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進行工作的。電容式觸摸屏是是一塊四層復合玻璃屏，玻璃屏的內表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護層，夾層ITO涂層作為工作面,四個角上引出四個電極，內層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環境。 當手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并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。
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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于四線電阻屏，當然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴重，而且，電容技術的四層復合觸摸屏對各波長光的透光率不均勻，存在色彩失真的問題，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作一個電容器元件的一個電極使用，當有導體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動作。我們知道，電容值雖然與極間距離成反比，卻與相對面積成正比，并且還與介質的的絕緣系數有關。因此，當較大面積的手掌或手持的導體物靠近電容屏而不是觸摸時就能引起電容屏的誤動作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內或身體靠近顯示器15厘米以內就能引起電容屏的誤動作。
??? 電容屏的另一個缺點用戴手套的手或手持不導電的物體觸摸時沒有反應，這是因為增加了更為絕緣的介質。
??? 電容屏更主要的缺點是漂移：當環境溫度、濕度改變時，環境電場發生改變時，都會引起電容屏的漂移，造成不準確。例如：開機后顯示器溫度上升會造成漂移：用戶觸摸屏幕的同時另一只手或身體一側靠近顯示器會漂移；電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移，你觸摸時如果有人圍過來觀看也會引起漂移；電容屏的漂移原因屬于技術上的先天不足，環境電勢面（包括用戶的身體）雖然與電容觸摸屏離得較遠，卻比手指頭面積大的多，他們直接影響了觸摸位置的測定。
??? 此外，理論上許多應該線性的關系實際上卻是非線性，如：體重不同或者手指濕潤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分電流量的變化是非線性的關系，電容觸摸屏采用的這種四個角的自定義極坐標系還沒有坐標上的原點，漂移后控制器不能察覺和恢復，而且，4個A/D完成后，由四個分流量的值到觸摸點在直角坐標系上的X、Y坐標值的計算過程復雜。由于沒有原點，電容屏的漂移是累積的，在工作現場也經常需要校準。
??? 電容觸摸屏最外面的矽土保護玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個小洞就會傷及夾層ITO，不管是傷及夾層ITO還是安裝運輸過程中傷及內表面ITO層，電容屏就不能正常工作了。?
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觸摸屏廣泛運用 于我們日常生活各個領域，如手機、媒體播放器、導航系統、數碼相機、數碼相機、數碼相框、PDA、游戲設備、顯示器、電器控制、醫療設備等等。
　　通用的觸摸屏技能包括適用于移動設備和消費電子產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用 、經過驗證、低成本的技能。其缺點是：薄弱的機械性能；堆疊厚，相對較為復雜；不能檢測多個手指的動作；前面板實現方案易損壞；有限的工業設計選項；光學性能不良；須要用戶校準。
　　
　　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用傳導物質（如ITO）做涂層的表面來存儲電荷。傳導物質沿屏的X軸和Y軸傳導電流。當傳導（如手指）觸摸時控制電場發生變化，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用 中，把分立的傳感器放置在特定按鍵位置的下面，當傳感器的電場被干擾時系統記錄觸摸和位置。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勢是：
　　精彩的信噪比；
　　整個觸摸屏表面具有高精度；
　　能夠支持多個觸摸；
　　通過“厚的”電介質材料執行 感應；
　　無需用戶校準。
　　QTouch技能
　　QTouch技能是Atmel觸摸技能部前身Quantum（量研科技）的專利。所開發的集成電路技能是基于電荷——傳輸電容式感測。QTouch IC檢測用傳感器芯片和基本按鍵電極之間單連接來檢測觸摸（圖3）。QTouch器件對未知電容的感測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域。在1個或多個電荷——傳輸周期后測量電荷，就可以確定感測板的電容。在觸摸表面按手指，導致在該點影響電荷流的外部電容。這做為一個觸摸記錄。也可確定QTouch微控制器來檢測手指的接近度，而不是絕對觸摸。判斷邏輯中的信號處理使QTouch健全和可靠。可以消除靜電脈沖或瞬時無意識觸摸或接近引起的假觸發。

　　圖3 Qtouch技能示意圖
　　QTouch傳感器可以驅動單按鍵或多按鍵。在用多按鍵時，可以為每個按鍵配置 1個單獨的靈敏電平。可以用不同大小和形狀的按鍵來滿足功能和審美要求。
　　QTouch技能可以采用兩種模式：正常或“觸摸”模式和高靈敏度或“接近”模式。用高靈敏電荷傳輸接近感測來檢測末端用戶接近的手指，用用戶接口中斷電子設備或電氣裝置來啟動系統功能。
　　為了優異的電磁兼容，QTouch傳感器采用擴頻調制和稀疏、隨機充電脈沖（脈沖之間具有長延遲）。單個脈沖可以比內部串脈沖間隔短5%或更短。這種要領的優點是較低的交叉傳感器干擾，降低了RF輻射和極化率，以及低功耗。
　　QTouch器件對于慢變化（由于老化或環境條件改動）具有自動漂移補償。這些器件具有幾十的動態范圍，它們不須要線圈、振蕩器、RF元件、專門纜線、RC網絡或大量的分立元件。QTouch做為一個工程方案，它是基本、耐用、精巧的方案。
　　在多個觸摸按鍵互相靠近時，接近的手指會導致多個按鍵的電容變化。Atmel專利的鄰鍵抑制（AKS）采用迭代技能重復測量每個按鍵上的電容變化，比較結果和確定哪個按鍵是用戶想要的。AKS抑制或忽略來自所有其他按鍵的信號，提供所選擇按鍵的信號。這可防止 對鄰鍵的假觸摸檢測。
　　觸摸屏系統設計
　　一個觸摸屏系統包括：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
　　Atmel公司提供觸摸控制器IC、控制電路板參考設計、傳感器參考設計、集成支持和傳感器測試設備設計，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個按鍵和/或滑塊/滑輪的器件——QTouch系列；用于多達48個按鍵和/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器件的簡易系統示于圖5，觸摸屏、滑塊、滑輪和/或按鍵可由主機通過I2C兼容接口執行 選擇。
　　

圖5 觸摸屏簡易系統