表面電容式觸控面板(SCT)不像投射電容式觸控面板(PCT)有sensor pattern，它的原理是先對整個"完整的平面"充電，然後同時從平面的"四個邊角"偵測電壓，因為手指接近會產生寄生電容，等效於對地sink電流，形成電阻分壓的效應，所以靠在四邊角偵測到的電壓值，可以判斷手指的位置。

這樣的偵測原理，在觸控面板的邊緣，會因為邊界條件的非線性特性(Border Effect)，使得板邊座標報點出現內凹失真，所以對於SCT觸控面板來說，處理邊緣效應(border effect)變成一個很關鍵的技術，本文將介紹以Ansoft Maxwell來模擬ITO平面上多印一層銀線pattern(高導電率)來改善SCT的 邊緣效應，以及如何模擬出ITO平面的電阻隨位置的變化。

1. Create and Setup the Design

2. 3D Model

3. Set Material (add ITO material)

4. Add Solution Setup

5. Validation Check and Analyze

6. Check Solution Profile and Convergence

7. Check Mesh

8. Check Voltage Level (IR drop)

9. Improve Border Effect

10. Draw a line to trace the impedance

11. Plot ITO impedance on the plane

1. Create and Setup the Design 

1.1 General settings

Tools \ Options \ General Options，勾選[Insert a design of type]，讓每次打開Maxwell時，自動開啟一個2D/3D design

Tools \ Options \ Maxwell 3D Options，在[Solvers]那一頁設定多核心處理。

1.2 Set Solution Type and Design Unite

Maxwell 3D \ Solution Type，選[Electric：DC Conduction]

2. 3D Model 

2.1 以[Draw Box]建立一個X=40mm, Y=70mm, 厚0.1mm的ITO plane；ITO的厚度設0.1mm而不設實際0.1um厚度，是為了加速3D solver的模擬速度。

2.2 以[Draw Box]在panel中心建立一個0.2x0.2mm的小片金屬，厚1um的[pec]，等一下用來作為電壓或電流的激勵源。

2.3 以[Draw Box]在panel左上、左下邊角各建立一個寬0.2mm的L形金屬，厚1um的[pec]，再於這兩片小金屬片上疊一條長條金屬片，使其電氣特性連接，等一下用來作為sink激勵源。

3. Set Material (add ITO material) 

ITO的阻抗一般為200~270W/o(視長在何種材質上而定)。假設ITO厚度為0.1um，透過電阻率(resistivity, r)與導電率(conductivity, s)的換算，可將300W/o的ITO材質，設定為導電率33333 (siemens/m)的導體材質。

對於面電阻300W/o的ITO，如果厚度取0.1um，導電率設33333；如果厚度取0.01mm，導電率設333

4. Add Solution Setup 

4.1 Maxwell 3D \ Analysis Setup \ Add Solution Setup

4.2 Maxwell 3D \ Excitations \ Assign \ Voltage

對於中心點貼在ITO平面上的小片金屬，可以設定成電壓源(exp. 1V)激勵或電流源(exp. 10mA)激勵，並不影響模擬結果

設電壓源時，可以選object或face，但設電流源時，只能選face才能設定

5. Validation Check and Analyze 

Maxwell 3D \ Validation Check

Maxwell 3D \ Analysis All

6. Check Solution Profile and Convergence 

Maxwell 3D \ Results \ Solutions Data

或是在[Project Manage]內，選Analysis\Setup1按滑鼠右鍵選[Profile] or [Convergence]即可

6.1 [Profile] to check simulation time

6.2 [Convergence] to check the re-fine times (pass times) and total tetrahedron number

很簡單的結構，一般的Notebook就跑的動

7. Check Mesh 

選定欲觀察meshing的物體，或按Ctrl+A全選，按滑鼠右鍵選[Plot Mesh]。

只要3D model有修改，軟體會自動清除前一次的meshing資料，重頭開始。如果要手動清除meshing，則在[Project Manage]視窗，[Analysis\Setup1]按滑鼠右鍵，選擇[Revert to Initial Mesh]

8. Check Voltage Level (IR drop) 

先在Modeler視窗內按滑鼠右鍵選[Selects Faces]，選定ITO平面

再按Maxwell 3D \ Fields \ Fields \ Voltage畫出整個平面從中心往旁邊的電壓分佈a

8.1 如果中心點是設定1V的電壓激勵源，那整個平面的電壓分佈模擬結果如下所示

8.2 如果中心點是設定10mA的電流激勵源，那整個平面的電壓分佈模擬結果如下所示

至此不難看出為何panel左邊緣中間位置的座標報點會有內凹失真了；電壓梯度往左分佈時，越靠近板邊時非線性曲度越大

8.3 如果要畫實心的等位線，如下操作

   

9. Improve Border Effect 

在ITO plane左邊的板邊，加鍍一層阻抗較低的銀線，其layout pattern如下圖紅線所示

左邊緣中間位置的border effect明顯獲得改善，電位梯度的變化較具線性。

10. Draw a line to trace the impedance 

在ITO平面上劃一條線，我們想觀察這條線由左至右的電阻分佈，Draw \ Line  

做這部份的模擬時， 若ITO厚度設0.1um、導電率設33333，因為平面相對scale大很多，用Maxwell會跑蠻久的。建議把ITO材質的導電率改設333，厚度設0.01mm。

在panel的左邊緣設一個current excitation (1A)，右邊緣設一個sink excitation

Maxwell 3D \ Excitations \ Assign \ Current

Maxwell 3D \ Validation Check

Maxwell 3D \ Analysis All

11. Plot ITO impedance on the plane 

Maxwell 3D \ Results \ Create Fields Report \ Rectangular Plot

我們所採用的ITO是300 ohm/c，換算40mm x 70mm area => 70/40 = 1.75 c

300*1.75 = 525 ohm