电容式触摸屏互电容感测
电容式触摸屏互电容感测是一种通过检测相邻传感器电极之间电场耦合变化来确定触摸位置的技术。它是现代多点触控屏的核心工作原理。
第一步:基础结构
一块互电容式触摸屏由两组相互垂直、绝缘隔开的透明导电材料(通常为氧化铟锡,ITO)线条构成。一组为发射电极(Tx),另一组为接收电极(Rx)。这些线条在交叉点处并不直接电气连接,但会通过绝缘层形成一个个微小的、天然的“耦合电容器”,称为互电容单元。屏幕的每一个可感测点(像素)就对应一个这样的交叉点。
第二步:无触摸时的基准状态
当没有手指触摸时,系统会为每个发射电极(Tx)施加一个已知的交流电压信号。由于电场耦合,这个信号会在每一个Tx-Rx交叉点处感应出一个固定大小的电流信号到对应的接收电极(Rx)上。扫描所有交叉点,并测量每个点的感应电流大小,就建立了一个整个屏幕的“互电容基准地图”。
第三步:触摸引入的电容变化
当手指靠近或触摸屏幕某个交叉点时,手指(导体)会同时与发射电极和接收电极产生耦合。由于手指是接地的(通过人体),它会在Tx电极产生的电场和Rx电极之间形成一个“旁路”或“分流”路径。这导致原本从Tx耦合到Rx的电场线部分被手指“吸走”,从而显著降低了Tx与Rx之间的电场耦合强度。结果是,该触摸点对应的互电容值下降。
第四步:信号检测与定位
控制芯片持续驱动所有Tx电极,并同步扫描所有Rx电极,测量每个交叉点的实时耦合电流。通过与存储的“基准地图”进行比较,系统可以精确计算出每个交叉点电容值的变化量(ΔC)。当某个交叉点的ΔC超过设定的阈值时,即判定该点发生了触摸事件。通过扫描整个电极网格,系统可以同时检测并计算出多个触摸点的坐标。
第五步:多点触触识别优势
互电容感测的核心优势在于其真正的多点触控能力。因为每个交叉点都是独立感测的,只要两个触摸点不在同一行或同一列上(即不共享同一个Tx或Rx电极),它们就能被区分为两个独立的电容变化点,系统可以准确地报告多个同时触摸的位置。这与只能报告单点或中心点的自电容技术有本质区别。
总结来说,互电容感测技术通过构建一个电极交叉网格,检测触摸对网格节点间电场耦合的扰动,实现了对多个触摸点高精度、高灵敏度的独立定位,是现代智能设备流畅触控体验的基础。