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  • 电容式触摸屏原理

    2018-06-19 11:40:09
    电容式触摸屏为人们提供的友好人机界面而被广泛使用,它功耗低寿命长,以及流畅操作性能使电容式触摸屏受到了市场的追捧,各种电容式触摸屏产品纷纷面世。
     
    表面电容触摸屏只采用单层的ITO,当手指触摸屏表面时,就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失,电荷从屏幕的四角补充进来,各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例,我们可以由此推算出触摸点的位置。
     
    表面电容ITO涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极,来减小角落/边缘效应对电场的影响。有时ITO涂层下面还会有一个ITO屏蔽层,用来阻隔噪音。表面电容触摸屏至少需要校正一次才能使用。
     
    感应电容触摸屏与表面电容触摸屏相比,可以穿透较厚的覆盖层,而且不需要校正。感应电容式在两层ITO涂层上蚀刻出不同的ITO模块,需要考虑模块的总阻抗,模块之间的连接线的阻抗,两层ITO模块交叉处产生的寄生电容等因素。而且为了检测到手指触摸,ITO模块的面积应该比手指面积小,当采用菱形图案时,对角线长通常控制在4到6毫米。
     
    电容式触摸屏原理
    图中,绿色和蓝色的ITO模块位于两层ITO涂层上,可以把它们看作是X和Y方向的连续变化的滑条,需要对X和Y方向上不同的ITO模块分别扫描以获得触摸点的位置和触摸的轨迹。两层ITO涂层之间是PET或玻璃隔离层,后者透光性更好,可以承受更大的压力,成品率更高,而且通过特殊工艺可以直接镀在LCD表面,不过也重些。这层隔离层越薄,透光性越好,但是两层ITO之间的寄生电容也越大。
     
    感应电容触摸屏检测到的触摸位置对应于感应到最大电容变化值的交叉点,对于X轴或Y轴来说,则是对不同ITO模块的信号量取加权平均得到位置量,系统然后在触摸屏下面的LCD上显示出触摸点或轨迹。
     
    当有两个手指触摸(红色的两点)时,每个轴上会有两个最大值,这时存在两种可能的组合,系统就无法准确定位判断了,这就是我们通常所称的镜像点(蓝色的两点)。
     
    另外,触摸屏的下面是LCD显示屏,它的表面也是传导性的,这样就会和靠近的ITO涂层的ITO模块产生寄生电容,我们通常还需要在这两层之间保留一定的空气层以降低寄生电容的影响。
     
    在触摸屏产品的设计中,需要对性能和成本进行权衡。电阻触摸屏的成本较低,竞争就很激烈,而且在性能和应用场合上有一定局限。
     
    1.电容触摸屏只需要触摸,而不需要压力来产生信号。
     
    2.电容触摸屏在生产后只需要一次或者完全不需要校正,而电阻技术需要常规的校正。
     
    3.电容方案的寿命会长些,因为电容触摸屏中的部件不需任何移动。电阻触摸屏中,上层的ITO薄膜需要足够薄才能有弹性,以便向下弯曲接触到下面的ITO薄膜。
     
    4.电容技术在光损失和系统功耗上优于电阻技术。
     
    5.选择电容技术还是电阻技术主要取决于触碰屏幕的物体。如果是手指触碰,电容触摸屏是比较好的选择。如果需要触笔,不管是塑料还是金属的,电阻触摸屏可以胜任。电容触摸屏也可以使用触笔,但是需要特制的触笔来配合。
     
    6.表面电容式可以用于大尺寸触摸屏,并且相成本也较低,但目前无法支持手势识别;感应电容式主要用于中小尺寸触摸屏,并且可以支持手势识别。
     
    7.电容式技术耐磨损、寿命长,用户使用时维护成本低,因此生产厂家的整体运营费用可被进一步降低。
     
    电容式触摸屏原理
    电容式触摸屏的发展趋势
     
    电容触摸屏已经应用在了iPhone及其它手持设备上,定位单点轨迹/模拟鼠标双击是它的基本功能,而对多手指手势操作的识别和应用成为当前市场的热点。在便携式应用中,用户一手拿着设备,只能用另一只手操作,因此识别多手指的抓取/平移,伸展/压缩,旋转,翻页等手势操作就显得尤为重要。PSoC感应电容触摸屏已经可以实现多点检测,从而支持两手指的手势识别。可以预见支持手势识别的电容式触摸屏将在市场上大放光彩。


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