电容式触摸屏是什么

电容式触摸屏技术利用人体的电流感应工作。电容式触摸屏为四层复合玻璃屏，内表面和夹层涂有一层氧化铟锡，最外层为一层薄薄的石英玻璃保护层，夹层氧化铟锡涂层作为工作面，四个电极从四个角引出，内层氧化铟锡作为屏蔽层，保证良好的工作环境。

电容式触摸屏技术利用人体的电流感应工作。电容式触摸屏为四层复合玻璃屏。玻璃屏的内表面和夹层涂有一层氧化铟锡，最外层是一层薄的石英玻璃保护层，夹层氧化铟锡涂层作为工作面，四个电极从四个角引出，内层氧化铟锡作为屏蔽层，保证了良好的工作环境。当手指触摸金属层时，由于人体的电场，在用户和触摸屏表面之间形成耦合电容器。对于高频电流，电容是直接导体，所以手指从接触点吸走一点小电流。这个电流从触摸屏四个角上的电极流出，流经这四个电极的电流与手指到四个角的距离成正比。控制器可以通过精确计算这四个电流的比值来获得触摸点的位置。

操作原理

原理概述

要实现电容屏多点触控，就要靠增加互电容电极。简单来说就是屏幕分块，每个区域设置一组互电容模块独立工作，这样电容屏就可以独立检测每个区域的触摸情况，经过处理，简单实现多点触摸。

基于电容技术的电容式触摸屏是利用人体的电流感应工作的。电容屏为四层复合玻璃屏。玻璃屏幕的内表面和夹层分别涂有氧化铟锡(纳米铟锡金属氧化物)，最外层是厚度仅为0.0015毫米的石英玻璃保护层，夹层氧化铟锡涂层作为工作面，四个电极从四个角引出，内层氧化铟锡作为屏幕层，保证工作环境。

当用户触摸电容式屏幕时，由于人体的电场，在用户的手指和工作表面之间形成耦合电容器。由于工作面连接有高频信号，手指吸收一个小电流，分别从屏幕四角的电极流出。理论上，流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成正比。控制器通过精确计算四个电流比获得位置。准确率可达99%，响应速度小于3 ms。

组件分类

电容式触摸屏有两种:表面电容式触摸屏和投影电容式触摸屏。

结构综合

基本结构

电容式触摸屏的基本结构是:基板为单层有机玻璃，在有机玻璃的内外表面均匀锻造一层透明导电膜，在外表面透明导电膜的四个角上渐缩一个狭长电极。其工作原理是:当手指触摸电容式触摸屏时，高频信号连接到工作面，然后手指与触摸屏工作面之间形成耦合电容，相当于导体。由于工作面上有高频信号，手指触摸时会在触摸点处吸出小电流，分别从触摸屏四角的电极流出。流经四个电极的电流与手指和四个角之间的线性距离成正比。控制器可以通过计算四个电流的比值来计算接触点的坐标值。

电容式触摸屏可以简单的看成是由四层复合屏组成的屏体:最外层是玻璃保护层，后面是导电层，第三层是非导电玻璃屏，最里面的第四层也是导电层。最里面的导电层是屏蔽层，起到屏蔽内部电信号的作用。中间导电层是整个触摸屏的关键部分，四角或四边有直接引线，负责检测触摸点的位置。

最上面的覆盖层是钢化玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯。PET的优点是触摸屏可以做得更薄，另一方面又比现有的塑料和玻璃材料便宜。绝缘层为玻璃(0.4 ~ 1 mm)、有机薄膜(10 ~ 10~100um)、粘合剂和空气体层。最重要的一层是氧化铟锡(ITO)。氧化铟锡的典型厚度为50 ~ 100纳米，方块电阻约为100 ~ 300欧姆。ITO的三维结构对电容式触摸屏的影响很大，直接关系到触摸屏的两个重要电容参数:感应电容(手指和上ITO)和寄生电容(上下ITO之间，下ITO和显示屏之间)。

电容式触摸屏的结构主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜层，然后在导体层外面加一层保护玻璃。双层玻璃设计可以完全保护导体层和传感器，同时透光率更高，可以更好地支持多点触摸。

电容式触摸屏在触摸屏的四面镀有狭长电极，在导体中形成低压交流电场。触摸屏幕时，由于人体的电场作用，手指与导体之间会形成一个耦合电容，来自四个电极的电流会流向触点，电流强度与手指与电极的距离成反比。触摸屏后面的控制器会计算电流的比例和强度，精确计算触摸点的位置。电容式触摸屏的双层玻璃不仅可以保护导体和传感器，还可以有效防止外部环境因素影响触摸屏。即使屏幕沾有污垢、灰尘或油渍，电容式触摸屏仍然可以准确计算触摸位置。

因为电容随介质的接触面积和介质而变化，所以稳定性差，经常发生漂移。这种触摸屏适合系统开发的调试阶段。

技术指标

准确率:99%准确率。

材料:完全耐刮擦的玻璃材料(莫氏硬度7H)，不易被尖锐物体划伤磨损，不受水、火、辐射、静电、灰尘或油污等常见污染源的影响。具有护目镜的护眼功能。

灵敏度:可以感应到不到两盎司的力，快速反应不到3毫秒。

清晰度:三种表面处理(抛光、蚀刻、工业)可供选择。SMT控制器的MTBF大于572，600小时(根据MILHANDBOOK-217-F1)。

触摸寿命:任何一点都可以承受5000万次以上的触摸，一次修正后光标不会漂移。

电容式触摸技术是一种利用手指靠近电容式触摸面板时电容变化的触摸技术。电容式触摸有两个重要的电容参数，一个是手指与上层传感材料(如ITO)之间的感应电容，另一个是传感材料(如ITO上层和下层)之间或传感材料与光学面板(如ITO和LCD)之间的寄生电容。

导体之间会产生寄生电容，当手指导体以不同的电压接近感应导体时，也会产生感应电容变化。电容传感效应是如何检测较大值(30皮法；PF)，检测到0。1 ~ 2 pF单位，感应电容变化小。电容式触摸技术稳定，可靠性高。由于人体是一个电容，触摸触摸板时产生的电容变化达到感应触摸的效果。Atmel营销总监克里斯托弗·阿德(Christopher Ard)指出，传感器设计可以是针对最低功能界面的单面ITO图形，比如针对大型虚拟按钮、滑块等应用的单点触控，但更常见的实现方式是两层设计(分离x和y层)，对性能和精度要求更复杂。

数据处理过程

电容式触摸屏接收到触摸信号后，将触摸数据转换成电脉冲，传输给触摸屏控制IC进行处理。信号由低噪声放大器LNA放大，然后由模数转换器转换和解调，最后发送到数字信号处理器进行数据处理。

一般电容式触摸屏有M+N(M列N行)物理电容式触摸传感器。M+N个交错的传感器构成M*N个电容感应点，当用户手指靠近触摸屏时，其电容会相应变化。传感器之间的距离(即相邻行或列之间的距离)通常在几毫米左右，这决定了触摸屏的物理分辨率M*N。

电容式触摸屏模块和LCD模块的坐标系完全不同。LCD模块的像素坐标一般由其分辨率决定。例如，WVGA屏幕的分辨率为800*480，即有800行，每行480个RGB像素。因此，可以通过x和y方向上的像素点(x，y)来确定特定位置。电容式触摸屏模块根据其在X和Y方向的原始物理尺寸确定坐标系。两个坐标系之间必须有合理的映射方法，保证输入输出操作的正确性。

因此，触摸屏控制IC的DSP处理器必须在电容式触摸屏模块和LCD模块之间进行像素映射转换，以确保用户在触摸屏上感测到的触摸点是用户指向的点。

此外，为了保持触摸坐标的稳定，触摸屏控制IC需要进一步处理触摸点的抖动，包括手指的抖动和电容数据的噪声，并根据坐标的变化改变低通滤波器的滤波系数，从而实现坐标的平滑处理。

最后，在将数据传输到主机之前，必须使用软件来分析数据，并确定每次触摸使用什么功能。这个过程包括确定屏幕上触摸区域的大小、形状和位置。如有必要，处理器会将类似的触摸组织成组。如果用户移动手指，处理器将计算用户触摸的起点和终点之间的差异。

优点和缺点

优势

电容式触摸屏只需要触摸，不需要压力产生信号。

电容式触摸屏生产后只需要一次校正或者根本不需要校正，电阻技术需要常规校正。

电容式方案的寿命更长，因为电容式触摸屏中的组件不需要任何移动。在电阻式触摸屏中，上层的ITO膜需要足够薄才能有弹性，这样才能向下弯曲接触到下层的ITO膜。

电容技术在光损耗和系统功耗方面优于电阻技术。

选择电容技术还是电阻技术，主要看触摸屏幕的物体。在手指触摸的情况下，电容式触摸屏是更好的选择。如果你需要手写笔，不管是塑料还是金属，电阻触摸屏都可以。电容式触摸屏也可以用手写笔，但是需要专门的手写笔配合。

表面电容可以用于大尺寸触摸屏，互补成本低，但现在已经不能支持手势识别:感应电容主要用于中小型触摸屏，可以支持手势识别。

电容技术在用户使用时具有耐磨、使用寿命长、维护成本低的优点，可以进一步降低厂商的整体运营成本。

电容式触摸屏可以支持多点触控技术，与电阻式触摸屏不同，它反应迟钝，不易磨损。

劣势

电容式触摸屏的透光率和清晰度都比四线电阻屏好，当然也比不上声表面波屏和五线电阻屏。电容屏反射严重。而且基于电容技术的四层复合触摸屏在不同波长处透光率不均匀，导致颜色失真。由于光线在层间的反射，图像字符模糊不清。

电流:电容屏原理上是用人体作为一个电容元件的电极。当导体靠近层间ITO工作面，耦合足够电容的电容时，流走的电流足以引起电容屏误操作。

电容值虽然与电极间距成反比，但与相对面积成正比，也与介质绝缘系数有关。因此，当手掌或手持导体大面积靠近电容屏而不是触摸电容屏时，会导致电容屏误操作，尤其是在潮湿的天气下。握着显示器，手掌握在7厘米以内或者身体握在15厘米以内，都会造成电容屏误操作。电容屏的另一个缺点是，戴手套的手触摸或拿着不导电的物体时没有反应，因为增加了更多的绝缘介质。

漂移:电容屏的主要缺点是漂移:当环境温湿度变化，环境电场变化时，会导致电容屏漂移，造成不准确。比如显示器启动后温度升高会引起漂移:用户触摸屏幕时，另一只手或身体一侧会靠近显示器漂移；电容式触摸屏附近的大物体移动后会漂移，如果用户触摸时有人围过来观看，也会造成漂移；电容屏漂移的原因属于技术上的先天不足。环境电位平面(包括用户身体)虽然离电容式触摸屏很远，但比手指面积大很多，直接影响触摸位置的测量。

其他:另外，很多理论上应该是线性的关系，实际上是非线性的。比如不同体重或手指湿润程度的人，吸的总电流不同，而总电流的变化和四个部分电流的变化是非线性的。电容式触摸屏采用的自定义四角极坐标系统在坐标上没有原点，控制器漂移后无法检测和恢复。而且四个A/D完成后，由四个分电流的值决定。因为没有原点，电容屏的漂移是累积的，经常需要在工作现场校准。电容式触摸屏最外层的二氧化硅保护玻璃，抗划伤性好。但是如果怕钉子或者硬物，敲出一个小洞会伤到夹层ITO。无论是在安装和运输过程中损伤层间的ITO还是内表面的ITO层，电容屏都不会正常工作。

注意事项和常见问题

1.如果用户使用的是电容式触摸屏，建议用户第一次使用时，先按照相关规范要求正确安装电容式触摸屏所需的驱动程序，然后用手指依次点击屏幕上的“开始”/“程序”/“微触摸触摸件”，运行屏幕校准程序。校准完成后，系统会自动将校准后的数据存储在控制器的寄存器中，以后重启系统后，就不需要校准屏幕了。

2.如果在电容触摸屏中途操作时再次改变触摸屏的显示分辨率或显示模式，或者触摸屏控制器刷新频率自行调整，感觉光标无法对应触摸点，则必须再次校准触摸屏系统。

3.为了保证触摸屏系统的正常运行，除了保证系统软件的正确安装，还需要记住不要在一台主机上安装两个或两个以上的触摸屏驱动程序，这样很容易导致系统运行时产生冲突，从而使触摸屏系统无法正常工作。

4.当使用电阻式触摸屏时，如果发现光标不移动或只能在局部区域移动，用户可以检查触摸屏的触摸区域是否总是被其他触摸对象按压。例如，触摸屏一旦被显示器外壳或机柜外壳按压，就意味着某一点一直被触摸，因此反馈给控制器的坐标位置不准确。

5.如前所述，一旦系统改变显示分辨率，调整屏幕尺寸，第一次安装，点击或漂移都不准确，需要在应用中启动定位程序进行重新定位。不过最好用细一点的笔或者指尖定位，这样更准确。

6.声表面波触摸屏的工作环境要求很高。它必须在清洁的环境中工作，没有灰尘污染，触摸屏表面的灰尘要定期清洗。否则，当空空气中的灰尘覆盖触摸屏周围的反射条或传感器时，会影响系统的正确定位。

7.不要让水滴或其他柔软的东西粘在触摸屏表面，否则很容易让触摸屏误以为表面的声波屏是手触摸不准的。此外，在清除触摸屏表面的污垢时，用户可以用柔软的干布或清洁剂从屏幕中心向外仔细擦拭，或者用干燥的软布蘸工业酒精或玻璃清洗液清洗触摸屏表面。

8.如果用手或其他触摸物触摸声表面波触摸屏，触摸屏的反应很慢，说明很可能是触摸屏系统过时，内部时钟频率过低，或者触摸屏表面有水滴在移动。如果想让触摸屏恢复快速响应，必须重新更换或升级系统，或者用抹布擦拭触摸屏表面的水滴。

9.触摸屏一般使用串口进行信号传输，从PS/2端口取信号，TPS屏直接从主机电源取电。如果指示灯不亮，说明没有接收到信号，控制箱上的PS/2线可能断线。如果灯亮了但还是不闪，说明控制箱坏了，用户必须更换控制箱。如果更换控制箱还是失败，有可能是屏幕压得太紧，周围的螺丝需要稍微松动，因为触摸屏是特殊材质的，不容易损坏。如果串行端口损坏或被禁用，则无法安装驱动程序，因为安装驱动程序时会自动搜索串行端口。即使可以安装，鼠标也不动或无法定位。最好不要用串口鼠标来判断串口的好坏。有可能九个串口对他们使用不同的方式。如果按下屏幕，或者接地线连接不正确，会导致无法定位。如果有些区域点击不到或者反应慢，可能会受到灰尘的影响，需要拆开外壳除尘。

10.用手指触摸电容式触摸屏的某个位置时，触摸屏没有反应，可能是因为触摸位置不准确，光标无法正确定位。如果机柜外壳压在触摸区域，用户可以增加机柜和显示屏之间的距离。如果显示器外壳压在触摸区域，用户可以尝试稍微松开显示器外壳的螺钉。