（精编）电容式触摸屏设计规范-组件研发部

1、本word文档可编辑可修改 电容式触摸屏设计规范V1.0【概述】 . 3【名词解释】 . 3【电子设计】 . 3一、电容式触摸屏简介 . 31、实现原理 . 42、自电容与互电容 . 5三、驱动 IC简介 . 5三、 ITO图形设计 . 6四、布局设计要求 . 71、关键器件布局 . 82、布线 . 8五、 ESD防护 . 13六、技术展望 . 13【结构设计】 . 14一、结构及材料使用 . 141、结构 . 142、材料使用 . 16设计规范 . 17结构设计注意点 . 20生产工艺 . 22二、三、四、【目 的】本规范 的制定是为了了解电容屏 的相关知识，协助公司内部相关人员更好 的设计

2、应用电容屏及相关事项，确保产品设计符合客户要求和供应商制程能力，给工程师提供设计参照和依据。 电容式触摸屏设计规范V1.0【适用范围】驱动、基带、射频、结构、组件等与电容屏相关 的直接或间接部门。【参考文献】电容屏驱动 IC原厂提供 的设计指导、供应商提供 的介绍资料等，以及驱动芯片规格书。【概述】本文简单介绍了电容屏方面 的相关知识，正文主要分为电子设计和结构设计两个部分。电子设计部分包含了原理介绍、电路设计等方面，结构设计部分包好了外形结构设计、原料用材、供应商工艺等方面。【名词解释】1. V.A区：装机后可看到 的区域，不能出现不透明 的线路及色差明显 的区域等。2. A.A区：可操作

3、的区域，保证机械性能和电器性能 的区域。3. ITO：Indium Tin Oxide氧化铟锡。涂镀在 Film或 Glass上 的导电材料。4. ITO FILM：有导电功能 的透明 PET胶片。5. ITO GALSS：导电玻璃。6. OCA：Optically Clear Adhesive光学透明胶。7. FPC:可挠性印刷电路板。8. Cover Glass（lens）：表面装饰用 的盖板玻璃。9. Sensor：装饰玻璃下面有触摸功能 的部件。（Flim Sensor OR Glass Sensor）【电子设计】一、电容式触摸屏简介电容式触摸屏即 Capacitive Touch P

4、anel（Capacitive Touch Screen），简称 CTP。根据其驱动原理不同可分为自电容式 CTP和互电容式 CTP，根据应用领域不同可分为单点触摸 CTP和多点触摸 CTP。 电容式触摸屏设计规范V1.01、实现原理电容式触摸屏 的采用多层 ITO膜，形成矩阵式分布，以 X、Y交叉分布作为电容矩阵，当手指触碰屏幕时，通过对 X、Y轴 的扫描，检测到触碰位置 的电容变化，进而计算出手指触碰点位置。电容矩阵如下图1所示。图 1电容分布矩阵电容变化检测原理示意简介如下所示：名词解释：真空介电常数。0、：不同介质相对真空状态下 的介电常数。12S、d、S、d分别为形成电容 的面积及间

5、距。1122图 2触摸与非触摸状态下电容分布示意非触控状态下： C=Cm1= S /d110 1 电容式触摸屏设计规范V1.0触控状态下：C=Cm1*Cmg/(Cm1+Cmg)，Cm1= ，Cmg=Cm1=1 0 1 1 2 0 2 2 S /d S /d电容触摸驱动 IC会根据非触控状态下 的电容值与触控状态下 的电容值 的差异来判断是否有触摸动作并定位触控位置。2、自电容与互电容自电容式 CTP是利用单个电极自身 的电容变化传输电荷，由一端接地，另一端接激励或采样电路来实现电容 的识别（测量信号线本身 的电容）。自电容式 CTP 的坐标检测是依次检测横向和纵向电极阵列，根据触摸前后电容变化

6、分别确定横向和纵向坐标，然后组合成平面坐标确定触摸位置。当触摸点只有一个时，组合后 的坐标也是唯一 的一个，可以准确定位；当触摸点有两个时，横向和纵向分别有两个坐标，两两组合后出现四组坐标，其中只有两个时真实触摸点，另两个就是属称 的“鬼点”。所以自电容式 CTP无法实现真正 的多点触摸。互电容式 CTP失利用两个电极进行传输电荷，一端接激励，另一端接采样电路来实现电容 的识别（测量垂直相交 的两个信号之间 的电容）。互电容式 CTP坐标检测也是检测横向和纵向电极阵列，不同 的是它是由横向依次发送激励而纵向同时接收信号，这样可以得到所有横向和纵向交汇点 的电容值，根据电容值 的变化可以计算出每

7、一个触摸点 的坐标，这样即使有多个触摸点也能计算出每个触摸点 的真实坐标。所以互电容式 CTP可以实现真实多点触控。自电容 的优点是简单、计算量小，缺点是单点、速度慢；互电容 的优点是真实多点、速度快，缺点是复杂、功耗大、成本高。3、结构及材料使用三、驱动 IC简介电容屏驱动 IC是电容屏工作处理 的主体，是采集触摸动作信息和反馈信息 的载体， IC采用电容屏工作 的原理采集触摸信息并通过内部处理从而反馈终端所需资料进行触摸控制。MPU对信息进行分析IC与外部连接是通过对外 的引脚进行 的，电容屏驱动 IC厂家众多，各自 的设IC 的芯片引脚也比较IC 的引脚做计也不尽相同，但是基本原理也是大

8、同小异，因此个驱动类似，只有个别引脚是各自功能中特殊 的设计，如下对电容屏驱动一个简单 的说明。驱动信号线：即 Driver或 TX，是电容屏 的电容驱动信号输出脚。感应信号线：即 Sensor或 RX，是电容屏 的电容感应信号输入脚。电源电压：分模拟电源电压和数字电源电压。模拟电压范围一般为 2.6V3.6V，典型值为 2.8V和 3.3V；数字电压即电平电压为 1.8V3.3V，由主板端决定。电容屏设计可以设计为单电源和双电源两种模式，目前以单电源供电为主（可以减少接口管脚数）。GND：也分为模拟地和数字地两种，一般两种地共用，特殊情况下需将两种地分开以减少两种地之间 的串扰现象。I2C接

9、口：I2C接口包括 I2C_SCL和 I2C_SDA。I2C_SCL为时钟输入信号，I2C_SDA为数据输入输出信号。SPI接口：SPI接口包括 SPI_SSEL、SPI_SCK、SPI_SDI、SPI_SDO。SPI_SSEL为片选信号，低电平有效；SPI_SCK为时钟输入信号；SPI_SDI为数据输入信号；SPI_SDO为数据输出信号。 电容式触摸屏设计规范V1.0RESET：芯片复位信号，低电平有效。WACK：芯片唤醒信号。TEXT_EN：测试模式使能信号。GPIO0N：综合功能输入输出 IO口。VREF：基准参考电压。VDD5：内部产生 的 5V工作电压。以上引脚定义没有包含全部 的驱

10、动 IC 的功能，如 LED、Sensor_ID、Key_Sensor等特殊功能作用 的管脚，这些管脚需根据具体 IC确认其具体作用及用法。如下是 Focaltech 的 FT5X06系列 的管脚说明。NameTX0TXNRX0RXNAVDDTypeDescriptionTransmit output pins.Receiver input pins.OIPPAnalog power supply.Digital power supply (1.8V).DVDDAGNDGND Analog GND.GND Digital GND.DGNDINTOExternal interrupt to th

11、e host.I2C_SCLI2C_SDAI/OI/OI2C clock input.I2C data input and output.SPI Slave mode, chip select, activelow.SPI_SSELISPI_SCKSPI_MOSISPI_MISO/RSTIISPI Slave mode, clock input.SPI Slave mode, data input.SPI Slave mode, data output.External Reset, Low is active.External interrupt from the host.Test mod

12、e enabled at high andfloat in normal mode.OIWAKEITEST_ENGPIO0NVDD5II/OPGeneral Purpose Input/Oernal generated 5V powersupply.三、ITO图形设计ITO可蚀刻成不同 的图形，不过造价师相同 的，而且很难讲哪个图像比其他图形工作效率高，因为触摸屏必须与电子间配合才能发挥作用。I-phone采用 的图形是最简单 的一种，即在 ITO在玻璃一面为横向电极，在另一面为纵向电极，此设计简单巧妙但几何学要求特别 的工艺电能来产生准确 的焦点。 电容式触摸屏设计

13、规范V1.0图 3 I-phone Pattern闭路锁合 的钻石形 Pattern是最常见 的 ITO图形， 45角 的轴线组成菱形块，每个菱形块通过小桥连接，此图形用于两片玻璃，一片是横向菱形排，另一片是纵向 的菱形列，导电图形在玻璃内侧，行与列对应锁定后贴合。菱形图形大小不一，取决于制造商，但基本在 4-8mm之间，几乎所有电子控制器（ CTP控制 IC）都可用于此图形。图 4菱形 Pattern复杂图形 的 ITO图形需要专用 的电子控制器，有时需要购买许可。一些厂会根据自身 的特点设计特定 的 Pattern，且为避免滥用或保护权利会申请图形专利。IC目前基础 ITO Pattern

14、有 Diamond、Rectangle、Diamond& Rectangle、Hexagon等。四、布局设计要求根据驱动 IC 的放置位目前可分为 COF、COB两种方式。COF即 Chip on FPC，作为终端导向方式被广泛应用，这种设计方式可根据实际应用效果和市场变化在不更改主板 的情况下更换电容屏设计方案，电容屏驱动 IC设计方案。缺点是前期和后期调试工作量大，备料周期长。COB即 Chip on Board，将驱动 IC融合在主板端带来 的一个问题是主板和电容屏驱动 IC方案确定后不能随意更改设计方案，因为电容屏驱动 IC基本都不是 PINto PIN兼容 的，更换方案意味着重新布局

15、相关 的主板设计。 COB方案 的优点成本降低，交期短，方便备料，前期设计和后期调试工作量小。可兼容多种无论是 COF或 COB方案都需要在布局走线时注意相关设计要求，根据IC原厂建议以及供应商 的实际应用经验，总结如下设计注意事项： 电容式触摸屏设计规范V1.01、关键器件布局各组电源对应 的滤波电容需靠近芯片引脚放置，走线尽量短，如下为 IC周围元件布局示意图：图 5元件布局示意图电容屏与主板连接端口周围不要走高速信号线。对于 COB方案，触控 IC尽量靠近 Host IC。触控 IC及 FPC出线路径要求远离FM天线、ADV天线、 DTV天线、 GSM天线、 GPS天线、 BT天线等。与

16、触控 IC相关器件尽量放进屏蔽罩中，且尽可能采用单独 的屏蔽罩。触控电源电路、 RF电路或其它逻辑电路时，需注意用地线隔离保护触控源、信号线等。IC附近有开关IC、芯片电RF是手机中最大 的干扰信号，因此对芯片与 RF天线间 的间距有一定要求：在顶部要求间距 20mm，在底部要求间距 10mm。适用于 COF和 COB方案。2、布线1）电源线尽量短、粗，宽度至少 0.2mm，建议 0.3mm。驱动和感应信号线走线尽量短，减小驱动和感应走线 的环路面积。驱动 IC未使用 的驱动和感应通道需悬空，不能接地或电源。对于 COB方案，主板上 的信号线走线尽量短，尽量接近与屏体 的连接接口。建议将 IC

17、周围 的驱动和感应信号按比例预留测试点，方便量产测试，最少需要各留两个测试点。 I2C、SPI、INT、RESET等接口预留测试点，方便 Debug。2）用地线屏蔽驱动通道，避免驱动通道对 Vref等敏感信号或电压造成干扰。 电容式触摸屏设计规范V1.0图 6驱动通道 的地线屏蔽3）信号线（驱动通道和感应通道）建议平行走线，避免交叉走线。对于不同层走线 的情况，避免两面重合 的平行走线方式（行走线会形成电容），相邻 的驱动通道和感应通道平行走线之间以宽度 的地线隔离，如下图所示：FPC 的两面重合平0.2mm图 7正确走线方式图 8错误走线方式由于结构 的限制，导致驱动和感应通道必须交叉走线时

18、，尽量减少交叉 的面积（降低因走线而产生 的结点电容，形成 的电容与面积有关） ，强制建议交叉进行垂直交叉走线，特别注意避免多次交叉。同时驱动和感应走线宽度使用最小走线宽度（ 0.070.08mm）。 电容式触摸屏设计规范V1.0图 9推荐走线方式（完全垂直）图 10错误走线方式（非垂直走线）对于 COB方案 的多层方案，建议驱动和感应通道采用分层走线，且中间以地线屏蔽。4）信号线（驱动和感应通道）必须避免和通讯信号线（如I2C、SPI等）相邻、近距离平行或交叉，以避免通讯产生 的脉冲信号对检测数据造成干扰。 对于距离较近 的通讯信号线，需要用地线进行屏蔽图 11平行走线下地线屏蔽隔离图 12

19、错误走线方式（交叉）5）地线及屏蔽保护芯片衬底必须接地，衬底上需放置可靠 的地线过孔，建议过孔数量48个。 电容式触摸屏设计规范V1.0驱动和感应通道压合点两侧均须放置地线压合点，空间允许情况下，驱动和感应通道走线两侧必须放置地线，建议地线宽度 0.2mm。图 13地线保护FPC未走线区域需要灌铜，大面积灌铜能减小 GND走线电阻，屏蔽外部干扰。建议采用网格状灌铜，既起到屏蔽作用又不增加驱动和感应线对地电容。建议网格铜规格： Grid=0.3mm，Track=0.1mm。无论 COF或 COB，连接 Sensor和 Guitar芯片 的 FPC，其信号线走线背面需铺铜，同时建议增加接地 的屏蔽

20、膜。图 14接地屏蔽膜与主控板接口排线尽可能设置两根 0.2mm 的地线，保证电气可靠接地。如结构允许，补强可用钢板，若能保证钢板可靠接地则效果更好。6）设计参考FPC设计时需要考虑 的关键尺寸如下图所示： 电容式触摸屏设计规范V1.0图 15 FPC关键尺寸示意图FPC走线禁止直角或折线，折弯处需倒圆弧；元件摆放区必须予以补强，方便贴片或焊接；所有过孔尽量打在补强板区域， FPC弯折区及附近不能有过孔；设计图上必须标注补强区位置及总 FPC厚度，弯折区及附近不能有补强；弯折区与元件区过渡 的圆角要达到 R=1.0mm，并建议在拐角处加铜线以补充强度，减少撕裂风险。图 16弯折区与元件区过渡之

21、圆角在 FPC设计中还要注意元件区空间 的大小，特别是在结构图确认中，要充分考虑元件区大小预留结构空间。我司后续可能常用 的封装尺寸及外围元件：IC（主要为 4.5寸以下） 的Channel Package Panel FPC OutlineThickness(mm)IC Type Components(TX*RX)(mm)Size（mm) 电容式触摸屏设计规范V1.0FT5206FT5306GT8184C1R4C1R4C1R15*1020*1216*105*5 QFN 3.56*6 QFN 5.75*5 QFN 4.02

22、.83.04.04.34.44：316：92.G+G结构设计要求：（注：以下参数为参考 Synaptics设计标准，单位： mm）显示模组类型左右边 上下边 显示模组左右边 上下边VAVA框框类型框框1.601.651.701.751.801.853.353.353.41.651.701.751.801.851.903.203.353.404：316：93.以上只是设计参考值，具体需要根据供应商制程来定

23、。左右边框宽度大概计算方法：3.1 CTPVA一般设计比 LCDAA大 0.3-0.5mm;CTP AA比 CTPVA大 0.3-0.5mm。3.2 SENSOR外形比 COVER GLASS外形单边小 0.2mm。3.3 SENSOR边框走线最外侧一根距 SENSOR外边通常 0.5mm。3.4 SENSOR边框走线最内侧一根中 AA通常 0.3mm。3.5 SENSOR边框宽度计算方法： 0.2+0.5+0.3+(2N-1)*单线宽度 +0.2（GND线）。N为走线数。3.6 N走线数 的初步估算： (AA尺寸/5)+2;3.7单线宽度铜制程 60um（牧东） ,GLASS 20um（G+

24、G），普通 100um（信利、欧菲）。在设计时需注意，走线宽度需按 100um 的来设计外形，以保证后续供应商都可生产。 电容式触摸屏设计规范V1.04.厚度设计要求：G+F+FG+GThickness0.7ITEMThickness0.7NOTE7HITEMNOTECover GlassCover Glass常规使用0.175，还有0.15，0.2，0.25，0.3规格OCA0.1OCA0.1750.55常用规格0.33，0.4，0.55厚 的可用ITO FILM0.125ITO GLASS0.197 的OCA0.05或 100umITO FILM0.125厚度有1.205，1.275，1.

25、425TOTAL1.1TOTAL1.4251.1or1.15or1.24注意：G+F+F结构 的，不同 的 IC，供应商建议使用 的 OCA 的厚度是不同 的。FT5206 的厚度可以做 1.1(0.4mm sensor)，改用 GT818供应商建议 1.15厚度 (0.45mmsensor)。三、结构设计注意点1、FPC外形及弯折要合理： FPC压合处形状尽量对称制作，以免受力不均，造成不易变白； FPC尽量应直出 的方式，不要从侧边弯 90度出线，造成热压时作业较难。见下图： 电容式触摸屏设计规范V1.02、必须做 EMI防护，可以提高 FPC 的防干扰能力但增加 EMI会导致 FPC变硬

26、，不利于反复弯折，因此要求弯折区域要合理。3、不建议使用焊接接头，虽然可以节约成本，便如果焊接不好会导致整机报废，也不利于检测。4、不建议使用 connect，虽然接触可靠，但是成本高，不易备料，如果有合适 的供货渠道也可以使用。5、COVERGLASS 的形状尽量不要太异形，越异形 的外观，对抗冲击强度影响越大。6、GLASS SENSOR上不允许异形，切角，打孔。影响价格和结构可靠性。7、在 COVER GLASS上尽量减少通孔 的数量，因为通孔数量多，整体强度下降，不良率上升，价格明显上升。另， MIC出音孔做在 COVER GLASS上，是比较失败 的设计，尽量避免。8、FPC因结构限

27、制必须从侧边出线 的，需要 FPC离 SENSOR边距离至少 2mm以上。9、电容触摸屏 SENSOR底面距 LCD表面要求 0.5mm。 电容式触摸屏设计规范V1.010、电容 TP IC布件区域应远离天线、蓝牙、 FM、WIFI等模块，避免干扰。11、CTP在 ESD防护方面需要注意 CTP与机壳 的密封结构，同时缝隙尽量远离CTP 的侧边走线区等敏感区域。12、扬声器孔易导致 ESD失效，出线 FPC位置应远离出音孔，且在 FPC上做上相应 的露铜接地。四、生产工艺1、COF与 COB差异目前市面上主流 的 CTP设计均采用 COF方式，即焊接在 FPC上。COB方式确实在一些大厂有这样

28、量产 的，但存在三个问题：a.COB方式目前市面上 CTP IC Pin to pin兼容资源很少，供货风险比较大；另外这样对于资源选择上也灵活些。b.本身目前做 COB方式比较成熟 的欧美系产品，对于国内中小客户支持有限，大多模组厂都不建议采用，例如 Atmel。c.触控 IC采购周期也相对较长（例如欧美系 的有听说 13W或者更长 的交期，即使台系 的常规采购周期也要 3W），自行采购对于公司 的备料，交货风险比较大。综合以上 3点，采用 COF方式。2、G+F+F、G+G二者之间 的差异a、Sensor结构对比：DITO相比 SITO在精确度，灵敏度和响应时间方面更具有优势。 APPLE产品都是用 DITO结构 的，但 DITO结构是有专利限制 的，一般 CTP厂商目前只有 SITO 电容式触摸屏设计规范V1.0结构。b、详细对比： 电容式触摸屏设计规范V1.0 电容式触摸屏设计规范