低成本觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要

　　電容式觸摸屏設(shè)備日益成為主流，不再是什么新奇的產(chǎn)品。隨著數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的設(shè)備(如智能手機(jī)和平板電腦等)上市銷售，此項(xiàng)技術(shù)的普及率與日俱增。然而，隨著電容式觸摸屏技術(shù)的廣泛普及，消費(fèi)者越來(lái)越不愿意為此技術(shù)支付更多的費(fèi)用。為了保持利潤(rùn)，OEM廠商必須降低設(shè)備的成本。在觸摸屏設(shè)備中，觸摸屏模塊是價(jià)格最昂貴的組件之一。本文介紹了多種可通過(guò)智能設(shè)計(jì)方法降低觸摸屏模塊系統(tǒng)成本的方法。主題包含面板層疊和圖樣、顯示屏、材料、路由選擇以及觸摸屏控制器等。

　　采用投射電容式觸摸屏技術(shù)的智能手機(jī)和平板電腦目前已成為主流。然而，觸摸屏產(chǎn)品日趨普及以及OEM廠商之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)拉低了產(chǎn)品價(jià)格。為了抵消價(jià)格壓力，OEM廠商正在尋找既可降低成本同時(shí)又能提高利潤(rùn)的創(chuàng)新途徑。觸摸屏系統(tǒng)是智能手機(jī)或平板電腦中最昂貴的模塊之一，其設(shè)計(jì)成本可以進(jìn)一步降低，從而幫助OEM廠商提高利潤(rùn)率?！　?/p>

 

　　標(biāo)準(zhǔn)的觸摸屏系統(tǒng)(圖1)包含投射電容式觸摸屏傳感器(層壓在保護(hù)性蓋板(cover lens)內(nèi))、貼裝有觸摸屏控制器的粘合型柔性印刷電路板(FPC)，以及顯示屏。FPC可將觸摸屏控制器連接至主機(jī)處理器。顯示屏位于觸摸屏傳感器下方，并通常由氣隙隔開(kāi)或直接層壓。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須仔細(xì)了解每個(gè)組件的集成對(duì)系統(tǒng)的性價(jià)比有什么樣的影響，而我們通過(guò)智能設(shè)計(jì)方法可以同時(shí)優(yōu)化這兩方面。

　　蓋板和觸摸屏傳感器

　　蓋板是觸摸屏系統(tǒng)最頂端的物理層。蓋板的成本變化范圍很大，主要取決于材料類型(玻璃或PMMA)、特殊涂層(疏油、疏水類)、裝飾性顏料，或者相機(jī)或傳感器的鉆孔數(shù)量。使用聚甲基丙烯酸甲酯材料(PMMA)可以使蓋板成本銳降50%，這種材料更經(jīng)濟(jì)、更輕巧且不易破碎，是耐用型透光玻璃選件的替代品。但是， PMMA傳感器可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)靈敏度低的情況。此外，由于PMMA比玻璃更有韌性，因而當(dāng)手指或其他觸摸物體用力下壓時(shí)可以顯示出面板彎曲情況。面板彎曲可能導(dǎo)致錯(cuò)誤或不準(zhǔn)確的觸摸報(bào)告信息。但是，如果觸摸屏傳感器包含玻璃基板或其他屏蔽層，則可以避免面板彎曲。因此，對(duì)于觸摸屏傳感器層疊所用的蓋板材料必須經(jīng)過(guò)精細(xì)的考量(圖2)。　　

 

　　觸摸屏傳感器的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。通過(guò)將氧化銦錫(ITO)濺射在玻璃或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板上，然后在ITO上蝕刻出相應(yīng)的圖案。構(gòu)成每個(gè)傳感器層的圖案和結(jié)構(gòu)都是根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求自定義而成。標(biāo)準(zhǔn)的觸摸屏設(shè)計(jì)通常使用雙層ITO觸摸屏傳感器(例如圖2中的賽普拉斯MH3和Diamonds傳感器)，以取得良好的準(zhǔn)確度、線性度以及多點(diǎn)觸摸性能。雙層傳感器設(shè)計(jì)使用玻璃或PET基板。PET較便宜且具有較好的抗顯示噪點(diǎn)性能，但透光性會(huì)略微降低。從根本上講，降低觸摸屏傳感器成本最有效的方法是減少層疊的層數(shù)。

　　通過(guò)集成賽普拉斯的低成本傳感器(LCS)解決方案等單層傳感器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可將傳感器成本銳降50%。較少的層數(shù)(基板、ITO、OCA)有助于觸摸面板廠商精減材料和加工成本;此外，處理較少的層數(shù)還能進(jìn)一步提升制造良率。低成本的單層觸摸屏采用一個(gè)單PET基板和一個(gè)簡(jiǎn)化的專用圖案，并具有良好的透光性。在性能方面，單層傳感器具有較低的準(zhǔn)確性和線性，并且支持的手指觸摸數(shù)量有限(通常僅為一或兩個(gè)手指)。這些低成本的單層傳感器解決方案非常適用于低端智能手機(jī)和功能電話。之前使用的電阻式觸摸屏或無(wú)觸摸屏設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)這種層疊方法非常適合他們的設(shè)計(jì)和預(yù)算需求。與電阻式觸摸屏相比較，單層電容式觸摸屏具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其中包括能提高透光性、降低功耗、增強(qiáng)耐用性，以及提升用戶體驗(yàn)等。