TP触摸原理
Guo Xiaoqin
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触摸屏分类、应用和特点 电阻式触摸原理 电容式触摸原理 矩阵式触摸原理
1. 触摸屏分类、应用和特点
1.1触摸屏分类 触摸屏根据其工作原理，可分为电阻式（四线、五线、八线）、电容式（感 应式、 投射式）、红外线式以及表面声波式 。 触摸屏从低档向高档逐步升级和发展：从电阻式走向电容式，从感应式电容 屏走向投射式电容屏。 触摸屏可以让使用者只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能 实现对主机操作，这样摆脱了键盘和鼠标操作，使人机交互更为直截了当。
备注：五线电阻式的上线路只起到一个探针的作用，故对上线的质量要求不太 高，即使上线破裂，也不影响功能，故寿命较长。
3. 电容式触摸原理
3.1电容式原理 电容屏表面涂有透明导电层ITO，电压连接到四角，微小直流电散布在屏表 面，形成均匀之电场，用手触屏，人体作为耦合电容一极，电流从屏四角汇 集形成耦合电容另一极，通过控制器计算电流传到碰触位置的相对距离得到 触摸的坐标。电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。是一块四层 复合玻璃屏，玻璃屏的内表面夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻 璃保护层，夹层ITO涂层作为工作面，四个角上引出电极，内层ITO为屏蔽层 以保证良好的工作环境．当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和 触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于 是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏的四角上流 出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对 这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。其缺点为：透光率和清晰 度不如四线电阻屏；反光严重存在色彩失真的问题；把人体作为一个电极容 易误动作；不能带指套和手套触摸；环境变化时容易漂移；易伤及夹层 ITO，从而不能工作。
X = a Ux ux
y = b
uy
Uy
2. 电阻（模拟）式触摸原理（续）
2.3四线电阻式与五线电阻式区别 項目 电气特性 线性 透 明 度 透光率 (Transparency) 雾面度(Haze) 清晰度(Clearity) 使 用 寿 命 敲击寿命 笔划寿命 价格 四线电阻 5V（DC）35mA <1.5% T>80% H<6% C>82% >100万次 >10万次 便宜 五线电阻 5V（DC）35mA <1.5% T>80% H<6% C>82% >3500万次 >500万次 贵
2. 电阻（模拟）式触摸原理（续）
引线3
电压等势线
引线1 +5V
引线3
电压等势线 引线1 +5V
0V
+5V
引线5
引线5
0V 引线4
+5V 引线2
0V
0V 引线2
引线4
图3：在第一个0.01秒测得x坐标
图4：在第二个0.01秒测得y坐标
2. 电阻（模拟）式触摸原理（续）
接触点所在位置的计算方法： 假设屏幕的横向距离为a ，纵向距离为b ，第一个0.01秒，在X轴方向所加电压 为Ux ，接触点所在的横坐标为x ，电压为ux，第二个0.01秒，在Y轴方向所加电 压为Uy ，接触点所在的纵坐标为y ，电压为uy ，则接触点的横、纵坐标的计算 公式如下：
当手指触摸屏幕时,按所触 摸的位置不同就会导通对 应的不同矩阵点(Xm ,Yn), 触摸屏的控制器接收到这 一接触信号，并将信号传 送给CPU,然后CPU就会根 据预定的方式运作.
Thank you!
2. 电阻（模拟）式触摸原理
当手指触摸屏幕时,就 会在触摸点导通上下 两层薄膜的ITO导电 层.这时触摸屏的控制 器就会按照左边公式 计算出触摸点的坐标 (Xi,Yj),并将信号传送 给CPU,然后CPU会根 据模拟鼠标的方式运 作.
2. 电阻（模拟）式触摸原理（续）
2.1四线电阻式触摸原理（另八线电阻式触摸屏只是在四线各总线上增加一根线 外其余相同） 四线式触摸屏在上线、下线ITO层分别有两根平行银线，故称为四线式。在第一 个0.01秒时在工作面的X轴方向的一端上加5V电压，另一端加0V电压，这样就 能形成一个均匀分布的平行电压场，在第二个0.01秒时在Y轴方向的一端上加5V 电压，另一端加0V电压，如此交流更替。 当手指触摸到屏幕时，手指的压力使ITO Film的导电层与ITO Glass的导电层接 触，控制器检测到这个接通点后通过计算接触点所在的电压与两条边线上的电 压的大小比例关系，就可得出接触点所在位置的x坐标，此时，引脚1与引脚2起 到探笔的作用。同理，在第二个0.01秒可得出接触点所在位置的y坐标，由此就 确定了接触点的位置。如图1、图2所示：
四线
电容式
五线
1. 触摸屏分类、应用和特点（续）
1.2触摸屏应用 根据对触摸屏的结构、原理和性能特点的分析，不同触摸屏的适用场合如下所 示： A.电阻触摸屏：极好的灵敏度和透光度，较长的使用寿命，不怕灰尘、油污和 光电干扰，适用于各类公共场所，如工业控制现场、办公室、家庭等。尤其适用 于要求精密的工业控制现场等。 B.电容感应触摸屏：由于电容随温度、湿度或接地的情况的不同而变化，故其 稳定性较差，往往出现漂移。怕电磁干扰、漂移，不易在工业控制场所和有干扰 的地方使用。可使用于要求不太精密的的公共信息查询，需经常校准、定位。 C.投射式电容触摸屏：是借助于电流的变化来实现各种各样的功能，投射式电 容技术支持，“多点触摸”在系统响应速度、精确度等方面优于电阻式触摸屏。多 使用在手机类产品上。 D.另矩阵式（Matrix）:主要用于玩具、电子字典、电子记事簿、 计算器、电子 书、电子棋盘及各Fra bibliotek电子产品 矩阵式
3. 电容式触摸原理（续）
3.2感应电容式分类 A.纯玻璃
(1) (2)
(1) 玻 璃
(2) 引 出 线
B.薄膜电容式
(4) (2)
(1)
(5) (3)
(5)
(4)
(5)
(1) 上 线 薄 膜 (3) 静 电 保 护 膜 (5) 引 出 线
(2) 下 线 薄 膜 (4) OCA
4. 矩阵（数字）式触摸原理
1. 触摸屏分类、应用和特点（续）
1.3触摸屏特点 A.透明性 触摸屏是由多层复合薄膜构成，透明性能的好坏直接影响到触摸屏的视觉效果 ，衡量其透明性能不仅要从它的视觉效果来衡量，还要包括透明度、色彩失真度 、反光性和清晰度这四个特性。 B.绝对坐标系统 触摸屏是一种绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与相对定位系统有本质区别 。绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次没有关系，每次触摸到的数据 通过校准转为屏幕上的坐标，不管在什么情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输 出数据是稳定的。不过由于技术原理的原因，并不能保证每一次采样数据相同的 ，不能保证绝对坐标定位，点不准，这就是触摸屏最怕的问题：漂移。对于性能 质量好的触摸屏来说，漂移的情况出现的并不是很严重。 C.检测与定位 各种触摸屏技术都是依靠传感器来工作，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器 ．各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定 性和寿命．
引脚1 电压等势线 引脚1 +5V
引脚3 +5V
引脚4 0V
引脚3
引脚4
电压等势线 引脚2 图1：在第一个0.01秒测得x坐标
0V 引脚2
图2：在第二个0.01秒测得y坐标
2. 电阻（模拟）式触摸原理（续）
2.2五线电阻式触摸原理 五线式与四线式的基本工作原理大致相同。两者的区别在于：四线式的四根引 脚分为两组，各分布于上线路和下线路表面ITO导电层的边线上。而五线式的五 根引脚中有四根分布在下线路导电层的四个角上，另一根共通线分布在上线路 层上，起到探笔的作用。在第一个0.01秒周期，沿X轴方向加5V电压，使得引脚 1和引脚2上的电压均为5V，引脚3和引脚4上的电压均为0V，此时就相当于一个 四线式触摸屏的X扫描状态，当手指触摸到屏幕时，手指的压力使上线路层内表 面的ITO导电层与下线路层的ITO导电层接触，控制器检测到这个接通后通过计 算接触点所在的电压与两条边线上的电压的大小比例关系，就可得出接触点所 在位置的x坐标。在第二个0.01秒周期，沿Y轴方向加5V电压，使得引脚1和引 脚3上的电压均为5V，引脚2和引脚4上的电压均为0V，此时又相当于一个四线 式触摸屏的Y扫描状态，测出接触点所在位置的y坐标，由此就确定了接触点的 位置。如图3、图4所示：