手机电阻式触摸屏分析

引言

近几年来手机技术的发展日新月异，随着手机触摸屏技术的不断发展，使我们在操作手机方面的体验产生诸多变化。苹果的iPhONe 出现后，又打破了这一传统观念，多指触摸技术的发展，让触摸屏的应用一下子被拉到了一个全新的领域。

1 传统四线电阻式触摸屏技术

早期手机触摸屏技术，如前面提到的摩托罗拉A6188 手机是采用传统的“模拟四线电阻式触摸屏”技术，这种触摸屏由两层涂有透明导电物质的玻璃和塑料构成，手指触摸的表面是一个硬涂层，用以保护下面的PET(聚脂薄膜)层，在表面保护硬涂层和玻璃底层之间有两层透明导电层ITO(氧化铟，弱导电体)，分别对应X、Y 轴，它们之间用细微透明的绝缘颗粒绝缘，如图1 所示。

触摸产生的压力会使两导电层接通，按压不同的点时，该点到输出端的电阻值也不同，因此会输出与该点位置相对应的电压信号(模拟量)，经A/D转换后即可获取X、Y 的坐标值，如图2 所示。这就是电阻技术触摸屏的最基本原理，此类技术目前已经成熟，因为价格低、易于生产，现在还用于低端的手机中。

2 纯平电阻式(TOUCH LENS)技术

传统的手机电阻触摸屏与手机机壳装在一起，是有凹凸面的，结构不密封。现在市场上具体应用得比较前端的是采用TOUCH LENS 技术的一种触摸屏，中文俗称为“镜面式触摸屏”、“纯平触摸屏”等，现在已经得到广泛认可和应用，以苹果iPhone 为主要推动力量，它分为电阻式和电容式，iPhone 就是用电容式技术的，此前市场上应用比较多的是电阻式，其工作原理同传统电阻式触摸屏一样，结构如图3 所示，图4所示为从手机屏幕面所看到的一个纯平效果的例子。

TOUCH LENS 的主要特点：(1) 触摸面板与手机机壳表面完全平整、结构密封、防灰尘;(2)能加工不规则形状，以将手机外观设计得更美观;(3)手写顺滑、手感舒服，屏面清洁、外观漂亮，材质过硬，不容易破碎;(4)因为上下电极层都是膜结构，厚度比传统触摸屏更薄，对于结构设计颇具优势。

3 触摸屏多点触控技术的发展

3.1 电阻式多点触摸屏(Multi -touchresiSTive screen)技术

不管是传统的四线电阻式触摸屏还是TOUCHLENS 结构，以上手机只能单点触摸，不能满足丰富的触摸动作体验，火热的多点触摸技术促使电阻式触摸屏的进一步发展。在电容屏大行其道的今天，电阻式触摸屏解决方案以其固有的简单、低成本，支持多种输入介质(导体、非导体)的优点仍然占据市场的一席之地，和电容式触摸屏解决方案相比，耐久性和多点触摸是电阻屏的两大软肋，但是目前其中的一个技术难题---多点触摸，已经有所突破，下面对目前电阻屏多点触摸应用进行阐述。

当前电阻式多点触摸技术可大致分为数字矩阵电阻DMR、模拟矩阵电阻AMR 及五线多点电阻MF 三类。3.2 模拟矩阵电阻AMR 技术

如图5 所示，AMR 是沿X 与Y 两个方向在ITO层蚀刻出一条一条平行排列的区块，相当于将整个触摸屏划分成很多小矩阵区块，每个小矩阵相当于一个小的模拟四线电阻式触摸屏，各个区块彼此独立。如图6 所示，当手指按压到对应的区块时，区块就会传出对应比例的电压，控制器接收到电压后再将其翻译成坐标信息。

图5 给出了利用四线式电阻触摸屏实现多点触摸技术的方法：第一个时刻，在X1 电极上加上电压，由Y1、Y2、Y3 电极读取A、B、C 触摸单元所探测到的X 坐标;同理，在以后的各个时刻依次读取剩余触摸单元的X 坐标。获得所有触摸单元的X 坐标后，再依次给Y 电极加上电压，以获得各个触摸单元的Y 坐标。

模拟矩阵电阻AMR 与纯数字的DMR 技术多点触摸屏系统不同，AMR 是一个数字模拟混合系统，因此，在扫描电路、AD 转换电路、控制电路的基础上，还需添加各种辅助元件来减小外界噪声对模拟电路的干扰。特别是对于AD 转换，为了提高转换的精准度，有必要在硬件电路上添加下拉电阻，以避免无触摸发生时AD 输入端浮接的现象。

控制电路将控制扫描电路生成恰当的扫描信号，并使得AD 转换电路在恰当的时候进行数据采样和转换。对于AD 转换电路，可以在串行转换和并行转换间做取舍。串行转换结构简单，需要的AD 模块数量少，但是总的转换频率低;并行转换需要的AD 模块数量稍多，但总的转换频率可以得到提高。

于是基本电路构架便可以分为串行和并行两种，如图7 所示。值得注意的是，图6 仅表现了坐标采集转换电路的基本原理和结构，并没有画出为减小各种电器噪声而添加的元件，如AD 的下拉电阻、滤波电容等。

3.3 数字矩阵电阻DMR 技术

原理上，DMR 是将触控面板上下层划分成许多很小的区块，当某一区块被碰触，这一区块就