觸摸屏TP技術(shù)講解

1、觸摸屏知識(shí)講解 講解人：陳偉明主要講解內(nèi)容：1、簡(jiǎn)單介紹觸摸屏（定義、功能、發(fā)展應(yīng)用、名詞解釋?zhuān)?、觸摸屏的分類(lèi)（電阻式與電容式，自電容與互電容） 3、觸摸屏的組成（LENS、Sersor、FPC、IC、輔料） 4、觸摸屏的結(jié)構(gòu)5、觸摸屏生產(chǎn)流程一、簡(jiǎn)說(shuō)觸摸屏1、定義：觸摸屏簡(jiǎn)稱(chēng)TP（ touch panel），是個(gè)可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫(huà)面制造出生動(dòng)的影音效果。（一塊接收觸摸訊號(hào)并能處理的面板）2、功能：簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互3、發(fā)展應(yīng)用：觸摸屏

2、已廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、汽車(chē)、平板電腦、電子書(shū)、筆記本電腦、游戲機(jī)、ATM機(jī)等領(lǐng)域。曲面觸摸屏觸摸屏名詞1、尺寸：觸摸屏尺寸指所采用可視區(qū)的對(duì)角線尺寸，通常以對(duì)角線的長(zhǎng)度來(lái)衡量，以英寸單位(1英寸=2.54cm) 。2、透光率：是指透進(jìn)觸摸屏的光照量與環(huán)境光照量的百分比，它直接影響到觸摸屏的視覺(jué)效果和靈敏性，一般單層玻璃最大透光率為94%。3、硬度：是指觸摸屏抗磨損的能力，一般用摩氏硬度來(lái)表示，1822年德國(guó)礦物學(xué)家摩氏選出10種礦物，按其硬度從低到高排列成10等級(jí)硬度計(jì)：1.滑石2.石膏，琥珀3.方解石，珍珠(2.5)4.孔雀石5.磷灰石6.正長(zhǎng)石，松石，長(zhǎng)石(66.5)，硬玉(6.57)，軟

3、玉(66.5)7.石英石，榴石(6.57.25)，橄攬石(6.57)，電氣石(6.57.5)8.黃玉，綠柱石，尖晶石9.剛玉10.金剛石。除了10種標(biāo)準(zhǔn)礦物外，指甲硬度為2.5，銅針3，小刀5.5。二、常見(jiàn)觸摸屏的分類(lèi)1。電阻式2。電容式（主要講解）3。紅外線4。超聲波2.1、電阻式觸摸屏 電阻式觸摸屏主要是利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。它的構(gòu)成是顯示屏及一塊與顯示屏緊密貼合的電阻薄膜屏。這個(gè)電阻薄膜屏通常分為兩層，一層是由玻璃或有機(jī)玻璃構(gòu)成的基層，其表面涂有透明的導(dǎo)電層；基層外面壓著我們平時(shí)直接接觸的經(jīng)過(guò)硬化及防刮處理的塑料層，塑料層內(nèi)部同樣有一層導(dǎo)電層，兩個(gè)導(dǎo)電層之間是分離的。當(dāng)我們用手指或其他物

4、體觸摸屏幕的時(shí)候，兩個(gè)導(dǎo)電層發(fā)生接觸，電阻產(chǎn)生變化，控制器則根據(jù)電阻的具體變化來(lái)判斷接觸點(diǎn)的坐標(biāo)并進(jìn)行相應(yīng)的操作。2.2、電容式觸摸屏： 與電阻式觸摸屏不同，電容式觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。 電容式觸摸屏的感應(yīng)屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層導(dǎo)電層，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層。當(dāng)我們用手指觸摸在感應(yīng)屏上的時(shí)候，人體的電場(chǎng)讓手指和和觸摸屏表面形成一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸

5、摸點(diǎn)的位置。 自電容與互互容自電容： 在玻璃表面用ITO(一種透明的導(dǎo)電材料)制作成橫向與縱向電極陣列，這些橫向和縱向的電極分別與地構(gòu)成電容，這個(gè)電容就是通常所說(shuō)的自電容。 在觸摸檢測(cè)時(shí)，自電容屏依次分別檢測(cè)橫向與縱向電極陣列，根據(jù)觸摸前后電容的變化，分別確定橫向坐標(biāo)和縱向坐標(biāo)，然后組合成平面的觸摸坐標(biāo)?；ル娙荩?互電容屏也是在玻璃表面用ITO制作橫向電極與縱向電極，它與自電容屏的區(qū)別在于，兩組電極交叉的地方將會(huì)形成電容，也即這兩組電極分別構(gòu)成了電容的兩極。區(qū)別：?jiǎn)吸c(diǎn)觸摸時(shí)無(wú)區(qū)別，多點(diǎn)觸摸有鬼點(diǎn) 。電容式觸摸屏優(yōu)點(diǎn)(相對(duì)電阻式)1. 反應(yīng)靈敏操作更方便。電容式觸摸屏支持多點(diǎn)觸控，操作更加直觀、

6、更具趣味性。 2. 不易誤觸。由于電容式觸摸屏需要感應(yīng)到人體的電流，只有人體才能對(duì)其進(jìn)行操作，用其他物體觸碰時(shí)并不會(huì)有所相應(yīng)，所以基本避免了誤觸的可能。 3. 耐用度高。比起電阻式觸摸屏，電容式觸摸屏在防塵、防水、耐磨等方面有更好的表現(xiàn)。 4. 電容觸摸屏只需要觸摸，而不需要壓力來(lái)產(chǎn)生信號(hào)。5. 電容觸摸屏在生產(chǎn)后只需要一次或者完全不需要校正，而電阻技術(shù)需要常規(guī)的校正。6. 電容方案的壽命會(huì)長(zhǎng)些，因?yàn)殡娙萦|摸屏中的部件不需任何移動(dòng)。電阻觸摸屏中，上層的ITO薄膜需要足夠薄才能有彈性，以便向下彎曲接觸到下面的ITO薄膜。2.3、紅外線觸摸屏 紅外線觸摸屏原理很簡(jiǎn)單，只是在顯示器上加上光點(diǎn)距架框，

7、無(wú)需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點(diǎn)距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管，在屏幕表面形成一個(gè)紅外線網(wǎng)。用戶(hù)以手指觸摸屏幕某一點(diǎn)，便會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線，計(jì)算機(jī)便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)位置。因?yàn)榧t外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，所以適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、安裝方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各檔次的計(jì)算機(jī)上。不過(guò)，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用過(guò)程中架框四周的紅外線發(fā)射管及接收管很容易損壞。 2.4、表面聲波觸摸屏 紅外線觸摸屏原理很簡(jiǎn)單，只是在顯示器上加上光點(diǎn)距架框，無(wú)需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點(diǎn)距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管

8、，在屏幕表面形成一個(gè)紅外線網(wǎng)。用戶(hù)以手指觸摸屏幕某一點(diǎn)，便會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線，計(jì)算機(jī)便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)位置。因?yàn)榧t外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，所以適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、安裝方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各檔次的計(jì)算機(jī)上。不過(guò)，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用過(guò)程中架框四周的紅外線發(fā)射管及接收管很容易損壞。 三、觸摸屏的組成1、面板（LENS）2、TP Sensor（ITO）3、FPC4、IC5、其他輔料3.1 面板（LENS）1、面板：鏡片，在這里指的是TP表層材料的統(tǒng)稱(chēng)。2、TP常用的面板材料如下： 1. 鋼化玻璃 2. PET 3.

9、 PC、PMMA（亞克力） 其中PMMA，PC，PET材質(zhì)的加工工藝比較簡(jiǎn)單，一般采用CNC(數(shù)控加工）工藝成型，通過(guò)電鍍，或絲印做表面處理，三種結(jié)構(gòu)玻璃材質(zhì)較為常用，觸摸效果比PC，PMMA，PET兩種效果來(lái)得好，工藝也相對(duì)復(fù)雜，以玻璃材質(zhì)為例：3、LENS加工工藝簡(jiǎn)介： 切割（切割機(jī)）仿型（仿型機(jī)/雕刻機(jī)）開(kāi)口（開(kāi)口機(jī)/雕刻機(jī)）打孔（雕刻機(jī)/開(kāi)口機(jī)）粗磨（粗磨機(jī)）拋光（拋光機(jī)）清洗（清洗機(jī)）強(qiáng)化（強(qiáng)化爐）清洗（清洗機(jī)）鍍膜（鍍膜機(jī)）絲?。ńz印機(jī)）清潔包裝（手工）鋼化玻璃 1. 鋼化玻璃其實(shí)是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，為提高玻璃的強(qiáng)度,通常使用化學(xué)或物理的方法，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時(shí)首先

10、抵消表層應(yīng)力，從而提高了承載能力，增強(qiáng)玻璃自身抗風(fēng)壓性，寒暑性，沖擊性等。 2.目前一般使用的玻璃厚度規(guī)格主要有：0.55mm0.7mm0.95mm.其中，0.7mm規(guī)格使用最多（各類(lèi)手機(jī)屏，7寸-8寸平板），0.95mm規(guī)格一般用在中大尺寸（9寸以及9寸以上），0.55mm規(guī)格較少使用。 3.鋼化玻璃原材料：旭硝子（Asahi）、電氣硝子（NEG）、龍尾（Dragontrail）、康寧（Croning），其中，旭硝子玻璃有青玻、白玻之分。 4.各類(lèi)材料強(qiáng)度對(duì)比:DOL(強(qiáng)化深度) ，CS（表面應(yīng)力值), 表面硬度 旭硝子：DOL8，CS450 Mpa ，表面硬度6H。 NEG/龍尾： DOL

11、32，CS650 Mpa，表面硬度6H（不超過(guò)7H）。 康寧： DOL40，CS 700Mpa，表面硬度7H。 5.落球測(cè)試(以0.7mm常規(guī)料為列)： 旭硝子：64g鋼球，50cm高度，中心點(diǎn)三次 NEG/龍尾：64g鋼球，60cm高度，中心點(diǎn)三次 康寧：64g鋼球，70cm高度，中心點(diǎn)三次 注：并不是說(shuō)強(qiáng)化深度與表面應(yīng)力值越高，玻璃的落球標(biāo)準(zhǔn)也就越高，相反的，強(qiáng)化深度越深玻璃會(huì)越脆！ PET、PC、PMMA 1.三種都是薄膜面板材料，主要厚度有： PET：0.188mm，0.25mm PC/PMMA：0.5mm; 0.65mm; 0.8mm；1.0mm 其中，PET 0.188mm規(guī)格很少

12、用做電容屏面板。 2.PC、PMMA、PET表面硬度對(duì)比 PC=1H PMMA、PET=3H 另：PC復(fù)合板表面硬度可達(dá)到4H，3.2 TP Sensor1.Sensor： 傳感器，在這里泛指touch sensor（接觸性傳感器）。2.TP sensor： 使用ITO Glass或者ITO Film材料，結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與Touch IC設(shè)計(jì)要求而制作的傳感器。因sensor制程工藝的不同，分以下3類(lèi)： a、黃光sensor（黃光制程） b、激光sensor（激光工藝） c、絲印sensor（絲印工藝）1.黃光制程 通過(guò)對(duì)涂布在材料表面的光敏性物質(zhì)（可稱(chēng)光刻膠或者光阻），經(jīng)曝光、顯影等工序后獲

13、的永久性的圖形的過(guò)程。 2.激光工藝 采用激光對(duì)ITO、銀漿線路進(jìn)行蝕刻、切除等工序后獲的需要圖形的過(guò)程。（有些也可搭配酸堿蝕刻）3.絲印工藝 采用絲網(wǎng)、鋼網(wǎng)對(duì)材料印刷，經(jīng)干、濕蝕刻后獲得需要圖形的過(guò)程。（干蝕刻指的是蝕刻膏，濕蝕刻指的是酸堿蝕刻）三種工藝各優(yōu)劣勢(shì)：1、黃光制程:是最早用于TPsensor的，最初的黃光sensor 有單面搭橋與雙面ITO兩種方式，目前則都是單面搭橋與單層多點(diǎn)的方式，基材多選用玻璃，所以其設(shè)備也同玻璃基板分不同帶線。黃光sensor工藝成熟，線寬線距可以做到0.02mm-0.03mm，且穩(wěn)定性好，效率與良率都高，多用于G+G，OGS產(chǎn)品。由于黃光制程工序多，設(shè)備

14、投入大，其價(jià)格也是居高不下！2、激光工藝:基材多選用FILM，搭配干、濕蝕刻，主要是對(duì)銀漿線做鐳射切割（也有全部選用激光蝕刻ITO、銀漿，但效率較慢），線寬線距可以做到0.04mm-0.05mm，穩(wěn)定性，效率、良率低于黃光,多用于G+F、G+F+F產(chǎn)品。價(jià)格適中！3、絲印工藝：采用絲網(wǎng)，鋼網(wǎng)，結(jié)合干、濕蝕刻制作，玻璃與Film基材都適用，但線寬線距需要做到0.1mm-0.12mm，穩(wěn)定性，效率，良率都低于黃光，激光。但此類(lèi)工藝投入最小，價(jià)格也最低！ 綜上，3種工藝各有各的優(yōu)劣勢(shì)，我們需要結(jié)合客戶(hù)的需求，內(nèi)部制程能力去選擇最合適的那一項(xiàng)！3.3 FPC1.FPC 一般指柔性線路板，是以聚酰亞胺或

15、聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路板 ，具有配線密度高、重量輕、厚度薄的特點(diǎn)！。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（見(jiàn)右圖）：a、銅箔基板：基本分成電解銅與壓延銅兩種. 厚度上常見(jiàn)的為1oz 1/2oz 和 1/3 oz！ b、基板膠片：常見(jiàn)的厚度有1mil與1/2mil兩種c、覆蓋膜保護(hù)膠片：表面絕緣用. 常見(jiàn)的厚度有1mil與1/2mil. 注：同類(lèi)型的壓延銅彎折性都強(qiáng)過(guò)電解銅。生產(chǎn)工藝： 表面處理：沉金，此金并非純金，而是鎳金， 沉金后的產(chǎn)品在抗氧化性能上有顯著的提升！3.4 IC 觸摸屏的IC指的是觸控芯片，芯片即是IC，是指端面可與摩擦襯片和摩擦材料層做成一體的金屬片或非金屬片，泛

16、指所有的電子元器件，是在硅板上集合多種電子元器件實(shí)現(xiàn)某種特定功能的電路模塊。它是電子設(shè)備中最重要的部分，承擔(dān)著運(yùn)算和存儲(chǔ)的功能。（觸控IC，電容式觸摸屏的“大腦”） IC就是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱(chēng),包括: 1.集成電路(integratedcircuit,縮寫(xiě):IC) 2.二,三極管。 3.特殊電子元件。 IC的功能:我們把電容式觸摸屏的sensor解釋為傳感器，那么電容式觸摸屏對(duì)IC功能的定義即為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過(guò)它將sensor上的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。 目前市面上使用較多的電容式觸摸屏IC廠商: 新思（Synaptics），賽普拉斯（Cypress）， 愛(ài)特梅爾（Atmel），敦泰（Foc

17、alTech）， 匯頂(Goodix)，義隆（ELAN）， 思立微（Silead），Mstar等。 我司主要使用IC：Atmel。觸控IC的選擇 IC的選擇需要考慮到很多因素，如：1.方案商是否支持過(guò)同型號(hào)或者同廠家的IC？2.整機(jī)商是否認(rèn)同我們選擇的IC？3.IC的價(jià)格是否合理？4.選擇的IC是否設(shè)計(jì)上滿足要求等等。 對(duì)于前兩點(diǎn)我們可以與方案商，整機(jī)商做溝通，盡量選擇他們調(diào)試且認(rèn)同的觸控IC；至于價(jià)格，我們就暫時(shí)交給采購(gòu)整理，了解大概的就OK！相對(duì)來(lái)說(shuō)，我們關(guān)注的重點(diǎn)放在設(shè)計(jì)上！ （我們用互容多點(diǎn)與自容點(diǎn)單手勢(shì)為列做詳細(xì)說(shuō)明）案例說(shuō)明：（互容多點(diǎn)） 我們了解好客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的需求，做什么樣的結(jié)構(gòu)

18、（OGS or G+G or G+F+F），什么樣的走線方式（單層多點(diǎn) or 單面架橋 or 雙條絲?。┑鹊?。 接下來(lái)我們就選擇電容屏的“大腦”（觸控IC） ： 首先，我們把TP的整個(gè)VA區(qū)（可視區(qū)）分成橫豎若干等份，這個(gè)若干等份必須要符Sensor設(shè)計(jì)規(guī)范（正常情況是4-6mm之間），這樣我們就能得到橫為22份，豎為12份。 根據(jù)計(jì)算出的等份數(shù)，尋找IC通道數(shù)相符合或者較為接近的型號(hào)，如上圖，橫為驅(qū)動(dòng)22，豎為感應(yīng)12，可以選擇GT9157與FT5436i兩顆IC。 注：這里說(shuō)的通道數(shù)接近要求IC的通道數(shù)一定要大于計(jì)算出來(lái)的等份數(shù)！ IC型號(hào)定好后我們還需要看FPC的布線空間，元件擺放區(qū)域是

19、否足夠，sensor邊緣的走線走線空間是否足夠！ 注：FPC布線空間需要自行計(jì)算，按照0.06mm的正常線寬線距，記得算上地線，元件區(qū)域一半比IC封裝大一倍左右最好，如GT9157為6*6，元件區(qū)域做到12*12是最方便布線的，當(dāng)然實(shí)際的設(shè)計(jì)并沒(méi)有充足的空間去布線，我們可以參考部分極限的設(shè)計(jì)做參照！輔料：1、正、背保護(hù)膜。2、LOCA 指的是水膠,是液體的,用于硬對(duì)硬的Sensor貼合。 OCA是類(lèi)似于雙面膠的一種光學(xué)膠,它的作用是增強(qiáng)透明度,擴(kuò)大視野，貼合的，它主要用于FILM+FILM,也可用于兩片玻璃的貼合。3、ACF是英文Adhesive Conductive Film的縮寫(xiě)它的中文名

20、叫異向?qū)щ娔せ蚍Q(chēng)Z方向?qū)щ娔?。它是一種導(dǎo)電性微粒均勻分布在其中的粘性薄膜。4、背膠、泡棉。四、觸摸屏的結(jié)構(gòu)主要的結(jié)構(gòu)分類(lèi)： 1、G+F；2、 G+F+F；3、G+G；4、OGS；5、ON-CELL；6、IN-CELL1、G+F結(jié)構(gòu)：COVER LENS(0.7)+OCA(0.125)+FILM SENSOR(0.125)=0.95mm2.G+F+F結(jié)構(gòu): COVER LENS0（0.7）+OCA（0.125）+film（0.125）+OCA（0.05）+film （0.125）=1.125mm3.G+G結(jié)構(gòu)：COVER LENS（0.7）+OCA （0.175）+SENSOR （0.4）=1.

21、275MM三大觸摸屏技術(shù)In-cell、On-cell和OGS 目前，新興嵌入式觸摸屏技術(shù)主要可以分為三大陣營(yíng)，分別是以蘋(píng)果iPhone 5為代表的in-cell陣營(yíng)，以三星為代表的on-cell陣營(yíng)和以HTC、谷歌Nexus7等為代表的OGS陣營(yíng)。這三大技術(shù)在一段時(shí)間內(nèi)將主導(dǎo)智能便攜設(shè)備，這里對(duì)三大技術(shù)原理進(jìn)行分析。 1、OGS。全稱(chēng) One Glass Solution，字面上的意思是單玻璃解決方案，其定義目前比較混亂。而更多的解釋把OGS直接等同于 Touch on Lens（簡(jiǎn)稱(chēng) TOL），指的是將觸控傳感器與保護(hù)玻璃結(jié)合，觸控模組的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化成一片玻璃的觸控面板技術(shù)。 OGS技術(shù)就是把觸控屏與保護(hù)玻璃集成在一起，在保護(hù)玻璃內(nèi)側(cè)鍍上ITO導(dǎo)電層，直接在保護(hù)玻璃上進(jìn)行鍍膜和光刻，由于節(jié)省了一片玻璃和一次貼合，觸摸屏能夠做的更薄且成本更低，目前國(guó)內(nèi)手機(jī)品牌廠商中已都采用了OGS技術(shù)。 不過(guò)OGS仍面臨著強(qiáng)度和加工成本的問(wèn)題。由于OGS保護(hù)玻璃和觸摸屏是集成在一起的，通常需要先強(qiáng)化，然后鍍膜、蝕刻，最后切割。這樣在強(qiáng)化玻璃上切割是非常麻煩的，成本高、良率低，并且造成玻璃邊沿形成一