手机触摸屏的工作原理及其结构

手机触摸屏的工作原理及其结构李峰2014-12-23内容概要1.触摸屏的分类2.手机触摸屏的工作原理3.手机触摸屏的结构4.手机触摸屏的制程5.手机触摸屏的前沿技术1.触摸屏的分类手机触摸屏:是由玻璃盖板（CoverLens）、FPC、Sensor组成。按照触摸屏的工作原理进行分类：电阻式：通过手指触摸压力将上下二层电阻接通后，以电阻值的分布来决定各压力点的实际位置。原理简单，门槛低，其缺点：无法进行多手指侦测，灵敏度差，寿命短。表面电容式：使用电容值来计算并决定触控位置。缺点：无法进行多手指侦测。表面声波式：手指触摸屏幕时即将原沿介质表面传播发送器传送至平面玻璃并均匀分布的表面声波产生遮断，由此确定坐标位置。优点：不受温湿度等环境因素，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长，透光率高，适合公共场合使用。缺点是成本较高，上下游技术不易整合，不支持多点侦测。1.触摸屏的分类振波感应式：手指在强化玻璃基座上触摸，从而使玻璃内部振动传到给分布在四个角落之感应及控制器，决定并计算触摸坐标位置。优点：适用于大尺寸，不易受表面脏污与刮损影响，缺点：价格高，无法多点触控。红外线式：手指触控在屏幕的某一个位置时，手指将原以红外线的方式发射与接收而构成的X、Y矩阵式的红外线波进行隔离，即可计算出触控位置。优点：可应用大尺寸，支持多点触控。缺点：功耗较高。投射电容式：其原理为手指触摸时透过对X、Y轴之扫描即可侦测在触碰位置处的电容变化，进而计算手指所在坐标值。该技术已经成为手机触摸屏的主导技术。1.触摸屏的分类图1-1不同工作原理的触摸屏性能比较2.电容式触摸屏的工作原理工作原理：通过测量各电极之间的电容量的变化来确定触控点的位置。当手指触摸到屏时，手指和屏表面之间形成一个耦合电容，手指将从接触点吸走一部分电流，通过检测电路来测量这个电流的变化以确定感触手指位置。图2-1电容式触摸屏工作原理2.电容式触摸屏的工作原理CTP依据工作原理分为：自电容：导致本身能够储存电荷的能力，使孤立导体电压增加1V所需要增加的正电荷就是自电容的大小。自电容检测原理：当手指靠近或触摸到触摸屏时，手指的电容叠加到屏体电容上，使屏体电容增加。在触摸检测时，依次分别检测M个X轴和N个Y轴电极数组，根据触摸前后所有自电容的变化，确定手指所在的X,Y坐标。互电容：使两个导体之间电位差增加1V所需要充入的单极性电荷量就是互电容的大小。互电容检测原理：检测两个交叉感应块之间形成的电容，两个感应块分别构成电容的两极。横向电极依次提供激励信号，纵向的所有电极同时接受信号，这样可以得到所有横向和轴向交汇点的电坐标。容大小。根据整个触摸屏的二维电容变化量数据，可计算出每一个触摸点的坐标。3.手机触摸屏的结构以ITO菲林制造的手机触摸屏为例（1）.单面结构：1）.单面单层结构：所有的ITO和金属线在同一层，无需桥接，结构简单，良率较高，布线简单。实现功能单点+手势。图例3-1为单面单层结构。图3-1互补楔形结构的单面单层ITO菲林3.手机触摸屏的结构2）.单面双层结构：结构简单，专利过期无法律纠纷，寄生电容小，易调试。图3-2为菱形的单面双层结构的触摸屏，在X,Y通道交汇处添加绝缘物进行桥接。工艺稍复杂，需要加屏蔽层。图3-2菱形单面双层结构的触摸屏3.手机触摸屏的结构iphone手机采用的是双面单层结构，此种结构的X与Y分别在GLASS的上下两面。此结构优点：上下两层信号互不干扰。缺点：工艺复杂，成本较高。（2）.双层结构（图3-3为iphone的双面单层结构的触摸屏）图3-3iphone手机的双面单层结构的触摸屏3.手机触摸屏的结构以sensor基材及ITO层数分为以下几种：（1）G-G结构（Glasslens+GlassSensor)优点：1.senso制作良率高（成熟的工厂良率可以控制在90%）2.可以实现窄边框的设计3.精准度及灵敏度好，sensor镀膜可以实现低方阻缺点：1.不易制作异形，且制作良率较低2.开发周期长3.手机触摸屏结构2.G-F结构（Glasslens+单层FILMsensor）此结构为单层FILM，即单层图案具有如下特点：优点：1.成本较低2.可以实现超薄设计（sensor厚度可以按照FILM厚度决定，目前ITOFILM有0.05厚度的缺点：1.只能适用于单点触摸的产品上2.精准度较低（ITO图案为单层三角形）3.手机触摸屏的结构3.G-F-F结构（Glasslens+双层sensor）此结构为双层ITOFILM，ITO膜面向上结构，具有如下特点：优点：1.senso可以制作为异形结构，可以与lens形状一致2.成本相对G-G结构成本会低3.开发周期短缺点：1.ITOFILM方阻比ITOGlass镀膜方阻要高2.可靠性较G-G方案低4.手机触摸屏制程ITO菲林TP（G+F结构)的大致制造流程:ITO菲林来料检查→老化→裁切→加干膜→曝光→显影→酸刻→丝印银浆→UV固化→加保护膜→干刻走线→绑定FPC→半成品电测→贴合OCA→焗气泡→贴合CoverLens→成品电测→QC→出货5.手机触摸屏的前沿技术Incell:是指触摸屏面板功能嵌入到液晶像素中的方法。即在显示屏内部嵌入触摸屏传感器功能。这样能使屏幕变得更加轻薄。Iphone5采用了此技术。缺点是切入Incell触控屏的技术门槛很高，良品率偏低。Oncell:是指将触摸屏嵌入到显示屏的彩色滤光片基板和偏光片之间的方法，即在液晶面板上配置触控传感器。OGS(OneGlassSolution)一块玻璃的解决方案。触摸屏和保护玻璃集成在一起，在保护玻璃内侧镀上ITO导电层。优点是使得TP更薄，成本更低，透光性更好。小米2采用了OGS技术。谢谢！☺