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1、投射電容式觸控方案研究*ResearchonTouchSensingSchemeforProjectedCapacitiveTouchPanel詹思維李博楊立成王闖樊超（中航工業(yè)西安航空計(jì)算技術(shù)研究所，陜西西安710068）摘要分析了投射電容式舷模屏的工作原理，概述了國內(nèi)外現(xiàn)有觸控方案，芟點(diǎn)分析了支持多點(diǎn)融控的互電容傳號(hào)檢測(cè)方案。在此基越上，提出了單線馳動(dòng)-差分感應(yīng)的新型住號(hào)檢測(cè)方案。該方案采用基分感應(yīng)的方式，可以放大自電容和互電容的變化值，具有消除失調(diào)電壓和抑制電源來聲的優(yōu)點(diǎn)，可提離信噪比，并消除了“鬼點(diǎn)”的影響。關(guān)鍵詞：投射電容式觸摸屏，互電容，自電容，差分感應(yīng)Abstra
2、ctTheworkprincipleofprojectedcapacitivetouchpanelscreensisanalyzedandtheexistingtouchsensingschemesaresummarizedinthispaper.Thedetailedanalysisofmutualcapacitancesensingschemesupportingmulti-touchisgiven.Anovelsensingschemeofsingle-enddrivinganddifferentialsensingisproposedinthispaper.Thepro
3、posedschemeadoptsthedifferentialsensingtoamplifythevariationofselfcapacitanceandmutualcapacitanee.Keywords:projectedcapacitivetouchpanel.mutualcapacitance,selfcapacitance,differentialsensing"紋空科學(xué)基金項(xiàng)目（2013ZA31001）；中就工業(yè)卄算所創(chuàng)祈屋金^（CXXM12072-16）觸摸屏可分為四種:紅外式、表面再波式、電容式.電阻式。紅外式和表面聲波式因?yàn)閺?fù)雜度高和易受干擾，應(yīng)用并不廣
4、泛，而電阻式和電容式觸摸屏因?yàn)槠涑杀镜?，易于集成等?yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中。但是，電阻觸摸屏因?yàn)閲?yán)重的閃光效應(yīng)、低透光率、只能支持單點(diǎn)觸摸等諸多缺點(diǎn)，逐漸被電容觸摸屏所取代。投射電容式觸控技術(shù)，因?yàn)閕Phone的誕生而風(fēng)靡全球，但是這技術(shù)目前主要被臺(tái)灣及歐美廠商所壟斷。投射電容式觸控技術(shù)具有支持多觸點(diǎn)能力、光傳輸性較好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于高端智能手機(jī)、觸控顯示屏和筆記本觸摸板。當(dāng)導(dǎo)體或者手指接近投射電容式觸摸屏?xí)r，會(huì)導(dǎo)致互電容祓小但是自電容增加。文獻(xiàn)［2］闡述了一種自電容增加后的檢測(cè)方案，該方案因?yàn)闊o法區(qū)分正常觸摸點(diǎn)和鬼點(diǎn)（GhostPattern）⑶,而
5、只能支持單點(diǎn)觸摸。文獻(xiàn)〔4］闡述了一種互電容減小后的檢測(cè)方案，但是該方案對(duì)軟件的要求太高，消除鬼點(diǎn)需要通過軟件濾波才能實(shí)現(xiàn)。本文第1部分介紹投射電容式觸摸屏的面板結(jié)構(gòu)，第2部分介紹投射電容式觸摸屏的工作原理，第3部分分析國內(nèi)外現(xiàn)有觸控方案「第4部分細(xì)述本文提岀的單線驅(qū)動(dòng)-差分感應(yīng)的新型信號(hào)檢測(cè)方案。1投射電容式觸摸屏的面板結(jié)構(gòu)投射電容式觸摸面板的典型結(jié)構(gòu)，如圖1所示，由上至下排列，依次是：上PET保護(hù)層，作用是防止刮擦氧化錮錫（ITO）導(dǎo)電膜;上表面IT0導(dǎo)電膜層，其和下表面IT0導(dǎo)電膜層之間產(chǎn)生的電場(chǎng)是投射電容式觸摸屏工作的前提；玻璃或者PET層，作為導(dǎo)電膜的襯墊同時(shí)作為上下
6、導(dǎo)電膜的介質(zhì)層；下表面導(dǎo)電膜層，和上表面導(dǎo)電膜層之間產(chǎn)生工作電場(chǎng)；下PET絕緣層，功能是防止刮擦導(dǎo)電膜；LCD顯示屏，功能是成像顯示。觸控屏幕中的觸控傳感器（TouchSensor）由透明基板材料（一般是PET或玻璃）以及上下兩層圖樣化透明導(dǎo)體構(gòu)成，傳感器位于LCD顯示板之上。圖1中，上下兩層IT0以及中間的圖1投射電容式融摸面板的結(jié)構(gòu)玻璃層就構(gòu)成了一個(gè)投射電容式觸摸屏的傳感器。圖樣化導(dǎo)體（電極）一般是IT0經(jīng)過圖樣蝕刻制成。這種材料具有良好的光學(xué)透明度，同時(shí)能保持較低的歐姆電阻率。低電阻率十分重要，因?yàn)橹挥羞@樣，才有可能對(duì)數(shù)以10個(gè)皮法級(jí)背景電容上出現(xiàn)的數(shù)以10個(gè)蹇微微法拉級(jí)
7、的微小變化進(jìn)行快速檢測(cè)。投射電容式觸摸屏中觸控傳感器的圖樣化導(dǎo)體（電極）設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，IT0經(jīng)過圖樣蝕刻可以制成不同的圖案。目前市場(chǎng)上流行的主要有菱形圖案、條狀圖案以及網(wǎng)狀圖案等設(shè)計(jì)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)必須為雙層IT0膜；條狀、菱形圖案可以制造成單層IT0膜，但需要采用搭橋方式連接X方向或丫方向的電極。多層方式會(huì)降低透光率且工藝復(fù)雜，但是避免了X-Y層IT0的橋接結(jié)構(gòu)，大大提高了可靠性和成品良率。2投射電容式觸摸屏的工作原理投射電容式觸摸屏利用開放電場(chǎng)結(jié)構(gòu)易受外界干擾的原理制成。當(dāng)導(dǎo)體或者手指接近投射
