Kako je dizajniran jeftiniji sustav upravljanja dodirom

Kapacitivni zasloni osjetljivi na dodirsve više postaju mainstream i više nisu novost. Njihovo usvajanje nastavlja rasti kako se uređaji poput pametnih telefona i tableta isporučuju u milijunima. Ali sada kada su sveprisutne, potrošači više oklijevaju platiti veću premiju za tehnologiju.

Kako bi održali profitne marže u ovom konkurentskom okruženju, proizvođači originalne opreme moraju smanjiti troškove uređaja—a modul zaslona osjetljivog na dodir jedna je od najskupljih komponenti u uređajima sa zaslonom osjetljivim na dodir. Korištenjem pravih skupova ploča i uzoraka, zaslona, ​​materijala, usmjeravanja i kontrolera, dizajneri mogu smanjiti troškove sustava.

Zaštitna leća i senzor zaslona osjetljivog na dodir

Standardni sustav zaslona osjetljivog na dodir sastoji se od projektiranog kapacitivnog senzora zaslona osjetljivog na dodir laminiranog na zaštitnu pokrovnu leću, spojenog fleksibilnog tiskanog kruga (FPC) s kontrolerom zaslona osjetljivog na dodir montiranim na njega i zaslon. FPC povezuje kontroler zaslona osjetljivog na dodir s glavnim procesorom. Zaslon se nalazi ispod senzora zaslona osjetljivog na dodir i obično je odvojen zračnim rasporom ili je izravno laminiran.

1. Standardni sustav kapacitivnog zaslona osjetljivog na dodir sastoji se od projektiranog senzora kapacitivnog zaslona osjetljivog na dodir laminiranog na leću zaštitnog pokrova, spojenog FPC-a s kontrolerom zaslona osjetljivog na dodir montiranim na njega i zaslona.

Zaštitna leća je najviši fizički sloj sustava dodirnog zaslona. Njegova cijena može uvelike varirati ovisno o vrsti materijala (staklo ili polimetilmetakrilat ili PMMA), posebnim premazima (oleofobni, hidrofobni), dekorativnoj tinti ili broju rupa za kamere ili senzore. PMMA, jeftinija, lakša i otporna na lomove alternativa trajnijoj i optički propusnoj opciji stakla, može smanjiti te troškove do 50%.

Međutim, PMMA senzori mogu imati manju osjetljivost signala. Također, PMMA je fleksibilniji od stakla, tako da može pokazati probleme sa savijanjem panela kada prst ili drugi predmet pritisne značajnom silom. Savijanje ploče može uzrokovati lažno i netočno izvješćivanje o dodiru. Ipak, staklena podloga ili dodatni zaštitni sloj u senzoru zaslona osjetljivog na dodir mogu spriječiti savijanje ploče. Stoga se materijal pokrovne leće mora pažljivo razmotriti za bilo koji skup senzora zaslona osjetljivog na dodir(slika 2).

2. Moderni proizvodi osjetljivi na dodir koriste više vrsta skupova senzora.

Senzori zaslona osjetljivog na dodir složene su strukture. Izrađuju se raspršivanjem indij-kositrenog oksida (ITO) na podlogu od stakla ili polietilen tereftalata (PET), a zatim urezuju vlastiti uzorak u ITO. Uzorci i strukture koje sačinjavaju svaki senzorski sloj prilagođeni su potrebama dizajna sustava.

Standardni dizajni zaslona osjetljivog na dodir obično koriste dvoslojne ITO senzore zaslona osjetljivog na dodir kao što su MH3 i dijamantni senzori na slici 2 kako bi se postigla dobra točnost, linearnost i višedodirna izvedba. Dizajni dvoslojnih senzora koriste supstrate od stakla ili polietilen tereftalata (PET). PET je jeftiniji i pruža bolju otpornost na šum zaslona, ​​ali će patiti od blagog smanjenja optičke jasnoće. U konačnici, najučinkovitija metoda snižavanja troškova senzora za zaslon osjetljiv na dodir je smanjenje broja naslaganih slojeva.

Integracijom jednoslojnih senzora dizajneri sustava mogu smanjiti troškove senzora do 50%. Manje slojeva - supstrat, ITO, optički prozirno ljepilo (OCA) - pomaže prodavačima dodirnih ploča smanjiti troškove materijala i alata. Rukovanje s manje slojeva također poboljšava proizvodni učinak. Jeftini jednoslojni dodirni zasloni koriste jednu PET podlogu s pojednostavljenim vlastitim uzorkom s dobrom optičkom propusnošću.

Sa stajališta performansi, jednoslojni senzori imaju smanjenu točnost i linearnost i ograničavaju broj podržanih dodira prstima (obično samo jedan ili dva prsta). Ova jeftina jednoslojna senzorska rješenja idealna su za jeftine pametne telefone i telefone s značajkama.

Dizajneri sustava koji su prethodno koristili rezistivne zaslone osjetljive na dodir ili bez zaslona osjetljivih na dodir trebali bi smatrati da ova opcija skupa dobro odgovara njihovom dizajnu i proračunskim potrebama. U usporedbi s rezistivnim zaslonima osjetljivim na dodir, jednoslojni kapacitivni zasloni osjetljivi na dodir nude značajne prednosti, uključujući poboljšanu optičku jasnoću, manju snagu, povećanu izdržljivost i poboljšano korisničko iskustvo.

Jednoslojna multi-touch rješenja kao što je Cypress SLIM (Single-Layer Independent Multi-touch) mogu smanjiti troškove za čak 40% u usporedbi s dvoslojnim senzorima. Jednoslojni senzori imaju malo slabije performanse, ali se ističu u podržavanju najtanjih faktora oblika. Jednoslojni višedodirni senzori također podržavaju senzore dodirnog zaslona s tankim rubom ili bez ruba, omogućujući proširenje aktivnog područja dodirnog zaslona. Dizajneri koji su zainteresirani za smanjenje troškova i debljine mogu razmotriti jednoslojne senzore kao održivu opciju.

Manje veličine zaslona znatno su ekonomičnije. Veličina aktivnog područja utjecat će na troškove dodirnog zaslona. Jasno je da dizajneri sustava moraju razmotriti sve načine za optimizaciju dizajna i odabira panela.

FPC dizajn

Drugi put za smanjenje troškova uređaja je FPC dizajn. FPC povezuje ulaz/izlaz pojedinačnih senzora (I/Os) s ploče zaslona osjetljivog na dodir na kontroler zaslona osjetljivog na dodir i s kontrolera zaslona osjetljivog na dodir na glavni procesor.

FPC-ovi mogu biti aktivni i pasivni. U aktivnim FPC-ovima, kontroler zaslona osjetljivog na dodir i sve druge potrebne vanjske komponente kao što su otpornici i kondenzatori montirani su na sam FPC. U pasivnim FPC-ovima, FPC uključuje samo tragove usmjeravanja i kontroler zaslona osjetljivog na dodir, a vanjske komponente montirane su na tiskanu ploču (PCB).

Bilo da su aktivni ili pasivni, FPC-ovi se mogu usmjeriti na nekoliko načina. Što je usmjeravanje učinkovitije i svestranije, to je lakše integrirati ostale hardverske komponente. Međutim, imajte na umu da se troškovi povećavaju s brojem slojeva potrebnih za usmjeravanje. Promišljeno usmjeravanje na jednom sloju pomoći će smanjiti troškove FPC-a. Jednoslojno usmjeravanje također ima značajne prednosti za cjelovitost signala i kompaktni FPC dizajn.

Prikazi

U sustavu sa zaslonom osjetljivim na dodir, projicirani senzor kapacitivnog zaslona osjetljivog na dodir nalazi se na vrhu zaslona. Zasloni su sami po sebi bučni, što može uzrokovati izravnu vezu buke zaslona sa senzorom zaslona osjetljivog na dodir(Sl. 3). To smanjuje osjetljivost na dodir i stvara aktivaciju lažnog dodira. Dobar odabir dizajna može ublažiti šum zaslona i imati značajan utjecaj na izvedbu i cijenu.

3. Zasloni su sami po sebi bučni. Buka sa zaslona može se kapacitivno povezati sa zaslonom osjetljivim na dodir i umanjiti učinak dodira.

Kako bi se blokirao šum zaslona, ​​industrija tradicionalno implementira dodatni ITO sloj "štita" između zaslona i senzora zaslona osjetljivog na dodir. Iako učinkovit, zaštitni sloj povećava troškove i povećava debljinu modula zaslona osjetljivog na dodir. Alternativa je korištenje malenog zračnog raspora, obično između {{0}}.2 mm i 0,5 mm, za odvajanje zaslona od senzora zaslona osjetljivog na dodir.

Zračni raspor je isplativiji od zaštitnog sloja, ali također povećava debljinu modula zaslona osjetljivog na dodir, što postaje nepoželjno za proizvođače originalne opreme koji žele izraditi elegantnije i tanje uređaje. Važniji odabir dizajna bit će odabir samog zaslona.

Trenutačno najpopularniji zasloni koji se koriste za mobilne telefone i tablete i dalje su LCD-i s tankim slojem tranzistora (TFT), koji su obično dostupni u dvije vrste: istosmjerni zajednički napon (DCVCOM) i izmjenični zajednički napon (ACVCOM). Razlika je u metodi koja se koristi za pokretanje sloja zajedničke elektrode (VCOM). Još jedan sve popularniji zaslon u vrhunskim uređajima je organski LED s aktivnom matricom (AMOLED) sa svojim širokim kutovima gledanja, poboljšanom svjetlinom i kontrastom, manjom potrošnjom energije i smanjenom debljinom.

AMOLED emitiraju vrlo malo šuma zaslona i spadaju među najtiše zaslone, ali su skupi.

DCVCOM je također općenito tih zaslon i skup. Nasuprot tome, ACVCOM ima visoku razinu buke, ali je relativno jeftin. Odabir zaslona uvelike ovisi o namjeni uređaja za krajnje kupce. Ciljana aplikacija smatrat će hardver i performanse prikladnima za svoje korisnike.

Kontroler zaslona osjetljivog na dodir

Iako nije tako skup kao zaslon ili ploča sa zaslonom osjetljivim na dodir, izbor kontrolera sa zaslonom osjetljivim na dodir ima najveći utjecaj u pogledu performansi sustava sa zaslonom osjetljivim na dodir. Kontroler zaslona osjetljivog na dodir uključuje tehnologiju kapacitivnog senzora i obrade za rješavanje dodira prstima i gesti prijavljivanjem njihove lokacije i ponašanja glavnom procesoru.

Kada se prst stavi na projicirani kapacitivni zaslon osjetljiv na dodir, kontroler zaslona osjetljivog na dodir detektira promjenu u kapacitetu i pretvara tu informaciju u digitalne vrijednosti. Ova digitalna pretvorba dalje se obrađuje korištenjem sofisticiranih algoritama rezolucije dodira unutar kontrolera zaslona osjetljivog na dodir prije prosljeđivanja koordinata dodira i drugih relevantnih podataka glavnom procesoru.

Signali osjetljivi na šum veliki su tehnički izazov za zaslone osjetljive na dodir. Obvezni su kontroleri koji koriste visokokvalitetne analogne prednje dijelove, ugrađene mogućnosti rukovanja šumom i sofisticirane algoritme za obradu. Budući da dodir postaje izbor korisničkog sučelja za mnoge potrošačke elektroničke uređaje, kvaliteta kontrolera zaslona osjetljivog na dodir izravno će utjecati na korisničko iskustvo krajnjeg proizvoda. Odabir pravog kontrolera sa zaslonom osjetljivim na dodir sastavni je za postizanje performansi i isplativosti.

Kontroler koji pruža visok omjer signala i šuma (SNR) i učinkovito rukovanje šumom moći će kompenzirati degradaciju jačine signala koja dolazi od izvora šuma, kao što je jeftinija PMMA pokrivna leća ili šumni ACVCOM zaslon. Kako bi pomogli u optimizaciji performansi jeftinih i višedodirnih jednoslojnih senzora, kontroleri zaslona osjetljivog na dodir moraju isporučivati ​​kompatibilne algoritme obrade. Osim toga, troškovne prednosti jednoslojnog FPC usmjeravanja mogu se ostvariti samo ako pinout kontrolera na dodirnom zaslonu omogućuje fleksibilan dizajn usmjeravanja.

Kontroleri sa zaslonom osjetljivim na dodir također mogu smanjiti troškove sustava kroz neke od naprednih značajki koje podržavaju. Na primjer, većina kontrolera sa zaslonom osjetljivim na dodir vodu na zaslonu osjetljivom na dodir tumači kao dodir prstom jer su međusobni potpisi kapacitivnosti vode i prsta slični. Kako bi riješili ovaj problem, prodavači zaslona osjetljivih na dodir mogu dodati skupi sloj hidrofobnog premaza na pokrovnu leću.

Kada kapljice vode padnu na pokrovnu leću, premaz pomaže da se razdvoje u manje kapljice tako da se više ne registriraju kao dodiri. Svejedno, kontroler sa zaslonom osjetljivim na dodir koji izvorno omogućuje odbijanje vode upotrebom hardverskih i firmverskih značajki može otkriti i odbiti vodu naekran na dodirs ugrađenim algoritmima i može OEM-u uštedjeti dodatne troškove premazivanja.

Sažetak

Pametni dizajneri koji u potpunosti razumijusustav osjetljiv na dodiri njegove ključne komponente mogu značajno smanjiti troškove putem inteligentnih izbora u dizajnu i odabiru pokrovne leće, materijala senzora i skupa, vrste zaslona i FPC usmjeravanja. Inovativni i visokoučinkoviti kontroler sa zaslonom osjetljivim na dodir može postići smanjenje troškova bez ugrožavanja performansi, zbog čega se krajnji proizvod prvenstveno prodaje.