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值得珍藏的资料,电容屏基本原理篇

电容式触摸技术与目前市场占有率最高的传统电阻式触摸技术相比,为使用者带来了多项优点,包括:高达97%的穿透率与更真实的色彩呈现为我们带来更佳的视觉享;触摸功能的实现只需轻触甚至不必实际与屏接触的特性,为用户带来更轻松灵活的操控性;更长的使用寿命,电容屏的触摸寿命约为两亿次,为四线电阻屏(一百万次)的两百倍,五线电阻屏(四千万次)的五倍。

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内核:linux3.4.39
系统:android4.4 
平台:S5P4418(cortex a9)

作者:瘋耔(欢迎转载,请注明作者)

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一、电容屏工作原理

                 触摸屏的工作原理概括来说就是上报坐标值,X轴、Y轴的值。前面我们分析了电阻触摸屏,它是通过ADC来检测计算X、Y轴坐标值,下面我们分析一下电容触摸屏的工作原理,看它是如何去检测计算X、Y坐标的值。

                 与电阻式触摸屏不同,电容式触摸屏不依靠手指按力创造、改变电压值来检测坐标的。电容屏通过任何持有电荷的物体包括人体皮肤工作。(人体所带的电荷)电容式触摸屏是由诸如合金或是銦錫氧化物(ITO)这样的材料构成,电荷存储在一根根比头发还要细的微型静电网中。当手指点击屏幕,会从接触点吸收小量电流,造成角落电极的压降,利用感应人体微弱电流的方式来达到触控的目的。(这是为什么当你带上手套触摸屏幕时,没有反应的原因),下图可以清晰的说明电容屏的工作原理。

图片 1

 

二、电容屏模组组成

触摸屏:也就是我们手触摸操作的透明部分;

触摸IC:当电容屏触摸到时,要解析到触点的位置坐标,就是通过这颗芯片去计算处理的。

图片 2

 

1、电容式触摸屏的类型主要有两种:

(1)、表面电容式: 表面电容式利用位于四个角落的传感器以及均匀分布整个表面的薄膜,有一个普通的ITO层和一个金属边框,当一根手 指触摸屏幕时,从板面上放出电荷,感应在触 屏 的四角完成,不需要复杂的ITO图案;

(2)、投射式电容: 采用一个或多个精心设计,被蚀烛的ITO,这些 ITO层通过蛀蚀形成多个水平和垂直电极,采用成行/列交错同时带有传感功能的独立芯片。现在平板电脑、手机、车载等多用投射式电容,所以我们后面分析表明投射式电容的构成。

投射电容的轴坐标式感应单元矩阵 :轴坐标式感应单元分立的行和列,以两个交叉的滑条实现 X轴滑条 Y轴滑条 检测每一 格感应单元的电容变化。(示意图中电容,实际为透明的)

图片 3

 

2、电容触摸屏分辨率,通道数;

          上图所示,X,Y轴的透明电极电容屏的精度、分辨率与X、Y轴的通道数有关,通道越多,分辨率越高。

3、电容触屏的结构分类:

(1)、单层ITO 

图片 4

 

优点:成本 低,透过率 高,

缺点: 抗干扰能力 差

(2)、单面双层ITO 

图片 5

 

优点:性能 好,良率高

缺点:成本 较高

(3)、双面单层ITO 

图片 6

 

优点:性能好,抗静电能力强

缺点:抗干扰能力差

3、电容式触屏的分类及工作原理

(1)、自生电容式触摸屏 

图片 7

 

Cp-寄生电容

手指触摸时寄生电容增加:Cp’=Cp/Cfinger

检测寄生电容的变化量,确定手指触摸的位置

(2)、互电容式触摸屏 

图片 8

 

CM-耦合电容

手指触摸时耦合电容减小 ,检测耦合电容变化量,确定手指触摸的位置

四、为什么会出现鬼点,鬼点如何消除

1、为什么会出现鬼点?

               当一个手指按下时,X、Y轴只有一个交叉点,两个同时按下时就会出现4个交叉点,如下图所示,我们不期望得到的点就是所说的鬼点。

图片 9

 

2、消除鬼点的方法

(1)、分时法:基于时间的多点触摸,假设多点触摸 分时进行,操作间 隔续集毫秒;

(2)、分区法:将整个触屏物理上分割几个区域 通过判断触摸进入推出 相应区域,从而分出鬼点中分 出真实点。

图片 10

 

 转:

 

电容式触摸技术侦测的信号来自于因触碰而引起的微量变化。按工作原理的不同,可大略分为表面电容式触摸技术(SCT, SuRFace Capacitive Touch)与投射电容式触摸技术(PCT, Projected Capacitive Touch)。前者常见于大尺寸户外应用,如公共信息平台(POI)及公共服务(销售)平台(POS)等产品上,而后者则因苹果公司推出的多点触摸手机iPhone而炒得沸沸扬扬。

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从触摸技术发展的过程上来看,最早导入触摸技术的市场是工业控制领域,其目的是将繁复且面积庞大的机械设备控制盘,整合到单一窗口、多重分页的屏幕上,当时使用的是中大尺寸电阻屏。然而电阻屏的寿命与耐受性不足等缺憾,实在无法满足工控领域的需求,也因此,当中大尺寸SCT甫一问世,高端设备机台立即改用 SCT方案。直到2003年前后,由于电阻屏制造成本降低,开始有小尺寸被应用在PDA、GPS等可携式产品中,触摸技术正式进入消费性市场。2006 年,iPhone采用小尺寸PCT,其绝佳的光学特性与多点触摸功能掀起一阵风潮,成为近年来最受瞩目的触摸技术。

图片 11

 

电容式触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏,玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO,最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面,四个角上引出四个电极,内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。

从以上不难发现,目前以小尺寸为主流的消费性市场在触摸技术的选择上仅有电阻式与投射电容式两种,前者虽然成本低廉,但是不佳的光学表现与耐受性长期受到市场诟病;后者虽有多项优点,但真正能量产的供货商屈指可数,售价自然相当昂贵,以致仅见于少数高单价产品上。

电容屏原理,当手指触摸在金属层上时,由于人体电场,用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容,对于高频电流来说,电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置。

 

图片 12

目前小尺寸市场之所以很少使用SCT,主要是成本问题。SCT面板制造商长期欠缺关键的光学镀膜技术,必须委外加工,而SCT触摸IC则为少数技术厂商所控制,售价居高不下。此外,不像电阻屏可随意与电阻式IC搭配,SCT的屏与IC必须有绝佳的兼容性才能稳定地工作。前述种种因素使得SCT在小尺寸消费应用的售价与PCT相去不远,自然难以被客户群所采用。

投射式电容面板的触控技术投射电容式触摸屏是在两层ITO导电玻璃涂层上蚀刻出不同的ITO导电线路模块。两个模块上蚀刻的图形相互垂直,可以把它们看作是X和Y方向连续变化的滑条。由于X、Y架构在不同表面,其相交处形成一电容节点。

然而,相较于电阻式技术,SCT可以大幅改善其缺陷;相较于PCT,SCT的技术更为成熟稳定,可以量产导入。因此我们可以合理地推论:当SCT的整体成本因为产业成员们的策略联盟和技术资源整合而大幅下降时,SCT将有机会成为小尺寸消费应用最佳的解决方案。

一个滑条可以当成驱动线,另外一个滑条当成是侦测线。当电流经过驱动线中的一条导线时,如果外界有电容变化的信号,那么就会引起另一层导线上电容节点的变化。侦测电容值的变化可以通过与之相连的电子回路测量得到,再经由A/D控制器转为数字讯号让计算机做运算处理取得 轴位置,进而达到定位的目地。

下文将简单介绍PCT与SCT之基本原理,并针对此两种技术之优缺点做一比较。

图片 13

投射电容式触摸技术

电容屏原理操作时,控制器先后供电流给驱动线,因而使各节点与导线间形成一特定电场。然后逐列扫描感测线测量其电极间的电容变化量,从而达成多点定位。当手指或触动媒介接近时,控制器迅速测知触控节点与导线间的电容值改变,进而确认触控的位置。

PCT 是建构在矩阵的概念之上。在触摸屏制作部份,PCT面板的ITO是经过蚀刻而产生特定图案的,目的在于提高各触碰点的SNR值,增强识别的精确度。藉由将前述的图案在X轴与Y轴方向分别复制数次(次数多寡根据屏尺寸而定),便形成一个类似键盘的PCT矩阵,图1即是目前最常见的菱形图案。

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