touchpanelIntroduction

1、touch panel Introduction目录nTouch panel的誕生與分類簡介n投射式電容屏原理簡介nTouch panel sensor簡介nTouch panel分析簡介n Touch panel最新技术简介 nTouch IC行業簡介與前景展望觸摸屏的誕生與分類簡介觸摸屏的誕生與分類簡介u觸摸屏的誕生uTouch panel技術發展史u電阻式觸摸屏簡介u表面電容式觸摸屏簡介u紅外線觸摸屏簡介u表面聲波觸摸屏簡介被逼出来的发明1971年，美国人SamHurst发明了世界上第一个触摸传感器。虽然这个仪器和我们今天看到的触摸屏并不一样，却被视为触摸屏技术研发的开端。 SamHur

2、st生产的最早一批触摸屏产品当年，SamHurst在肯尼迪大学当教师，因为每天要处理大量的图形数据而不胜其烦，就开始琢磨怎样提高工作效率，用最简单的方法搞定这些该死的图形。他把自己的三间地下室改造成了车间，一间用来加工木材，一间制造电子元件，一间用来装配这些零件，并最终制造出了最早的触摸屏。这种最早的触摸屏被命名为“AccuTouch”，由于是手工组装，一天生产几台设备。1973年，这项技术被美国工业研究杂志评选为当年100项最重要的新技术产品之一。不久，SamHurst成立了自己的公司，并和西门子公司合作，不断完善这项技术。这个时期的触摸屏技术主要被美国军方采用，直到1982年，Sam Hu

3、rst的公司在美国一次科技展会上展出了33台安装了触摸屏的电视机，平民百姓才第一次亲手“摸”到神奇的触摸屏。 从此，触摸屏技术开始广泛应用于公共服务领域和个人娱乐设备。人们逐渐习惯用“摸”的方式，在电子售货机上选购商品，在卡拉OK机上点播歌曲，在银行、医院、图书馆、机场查询自己需要的信息。1991年，触摸屏正式进入中国。1996年中国自主研发的触摸自助一体机投入生产。Touch panel的誕生與分類簡介触摸屏的诞生触摸屏之父SamHurst。SamHurst（左）1980198519901995200020052011四線電阻式五線電阻式表面電容式(SCT)音波式(SAW)嵌入式觸控(LCD

4、 In-Cell)投射式電容(PCT)紅外線式(IR)Touch panel，触控屏或触摸屏，一种传感控制技术，即利用一定介质和动作，在一定人机界面下起到输入命令作用.业界目前有电阻式、电容式、声波式及红外式几种类型;其中以电阻式、电容式最为常见.Touch panelTouch panel的誕生與分類簡介Touch panel技術發展史电阻式触摸屏简介（四线电阻式）Touch panel的誕生與分類簡介在玻璃或丙烯酸基板上覆盖均匀导电的ITO层，分别做为X电极和Y电极并由透明格点分开绝缘。其中下层的ITO与玻璃基板附着，上层的ITO附着在PET薄膜上。X电极和Y电极的正负端由“导电条”（图中

5、黑色条形部分）分别从两端引出，且X电极和Y电极导电条的位置相互垂直。引出端X-，X+ Y- Y+一共四条线，这就是四线电阻式触摸屏名称的由来。当有物体接触触摸屏表面并施以一定的压力时，上层的ITO导电层发生形变与下层ITO发生接触，该结构可以等效为相应的电路计算触点的X,Y坐标分为如下两步： 1. 计算Y坐标，在Y+电极施加驱动电压Vdrive， Y-电极接地，X+做为引出端测量得到接触点的电压，由于ITO层均匀导电，触点电压与Vdrive电压之比等于触点Y坐标与屏高度之比。 2. 计算X坐标，在X+电极施加驱动电压Vdrive， X-电极接地，Y+做为引出端测量得到接触点的电压，由于ITO层

6、均匀导电，触点电压与Vdrive电压之比等于触点X坐标与屏宽度之比。优缺点：優點是价格便宜、可用指甲普通筆操作、不怕灰塵和水汽等外界干擾，穩定性高； 缺點是需施力才可操控，表面容易劃傷、透光性較差、用戶體驗差。表面電容式觸摸屏簡介表面电容触摸屏只采用单层的ITO，在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。当手指触摸屏表面时，手指与导体层间会形成一个耦合电容，就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失，电荷从屏幕的四角补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例，我们可以由此推算出触摸点的位置。 Touch panel的誕生與分類簡介例，假设触控面板位置中心为0

7、,X轴与Y轴位置可以下面方程式计算出: X轴:L1+L4-L2-L3/L1+L2+L3+L4 Y轴:L3+L4-L1-L2/L1+L2+L3+L4 优缺点：優點是良率較高因此成本相對較低；缺點是不能實現多點觸控.红外线触摸屏原理很简单，只是在显示器上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，计算机便可即时算出触摸点位置。Touch panel的誕生與分類簡介红外线触摸屏简介优缺点：红外线式触摸屏价格便宜、安装容易、能较好地感应轻微触摸、不受电流、电压和

8、静电干扰，适宜于某些恶劣的环境，也没有电容充放电过程，响应速度比电容式快；可是红外线式触摸屏不防水和怕污垢，任何细小的外来物都会引起误差。Touch panel的誕生與分類簡介表面声波触摸屏简介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。优缺点：光学性能最好，这是因为声波屏屏体为纯玻璃；防刮擦、声波屏表面即使划伤，只要不是很深，一样正常工作； 不怕电磁干忧，无漂移。声波是机械振动，不受电磁信号影响；分辨率高可达，响应速度快；使用寿命长，单点触

9、摸达万次。适用于短期产品；怕水、怕灰，需要维护；发射换能器易碎，存在返修率；可能受到声音干扰失灵。投射式電容屏原理簡介u投射式電容屏如何感應人體u互電容原理簡介u互電容多點觸控實現方式u自電容原理簡介u自電容與互電容的區別投射式電容屏原理簡介投射式電容屏如何感應人體人體触摸TP，寄生电容产生变化TX信号经过容抗，阻抗后，信号产生滞后或超前，接收极接受信号后计算出具体数值扫描整屏，产生数据矩阵和基准数据矩阵对比，产生DIFF值矩阵得出具体坐标位置經過CPU與軟件設定ID比對完成操作当手指或导体触摸到TP时，电容值Cp就会产生变化投射式電容屏原理簡介互電容原理簡介特点l M*N个电容l M+N条连

10、线l 真实多点 互电容 检测TX（发射通道）和RX（接受通道）交叉处的互电容（也就是耦合电容）的变化，有手指存在时互电容会减小，IC 通道pin 发射极和接受极是分开的。P1P2X0Y0Y5Y1Y2Y3Y4X1Y0Y5Y1Y2Y3Y4X4Y0Y5Y1Y2Y3Y4投射式電容屏原理簡介互電容多點觸控實現方式发送端开始单条发送，接收端一般是每条依次接收，再通过ADC轉換接收的數值進行座標定位，如圖所示（X0，Y1）（X4、Y3）是有人触摸，因其返回的數值組成的座標均為唯一的，因此可实现多点触控！穿行驱动/感应特点M+N个电容M+N条连线 模拟多点（2点）投射式電容屏原理簡介自電容原理簡介自电容 检测

11、通道与地之间的寄生电容变化，有手指存在时寄生电容会增加，IC 通道pin 既是发射极 又是接收极Sensing time: X*YTrue multi-touch: YesSensing time: Sensing time: X X+ +Y YTrue multi-touch: True multi-touch: NoNo（鬼点）Self capacitance鬼点说明：当检测到两根手指时，会出现四个可能的触碰点(X1，Y0)、(X1，Y2)、(X3，Y0)以及 (X3，Y2)，而正确的组合又是不明确的，进而不能实现多点触控。投射式電容屏原理簡介自電容與互電容的區別Touch panel s

12、ensor簡介usensor材質簡介uOGS簡介uOGS Array製程簡介uTP sensor ITO pattern簡介uIn-cell與on-cell簡介uETP簡介u其它sensor材质简介Cover LensCover LensCover LensITO GlassITO Film: RXITO Film: TXITO GlassCover LensITO Film: RXCover LensPET G/F/FG/FG/G DG/G SG2TP TypeG/F/FG/G SG/G DG/FG2Thickness1.1-1.3mm1.3-1.4mm1.3-1.4mm0.9-1.1mm1

13、.1 mmTransmittance85%89%89%88%90.8%WeightLightHeaviestHeaviestLightestHeavyStrengthBestAverageAverageGoodGoodSensitivityGoodAverageGoodAverageAverageCostHighHighAverageLowLowITO 铟锡氧化物 Touch panel sensor簡介sensor材質簡介sensor材質主要分为薄膜式（film type）及玻璃式（glass type）两种，不同材質之間可做不同組合，如下為常見組合（OGS、On-cell、In-cell等

14、後面會單獨介紹）OGS是one glass solution的簡稱，即單片玻璃解決方案，是将触控觸感器（Touch Sensor）与保护玻璃（Cover Glass）结合，触控模组的结构可简化成一片玻璃；然后在保护玻璃内层镀上含X及Y轴感测电极，减少玻璃材料成本，并降低贴合程序来提高良率，缩小与薄膜式触控面板的价差。 简单来说呢，OGS技术，就是用一块玻璃同时起到保护玻璃和触摸传感器的双重作用。同时，还能因薄型、轻量化且减去一面玻璃的感测阻抗，大幅提升面板透光度及触控灵敏度，使该单片玻璃不仅具备保护玻璃的强度、安全性，同时也兼具触控功能。Touch panel sensor簡介OGS 簡介OG

15、S的好处主要有三点:（1）节省了一层玻璃成本和减少了一次贴合成本;（2）减轻了重量;（3）增加了透光度。OGS能够较好的满足智能终端超薄化需求,并提升显示效果,是高端品牌终端的必然選擇而In-Cell将成为OGS最终方向。鍍膜(sputter,cvd)上光阻(coater)光罩(reticle)顯影(developer)顯影 液對準,曝光(stepper)蝕刻(etch)去光阻液 stripper去光阻 酸,氣體鍍下一層膜Touch panel sensor簡介OGS Array製程簡介PV2 PV1Buffer显示区显示区外围线路外围线路AA横截面横截面BufferGlassOGS (ITO

16、 Bridge)-Buffer(SiONx)Mask 1Resin BM-PV0(SiONx)Mask 2Metal(Mo/Al)Mask 3Bridge(ITO)Mask 4PV1(SiONx)Mask 5ITOsensorMask 6PV2(SiONx) Top ViewITO sensorBMAAFan-outAATouch panel sensor簡介OGS Array製程簡介Island Type簡介GlassM1(fan out 走線)ITO1(ITO bridge)PV1(Protect ITO bridge)ITO2(ITO Pad)PV2(保護層)PEP1PEP2PEP3PE

17、P4PEP5Buffer layerPV0BMBMTouch panel sensor簡介OGS Array製程簡介Via Hole TypeTouch panel sensor簡介TP sensor ITO pattern簡介 菱形+菱形菱形+六边形 条形 菱形+条形Sensor ITO pattern圖形的設計對於TP整體性能影响巨大，會影響TP抗信噪比的能力從而直接影响IC接收到信号的好坏，ITO pattern設計不好或搭配不當對於电源噪声，线性度，悬空，防水性能都做不好，因此好馬配好鞍而好的IC要達到最好的效果一定要搭配好的Sensor，而好的sensor的基礎是設計出完美的ITO

18、pattern，目前TP IC廠商都有自己的pattern專利用於搭配自家IC免費提供客人使用！常見的幾種ITO patternGlassCFGlassArrayPolarizerPolarizerTouch sensorGlassCFGlassArrayPolarizerPolarizerTouch sensor In-cell TP On-cell TPCoverCoverIn-cell就是將sensor的ITO線路集成到LCD內部的一種觸控解決方案，目前為最頂級的解決方案，良率較低價格最高，只有少數頂級產品採用，On-cell就是將sensor ITO線路集成到LCD玻璃表面的一種觸控解

19、決方案，難度相對In-cell簡單一些，On-cell與In-cell只有LCD生產廠家可生產！Touch panel sensor簡介In-cell與on-cell簡介採用On-cell的三星note3與採用In-cell技術的iphone5.OGS與LCD傳統貼合方式ETP與LCD貼合方式CFArrayOGSPOLCFArrayOGSPOLPOLPOLGlassGlassBLBLTouch panel sensor簡介ETP簡介ETP是embedded touch panel的簡稱，由友達光電開發，是嵌入式觸控面板，傳統OGS由不同客戶定製生產，一般只出單一客人的單一產品，產量受制于對應產

20、品銷量，外觀上BM區較寬，有客戶logo貼合時可蓋住整個LCD，而ETP標準統一，無客戶logo，外觀上BM較窄，貼合后比LCD小，客人可再組裝不同的個性邊框與機殼，ETP因其統一標準可大量生產，因此成本較低市場競爭優勢明顯！xxx傳統OGS由客戶定製BM較寬，切客戶logo貼合時可蓋住整個LCDETP標準統一，無客戶logoBM較窄，貼合后比LCD小客人可再組裝不同的個性邊框與機殼.继友达发布第一代eTP后，京东方、乐金显示(LGD)、三星显示(Samsung Display)等面板厂亦纷纷跟进开发eTP方案，目前友达第二代eTP方案规格最大的差异点，在于玻璃类型从原本的钠钙玻璃(Soda

21、Lime Glass)转换成薄膜电晶体(TFT)玻璃。OGS和TOL在制程上的区别主要是在于OGS为玻璃母基 板(sheet)进行金属线镀膜(sputter)和BM/ITO制程，再经过切割(Cutting)和研磨精雕制程(Grinding)为小基板(chip),接下来用二次化强或是物理抛光研磨修整玻璃边缘的细微裂痕(chipping)；TOL则是玻璃母基板(sheet)先进行切割和研磨精雕制程为小基板，再进行玻璃二次化强或是物理抛光修整玻璃段面因切割所产生的微小裂痕，修整完毕后再进行玻璃强化(以化学离子交换方式强化为主)，然后进行金属镀膜和BM制程，OGS目前多为屏幕生产厂家采用，而TOL则是

22、sensor生产厂家所提解决方案，屏幕厂最终解决方案为on-cell与in-cell，两种技术分别为三星与苹果所主导！Touch panel sensor簡介其它sensor材质简介TOL（touch on lense） 触控解决方案正受台厂与日厂的评估，看是否可以做出一种新的触控技术。OPS触控技术就是将CoverLens的材料改为塑料，再同样地将ITO触控传感器制作在其CoverLens上，这就是OPS触控解决方案。相对OGS式触控面板技术，它不同于OGS将ITO触控传感器制作在采用玻璃材料的CoverLens上，相对更加轻薄化。OPS（OnePlasticSolution）Touch p

23、anel分析簡介u半列遞減u中间一段遞減u十字交叉線uShort（RX and RX；TX and TX）u單點或多點數值偏移u整條或多條數值異常Root cause summary：1.外围M1线路opena).外围线路刮伤；b).外围线路异物压断；c).外围线路剥落；d)线路腐蚀；e)ESD将线路击断；2.FPC bonding异物；3.TP最边缘ESD击断ITO桥接处；4. 最外围TH上下open说明：水平或垂直方向单条或多 条数值呈递减关系；正常异常半列遞減，适用Model：所有双端驱动设计.桥接ESD线路剥落线路刮伤线路ESDTouch panel分析簡介Root cause sum

24、mary：1.Array TH上下open；2.ESD将ITO桥接处炸断；3.其它目视看见的open异常；说明：水平或垂直方向单条或多 条数值呈递减关系；正常异常桥接ESDTH上下Open示意图中间一段遞減，适用Model：所有双端驱动设计.Touch panel分析簡介Root cause summary：1.Array ITO桥异物造成发送端IT0线路 与接收端ITO线路short；2.ESD damage产生瞬间高温将ITO发送端与接收 端ITO线路熔接short；3.TP面内膜残留；说明：一般为中心数值较大的十字 交叉异常。异常正常十字交叉線，适用Model：all modelTouc

25、h panel分析簡介Root cause summary：1.TP线路问题；a).刮伤有牵丝导致线路shortb).具有导电特性的异物在线路上；c).Array 膜残（包含锡渣）；2.FPC问题（较少）；a).FPC单体bonding lead刮伤；b).FPC来料线路内部short；以上层别RE-Bond即可；3.IC PIN脚间short；说明：Short（RX and RX；TX and TX） 均指发送端或接收端 两条或两条以上的线路中间 有短路问题发送，名称问题 为各家IC厂商命名规则不同 实质均为短路问题，如有未 涵盖的名称均适用本资料；异常正常TX1TX2TX3TX1TX2TX

26、3TX1做发送TX2做接收动作，正常接收为零TX1做发送TX2做接收动作，异常是可接收到数值刮伤short膜残shortIC PIN脚ESD shortshort，适用Model：所有双端驱动设计.Touch panel分析簡介Root cause summary：1.单点发生ESD，将ITO桥接处炸断；2.非导电异物，充当电阻作用，拉低单 点接收数值；3.ITO桥接处ITO1与ITO2 TH上下Open说明：一般为单点或连续的几个点 数值突然被拉低！异常正常TH上下Open示意图ITO桥桥ESD單點或多點數值偏移,适用Model：all modelTouch panel分析簡介Root ca

27、use summary：1.ESD从FPC输出端进入IC内部，将 PIN脚打死，导致IC无法接收信号；2. 系统坐标靠近GND线与GND Short 造成信号衰减至地；3.FPC bonding异物，导致FPC Lead与FPC背面地短；4.单端驱动设计model，外围线路open说明：一般多为整条或多条数值 被拉低！异常正常如左图所示，因双端驱动原因，如TP内部一侧传输有问题会呈现半列递减现象，而整列为零说明两端都接收不到信号，而从走线设计看相同坐标的两根线距离分布基本在FPC两侧，而同时只断这两根线的可能性极低，而控制PIN脚却是单根布线，只是在控制PIN脚与FPC bonding区中间，

28、在PCB打件厂走线设计上额外分出一路变为双向驱动设计，因此在看到整条或多条为零，第一先怀疑的为IC问题！IC内部线路被ESD产生的高温烧断与地线short整條或多條數值異常，适用Model：所以雙端設計Touch panel分析簡介Touch panelTouch panel最新技術簡介最新技術簡介uAtmel XSense（弯曲触控）u悬浮触控技术u超敏感觸控uS-pen 電磁筆原理簡介u电容笔和电磁笔的对比uDirect touch簡介Atmel XSense解决方案是以触摸传感器为基础且高灵活、超轻薄、可弯曲和扭曲的触控技术，即便屏幕呈现各种不同程度的弯曲，也能保持完美、准确的触控性能和

29、清晰度，还拥有抗噪声、低电阻、低功耗等优点，堪称无与伦比的革命性触摸传感器技术。 从实用价值来看，XSense技术解决方案可以让设备制造商打造拥有新型“无边框”触摸设备，或者类似手表的“环状”触摸产品等等，比如：无边框设计的智能手机、平板电脑、Ultrabook超极本和设计独特的新触摸功能产品，而且还能使设备的总成本更低，直接成为目前主流市场产品的替代品。Atmel XSense（弯曲触控）Touch panel最新技術簡介悬浮触控技术悬浮触控使用两种电容式传感器，互电容和自电容。互电容，用于实现多点触摸检测。自电容能够产生比互电容强大的信号，检测更远的手指感应，“鬼影(ghosting)”的

30、效应，无法进行多点检测。悬浮触控是通过在一个电容触摸屏幕上，同时运行自电容和互电容来实现的。互电容用于完成正常的触碰感应，包括多点触控。而自电容用于检测悬停在 上方的手指。由于悬浮触控技术依赖于自电容，因此不可能实现悬浮多点触控。Touch panel最新技術簡介更多關於互電容與自電容原理，參加本報告1215頁詳細說明！超敏感觸控超敏感觸控其實是將in-cell與on-cell技術的一種結合，在CF玻璃下面做TX，上面做RX做double ITO，帶來的变化首推信噪比的提升，而信噪比的提升所带来的最显著的效果便是触摸敏感度的提升，配合IC內部的強大的運算邏輯，可檢測極其微小的電流變化，做到超靈

31、敏觸控！Touch panel最新技術簡介1. 寒冷的冬天也不怕,屏幕灵敏度依然高质量2. 不管带手套用指甲或其他物品都进行操作3. 屏幕比传统触摸屏薄1毫米4. 减少屏幕噪点,更高信噪比5. 灵敏的触控性能6. 更少耗能7. 亮度增加10%8. 大幅度减低传感器成本優點：GlassCFGlassArrayPolarizerPolarizerTXCoverRXsensorS-pen 電磁筆原理簡介Touch panel最新技術簡介三星在Galaxy Note手机上引入的手写技术，让电容触控屏的手机也有精确的手写功能，诸多优势其实都来自于Wacom的EMR技术(Electro Magnetic

32、Resonance technology电磁感应技术)，基本原理是通过一支电磁笔发射电磁信号，和显示屏幕背后的电磁感应板进行交互，当电磁笔靠近触控屏时，触控屏后面的电磁感应板会感应到笔的电磁信号从而使电磁感应板下的感应线产生变化，根据水平方向和垂直方向的天线阵列接收信号，通过磁通量的变化计算获得笔所在的X、Y坐标位置。而且由于电磁笔拥有纵向的压力感应器，当用户通过电磁笔写画的时候，当笔尖受力的时候，压力通过笔芯传递到压力感应器，压力的变化导致电磁笔发出的电磁信号发生变化，电磁感应板能够根据感应信号显现出不同的压感，所以特别适合手写以及绘画。電磁筆結構S-pen技術定位原理S-pen感应笔的精度远远高于电容式触控屏和电阻式触控