译文_触摸屏讲义第三部分_ZH-CN.ppt

1、1. 触摸屏市场动向 2. 触摸屏的种类及特点 (1) 现有触摸屏 (2) 最新开发的触摸屏 3. Projected Capacitive Touch Panel（投射式电容触摸屏，PCTP） (1) 原理及设计标准 (2) 关键技术 4. PCTP的结构和材料 (1) 功能片和模块结构 (2) 材料发展趁势（控制器IC、基板、透明电极、配线材料，OCA等）,目录 第一天, LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏（PCTP）, LCD&TP顾问 ,关于静电容,C=osS/d,C：静电容（F) o：真空介电率8.854x10-12 s：绝缘体介电率 S：导体面积（m2） d：导体间距离（m),手

2、指接触面积S,* C与电压（V)、电流（i）之间的关系如下：,Q=CVQ：电容电荷 Q=idtidt电流（i）总量,静电容：, LCD&TP顾问 ,玻璃/PET/PC,功能片电极,来源：MICRO技研研讨会资料。,静电容式触摸屏触点检测原理, LCD&TP顾问 ,基本原理,电极Pattern,既成电容,手指未接触时,手指接触（接近）时,手指与电极之间产生电容（电容变化）,来源：Synaptics研讨会资料。,投射式电容触摸屏触点检测, LCD&TP顾问 ,手指接触功能片后，电极电容增加。 通过测量Cb（未接触）与Cs（接触）的电容变化来检测触点。,来源：Synaptics研讨会资料。,投射式电

3、容触摸屏触点检测, LCD&TP顾问 ,定电流电路对于静电容进行充电及放电。 经过一定时间充电、放电后，储存在静电容中的电压与电容值成反比例关系。,黑色波形：未接触 红色波形：接触,检测差值,短周期内进行两次扫描，因此不易受到低频噪声干扰。,静电容式触摸屏触点检测方式,自电容检测型 手指接近或接触功能片时电容发生变化。根据电容变化输出电压变化或电流变化。,* 表面电容式 * 部分投射式电容触摸屏也采用之种方式。, LCD&TP顾问 ,微弱电流,电容增加,控制器,Overcoat,功能片电极,来源：Synaptics研讨会资料。,投射电容感应,自电容感应, LCD&TP顾问 ,特点： O 扫描时

4、间短（应答速度快） O 耗电量小 X 易受噪声干扰 X 两点触摸时检测的是相对位置,互电容检测型 手指接近或接触触摸屏时，发射功能片（X）和 接收功能片（Y）之间的电容发生变化。 根据电容变化输出电压变化或电流变化。,用于投射式电容触摸屏,静电容式触摸屏触点检测方式, LCD&TP顾问 ,Overcoat,电容减少,X功能片,Y功能片,控制器,控制器,来源：MICRO技研研讨会资料。,投射电容感应,互电容感应, LCD&TP顾问 ,特点： O 易受噪声干扰 O 两点触摸时检测的是绝对位置 X 扫描时间长（应答速度慢） X 耗电量大,接收侧,驱动侧,向驱动侧功能片发出信号，在接收侧检测信号。 根

5、据信号变化确定位置。 不会发生“Ghost Input”，因此可以精确确定触点位置。,投射式电容触摸屏触点检测流程,投射式电容触摸屏触点检测流程,来源：TOPRE公司黑泽理研究会资料, LCD&TP顾问 ,手指接触,X、Y sensor扫描,除去噪声（LPF）,内插处理,计算坐标,触点坐标,坐标检测处理流程,X、Y2轴结构,内插处理,除去噪声（LPF）,计算坐标,峰值坐标,峰值坐标,检测坐标,X轴信号水平,Y轴信号水平,Y轴信号重心位置,X轴信号重心位置,X轴功能片,Y轴功能片,输入位置（触点）检测, LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏 PCTP的设计和技术要素 , LCD&TP顾问 ,决定

6、投射式电容触摸屏性能的因素是什么？, LCD&TP顾问 ,投射电容式触摸屏性能参数,检测方式 反应速度 耗电量 多点输入 界面,噪声处理 错误处理 位置修正,触屏响应 位置坐标精度 分辨率 敏感度 On负荷 笔输入 透光率 耐久性,触摸屏结构 Sensor电极结构 基板材料 电极Line电阻值 配线电阻值 寄生电容 屏蔽层 贴合方法,封装结构 Lens材料及厚度 接地设置方法 到LCD距离 屏蔽方法,外来噪声 LCD模块噪声,功能片形状及布局,功能片电极形状 边缘配线,功能片材料,透明电极：ITO、ATO 金属电极：Wire（Zytronics）,贴合方式/截面形状,电极层：X、Y1层，X、Y

7、2层（双面、贴合） Shield层：,线状网格 iPhone,菱形网格 PRADA手机,投射式电容触摸屏 设计/技术要点, LCD&TP顾问 ,粘合材料、光学粘合材料、双面胶,Overlay材料,玻璃、聚碳酸酯、PET,控制 IC的选择,Synaptics CypressSemiconductor Atmel(以前的QuantumResearchGroup) FreescaleSemiconductor AnalogDevices 等,粘合方式,投射式电容触摸屏 设计/技术要点, LCD&TP顾问 ,来源：Synaptics讲座资料,噪声源,噪声对策, LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏 设

8、计/技术要点,电容式触摸屏可以检测到微小的电容变化。 电容变化量为几pF几十pF对噪声敏感 降低噪声（N） 设置滤波电路 优化配线方式 （优化路径，距离最小化） 功能片屏蔽 设置ITO屏蔽层 采用滤波、算法（F/W） 增加功能片与噪声源之间的距离 信号增强 使用介电率高的材料（玻璃等）制造Cover层 使Cover层尽量薄 提高电源电压,投射式电容触摸屏 噪声对策 , LCD&TP顾问 ,显示屏与触摸屏之间的屏蔽,屏蔽层（EMI）分类, LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏 控制器分类及检测方式, LCD&TP顾问 ,* 有时需要根据控制器的检测方法对于功能片的形状进行规定。,投射式电容触摸屏

9、 控制器IC检测方式,*电容变化的检测方法由各制造商的控制器（IC）而定，需要与触摸屏进行匹配。, LCD&TP顾问 ,电荷转移方式：Atmel,来源：Atmel公司讲座资料,按照一定的脉冲向功能片施加电压。 根据接触与非接触的电压差，检测放电时间差。, LCD&TP顾问 ,开关电容(CSD)方式：Cypress,来源：Seiko Instruments佐佐木文献,互电容检测, LCD&TP顾问 ,定电流电压方式：Synaptics,来源：Synaptics公司讲座资料,VDD初始化,定电流放电,GND初始化,定电流充电, LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏 触摸屏电极Pattern设计 ,

10、 LCD&TP顾问 ,菱形,六角形,八角形,三角形,投射式电容触摸屏 功能片电极形状（例）, LCD&TP顾问 ,Cypress控制器的X、Y功能片电极Pattern（例）,PCTP功能片电极Pattern设计,X轴功能片,Y轴功能片, LCD&TP顾问 ,触点检测及Pad间尺寸的依据,来源：TOPRE黑泽理讲座资料,便于检测手指大小的尺寸,Y轴信号重心位置,X轴信号重心位置,X轴功能片,Y轴功能片,PCTP功能片电极Pattern设计,Cypress控制器的功能片电极Pattern（例）, LCD&TP顾问 ,PCTP功能片电极Pattern设计,Cypress控制器的功能片电极设计规则,

11、LCD&TP顾问 ,PCTP功能片电极Pattern设计,Synaptics控制器, LCD&TP顾问 ,IPhone功能片电极Pattern例,* 控制器：Broadcom,PCTP功能片电极Pattern设计, LCD&TP顾问 ,PCTP功能片电极Pattern设计,IPhone功能片电极Pattern例,* 控制器：Broadcom, LCD&TP顾问 ,里外控制器Pattern（ITO电极）重叠后形成类似围棋盘的形状，控制器Pattern不显眼。,PCTP功能片电极Pattern设计,IPhone功能片电极Pattern例,* 控制器：Broadcom, LCD&TP顾问 ,投射式电

12、容触摸屏 配线设计 , LCD&TP顾问 ,配线电阻计算例 配线电阻Rv/S/L 配线电阻RsL/w * 表面电阻s=R/w/L v：比电阻 S：横截面面积 L：长度 w：宽度 * 配线材料：Mo/Al/Mo 410-6 Ni 1.610-5 Ag-Ink 510-5cm（表面电阻 0.05/10m）,配线设计与配线电阻计算, LCD&TP顾问 ,大中尺寸 PCTP需要低电阻ITO功能片电极和配线,来源：TPL讲座资料。, LCD&TP顾问 ,控制器IC,触摸屏控制面板,边框配线,边框,Sensor面,FPC连接器,为了将sensor位置导致的敏感度差异降到最低，需要尽可能减少ITO电阻。,I

13、TO功能片电极所需要的电阻值（例）,来源：TPL讲座资料。, LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏 光学设计 , LCD&TP顾问 ,单层防反射膜,入射光线,表面反射光,界面反射光,防反射膜（折射系数 n1，厚度 d）,基材（折射系数 n）,反射率：R（n1n0）2/（n1n0）2 单层防反射膜：波长时反射率最小值为0的条件相位条件：d（1/4）（/n1） 振幅条件：n1（n0n）1/2,空气：折射系数 n0,防反射膜原理, LCD&TP顾问 ,模拟反射率光谱,400 500 600 700 800,6.00,5.00,4.00,3.00,2.00,1.00,0.00,波长,反射率,单层(1.

14、4)双层（1.4/1.7）三层（1.4/1.7/1.6） * 基材折射系数：1.5,防反射膜的叠层效果, LCD&TP顾问 ,实际的防反射膜反射率光谱例,* 参考：折射系数 SiO2：1.45 TiO2：2.3 Al2O3：1.6 MgO：1.7 ITO：2.0 玻璃：1.5 PET：1.65（延伸）,防反射膜的效果, LCD&TP顾问 ,ITO功能片电极色调修正,来源：帝人 公司讲座资料, LCD&TP顾问 ,* ITO PET例,来源：帝人 公司讲座资料,ITO功能片电极的透光率与色调关系, LCD&TP顾问 ,* ITO PET例,AR薄膜制造方法及材料, AR薄膜制造方法, AR层材料

15、,溅射（Sputtering）, LCD&TP顾问 ,AR薄膜例：多层反射膜的结构,ITO层 （500/）,SiO2 层 （800）,Nb2O5层 （100）,溅射层,HC-PET,AR薄膜的要求特性, LCD&TP顾问 ,* ITO PET例,入射光线,表面反射光,光学调整层（反射色相调整）,基板（玻璃、PET）,ITO层,功能片电极（ITO）的非可视化,* 采用适宜的光学调整层设计，使得ITO电极的反射光与ITO蚀刻区域的反射光具有相同的强度及色相。, LCD&TP顾问 , LCD&TP顾问 ,功能片电极（ITO）的非可视化,ITO电极电阻与蚀刻痕外观的关系,来源：凸版印刷月刊显示讲座资料

16、, LCD&TP顾问 ,来源：凸版印刷月刊显示讲座资料,ITO电极光学特性 有光学调整层 , LCD&TP顾问 ,来源：凸版印刷月刊显示讲座资料,ITO电极光学特性 无光学调整层 , LCD&TP顾问 ,ITO电极有/无蚀刻部分的外观 无光学调整层 ,来源：凸版印刷月刊显示讲座资料, LCD&TP顾问 ,来源：凸版印刷月刊显示讲座资料,ITO电极有/无蚀刻部分的外观 有光学调整层 , LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏 敏感度调整及规格 , LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏敏感度表示（例）,来源：Synaptics公开资料,来源：实际测量值, LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏敏感度评

17、价（例）, LCD&TP顾问 ,* 使用评价板进行敏感度评价 构成 触摸屏 评价板 USB线,评价内容 可以在PC画面上确认敏感度。 另外还有下列功能： 线输入 位置输入 手写输入,投射式电容触摸屏敏感度评价（例）, LCD&TP顾问 ,Draw,Locate,Delta,Pen,投射式电容触摸屏规格例 Touch Inter机械及电气规格1 , LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏规格例 Touch Inter机械及电气规格2 , LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏规格例 Touch Inter外观规格1 , LCD&TP顾问 ,投射式电容触摸屏规格例 Touch Inter外观规格2 , LCD&TP顾问