四线电阻式触摸屏的结构如图1,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,这就是四线电阻式触摸屏名称的由来。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2:
图1
图2
图3
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CONTROL ENGINEERING China版权所有,X+做为引出端测量得到接触点的电压,由于ITO层均匀导电控制工程网版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,Y+做为引出端测量得到接触点的电压,由于ITO层
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。
四线电阻式触摸屏除了可以得到触点的X/Y坐标,还可以测得触点的压力,这是因为top layer施压后,上下层ITO发生接触,在触点上实际是有电阻存在的,如下图的Rtouch。压力越大,接触越充分,电阻越小,通过测量这个电阻的大小可以量化压力大小。
怎么得到Rtouch的阻值?有两种方法。
第一种方法:要做如下准备工作,如下图:
CONTROL ENGINEERING China版权所有,X+接电源,Y+接ADC得到触点的X坐标" hspace="0" src="http://www.cechina.cn/upload/article/fad6a350-b61e-4430-92ac-4b0b3434d6df/6.jpg" width="353" border="0">
1. X- 接地CONTROL ENGINEERING China版权所有,X+接电源,Y+接ADC得到触点的X坐标
CONTROL ENGINEERING China版权所有,Y+接电源,X+接ADC得到Z1点的位置Z1" hspace="0" src="http://www.cechina.cn/upload/article/fad6a350-b61e-4430-92ac-4b0b3434d6df/7.jpg" width="342" border="0">
2. X- 接地CONTROL ENGINEERING China版权所有,Y+接电源,X+接ADC得到Z1点的位置Z1
CONTROL ENGINEERING China版权所有,Y+接电源,Y-接ADC得到Z2点的位置Z2" hspace="0" src="http://www.cechina.cn/upload/article/fad6a350-b61e-4430-92ac-4b0b3434d6df/7.jpg" width="342" border="0">
3. X- 接地CONTROL ENGINEERING China版权所有,Y+接电源,Y-接ADC得到Z2点的位置Z2
第二种方法:要做如下准备工作
1. X- 接地CONTROL ENGINEERING China版权所有,X+接电源,Y+接ADC得到触点的X坐标 ADCx
2. Y- 接地CONTROL ENGINEERING China版权所有,Y+接电源,X+接ADC得到触点的Y坐标 ADCy
2. X- 接地CONTROL ENGINEERING China版权所有,Y+接电源,X+接ADC得到Z1点的位置Z1
还要已知X-plate Y-plate的总电阻值
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触摸屏的概念。
八线电阻式触摸屏
八线电阻式触摸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- senseCONTROL ENGINEERING China版权所有,X+ senseCONTROL ENGINEERING China版权所有,Y- senseCONTROL ENGINEERING China版权所有,Y+ senseCONTROL ENGINEERING China版权所有,这样一共八条线。八线电阻式触摸屏工作时,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有, 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CONTROL ENGINEERING China版权所有, Y+做为引出端测量得到接触点的电压。
四线/八线电阻式触摸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/八线电阻式触摸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,同样破坏导电均匀性,使坐标计算出现误差www.cechina.cn,即出现“漂移”现象。由此催生了五线电阻屏的概念。
五线电阻式触摸屏
针对四线电阻式触摸屏的缺点,五线电阻式触