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触摸屏基础知识大全
触摸屏由于其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等诸多优点得到大众的认同。根
据
iSuppli
公布的全球触摸屏市场的最新调查，触摸屏
06
年的总供货额达到
24
亿美元，预
计
2012
年将增至
06
年的
1.8
倍，即达到
44
亿美元。显而易见，这是一个飞速成长的巨大
市场。特别是在苹果
iPhone
的明星½用带动下，触摸屏在手机、电脑等消费电子产品中日
益普及。本
PDF
将为½搜集来自电子工程专辑、媒½播放器½站以及互联½上的一些关于
触摸屏的知识，希望½帮助到各½工程师朋友。
目½如下:
1.
触摸屏有哪些类型？.......................................................................
1
2.
触摸屏的基础知识全解析.........................................................
1
3.
电阻式触摸屏的组成结构和触摸屏原理.......................................
3
4.
电容式触摸屏原理介绍...................................................................
7
5.
其他一些触摸屏技术原理...............................................................
12
6.
7.
iSuppli:
预计
2013
年触摸屏出货量将达到
8.33
亿个............
13
DisplaySearch:触摸屏市场
2015
年前将达到
33
亿美元.............
16
8.
关于触摸屏的一些技术问答............................................................
17
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1.触摸屏有哪些类型？
触摸屏主要有八种不同的技术－电阻式、表面电容式、投射电容式、表面声波式、红外式、
弯曲波式、有源数字½换器式和光学成像式。
2.触摸屏的基础知识全解析
目前主要有几种类型的触摸屏，它们分别是：电阻式（双层），表面电容式和感应电容式，
表面声波式，红外式，以及弯曲波式、有源数字½换器式和光学成像式。它们又可以分为
两类，一类需要ITO,比如前三种触摸屏，另一类的结构中不需要ITO, 比如后几种屏。
触摸屏在我们身边已经随处可见了，在PDA等个人便携式设备领域中，触摸屏节省了空间
便于携带，还有更½的人机交互性。
目前主要有几种类型的触摸屏，它们分别是：电阻式（双层），表面电容式和感应电容式，
表面声波式，红外式，以及弯曲波式、有源数字½换器式和光学成像式。它们又可以分为
两类，一类需要
ITO,比如前三种触摸屏，另一类的结构中不需要 ITO,
比如后几种屏。目
前市场上，½用
ITO
材料的电阻式触摸屏和电容式触摸屏应用最为广泛。
电阻式触摸屏
ITO
是铟锡氧化物的英文缩写，它是一种透明的导电½。通过调整铟和锡的比例，沉积方
法，氧化程度以及晶粒的大小可以调整这种物质的性½。薄的ITO材料透明性½，½是阻
抗高；厚的ITO材料阻抗½，½是透明性会变差。在PET聚脂薄膜上沉积时，反应温度要
下降到
150
度以下，这会导致ITO氧化不完全，之后的应用中ITO会暴露在空气或空气隔
层里，它单½面积阻抗因为自氧化而随时间变化。这½得电阻式触摸屏需要经常校正。
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图一是电阻触摸屏的一个侧面剖视图。手指触摸的表面是一个硬涂层，用以保护下面的
PET
层。PET 层是很薄的有弹性的
PET
薄膜，½表面被触摸时它会向下弯曲，并½得下
面的两层
ITO
涂层½够相互接触并在该点连通电路。两个
ITO
层之间是约千分之一英寸
厚的一些隔离支点½两层分开。最下面是一个透明的硬底层用来支撑上面的结构，通常是
玻璃或者塑料。
电阻触摸屏的多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透
光性不½的问题，½这样也会增加电池的消耗。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统
½比较便宜，反应灵敏度也很½。
电容式触摸屏
电容式触摸屏也需要½用
ITO
材料，而且它的功耗½寿½长，½是较高的成本½它之前不
太受关注。Apple 推出的
iPhone
提供的友½人机界面，流畅操½性½½电容式触摸屏受
到了市场的½捧，各种电容式触摸屏产品纷纷面世。而且随着工艺进步和批量化，它的成
本不断下降，开始显现逐步取代电阻式触摸屏的趋势。
表面电容触摸屏只采用单层的
ITO，½手指触摸屏表面时，就会有一定量的电荷½移到人
½。为了恢复这些电荷损失，电荷从屏幕的四角补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点
的距离成比例，我们可以由此推算出触摸点的½½。
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表面电容
ITO
涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极，来减小角½/边缘效应
对电场的½响。有时
ITO
涂层下面还会有一个
ITO
屏½层，用来阻隔噪音。表面电容触
摸屏至少需要校正一次才½½用。
感应电容触摸屏与表面电容触摸屏相比，可以穿透较厚的覆盖层，而且不需要校正。感应
电容式在两层
ITO
涂层上蚀刻出不同的
ITO
模块，需要考虑模块的总阻抗，模块之间的
连接线的阻抗，两层
ITO
模块交叉处产生的寄生电容等因素。而且为了检测到手指触摸，
ITO
模块的面积应该比手指面积小，
½采用菱½图案时，
对角线长通常控制在
4
到
6
毫米。
图三、感应电容式触摸屏结构
图三中，绿色和蓝色的
ITO
模块½于两层
ITO
涂层上，可以把它们看½是
X
和
Y
方向的
连续变化的滑条，需要对
X
和
Y
方向上不同的
ITO
模块分别扫描以获得触摸点的½½和
触摸的½迹。两层
ITO
涂层之间是
PET
或玻璃隔离层，后者透光性更½，可以承受更大
的压力，成品率更高，而且通过特殊工艺可以直接镀在
LCD
表面，不过也重些。这层隔
离层越薄，透光性越½，½是两层
ITO
之间的寄生电容也越大。
感应电容触摸屏检测到的触摸½½对应于感应到最大电容变化值的交叉点，
对于
X
½或
Y
½来说，则是对不同
ITO
模块的信号量取加权平均得到½½量，系统然后在触摸屏下面的
LCD
上显示出触摸点或½迹。
½有两个手指触摸（红色的两点）时，每个½上会有两个最大值，这时存在两种可½的组
合，系统就无法准确定½判断了，这就是我们通常所称的镜像点（蓝色的两点）。
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另外，触摸屏的下面是
LCD
显示屏，它的表面也是传导性的，这样就会和靠近的
ITO
涂
层的
ITO
模块产生寄生电容，
我们通常还需要在这两层之间保留一定的空气层以降½寄生
电容的½响。
电容式触摸屏解决方案
目前的电容式触摸屏解决方案中，
Cypress PSoC
产品以可编程，
设计灵活，
一致性½， 再
加上高效的
PSoC Express / PSoC designer
开发环境而处于领先地½。
PSoC CapSense
技术是根据电容感应的原理½用
CSA
或
CSD
模块来实现的。
PCB
板或
触摸屏上相邻的感应模块或导线之间会存在寄生电容（见图四中的
Cp），½有手指接近
或触摸两个相邻感应模块时，
相½于附加了两个电容，
它们相½于并联在
Cp
上的电容
Cf。
利用
PSoC
的
CSA
和
CSD
技术可以检测到这个电容上的变化，
从而确定有没有手指触摸。
PSoC
触摸屏解决方案的优点还½现在：
1.
是一种单芯片方案，和传统方案相比减少了外部器件，降½了系统总½
BOM
成本。
2.
通过½用
I2C-USB Bridge
和其它相关工具，结合
PSoC Express / PSoC designer
开
发环境，可以极大地节省开发时间和费用。
3. PSoC
内部的
IO
和各种模拟/数字模块可以实现动态重配½，
不需要修改原理图和
PCB
就可以更新设计以适应新的需求。它还支持多种通讯接口
I2C / UART / SPI / USB
等，可
以和各种接口的主机方便连接，这些½会降½系统更新的成本。
4. PSoC
可以针对外界环境变化
– RF
干扰
/
温度变化
/
电源波动等灵活设½参数，在
LCD
显示器、手机、数码相机和½色家电的触摸控制中得到了广泛的应用。
5.
除了控制触摸以外，PSoC 还可实现
LED
背光控制，马达控制，电源管理，I/O 扩展等
增值功½。
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