电容式触摸屏原理

添加时间：2021/04/08

    一、电容屏工作原理

    由上图可知，电容屏控制芯片周期性产生驱动信号，然后被接收电极接收，测量电荷大小。当电容屏被按下时，相当于为电极引入了新的电容，从而改变了接收电极测量的电荷大小。

    二、电容屏的结构

    1、单层ITO

    优点：成本低，透光率高。    缺点：抗干扰能力差

    2、单面双层ITO

    优点：性能好，良率高   缺点：成本较高

    3、双面单层ITO

    优点：性能好，抗静电能力强         缺点：抗干扰能力差

    三、电容屏分类：

    四、表面电容式（Surface Capacitive Touch），简称SCT

    1、SCT的面板是一片涂抹均匀的ITO层，面板的四个角落各有一个电极(UR, UL, LR, LL)与SCT 控制器相连接。

    2、SCT控制器必须先在SCT 面板上建立一个均匀的电场，是由IC内部的驱动电路对面板进行充电来达到。当手指触及屏时，四边电极发出的电流会流向触点；电流强弱与手指到电极的距离成正比。此时IC内感测电路会分别解析四条电极上的电流量，并依照图中的公式将触碰点的XY坐标推算出来。

    3、表面电容式缺点

    1）、透光率不均匀，存在色彩失真的问题，还造成图像字符的模糊。

    2）、均匀沉积的ITO还会导致枕形失真

    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引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重。

    4）、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。

    5）、当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。

    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。

    五、投射式电容屏，简称PCT

    1、需要1个或多个被蚀刻的ITO层。

    2、ITO层通过蚀刻形成多个水平和垂直电极，由一个电容式感应芯片来驱动。该芯片既能将数据传送到主处理器，也能自己处理触点的XY轴位置。

    3、通常，水平和垂直电极都通过单端感应方法来驱动，即一行和一列驱动电路相同，称为“单端”感应（自电容）。

    另外，一根轴通过一套AC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。这种方式称为‘横穿式’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（如列）（互电容）。

    4、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）

    六、自电容式

    1、在玻璃表面用ITO制作成横向、纵向电极阵列，并分别与地构成电容，此电容为通常所说的自电容，即电极对地的电容。当手指触摸到电容屏时，手指的电容将会叠加到屏体电容上，使屏体电容量增加。

    2、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，根据触摸前后电容的变化，分别确定横向坐标和纵向坐标，然后组合成平面的触摸坐标。

    3、自电容的扫描方式，相当于把触摸屏上的触摸点分别投影到X轴和Y轴方向，然后分别在X轴和Y轴方向计算出坐标，最后组合成触摸点的坐标。

    4、优点：扫描速度快，扫描完一个扫描周期只需要扫描X+Y（X和Y分别是X轴和Y轴的扫描电极数量）根。

    5、缺点：

    1）、在使用的第一次或环境变化比较大的时候需要校准。

    2）、有“鬼点”效应，无法实现真正的多点触摸。

    3）、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大，容易产生“漂移”。

    七、互电容式

    1、用ITO制作横向电极与纵向电极，它与自容的区别是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。

    2、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，横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。

    3、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。

    4、优点：

    1）、在无需校准。

    2）、避免“鬼点”效应，可以实现真正的多点触摸。

    3）、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“漂移”现象。

    5、缺点：扫描时间与自容的扫描方式相比相对来讲要长一点。需要扫描检测X* Y个数据。