投射电容式触控方案研究

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1、投射电容式触控方案研究*ResearchonTouchSensingSchemeforProjectedCapacitiveTouchPanel詹思维李博杨立成王闯樊超（中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068）摘要分析了投射电容式舷模屏的工作原理，概述了国内外现有触控方案，芟点分析了支持多点融控的互电容传号检测方案。在此基越上，提出了单线驰动-差分感应的新型住号检测方案。该方案采用基分感应的方式，可以放大自电容和互电容的变化值，具有消除失调电压和抑制电源来声的优点，可提离信噪比，并消除了“鬼点”的影响。关键词：投射电容式触摸屏，互电容，自电容，差分感应Abstra

2、ctTheworkprincipleofprojectedcapacitivetouchpanelscreensisanalyzedandtheexistingtouchsensingschemesaresummarizedinthispaper.Thedetailedanalysisofmutualcapacitancesensingschemesupportingmulti-touchisgiven.Anovelsensingschemeofsingle-enddrivinganddifferentialsensingisproposedinthispaper.Thepro

3、posedschemeadoptsthedifferentialsensingtoamplifythevariationofselfcapacitanceandmutualcapacitanee.Keywords:projectedcapacitivetouchpanel.mutualcapacitance,selfcapacitance,differentialsensing"紋空科学基金项目（2013ZA31001）；中就工业卄算所创祈屋金^（CXXM12072-16）触摸屏可分为四种:红外式、表面再波式、电容式.电阻式。红外式和表面声波式因为复杂度高和易受干扰，应用并不广

4、泛，而电阻式和电容式触摸屏因为其成本低，易于集成等优点被广泛应用于消费电子产品中。但是，电阻触摸屏因为严重的闪光效应、低透光率、只能支持单点触摸等诸多缺点，逐渐被电容触摸屏所取代。投射电容式触控技术，因为iPhone的诞生而风靡全球，但是这技术目前主要被台湾及欧美厂商所垄断。投射电容式触控技术具有支持多触点能力、光传输性较好、可靠性高等优点，目前已被广泛应用于高端智能手机、触控显示屏和笔记本触摸板。当导体或者手指接近投射电容式触摸屏时，会导致互电容祓小但是自电容增加。文献［2］阐述了一种自电容增加后的检测方案，该方案因为无法区分正常触摸点和鬼点（GhostPattern）⑶,而

5、只能支持单点触摸。文献〔4］阐述了一种互电容减小后的检测方案，但是该方案对软件的要求太高，消除鬼点需要通过软件滤波才能实现。本文第1部分介绍投射电容式触摸屏的面板结构，第2部分介绍投射电容式触摸屏的工作原理，第3部分分析国内外现有触控方案「第4部分细述本文提岀的单线驱动-差分感应的新型信号检测方案。1投射电容式触摸屏的面板结构投射电容式触摸面板的典型结构，如图1所示，由上至下排列，依次是：上PET保护层，作用是防止刮擦氧化锢锡（ITO）导电膜;上表面IT0导电膜层，其和下表面IT0导电膜层之间产生的电场是投射电容式触摸屏工作的前提；玻璃或者PET层，作为导电膜的衬垫同时作为上下

6、导电膜的介质层；下表面导电膜层，和上表面导电膜层之间产生工作电场；下PET绝缘层，功能是防止刮擦导电膜；LCD显示屏，功能是成像显示。触控屏幕中的触控传感器（TouchSensor）由透明基板材料（一般是PET或玻璃）以及上下两层图样化透明导体构成，传感器位于LCD显示板之上。图1中，上下两层IT0以及中间的图1投射电容式融摸面板的结构玻璃层就构成了一个投射电容式触摸屏的传感器。图样化导体（电极）一般是IT0经过图样蚀刻制成。这种材料具有良好的光学透明度，同时能保持较低的欧姆电阻率。低电阻率十分重要，因为只有这样，才有可能对数以10个皮法级背景电容上出现的数以10个蹇微微法拉级

7、的微小变化进行快速检测。投射电容式触摸屏中触控传感器的图样化导体（电极）设计尤为关键，IT0经过图样蚀刻可以制成不同的图案。目前市场上流行的主要有菱形图案、条状图案以及网状图案等设计。网状结构必须为双层IT0膜；条状、菱形图案可以制造成单层IT0膜，但需要采用搭桥方式连接X方向或丫方向的电极。多层方式会降低透光率且工艺复杂，但是避免了X-Y层IT0的桥接结构，大大提高了可靠性和成品良率。2投射电容式触摸屏的工作原理投射电容式触摸屏利用开放电场结构易受外界干扰的原理制成。当导体或者手指接近投射