|
電容屏原理 電容技術的觸摸屏是一塊四層復合玻璃屏，如下圖所示。玻璃屏的內表面和夾層各涂有一層ITO導電層，最外層是只有0.0015毫米厚的矽土玻璃保護層。內層ITO作為屏蔽層，以保證良好的工作環境，夾層ITO涂層作為檢測定位的工作層，在四個角或四條邊上引出四個電極。 電容屏基本工作原理的最初想法是：人是假象的接地物（零電勢體），給工作面通上一個很低的電壓，當用戶觸摸屏幕時，手指頭吸收走一個很小的電流，這個電流分從觸摸屏四個角或四條邊上的電極中流出，并且理論上流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對這四個電流比例的精密計算，得出觸摸點的位置。 這個想法本來是很好的。但是，按照這種思路進行下去，卻碰到了難以逾越的障礙：目前的透明導電材料ITO——氧化金屬非常脆弱，觸摸幾下就會損壞，還不能直接用來作工作層。材料的問題一時還難以解決，只好委曲求全：在外部增加一層非常薄的堅硬玻璃。 這層玻璃顯然是不導電的，直流導電是不行了，改用高頻交流信號，靠人的手指頭（隔著薄玻璃）與工作面形成的耦合電容來吸走一個交流電流，這就是電容屏“電容”名字的由來：靠耦合電容來工作。 問題解決了，但代價是很大的：首先是“漂移”，因為耦合電容的方式是不穩定的，它直接受溫度、濕度、手指濕潤程度、人體體重、地面干燥程度影響，受外界大面積物體的干擾也非常大，帶來了不穩定的結果，這些都直接違背了作為觸摸屏這種絕對坐標系統的基本要求，不可避免的要產生漂移，有的電容觸摸屏欲求通過25點校準法甚至96點校準法來解決漂移問題，其實是不可能的，漂移是電容工作的這種方式決定的，即使是在控制器的單片機程序上利用動態計算和經驗值查表，也只能是治標不治本。多點校準法最早是大屏幕投影觸摸板使用的方法，目的是消除坐標對應的線性失真，電容觸摸屏的線性失真也非常厲害，主要是因為電容屏的計算建立在四個電流量與觸摸點到四電極的距離成比例的理想狀態上，實際由于受環境電容、線路寄生電容和不同人使用的影響，這種比例關系不可能是完全線性的，多點校準法只能解決局域分配的線性問題，解決不了整體的漂移。 電容方式的另一個代價是：最外這層極薄的玻璃，正常情況下防刮擦性能非常好，但工藝上要求在真空下制造，因為它害怕氫，哪怕有一點氫也會結合成易脆碎的玻璃，使用中輕輕一敲就成個小破洞，這對電容觸摸屏來說是要命的：破洞周圍直徑5cm大小的區域不能使用。實際的真空是不可能有的，這層極薄的玻璃有5%的概率碰上有破洞的產品。 電容屏的缺點分析 眾所周知 人體是導體（主要是指人肉 而非指甲一類的硬物） 因此電容屏支持手指控制 然而現在的電容屏技術不夠成熟 在制作方面遇到了一個困難 那就是上數第二層極板的材料問題 電容屏是屏幕 因此無論在顯示屏上方加多少層極板 都必須是透明的 而透明導體材料氧化銦錫(Indium-Tin Oxide)非常脆弱 極易損壞（目前似乎也沒有找到替代品） 因此為了保證壽命 制造商都會在上面多加一層絕緣玻璃（也就是上數第一層的那層保護層） 然而保護層是絕緣的 因此外界0電勢導體無法觸及極板 為了保證正常工作 屏幕的工作原理又發生了少許變化 從一開始的直流分流原理變成了耦合電容原理（分別由第二層電極版和外界0電勢導體組成電容的兩級 中間的絕緣玻璃為絕緣介質） 由于電容元器件有“通交流阻直流”的性質 因此原來的直流電無法工作 只能換成高頻交流電 這也成為了“電容屏”這個名字的由來 然而耦合電容是很不穩定的（容易受外界環境影響 和中間的介質有關） 因此新的電容屏最大的問題就是漂移和誤操作 影響電容的因素主要是極板大小、極板間距、以及絕緣介質的介電常數 在電荷數量固定 電容大小發生改變的情況下 兩版之間的電勢差會發生改變 而電勢差發生改變則意味著有可能出現誤操作（即手并沒有觸摸屏幕 但是屏幕已經出現判定） 而周圍環境的溫度和濕度的變化又正好會影響這三項指數 即中間介質的熱脹冷縮導致間距變化(由于絕緣版厚度非常薄 通常是0.0015毫米 因此熱脹冷縮的影響非常明顯)以及中間介質的介電常數隨溫度以及濕度的變化 然而漂移問題則和空氣濕度有關 眾所周知 絕緣體雖然不能導電 但是卻可以自身帶靜電（導體則剛好相反） 而靜電則會和周圍的物體產生電勢差（原理同點電荷電勢） 而電勢差則正好是偶和電容的工作原理 因此當空氣濕度較小時 空氣電阻大 因此帶靜電量也大 且分布不均勻 因此可能與電容屏之間產生較強電勢差（由于絕緣體通常會從導體偷電荷 因此導體附近的空氣的靜電較強 比如說人體周圍） 因此屏幕依然會誤判 從而產生漂移現象。 |
