In-Cell触摸屏原理(王丽花).ppt

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In-Cell触摸屏原理,2010.3.15,Introductionoftouchpanel,1.Resistivetouchpanel1.1traditionalresistivetouchpanel（directlyglueonLCDmodule）a.4/5/6/8-wireresistivetouchpanelb.digitalresistivetouchpanel（touchswitches,matrix）1.2integrateresistivetouchpanelintoLCDcell（betweentopandbottomglasses）2.Capacitivetouchpanel2.1capacitancechangedbydeformationoftopglass2.2capacitancechangedbyinducedcurrentfromfinger2.2.1surfacecapacitivetouchpanel2.2.2projectivecapacitivetouchpanel2.2.2.1detectselfcapacitance2.2.2.2detectmutualcapacitance3.Othertouchpanel（Infrared,SAW,Electromagnetic,Optical）,Resistivetouchpanel,基本原理：

触摸时，两层ITO互相接触，从而在两层ITO之间形成电阻通路根据上下基板材料，可分为filmonglass,glassonglass,filmonfilm等结构。

1.14-wireresistivetouchpanel,在两电极上加5V直流电在ITO均匀电阻平面上形成均匀稳恒电流场在另一面的ITO电极上测量电压根据测得电压值（0-5V）确定触摸点的位置用同样方法测量Y坐标,1.14-wireresistivetouchpanel,Lowlifetime（around1milliontimes）Lowtransmissivity（75%-85%）NotresistscratchLowestcostEasydetectcircuitWorkswithanystylus,1.2Incellresistivetouchpanelsamsung

（1）,Basicprinciple:

Whenpressed,thesensorswitchison（conductivecolumnspacercontactsensorelectrode）Fromplanview,attouchpoint,commonelectrodecontacttwosensinglinesperpendicularwitheachotherrespectively,2.Capacitivetouchpanel2.1capacitancechangedbydeformationoftopglass2.2capacitancechangedbyinducedcurrentfromfinger2.2.1surfacecapacitivetouchpanel2.2.2projectivecapacitivetouchpanel2.2.2.1detectselfcapacitance2.2.2.2detectmutualcapacitance,2.1Capacitivetouchpanel（压力式）,Thisintegratetypehassomedifferentstructures,includes:

CellgapchangetypeSamsungfiledapatent（US20080048994）.AUOhasmadeademo.LCalignmentchangetypeSamsungfiledpatent（US20050094038）veryearly,butSamsungsdemoappliedanotherdetectcircuit（SID0724.3）,andEpsonmadeademo（SID0855.2）basedonSamsungsstructurebyusingLTPS,IPSandactivematrixsensorsothatimprovedtheperformance.,Cellgapchangetype

（1）,Samsungspatent（US20080048994）onlyposedabasicprinciple,itslayerstructureanddetaileddetectmethodisnotshowninthepatent.ThoughAUOhasmadeademo,thereareveryfewopenmaterialsofitsdetectprinciple.Theyusethesameprinciple:

detectthecapacitancechangebetweencommonelectrodeandsenseelectrodebycellgapdeformation.Therearemanywaystodetectcapacitancechange,whichwaySamsungandAUOusedisunknown.,AUO,Samsung,Cellgapchangetype

（2）,AUO和LG的压力式内嵌触摸屏样品,LCalignmentchangetypeSamsung

（1）,Samsungspatent（US20050094038）firstproposedthismethod:

BecausedifferentLCalignmenthasdifferentdielectricconstant,andwhenpressed,theLCalignmentischanged,sothattheLCcapacitancechanged.,LCalignmentchangetypeSamsung

（2）,Samsung和Epson的in-cellLCalignmentchangetypeTP,Samsung,Epson,2.2.1Surfacecapacitivetouchpanel,Have2conductivecoatings.Upperconductivecoatingistheworkingplane.Lowercoatingisshieldingplane.,Surfacecapacitivetouchpanel,Surfacecapacitivetouchpanelprinciple:

Touchpointistreatedasconnectingtogroundbyacapacitor.Theresistorfromtouchpointto4cornersR1-4isrelatedtothedistancefromtouchpointto4corners.Themorethedistanceis,themoretheresistoris.Whenaddsinesignalon4corners,thecurrentat4cornersI1-4isinverseproportiontorelatedR1-4.BymeasuringI1-4,thetouchpointcanbedetected.,Surfacecapacitivetouchpanel,Longlifetime（around100milliontimes）Highertransmissivity（Canreach90%）OnlyworkwithfingersHighercostPatentissueComplexdetectcircuitFastresponsespeed,2.2.2投射电容触摸屏（PCT）,投射电容触摸屏（projectivecapacitivetouchpanel）可分为两种不同的结构：

自电容（selfcapacitive）与互电容（mutualcapacitive）自电容为较早的技术，来源于touchkey,touchpad互电容技术由iphone发扬光大，发展迅猛，将逐渐取代自电容类型,Selfcapacitance,自电容原理为当手接触时，等效为parasiticcapacitance增加，而且自电容检测都是在前端（提供电源端）。

检测原理有很多，可检测电压、电流、电荷，下图为chargetransfer检测原理。

通过开关依次开合不断对parasiticcapacitance进行充电放电，检测放电时通过的电荷，当有手指接触时，流出电荷增加。

Detectselfcapacitance,Panellayout:

generallyusingdiamondpattern,sothecapacitorfromfingertobothITOlayerswillbebigenough.Thedetectsequenceis,firstdetectselfcapacitanceatonelayer（red）,onelinebyoneline,togetXposition,thendetectanotherlayer（blue）,togetYposition.Sothisisfakemulti-touch.,Projectivecapacitivetouchpanel,自电容的多点触摸定位问题：

Mutualcapacitance,互电容原理为：

当手指接触时，等效为互电容改变，互电容检测一般是在后端（sense端）。

可以检测电压或者电荷。

下图为电荷检测等效电路。

手指接触后等效为互电容减小，此时读出电荷减小。

模型一,Mutualcapacitance,Panel图案,Mutualcapacitance,Drivingmethod:

Atdrivelayer（red）,addpulsesignalonelinebyoneline,andotherlinesconnecttoground.Atsenselayer（blue）,detectchargeonebyone.Whenallintersectionisdetected,themostchargedecreasedintersectionisthetouchpoint.Thismethodistruemulti-touch.Soappleclaimedthatiphoneisthefirstimagesensingtouchpanelintheworld.,上表面和下表面diamond是错开的,模型仿真结果,Notouch,Touch,互电容的优点,互电容相对自电容的显著优点：

对地寄生电容对触控检测影响很小，更适合在集成触摸屏结构具有更强的抵抗LCD噪声能力可以实现真正的多点触摸（不会有鬼点）但互电容是一个更加新的技术，目前几乎所有触控IC厂商采用的感应技术都不一样，各自研发自己的触控技术。

Othertouchtechnology,红外：

透光度好，价格低，适应恶劣环境缺点：

分辨率较低，易损坏,在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。

用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。

Othertouchtechnology,声表面波：

透光好，寿命长缺点：

易被油污，灰尘等影响，需经常维护,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。

接收波形对应手指挡住部位信号衰减了一个缺口，计算缺口位置即得触摸坐标,Opticaltypein-cellTP,光学in-cell触摸屏是在LCDTFTarray基板上集成进一些光敏器件。

有两种工作方式，一种如下图：

靠激光笔的光被光敏器件感应以确定位置。

另一种是用手指遮挡环境光从而使光敏器件感应。

Opticaltypein-cellTP,TMD,AUO,LGD,Sharp均有光学内嵌触摸屏样品面世。