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投射电容触控技术

王朝百科·作者佚名  2010-07-15
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投射电容(Projective Capacitive)触控技术

基本原理:触摸屏采用多层ITO层,形成矩阵式分布,以X轴、Y轴交叉分布做为电容矩阵,当手指触碰屏幕时,可通过X、Y轴的扫描,检测到触碰位置电容的变化,进而计算出手指之所在。基于此种架构,投射电容可以做到多点触控操作。

投射电容的触控技术主要有两种:自我电容(self capacitance)式和交互电容(mutual capacitance)式。

自我电容:又称绝对电容(absolute capacitance),它把被感应的物体(如手指)作为电容的另一个极板。当手指触碰屏幕时可在传感电极和被传感电极之间感应出电荷,从而被感觉到。

交互电容又叫做跨越电容(transcapacitance),它是通过相邻电极的耦合产生的电容。当被感觉的手指靠近从一个电极到另一个电极的电场线时,交互电容的改变被感觉到,从而报告出位置。

根据两种电容技术的原理不同,设计出的投射式电容触摸屏的架构也不相同,形成多点触控的方式也就不同。

与自我电容相关的是手势的辨识追踪与互动(Gesture interaction),也就是仅侦测、分辨多点触控行为,如缩放、拖拉、旋转等,实现方式为轴交错式(Axis intersect)技术。它是在导电层上进行菱形状感测单元规划,每个轴向需要一层导电层。以两轴型式为例,在侦测触控行为时,感测控制器会分别扫描水平轴和垂直轴,产生电容耦合的水平/垂直感测点会出现上升波峰,这两轴交会处即为触控点。

其实,轴交错式电容式触控技术,就是笔记本电脑触控板上使用的技术。电脑触摸板采用X、Y轴的传感电极阵列形成一个传感格子。当手指靠近触摸板时,在手指和传感电极之间会产生小量电荷,此时通过运算,即可确定物体的位置。当然,触控板与触控屏幕最大差异在于,前者是不透明、后者是透明的。

不过需要指出的是轴交错式虽能实现多点触控手势辨识功能,但若要定位多点触控的正确位置仍有困难。因为在进行两个轴向的扫描时,两个触控点分别会在X轴与Y轴各产生两个波峰,交会起来就产生4个触点,其中两个点是假性触控点,这会使系统无法进行正确判读。解决的办法是增加轴向,提高可辨识触点位置、数目,每增加1轴向可多辨识1点(如3轴可辨识2点、4轴为3点);不过,每增加1个轴向,就要多1层导电层,这会增加设计的触控面板厚度、重量与成本,都不是以手机等便携式产品为主要应用的触摸屏厂商所乐见的。

复杂触点可定位式(All point addressable)技术也能达成多点触控功能,且能辨别触控点确切位置,可以说是理想的多点触控解决方案,iPhone即是采用此种触控技术。它主要架构为两层导电层,其中一层为驱动线(driving lines),另一层为感测线(sensing lines),两层的线路彼此垂直。运作上会轮流驱动一条驱动线,并量测与这条驱动线交错的感测线是否有某点发生电容耦合现象。经逐一扫描即可获知确切触点位置。

但是,要实现此种技术在,不论是导电层规划、布线或CPU运算,难度都提高许多,需要采用更加强大的处理器。以iPhone为例,它就是以两颗独立芯片分担这项工作,一颗感测控制器,将原始模拟感测信号转为X-Y轴坐标;另一颗则是ARM7处理器,专门用来解读这些信息,辨识手指动作,并做出相应的反应。

此外,复杂触点可定位技术还会面临一些设计上挑战,如需要供应高电压才能得到较好的信噪比表现,不适合在大尺寸面板使用等。

 
 
 
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