四線電阻式觸摸屏

四線電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)如圖1，在玻璃或丙烯酸基板上覆蓋有兩層透平，均勻?qū)щ姷腎TO層，分別做為X電極和Y電極，它們之間由均勻排列的透明格點(diǎn)分開絕緣。其中下層的ITO與玻璃基板附著，上層的ITO附著在PET薄膜上。X電極和Y電極的正負(fù)端由“導(dǎo)電條”（圖中黑色條形部分）分別從兩端引出，且X電極和Y電極導(dǎo)電條的位置相互垂直。引出端X-，X+，Y-，Y+一共四條線，這就是四線電阻式觸摸屏名稱的由來。當(dāng)有物體接觸觸摸屏表面并施以一定的壓力時(shí)，上層的ITO導(dǎo)電層發(fā)生形變與下層ITO發(fā)生接觸，該結(jié)構(gòu)可以等效為相應(yīng)的電路，如下圖2：

圖1

圖2

圖3
計(jì)算觸點(diǎn)的X,Y坐標(biāo)分為如下兩步：

1. 計(jì)算Y坐標(biāo)，在Y+電極施加驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive， Y-電極接地，X+做為引出端測量得到接觸點(diǎn)的電壓，由于ITO層均勻?qū)щ姡|點(diǎn)電壓與Vdrive電壓之比等于觸點(diǎn)Y坐標(biāo)與屏高度之比。

2. 計(jì)算X坐標(biāo)，在X+電極施加驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive， X-電極接地，Y+做為引出端測量得到接觸點(diǎn)的電壓，由于ITO層均勻?qū)щ姡|點(diǎn)電壓與Vdrive電壓之比等于觸點(diǎn)X坐標(biāo)與屏寬度之比。

測得的電壓通常由ADC轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再進(jìn)行簡單處理就可以做為坐標(biāo)判斷觸點(diǎn)的實(shí)際位置。

四線電阻式觸摸屏除了可以得到觸點(diǎn)的X/Y坐標(biāo)，還可以測得觸點(diǎn)的壓力，這是因?yàn)閠op layer施壓后，上下層ITO發(fā)生接觸，在觸點(diǎn)上實(shí)際是有電阻存在的，如下圖的Rtouch。壓力越大，接觸越充分，電阻越小，通過測量這個(gè)電阻的大小可以量化壓力大小。

怎么得到Rtouch的阻值？有兩種方法。

第一種方法：要做如下準(zhǔn)備工作，如下圖：

1. X- 接地，X+接電源，Y+接ADC得到觸點(diǎn)的X坐標(biāo)

2. X- 接地，Y+接電源，X+接ADC得到Z1點(diǎn)的位置Z1

3. X- 接地，Y+接電源，Y-接ADC得到Z2點(diǎn)的位置Z2

現(xiàn)在知道了X坐標(biāo)，即ADC的輸出數(shù)值， Z1， Z2，還要知道X-line Y-line的總電阻值就可以計(jì)算了


第二種方法：要做如下準(zhǔn)備工作

1. X- 接地，X+接電源，Y+接ADC得到觸點(diǎn)的X坐標(biāo) ADCx
2. Y- 接地，Y+接電源，X+接ADC得到觸點(diǎn)的Y坐標(biāo) ADCy
2. X- 接地，Y+接電源，X+接ADC得到Z1點(diǎn)的位置Z1

還要已知X-plate Y-plate的總電阻值

上面的計(jì)算有一個(gè)缺陷，就是沒有考慮電極抽頭引線和驅(qū)動(dòng)電極的電路的寄生電阻，這部分電阻并不包含在ITO電阻之內(nèi)，而且受環(huán)境溫度影響阻值波動(dòng)，很可能影響計(jì)算的正確性，因此產(chǎn)生了八線電阻觸摸屏的概念。

八線電阻式觸摸屏

八線電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)與四線類似，所區(qū)別的是除了引出X- drive，X+ drive，Y- drive，Y+ drive四個(gè)電極，還在每個(gè)導(dǎo)電條末端引出一條線：X- sense，X+ sense，Y- sense，Y+ sense，這樣一共八條線。八線電阻式觸摸屏工作時(shí)，首先測量導(dǎo)電條電壓：

· 在Y+電極施加驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive， Y-電極接地，分別測出Y+ sense和Y- sense 的電壓，分別記為VYMAX和VYMIN，
· 在X+電極施加驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive， X-電極接地，分別測出X+ sense和X- sense 的電壓，分別記為VXMAX和VXMIN

然后計(jì)算觸點(diǎn)的X,Y坐標(biāo)，分為如下兩步：

1 計(jì)算Y坐標(biāo)，在Y+電極施加驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive， Y-電極接地， X+做為引出端測量得到接觸點(diǎn)的電壓。
2 計(jì)算X坐標(biāo)，在X+電極施加驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive， X-電極接地， Y+做為引出端測量得到接觸點(diǎn)的電壓。

四線/八線電阻式觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)是不但可以計(jì)算橫向X,Y坐標(biāo)，通過一系列方法還可以測得縱向Z坐標(biāo)，即手指的壓力大小，這是通過測量縱向接觸電阻Rtouch來得到的，因?yàn)榻佑|發(fā)生時(shí)，接觸電阻與壓力大小成反比，壓力越大，接觸電阻越小，測得這個(gè)電阻的數(shù)值可以用來量化接觸壓力。

四線/八線電阻式觸摸屏的缺點(diǎn)是耐用性不夠，長時(shí)間的觸按施壓會(huì)使器件損壞。因?yàn)槊看斡|按，上層的PET和ITO都會(huì)發(fā)生形變，而ITO材質(zhì)較脆，在形變經(jīng)常發(fā)生時(shí)容易損壞。一旦ITO層斷裂，導(dǎo)電的均勻性也就被破壞，上面推導(dǎo)坐標(biāo)時(shí)的比例等效性也就不再存在。這種斷裂的情況極易發(fā)生在經(jīng)常發(fā)生觸按的區(qū)域，比如“確認(rèn)”鍵的位置。另外一個(gè)缺點(diǎn)是附著在PET活動(dòng)基板上的ITO不會(huì)充分氧化，一旦暴露在潮濕或者受熱的環(huán)境下，氧化會(huì)導(dǎo)致電阻上升，同樣破壞導(dǎo)電均勻性，使坐標(biāo)計(jì)算出現(xiàn)誤差，即出現(xiàn)“漂移”現(xiàn)象。由此催生了五線電阻屏的概念。

五線電阻式觸摸屏

針對四線電阻式觸摸屏的缺點(diǎn)，五線電阻式觸摸屏采用的結(jié)構(gòu)是，將X,Y電極都做在附著在玻璃基板上的ITO層，而上層的ITO只作為活動(dòng)電極。底層ITO的X,Y電極從四個(gè)角引出UL,UR,LL,LR，加上上層的活動(dòng)電極，這樣一共五條線。五線電阻式觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)是玻璃基板比較牢固不易形變，而且可以使附著在上面的ITO充分氧化。玻璃材質(zhì)不會(huì)吸水，并且它與ITO的膨脹系數(shù)很接近，產(chǎn)生的形變不會(huì)導(dǎo)致ITO損壞。而上層的ITO只用來作為引出端電極，沒有電流流過，因此不必要求均勻?qū)щ娦裕词挂驗(yàn)樾巫儼l(fā)生破損，也不會(huì)使電阻屏產(chǎn)生“漂移”。

五線電阻式觸摸屏的電極不能像四線電阻屏一樣，由導(dǎo)電條從四邊引出，那樣會(huì)造成短路。電極被分散為許多電阻圖案分布在觸摸屏四周，然后從四角引出，這些圖案的作用是使觸摸屏X,Y方向電壓梯度線性，便于坐標(biāo)的測量。

五線電阻式觸摸屏工作時(shí)，UL施加驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive，LR接地，測量觸點(diǎn)X,Y坐標(biāo)分為如下兩步：