投射電容觸控技術

投射電容觸控技術

投射電容(Projective Capacitive)觸控技術基本原理：觸摸屏採用多層ITO層，造成矩陣式分佈，以X軸、Y軸交叉分佈作爲電容矩陣，當手指觸碰屏幕時，可經過X、Y軸的掃描，檢測到觸碰位置電容的變化，進而計算出手指之所在。基於此種架構，投射電容能夠作到多點觸控操做。

概述

利用人體的電流感應進行工做的。電容式觸摸屏是是一塊四層複合玻璃屏，玻璃屏的內表面和夾層各塗有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護層,夾層ITO塗層做爲工做面,四個角上引出四個電極，內層ITO爲屏蔽層以保證良好的工做環境。 當手指觸摸在金屬層上時，因爲人體電場，用戶和觸摸屏表面造成以一個耦合電容，對於高頻電流來講，電容是直接導體，因而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電極中流出，而且流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器經過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。

內容

投射電容的觸控技術主要有兩種：自我電容(self capacitance)式和交互電容(mutual capacitance)式。

自我電容：又稱絕對電容(absolute capacitance)，它把被感應的物體（如手指）做爲電容的另外一個極板。當手指觸碰屏幕時可在傳感電極和被傳感電極之間感應出電荷，從而被感受到。

交互電容又叫作跨越電容(transcapacitance)，它是經過相鄰電極的耦合產生的電容。當被感受的手指靠近從一個電極到另外一個電極的電場線時，交互電容的改變被感受到，從而報告出位置。

根據兩種電容技術的原理不一樣，設計出的投射式電容觸摸屏的架構也不相同，造成多點觸控的方式也就不一樣。

與自我電容相關的是手勢的辨識追蹤與互動(Gesture interaction)，也就是僅偵測、分辨多點觸控行爲，如縮放、拖拉、旋轉等，實現方式爲軸交錯式(Axis intersect)技術。它是在導電層上進行菱形狀感測單元規劃，每一個軸向須要一層導電層。以兩軸型式爲例，在偵測觸控行爲時，感測控制器會分別掃描水平軸和垂直軸，產生電容耦合的水平/垂直感測點會出現上升波峯，這兩軸交會處即爲觸控點。

其實，軸交錯式電容式觸控技術，就是筆記本電腦觸控板上使用的技術。電腦觸摸板採用X、Y軸的傳感電極陣列造成一個傳感格子。當手指靠近觸摸板時，在手指和傳感電極之間會產生小量電荷，此時經過運算，便可肯定物體的位置。固然，觸控板與觸控屏幕最大差別在於，前者是不透明、後者是透明的。

不過須要指出的是軸交錯式雖能實現多點觸控手勢辨識功能，但若要定位多點觸控的正確位置仍有困難。由於在進行兩個軸向的掃描時，兩個觸控點分別會在X軸與Y軸各產生兩個波峯，交會起來就產生4個觸點，其中兩個點是假性觸控點，這會使系統沒法進行正確判讀。解決的辦法是增長軸向，提升可辨識觸點位置、數目，每增長1軸向可多辨識1點(如3軸可辨識2點、4軸爲3點)；不過，每增長1個軸向，就要多1層導電層，這會增長設計的觸控面板厚度、重量與成本，都不是以手機等便攜式產品爲主要應用的觸摸屏廠商所樂見的。

複雜觸點可定位式(All point addressable)技術也能達成多點觸控功能，且能辨別觸控點確切位置，能夠說是理想的多點觸控解決方案，iPhone便是採用此種觸控技術。它主要架構爲兩層導電層，其中一層爲驅動線(driving lines)，另外一層爲感測線(sensing lines)，兩層的線路彼此垂直。運做上會輪流驅動一條驅動線，並量測與這條驅動線交錯的感測線是否有某點發生電容耦合現象。經逐一掃描便可獲知確切觸點位置。

可是，要實現此種技術在，不管是導電層規劃、佈線或CPU運算，難度都提升許多，須要採用更增強大的處理器。以iPhone爲例，它就是以兩顆獨立芯片分擔這項工做，一顆感測控制器，將原始模擬感測信號轉爲X-Y軸座標；另外一顆則是ARM7處理器，專門用來解讀這些信息，辨識手指動做，並作出相應的反應。

此外，複雜觸點可定位技術還會面臨一些設計上挑戰，如須要供應高電壓才能獲得較好的信噪比表現，不適合在大尺寸 面板使用等。