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纵享轻滑:电容式触摸屏

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浏览:- 发布日期:2016-04-12 11:35:00【

iPhone的诞生真正带来智能手机风潮的是电容式触摸屏,它是由一片双面镀有导电膜的玻璃基板组成,并在上极板上覆盖一层薄的 SiO2 介质层。如图所示,其中上电极是用来与人体(接地)构成平板电容感测电容变化的,而下极板用来屏蔽外界信号干扰的。

电容式触摸屏结构1

工作时,上透明电极需要接电压并在四个角上引出四个电极,所以当手指触碰上面的 SiO2 层时,因人体是导电的,所以人体与上透明电极之间产生足够的耦合电容,并且根据与四个角(或周边)测量的电容值变化来计算出触控位置坐标(离触控位置越近则电容越大)。但是这种表面电容式触控(Surface Capacitive)还是无法满足现在流行的多点触控,如果要实现多点触控必须要使用新技术叫做 Projected-Capacitive Touch,它主要改变在于将表面的感应电极铺设成一层或两层并且进行图案化(主要是菱形),一层负责 X 方向,一层负责 Y 方向。然后通过 X 方向和 Y 方向电极电容的变化来定位。

电容式触摸屏结构1.1

由于现在主流都是多点触控,所以我稍微多讲一点他的演变过程,多点触控的主要有两种:自电容和互电容。自电容它是直接扫描每个 X Y 的电极电容,所以当两个触摸点的时候会额外产生两个虚拟点,左边为两层电极图形化示意图(多为菱形),它只需要一层 ITO 层即可,通过光刻形成 X Y 电极。右边为原理图,从原理图上看,当同时触摸(X2 Y0)(X1 Y3)时,由于量测四个电极的电容,所以会额外多出两个点(X1 Y0)(X2 Y3),这就是 Ghost Points,只能靠软件解决了。虽然自电容有 Ghost-Points 的问题,但是自电容位置灵敏度高,大的好处是它可以做 Single layer ITO 膜,但是到大尺寸(>15 )的时候点数增加导致管脚增多,成本会很高,而且点数多了之后中间的线路会走不出来,必须要把 ITO 变细,所以电阻增大,而且点数多扫描时间也会增长,看似没有优势,但是现在苹果手机貌似就是在走自电容触控技术,这些技术应该都突破了。

电容触摸屏结构2

而互电容(Mutual-Cpacitive or Trans-Capacitive)它需要两层 ITO 膜层,通过特殊的结构把 X Y 电极在每个节点上分隔开,这样它扫描的就是节点(Intersection)电容,而不是电极电容了。只是这两层 ITO 在交点处的接触必须隔开,需要用到 MEMS 技术将它类似立交桥架起来。

电容式触摸屏结构3

不管是自电容还是互电容,都是依赖于将电容从人体电容中导到电极上,所以这两种技术都叫做电荷转移型电容触控(Charge-Transfer)

电容式触摸屏结构4

电容式触控优势在于速度快,可以滑而不用再用戳的。然而它只能用导电物体操控,它还有个缺点是如果触控面积比较大(手掌),可能你还没碰到就有动作了,因为面积大耦合电容大,所以触发了屏幕,所以它对外界电场或温湿度导致的电场变化比较敏感。但是它是一层玻璃板结构所以透光率比电阻式高可达 90%以上。

每一类触摸屏都有其各自的优缺点,要了解哪种触摸屏适用于哪种场合,关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。

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