触控器件是具有透明窗口的输入系统，能够判断手指位置并且检测手指的触摸动作，由触控检测部件和触控控制器组成。触控检测部件安装在显示器屏幕上方，用于检测触控位置及动作，并将相关信息传输至触控控制器；触控控制器接收触控信息后将其数字化再传输给中央处理器，同时触控控制器也能接收中央处理器发来的命令并加以执行。

目前，所发展的石墨烯触控器件主要有两种：电阻式和电容式。

电阻式石墨烯触控器件的检测部分的主体由上下两层载体化石墨烯电极构成，载体通常为光学PET，两层石墨烯电极间通过众多细小的绝缘透明隔离点分隔。当手指接触屏幕时，对上层石墨烯电极施加作用力使其变形，并在该点接触到下层石墨烯电极形成导通点。其中一层石墨烯电极在y轴方向施加恒定工作电压，使得另一石墨烯电极的y轴方向电压由零变为非零，触控控制器探测到该电压值后进行模数转换，并将得到的电压值与所施加的工作电压相比，即可得触摸点的y轴坐标，同理通过x轴方向电压得出触摸点的x轴坐标，从而完成触摸点定位[图8-24（a）]。电阻式触控根据引出线数多少，分为四线式、五线式、六线式、七线式和八线式，其中四线式应用最为广泛。

图8-24　电阻式石墨烯触摸屏

（a）电阻式石墨烯触摸屏结构；（b）7in电阻式石墨烯柔性触摸屏

传统电阻式ITO触控器件在使用过程中因反复的触摸形变导致ITO开裂而使整个器件失效，寿命较短。基于石墨烯透明电极的电阻式器件[图8-24（b）]，通过增加石墨烯层数，利用石墨烯层间的相对滑移释放应力，可延长器件寿命。

电阻式触控器件的优点是不受指尖上油污、水及环境尘埃等杂质的影响，工作原理简单、成本低、功耗小；缺点是由于电极间存在空气薄层，产生额外的空气界面反射光，降低了显示对比度、透过率。

电容式石墨烯触控器件的发展经历了从简单到复杂的两种类型：表面电容式和投射电容式。

表面电容式触控传感器由单一石墨烯透明电极构成，石墨烯电极无须图案化，四角通过电极线与触控传感器相连。施加电压之后，石墨烯电极表面形成均匀电场。当手指接触传感器表面时，人体的电场让手指和触摸屏表面形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从触摸点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，触控控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置（图8-25）。相较于电阻式触控，表面电容式触控无须施加压力，且灵敏度较高。然而，电场开放度较高，触控较易受外界环境的干扰，并且不能实现对多点触摸的识别。

图8-25　表面电容式触控原理示意图

投射电容式触控传感器采用两层石墨烯电极，中间以透明绝缘层分隔。分别对两层石墨烯电极进行图案化，形成行列交叉的电极矩阵，一般情况为x轴和y轴方向的垂直交叉形式。当用户以手指接触触控传感器时，手指的电容分别与x、y方向电极电容耦合，引起电容变化。触控系统通过外部检测电路连续性扫描探测到电容值的变化，根据采集四个电极流出的电流比值信号，控制芯片计算出触摸点坐标并传给中央处理器。按扫描探测方式的不同，投射电容式触控器件还分为自电容式和互电容式两种类型，其原理对比如图8-26所示。(www.daowen.com)

图8-26　自电容式（左）和互电容式（右）触控原理对比

自电容式触控中检测的是石墨烯电极上每个单元相对地间的电容变化。当手指触摸屏幕时，相当于在电极上附加一个耦合电容，电极与地间的总电容值因附加电容而发生了变化。触控芯片交替扫描全部的x方向和y方向电极，即逐一扫描完x方向电极后再逐一扫描y方向电极然后重复这一循环。根据电极上电容值的变化来确定x轴与y轴的坐标，从而确定触摸点的位置。自电容式触控可实现较高频率的扫描，并拥有较高的抗噪声能力，但是由于只能做交替式水平和垂直方向的数据采集，最多只能实现两点手势识别，且会出现“鬼点”，因此不是真正意义上的多点触摸。

互电容式触控中检测的是石墨烯电极上相邻单元间的电容变化。当手指接触屏幕时，由于人体是导体，从发射感应单元到接收感应单元的电场部分转移到手指上，从而导致两个感应单元间的场强减弱，相当于互电容值的减小。检测时依次向每条x轴电极施加一个激励信号，检测每条y轴电极接收到的这个信号，从而推算出相应x轴和y轴电极交叉点的互电容值，根据互电容值的变化情况确定触摸点的坐标。互电容式触控技术控制模块集成度高，使用耐久、稳定，透光率高，显示清晰，并且可实现多点触控，已成为当前应用的主流触控技术。

为了能够实现真实、有效的多点触摸，拥有更好的使用体验，互电容式触控技术中石墨烯电极的图案化设计是重点。传统方式中为实现多点触摸采用两层石墨烯电极并使其分别图案化，贴合后形成纵横交错的电极图案，类似一个二维感应矩阵。常用的电极图案主要有条形和菱形（图8-27），条形电极寄生电容较低，信噪比较高，而菱形电极的寄生电容较低，线性度、精准度等特性也比较好，是应用最为广泛、最常见的一种电极图案。

图8-27　两层石墨烯电极菱形及条形电极设计

虽然两层石墨烯电极可实现多点触控，但器件整体厚度增加，透过率降低，工艺较为复杂。为了解决这些问题，制备更为轻薄的触控器件，后续又发展出了单层石墨烯电极的图案化设计。在单层石墨烯电极上形成纵横交错的电极图案，最直接的方法是采用搭桥结构，如图8-28所示。但搭桥结构在单层石墨烯电极上实现难度大，成本高，极少采用。另外一种方法是采用三角形、锯齿形、“E”字形、“工”字形、毛毛虫等图案设计（图8-29）。其中，三角形可实现单点手势，锯齿图案可实现真实两点触控，“E”字形、“工”字形、毛毛虫图案能够实现真实五点触控。

图8-28　单层石墨烯电极搭桥结构

图8-29　三种单层石墨烯电极非搭桥结构图案设计