电容触摸屏及电磁屏技术.doc

电容式触摸屏及电磁触控技术早在1971年，山姆•赫斯特（SamuelHurst）在美国肯塔基大学任教期间，工作上每天要处理大量图形数据为了提高工作效率，他研究制造出最早的触摸设备，通过把图形放在平板上或者用笔在平板上施加压力就能将图像数据保存起来，于是就有了最早的触摸屏“AccuTouch”°1973年，美国《工业研究》杂志将触摸屏技术评为“最重要的100项新技术产品”之一，并预言这种技术将得到广泛运用随着智能的推出，电容式触摸屏得到了广泛使用电容式触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作，在手指接触电容屏时，控制器件通过侦测通道的电压变化状况，来确定屏中电容值的变化，从而计算出触摸位置信息在确定电量的情况下，通过侦测通道中电压值的变化，得到电容值变化的情况，参考以下公式，图1电压、电量及电容关系其中，V：电压值；Q:电量值；C:电容值SSS在手指触摸电容屏时，电容值发生变化，从而得到电容变化的位置信息C=C+CspfCs=Cp*Cf(whencantact)C-s=Cp(whennoncontact}图2触控时电容的变化状况其中，C:最终电容值；C：寄生电容值；C：接触电容值spf然而，电容式触摸屏Sensor作为触摸屏的重要组成部分，也在随着技术的升级及工艺能力的提升，进行着明显的变化。

这变化或是因为性能的提升，或是因为成本的降低总之，带来的是更佳的“性价比”如果说达尔文进化论是生物迭代的体现的话，那么电容式触摸屏幕也有属于它的进化论第一代的电容式触摸屏Sensor是早期菱形图案的设计（如图3）该方案是使用两层ITOFilm设计的单点触控自容方案菱形自容方案需使用至少两层的ITOFilm，但只能确定单个点的触控坐标，如果同时触摸两个点，容易出现“鬼点”如下图示，同时点击A1及A2点，IC进行取样分析后得到X1，X2,Y1，Y2纵横4个通道的信息AAAAAAAXXXXXXXxxxxxxxXXXXXXXxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx图3第一代图案：菱形自容方案通过组合，得到如下4个触摸坐标：A1（X1，Y1），A2（X2，Y2），B1（X1，Y2），B2（X2，Y1）其中，Al及A2是实际触摸点而Bl,B2并非触摸点，但却从结果中反应出来，我们称之为“鬼点”由于菱形方案的结构较为复杂，且需使用双层ITOFilm设计，从而使得CTP模组成本较高，性能效果也并不理想为了更好的控制模组的成本及优化触控性能，韩国Melfas公司提出了第二代图形方案，以“三角形”图案（如图4）取代“菱形”图案。

图4第二代：三角形自容方案三角形图案只需要使用单层ITOFilm结构，大幅度降低材料成本，且生产工艺简单，良率较高性能上实现单点触摸及手势功能，两点触摸时，“鬼点”问题较第一代菱形图案得到改善因此，三角形自容方案至今还在大量的使用为了实现更多指的触控，提出了互电容感应的触控技术/5美法思科技（深圳）有限公司DONNIELIN2015-4-13MelfasINC如图5所示，图5互电容方案工作原理在单独给电容Cs充电后，得到电量为：Q=C*Vsss手指触摸前，连接电容C和C,此时，节点测得电压V为：sps1V =Q/(C+C)s1ssp在有手指触摸时，因为手指作用产生电容Cf,此时，节点测得电压V为：fs2V =Q/(C+C+C)s2sspf这样，便可以侦测到触摸前与触摸后电压变化，算出变化通道的节点位置初期使用了第三代条形图案设计互容方案(如图6)一般采用双层ITOFilm设计，最常用的结构为GFF当然也有延伸的结构，如OGS(G2),G1F，GG等图6第三代：条形互容方案互容触控技术的提出，真正实现了多点触控的功能，也提高了移动设备人机交互的体验但是，随着触摸屏技术越来越成熟，而且生产工艺能力及生产良率也逐渐提升。

TP模组的价格竞争也日渐激烈，节约成本及提高良率是行业中注重考虑的因素在2007年，韩国Melfas公司研发成功单层多点互电容式触控解决方案(如图7)，方案采用全ITO工艺生产模组，也随着模组生产工艺能力的提升，模组生产商已具备了全ITO模组生产能力这样一来，使用单层ITOFilm制作，可以实现多点触控的同时降低模组材料及工艺、良率等方面成本ooMMDC图7第四代全ITO单层多点方案当然，对于特殊功能的要求，使得触控的发展有了新的方向，出现了3D-Touch，ForceTouch等一系列新的技术应用到触控计设中同时，触控与显示作为移动设备标配器件也开始进行二合为一，市场中On-cell、In-cell及TDDI在In-cell中的应用等方案，说明了触控显示正在实现一体化在智能及其它移动设备的操控屏幕中，除了熟悉的电容式触摸屏幕外，还有就是常见于SamsungGalaxyNote系列的电磁笔了三星首次在产品中引入手写技术，让电容屏也有更精确的笔写功能，再配合强大的应用软件，使得的人机交互功能更加丰富这些功能，获益于EMR技术的应用（ElectroMagneticResonancetechnology电磁感应技术），把采用这种技术的触摸屏叫电磁式触摸屏。

电磁感应触摸屏主要构成：（如图8）玻璃面板显示屏电磁感应板变频手写电磁笔图8电磁感应触摸屏主要结构另外，为了更好的支持用户体验，一般使用电磁感应触摸的移动设备，会同时加入电容式触摸屏，并通过共模控制板融合控制电磁感应触摸屏主要是通过触控笔（电磁笔）来实现人机交互动作，用户可以使用电磁笔进行写字、绘工作原理：电磁感应触摸屏的基本原理是靠电磁笔操作过程中和面板下的感应器产生磁场变化来判别，电磁笔为信号发射端，主机中电磁感应板为信号接收端，当接近感应时磁通量发生变化，由运算定义位置点电磁笔蓄能过程：主机电磁感应板上纵横布满感应线圈，在此范围内，笔针的线圈移动引起了电磁共振产生的微弱电能，并将其储存起来常用功能的实现：真实手写笔迹笔尖与电磁感应板接近，可以算出精准的位置坐标同时，由于笔端安装压力传感器，可获取压力的大小通过与磁场变化结合，定义出电磁屏技术独有的Z轴，也就得到了笔迹的粗细现在常见的压感有1024阶级或2048阶级，压感阶级越高，笔迹输入就更加接近真实手写笔迹多彩笔功能电磁笔上预先设计好颜色按键，选择不同颜色的按键，电磁笔发出不同的工作频率，移动设备通过识别不同的工作频率调用画板应用的相应颜色，从而实现了彩色笔的效果。

电容式触摸屏幕与电磁触控屏结合的双触控技术，能够给用户提供精确的多点触控的同时，也通过手写笔实现真人笔迹的挥笔效果及强大的绘画应用功能随着技术的不断提高，电容配合电磁双触控技术的优点将更加显现，应用的范围也将会越来越广/5美法思科技（深圳）有限公司。