电阻、电容触摸屏原理以及基础知识的全解析
现在主要的几种触摸屏：电阻式（双层）触摸屏，表面电容式以及感应电容式，表面声波式、红外式，以及弯曲波式、有源数字转换器式和光学成像式。然而它们又可以分之为两类，一类则是需要ito,比如前面的三种触摸屏，另一类的结构之中是不需要ito的, 比如说后几种类型的屏。目前的市场上，使用ito材料的电阻式触摸屏以及电容式触摸屏应用是为广泛的。
触摸屏在我们的身边已经是随处可见了，在pda等等个人便携式的设备领域中，触摸屏不仅节省了空间、便于携带，还有更好的人机交互性。
电阻式的触摸屏
ito 是铟锡氧化物的英文缩写，它其实是一种透明的导电体。它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一种物质的性能。薄的ito材料透明性很好，但是其阻抗高；较厚的ito材料阻抗比较低，但是它的透明性会变差。在pet聚脂薄膜上沉积的时候，反应温度要下降到150℃以下，这就会导致ito的氧化不完全，在之后的应用之中ito会暴露在空气或者空气隔层里，它单位的面积阻抗会因为自氧化而随时间来变化。这就使得电阻式触摸屏需要经常的进行校正。
电阻触摸屏结构
图一显示的是电阻触摸屏的一个侧面剖视图。其手指所触摸的表面实际是一个硬涂层，用来保护下面的pet层。pet层是很薄且有弹性的pet薄膜，当其表面在被触摸时它会向下弯曲，并且使得下面的两层ito涂层都能够相互接触并在该点上连通电路。两个ito层之间是约千分之一英寸厚的一些隔离支点使得两层分开。下面是一个透明的硬底层，是用来支撑上面的结构，通常材料用的是玻璃或者塑料。
电阻触摸屏的多层结构是会导致有很大的光损失，对于手持设备通常都需要加大其背光源来弥补透光性不好的问题，但是这样也会增加其电池的消耗。电阻式触摸屏的优点就是在于它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度也比较好。
电容式触摸屏
电容式的触摸屏也是需要使用ito材料的，而且它的功耗比较低寿命也长，但是较高的成本一直使它之前不太受到关注。apple所推出的iphone提供的友好人机界面，流畅的操作性能使得电容式触摸屏受到了当前市场的追捧，各种电容式触摸屏的产品纷纷面世。而且随着工艺的进步以及批量化，它的成本也在不断的下降，开始显现出逐步取代电阻式触摸屏的趋势了。
电容触摸屏结构
表面电容触摸屏只是采用单层的ito，当手指触摸到屏的表面时，就会有一定量的电荷转移到人体了。为了恢复这些电荷损失，电荷再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，我们可以由此来推算出触摸点的具体位置。
表面电容的ito涂层通常都需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极，来减小其角落/边缘效应对于电场的影响。有时ito涂层下面还可能会有一个ito的屏蔽层，用来阻隔噪音。表面电容触摸屏至少需要校正一次后才能使用。
感应电容触摸屏和表面电容触摸屏相比，它可以穿透较厚的覆盖层，而且也不需要校正。感应电容式在两层的ito涂层上蚀刻出不同的ito模块，需要考虑到模块的总阻抗、模块之间连接线的阻抗、两层ito模块交叉处所产生的寄生电容等等因素。而且为了检测到手指触摸，ito模块的面积也应该要比手指面积小，当采用菱形图案时，对角线长通常是控制在4到6毫米左右。
ito
在图三之中，绿色和蓝色的ito模块是位于两层ito涂层上面的，可以把它们看作是x和y方向连续变化的滑条，需要对x以及y方向上不同的ito模块分别扫描以获得触摸点的位置以及触摸的轨迹。两层ito涂层之间是pet或者玻璃隔离层，后者的透光性更好，可以承受住更大的压力，成品率更加高，而且通过特殊工艺是可以直接镀在lcd表面的，不过也重一些。这层隔离层越薄，其透光性越好，但是两层ito之间的寄生电容也就越大。
感应电容触摸屏所检测到的触摸位置对应于感应到大电容变化值的交叉点，对于x轴或者y轴来说，则是对不同ito模块的信号量取加权平均得到位置量，系统然后在触摸屏下面的lcd上显示出触摸点以及轨迹。
当有两个手指触摸（红色的两点）时，每一个轴上都会有两个大值，这时存在两种可能的组合，系统就无法去准确定位判断了，这就是我们通常所称的镜像点（蓝色的两点）。
另外，在触摸屏的下面是lcd显示屏，它的表面也是会传导性的，这样就会和靠近的ito涂层的ito模块产生出寄生电容，我们通常还需要在这两层之间保留一定的空气层以降低寄生电容的影响度。
电容触摸屏优势
在触摸屏产品的设计之中，需要对于性能以及成本来进行权衡。电阻触摸屏的成本较低，竞争就很激烈，而且在性能以及应用场合上都有一定局限性。
1. 电容触摸屏只是需要触摸，而不需要压力来产生出信号。
2. 电容触摸屏在生产之后只需要到一次或者完全不需要校正，而电阻技术则需要常规的校正。
3. 电容方案的使用寿命也会长些，因为电容触摸屏之中的部件不需任何移动。电阻触摸屏中，上层的ito薄膜需要达到足够薄才能够有弹性，以便向下弯曲接触到下面的ito薄膜。
4. 电容技术在光损失以及系统功耗上要优于电阻技术。
5. 选择电容技术还是电阻技术主要是取决于触碰屏幕的物体。如果说是手指触碰，电容触摸屏是一个比较好的选择。如果是需要触笔，不管是塑料还是金属的，电阻触摸屏是可以胜任的。电容触摸屏也是可以使用触笔，但是需要特制的触笔来进行配合。
6. 表面电容式可以用于大尺寸的触摸屏，并且其成本也较低，但是目前无法支持手势识别；感应电容式主要是用于中小尺寸的触摸屏，并且还可以支持手势识别。
7. 电容式技术耐磨损、寿命长，用户使用时的维护成本低，因此生产厂家的整体运营费用可以被进一步的降低。
电容式触摸屏的发展趋势
电容触摸屏现在已经是应用在了iphone以及其它手持设备上，定位单点轨迹 / 模拟鼠标双击是它基本的功能，而对于多手指手势操作的识别和应用成为了当前市场的热点。在便携式的应用中，用户一手拿着设备，只能够用另一只手操作，因此识别多手指的抓取 / 平移, 伸展 / 压缩, 旋转, 翻页等手势操作就显得尤为重要了。
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触摸屏的6大种类及4种技术
触摸屏是一种定位设备，用户可以直接用手指向计算机输入坐标信息，与鼠标、键盘一样，也是一种输入设备。触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。
利用这种技术，只要用手指轻轻地触摸计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直接，这种技术极大的方便了那些不懂电脑操作的用户。现已被广泛应用于工业、医疗、通信领域的控制、信息查询及其他方面。
触摸屏种类
1. 电阻式触摸屏
模拟电阻式屏
模拟电阻式触摸屏就是我们通常所说的“电阻屏”，是利用压力感应进行控制的一种触摸屏。
它采用两层镀有导电功能的ito(铟锡氧化物)塑料膜，两片ito设有微粒支点，使屏幕在未被压按时两层ito间有一定的空隙，处于未导电的状态。当操作者以指尖或笔尖压按屏幕时，压力将使膜内凹，因变形而使ito层接触导电，再通过侦测x轴、y轴电压变化换算出对应的压力点，完成整个屏幕的触控处理机制。
目前模拟电阻式触摸屏有4线、5线、6线与8线等多种类型，如图1所示，线数越多，代表可侦测的精密度越高，但成本也会相对提高。电阻屏不支持多点触控、功耗大、寿命较短、同时长期使用会带来检测点漂移，需要校准。但是电阻屏结构简单、成本较低，在电容式触摸屏成熟以前，一度占据大部分触摸屏市场。
数字式电阻屏
数字式电阻屏的基本原理与模拟式的相似，与模拟式电阻屏在玻璃基板上均匀涂布ito层不同，数字式电阻屏只是利用带有ito条纹的基板。其中上下基板的ito条纹相互垂直。
数字式电阻屏更加类似于一个简单的开关，因此通常被当做一个薄膜开关来使用。数字式电阻屏可以实现多点触控。
2. 电容式触摸屏
表面电容式
表面电容式触摸屏是通过电场感应方式感测屏幕表面的触摸行为。它的面板是一片涂布均匀的ito层，面板的四个角各有一条出线与控制器相连接，工作时触摸屏的表面产生一个均匀的电场。当接地的物体触碰到屏表面时，电极就能感应到屏表面电荷的变化，确定触碰点的坐标。
表面电容式触摸屏使用寿命长、透光率高，但是分辨率低、不支持多点触控，目前主要应用于大尺寸户外触摸屏，如公共信息平台(poi)及公共服务(销售)平台(pos)等产品上。
投射式电容屏
投射电容式触摸屏利用的是触摸屏电极发射出的静电场线进行感应。投射电容传感技术可分为两种：自我电容和交互电容。
自我电容又称电容，它把被感觉的物体作为电容的另一个极板，该物体在传感电极和被传感电极之间感应出电荷，通过检测该耦合电容的变化来确定位置。但是如果是单点触摸，通过电容变化，在x轴和y轴方向所确定的坐标只有一组，组合出的坐标也是的。如果在触摸屏上有两点触摸并且这两点不在同一x方向或者同一y方向，在x和y方向分别有两个坐标投影，则组合出4个坐标。显然，只有两个坐标是真实的，另外两个就是俗称的“鬼点”。因此，自我电容屏无法实现真正的多点触摸。
交互电容又叫做跨越电容，它是通过相邻电极的耦合产生的电容，当被感觉物体靠近从一个电极到另一个电极的电场线时，交互电容的改变会被感觉到。当横向的电极依次发出激励信号时，纵向的所有电极便同时接收信号，这样可以得到所有横向和纵向电极交汇点的电容值大小，即整个触摸屏的二维平面的电容大小。当人体手指接近时，会导致局部电容量减少，根据触摸屏二维电容变化量数据，可以计算出每一个触摸点的坐标，因此屏上即使有多个触摸点，也能计算出每个触摸点的真实坐标。
在上述两种类型的投射电容式传感器中，传感电容可以按照一定方法进行设计，以便在任何给定时间内都可以探测到手指的触摸，该触摸并不局限于一根手指，也可以是多根手指。2007年以来苹果公司iphone、ipad系列产品取得的巨大成功，投射式电容屏开始了喷井式的发展，迅速取代电阻式触摸屏，成为现在市场的主流触控技术。
3. 红外线式触摸屏
红外触摸屏是利用x，y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外线发射管和红外接收管，一一对应成横竖交叉的红外矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，据此可以判断出触摸点在屏幕的位置。
红外线式触摸屏具有透光率高、不受电流、电压和静电的干扰、触控稳定性高等优点，但是红外触摸屏会受环境光线的变化、会受到遥控器、高温物体、白炽灯等红外源的影响，而降低它的准确度。早期红外触摸屏出现于1992年，分辨率只有32×32，易受环境干扰而误动作，而且要求在一定的遮光环境中使用。
经过20年的发展，目前先进的红外线式触摸屏在正常工作环境下寿命大于7年，在跟踪手指移动轨迹的时候，精度、平滑度和跟踪速度都可以满足要求，用户的书写可以十分流畅地转换成图像轨迹，完全支持手写识别输入。红外式触摸屏主要应用于无红外线和强光干扰的各类公共场所、办公室以及要求不是非常精密的工业控制场所。
4. 声波式触摸屏
表面声波式触摸屏
表面声波式触摸屏是通过声波来定位的触控技术。在触摸屏的四角，分别粘贴了x方向和y方向的发射和接收声波的传感器，四周则刻有45°的反射条纹。当手指触摸屏幕时，手指吸收了一部分声波能量，而控制器则侦测到接收信号在某一时刻上的衰减，由此可计算出触摸点的位置。
表面声波技术非常稳定，精度非常高，除了一般触摸屏都能响应的x和y坐标外，还响应其独有的第三轴z轴坐标，也就是压力轴响应。有了这个功能，每个触摸点就不仅仅是有触摸和无触摸的两个数字开关状态，而是成为能感应力的一个模拟量开关：压力量越大，接收信号波形上的衰减缺口也就越宽越深。
在所有类型的触摸屏中，只有表面声波触摸屏具有感知触摸压力的性能。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，清晰度较高(分辨率极高)，透光率好、高度耐久、抗刮伤性良好、反应灵敏、寿命长，能保持清晰透亮的图像质量，没有漂移，只需安装时一次校正，抗性能好，适合公共信息查询及办公室、机关单位及环境比较清洁的公共场所使用。
弯曲声波式触摸屏
弯曲声波式触摸屏是基于声音脉冲识别的技术。当物体触碰到触摸屏表面时，传感器将会探测声波的频率，通过将该频率与预先存储在芯片内的标准频率对比，确定触摸点的位置。通过这种方式可以排除衣物、行李、灰尘和昆虫等环境因素引起的错误识别。
表面式触摸屏的声波沿着基板表面传播，而弯曲式的声波在基板内部传播，所以弯曲式的抗环境干扰性能优于表面式。目前弯曲式触摸屏一般用于5寸以上的信息亭、金融设备和贩卖机等。
5. 光学成像式触摸屏
光学成像式触摸屏是一种利用光来定位的触控技术，在屏幕的四角分别设置发光源和光线捕捉感应器，当物体触碰到触摸屏表面，光线发生变化，触控ic模块分析光线感应器的变化确定触控的位置。
光学成像式触摸屏耐久性高，适合在复杂的环境下使用，并且支持多点触控，但是容易受到环境光线、灰尘、昆虫等的影响发生误识别。目前该技术只应用在10英寸以上的桌面监视器、教育/培训等方面。
6. 电磁感应式触摸屏
电磁感应式触摸屏的感应器设置在显示屏之后，感应器在显示器表面产生一个电磁区域，电子笔触碰到显示器表面时，感应器可以通过计算电磁的改变来确定触控点的位置。
相比于其他触摸屏技术，电磁感应式触摸屏的精确度和分辨率是高的，耗电量低，更加轻薄，特别适合在战争环境和建筑环境下使用，目前该技术主要应用在美方。
其他触摸屏技术目前市场上除了上述触控技术外，还有压力感应式、数字声波导向式、振荡指针式等多种触控技术，一般用于特殊用途。
触摸屏技术
1. 内嵌式触摸屏结构
目前触摸屏基本都是采用式的结构，这种结构的显示模块和触控模块是两个相对独立的器件，然后通过后端贴合工艺将两个器件整合，但是这种相对独立的式构造会影响产品的厚度，不符合触控显示类产品日益轻薄化的发展趋势。由此产生了内嵌式触摸屏的概念，内嵌式结构将触控模块嵌入显示模块内，使两个模块合为一体，而不再是两个相对独立的器件。
相比于传统的式结构，内嵌式结构的优点在于：仅需2层ito玻璃、材料成本降低、透光度提高、更加轻薄；不需要触摸屏模组与tft模组的后端贴合，提高良品率;触摸屏组与tft模组同时生产，减少了模组的运输费用。内嵌式触摸屏又可分为两种：in-cell技术和on-cell技术。
in-cell技术
两种技术的定义略有差别，但是原则类似，都是将触摸屏内嵌于液晶模组之中。in-cell技术把触摸屏整合在彩色滤光片下方，由于是将触摸传感器置于液晶面板内部，占据了一部分显示区域，所以牺牲了部分显示效果，而且还使工艺变得复杂，高良率难以实现。
on-cell技术
on-cell技术是在彩色滤光片上整合触摸屏，不是在液晶面板内部嵌入触摸传感器，只需在彩色滤光片底板与偏光板之间形成简单的透明电极即可，降低了技术难度。on-cell的主要挑战是显示器耦合到感测层的杂讯数量，触控屏幕元件必须运用精密的演算法来处理这种杂讯。on-cell技术提供将触摸屏整合到显示器的所有好处，例如使触控面板更加轻薄与大幅降低成本等优点，但整体系统成本降低的幅度仍然远远不及incell技术。
内嵌式的概念先由tmd在2003年提出，随后sharp、samsung、auo、lg等公司相继提出此概念，并相继公布了一些研究成果，但是由于技术问题，都没有能够实现商业化。
内嵌式触摸屏已
电容屏fpc绑定
①acf必须5℃冷藏,,触摸屏上的fpc压合完之后成透明状。
②触摸屏fpc拉力测试,将电容触摸屏固定在测试板上,使拉力器方向垂直向上使用480g拉力12±2s, 使拉力器与lpc同行方向,使用1800g拉力12±2s.使拉力器在水平状态与测试板垂直90°方向使用140g拉力12±2susb触摸屏连接端子进行50次插拔测试。
标准确认
①触摸屏fpc无断裂,无松动ok,b.触摸屏usb的连接端子无松动接触良好ok。
②触摸屏usb线完全插接正常工作ok。
控制卡参数
触控方案:奕力
摸屏控制器结构：宽: 26mm, 长: 50mm
触摸屏控制器参数:输入电压 usb
4.75v ~ 5.25v,常用 5v
iic :vdd 2.7~3.3v
常用 3.3v,vddio=vdd
工作温度范围 -20 ~ 20℃
储存温度范围 -20 ~ 20℃
大坐标范围 16384 x 9600
极限电气参数:table 0- 1:大额定值参数符号小值大值
单位 usb 5v 电源输入
vbus -0.3 6.0 v vdd
电源输入 vdd-0.3 3.6 v
vdd3d电源输入 vdd3d -0.3 3.6v vdd3a
电源输入 vdd3a-0.3 3.6 v
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