鹽城工控機(jī)維修之－電容式觸摸屏原理

電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃，雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。電容式觸控屏可以簡(jiǎn)單地看成是由四層復(fù)合屏構(gòu)成的屏體：最外層是玻璃保護(hù)層，接著是導(dǎo)電層，第三層是不導(dǎo)電的玻璃屏，最內(nèi)的第四層也是導(dǎo)電層。最內(nèi)導(dǎo)電層是屏蔽層，起到屏蔽內(nèi)部電氣信號(hào)的作用，中間的導(dǎo)電層是整個(gè)觸控屏的關(guān)鍵部分，四個(gè)角或四條邊上有直接的引線，負(fù)責(zé)觸控點(diǎn)位置的檢測(cè)。

電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。在觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場(chǎng)，手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器，更有效地防止外在環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。

由于電容隨接觸面積、介質(zhì)的介電的不同而變化，故其穩(wěn)定性較差，往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。該種觸摸屏適用于系統(tǒng)開發(fā)的調(diào)試階段。

電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏，當(dāng)然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴(yán)重，而且，電容技術(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對(duì)各波長(zhǎng)光的透光率不均勻，存在色彩失真的問(wèn)題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。

電容屏在原理上把人體當(dāng)作一個(gè)電容器元件的一個(gè)電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時(shí)，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動(dòng)作。

我們知道，電容值雖然與極間距離成反比，卻與相對(duì)面積成正比，并且還與介質(zhì)的的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時(shí)就能引起電容屏的誤動(dòng)作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器15厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動(dòng)作。 電容屏的另一個(gè)缺點(diǎn)用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒(méi)有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿烁鼮榻^緣的介質(zhì)。

電容屏更主要的缺點(diǎn)是漂移：當(dāng)環(huán)境溫度、濕度改變時(shí)，環(huán)境電場(chǎng)發(fā)生改變時(shí)，都會(huì)引起電容屏的漂移，造成不準(zhǔn)確。例如：開機(jī)后顯示器溫度上升會(huì)造成漂移：用戶觸摸屏幕的同時(shí)另一只手或身體一側(cè)靠近顯示器會(huì)漂移；電容觸摸屏附近較大的物體搬移后會(huì)漂移，你觸摸時(shí)如果有人圍過(guò)來(lái)觀看也會(huì)引起漂移；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(shì)面（包括用戶的身體）雖然與電容觸摸屏離得較遠(yuǎn)，卻比手指頭面積大的多，他們直接影響了觸摸位置的測(cè)定。

此外，理論上許多應(yīng)該線性的關(guān)系實(shí)際上卻是非線性，如：體重不同或者手指濕潤(rùn)程度不同的人吸走的總電流量是不同的，而總電流量的變化和四個(gè)分電流量的變化是非線性的關(guān)系，電容觸摸屏采用的這種四個(gè)角的自定義極坐標(biāo)系還沒(méi)有坐標(biāo)上的原點(diǎn)，漂移后控制器不能察覺(jué)和恢復(fù)，而且，4個(gè)A/D完成后，由四個(gè)分流量的值到觸摸點(diǎn)在直角坐標(biāo)系上的X、Y坐標(biāo)值的計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。由于沒(méi)有原點(diǎn)，電容屏的漂移是累積的，在工作現(xiàn)場(chǎng)也經(jīng)常需要校準(zhǔn)。 電容觸摸屏最外面的矽土保護(hù)玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個(gè)小洞就會(huì)傷及夾層ITO，不管是傷及夾層ITO還是安裝運(yùn)輸過(guò)程中傷及內(nèi)表面ITO層，電容屏就不能正常工作了。

1.觸摸屏玻璃面即為觸摸面，即產(chǎn)品正面 。

2.觸摸屏部分為玻璃制品，玻璃邊角較鋒利，裝配時(shí)請(qǐng)帶手套/指套作業(yè)。

3.觸摸屏部分為玻璃易碎品，裝配時(shí)不要對(duì)觸摸屏施加大力沖擊。

4.避免直接取引線拿起觸摸屏，避免對(duì)引出線部位有拉扯動(dòng)作。

5.引出線加強(qiáng)板部位不能進(jìn)行彎折動(dòng)作。

6.引出線任何部位不允許有對(duì)折現(xiàn)象。

7.引出線在裝配時(shí)，須水平插入，不可在加強(qiáng)板根部對(duì)折插入。

8.取放產(chǎn)品時(shí)需單片操作，輕拿輕放，避免產(chǎn)品互相碰撞而劃傷產(chǎn)品表面。

9.清潔產(chǎn)品表面時(shí)，請(qǐng)用柔軟性布料（鹿皮）蘸石油醚擦拭。

10.不可使用帶腐蝕性的有機(jī)溶劑擦拭觸摸屏膜表面。如工業(yè)酒精等。

11.勿堆疊放置觸摸屏，使用tray 盤。

12.在裝配設(shè)計(jì)和邊框設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)注意以下事項(xiàng)：

a.固定觸摸屏的邊框的支柱須在觸摸屏的可視區(qū)以外。

b.框邊須在觸摸屏的操作區(qū)以外，框邊在可視區(qū)到操作區(qū)間不能有壓力動(dòng)作。

c.建議固定觸摸屏的材料為塑膠材料，接觸觸摸屏正面部分墊有軟性材料。

d.不要用帶腐蝕性的膠粘貼在觸摸屏的表面

1、如果您使用的是電容式觸摸屏，那么建議您在第一次使用時(shí)，首先先按照說(shuō)明書的要求正確安裝好電容觸摸屏所需要的驅(qū)動(dòng)程序，然后用手指依次單擊屏幕上的“開始”/“程序”/“Microtouch Touchware”來(lái)運(yùn)行屏幕校準(zhǔn)程序，校準(zhǔn)完成以后，系統(tǒng)自動(dòng)將校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)存放在控制器的寄存器內(nèi)，以后再重新啟動(dòng)系統(tǒng)后就無(wú)需再校準(zhǔn)屏幕了。

2、如果在中途操作電容觸摸屏?xí)r，重新改變了觸摸屏的顯示器分辨率或顯示模式，或者是自行調(diào)整了觸摸屏控制器的刷新頻率后，感覺(jué)到光標(biāo)與觸摸點(diǎn)不能對(duì)應(yīng)時(shí)，都必須重新對(duì)觸摸屏系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)操作。

3、為了保證觸摸屏系統(tǒng)的正常工作，除了要保證系統(tǒng)軟件的正確安裝之外，還必須記得在一臺(tái)主機(jī)上不要安裝兩種或兩種以上的觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序，這樣會(huì)容易導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生沖突，從而使觸摸屏系統(tǒng)無(wú)法正常使用。

4、在使用電阻式觸摸屏時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)光標(biāo)不動(dòng)或者只能在局部區(qū)域移動(dòng)時(shí)，您可以查看一下觸摸屏的觸摸區(qū)域是否被其他觸摸物始終壓住，例如一旦觸摸屏被顯示器外殼或機(jī)柜外殼壓住了，就相當(dāng)于某一點(diǎn)一直被觸摸，那么反饋給控制器的坐標(biāo)位置就不準(zhǔn)確，光標(biāo)當(dāng)然也就不能正確定位了。如果是機(jī)柜外殼壓住觸摸區(qū)域您可以將機(jī)柜和顯示器屏幕之間的距離調(diào)大一點(diǎn)，如果是顯示器外殼壓住觸摸區(qū)域，您可以試著將顯示器外殼的螺絲擰松一點(diǎn)試一下。

5、前面曾經(jīng)提到，一旦系統(tǒng)在更換顯示分辨率、調(diào)整屏幕大小和第一次安裝時(shí)都有會(huì)出現(xiàn)單擊不準(zhǔn)或漂移，需啟動(dòng)應(yīng)用程序中自帶的定位程序重新定位，不過(guò)在定位時(shí)，最好要使用比較細(xì)的筆或指尖進(jìn)行定位，這樣比較準(zhǔn)。 6、表面聲波觸摸屏的工作環(huán)境要求較高，它必須要求工作在一個(gè)干凈、沒(méi)有灰塵污染的環(huán)境中，而且還要定期清潔觸摸屏表面上的灰塵，不然的話，空氣中的灰塵覆蓋在觸摸屏四周的反射條紋或換能器上時(shí)，就會(huì)影響系統(tǒng)的正確定位。

7、不要讓觸摸屏表面有水滴或其它軟的東西粘在表面，否則觸摸屏很容易錯(cuò)誤認(rèn)為有手觸摸造成表面聲波屏不準(zhǔn)。另外在清除觸摸屏表面上的污物時(shí)，您可以用柔軟的干布或者清潔劑小心地從屏幕中心向外擦拭，或者用一塊干的軟布蘸工業(yè)酒精或玻璃清洗液清潔觸摸屏表面。

8、如果用手或者其他觸摸物來(lái)觸摸表面聲波觸摸屏?xí)r，觸摸屏反應(yīng)很遲鈍，這說(shuō)明很有可能是觸摸屏系統(tǒng)已經(jīng)陳舊，內(nèi)部時(shí)鐘頻率太低，或者是由于觸摸屏表面有水珠在移動(dòng)，要想讓觸摸屏恢復(fù)快速響應(yīng)，必須重新更換或者升級(jí)系統(tǒng)，或者用抹布擦干觸摸屏表面的水珠。

9、觸摸屏一般用串口進(jìn)行信號(hào)的傳輸，從PS/2端口取信號(hào)，而TPS屏幕是從主機(jī)電源直接取電。如果指示燈不亮，說(shuō)明沒(méi)有取到信號(hào)，控制盒上的PS/2線可能壞了。如果燈亮著，但依舊不閃，說(shuō)明控制盒壞了，因此我們必須更換控制盒。如果更換控制盒還是不行，有可能是屏幕被壓得太緊，需要將四周的螺絲稍微松一下，因?yàn)橛|摸屏是由特殊材料組成，它本身不太容易損壞。如果串口是壞的或被禁用，將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)程序無(wú)法安裝，因?yàn)榘惭b驅(qū)動(dòng)時(shí)，會(huì)自動(dòng)尋找串口。即使能夠安裝，也會(huì)出現(xiàn)鼠標(biāo)不動(dòng)或無(wú)法定位。最好不要用串口鼠標(biāo)來(lái)判斷串口的好壞，可能串口9根針對(duì)它們來(lái)說(shuō)各自用的方式不一樣。如果屏幕被壓著，或者地線沒(méi)有接好，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法定位。如果出現(xiàn)有些區(qū)域無(wú)法點(diǎn)擊或反應(yīng)遲緩，有可能是灰塵影響，需拆開外殼來(lái)除去灰塵。

10、當(dāng)用手指觸摸電容觸摸屏的某一位置時(shí)，觸摸屏沒(méi)有任何反應(yīng)時(shí)，這很有可能是對(duì)應(yīng)該觸摸位不準(zhǔn)確，光標(biāo)當(dāng)然也就不能正確定位了。如果是機(jī)柜外殼壓住觸摸區(qū)域您可以將機(jī)柜和顯示器屏幕之間的距離調(diào)大一點(diǎn)，如果是顯示器外殼壓住觸摸區(qū)域，您可以試著將顯示器外殼的螺絲擰松一點(diǎn)試一下。

鑒于一代電容式觸屏的缺陷和使用中的各種瓶頸，國(guó)產(chǎn)二代電容式觸屏彌補(bǔ)了電容屏前身的大量不足，二代電容屏大大減少了導(dǎo)體物體靠近電容屏?xí)r發(fā)生的誤動(dòng)作，可以使用手寫筆精確控制，也可以使用手指，反應(yīng)靈敏度大大提高，對(duì)使用環(huán)境的要求降低很多，對(duì)潮濕天氣和輕微撞擊有很好的抵抗性，而且成本大大降低。非常普及與國(guó)內(nèi)大量新款的國(guó)產(chǎn)手機(jī)。但有一點(diǎn)缺點(diǎn)，對(duì)手指電流的捕捉有所縮水，手指觸摸靈敏度較一代有些縮水。

電容技術(shù)觸摸屏CTP（Capacity Touch Panel）是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂一層ITO（納米銦錫金屬氧化物），最外層是只有0.0015mm厚的矽土玻璃保護(hù)層，夾層ITO涂層作工作面，四個(gè)角引出四個(gè)電極，內(nèi)層ITO為屏層以保證工作環(huán)境。

當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，由于人體電場(chǎng)，用戶手指和工作面形成一個(gè)耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指吸收走一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出，且理論上流經(jīng)四個(gè)電極的電流與手指頭到四角的距離成比例，控制器通過(guò)對(duì)四個(gè)電流比例的精密計(jì)算，得出位置?？梢赃_(dá)到99%的精確度，具備小于3ms的響應(yīng)速度。

電容屏主要有自電容屏與互電容屏兩種，較常見的互電容屏為例，內(nèi)部由驅(qū)動(dòng)電極與接收電極組成，驅(qū)動(dòng)電極發(fā)出低電壓高頻信號(hào)投射到接收電極形成穩(wěn)定的電流，當(dāng)人體接觸到電容屏?xí)r，由于人體接地，手指與電容屏就形成一個(gè)等效電容，而高頻信號(hào)可以通過(guò)這一等效電容流入地線，這樣，接收端所接收的電荷量減小，而當(dāng)手指越靠近發(fā)射端時(shí)，電荷減小越明顯，最后根據(jù)接收端所接收的電流強(qiáng)度來(lái)確定所觸碰的點(diǎn)。

電容屏要實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控，靠的就是增加互電容的電極，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是將屏幕分塊，在每一個(gè)區(qū)域里設(shè)置一組互電容模塊都是獨(dú)立工作，所以電容屏就可以獨(dú)立檢測(cè)到各區(qū)域的觸控情況，進(jìn)行處理后，簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控。

蘋果iPad2

電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃，雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器，同時(shí)透光率更高。

代表產(chǎn)品就是蘋果iPod touch和iPad系列產(chǎn)品，擁有其他產(chǎn)品難以超越的非凡觸控體驗(yàn)，為電容屏的成功推廣立下了汗馬功勞。

電容屏能更好支持多點(diǎn)觸控

多點(diǎn)觸摸屏有別于傳統(tǒng)的單點(diǎn)觸摸屏，多點(diǎn)觸摸屏的最大特點(diǎn)在于可以兩只手，多個(gè)手指，甚至多個(gè)人，同時(shí)操作屏幕的內(nèi)容，更加方便與人性化。多點(diǎn)觸摸技術(shù)也叫多點(diǎn)觸控技術(shù)。與電阻屏相比電容觸屏比較容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸技術(shù)，多點(diǎn)觸控技術(shù)已在電容屏上基本實(shí)現(xiàn)。

電容屏造價(jià)更高　雖然電容屏擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)槠洳牧咸厥?、工藝精湛、其造價(jià)較高。當(dāng)然這也跟廠商的不同而不同，一般來(lái)說(shuō)電容屏的價(jià)格也會(huì)比電阻屏貴15%到40%。這些額外成本對(duì)旗艦級(jí)產(chǎn)品可能影響較小，但是對(duì)于中、低等價(jià)位智能手機(jī)確實(shí)高門檻，所以市場(chǎng)上的多數(shù)智能手機(jī)價(jià)格不菲，其中很多一部分原因是其使用了電容屏的緣故。

總結(jié)

隨著技術(shù)和應(yīng)用上的發(fā)展，電容屏的造價(jià)已經(jīng)下降，自2008年后在中低端智能手機(jī)上已經(jīng)大部分使用電容屏，所以現(xiàn)如今，電容屏在手持終端上已經(jīng)被廣泛使用，而電阻屏在此方面的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越少，因?yàn)閮r(jià)格成本相對(duì)于用戶體驗(yàn)來(lái)說(shuō)已經(jīng)被忽略。

通過(guò)對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)在10英寸以上的觸控市場(chǎng)中，有一種改進(jìn)型投射式電容屏的出現(xiàn)，這就是納米觸控膜，其具備電容屏等所有其他同類產(chǎn)品在技術(shù)參數(shù)上無(wú)法相比的優(yōu)勢(shì)，它的各項(xiàng)參數(shù)都得五星，其觸控原理是將X軸的納米導(dǎo)線和Y軸的納米導(dǎo)線按照一定的規(guī)律，由數(shù)字封裝自動(dòng)化設(shè)備將其封裝在PET薄膜內(nèi)，從而構(gòu)成感應(yīng)矩陣，每個(gè)矩陣單元都是一個(gè)接近式傳感器，能夠感知不同方位的觸控動(dòng)作，這些矩陣單元構(gòu)成全息觸控感應(yīng)矩陣，由觸控感應(yīng)矩陣將感知信號(hào)輸入到控制芯片，再由控制芯片消除噪音、將有效觸控信號(hào)輸送給上層驅(qū)動(dòng)軟件，從而達(dá)到精確定位、觸發(fā)動(dòng)作、實(shí)現(xiàn)觸控的功能。

納米觸摸膜的感應(yīng)原理與電容屏的原理有所不同，它屬于改進(jìn)型投射式電容原理，將ITO 層(銦錫氧化物，在電容觸控屏和液晶屏的制造過(guò)程中，經(jīng)常需要此種物質(zhì))由納米導(dǎo)線層替代，通過(guò)高精度的測(cè)量算法精確計(jì)算信號(hào)的變化。沒(méi)有ITO層的納米觸控膜，是區(qū)別于其他投射式電容觸控屏的主要特征之一。