CN102792251B - 五线电阻式触摸屏压力测量电路和方法 - Google Patents

Abstract

一种包括触摸屏（10）的五线触摸屏系统，该触摸屏（10）包括接触电刷（11）和与接触电刷对齐的电阻层（16）以及第一电阻层触点（UL）、第二电阻层触点（UR）、第三电阻层触点（LR）和第四电阻层触点（LL），其中屏幕上的触摸朝着电阻层挤压一小部分接触电刷，在它们之间的电阻层上的触摸点处生成触摸电阻（R_Z）。接触电刷和各种触点分别选择性地耦合第一参考电压（V_DD）和第二参考电压（GND），从而在触摸点处生成模拟触摸电压（V_Z）。接触电刷和各种触点选择性地耦合模拟输入（56）和ADC（48）的参考电压输入，用于将触摸电压（V_Z）转换为数字形式。通过ADC将触摸点处的模拟电压（V_X）和（V_Y）转换为相应的数字形式。

Description

五线电阻式触摸屏压力测量电路和方法

技术领域

本发明一般涉及五线触摸屏，且更具体地涉及精确地确定施加到五线触摸屏上的触摸压力/作用力的系统和方法。

背景技术

图1示出了常规五线电阻式触摸屏10的分解等距视图，该触摸屏包括涂覆有电阻膜16的透明底层14、可以连接到外侧接触端子的四个导电角（corner）焊盘15-1、15-2、15-3和15-4以及顶层12。（这些层需要是透明的，以便允许显示器或LCD（液晶显示器）背光穿过。）图2示出了图1中触摸屏10的分解图的组装实施方式的剖视图，其中顶层12通常由聚酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）形成，并且被涂覆在高度导电（例如金属）的透明材料下方以形成接触电刷层11（也被简单地称为“接触电刷11”）。透明底层14也由PET形成，其涂覆有透明电阻膜16（通常是ITO（氧化铟锡））。

弹性绝缘垫片22分离顶层12和底层14，从而在二者之间维持薄空气间隙23。垫片22通常是非常薄的，并且被用于避免触摸点接触电阻的较大差异，这依赖于触摸相对于垫片的位置处于何处，还用于避免触摸点相对于垫片的不同位置的“感觉”的实质性变化。

将触摸压力施加于顶层12的外表面将朝着电阻式ITO层16推动接触电刷11的一小部分触摸接触区。当顶层12上不存在接触压力时，顶层12与底部电阻层14通过垫片22和空气间隙23分离。

一般通过常规五线触摸屏控制器检测触摸屏10的上表面上的触摸压力，该控制器控制施加于电阻层16的无源电阻的各种驱动信号，从而促进源于触摸触摸屏10的上表面的不同位置的不同电压的测量。

图3示出了图1和图2中描述的理想化五线电阻式触摸屏10的等效电路。图2的透明电阻层16在图3中表示为在其左上角、右上角、左下角和右下角分别具有对应于图1中的导电焊盘15-1、15-2、15-4和15-3的导电端子UL、UR、LL和LR的等效电阻器的矩形网格。因此接触电刷层11在电阻层16正上方，并且连接到接触电刷接触端子35。导体或角端子15-1、15-2、15-4、15-3与接触电刷接触端子35是五线触摸屏10的五个易接近的导体或“电线”。如图3的下部所示，如果通过导体27连接角端子UL和LL，并通过导体29连接端子UR和LR，则电阻层16表现为连接在导体27和29之间的电阻器，如图3的下部中的简化等效电路形式所示。类似地，如果通过导体26将端子UL和UR连接在一起，并通过导体28将端子LL和LR连接在一起，则电阻层16表现为连接在导体26和28之间的电阻器。当触摸被施加于触摸屏10时，顶部导电接触电刷11上的触摸点区31将触摸压力传递到电阻网格的点或区域30。

图4示出了与图3中所示的等效电路相似的等效电路，但是进一步包括在接触电刷11的接触区31和ITO电阻层16的接触区30之间具有触摸值Rz的“触摸电阻”33。触摸接触区30和31均是由施加于顶层12上的触摸压力产生的较小接触区，该触摸压力朝着电阻层16的较小区域30挤压接触电刷层11的较小区域31。应当注意，在图4的等效电路中假设接触电刷层11的电阻为零。

不利的是，对于通常利用触摸屏的LCD背光应用来说，提供充分透明的高度导电（例如金属）的接触电刷层11在当前是不太实际的。顶层12的下表面上的接触电刷涂层11目前是由几乎透明的ITO电阻材料组成的，这和底层14的上表面的电阻层16相同。因此，实际的五线触摸屏10的等效电路可能如图5所示，其中值为R_wiper的电阻34表示触摸区31和接触电刷接触端子35之间的ITO电阻式接触电刷层11的电阻。

通常，两个ITO电阻层11和16中的每一个的透明度近似为90%。因此，顶层12和底层14理论上的总体透明度是90%×90%=81%。这是非常重要的，因为触摸屏的较低透明度导致在LCD背光电路中将消耗更多功率以提供充足的光强度。

图6A是在解释确定常规五线电阻式触摸屏上的触摸的y坐标的过程时有用的等效电路。Y坐标的测量包括在导体26与导体28之间施加电压源38的电压V_DD，其中导体26连接到端子UL（15-1）和UR（15-2），而导体28连接到端子LL（15-4）和LR（15-3）。在触摸点（未示出）处感测电接触的y坐标位置是通过接触电刷11的导电端子35实现的。类似地，图6B是在解释确定触摸屏上的触摸的x坐标的过程时有用的等效电路。X坐标的测量包括在导体29与导体27之间施加电压V_DD，其中导体29连接到端子LR和UR，而导体27连接到端子UL和LL。在触摸点处感测电接触的位置是通过接触电刷11的导电点35实现的。

更具体地，触摸屏10耦合到的上述触摸屏控制器首先在导体26与导体28之间施加电压源38的屏驱动电压V_DD，在图6A中引起电流均匀地从顶部到底部流过触摸屏。y坐标电压V_Y从接触电刷11的接触端子35读取，并且由以下表达式给出：

公式1 $V_Y=\frac{V_{\mathrm{DD}}}{R_Y}\×R_{Y2}$

其中导体26与导体28之间的y方向电阻R_Y是能够容易测量的已知值。R_Y2是触摸点30与电压源38的负（-）端子之间的电阻。（R_Y和R_Y2在图7A中示出。）

类似地，在图6B中触摸屏控制器在导体29与导体27之间施加电压源38的屏驱动电压V_DD，引起电流从右边到左边均匀地流过触摸屏。x坐标电压V_X从接触电刷11的接触端子35读取，并且由以下表达式给出：

公式2 $V_X=\frac{V_{\mathrm{DD}}}{R_X}\×R_{X2}$

其中导体29与导体27之间的x方向电阻R_X是能够容易测量的已知值。R_X2是触摸点30与电压源38的负（-）端子之间的电阻。（R_X和R_X2在图7B中示出。）

除了前述的触摸屏之外，相信最接近的现有技术也包括美国专利US6,246,394和US7,215,330。2001年6月12日授予Kalthoff等人的专利US6,246,394“TouchscreenMeasurementCircuitandMethod”公开了四线触摸屏数字化系统，并且展示了测量触摸位置的x坐标和y坐标的方法。2007年5月8日授予Rantet的专利US7,215,330“Touch-SensitiveSurfaceWhichIsAlsoSensitivetoPressureLevels”公开了一种四线触摸屏，其包括连接到沿着构成触摸感应屏的两个屏幕的边缘的电阻条的正交导电轨6和8，因此可以测量x坐标和y坐标以及所施加的压力。该方法测量四线电阻式触摸屏上的压力或触摸点的第三或“z”坐标。

触摸屏用户可能意外地撞击附近的物品而对触摸屏施加机械振动，这可能导致相关联的触摸屏系统错误地解读触摸位置或将振动错误地解释为有意的触摸。而且，用户可能意外触摸屏幕表面。如果触摸屏和相关联的控制器能够测量触摸屏的接触电刷层和电阻层之间的触摸电阻，则可以建立“灵敏度”阈值，该阈值防止由于触摸屏表面上的机械振动或轻微外来触摸而导致的错误触摸解读。在某些应用中，例如，解读写在触摸屏上的中文字符或绘制图形特性时，由铁笔施加于触摸屏表面的不同作用力/压力量可以被解读为表示不同宽度或暗度的线。还存在这样的应用，其中上述灵敏度阈值可以被用于防止诸如EMI（电磁干扰）的电噪声引起触摸解读误差。

现有的五线触摸屏系统只能够测量x坐标和y坐标，缺少用于获取第三坐标或压力数据的任何方法，并且执行某些功能的能力有限，例如签名验证，其中提供有效签名所施加的压力可能是非常重要的。对于五线触摸屏系统来说，如果没有本发明的压力测量，五线触摸屏系统只能够生成二维坐标，因此只支持触摸屏表面上的二维应用。

因此，存在对这样一种系统的未满足的需求，即该系统测量在五线触摸屏的接触电刷层和电阻层之间的触摸屏面板中形成的3个触摸点坐标电压，以分别表示x坐标、y坐标和触摸点接触电阻坐标。

还存在对这样一种系统的未满足的需求，即该系统测量在五线触摸屏的接触电刷层和电阻层之间的触摸屏面板中形成的3个触摸点坐标电压，以分别表示x坐标、y坐标和触摸点接触电阻坐标，其中触摸点接触电阻被用于确定触摸点接触压力或作用力。

还存在对能够通过利用五线触摸屏中的触摸压力接触电阻来提供改进的签名验证的触摸屏系统的未满足的需求。

还存在对能够通过利用五线触摸屏上的触摸点接触电阻来提供触摸强度测量的触摸屏系统的未满足的需求。

还存在对能够通过利用五线触摸屏上的触摸点接触电阻来提供触摸灵敏度测量的触摸屏系统的未满足的需求，其中可以区分来自触摸屏的EMI（电磁干扰）和实际的触摸或压力。

还存在对能够通过利用五线触摸屏上的触摸点接触电阻来提供触摸强度测量的触摸屏系统的未满足的需求，其中可以确定触摸点尺寸信息。

发明内容

本发明的一个目的是提供测量在五线触摸屏的接触电刷层和电阻层之间的触摸屏面板中形成的3个触摸点坐标电压以分别表示x坐标、y坐标和触摸点接触电阻坐标的系统。

本发明的另一个目的是提供测量在接触电刷层和电阻层之间的五线触摸屏面板中形成的3个触摸点坐标电压以分别表示x坐标、y坐标和触摸点接触电阻坐标的系统，其中触摸点接触电阻被用于确定触摸点接触压力或作用力。

本发明的另一个目的是提供能够通过利用五线触摸屏中的触摸点接触电阻提供改进的签名验证的触摸屏系统。

本发明的另一个目的是通过利用五线触摸屏中的触摸点接触电阻提供触摸灵敏度测量。

本发明的另一个目的是通过利用五线触摸屏中的触摸点接触电阻提供触摸灵敏度测量，其中可以区分来自触摸屏的EMI（电磁干扰）和实际的触摸或压力。

本发明的另一个目的是通过利用五线触摸屏中的触摸点接触电阻提供触摸灵敏度测量，其中可以确定触摸点尺寸。

简而言之，根据一个实施例，本发明提供一种五线触摸屏系统，其包括触摸屏（10），该触摸屏包括接触电刷（11）和与该接触电刷对齐的电阻层（16）以及第一（UL）电阻层触点、第二（UR）电阻层触点、第三（LR）电阻层触点和第四（LL）电阻层触点，其中触摸屏上的触摸朝着电阻层挤压一小部分接触电刷，在电阻层的触摸点处产生在电阻层和一小部分接触电刷之间的接触电阻（R_Z）。接触电刷和不同的触点分别选择性地耦合到第一参考电压（V_DD）和第二参考电压（GND），从而在触摸点处产生模拟触摸电压（V_Z）。接触电刷和不同的触点选择性地耦合到ADC（48）的模拟输入（56）和参考电压输入，以便将触摸电压（V_Z）转换为数字形式。通过ADC将触摸点处的模拟电压（V_X）和（V_Y）转换为相应的数字形式。

在一个实施例中，本发明提供一种五线触摸屏系统（40），其包括五线触摸屏传感器（10）、充分透明且充分导电的接触电刷层（11）、与接触电刷层（11）对齐的充分透明的电阻层（16）以及分离接触电刷层（11）与电阻层（16）的多个薄垫片（22），其中电阻层（16）包括第一接触端子（UL）、第二接触端子（UR）、第三接触端子（LL）和第四接触端子（LR），其中接触电刷层（11）上的触摸朝着电阻层（16）挤压接触电刷层（11）的一小部分（31），从而形成在接触电刷层（11）和电阻层（16）之间具有触摸电阻（R_Z）的电阻接触区（30），触摸电阻（R_Z）与触摸强度（P_touch）成反比。耦合到触摸屏传感器（10）的控制器（41）包括分别将接触电刷层（11）和不同的接触端子（UL，UR，LR，LL）选择性地耦合到第一参考电压（V_DD）和第二参考电压（GND）的触摸屏驱动器电路（42），从而在电阻接触区（30）的电阻层（16）上产生第一模拟触摸位置电压（V_X）、第二模拟触摸位置电压（V_Y）及模拟触摸电压（V_Z）。模拟-数字转换电路（48）具有耦合到触摸屏驱动器电路（42）的输入（56）。控制器（41）中的多路复用电路（44）将接触电刷层（11）和各个接触端子（UL，UR，LR，LL）选择性地耦合到模拟数字转换电路（48）的输入（56），从而使其将第一（V_X）模拟触摸位置电压和第二（V_Y）模拟触摸位置电压以及模拟触摸电压（V_Z）分别转换为其各自的数字表示（60）。

在一个实施例中，第一（UL）接触端子、第二（UR）接触端子、第三（LL）接触端子和第四（LR）接触端子是角接触端子。触摸屏驱动器电路（42）将第二（UR）接触端子和第三（LR）接触端子耦合到第一参考电压（V_DD），将第一（UL）接触端子和第四（LL）接触端子耦合到第二参考电压（GND），以及将接触电刷层（11）耦合到模拟数字转换电路（48）的输入（56），从而在模拟数字转换电路（48）的输入（56）上产生模拟x坐标电压（V_X）。触摸屏驱动器电路（42）将第一（UL）接触端子和第二（UR）接触端子耦合到第一参考电压（V_DD），将第三（LR）接触端子和第四（LL）接触端子耦合到第二参考电压（GND），以及将接触电刷层（11）耦合到模拟数字转换电路（48）的输入（56），从而在模拟数字转换电路（48）的输入（56）上产生模拟y坐标电压（V_Y）。触摸屏驱动器电路（42）将接触电刷层（11）耦合到第一参考电压（V_DD），将第三（LR）接触端子和第四（LL）接触端子耦合到第二参考电压（GND），以及将第一（UL）接触端子和第二（UR）接触端子耦合到模拟数字转换电路（48）的输入（56），从而在模拟数字转换电路（48）的输入（56）上产生模拟触摸电压（V_Z），作为模拟z坐标电压（V_Z）。

在描述的实施例中，控制器（41）的数字输出通过至少一个数字总线（64）耦合到主机处理器（66），其中主机处理器（66）计算对应于模拟y坐标电压（R_Y）、模拟z坐标电压（V_Z）和触摸屏电阻预定值（R_Y）的触摸电阻值（R_Z）。主机处理器（66）基于触摸电阻（R_Z）和触摸强度（P_touch）之间的预定关系从触摸电阻值（R_Z）计算触摸强度值（P_touch）。

在描述的实施例中，模拟数字转换电路（48）将模拟x坐标电压（V_X）转换为表示电阻式接触区域（30）的x坐标的数字x坐标位置数。模拟数字转换电路（48）还将模拟y坐标电压（V_Y）转换为表示电阻式接触区域（30）的y坐标的数字y坐标位置数。模拟数字转换电路（48）还将模拟z坐标电压（V_Z）转换为表示接触区域（30）触摸电阻（R_Z）的z坐标位置数。

在描述的实施例中，主机处理器（66）将数字x坐标位置数转换为数字x坐标电压值（V_X），将数字y坐标位置数转换为数字y坐标电压值（V_Y）。主机处理器（66）将数字z坐标位置数转换为数字z坐标电压值（V_Z），还将数字z坐标电压值（V_Z）转换为触摸电阻的数字值（R_Z）。主机处理器（66）基于触摸电阻的数字值（R_Z）计算触摸强度值（P_touch）。

在描述的实施例中，触摸屏驱动电路（42）包括第一（Q1）P沟道开关晶体管、第二（Q2）P沟道开关晶体管、第三（Q3）P沟道开关晶体管和第四（Q5）P沟道开关晶体管，其源极耦合第一参考电压（V_DD），漏极分别耦合接触电刷层（11）、第二接触端子（UR）、第三接触端子（LR）和第一接触端子（UL）。第五（Q4）N沟道开关晶体管和第六（Q6）N沟道开关晶体管的源极耦合第二参考电压（GND），漏极分别耦合第三接触端子（LR）和第四接触端子（LL）。第一开关晶体管的栅极、第二开关晶体管的栅极、第三开关晶体管的栅极、第四开关晶体管的栅极、第五开关晶体管的栅极和第六开关晶体管的栅极耦合到触摸屏驱动器控制电路（68），用于控制触摸屏驱动电路（42）测量模拟x坐标电压（V_X）、模拟y坐标电压（V_Y）和模拟z坐标电压（V_Z）。在描述的实施例中，预处理电路（50）耦合在模拟数字转换电路（48）的输出（60）和数字总线（64）之间，从而执行模拟数字转换电路（48）的输出（60）上的数字信号的过滤。

在一个实施例中，本发明提供了操作五线触摸屏系统（40）的方法，包括提供包括接触电刷层（11）和与接触电刷层（11）对齐的电阻层（16），还包括第一（UL）接触端子、第二（UR）接触端子、第三（LR）接触端子和第四（LL）接触端子，其中接触电刷层（11）上的触摸朝着电阻层（16）挤压一小部分（31）接触电刷层（11），因而引起或充分改变接触电刷层（11）的接触区域（31）和电阻层（16）的电阻式接触区域（30）之间的触摸电阻（R_Z），触摸电阻（R_Z）与触摸强度（P_touch）成反比；分别将接触电刷层（11）和各个接触端子（UL，UR，LR，LL）选择性地耦合到第一（V_DD）参考电压和第二（GND）参考电压，从而在电阻式接触区域（30）的电阻层（16）产生模拟触摸电压（V_Z），模拟触摸电压（V_Z）是触摸电阻（R_Z）的函数；以及将接触电刷层（11）和各个接触端子（UL，UR，LR，LL）选择性地耦合到模拟数字转换电路（48）的输入（56），并且通过模拟数字转换电路（48）将模拟触摸电压（V_Z）转换为数字形式（60）。

在一个实施例中，方法包括将第一（UL）接触端子和第二（UR）接触端子耦合到第一参考电压（V_DD），将第四（LL）接触端子和第三（LR）接触端子耦合到第二参考电压（GND），以及将接触电刷层（11）耦合到模拟数字转换电路（48）的输入（56），从而在模拟数字转换电路（48）的输入（56）上产生模拟y坐标电压（V_Y）；将第二（UR）接触端子和第三（LR）接触端子耦合到第二参考电压（GND），以及将接触电刷层（11）耦合到模拟数字转换电路（48）的输入（56），从而在模拟数字转换电路（48）的输入（56）上产生模拟x坐标电压（V_X）；以及将第三（LR）接触端子和第四（LL）接触端子耦合到第二参考电压（GND），将接触电刷（11）耦合到第一参考电压（V_DD），以及将第一（UL）接触端子和第二（UR）接触端子耦合到模拟数字转换电路（48）的输入（56），从而在模拟数字转换电路（48）的输入（56）上产生模拟触摸电压（V_Z），作为模拟z坐标电压。

在一个实施例中，方法包括通过至少一个数字总线（64）将模拟数字转换电路（48）的输出（60）耦合到主机处理器（66），从而计算触摸电阻值（R_Z），其对应于模拟y坐标电压（V_X）、模拟z坐标（V_Z）和触摸屏电阻预定值（R_Y）。

在一个实施例中，方法包括操作模拟数字转换电路（48），将模拟x坐标电压（V_X）转换为表示电阻式接触区域（30）的x坐标的数字x坐标位置数，将模拟y坐标电压（V_Y）转换为表示电阻式接触区域（30）的y坐标的数字y坐标位置数，以及将模拟z坐标电压（V_Z）转换为表示电阻式接触区域（30）的z坐标的数字y坐标位置数，其中主机处理器（66）基于z坐标位置数计算触摸电阻值（R_Z）。在一个实施例中，主机处理器（66）基于触摸电阻（R_Z）和触摸强度（P_touch）之间的预定关系从触摸电阻值（R_Z）计算触摸强度值（P_touch）。

在一个实施例中，本发明提供了包括五线触摸屏传感器（10）的五线触摸屏系统（40），其包括接触电刷（11）和与接触电刷（11）对齐的电阻层（16），并且包括第一（UL）接触端子、第二（UR）接触端子、第三（LR）接触端子和第四（LL）接触端子，其中接触电刷（11）的触摸朝着电阻层（16）挤压一小部分接触电刷（11），从而在接触电刷（11）的接触区域（31）和电阻层（16）的电阻式接触区域（30）之间产生触摸电阻（R_Z），触摸电阻与触摸强度（P_touch）成反比；装置（42）将接触电刷层（11）和各个接触端子（UL，UR，LR，LL）分别选择性地耦合到第一（V_DD）参考电压和第二（GND）参考电压，从而在电阻式接触区域（30）的电阻层（16）产生模拟触摸电压（V_Z），模拟触摸电压（V_Z）是触摸电阻（R_Z）的函数；以及装置（44）将接触电刷层（11）和各个接触端子（UL，UR，LR，LL）耦合到模拟数字转换电路（48）的输入（56），用于将模拟触摸电压（V_Z）转换为其数字表示（60）。

附图说明

图1是常规的五线电阻式触摸屏的分解等距图。

图2是图1的常规五线电阻式触摸屏的剖视图。

图3是示出了图1和图2中所示的常规五线电阻式触摸屏的等效电路的图。

图4是示出了图1和图2中所示的常规五线电阻式触摸屏的等效电路的图，其中显示触摸点接触电阻R_Z。

图5是示出了图4中所示的常规五线电阻式触摸屏的等效图。

图6A是在说明测量图1-图5中描述的常规五线电阻式触摸屏的触摸y坐标中有用的等效电路图。

图6B是在说明测量图1-图5中描述的常规五线电阻式触摸屏的触摸x坐标中有用的等效电路图。

图7A是等效电路图，其中假设接触电刷电阻为零，该等效电路在说明测量表示施加于图1-4中描绘的理想化五线电阻式触摸屏的触摸点的触摸压力的z坐标作为y坐标参数的函数时是有用的。

图7B是等效电路图，其中如图4中假设接触电刷电阻为零，该等效电路在说明测量表示施加于图1-4中描绘的理想化五线电阻式触摸屏的触摸点的触摸压力的z坐标作为x坐标参数的函数时是有用的。

图8A是表示图7A中所示的电路的更加简化的等效电路图。

图8B是表示图7B中所示的电路的更加简化的等效电路图。

图9是图8A中所示的等效电路图进一步包括图5中的接触电刷电阻效果的图，并且在说明测量表示施加于图1-图5中所描述的常规五线电阻式触摸屏的触摸点的触摸压力的z坐标时是有用的。

图10是触摸屏系统的方框图，其中实现本发明的触摸压力接触区域电阻测量方法和触摸压力测量方法。

具体实施方式

图7A和图7B示出了触摸屏10（图1）的等效电路，其中触摸压力已经施加于接触电刷层11的小部分区域31，由此朝着顶层12的表面挤压它，从而在电阻层16上形成电阻式触摸压力接触区域30。触摸压力接触区域30和31在接触电刷层11和电阻层16之间产生接触电阻R_Z（或接触电阻R_Z的非常显著的改变）。虚线33包围触摸压力接触区域电阻R_Z，如图7A和图7B中示意所示。电阻层16（也可以参考图2）被表示为离散电阻器的矩形网格，其中在其左上角、右上角、左下角和右下角的端子UL、UR、LL和LR分别对应于导电焊盘15-1、15-2、15-4和15-3，如图1中的分解图所示。

压力接触区域电阻R_Z串联连接在电阻层16和接触电刷11之间。参考电压源38的（+）端子在如图7A中所示的接触电刷11的接触端子35和导体28之间产生电压V_DD或在如图7B中所示的接触电刷11的接触端子35和导体27之间产生电压V_DD。在这种情况下，假设接触电刷电阻（图5和图9中的R_Wiper）为零。

图7A示出了导体26和导体28之间的电阻层16的电阻R_Y等于R_Y1和R_Y2的和，其中R_Y1是导体26和触摸压力接触区域30之间的电阻层16的电阻，R_Y2是触摸压力接触区域30和导体28之间的电阻。

图8A的简化等效电路比图7A更清晰地示出了导体26通过电阻R_Y1与触摸压力接触区域30的耦合。触摸压力接触区域30通过电阻R_Y2耦合到导体28。接触区域30和31之间的电阻R_Z（在图7A和图7B中由虚线33包围）是电阻层16和接触电刷层11之间的接触电阻。为了测量五线电阻式触摸屏10的触摸压力接触电阻R_Z（参考图1和图2），在接触电刷11的接触端子35和导体28之间施加V_DD（参考图7和图8）。朝着电阻层16的触摸压力接触区域30的位置处的触摸压力电压V_Z-Y是电阻R_Y2上的电压。导体26上的电压等于V_Z-Y，因为流过电阻R_Y1的电流为零，因为导体26是电“悬浮”的。

因此，可以通过测量在导体26和导体28之间测量的触摸压力电压值V_Z-Y可以确定触摸电阻R_Z。（注意到，根据定义，压力等于每单位面积的力，无论触摸强度表示为力还是压力，都可以适用本发明的描述。）注意到，V_Z-Y是由电阻R_Z和R_Y2组成的分压器生成的电压，并且可以通过公式3表示：

公式3 $V_{Z-Y}=\left[\frac{R_{Y2}}{(R_Z+R_{Y2})}\right]\×V_{\mathrm{DD}}$

为了求解触摸压力接触R_Z，公式3可以重写为公式4：

公式4 $R_Z=\left[\frac{(V_{\mathrm{DD}}-V_{Z-Y})}{V_{Z-Y}}\right]\×R_{Y2}$

用公式2替代公式4中的R_Y2得到公式5A：

公式5A $R_Z=\left(\frac{V_Y}{V_{\mathrm{DD}}}\right)\×(\frac{V_{\mathrm{DD}}}{V_{Z-Y}}-1)\×R_Y$

因此，触摸压力电阻R_Z是先前已知的V_DD和R_Y以及V_Z-Y和V_Y的当前测量值的函数。

类似地，为了测量五线电阻式触摸屏10的触摸压力接触电阻R_Z（参考图1和图2），在接触电刷11的接触端子35和导体27之间施加电压V_DD（参考图7B和图8B）。图8B的简化等效电路比图7B更清晰地示出了导体29通过电阻R_X1与触摸压力接触区域30的耦合。朝着电阻层16的触摸压力接触区域30的位置处的触摸压力电压V_Z-X是电阻R_X2上的电压。电压由电阻R_Z和R_X2组成的分压器产生，并且根据类似于公式4和公式5的公式，对V_Z-X的触摸压力接触电阻也可以以公式5B表示：

公式5B $R_Z=\left(\frac{V_X}{V_{\mathrm{DD}}}\right)\×(\frac{V_{\mathrm{DD}}}{V_{Z-X}}-1)\×R_X$

为了测量R_Z，用户可以应用公式5A或5B，或对公式5A和5B的结果取平均值。为了简化进一步的讨论，将仅使用公式5A。

图9是与图8A中所示相同的简化等效电路，除了图9进一步包括接触电刷11的电阻R_Wiper，其中R_Wiper包括接触电刷层11的所有电阻，包括耦合在触摸压力接触区域31和电压源38的（+）端子之间的任何其他等效连接和/或布线电阻。在许多情况中，R_Z和电压源38的（+）端子之间的电阻R_Wiper会是非常显著的，这是由于组成接触电刷层11的电阻ITO层的电阻与接触电刷11的接触端子35和电压源38的（+）端子之间的任何连接/或布线电阻造成的。当考虑与接触电刷11关联的总电阻R_Wiper时，公式5A变成公式6：

公式6 $R_Z+R_{\mathrm{Wiper}}=\left(\frac{V_Y}{V_{\mathrm{DD}}}\right)\×(\frac{V_{\mathrm{DD}}}{V_{Z-Y}}-1)\×R_Y$

顶部接触电刷层11和底部电阻层16之间的触摸电阻R_Z是触摸强度（例如，触摸压力或触摸力）的函数，因此，可以用于计算触摸强度P_touch。施加于五线触摸屏表面的任何位置的触摸强度与触摸强度接触电阻R_Z成反比，因此在确定R_Z和P_touch之间的关系的完全相同条件下，更重的触摸降低R_Z，更轻的触摸增加R_Z。一般情况下，触摸屏10的触摸强度P_touch是R_Z的函数，并且可以通过多项式形式表述为：

公式7 $P_{\mathrm{touch}}=a0+a1\×R_Z+a2\×R_Z^2+a3\×R_Z^3+...$

其中系数a0、a1、a2、a3等是实数。对于不同的触摸屏，公式7中的系数是不同的。测量从触摸最新式的触摸屏得到的触摸压力接触电阻R_Z的分辨率或精确度通常较低，通常不需要使用公式7中多于大约4或5项来能够计算触摸强度P_touch的可接受的准确值。对于任意特定触摸屏，触摸电阻R_Z之间的函数关系可以通过合适的校准过程确定。作为简化示例，公式7可以近似为如下表示：

公式8 $P_{\mathrm{touch}}=\frac{1}{\mathrm{\α}+\mathrm{\β}\×R_Z}$

其中系数α和β均是正实数，由触摸面板结构和材料确定，并且用户通过校准可以容易地获取两者的值，从而确定P_touch和R_Z之间的关系。

因为与接触电刷关联的总电阻R_Wiper在任意单个触摸点是常量，所以根据公式8通过替代公式6的R_Z可以获得触摸强度，并且可以由公式9表示：

$P_{\mathrm{touch}}=\frac{1}{\mathrm{\α}+\mathrm{\β}\×[\left(\frac{V_y}{V_{\mathrm{DD}}}\right)\×(\frac{V_{\mathrm{DD}}}{V_{Z-Y}}-1)\×R_Y-R_{\mathrm{Wiper}}]}$

公式9 $=\frac{1}{\mathrm{\α}-\mathrm{\β}\×R_{\mathrm{Wiper}}+\mathrm{\β}\×R_Y\×\left(\frac{V_Y}{V_{\mathrm{DD}}}\right)\×(\frac{V_{\mathrm{DD}}}{V_{Z-Y}}-1)}$

$=\frac{1}{{\mathrm{\α}}^{\′}+\mathrm{\β}\×R_Y\×\left(\frac{V_Y}{V_{\mathrm{DD}}}\right)\×(\frac{V_{\mathrm{DD}}}{V_{Z-Y}}-1)}=\frac{1}{{\mathrm{\α}}^{\′}+\mathrm{\β}\×R_Z}$

其中α'＝α-β×R_Wiper在五线电阻式触摸屏的任意固定点是常量。利用图9中的电路提供的方法，可以根据R_Z可以测量五线电阻式触摸屏上任意位置的触摸电阻。可以根据公式5A和/或5B，或当考虑接触电刷层11的屏幕电阻时根据公式6获得R_Z。比较公式9（考虑R_Wiper时，如图9中所示）和公式8（不考虑R_Wiper，如图8A和图8B中所示），R_Z和P_touch之间的关系的表达式在五线电阻式触摸屏的每个触摸区域是相同的。

图10示出了触摸屏系统40，其包括耦合到触摸屏控制器41的触摸屏10，触摸屏控制器41可以与主机处理器66接口连接。触摸屏系统40提供以前述公式表示的V_X电压、V_Y电压和V_Z电压（即，V_Z-Y或V_Z-X）的测量值的数字表示。或者，替换地并且通常优选地，触摸屏系统40可以提供表示V_X电压、V_Y电压和V_Z电压的数字x“坐标值”、y“坐标值”和z“坐标值”，其全面指示触摸屏10上的三维触摸位置。

存在耦合在触摸屏控制器41和触摸屏10之间的五个模拟信号。触摸屏控制器41连接到触摸屏10的接触电刷11的接触端子35。触摸屏控制器41还连接到触摸屏10的端子UL、UR、LR和LL。端子UL、UR、LR和LL与接触电刷11的接触端子35连接到触摸屏控制器41内的触摸屏驱动电路42，并且进一步连接到触摸屏控制器41的多路复用器（MUX）44的输入。多路复用器44确定这些导体中哪一些被多路复用至ADC（模拟数字转换器）48的输入56，ADC48将V_X、V_Y和V_Z转换为数字触摸数据。在预处理电路50（例如，其可以执行噪声过滤）之后，数字触摸数据通过常规的数字接口控制电路54和数字总线64发送至主机处理器66。

接触电刷11通过接触端子35连接到P沟道开关晶体管Q1的漏极，其源极连接V_DD。V_DD还连接到P沟道开关晶体管Q2、Q3和Q5的源极。晶体管Q2、Q3和Q5的漏极分别连接到UR端子15-2、LR端子15-3和UL端子15-1。N沟道开关晶体管Q4和Q6的源极连接到地。晶体管Q4的漏极连接到LR端子15-3，晶体管Q6的漏极连接到UL端子15-1。晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的栅极连接到触摸屏驱动器42的驱动器控制器电路68，可以根据简单的逻辑电路或根据来自主机处理器66的合适的控制信号或指令控制触摸屏驱动器42的驱动器控制器电路68。

触摸屏系统40可以被认为包括触摸屏10、触摸屏控制器41和主机处理器66的一部分。可以被认为是触摸屏系统40的一部分的主机处理器66的部分66A是通过数字接口控制电路54和触摸检测器46与触摸屏控制器41进行通信的部分。部分66A可以被认为包括执行以上所述的与触摸屏控制器41关联的计算的软件和与触摸屏驱动器42的操作关联的软件。主机处理器66的部分66A还可以被认为包括与如下关联的软件和硬件：存储与触摸屏10关联的数据和将数据传递给主机处理器66中其他位置的应用。

可以由实现随后描述的表格1的各种电路（例如简单状态机）容易地控制驱动器控制器68中的开关晶体管。驱动器控制器68可以经由导体或总线65和数字接口控制电路54从主机处理器68接收命令。

多路复用器44多路复用导体35、15-1、15-2、15-3和15-4上的来自触摸屏10的5个信号，从而生成参考电压V_REE ⁺和V_REF ^-，还生成ADC48的输入导体56上的模拟输入信号。（PENIRQ是来自触摸检测器电路46的中断输出，触摸检测器电路46的输入连接到接触电刷接触端子35，并且指示是否已经检测到触摸屏10上的触摸。）

表格1示出了各个晶体管（或开关）Q1-Q6的状态，电阻层16与接触电刷11的各个端子的连接（即，到多路复用器44的模拟输入），参考电压信号以及在触摸屏控制器40操作来测量V_X、V_Y和V_Z期间从多路复用器44输出至ADC48的模拟信号。

表格1

来自多路复用器44的输出

ADC

输入56接触电刷接触35接触电刷接触35UL/UR

V_REF ⁺UR/LRUL/UR接触电刷接触35

V_REF ^-UL/LLLR/LLLR/LL

ADC（模拟数字转换器）48根据表格1中指示的各个条件将导体56上测量的模拟电压V_X、V_Y和V_Z转换为数字总线60上的数字值。

如上所述，接触电刷接触35通过Q1选择性地耦合到V_DD，UR通过Q2选择性地耦合到V_DD。LR通过Q3选择性地耦合到V_DD并且通过Q4选择性地耦合到地。UL通过Q5选择性地耦合到V_DD并且通过Q6选择性地耦合到地。

参考表格1，为了测量V_X，Q1关闭，所以接触电刷接触35通过多路复用器44耦合到ADC输入56。Q2打开，所以UR耦合到V_DD。Q3打开，所以LR耦合到V_DD。Q3和Q4不能同时打开，Q3打开，所以Q4关闭。Q5关闭，Q6打开，这意味着UL和LL两者耦合到地，而UR和LR两者耦合V_DD。Q2和Q3两者打开，UR和LR两者处于V_DD。接触电刷接触35是电悬浮的，因为Q1关闭。UL处于地，因为Q6打开，LL总是处于地。ADC48的V_REF ⁺参考电压输入连接到UL和LR，这导致电压几乎等于耦合到ADC48的V_REF ⁺输入的V_DD。ADC48的V_REF ^-参考电压输入连接到UL和LL，这导致电压几乎等于连接到ADC48的V_REF ^-参考电压输入的地。参考图6B。

为了测量V_Y，Q1关闭，所以接触电刷接触35通过多路复用器44耦合到ADC输入56。Q2打开，所以UR耦合到V_DD。Q4打开，所以LR耦合到GND。Q3和Q4不能同时打开，Q4打开，所以Q3关闭。Q5打开和Q6关闭，这意味着LR和LL两者耦合到地，而UR和UL两者耦合到V_DD。由于Q2和Q4打开，因此UR和UL两者处于V_DD。接触电刷接触35是电悬浮的，因为Q1关闭。LR处于地，因为Q5打开，LL总是处于地。ADC48的V_REF ⁺参考电压输入连接到UL和UR，这导致电压几乎等于耦合到ADC48的V_REF ⁺输入的V_DD。ADC48的参考电压输入V_REF ^-连接到LR和LL，这导致电压几乎等于连接到ADC48的V_REF ^-参考电压输入的地。参考图6A。

为了测量V_Z，Q1打开，所以接触电刷接触35连接到VDD。Q2关闭，所以UR是电悬浮的。Q3关闭，Q4打开，所以LR处于地。Q5和Q6两者关闭，所以UL是电悬浮的。LL处于地。模拟数字转换电路的输入连接到UL和UR。ADC48的V_REF ⁺参考电压连接到接触电刷接触35。ADC48的V_REF ^-参考电压连接到LR和LL。参考图7A和图8A。

由ADC48在数字总线60上生成的数字输出被提供为预处理电路50的输入，预处理电路50可以用作数字平均滤波器，从而在发送测量量值到主机处理器66之前降低噪声。预处理电路50还可以执行各种其他功能，例如数据验证。预处理电路50的输出通过数字总线62耦合到数字接口控制电路54，数字接口控制电路54通过双向数字总线64耦合到主机处理器66。

触摸屏10和触摸驱动器42产生到ADC48的输入56的模拟电压值V_X、V_Y和V_Z。V_X、V_Y和V_Z表示触摸屏10上的三维触摸位置坐标，即公式1到3分别表示的V_X、V_Y和V_Z。通常，ADC48生成的V_X、V_Y和V_Z的数字化值实际上是数字x、y和z坐标位置数，例如2046、4096等，或者对应于多路复用器44在ADC48的输入56上生成的V_X、V_Y和V_Z的模拟值中的每一个。ADC48执行将V_X、V_Y和V_Z的模拟电压值转换为数字x、y和z坐标位置数，并且经由预处理电路50和数字接口控制54将他们提供给主机处理器66。主机处理器66针对特定用户应用呈现、应用和/或解释数据。

因此，触摸屏10上的当前触摸的V_X、V_Y和V_Z（例如，V_Z-Y或V_Z-X）的数字表示（例如，模拟电压V_X、V_Y和V_Z的数字x、y和z触摸屏坐标位置数表示）通过控制器41提供给主机处理器66。如果驱动器42提供测量模拟电压V_X、V_Y和V_Z的直接数字化表示，那么主机处理器66可以使用该信息定位对应于V_X、V_Y的触摸位置，计算R_Z值，并且进一步计算P_touch值。然后主机处理器66可以使用那些值用于当前用户应用。

然后，主机处理器66可以使用R_Z值来消除系统噪声和/或以其他方式提高触摸点信息的精确度。例如，z坐标信息可以帮助确定似乎是非常轻的压力触摸点实际上仅仅是由于振动造成的。

触摸点电阻R_Z和触摸压力或强度P_touch之间的关系可能是复杂的，不同的用户可以使用主机处理器66来执行不同的算法，基于图10中所示的触摸屏系统40生成的数字表示的V_X、V_Y和V_Z计算触摸压力或强度P_touch。主机处理器66可以用于针对任意特定的触摸屏10建立/校准P_touch和R_Z之间的关系，并且基于触摸屏系统40生成的V_X、V_Y和V_Z值计算施加于接触电刷层11的触摸压力或强度P_touch。

应当理解，本发明被认为提供了如下第一个五线触摸屏系统，该系统生成测量值，根据测量值可以获得在五线触摸屏上任意点的第三维坐标值R_Z，并且可以计算触摸点压力，因而使主机处理器与先前利用五线触摸屏系统相比，更精确地执行更多功能。这在某些应用中是非常有用的，例如图像绘制、确定线或点尺寸、签名验证（其中应用来提供有效签名的触摸强度是非常重要的）。利用本发明的强度/z坐标方法，触摸屏系统可以生成三维坐标，因此支持“三维”或“实际世界”应用。一般而言，关于多大触摸压力施加于触摸屏的信息可以帮助提高触摸屏系统的整体性能。

除了利用以上所述的状态机来实现驱动器控制器68之外，还存在其他方式控制触摸屏驱动器42。可以通过除了状态机之外的逻辑电路实现驱动器控制器68。主机处理器66可以启动驱动器控制器68的操作，从而使触摸屏驱动器42根据表格1工作。驱动器控制器68本身可以是可编程的，以便如果检测到触摸屏表面的触摸，则使触摸屏驱动器42按照期望自动工作以测量V_X、V_Y和V_Z。或者，预处理电路50可以被配置为响应于触摸屏10的表面的有效触摸而控制驱动器控制器68。

虽然在此描述了具有所有特征或步骤或仅某些特征或步骤的示例实施例，但是具有所描述的特征或步骤中的一个或多个的不同组合的实施例意在被涵盖。本领域技术人员将理解，在要求保护的本发明的范围内许多其他的实施例和变化也是可能的。

Claims (20)

1.一种五线触摸屏系统，其包括：

(a)五线触摸屏传感器，其包括：

基本透明且基本导电的接触电刷层；

与所述接触电刷层对齐的基本透明的电阻层，所述电阻层包括第一接触端子、第二接触端子、第三接触端子和第四接触端子；和

分离所述接触电刷层和所述电阻层的多个薄垫片；其中所述接触电刷层上的触摸朝着所述电阻层挤压一小部分接触电刷层，从而形成在所述接触电刷层和所述电阻层之间具有触摸电阻的电阻触摸区，所述触摸电阻与触摸强度成反比；以及

(b)耦合到所述触摸屏传感器的控制器，其包括：

触摸屏驱动器电路，用于分别选择性地耦合所述接触电刷层和各个接触端子到第一参考电压和第二参考电压，从而生成第一模拟触摸位置电压和第二模拟触摸位置电压以及所述电阻触摸区的电阻层上的模拟触摸电压；

模拟-数字转换电路，其具有耦合到所述触摸屏驱动器电路的输入；和

所述控制器中的多路复用电路，用于选择性地耦合所述接触电刷层和各个接触端子到所述模拟-数字转换电路的所述输入，从而使其将所述第一模拟触摸位置电压和所述第二模拟触摸位置电压以及所述模拟触摸电压分别转换为各自的数字形式。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述第一接触端子、所述第二接触端子、所述第三接触端子和所述第四接触端子是角接触端子，所述触摸屏驱动器电路将所述第二接触端子和所述第三接触端子耦合到所述第一参考电压，将所述第一接触端子和所述第四接触端子耦合到所述第二参考电压，并将所述接触电刷层耦合到所述模拟-数字转换电路的所述输入，从而在所述模拟-数字转换电路的所述输入上生成模拟x坐标电压；

所述触摸屏驱动器电路将所述第一接触端子和所述第二接触端子耦合到所述第一参考电压，将所述第三接触端子和所述第四接触端子耦合到所述第二参考电压，并将所述接触电刷层耦合到所述模拟-数字转换电路的所述输入，从而在所述模拟-数字转换电路的所述输入上生成模拟y坐标电压；以及

所述触摸屏驱动器电路将所述接触电刷层耦合到所述第一参考电压，将所述第三接触端子和所述第四接触端子耦合到所述第二参考电压，并将所述第一接触端子和所述第二接触端子耦合到所述模拟-数字转换电路的所述输入，从而在所述模拟-数字转换电路的所述输入上生成所述模拟触摸电压，作为模拟z坐标电压。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器的数字输出通过至少一个数字总线耦合到主机处理器，其中所述主机处理器计算对应于所述模拟y坐标电压、所述模拟z坐标电压和触摸屏电阻预定值的触摸电阻值。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述主机处理器基于触摸电阻和触摸强度之间的预定关系用所述触摸电阻值计算触摸强度值。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述模拟-数字转换电路将所述模拟x坐标电压转换为表示所述电阻触摸区的x坐标的数字x坐标位置数，其中所述模拟-数字转换电路还将所述模拟y坐标电压转换为表示所述电阻触摸区的y坐标的数字y坐标位置数，并且所述模拟-数字转换电路还将所述模拟z坐标电压转换为表示所述触摸区的所述触摸电阻的数字z坐标位置数。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述主机处理器将所述数字x坐标位置数转换为数字x坐标电压值，并将所述数字y坐标位置数转换为数字y坐标电压值。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述主机处理器将所述数字z坐标位置数转换为数字z坐标电压值，并且还将所述数字z坐标电压值转换为所述触摸电阻的数字值。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述主机处理器基于所述触摸电阻的所述数字值计算触摸强度值。

9.根据权利要求8所述的系统，其中根据以下公式计算所述触摸强度值：

$P_{touch}=\frac{1}{{\mathrm{\α}}^{\′}+\mathrm{\β}\×R_Z}$

其中α’＝α-β×R_Wiper是所述五线触摸屏传感器上的任意固定点处的常量，α，β是由所述五线触摸屏传感器的结构和材料确定的正实数值，R_Z是所述电阻层和所述接触电刷层之间的接触电阻，而R_Wiper是所述接触电刷层的电阻。

10.根据权利要求2所述的系统，其中所述触摸屏驱动器电路包括：

第一P沟道开关晶体管、第二P沟道开关晶体管、第三P沟道开关晶体管和第四P沟道开关晶体管，其源极耦合到所述第一参考电压并且漏极分别耦合到所述接触电刷层、所述第二接触端子、所述第三接触端子和所述第一接触端子；

第五N沟道开关晶体管和第六N沟道开关晶体管，其源极耦合到所述第二参考电压并且漏极分别耦合到所述第三接触端子和所述第四接触端子；以及

所述第一P沟道开关晶体管、所述第二P沟道开关晶体管、所述第三P沟道开关晶体管、所述第四P沟道开关晶体管、所述第五N沟道开关晶体管和所述第六N沟道开关晶体管的栅极耦合到所述触摸屏驱动器控制电路，用于控制所述触摸屏驱动器电路的操作，以测量所述模拟x坐标电压、所述模拟y坐标电压和所述模拟z坐标电压。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述触摸屏驱动器控制电路包括状态机。

12.根据权利要求1所述的系统，其包括触摸检测器电路，用于响应于从所述接触电刷层接收的触摸检测信号生成中断信号。

13.根据权利要求3所述的系统，其包括耦合在所述模拟-数字转换电路的输出和所述数字总线之间的预处理电路，用于执行过滤所述模拟-数字转换电路的所述输出上的数字信号的功能。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述垫片是有弹性的。

15.一种操作五线触摸屏系统的方法，其包括：

提供五线触摸屏传感器，所述五线触摸屏传感器包括接触电刷层和与所述接触电刷层对齐的电阻层，并且包括第一接触端子、第二接触端子、第三接触端子和第四接触端子，其中所述接触电刷层上的触摸朝着所述电阻层挤压一小部分接触电刷层，从而改变所述接触电刷层的接触区和所述电阻层的电阻接触区之间的触摸电阻，所述触摸电阻与触摸强度成反比；

将所述接触电刷层和各个接触端子分别选择性地耦合到第一参考电压和第二参考电压，从而在所述电阻接触区的电阻层上生成模拟触摸电压，所述模拟触摸电压是所述触摸电阻的函数；以及

将所述接触电刷层和各个接触端子选择性地耦合到模拟-数字转换电路的输入，并通过所述模拟-数字转换电路将所述模拟触摸电压转换为其数字形式。

16.根据权利要求15所述的方法，包括将所述第一接触端子和所述第二接触端子耦合到所述第一参考电压，将所述第三接触端子和所述第四接触端子耦合到所述第二参考电压，并将所述接触电刷层耦合到所述模拟-数字转换电路的所述输入，从而在所述模拟-数字转换电路的所述输入上生成模拟y坐标电压；

该方法还包括将所述第二接触端子和所述第三接触端子耦合到所述第一参考电压，将所述第一接触端子和所述第四接触端子耦合到所述第二参考电压，并将所述接触电刷层耦合到所述模拟-数字转换电路的所述输入，从而在所述模拟-数字转换电路的所述输入上生成模拟x坐标电压；以及

该方法还包括将所述第三接触端子和所述第四接触端子耦合到所述第二参考电压，将所述接触电刷层耦合到所述第一参考电压，并将所述第一接触端子和所述第二接触端子耦合到所述模拟-数字转换电路的所述输入，从而在所述模拟-数字转换电路的所述输入上生成所述模拟触摸电压，作为模拟z坐标电压。

17.根据权利要求16所述的方法，包括通过至少一个数字总线将所述模拟-数字转换电路的输出耦合到主机处理器，并且操作所述主机处理器以计算对应于所述模拟y坐标电压、所述模拟z坐标电压和触摸屏电阻预定值的触摸电阻值。

18.根据权利要求17所述的方法，包括操作所述模拟-数字转换电路将所述模拟x坐标电压转换为表示所述电阻接触区的x坐标的数字x坐标位置数，将所述模拟y坐标电压转换为表示所述电阻接触区的y坐标的数字y坐标位置数，将所述模拟z坐标电压转换为表示所述电阻接触区的z坐标的数字z坐标位置数，并且其中所述主机处理器基于所述z坐标位置数计算所述触摸电阻值。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述主机处理器基于触摸电阻和触摸强度之间的预定关系用所述触摸电阻值计算触摸强度值。

20.一种五线触摸屏系统，其包括：

五线触摸屏传感器，其包括接触电刷层和与所述接触电刷层对齐的电阻层，并且包括第一接触端子、第二接触端子、第三接触端子和第四接触端子，其中所述接触电刷层上的触摸朝着所述电阻层挤压一小部分接触电刷层，从而改变所述接触电刷层的接触区和所述电阻层的电阻接触区之间的触摸电阻，所述触摸电阻与触摸强度成反比；

用于将所述接触电刷层和各个接触端子分别选择性地耦合到第一参考电压和第二参考电压以便在所述电阻接触区的电阻层上生成模拟触摸电压的装置，所述模拟触摸电压是所述触摸电阻的函数；以及

用于将所述接触电刷层和各个接触端子选择性地耦合到模拟-数字转换装置的输入以便将所述模拟触摸电压转换为其数字形式的装置。