Touch_Panel技術(shù)簡介

1、觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。觸摸屏的應(yīng)用范圍非常廣闊： 1）公共信息的查詢：如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門的業(yè)務(wù)查詢，城市街頭的信息查詢。 2）領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。 3）消費電子：如手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品。 電阻式觸摸屏電阻式觸摸屏 1）四線電阻式觸摸屏）四線電阻式觸摸屏 2）五線電阻式觸摸屏）五線電阻式觸摸屏 3）六線電阻式觸摸屏）六線電阻式觸摸屏 4）七線電阻式觸摸屏）七線電阻式觸摸屏電容式觸摸屏電容式觸摸屏 1）單點觸摸屏）單點觸摸屏 2）多點觸摸屏（）多點觸摸屏（IPhone）紅外線

2、觸摸屏紅外線觸摸屏外表聲波觸摸屏外表聲波觸摸屏ITO：ITO 是Indium Tin Oxides的縮寫。ITO 是一種N型氧化物半導(dǎo)體-氧化銦錫,ITO薄膜即銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜,通常有兩個性能指標(biāo):電阻率和透光率。特性是當(dāng)厚度降到1800個埃（埃10-10米,公制長度單位，一萬萬分之一厘米，常用以表示光波的波長及其他微小長度 ）以下時會突然變得透明，透光率為80，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時又上升到80。 一般是通過真空離子濺射工藝將ITO薄膜鍍到塑料或者玻璃上。在氧化物導(dǎo)電膜中，以摻Sn的In2O3(ITO)膜的透過率最高和導(dǎo)電性能最好,而且容易在酸液中蝕刻出細(xì)微的圖形

3、.其中透過率以達(dá)90%以上,ITO中其透過率和阻值分別由In2O3與Sn2O3之比例來控制,通常Sn2O3:In2O3=1:9. 電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏都用到ITO材料。1.結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 電阻式觸控面板主要組成包含上下兩組ITO導(dǎo)電層、Spacer、及電極。使用時利用壓力使上下電極導(dǎo)通，經(jīng)由控制器測知面板電壓變化而計算出接觸點位置進(jìn)行輸入。ITO FilmDot SpacerITO Film (glass)Lower ElectrodeUpper ElectrodePen or FingerPen or FingerUpper substrate (ITO Film)Upper subst

4、rate (ITO Film)Lower substrate (ITO Glass)Lower substrate (ITO Glass)TailTailSilver ElectrodeSilver Electrode強(qiáng)化玻璃OCAlensOCASpacer2.感應(yīng)原理感應(yīng)原理 :Advantages:價格便宜;辦識能力高,可透過手或筆等介質(zhì)輸入信號;防水;防污Disadvantages:耐刮性差;防火性差A(yù)pplication:無法適用于溫差變化大的環(huán)境之下,目前多應(yīng)用于中小尺寸個人便攜式產(chǎn)品 當(dāng)手指或筆觸摸熒幕時,平時相互絕緣的兩層導(dǎo)電層在接觸點位置有了接觸,因其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的

5、5V均勻電場,使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇?從而被控制器偵測到,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比即可得到觸摸點的Y軸坐標(biāo),同理得出X軸的坐標(biāo)。3.工作原理工作原理（以（以4-wire為例）為例）MxEx-坐標(biāo)計算將電壓加于上部電極兩端， 藉由下部電極將電壓傳出。計算出測得電壓與總電壓的比例，得知觸控位置。例如：觸控點的電壓為1/3E，則其位置為右方電極起算1/3的位置。MyEy-坐標(biāo)計算將電壓加于下部電極兩端， 藉由上部電極將電壓傳出。計算出測得電壓與總電壓的比例，得知觸控位置。例如：觸控點的電壓為2/3E，則其位置為下方電極起算2/3的位置。+ -000+ -PPR3R4R1R2V

6、px=(R4/(R3+R4)*VxVpy=(R2/(R1+R2)*Vy控制器會交互偵測X軸及Y軸所按壓位置之電壓值變化（Vpx & Vpy)而計算出正確位置Signal Pulse4.具體工作方式具體工作方式MPUFilm&Glass導(dǎo)通導(dǎo)通(A)(B)點擊點擊TPX=(3.7V/5V)* 1024 -1 =757Y坐坐標(biāo)標(biāo)Y=(1.8V/5V)* 1024 -1 =368轉(zhuǎn)換成相轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的訊號應(yīng)的訊號(C)(D)X坐標(biāo)坐標(biāo)10 bit =2測量X坐標(biāo)時：1）在X+，X-兩電極加上一個電壓Vref，Y+接一個高阻抗的ADC。2）兩電極間的電場呈均勻分布，方向為X+到X-。3）手觸摸時，兩個導(dǎo)

7、電層在觸摸點接觸，觸摸點X層的電位被導(dǎo)至 Y層所接的ADC，得到電壓Vx。4）通過Lx/L=Vx/Vref，即可得到x點的坐標(biāo)。Y軸的坐標(biāo)可同理將Y+，Y-接上電壓Vref，然后X+電極接高阻抗ADC得到。 四線電阻式觸摸屏除了可以得到觸點的X/Y坐標(biāo)，還可以測得觸點的壓力，這是因為top layer施壓后，上下層ITO發(fā)生接觸，在觸點上實際是有電阻存在的，如下圖的Rtouch。壓力越大，接觸越充分，電阻越小，通過測量這個電阻的大小可以量化壓力大小。3.X- 接地，Y+接電源，X+接ADC得到Z2點的電壓。1. X- 接地，X+接電源，Y+接ADC得到觸點的X點電壓。2.X- 接地，Y+接電源

8、，X+接ADC得到Z1點的電壓。 現(xiàn)在可以算出X坐標(biāo)，電壓z1， z2，還要知道X-line Y-line的總電阻值就可以計算了。 四線電阻式觸摸屏的缺點是耐用性不夠，長時間的觸按施壓會使器件損壞。因為每次觸按，上層的PET和ITO都會發(fā)生形變，而ITO材質(zhì)較 脆，在形變經(jīng)常發(fā)生時容易損壞。一旦ITO層斷裂，導(dǎo)電的均勻性也就被破壞，上面推導(dǎo)坐標(biāo)時的比例等效性也就不再存在，因此四線電阻觸摸屏的壽命不長。二、電阻式觸控面板制造流程介紹（二、電阻式觸控面板制造流程介紹（F/GF/G為例為例) )1. ITO Film制造流程制造流程裁切裁切護(hù)保護(hù)膜護(hù)保護(hù)膜(ITO(ITO面面) )護(hù)背膠護(hù)背膠( (

9、非非ITOITO面面) )老化測試?yán)匣瘻y試烘烤烘烤蝕刻蝕刻清洗清洗印可剝膠印可剝膠銀路印刷銀路印刷絕緣印刷絕緣印刷刀切刀切雙面膠貼合雙面膠貼合烘烤烘烤打定位孔打定位孔印可剝膠印可剝膠ITOITO面面護(hù)保護(hù)膜護(hù)保護(hù)膜護(hù)背膠護(hù)背膠老化老化測試測試印可剝膠印可剝膠烘烤烘烤護(hù)保護(hù)膜護(hù)保護(hù)膜撕撕保護(hù)膜保護(hù)膜護(hù)保護(hù)膜護(hù)保護(hù)膜(ITO(ITO面面) )撕保護(hù)膜撕保護(hù)膜撕保護(hù)膜撕保護(hù)膜撕保護(hù)膜撕保護(hù)膜蝕刻蝕刻印可剝膠印可剝膠銀路印刷銀路印刷絕緣印刷絕緣印刷雙面膠貼合雙面膠貼合烘烤烘烤烘烤烘烤烘烤烘烤2. ITO Glass制造流程制造流程3. 后段制造流程后段制造流程 五線電阻式觸摸屏：五線觸摸屏的結(jié)構(gòu)與四線

10、電阻式類似，也有下線路（玻璃或薄膜材料）導(dǎo)電ITO層和上線路（薄膜材料）導(dǎo)電ITO層。五線電阻式觸摸屏工作時，UL施加驅(qū)動電壓Vdrive，LR接地，測量觸點X,Y坐標(biāo)分為如下兩步： 1 計算Y坐標(biāo)，在UR電極施加驅(qū)動電壓Vdrive， LL電極接地， 活動電極做為引出端測量得到接觸點的電壓。2 計算X坐標(biāo)，在LL電極施加驅(qū)動電壓Vdrive， UR電極接地， 活動電極做為引出端測量得到接觸點的電壓。 五線觸摸屏的工作原理與四線電阻式不同的是：五線式的X和Y方向上的驅(qū)動電壓均由下線路的ITO層產(chǎn)生，而上線路層僅僅扮演偵測電壓探針的作用。即便上線路薄膜層被刮傷或損壞，觸摸屏也能正常工作，所以五線

11、電阻式的使用壽命遠(yuǎn)比四線式的長。 五線觸摸屏主要是考慮電極抽頭引線和驅(qū)動電極的電路的寄生電阻，這部分電阻并不包含在ITO電阻之內(nèi)，而且受環(huán)境溫度影響阻值波動，很可能影響計算的正確性。 在Y+電極施加驅(qū)動電壓Vdrive， Y-電極接地，分別測出Y+ sense和Y- sense 的電壓，分別記為VYMAX和VYMIN， 在X+電極施加驅(qū)動電壓Vdrive， X-電極接地，分別測出X+ sense和X- sense 的電壓，分別記為VXMAX和VXMIN 。六線電阻式觸摸屏 ： 在五線電阻式觸摸屏的基礎(chǔ)上，六線電阻式觸摸屏是在玻璃基板的背面增加了一個接地的導(dǎo)電層，用來隔絕來自玻璃基板背面的信號串

12、擾。 七線電阻式觸摸屏 ：同四線電阻式觸摸屏一樣，五線電阻式觸摸屏也沒有考慮電極抽頭引線和驅(qū)動電極的電路的寄生電阻，這部分電阻并不包含在ITO電阻之內(nèi)，很可能影響 計算的正確性，因此七線電阻式觸摸屏在五線電阻式觸摸屏的基礎(chǔ)上，從UL,LR兩端各引出一條線用來感應(yīng)實際觸摸屏末端電壓，分別記為Vmax, Vmin，工作原理與五線電阻式觸摸屏相同。 八線電阻式觸摸屏 ： 八線電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)與四線類似，所區(qū)別的是除了引出X- drive，X+ drive，Y- drive，Y+ drive四個電極，還在每個導(dǎo)電條末端引出一條線：X- sense，X+ sense，Y- sense，Y+ sense

13、，這樣一共八條線。老式電容觸摸屏電容式觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的 。 電容式觸摸屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層, 夾層ITO涂層作為工作面,四個角上引出四個電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。 當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，由于人體電場，用戶手指頭和工作面形成一個耦合電容，因為工作面上接有高頻信號，于是手指頭吸收走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏四個角上的電極中流出，并且理論上流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對這四個電流比例的精密計算，得出觸摸點的位置。新式電容觸摸屏： 新式電容觸摸屏是從電容式觸

14、摸按鍵經(jīng)過插值算法引申出來的一種觸摸屏檢測方法，可以支持多點觸摸。如Iphone使用的就是典型的電容觸摸感應(yīng)實現(xiàn)多點觸摸。 在電容式觸摸屏問世后多年，觸摸屏都只能每次響應(yīng)一個觸點。一旦我們操控超過一個觸點，電容式觸摸屏就會因為無法定位而讓光標(biāo)錯亂。 當(dāng)人手碰到感應(yīng)電極時，電極和地之間的電容由原來的Cp變?yōu)镃p+2Cf，顯然增大了。1）Cx為所測電容。2）12為一對反相脈沖，控制兩個開關(guān)斷開/閉合。開關(guān)電容電路等效可看成一個電阻，電阻的大小與Cx，以及12的占空比、頻率相關(guān)。Rcx=1/fCx3）Cmod為一儲電電容，大小可隨實際情況調(diào)整。Vdd向Cmod充電，當(dāng)Cmod電壓超過參考電壓Vref

15、時，比較器輸出高。鎖存器也輸出高，打開放電開關(guān)，Cmod上的電量通過Rb被釋放掉，降到Vref以下，比較器輸出低，鎖存器也輸出低，放電開關(guān)又?jǐn)嚅_。如此反復(fù)，形成了一個震蕩頻率與Cx密切相關(guān)的波形?；瑮l算法的實現(xiàn)：通過對有限的電容觸摸按鍵的檢測結(jié)果，加上插值算法，實現(xiàn)大分辨率的位置感應(yīng)。如果在一塊玻璃的兩面均鍍上滑條，切方向相反，就成了一塊簡單的觸摸屏了。也可以實現(xiàn)多點的檢測，但是因為所有的觸摸鍵電容均是相對于地的電容，效果不好。Multi-Touch All-Point ：多點觸摸識別位置可以應(yīng)用于任何觸摸手勢的檢測，可以檢測到雙手十個手指的同時觸摸，也允許其他非手指觸摸形式，比如手掌、臉、拳

16、頭等，甚至戴手套也可以 。Multi-Touch All-Point基于互電容的檢測方式，而不是自電容，互電容是檢測行列交叉處的互電容（也就是耦合電容Cm）的變化，當(dāng)行列交叉通過時，行列之間會產(chǎn)生互電容（包括：行列感應(yīng)單元之間的邊緣電容，行列交叉重疊處產(chǎn)生的耦合電容），有手指存在時互電容會減小，就可以判斷觸摸存在，并且準(zhǔn)確判斷每一個觸摸點位置。 Multi-Touch All-Point觸摸屏包括了一排的驅(qū)動線和一排的檢測線。Iphone的觸摸屏采用的是Multi-Touch All-Point的檢測方式。iPhone的處理器和軟件將準(zhǔn)確地分析并執(zhí)行從觸摸屏傳來的信息。電容發(fā)往iPhone處理

17、器的是關(guān)于最原始的觸摸位置的數(shù)據(jù)。處理器通過指令使存儲在iPhone中的軟件去解析這些原始數(shù)據(jù)。 1.電信號從觸摸屏幕傳輸?shù)教幚砥鳌?.處理器利用軟件分析數(shù)據(jù)并判斷每次觸摸的特征。包括在屏幕上的大小、形狀、受影響區(qū)域的位置。如果有需要的話，處理器會將觸摸特征近似的放到同一個組里。如果你你移動你的手指，處理器將會計算出你觸摸的起點和終點之間的差異。 3.處理器利用姿勢特征翻譯軟件判斷出你使用了什么樣的動作姿勢去觸摸屏幕。當(dāng)你觸摸屏幕時處理器會結(jié)合你的物理動作與你當(dāng)時運(yùn)行的iPhone軟件做出綜合的判斷。4.此時處理器就會執(zhí)行你正在實用的程序。如果有需要的話，處理器也會發(fā)送指令到iPhone的屏幕

18、和其他硬件。如果和演示數(shù)據(jù)沒有任何可以匹配的動作或指令，iPhone將認(rèn)為這是一個無關(guān)緊要觸摸動作。 紅外觸摸屏是在緊貼屏幕前密布X、Y方向上的紅外線矩陣，通過不停的掃描是否有紅外線被物體阻擋檢測并定位用戶的觸摸。 可見紅外線觸摸屏可以實現(xiàn)多點觸摸檢測。表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有45角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。 以右下角的X-軸發(fā)射換能器為例：發(fā)射換能器把控制器通過觸

19、摸屏電纜送來的電信號轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?。?dāng)發(fā)射換能器發(fā)射一個窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能器，走最右邊的最早到達(dá)，走最左邊的最晚到達(dá)，早到達(dá)的和晚到達(dá)的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號 。發(fā)射信號與接收信號波形在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時，X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時刻位

20、置上波形有一個衰減缺口。 三、檢驗項目及不良范例三、檢驗項目及不良范例1.Vendor & INL & Customer Control項目比較項目比較1.Vendor & INL & Customer Control項目比較項目比較1)邊緣畫線邊緣畫線NGUpper case完全覆蓋完全覆蓋TP之之Non-response areaUpper case未覆蓋未覆蓋TP之之Non-response area)okNG當(dāng)當(dāng)Upper case未完全覆蓋未完全覆蓋TP之之Non-response area時時,容易出現(xiàn)邊緣畫線容易出現(xiàn)邊緣畫線NG的狀況的狀況2 )端子區(qū)端子區(qū)OPEN2-1 .熱壓

21、不良熱壓不良異常正常熱壓偏移2-2.異方性導(dǎo)電膠異方性導(dǎo)電膠(ACP)過厚過厚FPCFilmGlassACPACP為以為以Print的方式貼附的異方性導(dǎo)電膠的方式貼附的異方性導(dǎo)電膠,主要是起粘著主要是起粘著FPC與導(dǎo)通作用與導(dǎo)通作用ACP導(dǎo)電粒子導(dǎo)電粒子未接觸到未接觸到Ag膠膠ACP導(dǎo)電粒子導(dǎo)電粒子接觸到接觸到Ag膠膠ACP導(dǎo)電粒子壓合導(dǎo)電粒子壓合OKACP導(dǎo)電粒子壓合導(dǎo)電粒子壓合NGACP導(dǎo)電粒子壓合導(dǎo)電粒子壓合NGPICopperAgAgThrough hole 導(dǎo)通圖導(dǎo)通圖(單單)2-3. FPC 雙面導(dǎo)通不良雙面導(dǎo)通不良PTHCopperPICopperPTH 導(dǎo)通圖導(dǎo)通圖(雙雙)Co

22、pperAgPIBlind hole 導(dǎo)通圖導(dǎo)通圖(單單)FPCFilmGlassCopperPI單層板CopperPICopper雙層板FPC 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)FPC 基材選擇基材選擇TP之之FPC為單層板為單層板,通過導(dǎo)通孔導(dǎo)通上下兩層通過導(dǎo)通孔導(dǎo)通上下兩層,4根根PAD,當(dāng)導(dǎo)通孔不良造成端子區(qū)當(dāng)導(dǎo)通孔不良造成端子區(qū)OPEN3)上下部絕緣不良上下部絕緣不良般結(jié)構(gòu)區(qū)般結(jié)構(gòu)區(qū)AAg絕緣絕緣Ag絕緣絕緣黏著劑黏著劑AB當(dāng)當(dāng)Film & Glass邊沿絕緣膠印刷不均造成上下層接觸邊沿絕緣膠印刷不均造成上下層接觸,畫線過程中會出現(xiàn)畫線過程中會出現(xiàn)NG四四、電阻式觸控面板微結(jié)構(gòu)解析、電阻式觸控面板微結(jié)構(gòu)解析1

23、.總體結(jié)構(gòu)圖總體結(jié)構(gòu)圖FilmGlass中間部位中間部位雙面膠雙面膠 Glass 銀銀膠膠絕緣膠絕緣膠/水膠水膠 銀銀膠膠 Film邊沿部位邊沿部位 GlassSpacer Film2.TP微結(jié)構(gòu)解析微結(jié)構(gòu)解析1)Glass&Film中間及邊沿結(jié)構(gòu)500X500X2)FPC微結(jié)構(gòu)解析2-12-22-32-42-52-1.FPC Bonding 區(qū)端面圖Film PET Ag膠膠 ACP Cu ACPPI Ag膠膠膠膠 Glass2&4銀線處1&3銀線處500X500X2-2.FPC 中間區(qū)端面圖PIAdhesivePIAdhesiveCuAdhesivePIAdhesiveS nACP2-3.

24、FPC 上端金手指端面圖2-4.FPC Bonding 區(qū)ACPCuAdhesiveCu2-5.FPC 導(dǎo)通孔區(qū)CuPIAdhesivePI導(dǎo)通孔導(dǎo)通孔ACP放大圖放大圖500X500X500X500X四四. .關(guān)鍵制程關(guān)鍵制程ControlControl測試工具:Pulling strength counter FPC peeling force SPEC：機(jī)種項目規(guī)格(Min)備注2.2FPC Peeling Force 0.7kgf3.50.75kgf5.61.1kgf71.1kgfPull (F)FPCTouch panel90 1.FPC拉力測試方法及規(guī)格拉力測試方法及規(guī)格2.FPC

25、錫厚錫厚Control1)FPC電鍍錫厚過程中主要通過Control藥液、電流、時間藥液、電流、時間幾項參數(shù)來管控2)FPC錫厚量測主要使用X-Ray儀器儀器,Spec:12+/-4umX-Ray 主機(jī)主機(jī)X-Ray 計算機(jī)計算機(jī)X-Ray 操作搖桿操作搖桿X-Ray 讀數(shù)讀數(shù)3. 異方導(dǎo)電接著劑之異方導(dǎo)電接著劑之ACP Control1)ACP特性ACP為以Print的方式貼附的異方性導(dǎo)電膠,其有效期為5-6個月,在TP中主要是將FPC與TP粘著及其將TP通過FPC于控制器導(dǎo)通,其具體特性為下表中80 C環(huán)境放置時抵抗值變化60 C*95%RH度環(huán)境放置時抵抗值變化-20 C環(huán)境放置時抵抗值

26、變化2)ACP隨時間變化之抵抗值變化曲線結(jié)論:在120 C-160 C壓合范圍內(nèi),其抵抗值在1000H內(nèi)不會發(fā)生變化4. Film & Glass Peeling 測試方法測試方法測試工具:Pulling Strength Counter測試點測試點1測試點測試點4測試點測試點2測試點測試點3將將Film邊角撕離一小角邊角撕離一小角將將Glass固定在實驗平臺上固定在實驗平臺上保持保持Film垂直向上拉起垂直向上拉起紀(jì)錄數(shù)據(jù)紀(jì)錄數(shù)據(jù)(四個角的數(shù)據(jù)四個角的數(shù)據(jù))五五. TP Film. TP Film材料選擇材料選擇ITEM制造制造商商Hitting (250gf/100萬次萬次)動作入動作入力