触摸屏技术简介

27
Innovating Customer Value
電容式觸摸屏

投射式電容

投射電容種類 • 互電容(雙層)

為了沿Y軸方向進行測量，將左上角UL和右上角UR偏置為VREF，左下 角LL和右下角RL偏置為0V。由於上、下角分別為同一電壓，其效果與 連接頂部和底部邊緣的總線大致相同，類似於在四線觸摸屏中採用的方 法。
由IC控制X軸與Y軸電極不停的進行切換，并重復快速的抓取XY點的電 壓，測得的電壓通常由ADC轉化為數位信號，再進行簡單處理就可以做 為座標判斷觸點的實際位置，當有移動時，連續的點就會形成一條線。
電阻式觸摸屏
四線式 為了在X軸方向進行測量，將左側總線偏置為0V，右側總線偏置為VREF。將頂部 或底部總線連接到ADC，當頂層和底層相接觸時即可作一次測量 。由於ITO層均 勻導電，觸點電壓與Vdrive電壓之比等於觸點X座標與屏寬度之比。

為了在Y軸方向進行測量，將頂部匯流排偏置為VREF，底部總線偏置為0V。將 ADC輸入端接左側總線或右側總線，當頂層與底層相接觸時即可對電壓進行測量。 由於ITO層均勻導電，觸點電壓與Vdrive電壓之比等於觸點Y座標與屏高度之比。
圖（1）電阻式觸ຫໍສະໝຸດ Baidu屏結構
如圖所示是電阻觸摸屏的一個側面剖視圖。手指觸摸的表面是 一個硬塗層，用以保護下面的PET層。PET層是很薄的有彈性的 PET薄膜，當表面被觸摸時它會向下彎曲，並使得下面的兩層 ITO塗層能夠相互接觸並在該點連通電路，兩個ITO層之間是約 千分之一英寸厚的一些隔離支點使兩層分開。最下面是一個透 明的硬底層用來支撐上面的結構，通常是玻璃或者塑膠。
•

缺點
•電阻觸摸屏的外層薄膜容易被劃傷導致觸摸屏不可用
•多層結構會導致很大的光損失，對於手持設備通常需要加大背光源來彌
補透光性不好的問題，但這樣也會增加電池的消耗。 •需經常較正
20
Innovating Customer Value
電容式觸摸屏


覆蓋層 (overlay):大多是鋼化玻璃(0.4～1mm),也有可能是PET(聚對 苯二甲酸乙二醇酯).PET的優勢在於觸摸屏可以做到更薄,而且比現 有的塑膠和玻璃材質更加便宜; 絕緣層(isolation)1/2/3:玻璃(0.4~1mm) ,有機薄膜(10~100um),粘 合劑,空氣層 ITO:典型厚度50~100nm, 其方塊電阻大約100~300歐姆範圍;
觸 摸 屏 簡 介
PE1D 李森
Innovating Customer Value
目錄

什麼是觸摸屏 觸摸屏的種類 ITO 介紹 各式觸摸屏原理介紹 各式觸摸屏的特性比較
IAC Confidencial
2 1
Innovating Customer Value
什麼是觸摸屏
觸摸屏只是一片透明薄膜，並沒有任何顯示功能。 觸控面板於1971年發明,早期使用於軍方 80年代開始技術轉移，陸續用於民間及工業發展 目的：取代按鍵＆滑鼠進行人性化的操作或輸入
觸摸屏分類
根據其工作原理目前一般被分為以下幾大類： 電阻式觸摸屏 電容式觸摸屏 紅外線式觸摸屏 表面聲波式觸摸屏 光學成像式觸摸屏
其中 需要ITO:電阻式/電容式 不需要ITO:紅外線式/表面聲波式/光學成像式
5
Innovating Customer Value
觸控面板市場佔有率
音波式 光學式其他 2% 4% 13%

24
Innovating Customer Value
電容式觸摸屏

投射式電容

投射電容種類 • 自電容(單層) 自電容使用一層單獨的電極，與電容感應電路相連.自電容檢 測的是每個感應單元的電容（也就是寄生電容Cp）的變化， 有手指存在時寄生電容會增加，從而判斷有觸摸存在
25 25
Innovating Customer Value
對於五線觸摸屏，最佳的連接方法是將左上角(偏置為VREF)接ADC的 正參考輸入端，將左下角(偏置為0V)接ADC的負參考輸入端。
16
Innovating Customer Value
電阻式觸摸屏
七線式 同四線電阻式觸摸屏一樣，五線電阻式觸摸屏也沒有考慮電極抽頭引線 和驅動電極的電路的寄生電阻，這部分電阻並不包含在ITO電阻之內， 很可能影響 計算的正確性，因此七線電阻式觸摸屏在五線電阻式觸摸 屏的基礎上，從左上角UL和右下角LR兩端各引出一條線用來感應實際 觸摸屏末端電壓，分別記為Vmax, Vmin，工作原理與五線電阻式觸摸 屏相同。執行螢幕測量時，將左上角的一根線連到VREF，另一根線接 SAR ADC的正參考端。同時，右下角的一根線接0V，另一根線連接 SAR ADC的負參考端。導電層仍用來測量分壓器的電壓。
14
Innovating Customer Value
電阻式觸摸屏

五線式
15
Innovating Customer Value
電阻式觸摸屏


五線式
為了在X軸方向進行測量，將左上角UL和左下角LL偏置到VREF，右上 角UR和右下角LR接地。由於左、右角為同一電壓，其效果與連接左右 側總線差不多,類似於四線觸摸屏中採用的方法。
9
Innovating Customer Value
電阻式觸摸屏
電阻式觸摸屏分类
電阻式觸摸屏等效於將物理位置轉換為代表X、Y座標的電壓值的感 測器，它將矩形區域中觸摸點(X,Y)的物理位置轉換為代表X座標和Y座 標的電壓，這種螢幕可以用四線、五線、七線或八線來產生屏幕偏置電 壓，同時讀回觸摸點的電壓。因此電阻式觸摸屏根據引出線可分為: 四線式電阻觸摸屏 五線式電阻觸摸屏 七線式電阻觸摸屏 八線式等電阻觸摸屏

10
Innovating Customer Value
電阻式觸摸屏

四線式
四線觸摸屏包含兩個阻性層。其中 一層在屏幕的左右邊緣各有一條垂 直匯總線，另一層在屏幕的底部和 頂部各有一條水平總線，如圖所示
11
Innovating Customer Value
電阻式觸摸屏

四線式
12
Innovating Customer Value
ITO介面纇似傳統的Copper PCB和FPC, 但ITO的電阻率高過 Copper(銅), 弱導電體
注： ITO在PET聚脂薄膜上沉積時，反應溫度要下降到150度以下，這會導致ITO氧化不完 全，之後的應用中ITO會暴露在空氣或空氣隔層裏，它單位面積阻抗因為自氧化而隨 時間變化。這使得電阻式觸摸屏需要經常校正。
17
Innovating Customer Value
八線式電阻式觸摸屏

八線式
八線觸摸屏除了在每條總線上各增加一根線之外，八線觸摸屏的實現方 法與四線觸摸屏相同。對於VREF總線，將一根線用來連接VREF，另 一根線作為SAR ADC的數模轉換器的正參考輸入。對於0V總線，將一 根線用來連接0V，另一根線作為SAR ADC的數模轉換器的負參考輸入。 未偏置層上的四根線中，任何一根都可用來測量分壓器的電壓。
18
Innovating Customer Value
各式電阻觸摸屏比較
19
Innovating Customer Value
電阻式觸摸屏

優點
它的屏和控制系統都比較便宜，反應靈敏度也很好， • 電阻式觸摸屏是一種對外界完全隔離的工作環境，不怕灰塵和水汽，能 適應各種惡劣的環境。 • 它可以用任何物體來觸摸,穩定性能較好
21
Innovating Customer Value
電容式觸摸屏
電容式觸摸屏是利用人體的電流感應進行工作的。電容式觸摸屏 是一塊四層複合玻璃屏，玻璃屏的內表面和夾層各塗有一層ITO，最 外層是一薄層矽土玻璃保護層。 當手指觸摸在金屬層上時，由於人體 電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容，對於高頻電流來說， 電容是直接導體，於是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流 分從觸摸屏的四角上的電極中流出，並且流經這四個電極的電流與手 指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算， 得出觸摸點的位置。
運用範圍
可 攜 式 3 C 產 品 金 融 / 商 業 用 途
醫 療 衛 生 用 途
工 業 用 途
公 共 資 訊 用 途
教 學 / 電 玩 用 途
3
Innovating Customer Value
觸控面板工作原理
碰觸
觸控面板
產生訊號
控制器
產生座標
軟體驅動程式 動作
4
Innovating Customer Value
7
Innovating Customer Value
ITO 介紹

ITO的種類
IAC Confidencial
88
Innovating Customer Value
電阻式觸摸屏


电阻式触摸屏的结构
1.表面硬塗層 2.聚脂薄膜（PET) 3.ITO陶瓷層 4.間隔點 5.玻璃層 6.壓力觸摸點
22
Innovating Customer Value
電容式觸摸屏

種類 表面式電容 投射式電容(感應式電容)
23
Innovating Customer Value
電容式觸摸屏


表面電容式
表面電容觸摸屏只採用單層的ITO， 當手指觸摸屏表面時，就會有 一定量的電荷轉移到人體。為了恢復這些電荷損失，電荷從螢幕的 四角補充進來，各方向補充的電荷量和觸摸點的距離成比例，我們 可以由此推算出觸摸點的位置。 表面電容ITO塗層通常需要在螢幕的周邊加上線性化的金屬電極，來 減小角落/邊緣效應對電場的影響。有時ITO塗層下面還會有一個ITO 遮罩層，用來阻隔噪音，以保證良好的工作環境。表面電容觸摸屏 至少需要校正一次才能使用。
電阻式 電容式 音波式 光學式 其他
電容式 22%
電阻式 59%
觸控面板各技術之市場佔有率
目前電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏運用最廣泛。
6
Innovating Customer Value
ITO 介紹
ITO = Indium Tin Oxide (氧化銦錫) ITO 是銦錫氧化物的英文縮寫，它是一種透明的導電體。 錫塗抹在銦氧化物上,通過調整銦和錫的比例，沉積方法，氧化程度 以及晶粒的大小可以調整這種物質的性能。其混合物一般是90%的 銦氧化物(In2O3)和10%的錫氧化物(SnO2) Transparency(透明度) 由Tin doping(錫塗抹)和ITO deposition process(ITO沉澱製程的厚度和基材)決定
由IC控制X軸與Y軸電極不停的進行切換，并重復快速的抓取XY的電壓，測得的電 壓通常由ADC轉化為數位信號，再進行簡單處理就可以做為座標判斷觸點的實際 位置，當有移動時，連續的點就會形成一條線。
對於四線觸摸屏，最理想的連接方法是將偏置為VREF的總線接ADC的正參考輸入 端，並將設置為0V的總線接ADC的負參考輸入端。
13
Innovating Customer Value
電阻式觸摸屏
五線式 針對四線電阻式觸摸屏的缺點，五線電阻式觸摸屏採用的結構是，將 X,Y電極都做在附著在玻璃基板上的ITO層，而上層的ITO只作為活動電 極。底層ITO的X,Y電極從四個角引出UL,UR,LL,LR，加上上層的活動 電極，這樣一共五條線。五線電阻式觸摸屏的優點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。玻璃材質不會吸水， 並且它與ITO的膨脹係數很接近，產生的形變不會導致ITO損壞。而上 層的ITO只用來作為引出 端電極，沒有電流流過，因此不必要求均勻導 電性，即使因為形變發生破損，也不會使電阻屏產生“漂移”。
電容式觸摸屏

投射式電容

投射電容種類 • 自電容(單層)
重疊區域做絕緣架 橋過去
IAC Confidencial 26 26
Innovating Customer Value
電容式觸摸屏
投射式電容

投射電容種類 • 互電容(雙層) 互電容中，電容電路需要兩層不同的材料，一層含有攜帶電流的驅動 線路，一層含有傳感線路，互電容是檢測行列交叉處的互電容（也就 是耦合電容Cm）的變化，如圖2所示，當行列交叉通過時，行列之 間會產生互電容（包括：行列感應單元之間的邊緣電容，行列交叉重 疊處產生的耦合電容），有手指存在時互電容會減小，就可以判斷觸 摸存在，並且準確判斷每一個觸摸點位置。