电阻式触摸屏工作原理

四线电阻屏四线电阻屏的结构如上图，在玻璃或丙烯酸基板上覆盖有两层透平，均匀导电的ITO层，分别做为X电极和Y电极，它们之间由均匀排列的透明格点分开绝缘。其中下层的ITO与玻璃基板附着，上层的ITO附着在PET薄膜上。X电极和Y电极的正负端由“导电条”（图中黑色条形部分）分别从两端引出，且X电极和Y电极导电条的位置相互垂直。引出端X-，X+，Y-，Y+一共四条线，这就是四线电阻屏名称的由来。当有物体接触触摸屏表面并施以一定的压力时，上层的ITO导电层发生形变与下层ITO发生接触，该结构可以等效为相应的电路，如下图计算触点的X,Y坐标分为如下两步：1.计算Y坐标，在Y+电极施加驱动电压Vdrive，Y-电极接地，X+做为引出端测量得到接触点的电压，由于ITO层均匀导电，触点电压与Vdrive电压之比等于触点Y坐标与屏高度之比。2.计算X坐标，在X+电极施加驱动电压Vdrive，X-电极接地，Y+做为引出端测量得到接触点的电压，由于ITO层均匀导电，触点电压与Vdrive电压之比等于触点X坐标与屏宽度之比。[e-mail]测得的电压通常由ADC转化为数字信号，再进行简单处理就可以做为坐标判断触点的实际位置。上面的计算有一个缺陷，就是没有考虑电极抽头引线和驱动电极的电路的寄生电阻，这部分电阻并不包含在ITO电阻之内，而且受环境温度影响阻值波动，很可能影响计算的正确性，因此产生了八线电阻屏的概念。八线电阻屏八线电阻屏的结构与四线类似，所区别的是除了引出X-drive，X+drive，Y-drive，Y+drive四个电极，还在每个导电条末端引出一条线：X-sense，X+sense，Y-sense，Y+sense，这样一共八条线。八线电阻屏工作时，首先测量导电条电压：„在Y+电极施加驱动电压Vdrive，Y-电极接地，分别测出Y+sense和Y-sense的电压，分别记为VYMAX和VYMIN，„在X+电极施加驱动电压Vdrive，X-电极接地，分别测出X+sense和X-sense的电压，分别记为VXMAX和VXMIN然后计算触点的X,Y坐标，分为如下两步：1计算Y坐标，在Y+电极施加驱动电压Vdrive，Y-电极接地，X+做为引出端测量得到接触点的电压。2计算X坐标，在X+电极施加驱动电压Vdrive，X-电极接地，Y+做为引出端测量得到接触点的电压。screenXMINXMAXXMINYscreenYMINYMAXYMINXwidthVVVVxheightVVVVy×⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=×⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=++四线/八线电阻屏的优点是不但可以计算横向X,Y坐标，通过一系列方法还可以测得纵向Z坐标，即手指的压力大小，这是通过测量纵向接触电阻Rtouch来得到的，因为接触发生时，接触电阻与压力大小成反比，压力越大，接触电阻越小，测得这个电阻的数值可以用来量化接触压力。四线/八线电阻屏的缺点是耐用性不够，长时间的触按施压会使器件损坏。因为每次触按，上层的PET和ITO都会发生形变，而ITO材质较脆，在形变经常发生时容易损坏。一旦ITO层断裂，导电的均匀性也就被破坏，上面推导坐标时的比例等效性也就不再存在。这种断裂的情况极易发生在经常发生触按的区域，比如“确认”键的位置。另外一个缺点是附着在PET活动基板上的ITO不会充分氧化，一旦暴露在潮湿或者受热的环境下，氧化会导致电阻上升，同[e-mail]样破坏导电均匀性，使坐标计算出现误差，即出现“漂移”现象。由此催生了五线电阻屏的概念。五线电阻屏针对四线电阻屏的缺点，五线电阻屏采用的结构是，将X,Y电极都做在附着在玻璃基板上的ITO层，而上层的ITO只作为活动电极。底层ITO的X,Y电极从四个角引出UL,UR,LL,LR，加上上层的活动电极，这样一共五条线。五线电阻屏的优点是玻璃基板比较牢固不易形变，而且可以使附着在上面的ITO充分氧化。玻璃材质不会吸水，并且它与ITO的膨胀系数很接近，产生的形变不会导致ITO损坏。而上层的ITO只用来作为引出端电极，没有电流流过，因此不必要求均匀导电性，即使因为形变发生破损，也不会使电阻屏产生“漂移”。五线电阻屏的电极不能像四线电阻屏一样，由导电条从四边引出，那样会造成短路。电极被分散为许多电阻图案分布在触摸屏四周，然后从四角引出，这些图案的作用是使触摸屏X,Y方向电压梯度线性，便于坐标的测量。五线电阻屏工作时，UL施加驱动电压Vdrive，LR接地，测量触点X,Y坐标分为如下两步：1计算Y坐标，在UR电极施加驱动电压Vdrive，LL电极接地，活动电极做为引出端测量得到接触点的电压。2计算X坐标，在LL电极施加驱动电压Vdrive，UR电极接地，活动电极做为引出端测量得到接触点的电压。screenDRIVETESTXscreenDRIVETESTYwidthVVxheightVVy×=×=[e-mail]NDGND上层ITO活动电极下层ITO电阻网络ULURLLLRVdriveGNDVdriveGND上层ITO活动电极电压梯度下层ITO电阻网络电压梯度六线电阻屏在五线电阻屏的基础上，六线电阻屏是在玻璃基板的背面增加了一个接地的导电层，用来隔绝来自玻璃基板背面的信号串扰。七线电阻屏同四线电阻屏一样，五线电阻屏也没有考虑电极抽头引线和驱动电极的电路的寄生电阻，这部分电阻并不包含在ITO电阻之内，很可能影响计算的正确性，因此七线电阻屏在五线电阻屏的基础上，从UL,LR两端各引出一条线用来感应实际触摸屏末端电压，分别记为Vmax,Vmin，工作原理与五线电阻屏相同。screenMINMAXMINTESTXscreenMINMAXMINTESTYwidthVVVVxheightVVVVy×⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=×⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=[e-mail]