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低成本触摸屏系统设计

作者:ChitizMathema ChristianaWu时间:2013-07-19来源:电子产品世界收藏

  与双层传感器相比,诸如单层独立多点触摸(SLIM®)解决方案等单层多点触摸解决方案可将成本降低40%。单层传感器的性能虽然略微降低,但却可以实现最纤薄的外形。此外,利用单层多点触摸传感器还可以创建薄边或无边的传感器,从而进一步扩展的工作区域。期望降低设备成本和厚度的设计人员可以考虑选用单层传感器。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/147689.htm

  更小的屏幕尺寸可以显著节约成本;而且成本也受触摸屏工作区域大小的影响。显然,系统设计人员必须考虑所有可优化面板设计和选择的途径。

  FPC设计

  另一个降低设备成本的途径是采用FPC设计。FPC可将单个传感输入/输出(I/O)从触摸屏面板连接至触摸屏控制器,然后再从触摸屏控制器连接至主机处理器。

  FPC可以为有源也可以为无源。有源即触摸屏控制器及其他所需的外部组件(如电阻和电容)安装在FPC自身上;而无源则是FPC仅包含路由线迹,而触摸屏控制器和外部组件安装在印刷电路板(PCB)上。无论是有源还是无源FPC都可以以多种方式进行路由。路由选择越有效、越多样化,其他硬件组件就越容易与之集成。但是,请切记,成本一定会随着路由所需层数的增加而相应增加。在单层上进行合理的路由选择将有助于保持最低的FPC成本。此外,单层路由选择还在信号完整性和紧凑型FPC设计方面具有非常大的优势。

  显示屏

  在触摸屏系统中,投射电容式触摸屏传感器位于显示屏的顶部。显示屏本身具有噪点性,其产生的噪点可直接与触摸屏传感器耦合。这样会降低触摸灵敏度,并产生错误的触摸激活。良好的设计方法可以减少显示屏噪点,并能从根本上提高性能,降低成本。  

 

  为了阻隔显示屏的噪点,业界一贯采用在显示屏和触摸屏传感器之间实施额外的ITO“屏蔽”层。虽然成效显著,但是屏蔽层也增加了成本和触摸屏模块的厚度。另一种方法是采用微小的气隙,一般在0.2mm到0.5mm之间,可将显示屏与触摸屏传感器分隔开来。气隙比屏蔽层更节约成本,但同样会增加触摸屏模块的厚度,而这并不符合想要制造外型更美观、厚度更纤薄的OEM设备厂商的需求。但是,还有一个更加重要的设计要求,那就是显示屏本身的选择。

  目前,手机和平板电脑最常用的显示屏仍然是TFT液晶显示屏。TFT液晶显示屏通常具有两种类型:DCVCOM和ACVCOM。其区别在于驱动常规电极层(VCOM)的方法。另一种在高端设备中越来越常用的显示屏为AMOLED显示屏,它具有宽阔的视角,更佳的亮度和对比度、更低的功耗和更纤薄的外形。

  AMOLED的显示噪点很少,属于最安静的显示屏之一,但其价格非常昂贵。此外,DCVCOM显示屏通常也是比较安静的,但价格也较高。对比之下,ACVCOM的噪点较多,但是相对而言比较便宜。显示屏的选择很大程度上取决于设备所针对的终端客户。目标应用将决定硬件和性能适用于哪类客户群。

  触摸屏控制器

  虽然触摸屏控制器没有显示屏和触摸屏面板那么昂贵,但是触摸屏控制器的选择在触摸屏系统性能上会起到最重要的影响。触摸屏控制器整合了电容式感应和处理技术,可以分析手指触摸和手势,并向主机处理器报告其位置和行为信息。当手指放在投射电容式触摸屏上时,触摸屏控制器可以检测到电容变化,并将此信息转换为数值。通过触摸屏控制器内复杂的触摸分辨率算法可进一步对该数字转换进行处理,然后再将触摸坐标和其他相关数据交由主机处理器。触摸屏的主要技术难题是如何处理对噪点敏感的信号。控制器必须具有高质量的模拟前端、内置的噪点处理能力,以及复杂的处理算法。随着触摸屏越来越多地成为许多消费类电子设备的用户界面,因而触摸屏控制器的质量将直接影响最终产品用户的体验。选择正确的触摸屏控制器是实现上述性价比优势不可或缺的因素。

  具有高信噪比(SNR)和高效率噪点处理能力的控制器可以补偿来自噪点源的信号强度弱化,例如价格低廉的PMMA盖板或噪点较多的ACVCOM显示屏。为了帮助优化多点触摸单层传感器的性价比,触摸屏控制器必须具有兼容的处理算法。另外,只有触摸屏控制器引出线支持高灵活性的路由选择设计,才能实现单层FPC路由的成本优势。

  另外,触摸屏控制器还能通过一些可支持的高级特性降低系统成本。例如,大多数触摸屏控制器会将触摸屏上的一滴水视为一个手指触点,因为一滴水的互电容特征和一个手指触点的类似。为了解决这个问题,触摸屏面板厂商可以在盖板上添加一个昂贵的疏水涂层(hydrophobic coating)。当水滴落在盖板上时,疏水涂层可以将其分解为更小的水滴,使其无法被识别为触点。同样,触摸屏控制器通过使用其硬件和固件特性自身可实现防水功能,其可以通过内置算法检测并排斥触摸屏上的水滴,同时还可为OEM厂商节省额外的涂层成本。

  明智的设计人员会全面了解触摸屏系统及其关键组件,并能通过合理地选择设计方法以及盖板、传感器材料和层叠、显示屏类型和FPC路来显著降低成本。通过选择高性能的创新型触摸屏控制器,我们可以在降低成本的同时不牺牲性能,这是一个将终端产品销售置于最重要位置的环节。

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关键词: 赛普拉斯 触摸屏

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