互电容式触控技术浅析

admin

自从计算机问世以来，人们就一直在思考如何以更有效的方式实现人与计算机的对话，也即所谓的人机交互技术。容式触摸技术，特别是互电容技术由于具有直接、高效、准确、流畅、时尚等特点，极大程度提高了人和计算机对话的效率和便利性，未来必将替代鼠标和键盘，成为未来消费的主流。
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。


图1、 自电容鬼影的产生机理。
FocalTech互电容解决方案
敦泰科技(FocalTech)是较早开始互电容式触摸屏技术研究和开发的公司之一，在互电容领域拥有数十项国内国际专利，包括互电容式触摸屏体的设计，互电容式触摸检测电路、触摸检测算法、环境自适应算法等技术。利用FocalTech自有专利技术，可以大幅提升互电容触摸屏的以下性能：
1) 抗电磁干扰能力
抗电磁干扰是容式触摸屏系统性能最关键的因素。从2007年起，即有公司开始提供自电容方案的电容式触摸屏技术，但由于抗电磁干扰设计较差，经常发生来电时无法接电话，或者通话结束时无法挂电话的情况。再加上环境变化时触摸屏失效频繁，造成了多个电容式触摸屏手机项目失败，甚至间接引起一些方案公司的倒闭。Focaltech借鉴了现代无线通信领域的跳频技术，同时提高了TX的发送功率，在提高系统信噪比的同时有效抑制了电磁干扰。