电容式触摸屏原理及详细资料-课件

Contens电阻式触摸屏与电容式触摸屏的对比电容式触摸屏原理和分类FTS电容式触摸屏控制器介绍1ppt课件术语ITO-IndiumThinOxide，氧化铟锡，一种透明的导电材料TP-touchpanel，触摸屏CTP-Capacitancetouchpanel，电容式触摸屏DITO：在玻璃双面分别制作ITO图形，构成电容极板SITO：在玻璃的单面制作ITO图形，构成电容极板2ppt课件术语OCA光学胶是重要触摸屏的原材料之一。将光学压克力胶做成无基材，然后在上下底层，再各贴合一层離型薄膜，是一种无基体材料的双面贴合胶带。优点：高清澈度、高透光性(全光穿透率>99%)、高黏著力、高耐候、耐水性、耐高温、抗紫外线，长时间使用不会產生黄化(黄变)、剥離及变质的问题分类：1.电阻式

电阻式的光学胶按厚度不同又可分为50um和25um

2.电容式

电容式的光学胶分为100um，175um，200um3ppt课件电阻式触屏VS电容式触屏对比电阻式方案已经非常成熟，一般都是和液晶屏打包配套，成本比较低。但由于先天结构(原理)上的原因，使用一段时间后需要重新对触摸屏进行校正。低端的4线电阻式触摸屏需要直接与指尖或笔接触，所以在上盖的设计上会有一个开孔，对外界的各种干扰(灰尘、湿气、ESD等等)都缺乏有效的防护，所以可靠性和耐用性较差。高端的5线式电阻式触摸屏可以通过改善结构解决这个问题，但成本上已经和电容式持平。且对一些复杂的手势(特别是多点触摸)缺乏有效的支持，而这恰恰就是电容式触摸屏最大的卖点。4ppt课件电阻式触屏VS电容式触屏对比电容式方案的结构和实现原理和电阻式完全不一样，主要是根据接触区域的电容量来判断手指的位置，所以目前只能通过手指来感应，并且可以对多点触摸等复杂的手势可以提供完善的支持。由于对外界的感应需要通过一层不导电的介电质(塑胶、玻璃等)，触摸屏需要贴合在上盖背面，所以对外界的抗干扰能力较强，可靠性和耐用性高。“但是，随之而来的问题是对供应商的制造和组装能力(贴合)提出了较高的要求，因此目前整体成本居高不下。”陈元指出。5ppt课件电阻式触屏VS电容式触屏对比6ppt课件电容式触摸屏基本原理和分类7ppt课件Capacitancetouchpaneloverview用ITO材料制作透明电极的电容阵列手指触摸到电容式触摸屏表面，改变触摸屏的固有电容触摸屏电容控制器（IC）检测到电容的变化，并通过电容阵列的电容变化率，计算出触摸发生的坐标，强度等信息8ppt课件ElectronicFieldCapacitiveSensor通过检测电容传输的能量来检测电容振荡器输出正弦波加到电容一端信号检测处理电路接电容另一端根据接收点信号电平高低判断电容的大小振荡器SensingandFilter9ppt课件RelaxationOscillatorCapacitiveSensor通过检测张弛振荡器频率来检测电容一个恒流源给电容充电一个受反馈控制的开关给电容放电迟滞比较器把电容电压变化整形方波10ppt课件ChargeTransferDeviceCapacitiveSensor首先，感应电容充电其次，把感应电容的电荷转移到另一个电容通过检测电荷转移量来检测电容的大小11ppt课件DetectMethod:

Self-capacitanceVS.Mutual-Capacitance自电容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互电容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12ppt课件自电容–self-capacitor测量信号线本身的电容优点：简单，计算量小缺点：虚拟两点，速度慢互电容-mutualcapacitor测量垂直相交的两根信号之间的电容优点：真实多点，速度快缺点：复杂，功耗大，成本高Ghostpoint13ppt课件PanelProcess玻璃双面（DITO）ITO图案做在玻璃的上下表面，分别为x轴和Y轴，上表面加Lens玻璃单面（SITO）ITO图案做在玻璃的上表面，下表面为shielding玻璃单面架桥，X轴与Y轴交汇处采用架桥玻璃单面双层，使用SiO2隔离Film二层，分别为X轴，Y轴14ppt课件DITO15ppt课件SITO16ppt课件Film17ppt课件PanelPattern：TwoLayersSelf-capacitanceorMutualcapacitancePanel两层ITO分别与地或手指构成自电容（人体接地）自电容有M+N个电容互电容有M×N个电容需要M+N条线连到控制芯片MROWNColumn18ppt课件TwoLayersMutualCapacitor两层ITO相互重叠构成电容有M×N个电容需要M+N条线连到控制芯片手指触摸影响相互电容19ppt课件FTS电容式触摸屏控制器简介20ppt课件FTS电容式触摸屏控制器方案特点自主专利的方案互电容提供业内顶尖级的性能多点触摸检测，最多达到5点高信噪比抗RF干扰高精度高分辨率高线性度自校正，避免温度，湿度的影响本地化的服务21ppt课件Multi-touch多点触摸是一个趋势正在竞标的某国际大公司2011年项目要求10点正在designin的多个case要求真实两点或两点以上随着appletabletPC上市，多点应用会逐渐涌现并普及能自主安装应用软件是为了的一个趋势，系统硬件应该为将来性能提升提供准备FTS方案能提供真实的5点触摸检测，为将来的应用提升提供硬件支持22ppt课件SNR在触摸屏行业，SNR定义为信号幅度与噪声幅度比（噪声取绝对值）。SNR的传统定义为信号功率与噪声功率比SNRP=PS/PN=VS2/VN2=SNRV2如果采用这个定义的SNR，则信噪比能达到数千。SNR是一个基本参数，决定系统的大部分性能SNRV≥50，系统能稳定工作SNRV≥100，系统性能优良FTS方案配合相应的TP，SNRV≥15023ppt课件Anti-RFinterference抗RF干扰时CTP系统一个关键性能抗RF干扰能力差是之前CTPcase失败的关键因素抗RF干扰包括GSM，CDMA，WIFI，微波炉等射频干扰FTS方案采用跳频等技术，提供优异的RF干扰抑制能力24ppt课件找出电容最大值和对应的列

用以最大电容值列为中心的三列求出其加权平均，即横坐标坐标计算-CenterPointalgorithm其中，K为映射系数25ppt课件AccuracyAccuracy（精度）是指实际触摸位置与TP上报触摸坐标的误差，包括边沿精度与非边沿精度边沿指TPAA区外侧3mm左右的边框部分非边沿指TPAA区外侧3mm左右的边框以内的部分坐标计算通常都是采用重心算法，因此精度的关键是SNR和TP的PitchSNR越高则参数的置信位数越高;计算的结果越可靠则精度越高合适的Pitch能提高精度。Pitch的选择主要与手指的大小有关。一个典型的Pitch为5mm。FTS整合TP设计与算法，提供业内领先的TP触摸精度边沿±2mm，非边沿±1mm26ppt课件ResolutionResolution（分辨率）指单位长度TP能触摸的点数或者TP能上报的点数与精度一样，分辨率的关键是SNR和TP的Pitch分辨率与精度是同一个问题，不同的描述角度针对手机应用，FTS的方案能提供最多1280×768的分辨率。形象的说，就是能把显示屏上的每个点触摸出来27ppt课件LinearityLinearity（线性度）是指在TP上画对角直线时，实际曲线与理想直线最大的距离FTS的方案能实现线性度达±1mm28ppt课件Adaptiveprocessalgorithm环境（温度、湿度等）变化会造成TP失效温度适应能力差事之前CTP失败的重要原因材料老化也会造成TP失效自适应处理算法能根据环境变化，自动调节TP参数设置，使TP工作在最佳状态。自适应处理算法还能补偿材料老化对TP造成的影响29ppt课件Scanrate控制IC以一定速率对TP进行扫描互电容VS自电容互电容以帧为单位上报触摸屏的事件。即每次扫描，均立即上报该次扫描的结果，包括触摸点数，每点的坐标自电容仅能针对单点触摸上报真实坐标。对多的触摸时，使用十分复杂的虚拟算法计算坐标，效率低，容易出错。因此，定义了一个Point/S（点/秒）的参数来定义上报速率。60Hz是足够的，并且是现实的从体验的角度看，60Hz与80Hz几乎没有区别随着频率的上升，CPU消耗的资源超过临界点后会急剧上升FTS最大能支持80Hz的扫描速率30ppt课件PowermanagementFTSCTP系统提供完善的功耗管理FTSCTP系统提供3个功耗模式Active：全速模式,可以产生触摸中断/INT,可以读取触摸数据.Monitor：触摸监测模式,低速扫描,不能产生触摸中断/INT.有触摸发生后自动跳转到ActiveHibernate：系统休眠，需要硬件触发唤醒31ppt课件手势集成与自定义FTS方案能集成目前所有手势，包括单点点击，双击，平移，放大缩小等FTS方案能根据客户的需求，集成客户定义的手势FTS方案能上报绝对坐标，由Host来分析触摸类型并作出相应的处理32ppt课件系统接口端口名称电平极性描述串行接口2.8~3.3V串行接口为CTPM和Host之间的数据通信通道.FT5201构成的CTPM支持SPI,I2C这2个标准串行接口之一./INT2.8~3.3VLOWCTPM发送给Host的中断信号/WAKE*2.8~3.3VLOW从HIBERNATE当中唤醒CTPM的信号.33ppt课件触摸数据读取模式支持中断模式与查询模式中断模式为触摸屏系统检测到触摸发生时，主动发出中断给Host，让Host来读取触摸发生数据查询模式为触摸屏系统定时检测触摸，触摸发生时，仅仅准备好触摸数据，被动等待Host来读取数据34ppt课件OSCTP系统是一种普通外设，采用标准的SPI、I2C接口，与OS无必然关系SPI与I2C可以通过硬件接口连接，也可以通过软件模拟方式连接OS与CTP的关系主要体现在对触摸输入的支持上，包括单点，多点，手势等通过在OS中加入驱动来解释协议FTS可以给各个OS的驱动设计提供帮助35ppt课件DesignInflow联调前的准备确定TP系统结构图，包括TP，FPC，元件区，出pin位置等确定TP系统提供的功能确定接口类型，连接方式，信号电平联调内容根据协议编写OS驱动-FTS提供协助连接TP进行调试测试TP功能与性能整机测试36ppt课件生产集成TP生产Firmware写入TP出厂检测与手机集成（无需校正）整机测试37ppt课件悬空触摸失效问题把手机至于悬空状态，比如放置于空盒子之上，没有与其他系统有电连接。这时，手机发生触摸失效的现象称之为触摸悬空触摸失效问题根据我们的研究，悬空触摸失效问题主要与TP的结构有关。目前仅有使用DITO的appleiPhone完全解决了这个问题，其他公司产品多少存在这个问题触摸悬空失效还与系统信噪比有关38ppt课件本地化的服务电容式触摸屏是一个新事物，还没有标准化非标准化的产品，根据客户需求实行个性化服务时成功的关键国际大的IC厂都在给国际大的手机厂进行个性化服务FTS能给大陆，台湾地区的终端客户提供优质的服务39ppt课件FTS方案基本参数：FT5201+C8051F921ItemsParameterMin.Typ.Max.Scanrate(singletouchor5touch）6080Responsetime25mSSensitivity（diameter）（toucharea）6mmAccuracy（Non-border）±1mmAccuracy（border）±2mmLinearity±1mmAnti-noise1VvppMulti-touchdistance10mmPower（5touch，60Hz）7.5mA40ppt课件FTS方案与其他公司方案比较参数FTS方案其他方案多点触摸特性真实多点单点+两点手势信噪比>15010~50抗RF干扰优一般集成难度易难环境噪声校正不需要需要服务本地化，设计团队直接支持FAE支撑41ppt课件功能框图-FT5201该芯片仅为模拟前端，需要MCU提供计算功能42ppt课件应用方案—FT5201双芯片方案：FT5201+MCU与Host接口由MCU确定，可以是I2C、SPI或UARTMCU与FT5201必须为SPI接口43ppt课件单芯片方案功能框图-FT5202增加了MCU，提供丰富灵活的计算与处理在原有SPI接口基础上，增加了UART，I2C44ppt课件FTS芯片应用FT5201+C8051F921主要用于手机，MID等对RF干扰有非常强抑制能力的产品，并且尺寸≤4.3’’FT5202主要用于手机，MID等对RF干扰有非常强抑制能力的产品，并且尺寸≤4.3’’45ppt课件ChippackageQFN486mm×6mmBGA495mm×5mm46ppt课件容晟光电有限公司是一家专业的电容式触摸屏生产商，专注于消费类电子市场，集研发，制造，销售，服务于一体，产品主要用于手机，车载导航（GPS），数码相机，MP4MP5等。

47ppt课件产品开发历程在产品开发过程中，由于互电容的IC当时仅有两家出品并且不对外开放，所以我们在09年5月前都集中开发基于自电容IC的触摸屏，在开发过程中有几个问题比较难：结构问题自电容要求X轴与Y轴离LENS表面的距离差不能太大，如果太大，X轴与Y轴的信号强度会相差很远，运用时几乎不能实现。于是不能采用IPHONE手机上采用的结构(DITO)，只能采用SITO结构和FILM结构。SITO结构在制程上比较简单，但是在做静电测试时，其搭桥的底端几乎很难通过6K的静电，较易被静电击伤，造成缺功能，产品的一致性没有保障。尽管先用高压静电测试功能片，合格的才用来装机，仍有一定比例的产品在使用过程中断桥。所以此种结构虽然可以配合自电容和互电容两种IC，制程也简单，但对于高品质要求的产品不适用。48ppt课件产品开发历程FILM结构在制程上也比较简单，几乎所有做电阻屏的厂家都可以制作。这种结构适用于自电容和互电容两种IC，但有几个问题与材料有较大关系。第一，用高电阻FILM很难实现IC需要的电阻范围。用低电阻FILM可以实现IC需要的电阻范围，但字影（ITO的影子）会很严重。第二，透过率会较低。最好的FILM的透过率约90%，在制作过程中约需要三层FILM.第三，由于电极引线只能用印刷方式，所以功能片边缘离功能区要比较宽才可以，这对手机设计上有较多制约，而大屏幕手机大都要求边很窄。第四，制程中的小缺陷（小划伤、小脏点）较难避免DITO结构：制程较复杂。主要问题是制作过程中的保护，所以工序特别多；对位精度要求特别高，需要至少5微米。另外的难点是保证两面都要十分洁净。经过长期的摸索后，现在可以稳定量产。49ppt课件产品开发历程