是什么使电容式触摸屏如此薄且智能化？

电容式触摸屏技术已经彻底改变了智能手机和平板电脑，并找到了自己的方式融入到笔记本电脑，台式电脑，以及最近的汽车和可穿戴设备中。由于这些设备之间激烈的市场竞争，厂商都在不断挑战设计出具有高显示质量，易于操作，高性能，外形紧凑，电池寿命长，成本低的系统。因为触摸屏在用户体验方面具有如此重要的作用，触摸屏的设计选择可以成为产品最终是否成功的决定因素。

把显示器变成一个“触摸屏”，需要将两种截然不同的功能无缝结合，即触摸和显示。从历史上看，把触摸传感器加入到的显示屏中是由不同的公司在多层板“层叠”添加层板，之后由独立制造商组装起来。最近的技术进步使得将触摸传感器直接集成到显示器中成为可能，并且能够将触摸控制器和显示驱动器功能集成在一个IC中。

需要注意的是，本文侧重于智能手机和屏幕小于8英寸（20厘米）的平板电脑。虽然文中所述的方法也能够将触摸和显示功能集成在较大的屏幕中，但具体操作中的不同足以让我们另开一篇文章单独讲述。

将触摸传感器集成到显示器层叠

通常，触摸感测和显示更新功能集成在触摸屏设备的两个地方：显示面板叠层和IC控制。在历史上，触摸传感器经常是单独或离散地覆盖在多层板叠层上。采用这种设计，触摸传感器被添加在保护玻璃上也添加在专用的传感器层板中，通常是由塑料制成的。

把传感器加在保护玻璃透镜中，这种方法有时被称为SOL或OGS，因为它不需要单独的传感器层。结合一个独立的传感器层的设计方法被称为GF或GFF。名字不同，取决于发送和接收的触摸功能是在传感器膜的一层还是两层中实现的。所有这些设计都被称为“离散的”，强调的就是触摸功能是独立地叠加在显示屏上的。

离散的触摸传感器覆盖具有一个优势，它是一个成熟的，低风险的设计，能够在很短的时间内将产品推向市场。在实施最新的显示和触摸技术时，也会采用离散设计，通常集成在后续设计中。一些LCD制造商很看重利用工厂和设备现有的生产设置的能力。然后离散设计的缺点是：它们使面板层叠更厚、颜色更暗、价格更贵。

最近的技术进步使得LCD制造商能够将触摸传感器直接集成到一个或多个显示器叠层本身。这种集成的形式包括两种，一种是In-cell，一种是On-cell。

位于滤色器玻璃顶部的触摸传感器矩阵被称为“On-cell”整合，因为该传感器被构建在显示单元的顶部。该传感器的发射和接收网格（例如，菱形模式或条纹模式）既可以用跳线绝缘，也可以通过特殊部署，不使用跳线。后一种设计方法，称为SLOC，这种设计很常见，因为它需要的成本更低，能够带来更高的收益。

On-cell技术是一种简单，可靠的将触摸功能添加显示器中的方法，通常也是有源矩阵有机发光二极管（AMOLED）显示器的最佳选择。对于更大尺寸的显示器以及弯曲或者柔性的显示器，免跳线、金属网传感器也是一个不错的选择。

在“In-cell”集成中，传感器使用现有显示层来构造触摸传感器矩阵，典型地把共用电极作为触摸传感器矩阵，把金属层作为矩阵的连接材料。对于今天的共面转换IPS面板，所有这些层板都在TFT玻璃上。

另一种类型的In-cell融合涉及一种混合设计，触摸传感器的传送层是在TFT玻璃内而接收层是在彩色滤光器的玻璃上。这被称为“Hybridin-cell”设计。为了避免混淆，术语“Fullin-cell”用来表明发射和接收触摸传感器层均在单元内。

触摸控制器和显示驱动器IC的集成

从历史上看，是由不同的供应商提供控制触摸和显示功能的集成电路。面板叠层和On-cell显示器使整合这些单独的芯片成为有可能，当与多个供应商打交道时，这种好处是有限的，所需的工作也变得更加复杂。与此相反，使用In-cell集成，将触摸控制器和显示驱动器集成到单个IC既容易，也更有利可图。

现有的智能手机和平板电脑的显示功能极有可能由单个显示驱动IC（DDIC）控制，而触摸功能则可能由一个单独的触摸控制器IC控制。在一个使用On-cell显示的设计中，DDIC总是位于在TFT玻璃上边，称为COG，而触摸控制器IC通常位于柔性印刷电路上，称为COF。在这样的设计中，通常从主机到面板有两个柔性电路板：一个在TFT玻璃上了用于DDIC，另一个用于触摸控制器。

采用Fullin-cell显示设计的智能手机和平板电脑仅要求一个单个的柔性电路板与显示器和触摸传感器连接。单个柔性电路板将触摸控制器和显示驱动器集成到一个单一的IC中，反之被称为触控和显示驱动器集成（TDDI）。由于IC本身具有CPU（用于触摸信号处理），并安装在TFT玻璃上，这种搭载在TDDI上的集成解决方案有时被称为“智能显示”。需要注意的是TDDI也可用于实现混合in-cell。在这种构造中，第二个柔性电路板通常用来（从位于TFT玻璃上的TDDI芯片）将接收器针脚发送到彩色滤光器玻璃顶部的接收电极。第二个柔性电路板仅包含路由信号，不包含任何有效器件。

这种结构设计和实现TDDI的解决方案方案并不琐碎。对于先进的显示噪声管理和改进的电容式感应性能，最新的设计方法现在整合和同步了触摸传感和显示更新的功能。该设计克服了由于离散面板层叠和On-cell显示带来的局限性，即触摸和显示功能通常是彼此独立的。

结语

通过上述的介绍，我们可以看出触摸屏技术的突破和应用。随着持续不断的技术革新，电容式触摸屏的用户体验效果和产品性能愈发优异，在电子穿戴以及智能化生活设备研发方面的应用范围也愈加广泛。