《TP技术详解I》PPT课件.ppt

TP技术详解 黄正江硬件一部基带科 目录 一 触摸屏历史简介二 触摸屏简介三 触摸屏新技术四 触摸屏贴合技术五 触摸屏玻璃六 触摸屏玻璃表面处理 一 触摸屏历史简介 传统的手机中 一直都是按键为主 操作起来不仅繁琐还低效 触摸屏的出现 无疑克服了按键的缺点 使得手机操作起来更加直观 高效 1994年 IBM曾推出了SimoPersonalCommunicator 这是世界上第一款触摸屏手机 该机采用了压力传感黑白屏 以替代物理按键 这款手机配备了触摸笔 用于记录文字 甚至还可以发送传真 1999年 摩托罗拉为中国市场推出了全球第一款触摸屏 电阻触摸屏 中文手写PDA A6188 业内公认的第一款智能触摸屏手机是2000年面市的爱立信R380 它是全球第一款搭载symbian智能系统内核的手机 并内置了WAP浏览器 在实现个人信息存储和管理功能的同时还能兼顾网络浏览等操作 和IBM压力传感器不同的是 这款手机搭载的是电阻式触摸屏 SPC A6188 R380 一 触摸屏历史简介 LGPrada是世界上第一款电容屏触控手机 2006年12月公布 2007年5月开始发售第一代型号为KE858机器 该机采用了一块3 0英寸的26万色WQVGA 400 240 分辨率的触摸屏幕 不仅显示效果出色 而且操控感也很不错 同时该机采用了一枚200万像素的施耐德镜头 搭载LG1 0界面的手机销量更是达到了100万台 一 触摸屏历史简介 iPhone 是苹果公司研发的智能手机 它搭载iOS操作系统 第一代iPhone于2007年1月9日由苹果公司前首席执行官史蒂夫 乔布斯发布 并在2007年6月29日正式发售 二 触摸屏简介 TP全称TouchPanel 即触摸面板 触摸屏 按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质不同 触摸屏主要分为4类 即电阻式 电容式 红外线式及表面声波式 工作时 操作者只要触摸屏幕 系统会通过触摸IC计算出触摸的位置 然后将位置信息中断传送给CPU处理 CPU再根据信息调用相应的程序来响应客户的触摸 二 触摸屏简介 电阻式触摸屏计算公式 Vpx R4 V R3 R4 Vpy R1 V R1 R2 二 触摸屏简介 电容式触摸屏电容式触摸技术侦测的信号来自于因触碰而引起的微量变化 按工作原理的不同 可大略分为表面电容式触摸技术 SCT SurfaceCapacitiveTouch 与投射电容式触摸技 PCT ProjectedCapacitiveTouch SCT常见于大尺寸户外应用 如公共信息平台 POI 及公共服务 销售 平台 POS 等产品上 而PCT则用于多点触摸手机 二 触摸屏简介 电容式触摸屏 SCTSCT面板是一片涂布均匀的ITO层 面板的四个角落各有一条出线 UR UL LR LL 与SCT控制器相连接 当手指触及屏时 会引发微量电流流动 此时IC内的感测电路会分别解析四条联机上之电流量 并依照图中的公式将触碰点的XY坐标推算出来 为了克服干扰的影响 可以利用硬件滤波器或软件滤波器对推算出的坐标值进行处理 二 触摸屏简介 电容式触摸屏 PCTPCT是建构在矩阵的概念之上 PCT面板的ITO是经过蚀刻而产生特定图案的 目的在于提高各触碰点的SNR值 增强识别的精确度 投射式电容分为自电容式和互电容式 自电容式自电容式是感应块相对于地之间的电容 这个地在这里指的是电路的地 当感应块上施加一个激励信号时 由于自电容的存在 将在感应块和地之间产生一个随激励信号变化的电场 二 触摸屏简介 电容式触摸屏 PCT自电容式串行驱动 串行感应特点M N个电容M N条连线模拟多点 2点 有鬼点 二 触摸屏简介 电容式触摸屏 PCT互电容式互电容是一个感应块与另一个感应块之间的电容 在一个感应块上施加一个激励信号时 由于互电容的存在 在另一个感应块上可以感应并接收到这个激励信号 接收到的信号的大小与相移与激励信号的频率和互电容的大小有关 目前市面上支持多点的基本上都是PCT互电容式的 二 触摸屏简介 电容式触摸屏 PCT互电容式串行驱动 并行感应特点M N个电容M N条连线真实多点 无鬼点 二 触摸屏简介 电容式触摸屏 PCT互电容式举个例子 目前最常见的菱形图案 二 触摸屏简介 电容式触摸屏 PCT互电容式 二 触摸屏简介 电容式触摸屏 PCT互电容式举个例子 目前最常见的菱形图案 以架构最简单的RC振荡方案为例 形成一个由n个Rp与n个Cp所组成的RC电路 其中的Rp与Cp分别代表等效的ITO分段内阻与PCT各节点 XY轴交会处 的固有电容值 当手指接近或接触到屏时 会在屏上增加一个电容量 Cf 对这个RC振荡电路而言 Cf的出现意味着振荡的频率降低 对比正常波形 可以判断返回的哪个点改变了 二 触摸屏简介 红外线式触摸屏这种触摸屏是在显示器的前面安装一个外框 外框里设计有电路板 从而在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管 分X和Y方向形成横竖交叉的红外线矩阵 当有触摸时 会挡住经过该位置的横竖红外线 接收管接收不到信号 芯片会将两个发现阻隔的红外对管位置报告给主机 经过计算判断出触摸点在屏幕的位置 二 触摸屏简介 表面声波式触摸屏表面声波是超声波的一种 它是在介质表面浅层传播的机械能量波 发射信号与接收信号波形在没有触摸的时候 接收信号的波形与参照波形完全一样 当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时 X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收 反应在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口 控制器分析到接收信号的衰减并由缺口的位置判定X坐标 之后Y轴同样的过程判定出触摸点的Y坐标 二 触摸屏简介 几种触摸屏比较 二 触摸屏简介 iPhoneTPIC厂商一位资深的产业链知情人士分析 苹果3DTOUCH完整模块供应链有三部分 首先芯片由苹果自己生产 苹果在此项技术上积累了100多项专利 芯片封装由环旭电子完成 线性马达由金龙机电等厂家供给 模组供应商由台湾TPK和鸿海旗下触控面板供应商F GIS业成完成 摘自 Semi大半导体产业网 二 触摸屏简介 其它TPIC厂商 二 触摸屏简介 我司几个项目的TPIC 三 触摸屏新技术 iphone的3Dtouch技术3DTouch就是屏幕可感应不同的感压力度触控 简单来说就是相对于之前触摸屏来说就是在原来触摸的基础上增加一个Z轴的压力感应控制器 真正实现机制比较复杂 3DTouch带来了Peek和Pop两种新手势 Peek指代的是 预览 轻压 而 Pop 指代的是 确认 重压 三 触摸屏新技术 Android的3Dtouch技术2015年9月8号 华为在杭州召开新闻发布会上 发布国行版MateS 其中臻逸版128G支持压感屏 但还未上市 其采用是韩国公司HiDeep的压感屏技术 2015年10月 Synaptics宣布给出了一套完整的压力感知触控解决方案 即ClearPad3700系列压力传感触摸屏控制器 支持ClearForce可变压力感应技术 三星GalaxyS7有可能采用Synaptics公司的ClearForce技术 来实现屏幕的压力感应操作 四 触摸屏贴合技术 手机屏幕的组成可分为大致3个部分 分别为保护玻璃 触摸屏 显示屏 而这三部分是需要进行贴合的 一般来说是需要两次贴合 在保护玻璃与触摸屏之间进行一次贴合 而另一次的贴合则是在显示屏与触摸屏之间 按贴合的方式可以分为框贴和全贴合两种 四 触摸屏贴合技术 框贴框贴又称为口字胶贴合 即简单的以双面胶将触摸屏与显示屏的四边固定 这也是目前大部分显示屏所采用的贴合方式 其优点在于工艺简单且成本低廉 但因为显示屏与触摸屏间存在着空气层 在光线折射后导致显示效果大打折扣成为框贴最大的缺憾 四 触摸屏贴合技术 全贴合技术所谓全贴合技术就是将一般屏幕的三个部件 玻璃层 触控层和液晶层 其中某两个融合 减少部件数量和屏幕厚度 提高透光率 目前屏幕全贴合技术按显示效果和工艺成本主要分为GFF 低端 OGS 中端 TOL 中端 Oncell 高端 和Incell 高端 五种 四 触摸屏贴合技术 全贴合技术 GFFGFF全贴合比非全贴合屏幕先进一点 只是把非全贴合屏幕中间玻璃基板的触控层改为薄膜基板 然后薄膜基板上下两面涂上导电涂层 这样可以大大降低整个屏幕厚度 提高屏幕的贴合度 所以严格来讲GFF全贴合并不是真正的全贴合 真正的全贴合技术是指把中间的触控层向上或者向下融合 向上和保护玻璃融合则是OGS或者TOL这一类全贴合 触控层向下融合则是苹果和三星用的Oncell和Incell技术 四 触摸屏贴合技术 全贴合技术 OGSOGS是目前大多数厂商采用的一种全贴合方案 也是目前最主流的全贴合技术 OGS技术就是把触控屏与保护玻璃集成在一起 在保护玻璃内侧镀上ITO导电层 直接在保护玻璃上进行镀膜和光刻 由于节省了一片玻璃和一次贴合 触摸屏能够做的更薄且成本更低 而目前市面采用OGS全贴合技术的国产手机又nubiaZ5mini 中兴GEEK 华为荣耀3C等等 四 触摸屏贴合技术 全贴合技术 TOLTOL就是先切割把小块强度做高 再做成一个大块 这样强度也就比OGS强度更高 这是一个小而美的全贴合技术 虽然说TOL强度比OGS高 但是该碎还是碎 其实只是一种工艺的领先 而且工艺的复杂也导致TOL的产能不如OGS 所以绝大部分厂商还是只用OGS来满足他们巨大的出货量 使用机型 魅族MX3 大牛 四 触摸屏贴合技术 全贴合技术 On CellOnCell则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 即在液晶面板上配触摸传感器 相比InCell技术难度降低不少 三星 日立 LG等厂商在On Cell结构触摸屏上进展较快 目前 OnCell多应用于三星Amoled面板产品上 四 触摸屏贴合技术 全贴合技术 In CellIn Cell是指将触摸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传感器功能 这样能使屏幕变得更加轻薄 同时In Cell屏幕还要嵌入配套的触控IC 否则很容易导致错误的触控感测讯号或者过大的噪音 采用In Cell的技术除了苹果 还有诺基亚的Lumia920系列等高端产品 四 触摸屏贴合技术 几种全贴合技术比较 五 触摸屏玻璃 第一种是以iPhone为代表的美国康宁 Corning 公司推出的大猩猩玻璃 GorillaGlass 大猩猩玻璃前身是用于直升飞机具有防弹功能的特种玻璃 当年乔布斯来到康宁 几经劝说终于说服了康宁为iPhone生产防刮花屏幕 从此以后大猩猩玻璃开始闪耀手机界 第四代大猩猩玻璃是目前最强的玻璃盖板 三星GalaxyAlpha是第一个选择了仅仅0 4毫米厚的大猩猩4代玻璃 也成就了其6 7毫米的超薄厚度 五 触摸屏玻璃 第二种是以索尼Xperia系列手机为代表的 旭硝子 AsahiGlass 龙迹 玻璃 旭硝子简称AGC公司 母公司是日本三菱 龙迹玻璃属于硅酸铝化学强化玻璃产品 是在旭硝子之前用于TFT液晶玻璃基板的工厂中制造而成 制造过程中使用特殊溶液浸泡 通过玻璃材料与溶液间的钠钾离子交换 在玻璃表面形成压缩应力层 从而提高强度 目前已知的龙迹玻璃量产到第二代 五 触摸屏玻璃 第三种是蓝宝石玻璃 SAPPHIRECRYSTAL 蓝宝石玻璃一般是指人工合成的蓝宝石 可以通过添加各种化学元素 生成各种颜色 现在比较常用的是无色的 主要成分是氧化铝 Al2O3 因含微量元素钛 Ti4 或铁 Fe2 而呈蓝色 莫氏硬度为9 仅次于钻石 厂商台湾兆远 佳晶等 它的优点较普通玻璃硬度更高 防刮 蓝宝石玻璃在制作工艺方面 极其复杂 iPhone6没有配备蓝宝石玻璃 目前传统方法制造蓝宝石屏幕成本在30美元左右 是康宁大猩猩玻璃屏幕的10倍 这还仅仅是蓝宝石玻璃的成本 如果要将其完美结合到手机上 总体成本会增加到100 120美元 目前搭载蓝宝石屏幕手机有华为AscendP7蓝宝石版 大可乐3等 六 触摸屏玻璃表面处理 疏油涂层为了防止使用手机时手上的指纹不留在手机屏幕上 故在手机屏幕上涂上一层聚合物 还能使滑感更好 聚合物的特性是 人体肌肤分泌的油性难以依附在其表面 化学行业的人喜欢称这种加工表面为 疏油 oleophobic 中高端手机都会有疏油涂层 当然 贴膜之后就把 疏油层 给保护起来了 欢迎大家批评指正