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电容屏

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电容屏是一种利用电容触控技术来工作的四层复合玻璃屏。电容触控技术是利用手指近接电容触控面板时所产生电容变化的触控技术。电容屏的内表面和夹层各涂有一层ITO导电层,最外层是只有0.0015毫米厚的矽土玻璃保护层。当用户触摸屏幕时,手指头吸收走一个很小的电流,这个电流分从触摸屏四个角或四条边上的电极中流出,并且理论上流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成比例,控制器通过对这四个电流比例的精密计算,得出触摸点的位置。

电容屏的工作原理

  • 电容屏原理

    1.通过检测电容传输的能量来检测电容

    振荡器输出正弦波加到电容一端

    信号检测处理电路接电容另一端

    根据接收点信号电平高低判断电容的大小

    通过检测张弛振荡器频率来检测电容

    2.一个恒流源给电容充电

    一个受反馈控制的开关给电容放电

    迟滞比较器把电容电压变化整形方波

    3.首先,感应电容充电

    其次,把感应电容的电荷转移到另一个电容

    通过检测电荷转移量来检测电容的大小

电容触控技术介绍

  • 电容触控技术是利用手指近接电容触控面板时所产生电容变化的触控技术。荧茂光学触控面板事业处营销部区域经理罗毅真表示,电容触控有两个重要电容参数,其一是手指和上层感测材质(例如ITO)之间的感应电容,其二是感测材质之间(例如ITO上下层)或感测材质与光学面板之间(例如ITO和LCD)的寄生电容。Cypress产品经理王一杭表示,导体与导体之间会产生寄生电容,而当手指导体接近不同电压的感测导体时,也会产生感应电容变化。电容感测效应便是如何在较大的寄生电容值(30 pico Farad;pF)下,侦测到0.1~2个pF单位微小的感应电容变化。盛群半导体设计中心产品二处处长王明坤认为,电容触控技术较为稳定、可靠度高,藉由人体本身就是一个电容体的特性,在接触触控面板时所产生的电容变化达到感测触控效果。Atmel市场总监Christopher Ard表示,传感器设计可以是单面ITO图形,用于最低功能性接口,例如单触摸点用于大型虚拟按钮、滑块等应用,不过更常见的实施方案是两层设计(单独的X和Y层),这便需要复杂度更高的性能和精准度。

    表面电容触控技术要点

    电容触控技术可分为表面电容和投射电容两种。表面电容(surface capacitance)比较适用于大尺寸触控屏幕,其也是利用排列之透明电极与人体间结合所产生之电容变化,从所产生之诱导电流来侦测触动标.在面板感应区的四个角落使均匀电场成形于面板表面,当手指触动时,可使电场引发电容充电效应,面板上的透明电极与手指间形成电容耦合,进而产生电容变化,经由控制器转换将电流强度比例相对于四个角落之差异,进而计算出触动位置。表面电容技术虽然生产容易,但需进行校准工作,也得克服难解的EMI及噪讯问题。最大的限制则是,它无法实现多点触控功能,因电极尺寸过大,并不适合小尺寸手持设备设计。不过表面电容式传感器已成为取代机械式按键、开关、及滑杆(sliders)的热门选择,例如盛群主要以开发表面电容式MCU和ASIC技术为主,应用在LCD和LED显示以及与主控制器或CPU通讯的高速串行传输接口控制器,应用领域包括各种家电类、医疗、玩具用品等,选单式与Touch Key应用雷同,和矩阵式应用皆可。

    投射电容触控技术要点

    投射电容应用其实行之有年,义隆上葡京系统设计处处长白朝煌和Cypress产品经理王一杭均表示,例如NB上的touch pad便使用投射电容技术达到单手指触控效果。除了单手指触控之外,还包括Multi-Touch和Multi-Touch All-points这两种多手指接触电容触控面板的变化。王一杭进一步指出,多手指接触电容触控面板移动的行为变化(Gestures),其典型包括rotate、two-finger flick、zoom-in/out几个动作。Gesture是手指触控屏幕在一定的时间与区域内,绘出一定的轨迹样式时,实时触发软件所提供的特定功能。

电容屏的分类

  • 自电容

    利用单个电极自身的电容

    一端接地,另一端激励或采样电路

    互电容

    利用两个电极传输电荷

    通常一端接激励,另一端接采样电路

    自电容–self-capacitor

    测量信号线本身的电容

    优点:简单,计算量小

    缺点:虚拟两点,速度慢

    互电容-mutual capacitor

    测量垂直相交的两根信号之间的电容

    优点:真实多点,速度快

    缺点:复杂,功耗大,成本高

电容屏的应用

  • 工业

    工厂自动化控制系统…等。防炫等强光干扰是工厂之最佳选择。

    金融商业系统

    ATM银行柜员机、自动提款机、投资交易Kiosk 等。 可抵抗百万次以上的触摸而仍能完美操作。

    医学

    实验室及无尘室内适合医学监察、药单认可、医疗纪录使用。 完全不受血液及任何化学物质污染而影响操作。

    零售及餐饮业

    贩卖机、点餐系统、购物、购票公共查询、车上卫星导航系统等…。减低因震荡及静电干扰而中断操作的危机。

    公共导览

    户政查询系统及导览系统…等。

    电玩

    宾果游戏机、吃角子老虎机器、扑克牌游戏机等…。对抗人为刻意破坏的隐忧。

    手机

    苹果的iPhone、摩托罗拉milestone.三星i8910 HD、魅族的M8、联想的O1(Ophone)诺基亚的X-6 N8、索尼爱立信的X10;HTC的EVO,Droid Incredible, Aria, Desire, HD2, Hero,Droid ERIS, T-Mobile myTouch, T-Mobile G1等机型等已经采用了电容屏。

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