五线电阻式触摸屏工作原理

五线电阻式触摸屏工作原理

在讲述五线触摸屏工作原理之前先回顾一下四线电阻式触摸屏的工作原理，四线的结构图如图一所示，触摸屏的四边为两组平行的电极，分别在菲林和玻璃上面，当在Rx 两端加

图一：四线电阻式触摸屏工作原理

电压0V 时，触摸中间一点，那么这一点的电压相应为：

1012

Rx Vx V Rx Rx =+； 同理在Ry 两端加上0V 时，10

12y Ry V V Ry Ry =+ 这样就可以判断出触摸点的位置。五线的工作原理与四线的相同，也是通过判断触摸点的电压来判断触摸点的位置，在四线中由于电极的电阻很小（<1Ω），这时可以忽略电极的电阻，从理论上讲（ITO 面均匀，电极电阻为0），四线的线性度<<1％，由于菲林上ITO 的稳定性比玻璃的差，且其容易发生断裂，所以四线的线性型只能保证在1.5％的范围之内。五线电阻式触摸屏工作时，电压加在玻璃上的四个角（UL 、UR 、DL 、DR ），当UL 与UR

图二：五线电阻式触摸屏结构

V 输入点

Rx1 Rx2

Ry1

Ry2 -x –y +x +y

Rx2 Rx1 R y R

y

E

同时为5v时，DL与DR同时为0v，这时要使测得的位置很准，就需要减小UL与UR之间电极的电阻，同时测X轴的位置时需要减小UL与DL之间电极的电阻，这样玻璃上的电极就类似与菲林上的电极，但由于电极电阻很小，于是丝印时会使其不均匀且会使得触摸屏工作时的电流过大。那么，可以适当的增加电极的电阻，通过模拟可以知道，当电极电阻增加后会出现图三所示的扭曲。

图三：电极电阻与线性度的关系

在设计五线电阻式触摸屏的电极时采用了如下的方案，如图四所示。

图四：五线电阻式触摸屏电极图

通过EWB软件模拟可以知道，当电极电阻的取值为发生变化时，触摸屏的线性度是不一样的，于是可以确定一个电阻值使图三中的a线的电压差<1.3%，这时b、c、d三条线的电压差也<1.3%。

在图四中主要采用了两种电极结构，如图五所示。

图五：五线电极结构

在图五中主要是用A 结构减小电极电阻，B 结构平衡电压使得电压均匀下降。设1、2之间交叉的长度为l ，间距为w ，方块电阻为ρ，则1、2之间的电阻为：

R w l

ρ=⨯ 这里忽略了部分电阻，因为它不影响整个电压的均匀度。由电阻网络的特性可知，当电极上的压降≤1.3％时，视区内与电极平衡方向的压降<1.3%，且越靠近中间，这个压降越小。通过模拟电阻网络可以知道对于1：1.3尺寸的触摸屏，电极总电阻≤35Ω，这时可以根据电极总长度L ，电极与边框之间的距离a ，电极宽度b 、b1，电极之间的间距w ，可以计算出电极块的个数以及电极块的长度，当计算出的电极块个数不是整数时，需要对其进行取整。

图六：图五B 的等效电路

由于图三中1、2电极块的长度“太大”，加电压后会形成“大片”的等势区，因此，采用图四所示的电极对其进行分压，对于5、6、7、8四块电极可以等效为图六所示的电路。在图六中由对称性可以知道，r56=r58，r67=r78，因此整个电路构成一个桥式电路，因此有V5=V7（断开5、7之间的连接），同时由对称性可以知道V6=(V9+V5)/2，V8=(V5+V10)/2，设V9=1伏，V10=2伏，则上排电极为（1、1.5、2），下排电极为（1、1.25、1.5、1.75、2），减小了压降的幅度以及等势区域。

设上排电极数目为n1，下排为n2，则有如下的关系式：

n2=2×n1-1；

在本设计中，图五B 结构为三排，靠近视区的电极块的个数为41，靠近电极块的线性度为1/（41*2）＝1.22％。

在触摸屏的四个角上采用了图七所示的设计，由图中可以看出ab ＝2*cd ，在本设计中图五A 结构一共有6个，根据其特性可知各块的电压分别为5v 、4v 、3v 、2v 、1v 、0v ，当在UL 与UR 处加上5v 的电压时通过前面的分析可知D V =4.75V 、E V ＝4.5V 、F V ＝4.25V 、

图七：转角处电极设计

G V ＝4V 、H V ＝3.75V ，同时可以知道/10OE L L =。这里假设O 、A 、B 、C 的电压均为5V ，则：

20.9 4.512

AE A A R V V V V R R ==⨯=+＝BE V ＝CE V ＝E V 这样，触摸屏的线性度就能很好。在UL 和UR 加上5V 的电压时，A 、B 、C 三点的电压是小于5V 的。因为AC 和ab 之间是有一个电阻的，但B a V V =，这样，虽然有一个压降，由ITO 面电阻网络的性质可以判断出在离电极块一段距离后线性度会变好，具体情况有待试验结果出来。