【经验】解析触摸专用芯片在断码屏上的应用问题点

本文中晶尊微电子将为大家解析触摸专用芯片在断码屏上的应用问题点

段码液晶屏是上世纪六十年代主流显示产品，英文简称LCD，是属于平面显示器的一种，于电视机以及计算机的屏幕显示，这种的显示屏优点主要是耗电量低、体积小、辐射低。段码液晶屏用于数字型钟表和许多便携式计算机的一种显示器类型，LCD显示使用了两片极化材料，在它们之间是液体水晶溶液。段码屏可以显示文字，但是由于段码屏的图案是直接通过菲林模具做进玻璃里面的，因此文字只能控制亮或不亮，不能变化成其他汉字。比如：断码屏中的8 字数码，其实是由七个小分段组成的，通过控制这七个小分段亮灭来实现0~9数字的显示。

段码屏的类型分为：TN、HTN、STN、FSTN、VATN 型。显示的方式主要是正性和负性。它的光学模式有反射型、透射型、半透半反射型还有全息型等。段码液晶屏一般是不会主动发光的，需要外接提供光源。

断码屏应用问题点解析

LCDVcom电压耦合影响

触摸传感电极可以直接可以直接安装到LCD显示屏上，典型的LCD架构中，液晶材料由透明的上下电极提供偏置。下方的多个电极决定了显示屏的多个单像素；上方的公共电极则是覆盖显示屏整个可视前端的连续平面，它偏置在电压

Vcom。在典型的低压便携式设备(例如手机)中，交流Vcom电压为在直流地和3.3V之间来回震荡的方波。交流Vcom 电平通常每个显示行切换一次，因此，所产生的交流Vcom频率为显示帧刷新率与行数乘积的1/2 。一个典型的便携式设备的交流Vcom频率可能为15kHz。LCDVcom电压耦合到触摸屏的示意图。

对于LCDVcom电压耦合到触摸屏会对触摸屏存在一定的影响，主要产生现象会存在误触摸，或者寄生电容偏大灵敏度偏低。

解决思路：

1、在液晶屏干扰比较大情况下，双层ITO架构，在顶层做对应传感电极区域，其他地方都对应的铺地，在保证灵敏度情况，适当保证铺地与传感器电极保持在2mm以上。ITO底层区域作为电解质，用来隔离传感电极与LCD之间的电

压传导，如果在顶层玻璃盖板厚度较薄且能保证灵敏度的情况下，可以将底层ITO做铺地处理，用于屏蔽干扰。

2、为降低架构成本并获得更好的透明度，单层传感电极会安装在单个ITO层上，ITO传感器电极与地线信号保持在2mm以上，因此，传感器电极和LCDVcom平面不会形成屏蔽层。在LCD屏辐射处理不是很好情况，这有可能发生严重的

Vcom干扰耦合情况。

单层ITO电极，并做适当的铺地的这种应用。

Vcom的干扰可能存在按键底部往上辐射干扰到触摸电极。这种情况下存在一定的影响，如果液晶屏辐射强度不会太大，在保证一定信噪比的情况，触摸是能够正常感应。但是会存在较大寄生电容。客户存在老化过程中触摸不灵敏度的问题,从原理上看液晶屏长时间工作的情况分析，Vcom的干扰长时间存在，干扰源会耦合到触摸电极，在通过内部自校准，会导致触摸芯片的感应电极寄生电容加大，整个触摸电极信噪比会变差，灵敏度会变低，触摸灵敏度偏低。

解决思路：

抗干扰与灵敏度本身是矛盾，在这种情况下，只能适当调高灵敏度，保证在长时间干扰源存在情况下，能够保证灵敏度。针对我们芯片，只能降低CDC电容，提高整个触摸电极的灵敏度。CDC电容的调整范围15PF ~100PF之间，电容值越低，灵敏度越高。在这种情况下，建议使用双层ITO结构，产生自屏蔽功能。

屏幕结构：

1、触摸电极能加大，可以做适当的加大处理，如下图所示。

2、触摸电极走线尽量走细点，降低干扰。

3、铺地部分与触摸电极之间的距离尽量保持在1.5mm~2mm较为合适。

PCBlayout设计影响

右上角两个触摸按键不灵敏，其他通道按键触摸灵敏。

解决思路：

1、右上角按键触摸走线不走过孔，走过孔对信噪比有影响，且不走平行线，拉开两条触摸走线间距，保持20mil 间距，触摸走线不跨高频信号线和电源。

2、右上角两个触摸按键，面积增大10%。

3、触摸芯片布局居中，对应每个触摸通道走线尽量短且长度一致，确保各个通道的一致性。若因为布局无法做到走线一致，出现灵敏度不一致，可以适当调整对应通道电阻，触摸过于灵敏加大对应通道电阻，反则减小电阻。

断码屏内触摸走线影响

中间两个触摸按键触摸正常，其余按键无法触摸。

将万用表调整到电阻挡，万用表笔扎入液晶屏内触摸走线，万用表另外一根表笔连接到对应触摸通道引脚测得阻抗为10M，正常屏幕触摸走线阻抗为20Ω~50Ω。反馈问题到屏幕厂家证实液晶屏内触摸阻抗很大，导致触摸通道充放电波形到远端就会存在很大衰减，按键信息无法读取。

解决思路：

液晶屏内的触摸走线阻抗尽量低，可以使用银浆工艺等办法降低阻抗，优化走线阻抗。

断码屏PCB电源的影响

针对断码屏误触发现象或开启外设触摸乱跳，可以监测下触摸芯片的电源波形，有些产品启动外设时，电源会瞬间跌落或者噪声加大。触摸芯片是敏感元件，会受电源的不稳影响干扰。

解决思路：

1、直流稳压器

SC系列触摸芯片通过测量电容的微小变化反应触摸输出，因此要求电源的纹波和噪声要小，要注意避免由电源串入的外界强干扰。必须能有效隔离外部干扰及电压突变，因此要求电源有较高稳定度。建议采用如下图所示的7805组成

的稳压电路。

2、稳压器件的放置

在PCB排版时，如果环境较恶劣，建议预留上图中电感T1焊盘，应对电磁炉等高噪声的干扰。在普通的应用中，可以不需要此电感。PCB LAYOUT的时候，7805电源组器件尽量靠近芯片的VDD和GND管脚。7805电源组器件尽量与触摸芯片放在同一电路板上，并集中放置，杜绝电源连线过长带来噪声。

3、高噪声条件下的注意事项

在高噪声环境应用时，应避免高压（220V）、大电流、高频率操作的主板与触摸电路板上下重叠安置。如无法避免，应尽量远离高压大电流的器件区域或在主板上加屏蔽。

4、使用主机的5V电源

如果用户直接使用主机的5V 电源，要接如下图的滤波电路，滤波电路中的C3电容和C2 电容的放置规则和上面相同。

5、电源线的布线设计

触摸芯片属于模拟敏感器件，同一系统的别的子单元的的电路要避免影响到触摸部分的电路，触摸电路的VCC 电源线要单独走线，线长尽量短，走线要适当加粗。最好的VCC电源线布局如下图所示。

6、接地

触摸芯片的地线不要和其他电路共用，最好单独连到板子电源出入的接地点，也就是通常说的“星形接地”。电路的数字和模拟部分的电源和地分开用星型接法连接。

断码屏应用问题点总结

断码屏制造工艺及布局设计

1、段码屏做触摸键要区分的单面ITO和双面ITO，触摸按键图形简单的，可以选择单面ITO，图形复杂用单面ITO可能会出现触摸不灵敏的问题。建议使用双面IOT。

2、触摸电极面积尽量加大，触摸电极的面积尽量相同，以保证灵敏度一致。

3、触摸电极走线尽量走细点，降低干扰。

4、铺地部分与触摸电极之间的距离尽量保持在1.5mm~2mm较为合适。

5、触摸电极走线到触摸芯片阻抗尽量低，可以使用银浆工艺，降低阻抗。

6、断码屏亚克力盖板板，亚克力板厚度尽量不要超过2mm，亚克力盖板和断码屏表面需要无缝贴在一起，否则可能会造成触摸不灵敏。

断码屏PCBlayout布局设计

1、触摸走线尽量不走过孔，且不走平行线，触摸走线间距，保持20mil 间距，触摸走线不跨高频信号线和电源。

2、触摸芯片布局居中，对应每个触摸通道走线尽量短且长度一致，确保各个通道的一致性。若因为布局无法做到走线一致，出现灵敏度不一致，可以适当调整对应通道灵敏电阻。

3、触摸芯片属于模拟敏感器件，同一系统的别的子单元的的电路要避免影响到触摸部分的电路，触摸电路的VCC 电源线要单独走线，线长尽量短， 走线要适当加粗。

4、触摸芯片的地线不要和其他电路共用，最好单独连到板子电源出入的接地点，也就是通常说的“星形接地”。电路的数字和模拟部分的电源和地分开用星型接法连接。

5、电源的纹波和噪声要小，要注意避免由电源串入的外界强干扰。必须能有效隔离外部干扰及电压突变，因此要求电源有较高稳定度。