基于单层ITO多点电容触摸屏的设计分析

基于单层ITO多点电容触摸屏的设计分析

陈冲彭嘉鑫

汕头超声显示器（二厂）有限公司515063

摘要：随着科学技术的发展，我国的人机互动技术水平得到了快速提高，使得电容触摸屏具有多点触摸的性能，能有效提高互动效果，给人们的生产和生活带来了很大的便利。近些年来，国内外学者开始将单层ITO应用在多点电容触摸屏设计上，有利于拓展产品的功能、性能，具有良好的应用价值。因此，本文基于单层ITO技术进行了分析，探究该技术在多点电容触摸屏设计上的应用，并提出了有效的建议，以期为相关人员提供有益的参考。

关键词：单层ITO；电容触摸屏；设计优势

引言：在科学技术的带动下，平板电脑、智能手机等领域获得了良好的发展，使得社会各界开始关注电容触摸屏市场，以期通过技术改进来提高屏幕质感和操作手感。近些年来，人们对电容触摸屏有了更深的认识，对产品质量也有了更高的要求。企业在设计生产产品时，应在保障质量的前提下控制成本，实现企业的综合效益。而单层ITO技术的实现，能满足多方需求，成为了当前主要的研究方向。

1.浅析单层ITO多点电容触摸屏设计现状

1.1结构特点

所谓的单层ITO结构是指只有一层ITO结构，将其设计成电极端，与传统的X/Y矩阵有明显的区别，也与SITO技术有明显的区别。因此，单层ITO多点电容触摸屏是以Sensor技术为基础的，并可在X、Y的坐标方向进行改变，以形成不同的图案，如条状、菱形等。

1.2设计优势

目前，我国在设计电容触摸屏时，使用了GLASS和FILM这两个结构，由于这两个结构的功能、性能等存在一定的差异性，其应用优势也存在明显的不同。例如，对于GLASS结构来说，应用ITO技术在制程方面拥有良好的优势，主要是因为SITO技术会增加电容触摸屏断裂的不良几率，而DITO技术则可以减少ITO涂胶、曝光等流程，整体提高程序的性能。但对于FILM结构来说，ITO的应用优势更为明显，表现在设计成本、结构性能、制程设计、结构优势这几个方面[1]。

2.探究单层ITO多点电容触摸屏设计方案

2.1设计原理

当对触摸屏进行设计时，需要重点对电极线进行设计，确保各个边缘处都有电极线分布。当手指与屏幕接触时，电极线会接收到信号，并在磁场扩散的作用下，快速增加导电面积。由于人体是一个导体，在日常生活中，身体会在摩擦的作用下产生静电，由于电荷较小，并不会威胁人体健康。但这个电荷会被触摸屏所接收，从而形成手指电容。由此可知，当对多点电容触摸屏进行设计时，手指与屏幕传感器接触时产生的电容为寄生电容，对其参数进行设计，有利于明确电容传感频率。同时，在实际设计阶段，还需要应用到平行板电容公式，以明确电容面积与电容量之间的比值关系，并合理设计电极，使其在X、Y方向得到感应。

当对电极组进行分析时，设定电动触摸屏有N个电极组，且对电极组的宽度和高度设定为P或Q。当对X坐标方向的电容感应进行计算时，其公式为L（感应值和）/R（感应值和），其中，L代表左侧通道，R代表右侧通道，从而获得X方向的值。而在对Y坐标方向的电容感应值进行计算时，其公式L（感应值和）+R（感应值和）/上（感应值和）+下（感应值和），以获得实际结果。

因此，利用单层ITO技术，可识别电容触摸屏X、Y方向的实际坐标值，从而实现相应的感应。虽然这种设计方法可实现触摸感应，但仅能对单点进行感应，若两根手指同时触摸屏幕时，X、Y方向无法进行动作。为了解决这一问题，需要在单点设计的基础上进行改良，使其可以进行多点识别[2]。

2.2多点设计

在进行多点设计时，既要保留单个手指可以获得感应的功能，又要实现两根手指同时获得感应。由于单点设计采用的是三角形，本次多点设计采用“三角形+菱形”的方式，在屏幕边缘两侧使用三角形，中间使用菱形，以保障电极线铺满屏幕，并利用导线来引出电容。在设计电容感应组时，设定Y的标准值，并将X方向的三角形、菱形作为一个组别，并计算X、Y方向的坐标值。其中，X的算法与单点计算方式相同，而Y的计算方法发生了改变，原左右通道只有两个，但在多点设计的条件下，变成了左右四个通道，计算左右4通道感应值和与上下两通道感应值和之间的比值，以求得Y坐标的值。

除此之外，多点电容触摸屏设计工作还要引入Z轴的概念，从而计算感应电极的接触面积。但需要注意的是，在对X轴方向进行设计时，应将平铺平均分成三份，且每份的宽度应与手指宽度接近，有利于在同一感应区域识别两个手指电容。当设计工作结束后，需要进行测试工作，若电容触摸屏既可以满足单点感应需求，又可以实现多点感应时，表明设计结果较好。

2.3发展前景

第一，根据上述分析可知，当手指在与电容触摸屏接触时，会产生寄生电容，虽然能快速引起屏幕的感应，但电容过大会影响屏幕的质量，并会降低灵敏度。而采用菱形结构设计方式，有利于对图案交叉处进行窄化设计，进而控制寄生电容。

第二，在进行多点电容触摸屏设计时，要求每一个电容感应组的宽度与手指宽度相近，以获得良好的感应效果。但在这种情况下，会限制电容触摸屏的尺寸，一旦尺寸加大时，会降低菱形的斜率，使得信号解析效果受到了影响，尤其是在书写方面，容易出现断续等问题[3]。

第三，目前，我国在多点电容触摸屏设计方面，主要采用的是两点触摸，只可使用两根手指进行操作。但随着技术的发展，人们不再满足两点操作，电容触摸屏也应该向三点、四点等方向发展，以满足人们的个性化需求，确保设计质量和价值。

结束语：综上所述，本文基于单层ITO技术，对在多点电容触摸屏设计中的应用进行了分析，有利于满足人们两根手指的操作，以提高操作质量和效率。但在实际设计中还要注意一些问题，如Y轴宽度、X轴的评分效果、电极线与导线的布置等，以保障电容感应效果，从而发挥其设计价值。

参考文献：

[1]高丙欢.PET基ITO/LaB_6/ITO透明导电薄膜电极的制备及光电性能的研究[D].山东大学,2016.

[2]宋兴旺,董国波,刘齐荣.全薄膜电致变色器件glass/ITO/NiO_x/ZrO_2∶H/WO_3/ITO中单层膜的表征及器件的光学性能[N].聊城大学学报(自然科学版),2016,29(01):23-27.

[3]孙杨,张永栋,朱燕林.单层ITO多点电容触摸屏的设计[J].液晶与显示,2010,25(04):551-553.