传统四线电阻式触摸屏结构及流程
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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。
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。
电阻式触摸屏的组成结构和触摸屏原理很多LCD模块都采用了电阻式触摸屏,这些触摸屏等效于将物理位置转换为代表X、Y坐标的电压值的传感器。
通常有4线、5线、7线和8线触摸屏来实现,本文详细介绍了SAR结构、四种触摸屏的组成结构和实现原理,以及检测触摸的方法。
电阻式触摸屏是一种传感器,它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。
很多LCD模块都采用了电阻式触摸屏,这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压,同时读回触摸点的电压。
过去,为了将电阻式触摸屏上的触摸点坐标读入微控制器,需要使用一个专用的触摸屏控制器芯片,或者利用一个复杂的外部开关网络来连接微控制器的片上模数转换器(ADC)。
夏普公司的LH75400/01/10/11系列和LH7A404等微控制器都带有一个内含触摸屏偏置电路的片上ADC,该ADC采用了一种逐次逼近寄存器(SAR)类型的转换器。
采用这些控制器可以实现在触摸屏传感器和微控制器之间进行直接接口,无需CPU介入的情况下控制所有的触摸屏偏置电压,并记录全部测量结果。
本文将详细介绍四线、五线、七线和八线触摸屏的结构和实现原理。
SAR结构SAR的实现方法很多,但它的基本结构很简单,参见图1。
该结构将模拟输入电压(VIN)保存在一个跟踪/保持器中,N位寄存器被设置为中间值(即100...0,其中最高位被设置为1),以执行二进制查找算法。
因此,数模转换器(DAC)的输出(VDAC)为V REF的二分之一,这里V REF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:1. 如果VIN小于VDAC,比较器输出逻辑低,N位寄存器的最高位清0。
2. 如果VIN大于VDAC,比较器输出逻辑高(或1),N位寄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控制逻辑将重复上述顺序操作,直到最后一位。