电容式触摸屏(CTP)介绍
电容式触摸屏技术介绍
8”-10”
≥12”
Multi-Touch
二. 工作原理
电容式触摸屏的分类
感应电容式
表面电容式
投射电容式
自电容式
互电容式
平行板电容器
两个带电的导体相互靠近会形成电容
平行板电容的原理
电容C： 正比于相对面积A，正比与两导体间介质的介电常量K 反比于两导体间的相对距离d
平行板电容的定义
Item
A
B
C
D
E
F
R
最小尺寸(mm)
2
4.5
1.5
TBD
20
TBD
0.75
最小公差(mm)
0.2
0.2
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
1-2-1 Lens+Glass
Lens
ITO Glass
经过第一部分的介绍可以知道，电容触摸屏必须分布横向和纵向透明带电导体(ITO)才能实现感应，我们根据ITO衬底的不同分为以下两种结构：
3
Sliver1/ITO Film 1 /OCA 2
0.06
4
Sliver2/ITO Film 2/OCA 3
0.06
5
Sliver2/ITO Film 3
0.125
Total Thickness
1.17+/-0.1mm
五. 信息沟通
开发前期的信息沟通
为了确保项目评估、报价、开发设计、软件调试、样品制作及后期量产等工作准确、高效、顺利地进行，需认真对“电容式式TP产品定制表”中各项信息进行全面准确地沟通。
主要IC方案性能价格比较
IC Vender
Structure
电容屏与电阻屏结构及原理
投射电容式触模屏投射电容触控（简称电容屏或CTP）技术原理是以表面电容触控技术为概念，并将电极蚀刻成长条状以形成图案化电极，当手指接近时，控制器可迅速测知电容值改变，借以测得触控位置。
由于生产大尺寸投射电容触控萤幕的难度高，因此目前主要应用于手机与PMP、NetBook、电子书、Tablet等中小尺寸手持式电子产品。
投射电容技术是属于数位式侦测触控点技术，由于投射电容技术需先将电极图案化，因此可以一次侦测多点触控点讯号。
投射电容式原理ITO玻璃电容式触摸屏ITO薄膜电容式触摸屏电阻式触摸屏电阻式触摸屏(简称电阻屏)利用压力感应进行控制，电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。
当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。
控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。
这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。
产品系列引线类别Layouts∙４线电阻式触摸屏/4 wires Resistive Touch Panel∙５线电阻式触摸屏/5 wires Resistive Touch Panel∙８线电阻式触摸屏/8 wires Resistive Touch Panel结构类别Structures∙两层电阻式触摸屏/Resistive T ouch Panel∙三层电阻式触摸屏(纯平)/Resistive Touch Lens∙四层电阻式触摸屏(纯平)/Resistive Touch Lens尺寸Sizes 1.1 - 24inch电阻式触摸屏(普屏)7寸电阻式触摸屏纯平电阻式触摸屏特点:∙触摸屏与手机、GPS机殼等表面完全平整，无论是手感还是外观都让使用者满意∙厚度上比传统触摸屏更薄∙不轻易破碎∙可支持手写∙一般触摸屏表面是内凹式或者四周包围式，不仅使用上大大减少书写范围，还无法保证表面上的清洁∙整机结构对比, 传统触摸屏四周电路是裸露出来的，因此保护电路以免受破坏需要机殼挡住，纯平触摸屏则不需要机殼保护，可直接作为前盖。
CTP电子实践基础知识
2. FPC DESIGN
SENSOR线路的走线要求 铺地的要求 virtual key的图形设计
3. VIRTUAL KEY
在sensor上设计 在FPC上设计
CTP调试
1.跟IC有关 2.硬件：USB/UART转IIC/SPI/UART板等 3.FW+AP 4.FW 5.AP 6.REGISTER+AP
• 投射电容式TP的结构与原理(Projected Capacitive Technology) 自容self-capacitor
自容self-capacitor • 自电容
– 驱动/感应
• 特点
– M+N个电容 – M+N条连线 – “模拟”多点(2点 )
Y4 Y2 Y0 Y3 Y1 X0 X1
互容mutual capacitor
Y4
Y3
驱动
Y2
Y1
Y0 X0 X1 X2 X3 X4
电容大小感应
互电容式触摸屏的控制
RX1 RX2 RX3 RX1 RX2 RX3
TX1
TX1
Signal
TX1
GND
Signal
TX2
TX2
TX2
GND
TX3 TX3
GND
TX3
GND
TX4 TX4 TX4
Measurement Circuits
CTP检验与测试
1.基本电气参数
电压、电流（工作、监视、待机） 寄存器读写、工作状态转换
2.基本性能
1.解析度、2.报点频率、3.响应速度、4.灵敏度、5.线 性度、6.准确度、7.抖动、8.相邻指触摸、9.大面积 （palm和face）、10.抗水滴、11.防水、12.电磁干扰、 13.ESD
电容屏基础介绍
7.新项目如果方案有特殊指定要求，需在前期将信息共享给TWS（案例：按 键坐标及报点频率如方案有指定范围，请将该信息共享给TWS）
8.复合PMMA结构产品或支撑泡棉太软，容易造成TP变形，对精准度会有一 定的影响。
9.调试请尽量提前向TWS预约或提供尽量准确的调试日程安排，这样可方便 TWS预约原厂资源，避免影响项目进度
义隆2232
DSP CORE 32Channel 自互容双模硬体 适用于4 - 5.3吋屏 抗雜訊强(70%Charger能過 ) 防水(200ul) 支持横三角；（SITO）竖三角，毛毛虫，菱形；条形DITO
同类产品：敦泰6306(36)/5316汇顶813
6.艾为 方案
因IC架构简单，IC成本超低，但必须需要方案商驱动的 高度配合才能共同完成导入量产。
Silver Nanowires
Mask Topcoat Silver Nanowires PET Hardcoat
p.100
FLEXX Overview – Product Benefit
Low Resistance Benefit
Haze (%)
2%
LR-FLEXX 20 ohms/sq
LR-FLEXX 50 ohms/sq
电容屏分类：
（1）表面电容屏：表面电容触摸屏只采用单层的ITO，当手指触摸屏表面时， 就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失，电荷从屏幕的四角 补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例，可以由此推算出触摸 点的位置。
（2）投射式电容屏：触摸屏采用多层ITO层，形成矩阵式分布，以X轴、Y轴交 叉分布做为电容矩阵，当手指触碰屏幕时，可通过X、Y轴的扫描，检测到触碰 位置电容的变化，进而计算出手指之所在。基于此种架构，投射电容可以做到 多点触控操作。
电阻式、电容式、压电式触摸屏优劣简单介绍
首先介绍备受推崇的电容屏电容技术触摸屏CTPCapacity Touch Panel是利用人体的电流感应进行工作的。
电容屏是一块四层复合玻璃屏玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO纳米铟锡金属氧化物最外层是只有0.0015mm厚的矽土玻璃保护层夹层ITO 涂层作工作面四个角引出四个电极内层ITO为屏层以保证工作环境。
电容屏工作原理当用户触摸电容屏时由于人体电场用户手指和工作面形成一个耦合电容因为工作面上接有高频信号于是手指吸收走一个很小的电流这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出且理论上流经四个电极的电流与手指头到四角的距离成比例控制器通过对四个电流比例的精密计算得出位置。
可以达到99的精确度具备小于3ms的响应速度。
电容屏主要有自电容屏与互电容屏两种以现在较常见的互电容屏为例内部由驱动电极与接收电极组成驱动电极发出低电压高频信号投射到接收电极形成稳定的电流当人体接触到电容屏时由于人体接地手指与电容屏就形成一个等效电容而高频信号可以通过这一等效电容流入地线这样接收端所接收的电荷量减小而当手指越靠近发射端时电荷减小越明显最后根据接收端所接收的电流强度来确定所触碰的点。
电容屏要实现多点触控靠的就是增加互电容的电极简单地说就是将屏幕分块在每一个区域里设置一组互电容模块都是独立工作所以电容屏就可以独立检测到各区域的触控情况进行处理后简单地实现多点触控。
电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层再在导体层外加上一块保护玻璃双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器同时透光率更高。
代表产品就是苹果iPod touch和iPad系列产品拥有其他产品难以超越的非凡触控体验为电容屏的成功推广立下了汗马功劳。
电阻式触摸屏因为电容屏已经被苹果抬高地位加上本身成本确实低于电容屏比较常出现在中低端产品上所以电阻屏也无奈屈尊于低配系列。
电阻屏是一种传感器其屏体部分是一块多层复合薄膜加上玻璃的结构薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO纳米铟锡金属氧化物涂层当触摸操作时薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO经由感应器传出相应的电信号经过转换电路送到处理器通过运算转化为屏幕上的坐标值从而完成选点的动作并呈现在屏幕上。
17 CTP原理结构和趋势
Raw glass material
CS DOL 3 point bending test Efficiency Cost MP plan CAPA
sodalime / Dragontrail / Corning IOX
400MPa~600MPa Sodaline: 8~12um Dragontrail / Corning IOX: 20~25um >350MPa high lower Q2 of 2012 500K/M (now) 1KK/M at Q4 Note: by 4.0”
G1F(Glass/Film)
OGS/OPS
OCA及ITO 將X ITO電極直接製作於Lens玻璃上， 降低模組厚度，去除 Film ，直接於Lens玻璃上加工ITO 再貼上Y ITO Film & Metal製程 降低模組厚度，成本良率問題 成本良率問題
Confidential
13 触手可及，无“触”不在
触手可及，无“触”不在
Glass Sensor
P PMMA
G glass 1 layer ITO single touch GG/PG
1 layer ITO Multi-touch
SITO
DITO
GG/PG
LENS OCA sensor
Bridge structure ITO or Metal Jumper GG/PG
坐标: (x, y)
Confidential
触手可及，无“触”不在
全屏类的CTP驱动原理
ITO做成”菱形/矩形/六边形/三 角形”，分割为驱动和接受通 道 耦合电容使得CTP寄生电容改 变，从而感知”被触摸”。 手指与CTP形 成耦合电容
CTP原理与FPCB和PCB设计规则
一、电容式触摸屏的原理：电容触摸屏(Capacitive Touch Panel),简称CTP。
根据驱动原理不同分为自电容式CTP和互电容式CTP，根据应用领域可分为单点触摸CTP和多点触摸CTP。
1.实现原理：电容式触摸采用单层或两层ITO膜，形成矩阵式分布，以X、Y作为矩阵电容，当手指触摸屏幕时，通过X、Y轴扫描，侦测到触碰的位置电容的变化，进而CPU计算出触碰的位置。
下图2.电容检测原理：（1）.名词解释：ε0：真空介电常数ε1、ε2：不同介质相对真空状态下的介电常数s1、d1、s2、d2:形成电容面积和间距(2).触摸状态下：C=C6*C7/(C6+C7),C7=ε0ε1s1/d1,C6=C7ε0ε2s2/d2非触摸状态下：C=C8＝ε0ε1s1/d1(相当于一个虚拟电容），下图触摸状态与非触摸状态如上图所示：人体相当于“地”，人与地电容较大：nF级VS pF级导体在空中形成电容，电容的不能突变电压是一定的，两极板间的电场线多少反映了电容的大小。
当人体或导体触摸CTP时，电容就会发生变化。
电容触摸驱动IC会根据有人体或导体接近和非人体或导体接近时的状态下的电容值的差异来判断是否有触摸动作并定位触摸的位置。
下图分离出触摸区域，进行空间平均，求出区域的中心坐标。
二、互电容VS自电容：1.互电容：互电容利用两个电极进行电荷传输，一端接正弦激励信号（TX)，另一端接交流电流采样信号（RX）来实现测量垂直电容耦合的识别。
互电容坐标侦测是侦测横向和纵向的电极阵列，横向发送正弦激励信号（TX)，经过容抗XC 和阻抗XR后，信号产生滞后或超前，纵向接收采样信号（RX)，这样通过MCU 计算出具体数值扫描整屏产生数据矩阵就可以得到横向和纵向交汇点的电容值（有手指触摸互电容减少），根据电容值的变化可以确定每一个触摸点的坐标轴，即使有多个触摸点也能计算出真正的坐标。
和基数数据矩阵对比产生Diff 值矩阵，使用重心算法映射到LCD分辨率，得出具体的坐标值，赋予ID号；产生中断MCU读取IIC数据。
电容屏研讨资料_130522
2、MID方案公司、主板厂商 为MID提供完整的软硬件解决方案，一般MID方案 公司为客户提供：MID完整的打包固件(包括 Android操作系统软件、各种外部设备的驱动程序、 随机附带的APK等软件)；重要组件的BOM单(支持 的LCD屏列表、外壳厂商及型号、CTP厂商及型号、 摄像头模组厂商及型号、电池厂商等)；主板设计图 纸
七、CTP性能测试（三）
2、性能测试： H、抗重压处理：多指同轴正常重压触摸时，要求 正常报点(不乱报点)。 I、休眠唤醒处理：休眠后触控芯片应进入省电状 态，唤醒后能正常触摸。手指触摸时进入休眠状 态，手指离开后再唤醒，应能正常操作。 J、大面积触摸：大面积触摸时要求不乱报点 K、触摸CTP时唤醒：大面积触摸或多手指触摸时 唤醒，手指离开后要求报点能消失，不出现浮点 L、快速划线：要求快速划线时不断线，多指快速 划线时线不交叉，快速划圆时不应出现多边形 M、游戏软件测试 一般用切水果游戏测试划线效果
九、Sensor的种类及性能特点：DITO
1、传统钼锂钼走线双面ITO Sensor 2、传统带银浆双面ITO Sensor（附着力问题） 3、传统长FPC走线双面ITO Sensor 以上三种Sensor因各种参数没有大的差别，因此 性能也基本一致，是性能比较好的一种Sensor 4、免银浆(用ITO代替银浆)双面ITO Sensor 与以上三种Sensor相比，主要差别为ITO走线阻 抗加大，性能上的差异表现在：对充电器的适应范 围变小(更挑充电器)；报点率一般会降低；触摸边 缘准确性变差
五、产业链分工（三）
6、摄像头模组厂 将镱头、摄像头芯片、外壳、FPC等组装成摄像头 模组，提供给整机厂 7、外壳厂 与MID方案公司或整机厂配合，为MID提供公模 或私模的外壳 8、电池 9、充电器厂商 充电器厂商为整机厂提供充电器，因部分触控芯片 会受到充电器的共模干扰，因此，CTP模组厂有时 需要与充电器厂商相互配合 10、整机厂
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水平平移手势
• 操作特点 • 两个触摸点在同一垂直线 • 手指的方向是向左或向右
• 不需要确定触摸的精确位
置 • 只需确定手势相对位置和 相对运动
缩放手势
• 操作特点 • 斜线式两点触摸操作 • 构成了一个矩形 • 两个手指靠近或远离
• 矩形变化面积
• 设定放大或缩小 • 缩放的程度
• 不需要确定触摸的精确位置
• 只需确定手势相对位置和相对 运动
旋转手势
• 操作特点• 手指转动过程构成了弧形轨迹
• 斜线式两点构成了矩形 • 矩形形状的变化决定了旋转方向
多点触摸识别位置的触摸截屏图
多点触摸识别位置
电容式触摸屏结构（三层）
电容式触摸屏结构（二层）
电容式触摸屏结构（单层）
触摸按键
• 触摸感应的应用方式通常有触摸按键、滑条、触 摸板和触摸屏；
• 触摸按键的大小如何确定？
• 一般来讲，触摸按键感应块的大小与手指的大小相仿为宜， 如果按键感应块太小，手指触摸而产生的电容变化Cf就会 变小，影响灵敏度，但按键感应块相对手指太大，对Cf的 贡献并不会增加，只是增加了按键感应块的触摸区域；
IC选择要点
• • • • • 通迅接口类型：IIC，SPI，USB 电压匹配 支持屏体大小尺寸 结构设计 IC厂商的支持力度
The end,Thank you!
下课啦！！！
• 自电容检测的是每个感应单元的电容（也就是寄生电
容Cp，相当于自电容Cs）的变化。
•
互电容是检测行列交叉处的互电容（也就是耦合电容
Cm）的变化。
自电容和互电容两者区别
• 自电容–self-capacitor测量信号线本身的电容优点：简单，
速度慢缺点：非真实多点，易受干扰 • 互电容-mutual capacitor测量垂直相交的两根信号之间 的电容优点：真实多点，速度快缺点：复杂，功耗大，成 本高
电极分布的一种储存结构。
电容式触摸屏技术
• 表面电容式触摸屏(Surface Capacitive Touch) • 投射式电容触摸屏(Projected Capacitive Touch)
表面电容触摸屏原理
• 表面电容触摸屏是一个四线的触摸屏。因为，它的ITO屏 使用4个边缘电极与ITO相连，这4个电极分别位于触摸屏 的4个角上。4个电极通过4根线从触摸屏上引出到触摸屏 控制器，所以表面电容屏也被称之为四线电容触摸屏。
触摸滑动条
• 可以使用两种方法来实现触摸滑动条： • 触摸状态滑动条 • 比例计算滑动条
触摸状态滑动条
• 触摸按键可以被设计成各种形状，例如方 形，圆形，三角形或其它形状。
• • • • • • • • • • 位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 状态 S1 S1,S2 S2 S2,S3 S3 S3,S4 S4 S4,S5 S5
比例计算滑动条
• 根据每个传感器通道所测得的确切电容变化来确定 手指的位置。当测得每个传感通道的确切电容变化 后，通过进行比例计算来确定手指的确切位置。
触摸屏的种类
触摸屏的本质是传感技术。 • 电阻技术触摸屏
• 红外线技术触摸屏
• 表面声波触摸屏
• 电容技术触摸屏
电容的基本概念 • 电容是一种电荷储存器件。 • 可以进一步描述成等量的正负电荷在两个
材料
• 面板 Glass,PC,PMMA • Film Oike,OG,Nitto
屏体Channel数量
• TP VA区尺寸 • TP AA区与TP outline边缘宽度 • 触摸精度要求
样例 1.Xva,Yva为可视 区的横坐标与纵 坐标，N为需要的 Channel数； 2.M＝Xva/5.5(M 为四舍五入取整) 3.N＝Yva/5.5(M 为四舍五入取整)
投射式电容屏（Projected Capacitive Touch）
• 触摸屏采用多层ITO层，形成矩阵式分布，以X轴、Y轴交
叉分布做为电容矩阵，当手指触碰屏幕时，可通过X、Y轴的 扫描，检测到触碰位置电容的变化，进而计算出手指之所在。 基于此种架构，投射电容可以做到多点触控操作。
自电容和互电容检测方法
自电容触摸屏(多点触摸识别手势方向)
• 什么是手势?
• 手势: 首先强调的是动作而不是具体位置 • 手势举例 • 点击 • 双击
• 点击并拖拉
• 放大 • 旋转
垂直平移手势
• 操作特点 • 同一水平线有两个触摸点 • 手指的方向是向上或向下
• 不需要确定触摸的精确位
置 • 只需确定手势相对位置和 相对运动