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触摸技触摸技术分享分享讲解：张绪春2021/6/161触控技术起源•触控面板最早是E.A. Johnson于1965年提出概念，•到1970年由CERN的两位工程师在1970年代初期发明的透明触控面板，•再后来到1975年一个美国人George Samuel Hurst发明了电阻式触控面板并拿到美国专利，并与1982年投入商用•2010年苹果引爆触屏市场2021/6/162触控面板的分类•从技术原理来区别触摸屏，可分为五个基本种类：矢量压力传感技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏•矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台•表面声波式：利用声波发放器传送至平面玻璃，造成均匀分布之表面声波，当表面波手指或软性界面触碰，即产生声波遮断以藉此计算触碰位置•红外线式：原理是以红外线的发射与接收构成X、Y之矩阵，当红外线波在特定位置被接触物阻隔即可计算出接触物(如手指)之位置•电阻式 ：藉由压力接通上下二层电阻网络，由电阻分布以决定压力点的位置•表面电容式：原理类似电阻式，但使用电容值而非电阻值为计算量以决定触摸位置2021/6/163电阻式触控板的原理电阻式触控板主要由两片单面镀有ITO(氧化铟锡)的薄膜基板组成，上板与下板之间需要填充透光的弹性绝缘隔离物(spacer dot)来分开，如图所示，下极板必须是刚性的厚玻璃防止变形，而上极板则需要感应外力产生形变所以需要爆玻璃或者塑胶。

2021/6/164电容式触控板的原理电容式触控板是由一片双面镀有导电膜的玻璃基板组成，并在上极板上覆盖一层薄的SiO2介质层如图所示，其中上电极是用来与人体(接地)构成平板电容感测电容变化的，而下极板用来屏蔽外界信号干扰的2021/6/165电容式触控板的原理由于现在主流都是多点触控(Multi-Touch)，所以稍微多讲一点多点触控的Projected Capacitive主要有两种：自电容(Self-Capacitive)和互电容(Mutual Capacitive)不管是自电容还是互电容，都是依赖于将电容从人体电容中导到电极上，所以这两种技术都叫做电荷转移型电容触控(Charge-Transfer)自电容互电容2021/6/166触控按键的分类及原理•触摸式按键可分为两大类： 电阻式触摸按键与电容式感应按键电阻式的触摸按键原理非常类似于触摸屏技术，需要由多块导电薄膜上面按照按键的位置印制成的，因此这种按键需要在设备表面贴一张触摸薄膜电容式触摸按键的结构与电阻式的相似，但是其采用电容量为判断标准。

按键的操作界面可以是一整块普通绝缘体（如有机玻璃一般材料都可），不需要在界面上挖孔，按键在介质下面，人手接近界面和下面的电极片形成电容，靠侦测电容量的变化来感应2021/6/167电容式触摸按键的原理电容式触摸感应按键的基本原理如图所示，当人体（手指）接触金属感应片的时候，由于人体相当于一个接大地的电容，因此会在感应片和大地之间形成一个电容，感应电容量通常有几pF到几十pF利用这个最基本的原理，在外部搭建相关电路，就可以根据这个电容量的变化，检测是否有人体接触金属感应片2021/6/168电容式触摸按键的原理ST的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX构成的阻容网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化如右图所示，当人手按下时相当于感应电极上并联了一个电容CT，增加了感应电极上的电容，感应电极进行充放电的时间会增加，从而检测到按键的状态2021/6/169触摸按键的几种形式触摸按键可以组成以下几种按键 •单个按键 •条状按键（包括环状按键） •块状按键 单个按键 条状按键 块状按键 2021/6/1610触摸按键的常用结构A.平面结构平面结构的触摸键示意图 常用电极形状平面结构中，触摸键的感应电极和到触摸检测通道的连线处于同一平面。

平面结构的触摸键的示意图如图右图所示平面结构中，感应电极的形状没有特别的要求，但要确保在手指等触摸时，能够覆盖足够多的感应电极面积，保证触摸能够产生足够大的电容右图为几种常用的电极形状2021/6/1611触摸按键的常用结构B.非平面结构非平面结构中，触摸键的感应电极和到触摸检测通道的连线处于不同平面一般使用螺旋弹簧充当感应电极这种结构常用在感应电极和面板在物理上分离的应用，比如电磁炉、洗衣机等右图为使用螺旋弹簧做感应电极的示意图2021/6/1612触摸按键的应用场合•与传统的机械按键相比，电容式触摸感应按键不仅美观时尚而且寿命长，功耗小，成本低，体积小，持久耐用•已经被广泛的应用于、平板电脑、电磁炉、油烟机、热水器、空调、洗衣机、微波炉、咖啡机、电冰箱等等2021/6/1613触摸按键IC的厂家•触摸按键IC的厂家，可以分为两种，一种是专用触摸IC，另外一种是触控结合的MCU•目前市场上规模较大的触摸IC厂商有： 微芯（Microchip）、（爱特梅尔）Atmel、（芯旺微）ChipON、（赛普拉斯）Crypress、（合泰）Holtek，意法半导体（ST）2021/6/1614触摸按键IC的选型•电容式触摸按键因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰敏感得多，触摸按键设计、触摸面板的设计以及触摸IC的选择都十分关键。

•关于触摸IC的选型主要从以下几个方面进行基本项其他项工作电压灵敏度是否可调平均功耗抗电磁干扰能力平均电流环境适应能力工作温度电源保护按键数量是否需要烧录接口方式对结构和PCB的要求封装形式防溢水功能2021/6/1615Thank you !2021/6/1616 结束束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！。