传统四线电阻式触摸屏结构及流程
四线电阻触摸屏技术原理
目录目录 (1)1概述 (2)1.1组成 (2)1.1.1基本结构 (2)1.1.2常见结构形式 (2)1.2材料选择 (3)1.2.1上层线路材料 (3)1.2.2下层线路材料 (3)1.2.3材料价格及供应商 (3)1.3基本工艺流程 (3)1.4区域定义及装配 (5)1.4.1区域定义及特点 (5)1.4.2装配问题 (6)1.5技术参数及供应商 (7)1.5.1主要技术参数 (7)1.5.2供应商及价格 (7)2基本工作原理 (9)3驱动电路 (9)3.1概述 (9)3.2驱动IC概述 (10)3.2驱动IC原理 (11)3.2.1SARADC原理 (11)3.2.2控制逻辑 (13)3.2.3串行接口 (14)3.2.4设计注意的问题 (14)3.2.5主要技术指标和选用原则 (16)4附录 (16)1概述1.1组成1.1.1基本结构四线电阻触摸屏由带ITO的上部基板、电极、透明间隔点、带ITO的下部基板和FPC组成。
带ITO的上部基板：表面镀有透明导电膜(ITO)的PET胶片.电极：是让外部电压信号输入后在ITO工作面形成平行均匀的电压场，并起连接ITO工作面与外部输入电压信号的作用。
透明绝缘间隔点：是起隔离上下透明导电膜（ITO）的作用。
带ITO的下部基板：表面镀有透明导电膜(ITO)的PET胶片、表面镀有透明导电膜(ITO)的玻璃或表面镀有透明导电膜(ITO)的PET胶片加塑料基板。
FPC：连接电极与外部输入电压信号的引线。
四线电阻触摸屏的基本结构如图1.1：图1.1：四线电阻触摸屏的基本结构1.1.2常见结构形式触摸屏的结构形式是根据上下基板使用的材料来划分，如表1.1：表1.1:触摸屏常见的结构形式到目前为止,上面的这些结构形式都有相应的产品,我们手机上现在主要使用FILM/GLASS的结构形式,市场上也有一小部分使用FILM/PLASTIC和FILM/FILM/PLASTIC的形式（即是纯屏触摸屏的结构形式）。
详细介绍四线电阻触摸屏的工作原理
详细介绍四线电阻触摸屏的工作原理摘要：简要介绍触摸屏的结构及工作原理，并以Burr-Brown公司的触摸屏控制芯片ADS7843为例，介绍触摸屏应用的典型电路和操作。
由于ADS7843内置12位A/D，理论上触摸屏的输入坐标识别精度为有效长宽的1/4096。
1 触摸屏的基本原理典型触摸屏的工作部分一般由三部分组成，如图1所示：两层透明的阻性导体层、两层导体之间的隔离层、电极。
阻性导体层选用阻性材料，如铟锡氧化物（ITO）涂在衬底上构成，上层衬底用塑料，下层衬底用玻璃。
隔离层为粘性绝缘液体材料，如聚脂薄膜。
电极选用导电性能极好的材料（如银粉墨）构成，其导电性能大约为ITO的1000倍。
触摸屏工作时，上下导体层相当于电阻网络，如图2所示。
当某一层电极加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。
如有外力使得上下两层在某一点接触，则在电极未加电压的另一层可以测得接触点处的电压，从而知道接触点处的坐标。
比如，在顶层的电极(X+,X－)上加上电压，则在顶层导体层上形成电压梯度，当有外力使得上下两层在某一点接触，在底层就可以测得接触点处的电压，再根据该电压与电极(X+)之间的距离关系，知道该处的X坐标。
然后，将电压切换到底层电极（Y+,Y－）上，并在顶层测量接触点处的电压，从而知道Y坐标。
2 触摸屏的控制实现现在很多PDA应用中，将触摸屏作为一个输入设备，对触摸屏的控制也有专门的芯片。
很显然，触摸屏的控制芯片要完成两件事情：其一，是完成电极电压的切换；其二，是采集接触点处的电压值（即A/D）。
本文以BB(Burr-Brown)公司生产的芯片ADS7843为例，介绍触摸屏控制的实现。
2.1 ADS7843的基本特性与典型应用ADS7843是一个内置12位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片。
供电电压2.7~5 V，参考电压VREF为1 V~+VCC，转换电压的输入范围为0~ VREF，最高转换速率为125 kHz。
四线电阻式触摸屏
四线电阻式触摸屏工作原理：四线电阻式触摸屏是电阻式家族中应用最广、最普及的一种。
其结构由下线路（玻璃或薄膜材料）导电ITO层和上线路（薄膜材料）导电ITO层组成。
中间有细微绝缘点隔开，当触摸屏表面无压力时，上下线路成开路状态。
一旦有压力施加到触摸屏上，上下线路导通，控制器通过下线路导电ITO层在X坐标方向上施加驱动电压，通过上线路导电ITO层上的探针，侦测X方向上的电压，由此推算出触点的X坐标。
通过控制器改变施加电压的方向，同理可测出触点的Y坐标，从而明确触点的位置。
规格参数：电路等级：5V DC，35mA表面硬度：3H透光率：薄膜对薄膜型>77%薄膜对玻璃型>83%敲击寿命:大于一百万次笔划寿命:大于十万次触点抖动时间:<5ms分辨率：4096*4096线性<1.5% （特殊需求可<1.0%）操作压力：10g ～100g操作温度：-10 o C ～+60 o C储存温度：-20 o C ～+70 o C玻璃厚度：0.7mm，1.1mm，2.0mm，3.0mm玻璃种类：普通玻璃，化学强化玻璃性能特点：✧性能可靠，经济实用，应用广泛。
✧能够识别任何接触介质如手指（带手套或不带）、笔、信用卡等的输入信号。
✧引出线采用FPC(柔性线路板材料)比其它生产商使用的PET材料电阻值小，柔韧性好。
✧线路绝缘点小，视觉效果佳，目前我们可做到最小的绝缘点是Φ 0.035mm，远远领先其它厂商。
✧触摸屏表面有亮面、雾面、防眩、消光、防牛顿环等多种材料和工艺供选择。
标准品尺寸：2.8"至21"各种规格（物理尺寸可到下载空间下载）。
五线电阻触摸屏工作原理：五线触摸屏的结构与四线电阻式类似，也有下线路（玻璃或薄膜材料）导电ITO层和上线路（薄膜材料）导电ITO层。
五线触摸屏的工作原理与四线电阻式不同的是：五线式的X和Y 方向上的驱动电压均由下线路的ITO层产生，而上线路层仅仅扮演侦测电压探针的作用。
四线式触摸屏原理介绍
淡黄绿色 75 1.01 35
/ 3TS-201-02 3TS-210-02 3TS-213-02 3TS-217-01 3TS-410-01 3TS-403-01
特性
15 1M 初期值 670 850 650 750
离接着强
N/m
3TS-304-42
23
2)ACP随时间变化之抵抗值变化曲线
80C环境放置时抵抗值变化
贴背胶
成品检验
线性测试
点封口胶
阻抗值 测试
ACP检验 ACP检验
外观检验
OQC检验 OQC检验
包装
入库
出货检查
9
三,检验项目及不良范例
1.Vendor & INL & Customer Control项目比较 项目比较
Control Item
面电阻值 尺寸 Film/Glass 穿透率 穿透率 硬度 外观 Icon/背胶 外观 尺寸 外观 尺寸 FPC 锡厚 ACP厚度 ACP粘著性 ACP导电粒子数 粘度值 可剥胶/绝缘胶 外观 有效期
6
X坐标 坐标 (C)
10 bit = X=(3.7V/5V)* 1024 -1 =757
Y坐标 坐 (D)
转换成相 应的讯号
Y=(1.8V/5V)* 1024 -1 =368
7
二,电阻式触控面板制造流程介绍(F/G为例) 电阻式触控面板制造流程介绍(F/G为例) 为例
1. ITO Film制造流程 制造流程
Control Item
粘度值 Ag胶 外观 阻值 有效期 尺寸 Spacer FPC剖面 FPC拉力测试 线性测试 TP外观 TP尺寸 TP穿透率 Film&Glass Peeling Fail TP RA测试 TP寿命测试 成品穿透率 成品RA测试 V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V 有效期 粘度值
传统四线电阻式触摸屏结构与流程图
Cover lens 0.7钢化玻璃，康宁
OCA 3M8187 180微米 SiO2 厚度：约100nm ITO 厚度：100～300nm Base Glass :厚度：0.55mm ITO 厚度：100～300nm SiO2 厚度：约100nm
3.2:pixcir
1:结构图（1）
Sense glass
Base PET ITO镀膜层
1.2:ITO GLASS
注释：
1：ITO膜厚300nm左右，采 用CVD获PVD法镀膜，国内可生 产。
2：Base Glass薄板由康宁， 板哨子，旭哨子等厂商垄断，国 内无法生产，常见厚度0.55，0.7， 1.1mm等等，0.4mm不常见。
3：Glass按照强度分为普通玻 璃，化学强化，钢化玻璃等，还 有部分性能及其优越的产品，不 常见。
传统四线电阻式触摸屏结构及工艺流程
一：原材料及产品结构 二：生产工艺流程 三：电容式触摸屏结构
一：原材料及产品结构
1.1:ITO FILM
注释： 1：PET基材表面采
用磁控溅射镀膜，技术 要求高，生产厂商不多， 高品质膜基本为日系厂 商所垄断
2：ITO膜层厚度约 300nm,PET常见厚度 为0.175，0.180， 0.125mm.
End
谢谢观看！ 2020
Cover lens OCA Base glass
ITO 厚度<300nm SiO2介质层 ITO厚度<300nm SiO2保护层
2：结构图（2）
Sense Glass (正面图)
注释： 1：一般采用0.55或0.7化学强
化玻璃，在此玻璃上做6层镀膜处理。
2：跌落过程中，该玻璃易碎， 触摸屏失效。
四线电阻式工作原理
1.四线电阻式工作原理电阻触摸屏的主要工作部分是一块与显示器表面非常配合的ITO 导电面，它由上下两层组成。
上线层是PET 基材的ITO 薄膜（Film ）；下线层是PET 基材的ITO Film 或玻璃基材的ITO Glass 。
在两层线路之间有许多细小（小于千分之一英寸）的透明绝缘点把它们隔开绝缘，所有的电阻将由两条引线各自引出，即上下线路各有两根引线。
触摸屏都依据这一工作原理。
四线式触摸屏在上线、下线ITO 层分别有两根平行银线，故称为四线式。
在第一个0.01秒时在工作面的X 轴方向的一端上加5V 电压，另一端加0V 电压，这样就能形成一个均匀分布的平行电压场，在第二个0.01秒时在Y 轴方向的一端上加5V 电压，另一端加0V 电压，如此交流更替。
当手指触摸到屏幕时，手指的压力使ITO Film 的导电层与ITO Glass 的导电层接触，控制器检测到这个接通点后通过计算接触点所在的电压与两条边线上的电压的大小比例关系，就可得出接触点所在位置的x 坐标，此时，引脚1与引脚2起到探笔的作用。
同理，在第二个0.01秒可得出接触点所在位置的y 坐标，由此就确定了接触点的位置。
如图1、图2所示：接触点所在位置的计算方法：假设屏幕的横向距离为a ，纵向距离为b ，第一个0.01秒，在X 轴方向所加电压为U x ，接触点所在的横坐标为x ，电压为u x ，第二个0.01秒，在Y 轴方向所加电压为U y ，接触点所在的纵坐标为y ，电压为u y ，则接触点的横、纵坐标的计算公式如下：u xU x y bu y U yx a 引脚2引脚2图1：在第一个0.01秒测得x 坐标图2：在第二个0.01秒测得y 坐标引脚1引脚12. 五线电阻式工作原理五线式与四线式的基本工作原理大致相同。
两者的区别在于：四线式的四根引脚分为两组，各分布于上线路和下线路表面ITO 导电层的边线上。
而五线式的五根引脚中有四根分布在下线路导电层的四个角上，另一根共通线分布在上线路层上，起到探笔的作用。
电阻式触摸屏的基本结构和驱动原理
Rtouch = Rtotal − RX1 − RY 2
Rtotal
=
RX
1
⋅
4096 Z1
=
RX −PLATE
⋅
ADC X 4096
⋅ 4096 Z1
RY 2
=
RY −PLATE
ADCy 4096
Rtouch
=
RX −PLATE
⋅
ADCX 4096
⋅⎜⎛ 4096 ⎝ Z1
−
1⎟⎞ ⎠
−
RY
−PLATE
Rtouch = Z 2 − Z1 I RX 1
其中 I RX 1 是流过 RX1 的电流
I RX 1
=
Z1 RX 1
则
Rtouch
=
RX 1 ⎜⎝⎛
Z2 Z1
−1⎟⎞ ⎠
而 R1 又可以由 ADCx 和 RX_plate 根据比例得到，所以最后
Rtouch
=
R X −PLATE
⋅
ADC X 4096
ADCy 4096
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- sense，X+ sense，Y- sense，Y+ sense，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：
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：
四线触摸屏使用说明书
说明：”Ｔ” 表示压下触摸屏时数据头标志 “ Ｒ” 表示离开触摸屏时数据头标志 Ｘ Ｙ 方向数据范围为 ０－１０２３（１０ 进制）
Ｃ．应答速度
触摸屏输出 约 ２４ｍｓ 约 １２ｍｓ
输出频率：８７ｐｐｓ（ ｐｐｓ：ｐｏｉｎｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）． 说明：上面数据是在下述通信条件下测得的 通信速率：９６００ｂｐｓ 校验方式：无 数据位：８ 位于 结束位：１｀位 八、软件安装说明： （１）ＤＯＳ 下的安装： 在软驱中插入随机软盘，运行 ｓｅｔｕｐ．ｂａｔ 文件即可把所有的 ＤＯＳ 调试程序安装到你的硬盘并 自动建立起 Ｔｏｕｃｈｓｃｒ 目录。 文件清单如下： ＤＯＳ 下程序 ＳＴ．ＥＸＥ 显示触摸屏坐标值 ＤＭ．ｃｐｐ ＤＭ 的 Ｃ 源程序（ＣＯＭ１ 口） ＤＭ．ＥＸＥ 波特率为 ２４００ 的可执行程序（ＣＯＭ１ 口） ＤＭ４８００．ＥＸＥ 波特率为 ４８００ 的可执行程序（ＣＯＭ１ 口） ＤＭ９６００．ＥＸＥ 波特率为 ９６００ 的可执行程序（ＣＯＭ１ 口）
二、性能指标： 外形尺寸： ２４ｃｍ×１８ｃｍ
有效尺寸： ２１．７ｃｍ×１６．７ｃｍ 分辩率： １０２４×１０２４ 感应压力： １０ｇ 以上，８０ｇ 以下 工作温度： ０￣５０℃ 保存温度： －１０￣６０℃（湿度在 ９０％以下） 打点耐久性： １００ 万次以上（荷重 ２５０ｇ） 输入方法： 铅笔（硬度小于 ３Ｈ）或手指 通讯方法： 串行通讯 工作电压： ＤＣ ５Ｖ （Ｍａｘ：ＤＣ５．５Ｖ） 消耗电流： ＜４０ｍＡ 三、接口卡电路板结构：
９６００
开
开
１９２００
七、串行通信数据格式及应答速度：
Ａ：数据传送格式：
数据传送有三种方式：连续传送、单发、双发。
连续传送方式，触摸屏输出多组数据；
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1.3：电阻式触摸屏结构分解
FILM 面
GLASS面
银电极
1.3：电阻式触摸屏结构分解
隔点
印刷绝缘后 绝缘油墨层
印刷隔离点后
1.3：电阻式触摸屏结构分解
注释： FILM印刷层与GLASS基本相同， 没有隔离点层
粘合胶层
印刷粘合胶，印刷工序结构
四线电阻式触摸屏结构图（1）
粘合胶层（采用印刷工
艺印刷，厚度约20微米）
传统四线电阻式触摸屏结构及工艺流程
一：原材料及产品结构 二：生产工艺流程 三：电容式触摸屏结构
一：原材料及产品结构
1.1:ITO FILM
Base PET 注释： 注释： 1：PET基材表面采 用磁控溅射镀膜，技术 要求高，生产厂商不多， 高品质膜基本为日系厂 商所垄断 2：ITO膜层厚度约 300nm,PET常见厚度 为0.175，0.180， 0.125mm.
3M8187
180微米
厚度：约100nm 厚度：100～300nm :厚度：0.55mm
Base Glass
厚度：100～300nm 厚度：约100nm
3.2:pixcir
1:结构图（1） Cover lens OCA Base glass Sense glass ITO 厚度<300nm
SiO2介质层 ITO厚度<300nm SiO2保护层
贴
合
印粘合胶 印绝缘
室
印银电极
FILM领料 领料
裁切
热处理
印刷MK 印刷
蚀刻剥膜
2.2：后段流程 贴合 切割 尺寸检查 I 贴保护膜 压FPC P Q C 外观 封胶 检测
F Q C
装盒
装箱
入库
出货
O G Q C
s 0.7钢化玻璃，康宁
OCA SiO2 ITO Sense Glass ITO SiO2
ITO镀膜层
1.2:ITO GLASS
注释： 1：ITO膜厚300nm左右，采 用CVD获PVD法镀膜，国内可生 产。 2：Base Glass薄板由康宁， 板哨子，旭哨子等厂商垄断，国 内无法生产，常见厚度0.55，0.7， 1.1mm等等，0.4mm不常见。 3：Glass按照强度分为普通玻 璃，化学强化，钢化玻璃等，还 有部分性能及其优越的产品，不 常见。 ITO 膜层 Base Glass (白玻璃)
绝缘层（采用印刷工艺，
厚度约12微米）
四线电阻式产品结构示意图（2）
ITO FILM
FILM银电极 上层绝缘，粘 合胶（省略） 粘合胶层 绝缘层 银电极 隔点 ITO GLASS FPC
四线电阻式产品结构示意图（3）
中间为 空气
侧面图
二：生产工艺流程
2.1：印刷车间（前段）流程 玻璃领料 清洗 印ICON 印刷MK 印刷 印隔点 蚀刻剥膜 印粘合胶 印银电极 印绝缘
2：结构图（2）
Sense Glass (正面图) 注释： 1：一般采用0.55或0.7化学强 化玻璃，在此玻璃上做6层镀膜处理。
2：跌落过程中，该玻璃易碎， 触摸屏失效。
End