静電容量センシングは電気的結合の変化を検出する。ボタン、近接センサー、液面検出、さらにはタッチスクリーンに使用できる。タッチディスプレイでは、コントローラがカバー背後の電極を測定し、指による変化を検出してその位置を推定する。.
自己容量と相互容量は異なる関係を測定する。これはセンサーが電極をスキャンしタッチを解釈する方法に影響する。設計はタッチとノイズを区別する必要もある。.
静電容量センシングは何を測定するのか？
静電容量とは、導体が所定の電位差に対してどのように電荷を蓄えるかを表す。タッチセンサーは、指から絶縁材料（多くの場合カバーレンズを含む）によって隔てられた電極を使用する。コントローラは静電容量に関連する応答を測定する。指は電極に押し付ける必要も、電気的に接触する必要もない。.
未タッチのセンサーにはベースライン応答がある。コントローラは後の測定値をそのベースラインと比較し、意味のある変化（一般にタッチデルタと呼ばれる）を見つける。時間経過に伴う緩やかなベースライン変化を追跡し、フィルタリングと検出しきい値を適用する場合がある。単位や報告されるカウントが増加するか減少するかは、電子回路とソフトウェアに依存する。Texas Instrumentsの例は、ある実装が生の読み取り値、ベースライン、しきい値をどのように関連付けるかを示している。.[1]
自己容量と相互容量
自己容量センシング センシング回路の基準に対する個々の電極の見かけの静電容量を測定する。指がその電極に結合し、人体も周囲に容量的に結合する。通常のタッチでは測定される静電容量が増加する。この相互作用のために人が大地への物理的な配線を必要とすることはない。.[2]
相互容量センシング 送信電極と受信電極間の見かけの結合を測定する。それらの相互作用領域付近の指は電界を変化させ、人体とその周囲を通る別の結合経路を導入する。通常の人間のタッチでは、測定される相互結合は一般的に減少する。この相互作用には競合する効果があるため、近くのすべての導電性物体が同じ応答を生み出すわけではない。.[3]
| 自己容量 | 相互容量方式 | |
|---|---|---|
| 測定 | センシング回路の基準に対する1つの電極 | 送信電極と受信電極間の結合 |
| 指による典型的な効果 | 見かけの静電容量が増加する | 見かけの相互容量が減少する |
| 位置データ | 個々の電極の読み取り値を組み合わせて位置を推定できる | 個々の送信/受信の交差部が2次元の信号マップを提供できる |
これらは測定原理であり、サポートされるタッチ数の保証ではない。投影型静電容量方式タッチ（しばしばPCAPと呼ばれる）は、より広範なセンサー実装ファミリーを指す。構造の一般的な紹介については、次を参照 PCAPタッチスクリーン技術.
スキャンはどのようにタッチポイントになるのか？
コントローラはセンサーチャネルをスキャンし、それらの応答を未タッチの値と比較し、十分な変化がある領域を特定する。それらの信号から位置を推定し、座標をホストに報告する。ホストソフトウェアは座標を表示画像と向きにマッピングする。.
1つの単純な自己容量マトリックスでは、コントローラは行と列を別々に読み取る。単一タッチは行応答と列応答を組み合わせることで位置を特定できる。異なる行と列に2つの同時タッチがある場合、同じ読み取り値が複数のペアリングに対応する可能性があり、曖昧な位置またはゴースト位置が生じる。この制限はそのマトリックス方式に適用されるものであり、すべての自己容量システムがマルチタッチを認識できないことを証明するものではない。.[4]
相互容量マトリックスでは、コントローラは個々の送信/受信交差部をスキャンできる。これにより各測定ノードで位置情報が提供され、同じ行と列のペアリングの曖昧さなしに複数の接触をサポートできる。実際のタッチ数、分離、精度、応答は、センサー、コントローラ、ファームウェア、および動作条件に依存する。.[4] コントローラのより広い役割については、次を参照 タッチICが何をするか.
カバー、レイアウト、周囲環境が重要なのはなぜか？
カバー材料と厚さ、接着剤、エアギャップ、電極形状、ケーブル、近接導体、ディスプレイアセンブリが測定に影響を与える可能性がある。より厚いカバーは一般的に指の結合を弱める。電極とコントローラの設計はシステムの限界内で補償できる場合がある。.[5]
グラウンディングとシールディングにもトレードオフがある。近接する接地構造は干渉の制御に役立つが、寄生容量を追加し感度を低下させる可能性がある。電源、ディスプレイ電子回路、ケーブル、およびユーザーの身体は電気ノイズの経路を提供する可能性がある。.[5]
手袋の材料と厚さはセンサーとの相互作用を変化させる。水や湿気は結合を変化させ、不要な検出を生じる可能性がある。実際のカバー、センサー、コントローラ設定、および環境で必要な動作を確認すること。.
OEMはどのように検出を検証すべきか？
裸のセンサーだけに頼るのではなく、代表的な完成アセンブリをテストする。ディスプレイとタッチのリビジョン、カバーと接着スタック、ケーブル、グラウンディング配置、ホストソフトウェア、およびコントローラ設定を記録する。テスト前にテスト条件と合格限界に合意する。.
- コントローラが信号診断を提供する場合、未タッチの信号変動と、端部を含む定義された位置での最も弱い有効タッチ信号を記録する。そうでない場合は、報告されたタッチイベントを記録し、利用可能な診断データをサプライヤに問い合わせる。.
- 意図されたディスプレイと電源条件の下で、タッチの見逃し、意図しないタッチ、座標誤差、および応答を測定する。.
- アプリケーションが要求する場合、指定された手袋、湿気、温度、または電気的妨害で関連するチェックを繰り返す。.
- カバー、ケーブル、グラウンディング経路、ディスプレイ、またはコントローラ設定が変更された場合はテストを再評価する。.
フィルタリング、しきい値の変更、および周波数選択はコントローラがノイズを処理するのに役立つが、検出と応答にも影響する。機能とトレードオフはデバイス固有である。Microchipは1つの周波数ホッピング実装について説明している。.[6] より大きなタッチデルタを要求すると、不要な信号と同様に弱い有効タッチも抑制される可能性がある。完全なシステムテストを通じて限界を設定すること。.
センシング以外のディスプレイとタッチの選択に関する考慮事項については、次を参照 タッチスクリーン付きTFT LCDモジュールガイド. 。特定の設計について相談するには、, RJY Displayにお問い合わせください。 ディスプレイ、カバー、ホストインターフェース、使用条件、およびタッチ要件を添えて。サポートは特定のプロジェクトとコンポーネントに依存する。.
よくある質問
静電容量式タッチスクリーンは指の圧力を測定するか？
静電容量センシングは電気的結合の変化を測定する。基本的な静電容量測定だけでは印加力を直接測定することはできない。圧力機能が必要な場合は、それ自体がサポートされた方法を必要とする。.
自己容量センシングはマルチタッチをサポートできるか？
一部の実装では可能だが、単純な自己容量の行と列のマトリックスでは、複数のポイントがタッチされた場合に曖昧な組み合わせが生じる可能性がある。特定のセンサーとコントローラの設計を確認すること。.
相互容量はマルチタッチを保証するか？
いいえ。個々の相互容量ノードをスキャンすることで複数の接触をサポートできますが、接触の数と間隔はハードウェア、ファームウェア、およびテスト条件に依存します。.
より厚いカバーや手袋は常にタッチを妨げますか？
いいえ。それらは信号を変化させ、適切なセンサーとチューニングが必要になる場合があります。完成したアセンブリで指定されたカバーと手袋を検証してください。.
