触摸屏培训讲义

1、触摸屏培训讲义潘兴修2014年8月课件n课件一：触摸屏概述n触摸屏概念n工作原理n常见结构n制造工艺n发展趋势n课件二：触摸屏新技术课件一：触摸屏概述n触摸屏概念n工作原理n常见结构n制造工艺n发展趋势触摸屏定义n触摸屏（touch screen）又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置；n当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。n触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。触摸屏主要特征n透明n绝对坐标n与

2、相对定位系统的本质区别是一次到位的直观性n每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，触摸屏在物理上是一套独立的坐标定位系统触摸屏最怕的问题：漂移。 n检测触摸并定位n各种触摸屏技术都是依靠各自的传感器来工作的，n各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。触摸屏主要类别按照工作原理和传输信息的介质分类：n电阻式n电容感应式n红外线式n表面声波式 n电磁式触摸屏电阻式触摸屏四线电阻模拟量技术的两层透明金属层工作时每层均增加5V恒定电压：一个竖直方向，一个水平方向。通过检测电压得出位置坐标 红外线式触摸屏分辨率的进步：分辨率的进步：n第一代3232。n第二代6464

3、n第三代320240n第四代800600n第五代1000720 红外线探测技术利用同一波长的红外发射管、红外接收管(简称红外对管)就能得到简单的红外线探测方法，红外触摸屏的优点是可用手指、笔或任何可阻挡光线的物体来触摸。 第一代红外线触摸屏出现在1992年，性能指标很低。目前红外线触摸屏取得了长足的进步，第五代触摸屏可以在太阳直射环境亦可使用，精度、平滑度和跟踪速度都可以满足要求。用户的书写可以十分流畅地转换成图像轨迹，完全支持手写识别输入。表面声波式触摸屏 表面声波是一种沿介质表面传播的机械波。该种触摸屏由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受器组成，其中声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表

4、面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置。 表面声波触摸屏是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。电磁式触摸屏 电磁感应触摸屏的基本原理是靠电磁笔操作过程中和面板下的感应器产生磁场变化来判别，电磁笔为讯号发射端（transceiver），天线板为讯号接收端（receiver），当接近感应时磁通量发生变化，由运算定义位置点。 电磁式触控面板的透光率、高解析度高，反应灵敏，拥有Z轴感应能力，适合

5、用来绘图，手写辨识等等，且无需直接触碰萤幕，即可触控的优点。电磁感应笔的精度，手写识别等非常适合在文字缝隙里划线、批注、记事，这是电子阅读器使用它的主要原因。电容触摸屏分类电容触摸屏工作原理 u平行板电容的原理平行板电容的原理 两个带电的导体相互靠近会形成电容u平行板电容的定义平行板电容的定义 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dK=8.8510-12F/m电容屏：自电容工作原理 Cp寄生电容寄生电容 手指触摸时寄生电容增加：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检测寄生电容的变化量，确定手

6、指触摸的位置电容屏：互电容工作原理 CM耦合电容耦合电容 手指触摸时耦合电容减少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检测耦合电容的变化量，确定手指触摸的位置电容屏：互电容工作原理n自电容self-capacitorn利用单个电极自身的电容一端接地，另一端激励或采样电路n测量信号线本身的电容n优点：简单，计算量小n缺点：虚拟两点，速度慢n互电容-mutual capacitorn利用两个电极传输电荷,通常一端接激励，另一端接采样电路n测量垂直相交的两根信号之间的电容n优点：真实多点，速度快n缺点：复杂，功耗大，成本高电容触摸屏工作原理电容屏：ITO图案菱形菱形条形条形

7、三角形三角形三角形三角形单层自电容图案双层自电容图案双层互电容图案双层互电容图案Sensor图案及产品结构单面单层单面单层ITO 优点：成本低，透过率高，良率高 缺点：抗干扰能力较差Sensor图案及产品结构单面双层单面双层ITO 优点：性能好，良率高 缺点：成本较高Sensor图案及产品结构双面单层双面单层ITO 优点：性能好，抗静电能力强 缺点：抗干扰能力强Sensor图案及产品结构单面三层单面三层ITO 优点：抗干扰强，缺点：透过率较低，良率较低Sensor图案及产品结构1-2-1 Lens+GlassLensITO GlassUV GLUE/OCAITO/MetalSio2ITO结构图

8、示例：Sensor图案及产品结构SiO2（protectine）X-ITO（sensing）POC（insulation）Y-ITO（bridge)GLASS（substrate）Shield ITOMoAlMo（trace）ITO桥式结构桥式结构金属桥式结构金属桥式结构优点优点: 制程简单制程简单, 结构成熟结构成熟缺点缺点: 可靠性有待验证可靠性有待验证优点优点: 制程简单制程简单, 结构成熟结构成熟缺点缺点: 可靠性有待验证可靠性有待验证ITO层绝缘层绝缘层 ITO桥或金属桥电容屏生产流程双面ITO镀膜F-ITO图案R-ITO图案MoAlMo镀膜MoAlMo图案双面SiO2镀膜POC图案

9、双面保护膜ITO-1镀膜ITO-1图案ITO-2镀膜MoAlMo图案SiO2-1镀膜POC-1图案MoAlMo镀膜POC-2图案背面ITO-3镀膜SiO2-2镀膜ITO-1镀膜ITO-1图案MoAlMo图案SiO2-1镀膜POC-1图案MoAlMo镀膜POC-2图案背面ITO-3镀膜SiO2-2镀膜双面结构双面结构单面结构单面结构ITO桥式结构桥式结构金属桥式结构金属桥式结构或或或或客户特殊要求客户特殊要求,有可选择性有可选择性ITO-2图案电容屏生产流程基板上光阻曝光显影Mask光阻蚀刻去光阻ITO蚀刻-单面制程ITO电容屏生产流程基板上光阻曝光 显影(搭桥)上光阻曝光金属蚀刻-单面制程镀金

10、属层显影蚀刻去光阻搭桥所用光阻为负光阻，ITO&金属蚀刻使用正光阻课件二：触摸屏新技术n新材料，如纳米银n未来技术：印刷电子技术nOn cell技术nIn cell技术新材料：纳米银n用纳米银线导电膜取代ITO透明导电膜NANO WIRE AG CONDUCTIVE FILMS FLEXX 100S/M5CASheet resistance10020 ohms/sqTransmission88%Haze2HColorneutralSubstrate125 micron optical grade PETAvailable roll widths500 mm新材料：纳米银未来技术：印刷电

11、子技术未来技术：印刷电子技术类似印报纸的生产方式，生产效率提升数百倍数百倍成本将大幅降低，颠覆行业格局On cell 技术有盖板的Sensor制作:n在TFTLCD CF外表面制作，支持单层单点加手势（奇美）、单层多点毛毛虫、单层多点搭桥（华映、友达、彩晶）；n在CF双面制作，支持双层多点（奇美）；n在CF外表面和POL上制作感测线路，支持双层或多层多点（试样）。n盖板贴合：只支持全贴合，框贴驱动IC程序仍需重新开发。On cell 技术无盖板的sensor制作：nTFTLCD CF玻璃直接做盖板用，sensor制作在TFTLCD盒内CF面，支持单层单点加手势、单层多点毛毛虫、单层多点搭桥。（

12、友达）On cell 技术n三星AMOLED产品把 On-Cell的触控感应线路制作在用来隔绝空气中氧气及水汽的OLED封装玻璃上，就制作成了Super AMOLED On-Cell触控显示屏，主要应用在Galaxy 盖世系列手机上 苹果的On cell 技术苹果的In cell 技术n使用於FFS的顯示技術 (IPS)n使用Xcom與Ycom導線 ，將 Vcom 電極細分後排列組合連接成Sensor 的形狀n與LCD驅動IC分時使用，LCD驅動使用12ms,觸控使用 4msn三層的立體結構n將Vcom層圖案化為SITO的結構n觸控與LCD驅動的線路分離不共用苹果的In cell 技术三星的In cell 技术n(一) 使用 color filter層上的 黑色陣列，圖案化後當做Rx使用n(二) 使用V com層分為條狀作為Txn(三) LCD面板設計變動少，量產容易n(四) 由於Tx與Rx距離太近，約10微米(um) ，偵測的靈敏度面臨嚴苛的挑戰n(五) 幾乎找不到可用的觸控IC供應商n(六) 需要投入相當資源(高於Apple) ，來研發新一代的觸控ICn (七) 一但研發成功將摧毀現有的觸控產業三星的In cell 技术n(一) Tx與Rx的距離會縮小到23微米(um)n(二) Tx的V com可以隔離Gate line 與 Data line訊號的干擾n