电容触摸屏方案---结构常识部分.docx

电容触摸屏方案-如何选用评估案子常识篇（第一讲）假设，您需要制作一款触摸屏，那么涉及到的东西有那些呢？首先就是选材：目前市场上有那些材料的呢？触摸屏又涵盖那些材料呢？好，现在我们先对触摸的结构进行一些简单的论述：由于博客发表图片不是很方便，所以博客上的就不加载图片，下载类型的资料我将逐步加载进去。触摸屏，很多人简称TP。其实就是英文touchpanel的缩写，如果是电容触摸屏的有些人又叫CTP，其实C是电容capacitance的缩写。电容触摸屏的原理大家都应该知道了，简单点，就是说，人与触摸屏与大地形成电容，带走部分电荷，导致电荷的回流，电路检测这些变化来计算坐标，来触发相对应的事件，达到触摸的功能。很简单，电容触摸屏中还有自容与互容的，目前市场上使用的双层机构的一般都是互容的，单层的都是自容的。我们这里主要讲述电容屏。其他的触摸屏不予以讲述了，可以参与我们撰写的触摸屏设计应用指南目前这里只是简单提炼，达到你快速入行而已，算是抛砖引玉。触摸屏主要有：盖板，胶水，ITO，双面胶，泡棉，fpc，等组成。盖板一般材质有：玻璃glass,PET,PMMA,PC,以及一些复合板的样式。关于玻璃：一般要求在6H硬度以上，没有经过处理的估计难以达到，具体还要看下厚度。关于胶水：目前主要有OCA，LOCA其实就是水胶。其中OCA价格贵点，但是平整度有优势，水胶有溢胶，脱泡，后续卷起的一些隐患，但是价格便宜。关于ITO:有玻璃的与菲林film的2中，其中根据工艺划分有黄光的，干刻的，蚀刻的，丝印的，鉬铝鉬的。一般glass的厚度在0.55.其中，film菲林优势在可以做得很薄，但是良率与透光性不如玻璃的。关于双面胶：什么3M双面胶等，简单理解就是特殊的双面胶，或许适合镭雕，或者说是平整度，粘性稳定的双面胶，业务懂到这里就好了，具体好处可以问下你的采购或者供应商。关于泡面：主要是结构需求关于fpc：fpc有2中，一种是ic在fpc上边的叫COF,一种是ic在主板上的，叫做COB，其中都是一样的，只是ic在哪里而已。依据个人经验：cof调试效果保障点，但是是麻烦点，COB是简单，但是兼容性不如COF，估计这个跟ic的性能也有点关系吧，总之目前还是COF保障些，如果你对线性度与精准度不高，估计没有什么问题，或者能找到资深的FAE帮助调试，基本也是可以的。电容触摸屏方案-如何选用评估案子常识篇（第二讲。上）ITO设计，工程图走线评估。开项目的时候，一般由终端，整机方案或者是整机集成商家那边出工程图，tp厂根据工程图的尺寸，进行设计fpc以及，规划走线区域。工程图一般包含OD区，VA区，以及一些高度的限制参数，一般限高1.2mm。具体看要求。以及整个tp厚度等。拿到上边的工程图纸后，剩下就是tp厂的评估，根据自身的工艺水平，制程能力在上边评估。其中一般是丝印的话线宽在0.1mm，一般是0.12mm。线距会稍微大点过线宽。接着就是评估fpc的外形，走线，其中只要评估元器件区域，一般元器件区域要在ic的长宽一倍多一点是比较保险的，比如ic封装是5*5，那么一般规划11*10左右，具体还要看外围元器件。好了，在评估ITO之前我们需要去了解下目前有哪些芯片。目前支持什么类型的图案，都有那些特点，下面我们一步步来介绍，首先来介绍触摸芯片。在介绍ITO图案，以及点评一些优秀的设计。触摸芯片介绍分开美系，台系，韩国，国产来介绍美系芯片主要有：cypress塞朴拉斯ATMLE爱特梅斯新思国际美系ic主要应用于国际品牌，其中苹果，三星，HTC等，塞朴拉斯更是占据了国内翻新与返修市场，峰值的时候烧录一片ic都要2元人民币，如今不行少了不少，2011年美系ic开始在国内市场占据逐步降低，他们的优势价格高昂，性能稳定，技术支持以及配合度不好，塞朴拉斯被和瑞亚开始起步的时候提供了驱动模板，所以使得一些能调试的塞朴拉斯的人很吃香，不过目前少了些，他们的代理拓森，奇彩等都是主推的是单层与返修，其中的2个主要合作的还是国内的华为与中兴等厂家，他们都支持多点，菱形，菱形搭桥等图案，以及单层多点，三角形的单层2点。台系ic，台系ic在2011年开始大规模取代美系ic成熟的技术以及良好的配合度，使得它快速占据了市场，在2012年估计至少占据了7成以上的市场。触控ic有：敦泰，elan，奕力，联阳，联咏，所罗门，华矽，矽创，MSTAR,和瑞亚,奇景，君曜，讯骏等触控方案。敦泰不用讲了凭借着开放的调试太多，良好的配合，以及稳定的产品性能，一度出现断货的局面，驱动的调试架构几乎成了模板。Elan，进入国内市场比较晚，其中单层与塞朴拉斯，Mstar之间有着密切的竞争。奕力，联阳，联咏都是做得比较早的，但是一度的保密使得市场难以拓展，以及小问题不断，价格上的中等优势目前市场份额还是不多，其中奕力大屏与国内的pixcir也是红极一时。所罗门，华矽，矽创，这些香港与台湾的前辈只有所罗门目前低价还有市场，后面的2位曾也独霸返修与翻新市场，目前价格急剧下降不转型，估计出路难以维持了。奇景，君曜，讯骏,北方集创这些都是后起只秀其中主打在7寸，8寸市场，据说他们的驱动写得很中规中距。韩国的ic：瑞妮丝，梅尔法斯等主要是服务三星，国内使用的不多，但是他们确实国内传说单层多指的先驱，估计价格优势也不明显。国产ic：pixcir欧洲人设计，汇顶仅仅靠着MTK这个山寨之王，目前与敦泰在国内较劲啊，比亚迪，思立微。等新秀，据说蛮有价格优势的。性能一般。电容触摸屏方案-如何选用评估案子常识篇（第二讲。中）ITO图案样式设计与类型-工程图走线评估。在讲述ITO之前我们已经讲述过电容屏的机构，其实在设计电容屏的时候我们首先选择的是什么样的结构，记得苹果4出来的时候是双层的，很多人都在用双层，2010年的时候很多都是1点到2点，2011年开始出现3点，4点，5点，10点的方案，到今天7寸的普遍都是5点以上，还记得经典的图案-菱形设计。2012年不单是CPU的核数量的拼搏，也是触控行业的技术革新。目前在11年推出的双层，单层单桥，到今年的单层单面，单层全贴合技术，OGS，到苹果5的incell，无一不透露着技术革新以及触控技术的魅力所在。好，现在我们先来认识下ITO设计的图案类型。先讲述双层的结构。双层的结构：一般该结构由盖板，ito，基材（film或者是glass），以及屏蔽层（该层目前已经没有了，因为ic的抗噪能力增加了）。其中pattern设计是设计中的重点。也是曾经很多结构工程师的秘密武器。其实这些pattern设计是根据不同的触控方案来觉得的，一般有以下图案，菱形的，菱形镂空的，条形的，条形镂空的，以及矩形的，雪花形的，六角形行的，菱形搭桥的等形状，这些形状其实是跟每家的算法有莫大的关系，其中的一些生产尺寸不仅仅关系到生产工艺的良率，以及后续调试的难度与良好的用户体验效果。菱形：由于博客不好发表图片，暂时不增加图片进来，目前只是文字说明。该图案的设计重点在上下叠加的桥接地方，该地方一般是0.41.0宽度其中5寸以下一般是0.40.8mm，大尺寸的一般采用0.61mm，长度的话一般在长度一般是1.21.5mm。菱形搭桥：工艺是一样的只是相关的金属搭桥地方尺寸拉长些。条形：条形主要是长方形，其中驱动层很宽，这样设计主要为了减少shift层的设计。矩形结构：其实就是条形机构演变而来的，只是在条形中增加了悬浮块。增加电容平缓的变化量，获取良好的线性与精准度，目前采用的比较多。雪花状：该形状与六角形的类似，其中有些公司有自己的镂空专利，也是增加一些悬浮块，来获取均匀的变化量，提供信噪比，获得良好的线性与精准度。以及还有很多由上边演变出来的图案：其中美系ic很多图案都是比较复杂的，也有自己的专利，几乎所有的ic都支持菱形，只是是半个菱形，还是几分之一个菱形的出线方式，这点很讲究。目前市场上流行的还是菱形，矩形，以及条形，其中的矩形会占些优势。双层的图案几乎市面的ic都能支持。单层图案：目前市场来说主要是三角形，锯齿形，毛毛虫，工字行，E字倒插行，其中都加入悬浮块，多少可以自己定根据自己的工艺要求以及制程能力。其中单点加手势方案，一般是三角形，每家都差不错。主要是塞朴拉斯，elan，汇顶，思立微，MSTAR等真实两点的：主要是锯齿状，目前主要是pixcir，敦泰，汇顶等。真实5点图案毛毛虫，工字行，E字倒插行，主要是elan，汇顶，思立微等。我们就不讲述详细的设计步骤，其中设计sensor如果要讲步骤那是需要讲述很久的，但是无非就是CAD常用的快捷键。L划线，O偏移，F倒角。LA查阅图层，TR修剪，MI镜像，CO复制，M移动，AR阵列等等，大家可以参与书籍学习，其实最核心的就是工艺以及设计的规范。下边我讲述银奖走线。电容触摸屏方案-如何选用评估案子常识篇（第二讲。下）银浆走线样式与注意事项-工程图走线评估在讲述走线的时候，我们首先来了解下，工艺以及材料。银浆走线简单点就是导通芯片IO口与ITO图案之间的线条。关于材料就是银浆。关于走线工艺目前主要有：黄光，丝印，鉬铝鉬，镭雕，以及相结合的方法。接着我们了解下目前主流什么工艺，目前g+G一般是黄光。黄光工艺最突出的特点就是走线很快，效率很高，稳定，良率很好，对于比较窄边框的方案以及一些相对高端的案子一般都是使用该制程，该走线一般走0.03mm甚至更细。但是价格会高些，以及对设备要求也高，最便宜的设备目前市场价格也在500万左右。丝印，简单解释就是印刷工艺，所谓印刷其实跟我们目前的印刷书籍是一样的，所以曝光，显影等过程，都是需要的，印刷对设备要求没有那么高，是目前使用非常广泛的，该技术一般是使用的在G+F上，有时候对在g+g。走线宽度一般在0.1mm以上，目前很多设备落后点的，为了提高良率一般走的都是0.12与0.14的线宽线距，这个优点就是投资小，而已快速，模具费少，鉬铝鉬其实就是钢丝网版，也是该范畴中。剩下的就是镭雕了，目前镭雕的宽度也能在0.07mm以下，目前很多都是用镭雕，优势很明显，打样速度很快，绘制好图纸了，机器基本就镭雕出来了，对快速打样，精准很有好处，走刀一般在40左右，但是规模量产，估计不是很有优势，良率很高，相对成本较低，无需开模。所以目前小尺寸一般采用该工艺。目前了解了工艺，我们继续了解，走线的结构特点：市场上永远都是不会按照规则出牌的，按照规则出牌的人一般是循规蹈矩的，但是市场上的人总是在costdown，商家研究啊，如何省钱啊，先从基材，偷工减料，实在是不行了就修改制程，使用便宜的材料或者是做法替代传统的做法，所以市场上出现了，中大尺寸的一种costdown模式就是使用fpc走线取代银浆，该做法优势就是省钱，效率高，以及窄边框，一个共模的SENSOR可以使用不同的盖板，差异化竞争，但是这种做法，对位是有一定困难的，以及使用久了，发热等容易出现脱落以及信号的不稳定，一般该方案在比较便宜的整机商家中。商家的头脑永远都是利润与效率，如果提高效率，有人在想，现在工人成本高，不如全部ITO走线，ITO是高阻抗，高透光的光学材质的东西，目前的ic很难有如此大的驱动能力，但是在笑尺寸中还是有不少人在尝试，ITO走线的不知道效果怎么样，但是我调试过一个案子，整个平体的均匀性不佳，线性不稳定。但是随着这种思想估计低成本的ITO估计会规模使用，因为商人的本质就是那样，喜欢让工程折腾，估计会使得ic性能不断提高，使用高方阻的制作。好，讲了那么多，我们正式评估图纸，如何走线，首先就是考虑一般在AA区外扩0.5.mm.在计算OD区的距离，然后减去蘑菇头就是压合的高度，一般是0.3mm(不特殊说明一般默认是丝印，该工艺使用比较多，其他工艺可以使用该方法）蘑菇头与AA区的安全间距是0.2mm看每家的工艺水平，有些是0.3mm以上，好，蘑菇头上去就是第一个走线。安全间距一般也在0.3mm。外围的一般是底线，离OD区至少是0.3，GND地线自己的宽度一般在0.2mm。离最里面的第一根线一般是在0.1mm。我们简单相加就发现没有走线一般的工艺下都需要1.4mm。用你的走线宽度减去1.4mm除以线宽与线据的总和就知道了走线的条数，进而能判断是否能走线ok。如果是黄光工艺的话理论也是一样的，只是公差标准以及公差要求不一样而已。至于使用什么ic方案，我们要结合该方案的PITCH，看下这个pitch是多少，采用什么芯片，有多少个通道，有无按键，按键是独立的还是虚拟的，虚拟的就不用考虑了，如实ITO独立的话，需要考虑，一般是一个驱动，其他接收与屏体公用，在看是单层的结构还是双层的结构，单层的还要考虑是否包GND或者是包dummy或者是BR线等，具体看相关的方案要求。按键设计也有FPC实现的，实体按键，这个部分到FPC设计的时候我在讲述。好，我们再看下银浆走线的重要步骤，压合的地方，压合的高度，以丝印为例，一般高度是1.31.8mm，宽度一般是0.3mm0.4mm。线距一样。走线注意的细节，不管是哪家的方案，都是尽量减小上下两层的交错面积，尽量走线短，均匀的宽度，美观。按键的区域特殊的设计参照各家方案的设计，但是目前的设计，不管哪家都是5*6mm大小，这个尺寸主要是考虑了人手指的大小以及就是感应量的大小，太小难以满足触发的信号强度。考虑了按键我们要考虑整机上的RF器件，一般RF器件有蓝牙，WIFI，3G天线，FM模块，电源模块，AD转换模块等，一般都需要避开，放置EMI的干扰，以及相互影响，影响功能以及代理很差的用户体验。一般来说天线区域不允许走线，或者是两者之间需要GND隔开，或者是保持一定的距离，这个需