单层ITO膜多点式触摸设计
3.1 原理
电容式触摸屏的工作原理是设计出一组特殊的电极走线,将“边缘场”引到手指能够得到的有效感应区域,把手指放在边缘电场的附近将增加电容式系统的导电表面积。由手指所产生的额外电荷积聚电容被称为手指电容Cf。在本文中,无手指触摸时的传感器电容用Cp表示,它代表寄生电容。这两个电容为触摸屏的关键设计参数。
根据平行板电容公式,电容量与面积成正比,因此可以设计一组三角形电极,实现二维方向的感应,如图3所示。
图3单层电极图形
其中Cn代表第九组电极的Cp。n代表电极的组数,L是电极宽,D是一组电极的高。其X坐标的计算是通过左侧通道的感应值加和与右侧通道感应值加和的比例来计算的。y是通过同一行的左右两通道感应值的加和与上下行的感应值加和的比例来计算的。具体计算方法由式(1)确定:
此种单层ITO设计可以实现二维方向的坐标识别。但是此种设计只能实现单点式设计。对于两个手指同时触摸的情况下,在X方向则无法分辨。因此本文又提出一种改进的图形设计,使其能够识别两个手指的触摸感应。
3.2 多点触摸设计
多点触摸的设计关键在于实现单点触摸功能的同时,也能检测两个手指触摸的位置。如图4所示,改进后的电极设计增加多组菱形设计,使用导线将其引出。
图4多点触摸电极图形
其中
,代表第n组电极a的Cp,其余电极记法相同,
为一组感应电极。
单点工作方式与上述坐标计算方法相同,X坐标的计算是通过左侧两通道的感应值加和与右侧两通道感应值加和的比例来计算的。y是通过同一行的左右4通道感应值的加和与上下行的感应值加和的比例来计算的。具体计算方法由式(2)确定:
多点工作方式,需要引入Z坐标,Z代表手指与触摸屏感应电极接触面积的大小,也能代表手指输人压力的大小。具体计算方法由式(3)确定:
设Zth为双手指操作时Z的阈值。Z值超过Zth则为双手指操作。
为第一组感应电极,
为第二组感应电极,
为第三组感应电极,分别感应X1、X2、X3范围内坐标点的位置。具体坐标计算方法与上述类似。设计中需要注意X1、X2、X3每组电极的宽度应与手指接触面积的宽度相当,如宽度不足则需要增加菱形电极,否则手指接触在相同区域内无法识别两个感应点。
3.3 结果验证
实际电极设计中,每对感应单元设计为多组电极,并根据Lens的厚度设计电极面积以及间隙大小。间隙过大会导致线缝可见,因此使用假电极进行填充使线缝在30μm以内则可以避免上述问题。经过实际测试,在实现单点触控基本功能的同时,能够实现两点触控,满足设计要求。
操作效果如图5所示。
图5操作效果照片
单层ITO膜多点式触摸设计
3.1 原理
电容式触摸屏的工作原理是设计出一组特殊的电极走线,将“边缘场”引到手指能够得到的有效感应区域,把手指放在边缘电场的附近将增加电容式系统的导电表面积。由手指所产生的额外电荷积聚电容被称为手指电容Cf。在本文中,无手指触摸时的传感器电容用Cp表示,它代表寄生电容。这两个电容为触摸屏的关键设计参数。
根据平行板电容公式,电容量与面积成正比,因此可以设计一组三角形电极,实现二维方向的感应,如图3所示。
图3单层电极图形
其中Cn代表第九组电极的Cp。n代表电极的组数,L是电极宽,D是一组电极的高。其X坐标的计算是通过左侧通道的感应值加和与右侧通道感应值加和的比例来计算的。y是通过同一行的左右两通道感应值的加和与上下行的感应值加和的比例来计算的。具体计算方法由式(1)确定:
此种单层ITO设计可以实现二维方向的坐标识别。但是此种设计只能实现单点式设计。对于两个手指同时触摸的情况下,在X方向则无法分辨。因此本文又提出一种改进的图形设计,使其能够识别两个手指的触摸感应。
3.2 多点触摸设计
多点触摸的设计关键在于实现单点触摸功能的同时,也能检测两个手指触摸的位置。如图4所示,改进后的电极设计增加多组菱形设计,使用导线将其引出。
图4多点触摸电极图形
其中
,代表第n组电极a的Cp,其余电极记法相同,
为一组感应电极。
单点工作方式与上述坐标计算方法相同,X坐标的计算是通过左侧两通道的感应值加和与右侧两通道感应值加和的比例来计算的。y是通过同一行的左右4通道感应值的加和与上下行的感应值加和的比例来计算的。具体计算方法由式(2)确定:
多点工作方式,需要引入Z坐标,Z代表手指与触摸屏感应电极接触面积的大小,也能代表手指输人压力的大小。具体计算方法由式(3)确定:
设Zth为双手指操作时Z的阈值。Z值超过Zth则为双手指操作。
为第一组感应电极,
为第二组感应电极,
为第三组感应电极,分别感应X1、X2、X3范围内坐标点的位置。具体坐标计算方法与上述类似。设计中需要注意X1、X2、X3每组电极的宽度应与手指接触面积的宽度相当,如宽度不足则需要增加菱形电极,否则手指接触在相同区域内无法识别两个感应点。
3.3 结果验证
实际电极设计中,每对感应单元设计为多组电极,并根据Lens的厚度设计电极面积以及间隙大小。间隙过大会导致线缝可见,因此使用假电极进行填充使线缝在30μm以内则可以避免上述问题。经过实际测试,在实现单点触控基本功能的同时,能够实现两点触控,满足设计要求。
操作效果如图5所示。
图5操作效果照片
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