触控萤幕在结构上由一个感应式液晶显示装置组成，这个感应显示器可以接收触控头或者其他触控动作的信号。当这个感应显示器收到了触控信号，整个触控装置会按照事先编写的程式执行不同的指令，实现用户的触控意图。这种技术替代了传统的机械式按钮装置，加上液晶显示器的画面，可以得到十分生动形象的画面和操作享受，受到了越来越多人的欢迎。

触控萤幕技术最早出现在一些工业和商业设备中，例如POS终端机、电梯按钮等。触控萤幕技术在很大程度上方便了人机互动，触控萤幕本身又很坚固耐用,这些特点都让触控萤幕技术有了很大的套用和发展。利用触控萤幕技术，用户只要用手指点击相应的触控图案，就可以解决过去繁杂的操作问题，极大的方便了用户。由于近些年i Phone手机的推出，更是刺激了触控萤幕相关产业的发展，触控萤幕技术也由此被套用到不同的产品中。随着移动网际网路、云计算等技术的快速发展，人们对触控萤幕技术的需求和要求也日益提高，相信触控萤幕技术将会越来越多的出现在不同的电子产品中。除此之外，触控萤幕在汽车电子领域和零售业也有很大的发展空间，具相关权威调查，到2012年，用于汽车电子和零售业的触控萤幕市场将会达到20亿美元，占触控萤幕产业总体市场的20%。同时在PC行业，由于微软作业系统的不断发展，触控萤幕技术也将占据着十分重要的角色，再加上医疗领域、公共设施领域等方面，触控萤幕控制技术将会得到进一步的普及，有着极好的市场前景。

中国的触控萤幕消费市场有着极大潜力，尤其在数码电子产品市场中，然而在触控萤幕产业中，中国的触控萤幕产业主要集中在产业链的中下游，目前辽宁瀋阳的瀋北新区也建立了手机製造中心，吸引了包括晨讯科技等手机触控萤幕生产厂家。一方面体现了手机触控萤幕这一强大的市场，另一方面又反映了我国触控萤幕产业的技术含量偏低，多以加工代工为主。然而在触控萤幕产业链中，触控萤幕驱动晶片是核心，决定着触控萤幕产品的优劣，全球各大晶片设计公司也都在致力研发高精度、低功耗的触控萤幕驱动晶片。

电阻式触控萤幕是一种感测器，基本上是薄膜加上玻璃的结构，薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO（纳米铟锡金属氧化物）涂层，ITO具有很好的导电性和透明性。当触摸操作时，薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO，经由感应器传出相应的电信号，经过转换电路送到处理器，通过运算转化为萤幕上的X、Y值，而完成点选的动作，并呈现在萤幕上。

电阻触控萤幕的工作原理主要是通过压力感应原理来实现对萤幕内容的操作和控制的，这种触控萤幕屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层複合薄膜，其中第一层为玻璃或有机玻璃底层，第二层为隔层，第三层为多元树脂表层，表面还涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层外表面经硬化处理、光滑防刮的塑胶层。在多元脂表层表面的传导层及玻璃层感应器是被许多微小的隔层所分隔电流通过表层，轻触表层压下时，接触到底层，控制器同时从四个角读出相称的电流及计算手指位置的距离。这种触控萤幕利用两层高透明的导电层组成触控萤幕，两层之间距离仅为2.5微米。当手指触控萤幕幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行A/D转换，并将得到的电压值与5V相比，即可得触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标，这就是所有电阻技术触控萤幕共同的最基本原理。

电阻式触控萤幕

触控萤幕包含上下叠合的两个透明层，四线和八线触控萤幕由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成，五线和七线触控萤幕由一个阻性层和一个导电层组成，通常还要用一种弹性材料来将两层隔开。当触控萤幕表面受到的压力（如通过笔尖或手指进行按压）足够大时，顶层与底层之间会产生接触。所有的电阻式触控萤幕都採用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压。如图3，分压器是通过将两个电阻进行串联来实现的。上面的电阻（R1）连线正参考电压（VREF），下面的电阻（R2）接地。两个电阻连线点处的电压测量值与下面那个电阻的阻值成正比。

为了在电阻式触控萤幕上的特定方向测量一个坐标，需要对一个阻性层进行偏置：将它的一边接VREF，另一边接地。同时，将未偏置的那一层连线到一个ADC的高阻抗输入端。当触控萤幕上的压力足够大，使两层之间发生接触时，电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此，在未偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。

电阻式触控萤幕内部渡涂的透明ITO导电薄膜有工艺要求。涂层不可太厚，否则不但会降低透光率，还会形成内反射层，降低清晰度；涂层也不可太薄，否则容易断裂。在使用过程中，由于触控萤幕的工作準确性需要依靠电阻网路的精密性来实现，如果某处电阻网路出现了故障将会使此处触控萤幕触摸失灵：触控萤幕表面经常被触摸，表层薄薄的一层透明ITO导电薄膜会出现细小裂纹，也会导致触摸失灵；透明ITO导电薄膜的外层採用的是塑胶材料，没有保护层，所以安全性较差。但是，从结构上看，电阻式触控萤幕是一个相对封闭的系统，因此相比于其他触控萤幕，不受外界污染物的影响，比如灰尘、水汽、油溃等，而且适合配带手套或是不能用手直接触摸的场合，因此能够在恶劣环境下正常工作，适合于航空机载显示系统。

四线触控萤幕包含两个阻性层。其中一层在萤幕的左右边缘各有一条垂直汇流排，另一层在萤幕的底部和顶部各有一条水平汇流排，见图1。为了在X轴方向进行测量，将左侧汇流排偏置为0V，右侧汇流排偏置为VREF。将顶部或底部汇流排连线到ADC，当顶层和底层相接触时即可作一次测量。

图1 分压器通过两个电阻进行串联实现

为了在Y轴方向进行测量，将顶部汇流排偏置为VREF，底部汇流排偏置为0V。将ADC输入端接左侧汇流排或右侧汇流排，当顶层与底层相接触时即可对电压进行测量。图2显示了四线触控萤幕在两层相接触时的简化模型。对于四线触控萤幕，最理想的连线方法是将偏置为VREF的汇流排接ADC的正参考输入端，并将设定为0V的汇流排接ADC的负参考输入端。

图2 四线触控萤幕的两个阻性层

五线触控萤幕使用了一个阻性层和一个导电层。导电层有一个触点，通常在其一侧的边缘。阻性层的四个角上各有一个触点。为了在X轴方向进行测量，将左上角和左下角偏置到VREF，右上角和右下角接地。由于左、右角为同一电压，其效果与连线左右侧的汇流排差不多，类似于四线触控萤幕中採用的方法。为了沿Y轴方向进行测量，将左上角和右上角偏置为VREF，左下角和右下角偏置为0V。由于上、下角分别为同一电压，其效果与连线顶部和底部边缘的汇流排大致相同，类似于在四线触控萤幕中採用的方法。这种测量算法的优点在于它使左上角和右下角的电压保持不变；但如果採用栅格坐标，X轴和Y轴需要反向。对于五线触控萤幕，最佳的连线方法是将左上角（偏置为VREF）接ADC的正参考输入端，将左下角（偏置为0V）接ADC的负参考输入端。

七线触控萤幕的实现方法除了在左上角和右下角各增加一根线之外，与五线触控萤幕相同。执行萤幕测量时，将左上角的一根线连到VREF，另一根线接SAR ADC的正参考端。同时，右下角的一根线接0V，另一根线连线SAR ADC的负参考端。导电层仍用来测量分压器的电压。

除了在每条汇流排上各增加一根线之外，八线触控萤幕的实现方法与四线触控萤幕相同。对于VREF汇流排，将一根线用来连线VREF，另一根线作为SAR ADC的数模转换器的正参考输入。对于0V汇流排，将一根线用来连线0V，另一根线作为SAR ADC的数模转换器的负参考输入。未偏置层上的四根线中，任何一根都可用来测量分压器的电压。

SAR的实现方法很多，但它的基本结构很简单，参见图3。该结构将模拟输入电压（VIN）保存在一个跟蹤/保持器中，N位暂存器被设定为中间值（即100...0，其中最高位被设定为1），以执行二进制查找算法。因此，数模转换器（DAC）的输出（VDAC）为VREF的二分之一，这里VREF为ADC的参考电压。之后，再执行一个比较操作，以决定ⅥN小于还是大于VDAC：

图3 SAR的基本结构

1. 如果VIN小于VDAC，比较器输出逻辑低，N位暂存器的最高位清0。

2. 如果VIN大于VDAC，比较器输出逻辑高（或1），N位暂存器的最高位保持为1。

其后，SAR的控制逻辑移动到下一位，将该位强制置为高，再执行下一次比较。SAR控制逻辑将重複上述顺序操作，直到最后一位。当转换完成时，暂存器中就得到了一个N位数据字。

图4显示了一个4位转换过程的例子，图中Y轴和粗线表示DAC的输出电压。在该例中：

1. 第一次比较中，显示VIN小于VDAC，因此位[3]被置0。随后DAC被设定为0b0100并执行第二次比较。

图4 4位转换过程

2. 在第二次比较中，显示VIN大于VDAC，因此位[2]保持为1。随后，DAC被设定为0b0110并执行第三次比较。

3. 在第三次比较中，位[1]被置0。DAC随后被设定为0b0101，并执行最后一次比较。

4. 在最后一次比较中，由VIN大于VDAC，位[0]保持为1。

所有的触控萤幕都能检测到是否有触摸发生，其方法是用一个弱上拉电阻将其中一层上拉，而用一个强下拉电阻来将另一层下拉。如果上拉层的测量电压大于某个逻辑阈值，就表明没有触摸，反之则有触摸。这种方法存在的问题在于触控萤幕是一个巨大的电容器，此外还可能需要增加触控萤幕引线的电容，以便滤除LCD引入的噪声。弱上拉电阻与大电容器相连会使上升时间变长，可能导致检测到虚假的触摸。

图5RTOUCH

四线和八线触控萤幕可以测量出接触电阻，即图5中的RTOUCH。RTOUCH与触摸压力近似成正比。要测量触摸压力，需要知道触控萤幕中一层或两层的电阻。图6中的公式给出了计算方法。需要注意的是，如果Z1的测量值接近或等于0（在测量过程中当触摸点靠近接地的X汇流排时），计算将出现一些问题，通过採用弱上拉方法可以有效改善这个问题。

图6 触控萤幕电阻的计算方式

电阻式触控萤幕的优点是它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度很好，而且不管是四线电阻触控萤幕还是五线电阻触控萤幕，它们都是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘和水汽，能适应各种恶劣的环境。它可以用任何物体来触摸，稳定性能较好。

电阻式触控萤幕的优点可归类为：

1.电阻式触控屏的精确度高，可到像素点的级别，适用的最大解析度可达4096x4096。

2. 萤幕不受灰尘、水汽和油污的影响，可以在较低或较高温度的环境下使用。

3. 电阻式触控屏使用的是压力感应，可以用任何物体来触摸，即便是带着手套也可以操作，并可以用来进行手写识别。

4. 电阻式触控屏由于成熟的技术和较低的门槛，成本较为廉价。

缺点是电阻触控萤幕的外层薄膜容易被划伤导致触控萤幕不可用，多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题，但这样也会增加电池的消耗。

电阻式触控萤幕的缺点可归类为：

1. 电阻式触控屏能够设计成多点触控，但当两点同时受压时，萤幕的压力变得不平衡，导致触控出现误差，因而多点触控的实现程度较难。

2. 电阻式触控屏较易因为划伤等导致萤幕触控部分受损。

当今触控萤幕的种类很多,其中不具有多点触摸功能的触控萤幕有电阻式,表面扰度波、表面声波、表面电容、声脉冲识别、应力测量触控萤幕可以实现多点触摸功能的有红外矩阵、图像LCO矩阵、红外波导矩阵、感应电容矩阵触控萤幕。现在随着iphone感应电容触控萤幕的实用化,感应电容触控萤幕的成本也开始逐步下降。而套用最广泛的是电阻式触控萤幕,研究也是最广泛的。

多点触摸就是允许多手指之间任意地选择和操作,这样可以极大地丰富操作类型,而且多点操作通常可以实现智慧型的手势识别,提供更人性化的用户界面,现在的多点式触控萤幕已经在技术上取得了突破,但是这些技术的套用领域都有比较大的局限性,另一个重要的原因是相应的多点触摸的功能没有相应的定义,智慧型手势识别虽然从技术上能实现,但是在套用上出现套用规範的限制问题,比如,有五个点的触摸,这些位置的组合到底意味着什幺呢？这个没有相应的标準和规範,这样造成了技术的泛滥,在实际的使用中没有地方显示出这种多点触摸的优越性,目前定义最为明确的就是一点的定义和两点的定义,这也符合实际的套用习惯,一些即使用上了多点触摸功能的触控萤幕,还是做着单点或者两点的触控萤幕的操作,所以这些产品利用的这些技术不得不说有些浪费。由此可见技术的套用还要依赖于需求和具体的套用,也要符合大家的套用实际。

基于以上的原因,不能实现多点触摸的触控萤幕在市场中占有率是最大的,只要是满足了单点和两点的触摸功能也就符合了需求,这是市场给研究者最大的信息。而电阻式触控萤幕正是市场中使用最为广泛的一种,这个领域的研究也是最多的,但是他们的研究也给后人造成很大局限性,结论是,它不能实现多点的触摸功能,合理的设计和技术的进步可以让这个目标实现。电阻式触控萤幕中研究最多的典型是四线式电阻式触控萤幕,现在这个领域技术已经成熟,这个领域的研究已经转向了电阻式触控萤幕的核心器件的研究,市场上的成熟的套用器件是ADS7843,这是典型的为四线电阻式触控萤幕开发的晶片,得到了广泛的利用。

ADS7843是专为四线电阻式触控萤幕设计的专用接口晶片,它可以方便地与单片机接口,对转换信号进行处理和计算。它是一个具有可程式的8位或12位解析度的逐次逼近型A/D转换器,如果将转A/D换器配置为读绝对电压(单端模式)方式,那幺驱动电压的下降将导致转换输入数据的错误。而如果配置为差分模式,则可以避免上述错误。当触控萤幕被按下时,有两种情况可影响接触点的电压一种是当触摸到显示屏时,会导致触控萤幕外层振动另一种是触控萤幕顶层和低层之间的寄生电容引起的电流振荡以及在ADS7843输入引脚上引起的电压振荡。这两种情况都可导致触控萤幕上的电压发生振荡以及增加DC值稳定的时间。使用第二种方式的另一个优点是功耗低,採用十字交叉法，得到结果,然后转换坐标。