电容触摸屏的堆叠技术及其变化趋势

　　2. 条形状图形
　　显然条形状图形不能使用一层或1.5层的堆叠，它必须使用2层的堆叠。通常它使用2层的GFF堆叠方式。对于条形状图形，分宽条和窄条，一般地将宽条作为Tx放在触摸屏的短边上并位于2层的下层，而将窄条作为Rx放在触摸屏的长边上并位于2层的上层。这样放置的好处是Tx感应条有宽的宽度和低的电阻，放在2层ITO的下层，对LCD的噪声有比较好的屏蔽效果。Rx使用窄长条又可以有几种图形，它们分别是单条、双条和三条，图6是一个Rx为三条的条形状图形。相比较单条和双条的Rx图形，三条的Rx图形与手指之间有更多的电场信号耦合所以会有更好信号灵敏度。还有，两层ITO之间衬底材料有适当的厚度对GFF堆叠方式的触摸屏至关重要，如果这个厚度太小的话，将影响手指信号的灵敏度。　　

　　3. 陆洋棋形状图形
　　陆洋棋形状图形是典型的使用单层ITO堆叠的图形。是成本最低的触摸屏堆叠图形。严格地讲，陆洋棋形状图形的触摸屏不能算是多点触摸屏，虽然它在Y方向可以支持多点触摸，但在 X方向它使用两个感应器信号强度的比例来计算手指在X方向的位置坐标，所以在X方向，它不能支持同时有两点及两点以上的触摸。陆洋棋形状图形有两叉和三叉图形，图7是一个三叉的陆洋棋形状图形示意图。 比较而言，两叉的图形在Y方向有比较高手指定位精度但有更多的感应器数量，需要芯片有较多的感应IO口支持;而三叉的图形在X方向有比较高手指定位精度，仅需要较少的感应IO口的芯片的支持。对陆洋棋形状图形触摸屏的一个限制是这种触摸屏的尺寸不能大于4寸，因为陆洋棋形状图形中叉的角度只能在一个较小的范围里变化，尺寸大了以后，叉的角度将变小，将影响X方向的手指定位。还有陆洋棋形状图形在边沿区域的手指定位精度也不太理想。

　　4. 长城形状图形
　　长城形状图形是真正的可以在单层ITO堆叠上实现多触点触摸的图形。它似乎实现了很多人的梦想，那就是在最低的成本上实现多触点触摸的图形堆叠。诚然，在小尺寸(通常小于3.5英寸)并且用玻璃作为衬底的堆叠(或SOL的堆叠)是切实可行的。然而，制造商为了追求最低的成本，更希望采用膜作为衬底。当用膜作为衬底并且在大于3.5英寸的屏上使用长城形状图形便出现了两个的问题。第一个问题是感应器与FPC之间的绑定条的数目变得非常大。参考图8，长城形状图形将水平方向的感应块互连引出到感应区域的外面来互连，通常这个互连是在FPC实现，而绑定条的数目将是[Ntx+Ntx*(Nrx+1)+1]。小刮号里面的1是因为每一列都需要插入一根地线以避免不必要的Tx和Rx之间的耦合。如果我们假定有12个Tx和20个Rx，绑定条的数目将是[12+12*(20+1)+1]=265。如此多的绑定条要做在一条短边上，对许多制造商来讲是一个挑战。 第二个问题每一列的总的Rx走线宽度(也被称为死区宽度)变得足够大，严重影响手指横向定位的精度。因为膜作为衬底的ITO方阻要比玻璃作为衬底的ITO方阻高的多，并且膜作为衬底的ITO的最小线宽和线间距也要比玻璃作为衬底的ITO的最小线宽和线间距大，为了避免最远的Rx的引出线(也是最长的)的电阻不超过一个限定的值，只有增加比较长的Rx的引出线的宽度。这样就导致每一列的总的Rx走线宽度变得足够大。针对这两个问题，虽然已经有了一些对策，然而所有这些对策不仅增加了生产的工序也增加了材料，最终还是不同程度地增加了成本。尽管这样，采用长城形状图形并用SOL方式堆叠的触摸屏的厚度可以薄到1mm以下，还是受到很多用户的欢迎。　　

　　五.堆叠技术变化趋势

　　触摸屏和LCD屏合二为一是触摸屏制造厂商的理想。因为大多数触摸屏生产厂也是LCD屏的生产厂。两屏合一屏，不仅可以简化整屏的生产工艺，降低整屏的成本，也简化了整屏交易的供应链。为了两屏合一屏，On-cell和In-cell的堆叠技术就运因而生了。On-cell和In-cell的堆叠技术通过将触摸感应器整合到液晶显示中，不再需要一个独立的触摸感应层，从而让智能手机或其他电子设备的屏幕变得更轻薄。(参考图9和图10)。然而对于On-cell和In-cell的堆叠技术最大的挑战是如何克服来自LCD的噪声干扰和怎样应对自电容的急剧升高而导致的信号衰减。　　

　　在传统的投影电容触摸屏的堆叠中，我们通常可以用增加屏蔽层或在LCD与触摸屏之间使用一定空气间隙(0.1~0.5mm)来隔离或衰减LCD的噪声，在On-cell和In-cell的堆叠中这两种方法肯定都不能被实施。 LCD的噪声将被直接耦合到触摸感应层。

　　在On-cell和In-cell的堆叠中尤其是In-cell的堆叠中，因为感应层和LCD的公共电极层的间距非常地小，导致感应器的自电容大幅度增加。自电容大幅度增加使得感应器作为Tx激励信号负载的交流阻抗大幅度减小，交流负载大幅增加，Rx的信号被严重衰减。这对提供Tx激励信号的芯片的驱动能力和功耗是一个严峻的挑战。同时，自电容大幅度增加也增加了感应条的RC延迟，可能导致出现感应条近端和远端信号灵敏度的不一致。

　　虽然有上面所说的挑战，但新技术的发展最终将解决这些问题。譬如，Cypress的触摸感应技术方案已经通过对LCD噪声的侦听可以在实施触摸感应扫描时避开LCD的噪声来克服来自LCD的噪声干扰。另外Cypress的触摸感应技术方案还可以在工作电压为2.8V的情况下，在芯片内部将Tx的驱动电压提升到最大10V，这大大提高了Tx激励信号的驱动能力。为应对On-cell和In-cell的堆叠技术带来的挑战做出了一些有益的工作。当然，还会有其他的新技术会被开发出来或者正在被开发出来来解决这些问题。毫无疑问，On-cell和In-cell的堆叠技术已经成为堆叠技术发展的一个趋势。