電容式觸摸屏原理及及電阻式簡要對比

1、電容式傳感器在觸摸屏幕中的應用 及與電阻式的對比20101002820李明理 傳感器 傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 國家標準GB7665-87中的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律(數(shù)學函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器很高深？離人們很遙遠？ 我們身邊有著最為常見的傳感器：拿起你的手機！如果是觸摸屏幕，那么沒錯你每

2、天都在享受傳感器技術(shù)帶給你的便利電容式觸摸屏的基本結(jié)構(gòu) 電容式觸摸屏是一塊四層復合玻璃屏 玻璃屏的內(nèi)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(nèi)層ITO 為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。 基本電容的傳感器包括了一個接收器Tx與一個發(fā)射器Rx，其分別都具有在印刷電路板(PCB)層上成形的金屬走線。在接收器與發(fā)射器走線之間會形成一個電場，如圖所示。 大部分的電場都會集中在傳感器PCB的兩個板層之間。然而，會有一個邊緣(fringe)電場由發(fā)射器產(chǎn)生并延伸至PCB外面，然后再回返至接收器上而終止。接收器上的電場強度是利用內(nèi)建的積分三角

3、(sigma-dedta)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器來加以量測。電感傳感器只能探測金屬物質(zhì)，而電容傳感器卻可以探測與傳感器電極特性不同的導體和絕緣體。因為人體大部分都是水，介電常數(shù)很大，還含有離子物質(zhì)，是良好的電導體，所以當人們的手進入到邊緣電場內(nèi)時，電子環(huán)境將會改變，導致一部份的電場會被分流到地線而非回返至接收器終止。此變化所造成的電容降低范圍為毫微微法拉為單位的大小，不同于一般計算電場時所采用的能被轉(zhuǎn)換器檢測到的微微法拉大小。 當手指觸摸在導體層上時，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

4、電極中流出，并且流經(jīng)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。 簡單總結(jié)就是： 電阻式觸摸屏幕基本結(jié)構(gòu) 觸摸的壓力使得由銦錫氧化物(ITO)構(gòu)成的觸摸屏的導電和電阻層之間產(chǎn)生電氣接觸。 構(gòu)成屏幕的多層結(jié)構(gòu)和各種材料會嚴重阻礙光線的透射。實際上，最好的電阻式觸摸屏的透射率也只能達到75%的水平。 （如果將屏幕后方投射過來的背光加大，那透光率低的問題能解決嗎？） 電阻式觸摸屏覆蓋在屏幕外表面，很容易遭到損壞。如果用合適的壓力以適當?shù)慕嵌冉佑|屏幕，其使用壽命的確會很長，但現(xiàn)實中卻并非如此。實際上，電阻式觸摸屏(尤其是低成本類型)在大多數(shù)家用以

5、及工業(yè)環(huán)境中磨損的非?？?，而在需要定期清潔的場合中(例如醫(yī)療設備或廚房家電之類的場合)磨損的就更快。 整個組件必須有一個頂部壓框來保護屏幕的邊緣，而這又需要進行密封以防止玷污，這就意味著需要在設備面板上打孔。聽起來這沒什么大不了的，但打孔以及安裝壓框會使得整個組件的成本翻番。 電容式觸摸屏的優(yōu)勢 耐久性：電容式傳感器接口方案中使用的材料與RTS 的相同，都是在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）上再加一層氧化銦錫（ITO）。不過，電容式傳感器不存在RTS的光學問題和耐久性問題，因為它是單層壓板，沒有降低光學性能的空氣間隙，而且，前者是固態(tài)的，無移動部件，從而可獲得很高的可靠性和耐久性。 支持多點觸控

6、：電容式觸摸屏的多點觸控，則可以將用戶的觸摸分解為采集多點信號及判斷信號意義兩個工作，完成對復雜動作的判斷。使用兩根手指的拉伸、換位即可在屏幕上完成諸如放大、旋轉(zhuǎn)這樣趣味十足的操作，這在電容式觸摸屏c出現(xiàn)之前，幾乎是不可想象的。 穩(wěn)定性：因為它是固態(tài)傳感器，沒有移動部件，在傳感器使用期間光學性能可保持穩(wěn)定一致。電阻式觸摸屏需要空氣間隙和絕緣點而這兩者都會產(chǎn)生內(nèi)部反射和散射光。此外，在電阻式觸摸屏工作期間，若頂層表面變形，就必須采取若干措施來使光學畸變（比如牛頓環(huán)）降至最少。電容式傳感器的光學結(jié)構(gòu)匹配，減少了內(nèi)部反射，故顯示文本和圖形的承載屏幕鮮明清晰。 注：牛頓環(huán)是一種薄膜干涉現(xiàn)象 電容式觸摸

7、屏的缺點 精度不高：由于電容值與極間距離成反比，與相對面積成正比，并且還與介質(zhì)的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當較大面積的手掌或手持的導體物靠近電容屏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。由于電容屏是靠感應人體電流來測定位置的，因此當用戴手套等絕緣物體的手或手持不導電的物體觸摸時沒有反應。 怕指硬物的敲擊：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(nèi)表面ITO 層，電容屏就不能正常工作了。 容易出現(xiàn)飄移：當環(huán)境溫度、濕度改變時，環(huán)境電場發(fā)生改變時，都會引起電容屏的漂移，造成不準確。 電容屏的漂移原因?qū)儆诩夹g(shù)上的先天不足，環(huán)境電勢面（包括用戶的身體）雖然與電容觸摸屏離得較遠，卻比手指頭面積大得多，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(guān)系實際上卻是非線性，如：體重不同或者手指濕