电容触摸屏原理及其驱动实现

叠构图
Sensor 图
◎ G+G结构：
G+G结构模型图，又分为SITO(单面ITO)和DITO(双面ITO)两种，早期iphone用DITO结构
Lens(玻璃)
OCA
CTP IC FPC
Sensor(玻璃)
泡棉或双面粘
2. GG(DITO)结构：LENS+OCA+ITO-GLASS+TAC+FPC ----单层玻璃双面走线结构，又叫GGD，TAC层用于消除底影、保护ITO图案和金属走线。
电容触摸屏原理及其驱动实现
李红华
2016年09月09日
主要内容：
一. 触摸屏简介
二. 电容触摸屏的工作原理
三. 电容触摸屏的结构
四. 电容触摸屏硬件接口
五. MTKwenku.baidu.com台驱动实现
一、触摸屏简介
常见的触摸屏技术：电阻式、表面电容式(surface capacitive touch panel )、投射电容 式(project capacitive touch panel ) 、电磁式、红外感应式等等；如今应用于手机、平板产 品的主要是投射电容式、电磁式(主要突出的是手写笔功能，如三星的Galaxy Note系列)。 目前生产触控IC的厂家有新思、赛普拉斯、 ATMEL、敦泰、汇顶、奕力、义隆、晨星、 美发思、矽创等。 国内的模组厂有欧菲、信利、胜华、帝晶、华意、TPK、合力泰、超声、创维等。
2. 自电容驱动模式：
3. 互电容驱动模式：
三、电容触摸屏结构
1.基本结构：
Cover LENS
固态/液态OCA
FPC
Film/Glass sensor
2. CTP 按照Sensor结构分类：
3. 常见CTP结构：
◎ OGS结构：One Glass Solution，单层玻璃集成LENS跟Sensor功能
二、电容触摸屏(CTP)工作原理
投射式电容触控技术就是利用了平行板电容的基本原理，在两层ITO（锡氧化铟）导电玻璃 涂层上蚀刻出不同的ITO导电线路模块。两个模块上蚀刻的图形相互垂直，可以把它们看作是X 和Y方向连续变化的通道。由于X、Y架构在不同表面，其相交处形成一节点电容，根据平行板 电容计算公式有：C=e*S/(4兀KD)，其中：S为正对面积，D为正对距离，e为材料的介电常数。 其中一个通道可以当成驱动线，另外一个通道当成是侦测线。当电流经过驱动线中的一条导线 时，如果外界有电容变化的信号，那么就会引起另一层导线上电容节点的变化。侦测电容值的 变化可以通过与之相连的电子回路测量得到，再经由A/D控制器转为数字讯号让计算机做运算处 理取得（X，Y）轴位置，进而达到定位的目地。 操作时，控制器先后提供电流给驱动线，因而使各节点与导线间形成一特定电场。然后逐 列扫描感应线测量其电极间的电容变化量，从而达成多点定位。当手指或触动媒介接近时，控 制器迅速测知触控节点与导线间的电容值改变，进而确认触控的位置。这种一根轴通过一套AC 信号来驱动，而穿过触摸屏的响应则通过其它轴上的电极感测出来。使用者们把这称为“横穿 式”感应，也可称为投射式感应。传感器上镀有X，Y轴的ITO图案，当手指触摸触控屏幕表面 时，触碰点下方的电容值根据触控点的远近而增加，传感器上连续性的扫描探测到电容值的变 化，控制芯片计算出触控点并回报给处理器。
(非ITO面 带OCA)
Film
CTP IC FPC
sensor
Film 泡棉或双面粘
四、电容触摸屏硬件接口
电容触控IC用到的基本通讯接口有三种：IIC、UART、SPI，目前一般只用IIC 接口，主要的接口引脚有：VDD、GND、SCL、SDA、INT、RESET。 定义 VDD GND SCL SDA INT RESET 描述 TP电源端口，为TP供电，一般为3.3V/2.8V TP的地线 IIC通讯接口时钟线，控制IIC总线传输速率 IIC通讯接口数据线，传输主机与TP之间的数据 TP中断信号接口，由TP端发出，用于通知主机读取坐标数 据，一般为低电平触发 TP的复位信号，由有主机端发出，一般为低电平时TP会复 位
◎互电容(Mutual capacitor)
——检测两个交叉感应块之间形成的电容，两个感应块分别构成电容的两级。 互电容测量方法，横向电极以此提供激励信号，纵向所有电极同时接受信号，这样 可以得到所有横向和纵向点击交汇点的电容大小，即整个触摸屏的二维平面大小。 根据触摸屏的二维电容变化量资料，可以计算出每一个触摸点的坐标。因此，即使 评上有多个触摸点，也能计算出每个触摸点的真实坐标，基于这种测量方法，可以 准确测量多点绝对坐标。
VDDIO
TP的IO口电压，一般为2.8V/1.8V，须低于VDD，
电气连接框图：
VDD GND SCL
TP端
SDA INT RESET
◎ G+F结构：
GF结构：LENS+OCA+ITO-FILM+FPC ——单层菲林图案结构，可以做GF(单点加手势触摸功能)，也可以做GFM(多点触摸 功能)，ITO面朝上。
Lens (玻璃) OCA CTP IC FPC
Sensor(film)
泡棉或双面粘
◎ G+F+F结构：
Lens (玻璃) OCA
Sensor设计：
(1) 用特殊的导电体如ITO(氧化铟锡,透明、高导电性、高稳定性、高灵敏度)按照设计好的 X、Y交互图案电镀在基材上（如Glass或者Film板）组成感应器，公差一般≤0.01mm。 (2) 驱动IC可以感应到行、列通道的模拟信号量。
常见ITO图案：
感应原理
ITO做成”菱形/矩形/六边形/三角形”， 分割为驱动和接受通道 手指与CTP形成 耦合电容 耦合电容使得CTP寄生电容Cp改 变，通过检测Cp是否变化，从而 感知”被触摸”
IC对原始信号进行处理，转化为触摸点重心的坐标信息
1. CTP 按照驱动方式分类： ◎自电容(Self capacitor)
——检测每个感应单元自身电容(对GND)的变化。当手指靠近或触摸到触摸屏 时，手指的电容叠加到屏体电容上，是屏体电容增加。在触摸检测时，一次分别检 测M个X轴和N个Y轴点击阵列。跟进触摸前后所有自电容量的变化，确定手指所在 的X坐标和Y坐标，最后组合成平面的触摸坐标。