手机电容式触摸屏技术介绍

×
表面硬度
≥6H
×
响应时间
≤12.5ms
√
工作电压
3.3V
√
工作电流
2.5mA
√
睡眠电流
0.2mA
√
备注： ○ 视客户要求决定是否检测此项功能
样品阶段
及生产时检 测
可靠性 试验时检测
√
√
×
×
√
√
×
×
×
○
×
√
○
○
√
√
√
√
√
√
www.themegallery.com
LOGO
分辩率
• 矩阵大小： M行 × N列 • 物理走线： M ＋ N 条 • 实际分辩率：TP出厂前可通过软件设置，一般设置成与所搭配
Diamond Triangle
1-Touch 2-Touch Multi-Touch
1-Touch 2-Touch
QUANTUM Single layer
Triangle
1-Touch 2-Touch
SYNAPTICS Three layers Diamond
1-Touch 2-Touch
High High Low Highest
Sio2/metal/ITO/Glass/ITO/Sio2
0.55
Total Thickness
1.5+/-0.1mm
www.themegallery.com
LOGO 1-2-2 Lens+PET
结构图示例：
Lens
ITO film 1 ITO film 2 ITO film 3
Ag OCA ITO
LOGO
各层材料厚度及总厚度
结构
材料厚度
经过第一部分的介绍可以知道，电容触摸屏必须分布横向和纵向透明带电导体(ITO) 才能实现感应，我们根据ITO衬底的不同分为以下两种结构：
1
Lens
2.1. Lens/PET
2.2.Lens/Glass
2
UV 胶
0.8(PC,PMMA,Glass) 0.15
3
www.themegallery.com
LOGO
典型应用及操作示例
双指划动切换为横屏显示
玩游戏时进行速度和方向控制
www.themegallery.com
LOGO
Capacitive Touch Screen Roadmap
Date 2007-2008
Item
2009 Q1
2009 Q2
2009 Q3
•2007年3月:LG推出Prada(KE850)多点触摸手机 --电容式触摸屏,无需压力 --精度好，无需校准 --屏幕强度高，不易损坏
•2007年6月:苹果推出iPhone电容式全屏多点触摸手机 --免触笔无按键全屏触摸令世人惊艳 --进入从单点到多点触摸的新时代
www.themegallery.com
LOGO
电容式触摸屏的目标市场及应用
手机 数码相框
播放器/游戏机/导航系统
上网本
www.themegallery.com
LOGO
典型应用及操作示例
手指滑动时弹出QQ表情菜单
双指实现图片缩小和放大
www.themegallery.com
LOGO
典型应用及操作示例
手写识别实现查询功能
弧形划动调节音量
www.themegallery.com
LOGO
五. 信息沟通
www.themegallery.com
LOGO
开发前期的信息沟通
为了确保项目评估、报价、开发设计、软件调试、样品制作及 后期量产等工作准确、高效、顺利地进行，需认真对“电容式 式TP产品定制表”中各项信息进行全面准确地沟通。
www.themegallery.com
LOGO
图纸尺寸及信息的确认
为节省确认图纸的时间及避免设计出来的产品满足不了客户需求， 以下部分希望能统一,一次确认到位：
1.Touch Lens产品外形尺寸公差： Glass Lens:+/-0.05mm;PET Lens:+/-0.1mm；
2. Touch Panl外形尺寸公差：+/-0.1mm （FFP） Touch Panl外形尺寸公差：+/-0.15mm （F/G,FFG）
LCD分辩率相同 (如:320×240,640×480,800×600) 备注：Touch Pad式TP的分辩率为(如下图): M × N
主要应用在: 数码相框及家用电器等
www.themegallery.com
LOGO
线性度
线性度定义: Linearity＝△E / AB * 100%
www.themegallery.com
LOGO
1-2-1 Lens+Glass
结构图示例：
Lens
ITO Glass
UV GLUE/OCA Sio2
ITO/Metal ITO
Item
最小尺寸 (mm)
最小公差 (mm)
A
B
C
D
E
F
R
2
4.5 1.5 TBD 20 TBD 0.75
0.2
0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
说明：FPC元件区域尺寸D、F大小需要根据产品A.A区尺寸及实际选用触控IC的封装尺寸及外围元件数量而定。 www.themegallery.com
LOGO
微软触摸电脑带来未来生活革命性的改变
www.themegallery.com
LOGO
多点触摸手势
Tap and drag
Rotate
Gesture
Draw
Zoom
www.themegallery.com
LOGO
电容式&电阻式触摸屏的特点及性能比较
项目 多点触
类别
摸
触笔类 型
操作压 力
精确 度
LOGO
各层材料厚度及总厚度
结构
1
Lens
2
OCA1
3
Sliver1/ITO Film 1 /OCA 2
4
Sliver2/ITO Film 2/OCA 3
5
Sliver2/ITO Film 3
Total Thickness
材料厚度 0.8(PC,PMMA,Glass)
0.125 0.06 0.06 0.125 1.17+/-0.1mm
校准
透明 度
表面硬 度
使用寿 命
成本
电阻式 不支持 触摸笔
需要
低 需要 低
低
短
低
电容式 支持
手指
不需要
高
不需 要
高
高
长
高
www.themegallery.com
LOGO
电容式触摸屏的性能参数
各类检测 参数
常规值
IC供应商 软件调试时检测
线性度
≤5%
√
灵敏度
-
√
透过率
≤5%
√
信噪比
≥20dB
√
雾度
≤5%
LOGO
电容式触摸屏技术介绍
TP Technical Dept
LOGO
Contents
1
相关介绍
2
工作原理
3
方案选择
4
产品结构
5
信息沟通
www.themegallery.com
LOGO
一. 相关介绍
www.themegallery.com
LOGO
触摸屏在消费电子领域的发展
•1997年，摩托罗拉推出PalmPilot掌上电脑 --电阻式触摸屏，触摸笔输入，需要压力 --有时不能正确识别触摸位置，需重新校准
Item
A
B
C
D
E
F
R
最小尺寸 (mm)
3.6
6 1.5 TBD 40 TBD 0.75
最小公差 (mm)
0.2
0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
说明：FPC元件区域尺寸D、F大小需要根据产品A.A区尺寸及实际选用触控IC的封装尺寸及外围元件数量而定。 www.themegallery.com
www.themegallery.com
LOGO
互电容式触摸屏的原理
• CM－耦合电容 • 手指触摸时耦合电容减少 • 检测耦合电容的变化量，确定手指触摸的位置
www.themegallery.com
LOGO
触摸位置中心坐标算法
www.themegallery.com
LOGO
ITO图案形状
菱形 三角形
条形
三角形
www.themegallery.com
LOGO
电容SENSOR常见的两种形式
独立式 - 矩阵感应单元 (单层)
行列交叉式 - 矩阵感应单元 (双层)
www.themegallery.com
LOGO
单层自电容
www.themegallery.com
LOGO
双层自电容
www.themegallery.com
2009 Q4
Touch Type
Single-Touch Two-Touch
Multi-Touch
ITO Layers
Single Layer Two Layers
Three Layers
Panel Size
2.0”-3.2”
3.5”-4.3”
5”-7”
8”-10”
≥12”
MP
Developing
LOGO
双层互电容
www.themegallery.com
LOGO
三. 方案选择
客户需求及主要考虑因素 触控IC的性能参数及价格 SENSOR图案及产品结构
www.themegallery.com
LOGO
客户需求及主要考虑因素
•应用领域：手机、数码产品(MP4/游戏机/数码相框) 、车载用品、上网本
•功能需求：单点/两点/多点触摸、手势侦测、防水、手写
•屏幕尺寸： 2.4"-3.5"、4.3"-7.0"、8"-12"
•产品结构、制作难度、生产良率及生产效率
•FPC元件区域尺寸：能容纳IC及外围元件，有足够走线空间
•IC工作电压(2.8V,3.0V,3.3V)、I2C接口电压(1.8V,2.8V,3.0V)、 功耗电流(Active,Sleep)
High Low Medium Highest
www.themegallery.com
LOGO
SENSOR图案及产品结构
单面单层ITO 优点：成本低，透过率高，良率高 缺点：抗干扰能力较差
www.themegallery.com
LOGO
SENSOR图案及产品结构
单面双层ITO
优点：性能好，良率高 缺点：成本较高
www.themegallery.com
LOGO
TOUCH LENS与手机外壳配合注意事项
1.为了防止TP装机困难，建议客户设计图纸时，TP的外形最大值要 比机壳最小值单边小至少0.1mm；
2.为了防止TP跌落破裂及表面损伤，厚度设计时要确保机壳高出TP 至少0.15mm。
www.themegallery.com
www.themegallery.com
LOGO
SENSOR图案及产品结构
双面单层ITO
优点：性能好，抗静电能力强 缺点：抗干扰能力强
www.themegallery.com
LOGO
SENSOR图案及产品结构
单面三层ITO
优点：抗干扰强，缺点：透过率较低，良率较低
www.themegallery.com
LOGO
四Байду номын сангаас 产品结构
www.themegallery.com
LOGO
1-1 电容式触摸屏的结构
电容式触摸屏必须有带电导体(ITO)才能实现感应， 我们根据ITO衬底的不同分为以下两种结构：
1. Lens+PET 2. Lens+Glass
www.themegallery.com
LOGO
1-2 产品的结构尺寸及公差
Planning
www.themegallery.com
LOGO
二. 工作原理
www.themegallery.com
LOGO
电容式触摸屏的分类
感应电容式
表面电容式 投射电容式
自电容式
互电容式
www.themegallery.com
LOGO
平行板电容器
平行板电容的原理
两个带电的导体相互靠近会形成电容
平行板电容的定义
电容C： 正比于相对面积A，正比与两导体间介质的介电常量K 反比于两导体间的相对距离d
K=8.85×10-12F/m
www.themegallery.com
LOGO
自电容式触摸屏的原理
• Cp－寄生电容 • 手指触摸时寄生电容增加：Cp‘=Cp//Cfinger • 检测寄生电容的变化量，确定手指触摸的位置
•抗RF干扰及抗LCD模块干扰
•性价比
www.themegallery.com
LOGO
主要IC方案性能价格比较
IC Vender Structure ITO Pattern Touch Type Performance
Cost
CYPRESS Two layers MELFAS Single layer
3.厚度公差：+/-0.1mm(F/G,FFP,FFG)； 4.FPC位置公差：+/-0.3mm； 5.TP外形较ICON外形至少内缩：0.15mm； 6.ICON颜色提供色样或色号； 7.视窗半透时，要注明透过率（公差：+/-8%） 8.FPC补强防呆线线粗0.2mm,位置公差+/-0.2mm 9. 单面FPC最小弯折半径为R1时，15次；R0.5时10次。