低成本觸摸屏系統(tǒng)設計

　　摘要

　　電容式觸摸屏設備日益成為主流，不再是什么新奇的產品。隨著數以百萬計的設備(如智能手機和平板電腦等)上市銷售，此項技術的普及率與日俱增。然而，隨著電容式觸摸屏技術的廣泛普及，消費者越來越不愿意為此技術支付更多的費用。為了保持利潤，OEM廠商必須降低設備的成本。在觸摸屏設備中，觸摸屏模塊是價格最昂貴的組件之一。本文介紹了多種可通過智能設計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的智能手機和平板電腦目前已成為主流。然而，觸摸屏產品日趨普及以及OEM廠商之間的激烈競爭拉低了產品價格。為了抵消價格壓力，OEM廠商正在尋找既可降低成本同時又能提高利潤的創(chuàng)新途徑。觸摸屏系統(tǒng)是智能手機或平板電腦中最昂貴的模塊之一，其設計成本可以進一步降低，從而幫助OEM廠商提高利潤率?！　?/p>

 

　　標準的觸摸屏系統(tǒng)(圖1)包含投射電容式觸摸屏傳感器(層壓在保護性蓋板(cover lens)內)、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處理器。顯示屏位于觸摸屏傳感器下方，并通常由氣隙隔開或直接層壓。

　　系統(tǒng)設計人員必須仔細了解每個組件的集成對系統(tǒng)的性價比有什么樣的影響，而我們通過智能設計方法可以同時優(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，或者相機或傳感器的鉆孔數量。使用聚甲基丙烯酸甲酯材料(PMMA)可以使蓋板成本銳降50%，這種材料更經濟、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傳感器可能會出現信號靈敏度低的情況。此外，由于PMMA比玻璃更有韌性，因而當手指或其他觸摸物體用力下壓時可以顯示出面板彎曲情況。面板彎曲可能導致錯誤或不準確的觸摸報告信息。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，對于觸摸屏傳感器層疊所用的蓋板材料必須經過精細的考量(圖2)?！　?/p>

 

　　觸摸屏傳感器的結構非常復雜。通過將氧化銦錫(ITO)濺射在玻璃或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板上，然后在ITO上蝕刻出相應的圖案。構成每個傳感器層的圖案和結構都是根據系統(tǒng)的設計需求自定義而成。標準的觸摸屏設計通常使用雙層ITO觸摸屏傳感器(例如圖2中的賽普拉斯MH3和Diamonds傳感器)，以取得良好的準確度、線性度以及多點觸摸性能。雙層傳感器設計使用玻璃或PET基板。PET較便宜且具有較好的抗顯示噪點性能，但透光性會略微降低。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。

　　通過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)設計人員可將傳感器成本銳降50%。較少的層數(基板、ITO、OCA)有助于觸摸面板廠商精減材料和加工成本;此外，處理較少的層數還能進一步提升制造良率。低成本的單層觸摸屏采用一個單PET基板和一個簡化的專用圖案，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確性和線性，并且支持的手指觸摸數量有限(通常僅為一或兩個手指)。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和功能電話。之前使用的電阻式觸摸屏或無觸摸屏設備的系統(tǒng)設計人員會發(fā)現這種層疊方法非常適合他們的設計和預算需求。與電阻式觸摸屏相比較，單層電容式觸摸屏具有獨特的優(yōu)勢，其中包括能提高透光性、降低功耗、增強耐用性，以及提升用戶體驗等。