Visualizações: 323 Autor: Reshine Display Tempo de publicação: 20/02/2024 Origem: Site
As telas sensíveis ao toque capacitivas não são mais consideradas uma novidade. À medida que milhões de smartphones e tablets são vendidos, a sua adoção aumenta. No entanto, agora que prevalecem, as pessoas estão menos dispostas a pagar um preço mais elevado pela tecnologia.
Para manter as margens de lucro neste clima competitivo, os OEMs devem reduzir os custos dos dispositivos, e o módulo de tela sensível ao toque é um dos componentes mais caros dos dispositivos com tela sensível ao toque. Os projetistas podem reduzir os custos do sistema empregando empilhamentos e padrões de painéis, exibições, materiais, roteamento e controladores apropriados.
Um sistema de tela sensível ao toque padrão consiste em um sensor de tela sensível ao toque capacitivo projetado laminado a uma lente de cobertura protetora, um circuito impresso flexível ligado (FPC) com o controlador da tela sensível ao toque conectado a ele e um display. O FPC conecta o controlador da tela sensível ao toque ao processador host. A tela fica abaixo do sensor da tela sensível ao toque e normalmente é separada por um entreferro ou laminada diretamente.
Um sistema de tela sensível ao toque capacitivo padrão consiste em um sensor de tela sensível ao toque capacitivo projetado laminado a uma lente de cobertura protetora, um FPC colado com o controlador da tela sensível ao toque conectado a ele e um display.
A lente de cobertura é a camada física superior do sistema touchscreen. O custo varia muito dependendo do material utilizado (vidro ou polimetilmetacrilato, ou PMMA), revestimentos especiais (oleofóbicos, hidrofóbicos), tinta decorativa e número de furos para câmeras ou sensores. O PMMA, uma alternativa mais barata, mais leve e resistente a estilhaços ao vidro mais durável e opticamente transmissível, pode reduzir despesas em até 50%.
No entanto, os sensores PMMA podem apresentar sensibilidade de sinal reduzida. O PMMA também é mais flexível que o vidro, o que pode causar entortamento do painel quando um dedo ou outro objeto pressiona com força substancial. A dobra do painel pode resultar em relatórios de toque incorretos e imprecisos. No entanto, um substrato de vidro ou uma camada de proteção extra no sensor da tela sensível ao toque pode evitar o entortamento do painel. Como resultado, o material da lente da tampa deve ser cuidadosamente abordado ao empilhar os sensores da tela sensível ao toque.
Os sensores touchscreen possuem arquiteturas complexas. Eles são criados pulverizando óxido de índio e estanho (ITO) em um substrato de vidro ou PET e, em seguida, gravando um design proprietário no ITO. Os padrões e estruturas de cada camada de sensor são específicos para os requisitos de projeto do sistema.
Os designs de tela sensível ao toque padrão geralmente empregam sensores de tela sensível ao toque ITO de duas camadas, como os sensores MH3 e de diamante mostrados na Figura 2, para fornecer alta precisão, linearidade e desempenho multitoque. Os substratos usados em designs de sensores de duas camadas incluem vidro e tereftalato de polietileno (PET). PET é mais barato e oferece imunidade superior a ruídos de exibição, mas resultará em uma modesta redução de clareza óptica. Em última análise, a maneira mais eficiente de reduzir os preços dos sensores touchscreen é limitar o número de camadas empilhadas.
Ao incorporar sensores de camada única, os projetistas de sistemas podem reduzir os preços dos sensores em até 50%. Menos camadas – substrato, ITO e adesivo opticamente transparente (OCA) – ajudam os fornecedores de painéis de toque a reduzir os custos de materiais e ferramentas. O manuseio de menos camadas também aumenta o rendimento da fabricação. As telas sensíveis ao toque de camada única de baixo custo são feitas com um único substrato PET com um padrão proprietário simplificado que possui boa transmissividade óptica.
Sensores de camada única têm precisão e linearidade reduzidas e um número limitado de toques de dedos suportados. Esses sistemas de sensores de camada única de baixo custo são excelentes para smartphones básicos e feature phones.
Os projetistas de sistemas que já usaram telas sensíveis ao toque resistivas ou nenhuma tela sensível ao toque podem achar essa opção de empilhamento ideal para seus requisitos de projeto e orçamento. As telas sensíveis ao toque capacitivas de camada única têm várias vantagens sobre as telas sensíveis ao toque resistivas, incluindo clareza óptica superior, menor consumo de energia, maior longevidade e melhor experiência do usuário.
Tecnologias multitoque de camada única, como SLIM (Single-Layer Independent Multi-touch) da Cypress, podem economizar até 40% do custo de sensores de camada dupla. Sensores de camada única oferecem desempenho significativamente inferior, mas são excelentes em acomodar os menores formatos. Sensores multitoque de camada única também podem ativar sensores de tela sensível ao toque com borda fina ou sem borda, permitindo a expansão da área ativa da tela sensível ao toque. Os projetistas que buscam reduzir o custo e a espessura podem investigar sensores de camada única.
Tamanhos de tela menores são muito mais baratos. O tamanho da área ativa afeta os gastos com tela sensível ao toque. Os projetistas de sistemas devem avaliar todas as opções para otimizar o design e a seleção do painel.
Outra forma de reduzir despesas com dispositivos é por meio do design do FPC. O FPC conecta a entrada/saída sensorial (E/S) do painel da tela sensível ao toque ao controlador da tela sensível ao toque, que por sua vez se conecta ao processador host.
Os FPCs podem ser ativos ou passivos. Nos FPCs ativos, o controlador touchscreen e quaisquer outros componentes externos, como resistores e capacitores, estão localizados no próprio FPC. Os FPCs passivos contêm linhas de roteamento simples e um controlador touchscreen, com componentes externos instalados em uma placa de circuito impresso (PCB).
Sejam ativos ou passivos, os FPCs podem ser roteados de diversas maneiras. A eficiência e versatilidade da rotina facilitam a integração de outros componentes de hardware. Contudo, tenha em mente que o número de níveis de roteamento aumenta os custos. O roteamento cuidadoso em uma única camada ajudará a reduzir as despesas de FPC. O roteamento de camada única traz benefícios significativos para integridade de sinal e arquitetura FPC compacta.
Em um sistema touchscreen, o sensor capacitivo projetado da tela sensível ao toque está localizado na parte superior da tela. As telas são naturalmente barulhentas, portanto, o ruído da tela pode emparelhar diretamente com o sensor da tela sensível ao toque. Isso reduz a sensibilidade ao toque e causa ativação incorreta do toque. Boas decisões de design podem ajudar a reduzir o ruído da tela e, ao mesmo tempo, melhorar o desempenho e a economia. Produto relacionado: Tela de toque capacitiva PCAP de 10,1 polegadas.
Os monitores são naturalmente barulhentos. O ruído dos monitores pode emparelhar capacitivamente com telas sensíveis ao toque, reduzindo o desempenho do toque.
Para reduzir o ruído da tela, a indústria historicamente adicionou uma camada de “escudo” ITO entre a tela e o sensor da tela sensível ao toque. Embora eficaz, a camada de blindagem aumenta o custo e a espessura do módulo touchscreen. Para isolar a tela do sensor touchscreen, outra opção é usar um pequeno espaço de ar, geralmente entre 0,2 mm e 0,5 mm.
Um entreferro é mais barato que uma camada de proteção, mas aumenta a largura do módulo da tela sensível ao toque, que está se tornando cada vez mais impopular entre os OEMs que desejam fabricar aparelhos mais elegantes e finos. A escolha do display será uma consideração de design mais crucial.
Os LCDs de transistor de filme fino (TFT) continuam sendo os monitores mais populares para telefones celulares e tablets atualmente e estão disponíveis em duas variedades: tensão comum CC (DCVCOM) e tensão comum (ACVCOM). A diferença é o mecanismo de acionamento da camada de eletrodo comum (VCOM). Os monitores LED orgânicos de matriz ativa (AMOLED) também estão se tornando cada vez mais populares em dispositivos de última geração, graças aos seus amplos ângulos de visão, brilho e contraste aprimorados, menor consumo de energia e espessura reduzida.
Os AMOLEDs têm ruído de exibição muito baixo e estão entre as telas mais silenciosas, mas são caros.
Os monitores DCVCOM também costumam ser silenciosos e caros. O ACVCOM, por outro lado, produz muito ruído e ao mesmo tempo é muito barato. A escolha da tela é fortemente influenciada pelo uso pretendido do dispositivo pelos usuários finais. O aplicativo de destino determinará o hardware e o desempenho apropriados para seus clientes.
Embora seja mais barato que o display ou o painel touchscreen, o controlador touchscreen tem o maior impacto no desempenho do sistema touchscreen. O controlador da tela sensível ao toque usa tecnologia de detecção e processamento capacitiva para detectar toques e movimentos dos dedos e comunicar sua localização e comportamento à CPU do host.
Quando um dedo é colocado em uma tela sensível ao toque capacitiva projetada, o controlador da tela sensível ao toque detecta a mudança na capacitância e a traduz em valores digitais. Essa conversão digital é então processada pelos poderosos algoritmos de resolução de toque do controlador da tela sensível ao toque antes de ser enviada à CPU host com coordenadas de toque e outros dados necessários.
Os sinais sensíveis ao ruído representam um problema técnico significativo para telas sensíveis ao toque. São necessários controladores com front-ends analógicos de alta qualidade, recursos integrados de tratamento de ruído e algoritmos de processamento complexos. Com o toque se tornando a interface de usuário preferida para muitos dispositivos eletrônicos de consumo, a qualidade dos controladores touchscreen terá um impacto direto na experiência do usuário final. Escolher o controlador de tela sensível ao toque correto é fundamental para obter benefícios de desempenho e custo.
Um controlador com uma alta relação sinal-ruído (SNR) e bom tratamento de ruído pode compensar a perda de intensidade do sinal causada por fontes de ruído, como uma lente de cobertura PMMA mais barata ou um display ACVCOM barulhento. Para ajudar a otimizar o desempenho de sensores de camada única multitoque e de baixo custo, os controladores de tela sensível ao toque devem fornecer algoritmos de processamento compatíveis. Além disso, as vantagens econômicas do roteamento FPC de camada única só podem ser realizadas se a pinagem do controlador da tela sensível ao toque suportar um design de roteamento flexível.
Os controladores touchscreen também podem reduzir as despesas do sistema, oferecendo suporte a funcionalidades adicionais. Por exemplo, a maioria dos controladores de tela sensível ao toque leem a água em uma tela sensível ao toque como um toque de dedo, uma vez que suas assinaturas de capacitância são semelhantes. Para resolver esse problema, os produtores de painéis touchscreen podem aplicar uma camada cara de revestimento hidrofóbico nas lentes de cobertura.
Quando gotas de água pousam na lente da tampa, o revestimento ajuda a quebrá-las em pequenas gotas, evitando que sejam registradas como toques. No entanto, um controlador de tela sensível ao toque que suporta nativamente a rejeição de água por meio de seus recursos de hardware e firmware pode detectar e rejeitar água na tela sensível ao toque usando algoritmos integrados, economizando custos adicionais de revestimento para o OEM.
Designers experientes que entendem o sistema de tela sensível ao toque e seus principais componentes podem reduzir drasticamente os custos tomando decisões sensatas de design e seleção para a lente da tampa, material do sensor e empilhamento, tipo de exibição e roteamento FPC. Um controlador touchscreen criativo e de alto desempenho pode reduzir custos sem sacrificar o desempenho, garantindo que o produto final seja vendido em primeiro lugar.
