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1、电容触摸屏原理教育训练电容触摸屏原理教育训练教材教材编制：陈伟编制：陈伟编制：陈伟编制：陈伟2011-62011-61 1目录1.1.平板电容器基本原理平板电容器基本原理2.2.电容触摸屏检测原理电容触摸屏检测原理3.3.电容触摸屏分类电容触摸屏分类4.4.电容触摸屏原理电容触摸屏原理5.5.电容触摸屏感测流程电容触摸屏感测流程6.6.触摸屏位置中心坐标算法触摸屏位置中心坐标算法7.7.电容触摸屏优缺点电容触摸屏优缺点8.8.电容触摸屏与其他触摸屏比较电容触摸屏与其他触摸屏比较9.9.电容触摸屏方案实例电容触摸屏方案实例10.Glass10.Glass电容触摸屏层次结构电容触摸屏层次结构11.
2、11.电容触摸屏制作材料电容触摸屏制作材料2 2原理：原理： 两个带点的导体相互靠近会形成电容。两个带点的导体相互靠近会形成电容。定义：定义： 平行板电容平行板电容C:C:正比于两平行班相对的面积正比于两平行班相对的面积A,A,正比于两正比于两导体之间介质的介电常数导体之间介质的介电常数K,K,反比于两导体之间的相对距反比于两导体之间的相对距离离D;D;1.1.平板电容器基本原理平板电容器基本原理真空介电常数3 32.电容触摸屏检测原理电容触摸屏检测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 ，会影响电路整体电容特性。简单的说
3、就是利用人体的电流感应进行工作；4 43.电容触摸屏分类5 5投射式电容触摸屏分类投射式电容触摸屏分类根据其扫描分类：根据其扫描分类： 一般分自电容、互电容两种一般分自电容、互电容两种 。自电容：扫描自电容：扫描X/YX/Y电极与地构成的电容。电极与地构成的电容。互电容：扫描互电容：扫描X/YX/Y电极之间的电容。电极之间的电容。6 64.电容触摸屏原理电容触摸屏原理一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层各涂有一层ITOITO，最外层是一薄层矽土玻璃保，最外层是一薄层矽土玻璃保护层护层, ,夹层夹层ITOITO涂层作为工作面涂层作为工作面,
4、,四个角上引出四个角上引出四个电极，内层四个电极，内层ITOITO为屏蔽层以保证良好的工为屏蔽层以保证良好的工作环境。作环境。A.表面电容式表面电容式-结构结构7 7当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触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，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。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出并电流。这个电流分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，且流经这四个电极的
5、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。点的位置。 A.表面电容式表面电容式-原理原理8 8缺点缺点 1 1、四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问、四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问题，由于光线在各层间的反射，还造成图像字符的模糊。题，由于光线在各层间的反射，还造成图像字符的模糊。 2 2、均匀沉积的、均匀沉积的ITOITO还会导致枕形失真，这通常要由低阻抗的边缘图还会导致枕形失真，这通常要由低阻抗的边缘图案来校正。表面电容案来校正。表面电容ITOITO涂层通常
6、需要在屏幕的周边加上线性化涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极，来减小角落的金属电极，来减小角落/ /边缘效应对电场的影响。边缘效应对电场的影响。 3 3、当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能、当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶住显示器、手掌靠近显示器住显示器、手掌靠近显示器7 7厘米以内或身体靠近显示器厘米以内或身体靠近显示器1515厘米厘米以内就能引起电容屏的误动作以内就能引起电容屏的误动作 。 4 4、用戴手套的手或手持不导电的
7、物体触摸时没有反应，这是因为增、用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。加了更为绝缘的介质。 5 5、当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容、当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。屏的漂移，造成不准确。 6 6、最外这层极薄的玻璃，正常情况下防刮擦性能非常好，但是易碎。、最外这层极薄的玻璃，正常情况下防刮擦性能非常好，但是易碎。枕形失真 A.表面电容式表面电容式-缺点缺点9 9需要需要1 1个或多个精心设计的、被蚀刻的个或多个精心设计的、被蚀刻的ITOITO层层 . . ITOITO层通过蚀刻形成多个
8、水平和垂直电极，所有这些电极都由一个电容式感应层通过蚀刻形成多个水平和垂直电极，所有这些电极都由一个电容式感应芯片来驱动。该芯片既能将数据传送到一个主处理器，也能自己处理触点的芯片来驱动。该芯片既能将数据传送到一个主处理器，也能自己处理触点的XYXY轴位置。轴位置。通常，水平和垂直电极都通过单端感应方法来驱动，也就是说一行和一列的通常，水平和垂直电极都通过单端感应方法来驱动，也就是说一行和一列的驱动电路没有什么区别，我们把这称为驱动电路没有什么区别，我们把这称为 单端单端 感应（感应（自电容自电容自电容自电容）。不过，在）。不过，在一些方法中，一根轴通过一套一些方法中，一根轴通过一套ACAC信
9、号来驱动，而穿过触摸屏的响应则通过其信号来驱动，而穿过触摸屏的响应则通过其它轴上的电极感测出来。我们把这称为它轴上的电极感测出来。我们把这称为 横穿式横穿式 感应，因为电场是以横穿感应，因为电场是以横穿的方式通过上层面板的电介层从一个电极组（如行）传递到另一个电极组的方式通过上层面板的电介层从一个电极组（如行）传递到另一个电极组（如列）（如列）（互电容互电容互电容互电容）。）。 B. 投射式电容屏投射式电容屏-简介简介1010在玻璃表面用在玻璃表面用ITO(ITO(一种透明的一种透明的导电材料导电材料) )制作成横向与纵向制作成横向与纵向电极阵列，这些横向和纵向的电极阵列，这些横向和纵向的电极
10、分别与地构成电容，这个电极分别与地构成电容，这个电容就是通常所说的自电容，电容就是通常所说的自电容，也就是电极对地的电容。当手也就是电极对地的电容。当手指触摸到电容屏时，手指的电指触摸到电容屏时，手指的电容将会叠加到屏体电容上，使容将会叠加到屏体电容上，使屏体电容量增加。屏体电容量增加。 在触摸检测时，自电容屏依次在触摸检测时，自电容屏依次分别检测横向与纵向电极阵列，分别检测横向与纵向电极阵列，根据触摸前后电容的变化，分根据触摸前后电容的变化，分别确定横向坐标和纵向坐标，别确定横向坐标和纵向坐标，然后组合成平面的触摸坐标。然后组合成平面的触摸坐标。自电容的扫描方式，相当于把自电容的扫描方式，相
11、当于把触摸屏上的触摸点分别投影到触摸屏上的触摸点分别投影到X X轴和轴和Y Y轴方向，然后分别在轴方向，然后分别在X X轴和轴和Y Y轴方向计算出坐标，最轴方向计算出坐标，最后组合成触摸点的坐标。后组合成触摸点的坐标。B. 投射式电容屏投射式电容屏-自电容式自电容式-原原理理1111MxN个感应电极M+N感应电极B. 投射式电容屏投射式电容屏-自电容式自电容式-结结构构1212如果是单点触摸，则在如果是单点触摸，则在X X轴和轴和Y Y轴方向的投影都是唯一轴方向的投影都是唯一的，组合出的坐标也是唯一的；如果在触摸屏上有两点的，组合出的坐标也是唯一的；如果在触摸屏上有两点触摸并且这两点不在同一触
12、摸并且这两点不在同一X X方向或者同一方向或者同一Y Y方向，则在方向，则在X X和和Y Y方向分别有两个投影，则组合出方向分别有两个投影，则组合出4 4个坐标。显然，个坐标。显然，只有两个坐标是真实的，另外两个就是俗称的只有两个坐标是真实的，另外两个就是俗称的” ”鬼点鬼点” ”。因此，因此，自电容屏无法实现真正的多点触摸自电容屏无法实现真正的多点触摸. .B. 投射式电容屏投射式电容屏-自电容式自电容式-鬼鬼点点1313自电容触摸屏缺点：自电容触摸屏缺点： 1 1、在使用的第一次或环境变化比较大的时候需要校、在使用的第一次或环境变化比较大的时候需要校准。准。 2 2、有、有“ “鬼点鬼点”
13、 ”效应，无法实现真正的多点触摸效应，无法实现真正的多点触摸 。 3 3、直接受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、直接受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、地面干燥程度影响，受外界大面积物体的干扰也非常地面干燥程度影响，受外界大面积物体的干扰也非常大大 ，容易产生，容易产生“ “漂移漂移” ”。 B. 投射式电容屏投射式电容屏-自电容式自电容式-缺缺点点1414用用ITOITO制作横向电极与纵向电极，它与自电容屏的区别在于，两组电极制作横向电极与纵向电极，它与自电容屏的区别在于，两组电极交叉的地方将会形成电容，也即这两组电极分别构成了电容的两极。交叉的地方将会形成电容，也即这两组电极分别构成
14、了电容的两极。当手指触摸到电容屏时，影响了触摸点附近两个电极之间的耦合，从当手指触摸到电容屏时，影响了触摸点附近两个电极之间的耦合，从而改变了这两个电极之间的电容量。检测互电容大小时，向的电极依而改变了这两个电极之间的电容量。检测互电容大小时，向的电极依次发出激励信号，纵向的所有电极同时接收信号，这样可以得到所有次发出激励信号，纵向的所有电极同时接收信号，这样可以得到所有横向和纵向电极交汇点的电容值大小，即整个触摸屏的二维平面的电横向和纵向电极交汇点的电容值大小，即整个触摸屏的二维平面的电容大小。容大小。当人体手指接近时，会导致局部电容量减少，根据触摸屏二维电容变当人体手指接近时，会导致局部电
15、容量减少，根据触摸屏二维电容变化量数据，可以计算出每一个触摸点的坐标。就因此，屏上即使有多化量数据，可以计算出每一个触摸点的坐标。就因此，屏上即使有多个触摸点，也能计算出每个触摸点的真实坐标。个触摸点，也能计算出每个触摸点的真实坐标。C. 投射式电容屏投射式电容屏-互电容式互电容式-原原理理1515菱形patternC. 投射式电容屏投射式电容屏-互电容式互电容式-结结构构条形pattern1616互电容触摸屏优点：互电容触摸屏优点： 1 1、在无需校准。、在无需校准。 2 2、避免、避免“ “鬼点鬼点” ”效应，可以实现真正的多点触摸效应，可以实现真正的多点触摸 。 3 3、不受温度、湿度、
16、手指湿润程度、人体体重、不受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、地面干燥程度影响，不会产生地面干燥程度影响，不会产生“ “漂移漂移” ”现象。现象。C. 投射式电容屏投射式电容屏-互电容式互电容式-优优点点17175.电容触摸屏感测流程电容触摸屏感测流程18186.触摸屏位置中心坐标算法19197.电容触摸屏优缺点优点优点: :1.1.操作新奇。支持多点触控，操作直观、更具趣味性。操作新奇。支持多点触控，操作直观、更具趣味性。 2.2.只需校正一次或不需要在校正只需校正一次或不需要在校正. .3.3.耐用度高耐用度高, ,防尘、防水、耐磨等方面有更好的表现防尘、防水、耐磨等方面有更好的表现 。
17、4.4.不易误操作不易误操作. . 缺点缺点: :1.1.精度不高。精度不高。2.2.易受环境影响。易受环境影响。3.3.成本偏高。成本偏高。20208.电容触摸屏与其他触摸屏比较电容触摸屏优点：电容触摸屏优点：1、可以实现真实多点触摸。、可以实现真实多点触摸。2、透明度高。、透明度高。3、耐用性好。、耐用性好。4、分辨率高。、分辨率高。21219.电容触摸屏方案实例实例实例12222实例实例22323实例实例3242410.Glass电容触摸屏层次结构A.单面单层单面单层2525A.单面双层单面双层2626A.双面单层双面单层2727A.单面三层单面三层282811.电容触摸屏制作材料根据触摸屏根据触摸屏sensorsensor使用材料可以分为如下两种：使用材料可以分为如下两种：FilmFilm电容屏电容屏 sensor sensor采用采用PETPET镀膜技术实现镀膜技术实现GLASSGLASS电容屏电容屏 sensor sensor采用采用GLASSGLASS镀膜技术实现镀膜技术实现2929l l谢谢！3030
