一、電容式觸控技術介紹

　觸控技術依感應原理可分為電阻式（resistive）、電容式（capacitive）、音

波式（surface acoustic wave）及光學式（optics）等四種。本文將針對公共使

用（public application）層面應用較廣的電容式技術原理作介紹。

*市場概況*

　電容式觸控技術于20多年前誕生，早期由美商3m公司獨占整個電容式觸控面板的

國際市場。在幾年前由于基本專利到期，全球觸控面板的生產業者紛紛加入開發電

容式觸控面板事業領域中，期待有所發揮。

　電容式觸控產品具防塵、防火、防刮、強固耐用及具有高分辨率等優點，但有價

格昂貴、容易因靜電或濕度造成誤動作等缺點。電容式技術應用范圍非常廣泛，主

要包括：(1)金融系統（banking）：如提款、售票系統。(2)醫療衛生系統

（health care）。(3)公共信息系統（public information）。(4)電玩娛樂系統

（entertainment）。

*工作原理*

　電容式觸控面板的應用需由觸控面板（touch panel）、控制器（touch

controller）及軟件驅動程序（utility）等3部分。

*觸控面板*

　一般電容式觸控面板是在透明玻璃表面鍍上一層氧化銻錫薄膜（ato layer）及

保護膜（hard coat layer）而與液晶銀幕（lcd monitor）間則需作防電子訊號干

擾處理（shielded layer）。

人與觸控面板沒有接觸時，各種電極（electrode）是同電位的，觸控面板沒

有上沒有電流（electric current）通過。當與觸控面板接觸時，人體內的靜電流

入地面而產生微弱電流通過。檢測電極依電流值變化，可以算出接觸的位置。玻璃

表面上氧化銻錫薄膜（ato）層有電阻系數，為了得到一樣電場所以在其外圍安裝

電極，電流從四邊或者四個角輸入。

從4條邊上輸入時，等電場是通過4角周圍的電阻小于4條邊上的阻抗分配方式

所得到的。對實際應用而言，有在透明導電膜（ato layer）上安裝一組電阻基版

類型；也有對透明導電膜（ato layer）作蝕刻所行成的類型。從4角輸入時，一般

通過印刷額緣電阻與透明導電膜（ato layer）組合得到等電場。

　從4條邊上輸入時，根據上下、左右電流比計算就可以得出，檢測方法較為簡

單。從4條角輸入時，檢測方法要得出與4條邊的距離比，位置計算也較為復雜。舉

例來說，假設觸控面板位置中心為0，x軸與y軸位置可以下面方程式計算出：

x軸：l1＋l4－l2－l3／l1＋l2＋l3＋l4

y軸：l3＋l4－l1－l2／l1＋l2＋l3＋l4

二、電阻式觸控技術介紹

許多不同的觸摸技術會把屏幕某個位置的壓力或接觸轉換成有意義的數字坐

標。典型的觸摸技術包括電阻觸摸屏、聲表面波觸摸屏、紅外線觸摸屏和電容觸摸屏。

這里側重介紹電阻觸摸屏。電阻觸摸屏非常普及，你會發現許多評估板和開發

套件中都集成了電阻觸摸屏。電阻觸摸屏普及的主要原因是價格便宜，而且在電氣

上可以直接接入用戶的系統中。

之所以叫電阻觸摸屏，是因為它們本質上就是電阻分壓器。它們由兩個電阻薄

層組成，這兩個薄層被非常薄的絕緣層隔開，絕緣層通常以塑料微粒子的形式存

在。當你觸摸屏幕時，會使兩個電阻薄層變形到足以使它們之間發生電氣連接。然

后由軟件通過檢測分壓器上產生的電壓計算出兩層的短接位置，并最終確定觸摸位置。

電阻觸摸屏分為幾種類型，比如"四線"，"五線"和"八線"。線越多，精度就越

高，溫度漂移也越少，但基本的操作是一樣的。在最簡單的四線設計中，有一層稱

為"x軸"的電阻層，上面加有一定的電壓，另一個稱為"y軸"的電阻層作為接受層測

量對應x軸位置的電壓值。這一過程再反過來執行一遍，即y軸層加電，x軸層用于

電壓檢測。

注意必須獲取二個完全獨立的讀數，即x軸位置和y軸位置數據。這些數據在四

線或五線電阻觸摸屏中是無法同時讀取的。軟件必須先讀一個軸，然后再讀另外一

個軸。讀取的順序則無關緊要。

將電阻觸摸屏產生的電壓轉換成數字需要用到模數轉換器(adc)。直到不久前這

個adc幾乎一直是主cpu的外圍器件。burr brown ns7843或ns7846就是這種adc控制

器。該器件為12位的模數轉換器，其內嵌的邏輯電路通過交替給一個薄層加電，再

從另外一層轉換來控制觸摸屏。雖然可以使用諸如gpio之類的信號線來完成薄層加

電的切換，但該器件能夠分擔許多任務，還能提供產生觸摸或筆壓中斷的方式。