防水性能是衡量多點電容觸摸屏設(shè)計性能的標志性指標。似乎使用互電容掃描的多點電容觸摸屏具有天然的防水能力，它并不構(gòu)成一個設(shè)計挑戰(zhàn)。為什么這樣說呢?因為使用自電容掃描的觸摸屏，水滴和手指觸摸產(chǎn)生的信號變化的方向是相同的，要將水滴從手指觸摸中分辨出來頗費周折。而互電容掃描的觸摸屏水滴和手指觸摸產(chǎn)生的信號變化的方向正好是相反的，因為手指觸摸使互電容減少，水滴卻使互電容增加。這就給人這樣一個感覺，使用互電容掃描的多點電容觸摸屏具有天然的防水能力而不需要采用特別的措施去做防水處理。真實的情況并非如此簡單，當(dāng)水滴滴到互電容屏上時，確實不會也沒有產(chǎn)生誤觸發(fā)，但當(dāng)水滴被擦掉以后再用手指觸摸原來的地方就不靈了，或者在沒有手指觸摸時會不時出現(xiàn)虛假的觸摸信號。運氣好的時候，過一段時間可以檢測到手指觸摸。大多數(shù)情況下很難再恢復(fù)到原先的觸摸靈敏度。我們知道一個合格的產(chǎn)品是不允許這樣的情況出現(xiàn)的，更不會去依賴好運氣。因此如何解決因水而帶來的手指觸摸失效的問題和假觸發(fā)的問題是多點電容觸摸屏設(shè)計的一個挑戰(zhàn)。事實上因水而帶來的觸摸失效的問題不僅僅指水滴，它還包括水膜和大片的水。
首先我們來了解觸摸屏的自電容和互電容。
在觸摸屏上一個感應(yīng)塊(假定為A)和它相鄰的感應(yīng)塊(假定為B)之間可以產(chǎn)生自電容，也可以產(chǎn)生互電容。如果在感應(yīng)塊A上施加高頻交流信號Tx,感應(yīng)塊B被接地，在感應(yīng)塊A和B之間的耦合就是自電容耦合，自電容的大小為Cs.如果在感應(yīng)塊A上施加高頻交流信號Tx,感應(yīng)塊B作為感應(yīng)電極接受來自感應(yīng)塊A的信號Rx,這時，在感應(yīng)塊A和B的耦合就是互電容耦合，互電容的大小為Cm.自電容Cs大小和互電容Cm的大小正比于感應(yīng)塊A和B之間的邊界長度和介質(zhì)的介電常數(shù)，與感應(yīng)塊A和B之間的距離成反方向關(guān)系。一般地講，感應(yīng)塊A上的電勢要比感應(yīng)塊B上的電勢高，所以電場的方向總是從感應(yīng)塊A到感應(yīng)塊B.參考圖1和圖2.
其次看手指觸摸對自電容和互電容的影響。
在自電容耦合中，由于B感應(yīng)塊被接地，所以A感應(yīng)塊既是激勵信號的發(fā)射端，也是測量信號的接受端;在互電容耦合中，A、B感應(yīng)塊分別是激勵信號的發(fā)射端和測量信號的接受端。當(dāng)手指觸摸感應(yīng)塊上的覆蓋物時，由于手指及人體可以被認為是導(dǎo)體，人體與大地之間的電容Cbody和設(shè)備地與大地之間的電容Cboard足夠大，對高頻的交流激勵信號僅有非常小的容抗，所以可以認為手指在觸摸系統(tǒng)中的電勢近似地為設(shè)備地的電勢GND.參考圖3和圖4.這樣在自電容的電場耦合中，手指觸摸相當(dāng)于在自電容Cs上并聯(lián)了一個電容CFT/FR, 所以，手指觸摸使自電容增加。而在互電容的電場耦合中，由于手指在觸摸系統(tǒng)中的電勢近似地為設(shè)備地的電勢GND,感應(yīng)塊A和感應(yīng)塊B的電勢都比手指的電勢高，在感應(yīng)塊A和感應(yīng)塊B與手指之間將產(chǎn)生電的耦合，這就意味著在感應(yīng)塊A和感應(yīng)塊B與手指之間產(chǎn)生耦合電容CFT和CFR.當(dāng)高頻的交流激勵信號施加在感應(yīng)塊A上時，經(jīng)由互電容Cm到Rx的電流被手指電容CFT和CFR分流掉一部分，接受端Rx的電流將比原來小，這樣它就等效為互電容Cm的減少，所以，通常我們說手指觸摸使互電容減少。
再來看水對自電容和互電容的影響。
當(dāng)水落到觸摸屏上時，由于水是導(dǎo)電的，可以認為是導(dǎo)體，它也將改變感應(yīng)塊A和感應(yīng)塊B之間的電場耦合。但水的表面積相比人體來講要小非常多，人體與大地之間的電容Cbody已經(jīng)不復(fù)存在，水滴與大地之間的電容非常小，小到幾乎零。水滴在觸摸系統(tǒng)中的電勢已不能近似地為設(shè)備地的電勢GND,它的電勢由感應(yīng)塊A和感應(yīng)塊B的電勢來確定?；诔ＷR，它的電勢應(yīng)介于感應(yīng)塊A的電勢和感應(yīng)塊B的電勢之間。參考圖5和圖6,在自電容的電場耦合中，水滴分別與感應(yīng)塊A和感應(yīng)塊B形成電容CWT/WR和CWS,可以認為這兩個電容是串聯(lián)以后再并聯(lián)在Cs的兩端，所以對自電容的屏，水滴象手指一樣會使自電容增加，但由于水滴產(chǎn)生的兩個電容是串聯(lián)以后再并聯(lián)在Cs的兩端，串聯(lián)電容的值將小于串聯(lián)電容中的任何一個電容，對于一個與手指大小直徑的水滴，它產(chǎn)生的信號變化將肯定小于手指觸摸產(chǎn)生的信號變化，但它們是同方向的。同樣，在互電容的電場耦合中，水滴分別與感應(yīng)塊A和感應(yīng)塊B形成電容CWT和CWR,可以認為這兩個電容是串聯(lián)以后再并聯(lián)在Cm的兩端，所以對互電容的屏，水滴不象手指觸摸使互電容減少，而是使互電容增加!同樣由于水滴產(chǎn)生的兩個電容是串聯(lián)以后再并聯(lián)在Cm的兩端，串聯(lián)電容的值將小于串聯(lián)電容中的任何一個電容，對于一個與手指大小直徑的水滴，它產(chǎn)生的信號變化也將肯定小于手指觸摸產(chǎn)生的信號變化，通常它是手指觸摸信號的1/4大小，但它和手指觸摸產(chǎn)生的信號變化是反方向的。
水滴被擦除后互電容屏產(chǎn)生誤觸發(fā)
我們知道自電容屏僅能實現(xiàn)單點觸摸和不完全兩點觸摸(在兩點形成的矩形的另兩個對角上會產(chǎn)生鬼影)，而多點觸摸必須基于互電容觸摸屏。因為手指觸摸使互電容減少，水滴卻使互電容增加。這很容易使設(shè)計者產(chǎn)生一個錯覺，認為水滴落在互電容屏上，不會被誤認為是手指觸摸，也就是說不會產(chǎn)生誤觸發(fā)。我們來看實際情況是怎樣。因為手指觸摸信號是基于基本線值和有手指觸摸時的AD轉(zhuǎn)換值的差，而基本線值通常近似或等于沒有手指觸摸時的AD轉(zhuǎn)換值，水滴落在互電容屏上雖然不會使AD轉(zhuǎn)換值變化朝手指觸摸時的AD轉(zhuǎn)換值的方向變化，卻會使AD轉(zhuǎn)換值朝手指觸摸時的AD轉(zhuǎn)換值的相反方向變化，它導(dǎo)致基本線值朝手指觸摸時的AD轉(zhuǎn)換值的相反方向偏移。當(dāng)水滴被擦掉時，AD轉(zhuǎn)換值會很快地恢復(fù)到原先的基本線值附近，基本線值由于受基本線值算法的限制不能很快更新到原先的基本線值 .這時AD轉(zhuǎn)換值和基本線值就產(chǎn)生了差值信號，這個差值信號變化的方向和手指觸摸時的AD轉(zhuǎn)換值的變化的方向是一致的。當(dāng)因水造成的基本線值的偏移量接近或超過設(shè)定的手值閾值時，在水被擦掉的一瞬間誤觸發(fā)就出現(xiàn)了。很多情況下，這種誤觸發(fā)不容易恢復(fù)正常，因為被偏移的基本線值不容易被更新恢復(fù)到正常的基本線值。誤觸發(fā)會持續(xù)很長時間，甚至需要復(fù)位重啟觸摸屏系統(tǒng)。
交替掃描實現(xiàn)多點電容觸摸屏的防水
如何消除水滴被擦除后互電容屏產(chǎn)生的誤觸發(fā)是互電容屏防水設(shè)計所面臨的一個挑戰(zhàn)。要解決這個問題，首先要知道水滴是什么時候開始在電容屏上的。因為基本線值朝手指觸摸時的AD轉(zhuǎn)換值的相反方向偏移有可能有多種原因。比如，環(huán)境溫度(高低溫的測試)、濕度的變化;靜電的干擾;觸摸屏系統(tǒng)啟動時手指正好按在觸摸屏上，啟動后手指被移開等等。如何將水滴在互電容屏上導(dǎo)致的基本線值變化和其他情況導(dǎo)致的基本線值變化甄別出來是知道當(dāng)前有水滴在互電容屏上的關(guān)鍵。
事實上，我們在前面已經(jīng)討論了水滴在互電容屏和自電容屏上產(chǎn)生的不同行為，水滴在自電容屏上使AD轉(zhuǎn)換值變化朝手指觸摸時的AD轉(zhuǎn)換值的同方向變化，而水滴在互電容屏上使AD轉(zhuǎn)換值變化朝手指觸摸時的AD轉(zhuǎn)換值的相反方向變化。這個特征本身為我們提供了辨別水滴在電容屏上一個有效方法。但它要求觸摸屏系統(tǒng)對同一塊電容屏不但能實施互電容掃描，也能實施自電容掃描。通過交替掃描，在各種各樣的因素導(dǎo)致的信號變化中將水滴產(chǎn)生的信號檢測出來。一旦水滴產(chǎn)生的信號被檢測出來，將保持基本線值不變，直到水被擦掉，基本線值才按先前的規(guī)則重新更新。在有水的時候，用手指觸摸觸摸屏，因為手指產(chǎn)生的信號變化相對水產(chǎn)生相反方向信號變化大得多，所以手指在有水滴的觸摸屏上觸摸不會受到太大的影響。從而實現(xiàn)互電容觸摸屏的有效防水。
水對自電容與互電容影響所產(chǎn)生不同的行為成為水在電容觸摸屏上的主要特征。充分利用這個特征并使用交替掃描使互電容觸摸屏的防水設(shè)計成為可能。
（轉(zhuǎn)載）
