Просмотры: 323 Автор: Reshine Display Время публикации: 20 февраля 2024 г. Происхождение: Сайт
Емкостные сенсорные экраны больше не считаются новинкой. По мере того как поставляются миллионы смартфонов и планшетов, их распространение растет. Однако теперь, когда они широко распространены, люди менее готовы платить большую цену за эту технологию.
Чтобы сохранить прибыль в этой конкурентной среде, OEM-производители должны снизить затраты на устройства, а модуль сенсорного экрана является одним из самых дорогих компонентов устройств с сенсорным экраном. Проектировщики могут снизить затраты на систему, используя соответствующие комбинации панелей и шаблоны, дисплеи, материалы, маршрутизацию и контроллеры.
Стандартная система сенсорного экрана состоит из проецируемого емкостного сенсорного датчика, прикрепленного к защитной защитной линзе, гибкой печатной схемы (FPC) с прикрепленным к ней контроллером сенсорного экрана и дисплея. FPC соединяет контроллер сенсорного экрана с главным процессором. Дисплей расположен под сенсорным сенсором и обычно отделен воздушным зазором или ламинирован.
Стандартная система емкостного сенсорного экрана состоит из выступающего емкостного сенсорного датчика, прикрепленного к защитной защитной линзе, соединенного FPC с прикрепленным к нему контроллером сенсорного экрана и дисплея.
Защитная линза — это самый верхний физический уровень системы с сенсорным экраном. Стоимость сильно варьируется в зависимости от используемого материала (стекло или полиметилметакрилат или ПММА), специальных покрытий (олеофобное, гидрофобное), декоративных чернил и количества просверленных отверстий для камер или датчиков. ПММА, менее дорогая, легкая и устойчивая к разрушению альтернатива более прочному и оптически пропускающему стеклу, может сократить расходы до 50%.
Однако датчики из ПММА могут иметь пониженную чувствительность сигнала. ПММА также более гибок, чем стекло, что может привести к изгибу панели при сильном нажатии пальцем или другим предметом. Изгиб панели может привести к ошибочным и неточным отчетам о касании. Однако стеклянная подложка или дополнительный защитный слой сенсорного экрана могут предотвратить изгиб панели. В результате при установке датчиков сенсорного экрана необходимо тщательно обращаться с материалом защитной линзы.
Датчики сенсорного экрана имеют сложную архитектуру. Они создаются путем напыления оксида индия и олова (ITO) на стеклянную или ПЭТ-подложку с последующим гравированием запатентованного дизайна на ITO. Шаблоны и структуры каждого сенсорного слоя специфичны для требований проектирования системы.
В стандартных конструкциях сенсорных экранов часто используются двухслойные сенсорные датчики ITO, такие как MH3 и ромбовидные датчики, показанные на рисунке 2, для обеспечения высокой точности, линейности и производительности мультитач. Подложки, используемые в конструкциях двухслойных датчиков, включают стекло и полиэтилентерефталат (ПЭТ). ПЭТ дешевле и обеспечивает превосходную помехоустойчивость дисплея, но приводит к небольшому снижению оптической четкости. В конечном счете, наиболее эффективный способ снизить стоимость датчиков сенсорного экрана — это ограничить количество слоев, накладываемых друг на друга.
Используя однослойные датчики, разработчики систем могут снизить стоимость датчиков до 50%. Меньшее количество слоев — подложки, ITO и оптически прозрачного клея (OCA) — помогает производителям сенсорных панелей сократить затраты на материалы и инструменты. Обработка меньшего количества слоев также увеличивает производительность производства. Недорогие однослойные сенсорные экраны изготавливаются на одной подложке из ПЭТ с упрощенным запатентованным рисунком и хорошей оптической пропускаемостью.
Однослойные датчики имеют пониженную точность и линейность, а также ограниченное количество поддерживаемых прикосновений пальцев. Эти недорогие однослойные сенсорные системы отлично подходят для смартфонов и обычных телефонов начального уровня.
Разработчики систем, которые ранее использовали резистивные сенсорные экраны или не использовали сенсорные экраны, могут найти этот вариант стека идеальным для своих требований к дизайну и бюджету. Однослойные емкостные сенсорные экраны имеют ряд преимуществ перед резистивными сенсорными экранами, включая превосходную оптическую четкость, более низкое энергопотребление, увеличенный срок службы и лучший пользовательский опыт.
Однослойные мультитач-технологии, такие как Cypress SLIM (Single-Layer Independent Multi-Touch), могут сэкономить до 40% стоимости двухслойных сенсоров. Однослойные датчики предлагают значительно более низкую производительность, но превосходно подходят для самых маленьких форм-факторов. Однослойные мультитач-сенсоры также могут включать сенсорные экраны с тонкой рамкой или без рамки, что позволяет расширять активную область сенсорного экрана. Проектировщики, стремящиеся снизить стоимость и толщину, могут изучить однослойные датчики.
Экраны меньшего размера обходятся гораздо дешевле. Размер активной области влияет на стоимость сенсорного экрана. Проектировщики систем должны оценить все варианты оптимизации конструкции и выбора панелей.
Еще один способ сократить расходы на устройства — это дизайн FPC. FPC подключает сенсорный ввод/вывод сенсорной панели к контроллеру сенсорного экрана, который, в свою очередь, подключается к главному процессору.
FPC могут быть активными и пассивными. В активных FPC контроллер сенсорного экрана и любые другие внешние компоненты, такие как резисторы и конденсаторы, расположены на самом FPC. Пассивные FPC содержат простые линии маршрутизации и контроллер сенсорного экрана, а внешние компоненты установлены на печатной плате (PCB).
Независимо от того, активны или пассивны, FPC можно маршрутизировать различными способами. Эффективность и универсальность процедуры облегчают интеграцию других аппаратных компонентов. Однако имейте в виду, что количество уровней маршрутизации увеличивает затраты. Продуманная трассировка на одном уровне поможет сократить расходы FPC. Одноуровневая маршрутизация имеет значительные преимущества с точки зрения целостности сигнала и компактной архитектуры FPC.
В системе с сенсорным экраном выступающий емкостный сенсорный датчик расположен в верхней части дисплея. Дисплеи, естественно, шумные, поэтому шум дисплея может напрямую связываться с сенсором сенсорного экрана. Это снижает чувствительность к касанию и приводит к ошибочному срабатыванию касания. Хорошие дизайнерские решения могут помочь снизить шум дисплея, а также повысить производительность и экономическую эффективность. Сопутствующий продукт: 10,1-дюймовый емкостный сенсорный экран PCAP.
Дисплеи естественно громкие. Шум от дисплеев может накапливаться в сенсорных экранах, снижая производительность сенсорного управления.
Чтобы уменьшить шум дисплея, в отрасли исторически добавлялся «экранирующий» слой ITO между дисплеем и датчиком сенсорного экрана. Несмотря на свою эффективность, защитный слой увеличивает стоимость и толщину модуля сенсорного экрана. Чтобы изолировать дисплей от сенсорного датчика, можно использовать небольшой воздушный зазор, часто от 0,2 до 0,5 мм.
Воздушный зазор дешевле защитного слоя, но он увеличивает ширину модуля сенсорного экрана, который становится все менее популярным среди OEM-производителей, которые хотят делать более изящные и тонкие телефоны. Выбор дисплея будет более важным фактором при проектировании.
ЖК-дисплеи на тонкопленочных транзисторах (TFT) сегодня остаются наиболее популярными дисплеями для мобильных телефонов и планшетов. Они доступны в двух вариантах: с общим напряжением постоянного тока (DCVCOM) и с общим напряжением (ACVCOM). Отличие заключается в механизме управления общим электродным слоем (VCOM). Органические светодиодные дисплеи с активной матрицей (AMOLED) также становятся все более популярными в гаджетах высокого класса благодаря широким углам обзора, повышенной яркости и контрастности, более низкому энергопотреблению и уменьшенной толщине.
AMOLED имеют очень низкий уровень шума и являются одними из самых тихих экранов, но они дорогие.
Дисплеи DCVCOM часто бесшумны и дороги. ACVCOM, с другой стороны, производит много шума, оставаясь при этом очень недорогим. Выбор дисплея во многом зависит от предполагаемого использования устройства конечными пользователями. Целевое приложение определит оборудование и производительность, подходящие для его клиентов.
Контроллер сенсорного экрана, хотя и дешевле, чем дисплей или сенсорная панель, оказывает наибольшее влияние на производительность сенсорной системы. Контроллер сенсорного экрана использует емкостную технологию распознавания и обработки для обнаружения прикосновений и движений пальцев и передачи их местоположения и поведения центральному процессору.
Когда палец прикасается к проецируемому емкостному сенсорному экрану, контроллер сенсорного экрана обнаруживает изменение емкости и переводит его в цифровые значения. Это цифровое преобразование затем обрабатывается мощными алгоритмами сенсорного разрешения контроллера сенсорного экрана перед отправкой на центральный процессор с координатами касания и другими необходимыми данными.
Чувствительные к шуму сигналы создают серьезную техническую проблему для сенсорных экранов. Требуются контроллеры с высококачественными аналоговыми интерфейсами, встроенными возможностями обработки шума и сложными алгоритмами обработки. Поскольку сенсорный интерфейс становится предпочтительным пользовательским интерфейсом для многих потребительских электронных гаджетов, качество контроллеров сенсорных экранов будет напрямую влиять на удобство работы конечных пользователей. Выбор правильного контроллера сенсорного экрана имеет решающее значение для достижения производительности и снижения затрат.
Контроллер с высоким соотношением сигнал/шум (SNR) и хорошей обработкой шума может компенсировать потерю мощности сигнала, вызванную такими источниками шума, как более дешевая защитная линза из ПММА или шумный дисплей ACVCOM. Чтобы оптимизировать работу недорогих однослойных сенсоров с несколькими касаниями, контроллеры сенсорных экранов должны обеспечивать совместимые алгоритмы обработки. Более того, экономические преимущества одноуровневой маршрутизации FPC могут быть реализованы только в том случае, если распиновка контроллера сенсорного экрана поддерживает гибкую схему маршрутизации.
Контроллеры сенсорного экрана также могут снизить системные расходы за счет поддержки дополнительных функций. Например, большинство контроллеров сенсорного экрана распознают воду на сенсорном экране как прикосновение пальца, поскольку их емкостные характеристики аналогичны. Чтобы решить эту проблему, производители сенсорных панелей могут нанести на защитную линзу дорогостоящий слой гидрофобного покрытия.
Когда капли воды попадают на покровную линзу, покрытие помогает разбить их на мельчайшие капли, не позволяя им восприниматься как прикосновения. Тем не менее, контроллер сенсорного экрана, который изначально поддерживает отвод воды с помощью своих аппаратных и встроенных возможностей, может обнаруживать и отклонять воду на сенсорном экране с помощью встроенных алгоритмов, экономя OEM-производителю дополнительные затраты на покрытие.
Опытные дизайнеры, которые понимают систему сенсорного экрана и ее основные компоненты, могут значительно сократить расходы, приняв разумные решения по проектированию и выбору защитной линзы, материала датчика, а также компоновки, типа дисплея и маршрутизации FPC. Креативный и высокопроизводительный контроллер сенсорного экрана может снизить затраты без ущерба для производительности, обеспечивая в первую очередь продажи конечного продукта.
