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一起来揭开触控技术的神秘面纱!

时间:02-02 来源:电子技术应用 点击:

ti-Touch),所以我稍微多讲一点他的演变过程,多点触控的 Projected Capacitive主要有两种:自电容(Self-Capacitive)和互电容(Mutual Capacitive)。自电容它是直接扫描每个X和Y的电极电容,所以当两个触摸点的时候会额外产生两个虚拟点(Ghost Points),如图所示,左边为两层电极图形化示意图(多为菱形),它只需要一层ITO层即可,通过光刻形成X和Y电极。右边为原理图,从原理图上看,当同时触摸(X2, Y0)和(X1, Y3)时,由于量测四个电极的电容,所以会额外多出两个点(X1, Y0)和(X2, Y3),这就是Ghost Points,只能靠软件解决了。虽然自电容有Ghost-Points的问题,但是自电容位置精准灵敏度高,最大的好处是它可以做Single layer ITO膜,但是到大尺寸(》15寸)的时候点数增加导致管脚增多,成本会很高,而且点数多了之后中间的线路会走不出来,必须要把ITO变细,所以电阻增大,而且点数多扫描时间也会增长,看似没有优势,但是现在苹果手机貌似就是在走自电容触控技术,这些技术应该都突破了。

  

  而互电容(Mutual-Cpacitive or Trans-Capacitive)它需要两层ITO膜层,通过特殊的结构把X和Y电极在每个节点上分隔开,这样它扫描的就是节点 (Intersection)电容,而不是电极电容了。只是这两层ITO在交点处的接触必须隔开,需要用到MEMS技术将它类似立交桥架起来。

  

  不管是自电容还是互电容,都是依赖于将电容从人体电容中导到电极上,所以这两种技术都叫做电荷转移型电容触控(Charge-Transfer)。

  

  电容式触控优势在于速度快,可以滑而不用再用戳的。然而它只能用导电物体操控,它还有个缺点是如果触控面积比较大(手掌),可能你还没碰到就有动作了,因为面积大耦合电容大,所以触发了屏幕,所以它对外界电场或温湿度导致的电场变化比较敏感。但是它是一层玻璃板结构所以透光率比电阻式高可达90%以上。

  然而不管是电阻式还是电容式触摸屏都很难做到均匀电场,所以只能用于20几寸以下的面板尺寸。如果要做大屏幕触控必须要使用波动式触控技术(主要有表面声波或红外线波两种),它主要在四角或边缘安装红外线或声波发射器/接收器,当触控阻断声波或红外线时,对应的接收器接收不到信号则可以断定坐标,这种触控屏怕脏怕灰怕油,太娇气了,而且很容易受环境波动影响。

  每一类触摸屏都有其各自的优缺点,要了解哪种触摸屏适用于哪种场合,关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。

  

  3、触控面板的电路部分:

  上面花了大部分篇幅介绍触控面板的感应模块原理及结构,但是和Sensor一样(触控也是一种Sensor),它有传感部分就一定有电路部分,而触控的电路部分主要负责的事情就是:信号探测、坐标定位、以及手势识别(滑动/放大/点击)。

  

  而对于MCU电路来说,主要需要哪些电路单元,首先最重要的就是ADC(这是所有Sensor必须的),其次是Scan Control和DSP(信号处理),而扫描电路一定需要时钟信号,所以需要Timer。而手势识别是靠一个叫Finger Tracking的单元实现,最后就是User configure的代码保存需要用到EEPROM或Flash。

  

  而在设计上的主要难点有两个:1) 高电阻加大电容问题,2) 噪声耦合(Noise Coupling)。前者主要是由于屏幕越来越大导致ITO的电极越来越长所以电阻越来越大,另外电极越来越长导致电容面积越来越大所以电容也变大,最后的问题是RC-delay延长,而解法要么是通过加大电压来加速scan,要么是换金属布线(Ag)。后者(Noise coupling)主要是由于面板越来越大,很容易接收到环境噪声的干扰主要靠shielding来避免,而另外的干扰来自开关电源的干扰,这只能通过在 ADC之前增加Noise Cancellation来实现。

  

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