Controller-Evolution Die Grundlagen der PCAP-Technologie

Bild 5b: Bei der Methode der wechselseitigen Kapazität wird die relative Änderung der Kapazität benachbarter Elektroden gemessen.

Der projiziert-kapazitive Touch ist mittlerweile zur wichtigsten Touch-Technologie gewachsen. Der Beitrag behandelt die grundsätzliche Funktion sowie die vielfältig applikationsspezifischen Gestaltungsmöglichkeiten mit einem kurzen Ausblick auf künftige Entwicklungen.

Ein kapazitiver Sensor reagiert auf die Annäherung der Fingerspitzen, aber nicht auf den Druck durch Berührung: Ausgewertet wird allein die Kapazitätsänderung des Sensors.

Mit der hohen Empfindlichkeit der kapazitiven Detektionsmethode kann der eigentliche Detektor zusätzlich unter Glas geschützt werden. Man spricht deshalb auch von einem projiziert-kapazitiven Touch, weil das auslösende Ereignis quasi durch die Schutzschicht auf die Sensorebene projiziert wird (Bild 1).

Sensorgeometrien

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten zur Anordnung der Sensorelektroden, etwa als Multi-Pad oder in Zeilen und Spalten. ITO (Indium Tin Oxide) ist ein elektrisch leitfähiges und optisch transparentes Elektrodenmaterial. Bild 2a-2e zeigen die von Tianma verwendeten Strukturen.

Die einfachste Elektrodenanordnung zeigen Bild 2d und 2e: Bei dieser Multi-Pad-Anordnung ist jede Elektrode, jedes Pad, einzeln ansteuerbar. Die Strukturen sind nur auf einer Seite des Glases angebracht und die Elektroden überschneiden sich dabei nicht. Das ist die kostengünstigste Variante. Allerdings ist sie nur für Sensorflächen bis 5 Zoll Diagonale geeignet.

Mit einer kammartigen Elektrodenanordnung, wie in Bild 2c gezeigt, können
Sensoren bis zu 7 Zoll Diagonale hergestellt werden.

Größere Sensorfelder, typischerweise bis 20 Zoll Diagonale, verwenden zeilen- und spaltenförmig angeordnete Elektroden. Zur ihrer gegenseitigen Isolation müssen diese entweder auf gegenüberliegenden Seiten des Glases aufgebracht oder an den Kreuzungspunkten isoliert sein. Den ersten Fall, sogenanntes double-sided ITO oder DITO, zeigt Bild 2a.

 

Bild 2b zeigt die SITO-Variante (Single-sided ITO), Bild 3 eine vergrößerte Darstellung der Kreuzungspunkte. Während die ITO-Strukturen in y-Richtung eine durchgängige Elektrode bilden, sind die rautenförmigen ITO-Strukturen in x-Richtung über Brücken verbunden.

Sowohl DITO als auch SITO erfordern einen deutlich höheren Fertigungsaufwand, besitzen aber auch einige entscheidende Vorteile. Dies wird im folgenden Abschnitt beschrieben.