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自容、互容感測并用 電容式觸控屏幕抗水性大增

作者: 時間:2013-10-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 0px; PADDING-TOP: 0px; WHITE-SPACE: normal; LETTER-SPACING: normal; webkit-text-size-adjust: auto; orphans: 2; widows: 2; webkit-text-stroke-width: 0px">  直接電容耦合可利用平行板電容公式C=E0×Er×A/d推算,其中E0是自由空間的介電系數(shù),Er是保護(hù)層的相對介電系數(shù),A是手指覆蓋的面積,d是手指與感測器之間的距離,中間隔著保護(hù)層材料,圖1的C1與C2分別是行動裝置與人體相對于地面的電容。這些電容通常遠(yuǎn)高于直接耦合電容,因此所有這些的電容串聯(lián)會降低直接耦合電容,然而C1通常小到足以降低整體直接電容耦合,尤其是當(dāng)行動裝置完全以電池供電,且沒有連結(jié)充電器的時候。

  邊際電場訊號I1在觸控時會增加一些觸控訊號,因?yàn)槭种笗者@個訊號,并透過人體傳導(dǎo)到地面(加到I2)。上沒有被觸碰到的水氣,會對I1產(chǎn)生很大的影響,而這些水氣也是觸控屏幕產(chǎn)生誤差的主要來源,水氣會增加鄰近感測器之間的邊際電場,進(jìn)而增加電容。端視觸控屏幕保護(hù)層的厚度與介電系數(shù),可能導(dǎo)致足夠的電容變化,如手指輕觸,讓感測電路將它誤判為假性觸控。欲解決這個問題,就得使用傳導(dǎo)屏蔽(有時稱為Guard保護(hù)層)(圖2)。

  自容、互容感測并用 電容式觸控屏幕抗水性大增

  圖2 屏蔽狀態(tài)下的基本自容物理模型

  利用復(fù)制的TX來驅(qū)動鄰近感測器,即可消除I1且感測電路不會偵測到任何電容。但若要實(shí)際應(yīng)用此解決方案,觸控屏幕控制器必須能機(jī)動地切換感測接腳,即時在TX、RX及屏蔽之間切換,進(jìn)而感測到整個觸控屏幕。在傳統(tǒng)CapSense按鈕上,屏蔽技術(shù)也能同樣運(yùn)作。

  圖3則是以不同的方式讓讀者了解I1、I2及感測到的電流IRX如何隨觸碰、水氣等因素,以及在有屏蔽與無屏蔽狀態(tài)下產(chǎn)生的各種變化。互容的原理是感測兩個感測器之間的電容(圖4)。

  自容、互容感測并用 電容式觸控屏幕抗水性大增

  圖3 自容電流在不同狀態(tài)與時間下的變化

  自容、互容感測并用 電容式觸控屏幕抗水性大增

  圖4 屏蔽狀態(tài)下的基本互容物理模型

此時,TX套用到一個感測器上,而RX則套用到另一個鄰近感測器?;ト莞袦y的物理原理和自容相同,但手指訊號的主要來源是邊際電場而不是直接耦合。手指會吸走電荷,并表現(xiàn)在電流上,而這個電流在正常情況下都是經(jīng)過邊際電場(I1)再透過人體(I2)傳到地面,整體效應(yīng)就是兩個感測器之間的互容減少。觸控屏幕上沒有被手指觸碰到的水氣,也會產(chǎn)生像自容一樣增加邊際電場的強(qiáng)度進(jìn)而提高電容訊號,并增加流到RX的電流。圖5為另一種互容感測呈現(xiàn)方式。

  自容、互容感測并用 電容式觸控屏幕抗水性大增

  圖5 互容電流在不同狀態(tài)與時間下的變化

  自容/互容感測各有所長 兩者兼顧設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)高

  具傳導(dǎo)屏蔽的自容感測,雖然能有較佳的抗水性功能,但卻無法支援真正的多點(diǎn)觸控。從較高層次的觀點(diǎn)來看,互容感測應(yīng)該也適用于抗水性,因?yàn)樵谟|控屏幕表面上增加水氣會導(dǎo)致與手指觸控相反的磁性改變,但這也意味移除水氣和手指觸控并無差別。

  具傳導(dǎo)屏蔽的自容,雖然能在有水氣的情況下運(yùn)作,但卻無法支援多點(diǎn)觸控效能。相反的,互容能支援多點(diǎn)觸控的效能,但遇到水氣時卻無法正常運(yùn)作。對抗水性來說,最可靠穩(wěn)定的解決方案就是同時使用互容與自容感測,而要實(shí)際應(yīng)用這種解決方案,前提就是觸控屏幕控制器必須能在TX、RX及屏蔽之間動態(tài)地切換接腳功能。

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