揭開電容式觸控螢幕的神秘面紗

2020-12-15 中國觸控螢幕網

揭開電容式觸控螢幕的神秘面紗

作者: 51Touch     時間:2010-06-28     源於:易家電子    總點擊:

【導讀】:觸控螢幕的產品在幾年前並不是十分火熱,當時觸屏也僅應用於PDA、TablePC等一些產品。但最近幾年,隨著觸控螢幕的應用範圍逐漸加大,無論手機、相機還是隨身影音播放器,都競相推出配置觸控螢幕的產品。而隨著人們對於觸屏產品的接觸越來越多,觸控螢幕的產品在近兩年也被更多人

    北京時間06月28日消息,中國觸控螢幕網訊, 觸控螢幕的產品在幾年前並不是十分火熱,當時觸屏也僅應用於PDA、TablePC等一些產品。但最近幾年,隨著觸控螢幕的應用範圍逐漸加大,無論手機、相機還是隨身影音播放器,都競相推出配置觸控螢幕的產品。而隨著人們對於觸屏產品的接觸越來越多,觸控螢幕的產品在近兩年也被更多人所認可,發展速度逐漸加快。

    本文來自:http://www.51touch.com/touchscreen/news/focus/201006/28-7102.html

    觸控螢幕迅速的成長,不僅激起了更加激烈的競爭,也間接推動了技術的發展。蘋果iPhone推出後,其多點觸控的操作方式更是令觸控螢幕產品的影響力提升到了一個新的高度,而iPhone採用的電容式觸控螢幕也逐漸被人們所關注起來。

    使用兩根手指的拉伸、換位即可在屏幕上完成諸如放大、旋轉這樣趣味十足的操作,這在電容式觸控螢幕出現之前,幾乎是不可想像的。

    隨著蘋果iPhone、iPodTouch等產品的紅火,不僅各大廠商都開始了對電容式觸控螢幕產品的研發,就連諸多3M、Synaptics這樣的觸控螢幕製造商也大量跟進,紛紛投入到電容式觸控螢幕的研發及生產當中。相信隨著競爭的不斷升級,電容式觸控螢幕在短期內將會有很大的發展。

    電容式觸控螢幕的感應屏是一塊四層複合玻璃屏,玻璃屏的內表面和夾層各塗有一層導電層,最外層是一薄層矽土玻璃保護層。當我們用手指觸摸在感應屏上的時候,人體的電場讓手指和和觸控螢幕表面形成一個耦合電容,對於高頻電流來說,電容是直接導體,於是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸控螢幕的四角上的電極中流出,並且流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對這四個電流比例的精確計算,得出觸摸點的位置。

優點:
    1。操作新奇。電容式觸控螢幕支持多點觸控,操作更加直觀、更具趣味性。
    2。不易誤觸。由於電容式觸控螢幕需要感應到人體的電流,只有人體才能對其進行操作,用其他物體觸碰時並不會有所相應,所以基本避免了誤觸的可能。
    3。耐用度高。比起電阻式觸控螢幕,電容式觸控螢幕在防塵、防水、耐磨等方面有更好的表現。

缺點:
    1。精度不高。由於技術原因,電容式觸控螢幕的精度比起電阻式觸控螢幕還有所欠缺。而且只能使用手指進行輸入,在小屏幕上還很難實現辨識比較複雜的手寫輸入。
    2。易受環境影響。溫度和溼度等環境因素發生改變時,也會引起電容式觸控螢幕的不穩定甚至漂移。
    3。成本偏高。此外,當前電容式觸控屏在觸控板貼附到LCD面板的步驟中還存在一定的技術困難,良品率並不高,所以無形中也增加了電容式觸控屏的成本。

    電容式觸控螢幕需要使用ITO材料,而且它的功耗低壽命長,但是較高的成本使它之前不太受關注。Apple推出的iPhone提供的友好人機界面,流暢操作性能使電容式觸控螢幕受到了市場的追捧,各種電容式觸控螢幕產品紛紛面世。而且隨著工藝進步和批量化,它的成本不斷下降,開始顯現逐步取代電阻式觸控螢幕的趨勢。

    表面電容觸控螢幕只採用單層的ITO,當手指觸控螢幕表面時,就會有一定量的電荷轉移到人體。為了恢復這些電荷損失,電荷從屏幕的四角補充進來,各方向補充的電荷量和觸摸點的距離成比例,我們可以由此推算出觸摸點的位置。

    表面電容ITO塗層通常需要在屏幕的周邊加上線性化的金屬電極,來減小角落/邊緣效應對電場的影響。有時ITO塗層下面還會有一個ITO屏蔽層,用來阻隔噪音。表面電容觸控螢幕至少需要校正一次才能使用。

    感應電容觸控螢幕與表面電容觸控螢幕相比,可以穿透較厚的覆蓋層,而且不需要校正。感應電容式在兩層ITO塗層上蝕刻出不同的ITO模塊,需要考慮模塊的總阻抗,模塊之間的連接線的阻抗,兩層ITO模塊交叉處產生的寄生電容等因素。而且為了檢測到手指觸摸,ITO模塊的面積應該比手指面積小,當採用菱形圖案時,對角線長通常控制在4到6毫米。

     目前的電容式觸控螢幕解決方案中,Cypress PSoC產品以可編程,設計靈活,一致性好,再加上高效的PSoC Express / PSoC designer開發環境而處於領先地位。

     PSoC CapSense技術是根據電容感應的原理使用CSA或CSD模塊來實現的。PCB板或觸控螢幕上相鄰的感應模塊或導線之間會存在寄生電容(見圖四中的Cp),當有手指接近或觸摸兩個相鄰感應模塊時,相當於附加了兩個電容,它們相當於並聯在Cp上的電容Cf。利用PSoC的CSA和CSD技術可以檢測到這個電容上的變化,從而確定有沒有手指觸摸。

    1。是一種單晶片方案,和傳統方案相比減少了外部器件,降低了系統總體BOM成本。
    2。通過使用I2C-USB Bridge和其它相關工具,結合PSoC Express / PSoC designer開發環境,可以極大地節省開發時間和費用。
    3。 PSoC內部的IO和各種模擬/數字模塊可以實現動態重配置,不需要修改原理圖和PCB就可以更新設計以適應新的需求。它還支持多種通訊接口I2C / UART / SPI / USB等,可以和各種接口的主機方便連接,這些都會降低系統更新的成本。
    4。 PSoC可以針對外界環境變化– RF幹擾 / 溫度變化 / 電源波動等靈活設置參數,在LCD顯示器、手機、數位相機和白色家電的觸摸控制中得到了廣泛的應用。
    5。除了控制觸摸以外,PSoC還可實現LED背光控制,馬達控制,電源管理,I/O擴展等增值功能。
 
    PSoC已經應用在了多種尺寸的觸控螢幕中,如果要實現表面電容觸控螢幕的控制,可以由CY8C21x34或CY8C24x94系列通過CSD模塊來實現,見下圖。實現感應電容觸控螢幕的控制,可以由CY8C20x34系列通過CSA模塊,也可由CY8C21x34或CY8C24x94系列通過CSD模塊來實現 電容觸控螢幕已經應用在了iPhone及其它手持設備上,定位單點軌跡 / 模擬滑鼠雙擊是它的基本功能,而對多手指手勢操作的識別和應用成為當前市場的熱點。在可攜式應用中,用戶一手拿著設備,只能用另一隻手操作,因此識別多手指的抓取 / 平移,伸展 / 壓縮,旋轉,翻頁等手勢操作就顯得尤為重要。PSoC感應電容觸控螢幕已經可以實現多點檢測,從而支持兩手指的手勢識別。可以預見支持手勢識別的電容式觸控螢幕將在市場上大放光彩。

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