自电容和互电容两种屏的工作原理

2013-10-21 10:17:18来源: EEWORLD

自电容互电容两种屏的工作原理

    随着iPad,iPhone的风靡全球,电容屏必将引领时尚!电容屏以他的超强灵敏度,多点触摸功能,以及手指直接操作特点受到潮流一族的热烈追捧。基于以上特点他的游戏体验感受将更加真切。操作界面以及操作方法更加人性化和个性化。由于这项技术还很新,很多初入行的朋友经常会问到电容屏的种类,以及区别之类的问题。甚者有一些初涉此行的朋友只知道有电容屏,却不知道还有手势和多指之分;自电容和互电容之分!

投射电容屏触摸检测原理

    投射电容屏可分为自电容屏和互电容屏两种类型。在玻璃表面用ITO(一种透明的导电材料)制作成横向与纵向电极阵列,这些横向和纵向的电极分别与地构成电容,这个电容就是通常所说的自电容,也就是电极对地的电容。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。

    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。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。

    如果是单点触摸,则在X轴和Y轴方向的投影都是唯一的,组合出的坐标也是唯一的;如果在触摸屏上有两点触摸并且这两点不在同一X方向或者同一Y方向,则在X和Y方向分别有两个投影,则组合出4个坐标。显然,只有两个坐标是真实的,另外两个就是俗称的”鬼点”。因此,自电容屏无法实现真正的多点触摸。

    互电容屏也是在玻璃表面用ITO制作横向电极与纵向电极,它与自电容屏的区别在于,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。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。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。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。

两种多点触摸技术

    多点触摸顾名思义就是识别到两个或以上手指的触摸。多点触摸技术目前有两种:Multi-Touch Gesture和Multi-Touch All-Point。通俗地讲,就是多点触摸识别手势方向和多点触摸识别手指位置。

    我们现在看到最多的是Multi-Touch Gesture,即两个手指触摸时,可以识别到这两个手指的运动方向,但还不能判断出具体位置,可以进行缩放、平移、旋转等操作。这种多点触摸的实现方式比较简单,轴坐标方式即可实现。把ITO分为X、Y轴,可以感应到两个触摸操作,但是感应到触摸和探测到触摸的具体位置是两个概念。XY轴方式的触摸屏可以探测到第2个触摸,但是无法了解第二个触摸的确切位置。单一触摸在每个轴上产生一个单一的最大值,从而断定触摸的位置,如果有第二个手指触摸屏面,在每个轴上就会有两个最大值。这两个最大值可以由两组不同的触摸来产生,于是系统就无法准确判断了。有的系统引入时序来进行判断,假设两个手指不是同时放上去的,但是,总有同时触碰的情况,这时,系统就无法猜测了。我们可以把并不是真正触摸的点叫做“鬼点”,如下图所示。

识别手指位置  

    Multi-Touch All-Point是近期比较流行的话题。其可以识别到触摸点的具体位置,即没有“鬼点”的现象。多点触摸识别位置可以应用于任何触摸手势的检测,可以检测到双手十个手指的同时触摸,也允许其他非手指触摸形式,比如手掌、脸、拳头等,甚至戴手套也可以,它是最人性化的人机接口方式,很适合多手同时操作的应用,比如游戏控制。Multi-Touch All-Point的扫描方式是每行和每列交叉点都需单独扫描检测,扫描次数是行数和列数的乘积。例如,一个10根行线、15根列线所构成的触摸屏,使用Multi-Touch Gesture的轴坐标方式,需要扫描的次数为25次,而多点触摸识别位置方式则需要150次。  

    Multi-Touch All-Point基于互电容的检测方式,而不是自电容,自电容检测的是每个感应单元的电容(也就是寄生电容Cp)的变化,有手指存在时寄生电容会增加,从而判断有触摸存在,而互电容是检测行列交叉处的互电容(也就是耦合电容Cm)的变化,当行列交叉通过时,行列之间会产生互电容(包括:行列感应单元之间的边缘电容,行列交叉重叠处产生的耦合电容),有手指存在时互电容会减小,就可以判断触摸存在,并且准确判断每一个触摸点位置。

    互电容屏是在玻璃表面用ITO制作横向电极与纵向电极,它与自电容屏的区别在于,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。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。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。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。



 

关键字:自电容  互电容

编辑:刘燚 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2013/1021/article_26920.html
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