電容式觸摸屏,電容式觸摸屏是什么意思

電容式觸摸屏,電容式觸摸屏是什么意思

　　電容式觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸摸屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層，夾層ITO涂層作為工作面,四個(gè)角上引出四個(gè)電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。 當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，由于人體電場(chǎng)，用戶和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置。
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電容觸摸屏的缺陷
　　電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏，當(dāng)然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴(yán)重，而且，電容技術(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對(duì)各波長(zhǎng)光的透光率不均勻，存在色彩失真的問(wèn)題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。
??? 電容屏在原理上把人體當(dāng)作一個(gè)電容器元件的一個(gè)電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時(shí)，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動(dòng)作。我們知道，電容值雖然與極間距離成反比，卻與相對(duì)面積成正比，并且還與介質(zhì)的的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時(shí)就能引起電容屏的誤動(dòng)作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器15厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動(dòng)作。
??? 電容屏的另一個(gè)缺點(diǎn)用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒(méi)有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿烁鼮榻^緣的介質(zhì)。
??? 電容屏更主要的缺點(diǎn)是漂移：當(dāng)環(huán)境溫度、濕度改變時(shí)，環(huán)境電場(chǎng)發(fā)生改變時(shí)，都會(huì)引起電容屏的漂移，造成不準(zhǔn)確。例如：開(kāi)機(jī)后顯示器溫度上升會(huì)造成漂移：用戶觸摸屏幕的同時(shí)另一只手或身體一側(cè)靠近顯示器會(huì)漂移；電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移，你觸摸時(shí)如果有人圍過(guò)來(lái)觀看也會(huì)引起漂移；電容屏的漂移原因?qū)儆诩夹g(shù)上的先天不足，環(huán)境電勢(shì)面（包括用戶的身體）雖然與電容觸摸屏離得較遠(yuǎn)，卻比手指頭面積大的多，他們直接影響了觸摸位置的測(cè)定。
??? 此外，理論上許多應(yīng)該線性的關(guān)系實(shí)際上卻是非線性，如：體重不同或者手指濕潤(rùn)程度不同的人吸走的總電流量是不同的，而總電流量的變化和四個(gè)分電流量的變化是非線性的關(guān)系，電容觸摸屏采用的這種四個(gè)角的自定義極坐標(biāo)系還沒(méi)有坐標(biāo)上的原點(diǎn)，漂移后控制器不能察覺(jué)和恢復(fù)，而且，4個(gè)A/D完成后，由四個(gè)分流量的值到觸摸點(diǎn)在直角坐標(biāo)系上的X、Y坐標(biāo)值的計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。由于沒(méi)有原點(diǎn)，電容屏的漂移是累積的，在工作現(xiàn)場(chǎng)也經(jīng)常需要校準(zhǔn)。
??? 電容觸摸屏最外面的矽土保護(hù)玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個(gè)小洞就會(huì)傷及夾層ITO，不管是傷及夾層ITO還是安裝運(yùn)輸過(guò)程中傷及內(nèi)表面ITO層，電容屏就不能正常工作了。?
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觸摸屏廣泛運(yùn)用 于我們?nèi)粘Ｉ罡鱾€(gè)領(lǐng)域，如手機(jī)、媒體播放器、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼相框、PDA、游戲設(shè)備、顯示器、電器控制、醫(yī)療設(shè)備等等。
　　通用的觸摸屏技能包括適用于移動(dòng)設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品的電阻式觸摸屏和投射電容式（projected capacitive）觸摸屏以及用于其他運(yùn)用 的表面電容式（surface capacitive）觸摸屏、表面聲波（SAW）觸摸屏和紅外線觸摸屏。
　　電阻式觸摸屏
　　運(yùn)用 比較多的電阻式觸摸屏（圖1）具有空氣間隙和間隔層的兩層ITO（Indium Tin Oxide,銦錫氧化物）。電阻式觸摸屏是大批量運(yùn)用 、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、低成本的技能。其缺點(diǎn)是：薄弱的機(jī)械性能；堆疊厚，相對(duì)較為復(fù)雜；不能檢測(cè)多個(gè)手指的動(dòng)作；前面板實(shí)現(xiàn)方案易損壞；有限的工業(yè)設(shè)計(jì)選項(xiàng)；光學(xué)性能不良；須要用戶校準(zhǔn)。
　　
　　圖1 電阻式觸摸屏
　　投射電容式觸摸屏
　　觸摸屏的電容觸摸控制采用一個(gè)用傳導(dǎo)物質(zhì)（如ITO）做涂層的表面來(lái)存儲(chǔ)電荷。傳導(dǎo)物質(zhì)沿屏的X軸和Y軸傳導(dǎo)電流。當(dāng)傳導(dǎo)（如手指）觸摸時(shí)控制電場(chǎng)發(fā)生變化，而且可以確定沿水平軸和垂直軸觸摸的位置。在帶按鍵觸摸位置的運(yùn)用 中，把分立的傳感器放置在特定按鍵位置的下面，當(dāng)傳感器的電場(chǎng)被干擾時(shí)系統(tǒng)記錄觸摸和位置。投射電容式觸摸屏示于圖2。
　　
　　圖2 投射電容式觸摸屏
　　投射電容式觸摸屏比其他觸摸屏技能的優(yōu)勢(shì)是：
　　精彩的信噪比；
　　整個(gè)觸摸屏表面具有高精度；
　　能夠支持多個(gè)觸摸；
　　通過(guò)“厚的”電介質(zhì)材料執(zhí)行 感應(yīng)；
　　無(wú)需用戶校準(zhǔn)。
　　QTouch技能
　　QTouch技能是Atmel觸摸技能部前身Quantum（量研科技）的專(zhuān)利。所開(kāi)發(fā)的集成電路技能是基于電荷——傳輸電容式感測(cè)。QTouch IC檢測(cè)用傳感器芯片和基本按鍵電極之間單連接來(lái)檢測(cè)觸摸（圖3）。QTouch器件對(duì)未知電容的感測(cè)電極充電到已知電位。電極通常是印刷電路板上的一塊銅區(qū)域。在1個(gè)或多個(gè)電荷——傳輸周期后測(cè)量電荷，就可以確定感測(cè)板的電容。在觸摸表面按手指，導(dǎo)致在該點(diǎn)影響電荷流的外部電容。這做為一個(gè)觸摸記錄。也可確定QTouch微控制器來(lái)檢測(cè)手指的接近度，而不是絕對(duì)觸摸。判斷邏輯中的信號(hào)處理使QTouch健全和可靠?？梢韵o電脈沖或瞬時(shí)無(wú)意識(shí)觸摸或接近引起的假觸發(fā)。

　　圖3 Qtouch技能示意圖
　　QTouch傳感器可以驅(qū)動(dòng)單按鍵或多按鍵。在用多按鍵時(shí)，可以為每個(gè)按鍵配置 1個(gè)單獨(dú)的靈敏電平。可以用不同大小和形狀的按鍵來(lái)滿足功能和審美要求。
　　QTouch技能可以采用兩種模式：正?；颉坝|摸”模式和高靈敏度或“接近”模式。用高靈敏電荷傳輸接近感測(cè)來(lái)檢測(cè)末端用戶接近的手指，用用戶接口中斷電子設(shè)備或電氣裝置來(lái)啟動(dòng)系統(tǒng)功能。
　　為了優(yōu)異的電磁兼容，QTouch傳感器采用擴(kuò)頻調(diào)制和稀疏、隨機(jī)充電脈沖（脈沖之間具有長(zhǎng)延遲）。單個(gè)脈沖可以比內(nèi)部串脈沖間隔短5%或更短。這種要領(lǐng)的優(yōu)點(diǎn)是較低的交叉?zhèn)鞲衅鞲蓴_，降低了RF輻射和極化率，以及低功耗。
　　QTouch器件對(duì)于慢變化（由于老化或環(huán)境條件改動(dòng)）具有自動(dòng)漂移補(bǔ)償。這些器件具有幾十的動(dòng)態(tài)范圍，它們不須要線圈、振蕩器、RF元件、專(zhuān)門(mén)纜線、RC網(wǎng)絡(luò)或大量的分立元件。QTouch做為一個(gè)工程方案，它是基本、耐用、精巧的方案。
　　在多個(gè)觸摸按鍵互相靠近時(shí)，接近的手指會(huì)導(dǎo)致多個(gè)按鍵的電容變化。Atmel專(zhuān)利的鄰鍵抑制（AKS）采用迭代技能重復(fù)測(cè)量每個(gè)按鍵上的電容變化，比較結(jié)果和確定哪個(gè)按鍵是用戶想要的。AKS抑制或忽略來(lái)自所有其他按鍵的信號(hào)，提供所選擇按鍵的信號(hào)。這可防止 對(duì)鄰鍵的假觸摸檢測(cè)。
　　觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　一個(gè)觸摸屏系統(tǒng)包括：前面板、傳感器薄膜、顯示單元、控制器板和集成支持（圖4）。
　　
　　圖4 觸摸屏系統(tǒng)
　　Atmel公司提供觸摸控制器IC、控制電路板參考設(shè)計(jì)、傳感器參考設(shè)計(jì)、集成支持和傳感器測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)，而合作伙伴提供傳感器薄、傳感器和前面板的集成和控制器電路板。
　　Atmel提供用于1至10個(gè)按鍵和/或滑塊/滑輪的器件——QTouch系列；用于多達(dá)48個(gè)按鍵和/或滑塊/滑輪的器件——QMatrix系列；用于Single Touch和Two Touch觸摸屏的器件QFild和QTwo系列。其中采用QT5320/5480器件的簡(jiǎn)易系統(tǒng)示于圖5，觸摸屏、滑塊、滑輪和/或按鍵可由主機(jī)通過(guò)I2C兼容接口執(zhí)行 選擇。
　　

圖5 觸摸屏簡(jiǎn)易系統(tǒng)