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触摸屏的工作原理

Answer 1

我们每天都在使用触摸屏的电子设备，比如手机、平板电脑。大家知道触摸屏的工作原理是什么吗？它是怎么知道我们手指的位置的？为什么手机贴了膜一样可以使用，而带着手套就不能正常使用了呢？

目前，市面上使用的触摸屏多数是电容式触摸屏。为了了解它的工作原理，我们首先解释一下电容是什么。

电容
1745年，荷兰莱顿大学教授马森布罗克发明了莱顿瓶，用来储存电荷。

莱顿瓶的基本原理是：通过一根导电的金属棒和金属链将电荷导入瓶子中，瓶子内外分别贴有金属箔。这样，电荷就会储存在瓶子中。现在我们知道：当正电荷导入瓶子中的金属箔上时，如果瓶子外侧金属箔接地，等量的负电荷就会被吸引到外侧金属箔上。正负电荷相互吸引，但是由于玻璃瓶是绝缘体，阻碍了它们的中和，所以电荷就储存下来了。

1752年，美国独立战争的领袖，印在百元美钞上的富兰克林利用莱顿瓶做了著名的“风筝实验”，使用风筝将天上的雷电导入了莱顿瓶中，证明了天上的闪电和地上的电是同一种物质。

其实，要储存电荷，并不一定需要瓶子。只要两个相互绝缘并且靠近的导体就能起到同样的作用，我们称之为电容器。最简单的电容器是平行板电容器。将两块金属板彼此靠近，一个极板带正电， 另一个极板带负电，由于电荷之间的吸引作用，只要两个电极没有通过外电路连通，电荷就不会跑掉。

电容器中央是绝缘的，理论上说电流是不能通过电容器的。但是，在电容器充电和放电的过程中，电容器极板上电荷量会有变化，可以看作是电流通过了电容器。

比如，我们将本来不带电的电容器与电池两极相接， 电容器就会充电，即正电荷涌入电容器的上极板，负电荷涌入电容器的下极板。电路中除了电容器两极板之间部分外，其余部分都有电流，电流方向规定为正电荷定向移动的方向，所以我们可以说，电路中出现了顺时针的充电电流。这个电流是瞬间的，当电容器的电压与电池的电压相同时，电流就消失了。类似于一个连通器，最初左侧的水面比较高，水就会流动。当两侧水面一样高时，水面就不再流动了。

当电容器充满电之后，即使我们断开电源，电容器上的电荷也不会消失。但是，如果我们将电容器两个极板用导线直接相连，正负电荷就找到了一条可以中和的通路，于是，正电荷和负电荷就会通过这个通路中和， 电路中出现逆时针的电流，这个电流称为放电电流。放电电流也是瞬间的，电荷中和完毕之后，放电电流就消失了。

如果电容器反复进行充电和放电，电路中就会反复出现充电电流和放电电流，并且充电电流与放电电流的方向是相反的。这种电流就是我们之前讲过的交流电。现在我们知道了，交流电可以通过电容器。

我们知道， 试电笔是可以测量一个导线是否带电。你是否想过，如果站在椅子上用试电笔接触火线，试电笔会不会亮呢？

由于人和大地都是导体，而椅子是绝缘体，而家用电是交流电，因此可以通过电容器，即使站在椅子上用试电笔触摸火线，试电笔依然会量，表示依然有电流通过了试电笔和人体。只是这个电流比较小，人体没有什么感觉。
电容屏
现在我们终于可以解释电容触摸屏原理了。简单的电容屏是一个四层复合玻璃板，其中有层ITO材料。ITO是一种氧化铟锡材料，它透明，并且可以导电，适合于制造触摸屏幕。

当手指接触屏幕上某个部位时，就会与ITO材料构成耦合电容，改变触点处的电容大小。屏幕的四个角会有导线，由于交流电可以通过电容器，四个导线的电流会奔向触点，并且电流大小与到触点的距离有关。手机内部的芯片可以分析四个角的电流，通过计算就可以得到触点的位置。

更加精细的电容屏是投射式电容屏。它采用被蚀烛的ITO阵列,这些ITO层通过蛀蚀形成多个水平和垂直电极。每一部分的ITO部件也带有传感功能。

当手指触摸某个部位时，与阵列电容进行耦合，改变了屏幕上的电场，通过传感器和芯片分析电场合电流变化，就可以感知触点位置。相比于之前的四角电流电容屏幕，这种电容屏可以实现多点触控，应用更加广泛。

人的手指是导体，才会影响电容屏幕，而使用绝缘物质触碰电容屏幕就没法操作手机。手机贴膜也可以使用，这是因为手指与ITO层原本也不需要接触，中间本身就有玻璃绝缘层，贴绝缘膜的作用只是相当于玻璃厚了一点点，电流依然可以流过手指和屏幕中的导体所形成的电容器。不过，如果手套太厚了，触碰触摸屏时手指与屏幕中的导体相隔太远，电容比较小，不足以被传感器感知，所以戴着厚手套是不能操作手机的。

其实，电容传感器在生活中还有很多，比如厕所里常见的自动冲水装置、自动干手机等，许多都是利用过电容传感的。当人体靠近或原离时，人体与装置构成的电容发生了变化，传感器感受到这种变化，控制电路进行某种操作。

传感器在生活中，简直是无处不在！

Answer 2

触摸屏基本原理介绍

一、输入类设备简介

1、IO输入输出，是计算机系统中的一个概念。计算机的主要功能就是从外部获取数据然后进行计算加工得到输出数据并输出给外部（计算机可以看成数据处理器）。计算机和

外部交互就是通过IO。每一台计算机都有个标准输入和标准输出。

2、常见的输入类设备

键盘、鼠标、触摸屏、游戏摇杆、传感器、（摄像头并不是一个典型的输入类设备）。

二、触摸屏介绍

1、触摸屏的特点

(1)触摸屏和人的关系很紧密，尤其是电容式触摸屏。

(2)触摸屏和显示器关系很紧密。

(3)典型应用：手机、平板电脑、收银机、工业领域。

2、触摸屏的分类

(1)常见的触摸屏分为2种：电阻式触摸屏和电容式触摸屏。早期用电阻式触摸屏，后来发明了电容式触摸屏。

(2)这两种的特性不同、接口不同、编程方法不同、原理不同。

3、触摸屏和显示屏的联系与区别

(1)首先要搞清楚：触摸屏是触摸屏，用来响应人的触摸事件的；显示屏是显示屏，用来显示的。现在用的显示屏一般都是LCD。

(2)为什么很多人会搞混这两个概念，主要是因为一般产品上触摸屏和显示屏是做在一起的。一般外层是一层触摸屏，触摸屏是透明的，很薄；底下是显示屏用来显示图像，平

时看到的图像是显示屏显示并且透过触摸屏让人看到的。

三、电阻式触摸屏的原理

电阻式触摸屏其实就是一种传感器，虽然已经用的不多了，但是还是有过很多的LCD模块采用电阻式触摸屏，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，在这里主要以四线为例进行说明。

1、薄膜+玻璃（需要尖锐硬物点击）

(1)要点是薄、透明。前面板硬度稍弱，可以被硬物按下弯曲，后面板硬度很高，不会弯曲。

(2)前面板和后面板在平时没有挨住，在外力按下之下，前面板发生（局部）形变，在这一点上前后面板会挨住。 如下下面左图所示：

 

2、ITO（导电+透明+均匀压降）

(1)ITO是一种材料，其实是一种涂料，特点就是透明、导电、均匀涂抹。 （如上面右图中的金属涂层）

(2)本来玻璃和塑料都是不导电的，但是涂上ITO之后就变成导电了（同时还保持着原来透明的特性）。

(3)ITO不但导电而且有电阻，所以中间均匀涂抹了ITO之后就相当于在同一层的两边之间接了一个电阻。因为ITO形成的等效电阻在整个板上是均匀分布

的，所在在板子上某一点的电压值和这一点的位置值成正比。

(4)触摸屏经过操作，按下之后要的就是按下的坐标，坐标其实就是位置信息，这个位置信息和电压成正比了，而这一点的电压可以通过AD转换得到。这就是整个电阻式触摸屏的工作原理。

Answer 3

Answer 4

TP触摸屏由lens（面板）、TP Sensor（接触性传感器）、FPC（柔性线路板）、IC（触控芯片）和其他辅料组成。触摸屏的本质是传感器，它由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置接收触摸信息，并将它转换成触点坐标送给CPU，同时能接收CPU发来的命令并加以执行。



触摸屏又分为电阻式和电容式触摸，手机、平板上应用较多的是电容式触摸屏。电容式触摸屏可实现多点触控，操作灵敏，具有不易误触、耐用度高的特点。电容式触摸屏的工作原理是感应到人体的电流即可进行操作，避免了其他物品触碰，在防尘、防水、耐磨等方面表现较好，电容式触摸屏的寿命较长且不需要压力产生信号，直接触摸就可实现。

电阻式触摸屏主要是利用压力感应进行控制。它的构成是显示屏及一块与显示屏紧密贴合的电阻薄膜屏。电阻式触控屏幕在工作时每次只能判断一个触控点，如果触控点在两个以上，就不能做出正确的判断了，所以电阻式触摸屏仅适用于点击、拖拽等一些简单动作的判断。



要分辨触摸屏的性能、质量好坏，则需要对其进行测试，用大电流弹片微针模组进行电流导通和连接，可达到的电流最高有50A，电流传导于同一材料体内，基本不会出现电流衰减的情况，过流和连接都十分稳定。在小pitch领域的测试，大电流弹片微针模组也有着可靠的解决方案，应对的pitch值最小能达到0.15mm，性能稳定，它的平均使用寿命可以达到20w次以上，在好的操作、环境、保养下可以达到50w次，且母座测试良率高达99.8%。