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1、电容式触屏传感器原理,10061201洪畅 10061221李建军,目录,1.电容触摸原理,2.电容触摸屏的电场计算,3.电容触摸屏的等效电路,4.电容触摸屏的定位原理,5.线性度的计算方法,6.电容触摸屏传感器的应用,一、电容传感器触摸屏原理,Sub Title,电容触摸面板的结构：由上至下排列，上PET保护层，膜厚约 175m188m，防止刮擦ITO导电膜；Ag电极层，厚度约 0.1mm0.5mm，引出触摸电流；上表面ITO导电膜层，膜厚约 1m1.5m，产生工作电场；glass玻璃层，厚度约 0.7mm1.5mm，作为ITO导电膜的衬垫；下表面ITO导电膜层，膜厚约 1m1.5m，屏蔽显
2、示器的电场干扰；下PET绝缘层，膜厚约 175m188m，防止刮擦ITO导电膜。,ITO：ITO 是铟锡氧化物的英文缩写，它是一种透明的导电体。薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性会变差。,一、电容传感器触摸屏原理,Sub Title,触摸屏有两种状态，第一个状态是无触摸动作，即手指与触摸面没有接触，电容触摸屏的所有电极是同样的电势，触摸面是等势面，电极没有触摸电流；第二个状态是有触摸动作，即手指与触摸面接触，人体与触摸面形成一个耦合电容。在高频信号作用下，该耦合电容器相当于导体，此时手指吸走小部分电荷，形成一个微小的触摸电流，通过检测器检测电极输出的触摸电流，
3、并根据电容触摸屏坐标定位算。,二、电容触摸屏的电场计算,Sub Title,等效微元模型,根据总的电荷守恒建立方程：,对上式求微商：,由电容触摸面板的结构及工作条件可知：,求解这个方程，我们就知道电容触摸屏的电场分布规律.,联立以上关系式可得：,分别是x正方向、x负方向、y正方向、y负方向、z方向的电流面密度，n是触摸点单位时间单位面积的电子数目,q是电子的电量,三、电容触摸屏的等效电路,Sub Title,研究电容触摸屏的工作过程，实质上就是研究电子在ITO导电膜内的分配和传输的过程，在上节中我们从微观角度分析了。理想的电容触摸屏可以看成一个电阻均匀分布的网络屏，从宏观角度分析，电容触摸屏可
4、以等效为一个由电阻组成的电路，根据等效电路可以对电容触摸屏的电压分布进行分析。,一维电容触摸屏,二维电容触摸屏,一维电容触摸屏,Sub Title,一维电容触摸屏等效电路的小单元,一维电容触摸屏,Sub Title,二维电容触摸屏,Sub Title,这个方程与式（2.5）的 二维电容触摸稳定时的形式是一致的。式（3.1）和式（3.5）都是分析触摸稳定的情况的特解。,四、电容触摸屏的定位原理,Sub Title,不同的输入设备具有不同的坐标定位原理，坐标定位原理是输入信号与输出信号之间的一种对应关系，直接影响着输入设备的坐标定位精度。常见的坐标定位方法有极坐标和直角坐标两种，触摸屏应用的是静态
5、的直角坐标定位方法。电容触摸屏的坐标定位就是用输出的信号来表示触摸点的坐标的过程，而不同的电容触摸屏结构，对应着不同的触摸电流的输出模式，因此，不同的电容触摸屏具有不同的坐标定位算法，不同的计算方法引起的触摸位置误差不一样，这就影响着电容触摸屏线性度。本节分析电容触摸的坐标定位原理。,一维电容触摸屏的坐标定位原理,Sub Title,根据这个理论计算模型，式（2.5）可以写成：,当t趋于无穷时，可得：,由,和工作边界的格林函数:,可得 y 方向的坐标定位方程：,二维电容触摸屏的坐标定位算法,Sub Title,二维电容触摸屏的坐标定位算法,Sub Title,五、线性度的计算方法,Sub Ti
6、tle,评价触摸屏的性能好坏的指标参量有：光透过率、分辨率、响应时间、使用寿命、线性度。对于电容触摸屏来说，存在的最大问题就是触摸的位置误差较大。因此，线性度是电容触摸屏的一项重要的性能指标。,位置误差,Sub Title,线性度,Sub Title,线性度：是一个衡量触摸屏检测输出位置与实际触摸位置的线性关系的性能指标，通常用均方根非线性位置误差来计算线性度,式中,表示x方向上的均方根非线性位置误差，,分别表示第i个触摸点的实际位置坐标值、触摸屏检测输出坐标值。,触摸屏的线性度分析,Sub Title,六、电容触摸屏传感器的应用,Sub Title,研制背景：在 20 世纪 70 年代，美国
7、科学家研制了一种方便控制的智能化瞄准调节器，该调节器能够通过手指触摸调节显示器屏幕来控制其视野中的十字坐标位置。其采用电阻触控技术，标志着最早的电阻触控技术的诞生，主要应用于军事和高新技术领域。,直到 20 世纪 80 年代，该技术开始转移到民用方面，其应用的领域得到迅速发展。,六、电容触摸屏传感器的应用,Sub Title,现在主要应用的领域有：房地产信息查询系统、车辆管理系统和交通信息查询系统等信息产业方面；电视电话会议控制系统、酒店管理查询系统和会议日程安排等商务管理方面；银行自动存取款机、股票信息查询平台等金融行业方面；工业生产车间控制平台、物流管理控制系统等工业生产方面；图书检索平台、旅游信息查询、游戏机控制平台、移动通信设备等公共信息方面。,六、电容触摸屏传感器的应用,Sub Title,1997年，摩托罗拉推出PalmPilot掌上电脑-电阻式触摸屏，触摸笔输入，需要压力,-有事不能正确识别触摸位置，需要重新校准2003年，LG退出Prada（KE850）多点触摸手机-电容式触摸屏，无需压力-精度好，无需校准-屏幕强度高，不易损坏,2007年，苹果公司推出iPhone电容式全屏多点触摸手机-免触笔无按键全屏触摸开创触屏手机新纪元-进入从单点到多点触摸的新时代,Thank You!,LOGO,
