电容屏原理、结构及分类 OGS_INCELL_ONCELL

电容触控原理及分类电容屏结构主流的触控技术高通平台CTP驱动架构如何添加一款新CTPQ&A平板电容基本原理两个带电的导体相互靠近会形成电容。定义：平行板电容C:正比于两平行板相对的面积A,正比于两导体之间介电数K,反比于两导体之间的相对距离D;电容屏原理真空介电常数•电容触摸屏检测原理当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，会影响电路整体电容特性。简单的说就是利用人体的电流感应进行工作；电容屏分类感应电容式表面电容式投射电容式自电容式(可实现单点+手势)互电容式（可实现多点）投射式电容触摸屏分类根据其扫描分类：一般分自电容、互电容两种。自电容：扫描X/Y电极与地构成的电容。互电容：扫描X/Y电极之间的电容。表面电容式（SurfaceCapacitiveTouch）SCT面板是一片涂布均匀的ITO层，面板的四个角落各有一个电极(UR,UL,LR,LL)与SCT控制器相连接。首先SCT控制器必须先在SCT面板上建立一个均匀的电场，是由IC内部的驱动电路对面板进行充电来达到。当手指触及屏时，四边电极发出的电流会流向触点；电流强弱与手指到电极的距离成正比。此时IC内感测电路会分别解析四条联机上之电流量，并依照图中的公式将触碰点的XY坐标推算出来。1、透光率不均匀，存在色彩失真的问题，还造成图像字符的模糊。2、均匀沉积的ITO还会导致枕形失真3、当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重。4、用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。5、当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。6、最外这层极薄的玻璃，正常情况下防刮擦性能非常好，但是易碎。枕形失真表面电容式-缺点需要1个或多个被蚀刻的ITO层.ITO层通过蚀刻形成多个水平和垂直电极，由一个电容式感应芯片来驱动。该芯片既能将数据传送到主处理器，也能自己处理触点的XY轴位置。通常，水平和垂直电极都通过单端感应方法来驱动，即一行和一列的驱动电路相同，称为‘单端’感应（自电容）。另外，一根轴通过一套AC信号来驱动，而穿过触摸屏的响应则通过其它轴上的电极感测出来。这种方式称为‘横穿式’感应，因为电场是以横穿的方式通过上层面板的电介层从一个电极组（如行）传递到另一个电极组（如列）（互电容）。投射式电容屏导线上的侦测波形。当手指接近或接触到屏时，会在屏上增加一个电容量(Cf)；对这个RC振荡电路而言，Cf的出现意味着振荡的周期变长而频率降低。通过计算手指触碰前后X2导线上的振荡周期与频率的改变，PCT控制器因而可辨别出触碰的位置，甚至还能分辨手指与屏的距离(即提供Z轴信息)。在玻璃表面用ITO制作成横向、纵向电极阵列，并分别与地构成电容，此电容为通常所说的自电容，即电极对地的电容。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。自电容式-原理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，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.自电容式-鬼点自电容触摸屏缺点：优点：扫描速度快，扫描完一个扫描周期只需要扫描X+Y（X和Y分别是X轴和Y轴的扫描电极数量）根缺点：1、在使用的第一次或环境变化比较大的时候需要校准。2、有“鬼点”效应，无法实现真正的多点触摸。3、直接受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、地面干燥程度影响，受外界大面积物体的干扰也非常大，容易产生“漂移”。用ITO制作横向电极与纵向电极，它与自容的区别是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。当人体手指接近时，会导致局部电容量减少，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。就因此，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。互电容式-原理互电容触摸屏优缺点：优点：1、在无需校准。2、避免“鬼点”效应，可以实现真正的多点触摸。3、不受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、地面干燥程度影响，不会产生“漂移”现象。缺点：扫描时间与自容的扫描方式相比相对来讲要长一点。需要扫描检测X*Y个数据CTP基本组成CTP主要由以下几部分组成:CoverLens对CTP模组进行保护当手指触摸时,与sensor之间形成一定的距离,以让手指与sensor形成电容Sensor接收controlIC发出的脉冲信号,以在整个平面上形成RC网络当手指靠近时形成电容FPC连接Sensor与ControlIC连接ControlIC与主机CTP结构结构CoverGlass+FilmSensor特点此结构使用单层FilmSensor，ITO图案一般为三角形，支持手势但不支持多点触摸。优点成本低、时间短；特光性好，并且sensor总厚度薄，常规厚度为0.95mm。缺点以单点为主，不能实现多点触控，抗干扰能力较差。Ps:OCA:光学透明胶或者无基才光学胶CTP结构(G+F)OCA结构CoverGlass+FilmSensor+FilmSensor特点此结构使用两层FilmSensor，ITO图案一般为菱形和矩形，支持真实多点。优点准确度较高，手写效果好，支持真实多点；sensor可以做异形，开模成本低，时间短；总厚度薄，常规厚度为1.15mm；抗干扰能力强。缺点透过率没有G+G的高。CTP结构(G+F+F)OCAOCA结构CoverGlass+GlassSensor特点此结构使用一层GlassSensor，ITO图案一般为菱形和矩形，支持真实多点。优点准确度度较高，透光性高，手写效果好，支持真实多点；缺点开模成本高，打样周期长，可替代性差；受撞击Glasssensor易损坏，并且Glasssensor不能做异形；厚度较厚，一般厚度为1.37mmCTP结构(G+G)OCACTP不同结构对照表不同结构性能参数对比结构G+FG+F+FG+G厚度薄，一般为0.95mm薄，一般为1.15mm厚，一般为1.37mm透过率好，一般90%左右稍差，一般86%以上好，一般90%左右抗冲击性好好较差触控效果单点+手势触控精准、多点触控精准、多点主流的触控技术单片玻璃式触控技术OGS屏幕技术内嵌式触控技术In-cell技术On-cell技术目前较有实力的显示面板厂商倾向推动On-Cell或In-Cell的方案，主要原因是其拥有显示屏生产能力，即倾向于将触摸层制作在显示屏；而触控模组厂商或上游材料厂商则倾向于OGS，即将触控层制作在保护玻璃上，主要原因是具备较强的制作工艺能力和技术。两者的共同点均可以减少贴合次数，这样也就可以达到节省成本提升贴合的良品率单片玻璃式触控技术OGS触控技术（Oneglasssolution）在保护玻璃上直接形成ITO导电膜及传感器的技术。一块玻璃同时起到保护玻璃和触摸传感器的双重作用优势(1)节省了一层玻璃成本和减少了一次贴合成本;(2)减轻了重量;(3)增加了透光度。OGS在成本、适用尺寸、技术成熟度方面，相比in-cell和on-cell具有明显的优势，仅在轻薄化上略逊于in-cell，但随着切割及强化工艺提升，差距将会不断缩小;在厂商布局层面，OGS工艺门槛较低，更有利于传统触控模组厂商和盖板厂商进行整合，未来发展空间十分广阔OGS全贴合技术：使得其拥有了非常好的透光性，使屏幕亮度提升，屏幕显示更加通透内嵌式触控技术内嵌式触控则是将感应线路基板与显示面板整合，根据感应线路的不同位置，又分为in-cell与on-cell两种。in-cell的感应线路位于显示面板内部液晶像素中。on-cell的感应线路则位于显示面板的彩色滤光片基板和偏光板之间形成简单的透明电极图案或AMOLED的封装玻璃表面In-cell在显示屏内部嵌入触摸传感器功能，这样能使屏幕变得更加轻薄。同时In-Cell屏幕还要嵌入配套的触控IC，否则很容易导致错误的触控感测讯号或者过大的噪音。因此，对任一显示面板厂商而言，切入In-Cell/On-Cell式触控屏技术的门槛的确相当地高，仍需要过良品率偏低这一难关，因为In-Cell一旦损坏，损失的不仅仅是触摸屏，显示屏也将连同一起报废，因此厂商对In-Cell良率要求更高。采用In-Cell技术的高端手机有苹果的iPhone5，还有诺基亚的Lumia920On-cellOnCell是指将触摸屏嵌入到显示屏的彩色滤光片基板和偏光片之间的方法，即在液晶面板上配触摸传感器。相比InCell技术难度降低不少。三星、日立、LG等厂商在On-Cell结构触摸屏上进展较快，目前，OnCell多应用于三星Amoled面板产品上，技术上尚未能克服薄型化、触控时产生的颜色不均等问题