中心議題：

• 傳統四線電阻式觸摸屏技術
• 純平電阻式技術
• 觸摸屏多點觸控技術

解決方案：

• 電阻式多點觸摸屏技術
• 模擬矩陣電阻AMR 技術
• 數字矩陣電阻DMR 技術
• 五線多點電阻MF 技術

文章介紹了電阻式觸摸屏技術在手機上的應用，從傳統四線電阻式、純平電阻式到電阻式多點技術，其中重點分析了目前最新的電阻式多點技術，包括模擬矩陣電阻AMR、數字矩陣電阻DMR
、五線多點電阻MF 技術及Altera 解決方案。

1 傳統四線電阻式觸摸屏技術

早期手機觸摸屏技術，如前麵提到的摩托羅拉A6188 手機是采用傳統的"模擬四線電阻式觸摸屏"技術，這種觸摸屏由兩層塗有透明導電物質的玻璃和塑料構成，手指觸摸的表麵是一個硬塗層，用以保護下麵的PET（聚脂薄膜）層
，在表麵保護硬塗層和玻璃底層之間有兩層透明導電層ITO（氧化銦，弱導電體）


，分別對應X
、Y 軸，它們之間用細微透明的絕緣顆粒絕緣，如圖1 所示。

觸摸產生的壓力會使兩導電層接通，按壓不同的點時，該點到輸出端的電阻值也不同
，因此會輸出與該點位置相對應的電壓信號（模擬量）
，經A/D轉換後即可獲取X、Y 的坐標值
，如圖2 所示。這就是電阻技術觸摸屏的最基本原理，此類技術目前已經成熟
，因為價格低、易於生產，現在還用於低端的手機中。
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2 純平電阻式（TOUCH LENS）技術

傳統的手機電阻觸摸屏與手機機殼裝在一起，是有凹凸麵的

，結構不密封。現在市場上具體應用得比較前端的是采用TOUCH LENS 技術的一種觸摸屏
，中文俗稱為"鏡麵式觸摸屏"、"純平觸摸屏"等
，現在已經得到廣泛認可和應用
，以蘋果iPhone 為主要推動力量，它分為電阻式和電容式
，iPhone 就是用電容式技術的
，此前市場上應用比較多的是電阻式
，其工作原理同傳統電阻式觸摸屏一樣，結構如圖3 所示，圖4所示為從手機屏幕麵所看到的一個純平效果的例子。

TOUCH LENS 的主要特點：（1） 觸摸麵板與手機機殼表麵完全平整、結構密封、防灰塵；（2）能加工不規則形狀，以將手機外觀設計得更美觀
；（3）手寫順滑、手感舒服，屏麵清潔
、外觀漂亮
，材質過硬
，不容易破碎；（4）因為上下電極層都是膜結構，厚度比傳統觸摸屏更薄
，對於結構設計頗具優勢。

3 觸摸屏多點觸控技術的發展

3.1 電阻式多點觸摸屏（Multi -touchresiSTive screen）技術
不管是傳統的四線電阻式觸摸屏還是TOUCHLENS 結(jie)構(gou)
，以(yi)上(shang)手(shou)機(ji)隻(zhi)能(neng)單(dan)點(dian)觸(chu)摸(mo)，不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)豐(feng)富(fu)的(de)觸(chu)摸(mo)動(dong)作(zuo)體(ti)驗(yan)，火(huo)熱(re)的(de)多(duo)點(dian)觸(chu)摸(mo)技(ji)術(shu)促(cu)使(shi)電(dian)阻(zu)式(shi)觸(chu)摸(mo)屏(ping)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)。在(zai)電(dian)容(rong)屏(ping)大(da)行(xing)其(qi)道(dao)的(de)今(jin)天(tian)，電(dian)阻(zu)式(shi)觸(chu)摸(mo)屏(ping)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)以(yi)其(qi)固(gu)有(you)的(de)簡(jian)單(dan)、低成本，支持多種輸入介質（導體

、非導體）的de優you點dian仍reng然ran占zhan據ju市shi場chang的de一yi席xi之zhi地di，和he電dian容rong式shi觸chu摸mo屏ping解jie決jue方fang案an相xiang比bi，耐nai久jiu性xing和he多duo點dian觸chu摸mo是shi電dian阻zu屏ping的de兩liang大da軟ruan肋lei，但dan是shi目mu前qian其qi中zhong的de一yi個ge技ji術shu難nan題ti---多點觸摸
，已經有所突破，下麵對目前電阻屏多點觸摸應用進行闡述。

當前電阻式多點觸摸技術可大致分為數字矩陣電阻DMR、模擬矩陣電阻AMR 及五線多點電阻MF 三類。
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3.2 模擬矩陣電阻AMR 技術
如圖5 所示
，AMR 是沿X 與Y 兩個方向在ITO層(ceng)蝕(shi)刻(ke)出(chu)一(yi)條(tiao)一(yi)條(tiao)平(ping)行(xing)排(pai)列(lie)的(de)區(qu)塊(kuai)，相(xiang)當(dang)於(yu)將(jiang)整(zheng)個(ge)觸(chu)摸(mo)屏(ping)劃(hua)分(fen)成(cheng)很(hen)多(duo)小(xiao)矩(ju)陣(zhen)區(qu)塊(kuai)，每(mei)個(ge)小(xiao)矩(ju)陣(zhen)相(xiang)當(dang)於(yu)一(yi)個(ge)小(xiao)的(de)模(mo)擬(ni)四(si)線(xian)電(dian)阻(zu)式(shi)觸(chu)摸(mo)屏(ping)，各(ge)個(ge)區(qu)塊(kuai)彼(bi)此(ci)獨(du)立(li)。如(ru)圖(tu)6 所示
，當手指按壓到對應的區塊時，區塊就會傳出對應比例的電壓，控製器接收到電壓後再將其翻譯成坐標信息。

圖5 給出了利用四線式電阻觸摸屏實現多點觸摸技術的方法：第一個時刻，在X1 電極上加上電壓，由Y1、Y2
、Y3 電極讀取A

、B、C 觸摸單元所探測到的X 坐標
；同理，在以後的各個時刻依次讀取剩餘觸摸單元的X 坐標。獲得所有觸摸單元的X 坐標後

，再依次給Y 電極加上電壓，以獲得各個觸摸單元的Y 坐標。
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模擬矩陣電阻AMR 與純數字的DMR 技術多點觸摸屏係統不同
，AMR 是一個數字模擬混合係統

，因此，在掃描電路
、AD 轉換電路、控製電路的基礎上，還需添加各種輔助元件來減小外界噪聲對模擬電路的幹擾。特別是對於AD 轉換，為了提高轉換的精準度，有必要在硬件電路上添加下拉電阻，以避免無觸摸發生時AD 輸入端浮接的現象。

控製電路將控製掃描電路生成恰當的掃描信號，並使得AD 轉換電路在恰當的時候進行數據采樣和轉換。對於AD 轉換電路
，可以在串行轉換和並行轉換間做取舍。串行轉換結構簡單，需要的AD 模塊數量少，但是總的轉換頻率低；並行轉換需要的AD 模塊數量稍多
，但總的轉換頻率可以得到提高。

於是基本電路構架便可以分為串行和並行兩種，如圖7 所示。值得注意的是
，圖6 僅表現了坐標采集轉換電路的基本原理和結構，並沒有畫出為減小各種電器噪聲而添加的元件，如AD 的下拉電阻
、濾波電容等。

3.3 數字矩陣電阻DMR 技術
原理上，DMR 是將觸控麵板上下層劃分成許多很小的區塊，當某一區塊被碰觸
，這一區塊就會被啟動開關，此時線路會發出指示開關的數字訊號傳給控製器，控製器便能計算出觸碰位置的坐標。

如圖8 所示

，8×8 數字電阻觸摸屏， 基於Altera 解決方案[1]:它采用兩層ITO 分別作為水平的sensing line（觸摸感測線）和垂直的driving line（加電驅動線），driving line 和sensing line 之間的觸點就相當於一個開關，在未接觸時，它們之間是絕緣的，而接觸發生後，兩者發生短路，相當於開關閉合。驅動的時候，其中sensing line 通常由一個上拉電阻施加高電平
，同時在driving line 上(shang)以(yi)一(yi)定(ding)頻(pin)率(lv)依(yi)次(ci)在(zai)各(ge)列(lie)中(zhong)施(shi)加(jia)負(fu)脈(mai)衝(chong)電(dian)壓(ya)，這(zhe)樣(yang)當(dang)掃(sao)描(miao)到(dao)觸(chu)點(dian)所(suo)在(zai)的(de)那(na)一(yi)列(lie)時(shi)
，由(you)於(yu)觸(chu)點(dian)開(kai)關(guan)閉(bi)合(he)，形(xing)成(cheng)直(zhi)流(liu)通(tong)路(lu)

，使(shi)得(de)觸(chu)點(dian)所(suo)在(zai)行(xing)的(de)電(dian)壓(ya)被(bei)拉(la)低(di)
，形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)負(fu)脈(mai)衝(chong)
，這(zhe)樣(yang)就(jiu)檢(jian)測(ce)到(dao)了(le)觸(chu)點(dian)的(de)位(wei)置(zhi)。由(you)於(yu)driving line 是依次掃描，所以可以檢測到多個觸點的位置。

圖8 觸摸解碼的工作模式[page]

數字矩陣電阻DMR qishijiushiyigekaiguanwangge，youyugegekaiguanjiedianbicidulishibie，suoyihubuganrao
，keyishixianzhenzhengyiyishangrenyiduodiandeduodianchumo。hengxiangshujudebingxingxieruyijibuxuyaoAD 轉換，極大地提高了觸摸屏的工作速度。但是
，數字矩陣電阻DMR 需要眾多的電極和端口
，導致其成本遠高於模擬矩陣電阻AMR,故僅適用於對係統可靠性和工作速度有特別要求的應用場合。

3.4 五線多點電阻MF 技術
無論是AMR 還是DMR,隻zhi要yao上shang層ceng的de導dao電dian薄bo膜mo被bei劃hua傷shang


，整zheng個ge觸chu摸mo屏ping就jiu會hui無wu法fa正zheng常chang使shi用yong。傳chuan統tong五wu線xian電dian阻zu屏ping，隻zhi有you下xia導dao電dian層ceng是shi電dian壓ya分fen布bu層ceng，上shang導dao電dian層ceng隻zhi是shi電dian壓ya檢jian測ce層ceng
，所suo以yi對dui上shang導dao電dian層ceng的de電dian阻zu均jun勻yun性xing沒mei有you嚴yan格ge的de要yao求qiu，不bu存cun在zai真zhen實shi坐zuo標biao，耐nai受shou性xing較jiao高gao。工gong作zuo時shi在zai下xia導dao電dian層ceng的de四si個ge角jiao上shang加jia電dian壓ya，這zhe樣yang就jiu可ke以yi在zai下xia導dao電dian層cengX 和Y 兩個方向產生均勻電壓場分布，如圖9（a）所示，當有觸摸時，通過上導電層檢測接觸點電壓
，然後傳送給控製器轉換為觸摸點X 和Y方向的坐標。

傳統五線電阻屏的優點：（1）上導電層電阻均勻性要求較低
；（2）上導電層隻做檢測作用，損傷後隻要導通即可使用，點擊、劃線壽命大大優於四線屏（例如：點擊：四線100 萬次，五線500 萬次；劃線：

四線10 萬次，五線50 萬次）
；（3）隻在下導電層完成X
、Y 坐標的檢測
，定位更加準確。缺點：（1）從四角加電壓，容易產生枕形失真；（2）由於補償電極的設計
，邊框不可能做得很窄，因此目前一般隻在中大尺寸屏上應用
，在手機上應用很少。

MF 除了具有傳統五線屏的所有優點之外，還有本身的一些特點，如圖9（b）所示：（1）采用分段電極設計，取代原來的補償電極設計，使用金屬走線代替印刷銀線，邊框可以做得較窄，適合在各種尺寸上應用
；（2） 通過在上導電層進行分塊可以實現多點觸摸，支持手寫輸入；（3）具有和四線電阻屏同樣優秀的線性。

MF 需要在Glass 上進行一次ITO 和金屬的濺射和蝕刻（Metal sputtering and etching），因此價格比四線電阻屏要高。電容屏（Cypress）需要濺射兩層二氧化矽、兩層ITO 和一層金屬，然後蝕刻
，後續都要進行一定的加工，因此電容屏的價格要比多點觸摸電阻屏高出30~40%.MF 因為是多電極引出，邊框不可能非常窄
，現階段可以做到最內側金屬電極到屏邊界2.3mm,還可進一步窄化。另外
，其上導電層分塊之間的間隙會影響外觀
，目前已經可以將間隙做到30μm 以下，隻有特殊角度才可以看得到
，並且該間隙對使用沒有任何影響。

目前致力於電阻式多點觸摸解決方案的公司除了Altera,還有Stantum
、Touchco、Samsung等

，成本低是它的最大優勢
，如果能在精確度和可靠性上更進一步，相信電阻式觸摸屏會更受青睞。

4 結論

多duo點dian觸chu摸mo技ji術shu的de操cao作zuo方fang式shi把ba我wo們men帶dai進jin了le一yi個ge人ren機ji交jiao互hu的de新xin紀ji元yuan

，尤you其qi是shi手shou機ji的de操cao作zuo理li念nian正zheng經jing曆li著zhe一yi場chang革ge命ming。新xin的de觸chu摸mo屏ping技ji術shu正zheng向xiang著zhe更geng簡jian單dan、更直觀、更人性化的方向發展
，用觸控式的屏幕虛擬鍵盤替代傳統實體鍵盤可以節約手持設備寶貴的體積空間，並且可以在不需要使用鍵盤應用（如電影播放）時(shi)獲(huo)得(de)更(geng)大(da)的(de)可(ke)視(shi)空(kong)間(jian)。同(tong)時(shi)
，省(sheng)去(qu)了(le)鍵(jian)盤(pan)也(ye)可(ke)以(yi)大(da)大(da)簡(jian)化(hua)廠(chang)家(jia)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)，減(jian)少(shao)材(cai)料(liao)的(de)浪(lang)費(fei)。未(wei)來(lai)是(shi)一(yi)個(ge)觸(chu)摸(mo)的(de)時(shi)代(dai)，多(duo)點(dian)觸(chu)摸(mo)技(ji)術(shu)將(jiang)會(hui)帶(dai)給(gei)人(ren)更(geng)多(duo)的(de)欣(xin)喜(xi)和(he)體(ti)驗(yan)。