电容屏：为什么带手套无法进行操作手机？

过年的时候，堂哥又问我，啥时候能做出来戴个手套也能操作的手机就牛掰了。之前也奇怪，为什么戴上手套就不能操作了，尤其是短信聊天的时候又冷又不方便。有时候戴上手套其实也是可以操作，不过只是偶尔才能成功。

而且，对电容屏还有个疑问，就是洗澡的时候使用手机，触控特别不灵敏。不知道为什么。

回来查了下电容屏的原理，才算是明白。

百度百科（电容触屏，电容式触摸屏）中电容屏的概念如下：

电容触屏区别于电阻触屏，电容屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO，最外层是只有0.0015mm厚的矽土玻璃保护层，夹层ITO涂层作工作面，四个角引出四个电极，内层ITO为屏层以保证工作环境。

也就是说，四层屏从内向外分别是：(内层)ITO—玻璃屏—(夹层)ITO—矽土玻璃保护层。他们的功能分别是：

最内导电层是屏蔽层，起到屏蔽内部电气信号的作用，中间的导电层是整个触控屏的关键部分，四个角或四条边上有直接的引线，负责触控点位置的检测。

这里的“导电层”指的就是上面的ITO。ITO是什么呢？ITO导电玻璃里有提到：

ITO膜层的主要成份是氧化铟锡。在厚度只有几千埃的情况下，氧化铟透过率高，氧化锡导电能力强，液晶显示器所用的ITO玻璃正是一种具有高透过率的导电玻璃。

百科里讲的电容屏的主要工作原理是：

当用户触摸电容屏时，由于人体电场，用户手指和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，(增补：对于高频电流来说，电容是直接导体)，于是手指吸收走一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指头到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算，得出位置信息。

上面的材料解释虽然都很详细，不过我认为解释的最好的还是这个帖子关于电容屏的原理和缺点的理论分析，对历史由来都讲的很透：

人体是导体（主要是指人肉  而非指甲一类的硬物）  因此电容屏支持手指控制  

然而现在的电容屏技术不够成熟  在制作方面遇到了一个困难  那就是上数第二层极板的材料问题

电容屏是屏幕  因此无论在显示屏上方加多少层极板  都必须是透明的  而透明导体材料氧化铟锡(Indium-Tin Oxide)非常脆弱  极易损坏（目前似乎也没有找到替代品）  因此为了保证寿命  制造商都会在上面多加一层绝缘玻璃（也就是上数第一层的那层保护层）  然而保护层是绝缘的  因此外界0电势导体无法触及极板  为了保证正常工作  屏幕的工作原理又发生了少许变化  从一开始的直流分流原理变成了耦合电容原理（分别由第二层电极版和外界0电势导体组成电容的两级  中间的绝缘玻璃为绝缘介质）  由于电容元器件有“通交流阻直流”的性质  因此原来的直流电无法工作  只能换成高频交流电  这也成为了“电容屏”这个名字的由来

与电容屏对应的是电阻屏：

电阻屏分两层，中间以隔离物进行分离。当两层互相碰撞，电流便会产生影响，芯片因以计算力量与电流之间的数据，评定屏幕那一个位置受压，作出反应。由于电阻式屏幕需要上下两层碰撞后才能作出反应。因此，当两点同时受压，屏幕的压力变得不平衡，导致触控出现误差。所以这样的原理导致了电阻屏很难实现多点触控，即使是通过技术手段实现了多点触控，灵敏度方面也不是很容易调整，经常会出现A点灵敏，B点迟钝的现象常。此外由于电阻式的触摸屏由于需要一定的压力，时间长了容易造成表面材料的磨损，或者上下两层失去弹性而造成接触不良的问题出现，因此会影响产品的正常使用寿命。

菜鸟晋级必修课 电容屏与电阻屏的区别这个帖子里有详细介绍了电容屏和电阻屏的区别，包括构造、工作原理、对比分析和常见误区。基本的问题讲解的很详细。

对于电容屏而言，

来自带电的手指表层最细微的接触也能激活屏幕下方的电容感应系统。非生命物体、指甲、手套无效。 手写识别较为困难。

我用自己手机测试了下，夹层使用纸巾（身边最方便的柔软、非绝缘隔离物了），看看触控是否灵敏：

测试手机：华为C8650。

测试纸巾：洁柔face百花香味120抽抽取式纸面巾 木浆 3层（此为单层基准）

手指：不使力，轻划即可；

单层：不怎么使力，轻划即可；

双层：轻划不可以，要有些使力；

四层：要特别使力，大部分情况无反应，偶尔会成功。

纸巾如此，如果带上手套，无法导电且更厚，所以无法触控。

对于为什么洗澡的时候使用手机特别不灵敏，关于电容屏的原理和缺点的理论分析这个帖子里也有很详细的分析。

耦合电容是很不稳定的（容易受外界环境影响  和中间的介质有关）  因此新的电容屏最大的问题就是漂移和误操作

影响电容的因素主要是极板大小、极板间距、以及绝缘介质的介电常数  在电荷数量固定  电容大小发生改变的情况下  两版之间的电势差会发生改变  而电势差发生改变则意味着有可能出现误操作（即手并没有触摸屏幕  但是屏幕已经出现判定）  而周围环境的温度和湿度的变化又正好会影响这三项指数  即中间介质的热胀冷缩导致间距变化(由于绝缘版厚度非常薄  通常是0.0015毫米  因此热胀冷缩的影响非常明显)以及中间介质的介电常数随温度以及湿度的变化  然而漂移问题则和空气湿度有关  众所周知  绝缘体虽然不能导电  但是却可以自身带静电（导体则刚好相反）  而静电则会和周围的物体产生电势差（原理同点电荷电势）  而电势差则正好是偶和电容的工作原理  因此当空气湿度较小时  空气电阻大  因此带静电量也大  且分布不均匀  因此可能与电容屏之间产生较强电势差（由于绝缘体通常会从导体偷电荷  因此导体附近的空气的静电较强  比如说人体周围）  因此屏幕依然会误判  从而产生漂移现象

另外，资料里有提到电容屏还有其他的缺点，在平时使用中也有注意到过。包括：

电流：电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作。

漂移：当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。

其他：此外，理论上许多应该线性的关系实际上却是非线性，如：体重不同或者手指湿润程度不同的人吸走的总电流量是不同的，而总电流量的变化和四个分电流量的变化是非线性的关系，电容触摸屏采用的这种四个角的自定义极坐标系还没有坐标上的原点，漂移后控制器不能察觉和恢复，而且，4个A/D完成后，由四个分流量的值到触摸点在直角坐标系上的X、Y坐标值的计算过程复杂。由于没有原点，电容屏的漂移是累积的，在工作现场也经常需要校准。 电容触摸屏最外面的硅土保护玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲击，敲出一个小洞就会伤及夹层ITO，不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中伤及内表面ITO层，电容屏就不能正常工作了。

回到最开始的问题：对于电容屏而言，到底能不能开发出戴手套也可以使用，或者是电子笔呢？

在上面电容屏的缺点里也提到，“当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作”，这一点，如果反过来利用，使用导体作为电子笔的材料，应该也是可以使电容屏进行操作的。不过这只是个人在理论上的猜测。对于如何使用，并且设计如何消除误操作，还要深入研究才行。在上面资料菜鸟晋级必修课 电容屏与电阻屏的区别有提到，

其实电容屏不是不支持手写笔，只是要实现此功能要依靠所绑定的IC决定，而目前支持手写的电容屏其制作工艺非常复杂，当然良品率也不高。当然除了IC技术方面的制约，还有一些功能受到专利权的限制所以目前想要实现电容屏使用手写笔还很困难。

所以，戴手套可以使用的电容屏，或者是电容屏手写笔，应该还是可以期待的，只是看用户需求和技术的发展。

另外，看材料的时候又多了一个疑问，电容屏对多点触控的支持比较好。上面原理部分讲过，电容屏通过四角的电流来计算，电流的大小与触控点到四角的距离成比例。这就有个问题，两点触控会不会和另外一点触控导致的变化相同？三点触控呢？如何进行区分和计算的？下一篇再讨论这个问题吧。

参考资料：

1. 电容触屏

2. 电容式触摸屏

3. ITO导电玻璃

4. 关于电容屏的原理和缺点的理论分析

5. 菜鸟晋级必修课 电容屏与电阻屏的区别