Touch screen LCD per iPhone XR

Come risolvere il problema delle interferenze elettromagnetiche del touchscreen

Lo sviluppo di dispositivi portatili mobili con HMIS touchscreen è una sfida di progettazione complessa, in particolare per i progetti di touchscreen capacitivi previsti, che rappresentano l'attuale tecnologia mainstream per le interfacce multi-touch. Il touchscreen capacitivo proiettato può individuare accuratamente la posizione in cui il dito tocca lo schermo e può giudicare la posizione del dito misurando il piccolo cambiamento di capacità. Una considerazione di progettazione chiave in tali applicazioni touchscreen è l'effetto dell'interferenza elettromagnetica (EMI) sulle prestazioni del sistema. Il degrado delle prestazioni causato dall'interferenza può avere un effetto dannoso sui progetti touchscreen e queste fonti di interferenza verranno esplorate e analizzate in questo articolo.

Struttura del touchscreen capacitiva proiettata
I sensori capacitivi tipici proiettati sono montati sotto una copertura di vetro o plastica. La Figura 1 mostra una vista laterale semplificata di un sensore a due strati. Gli elettrodi di trasmissione (TX) e ricezione (RX) sono collegati all'ossido di stagno indio trasparente (ITO), formando una matrice incrociata, con ogni giunzione TX-RX con una capacità caratteristica. Il TX ITO si trova sotto RX ITO, separato da un film polimerico o colla ottica (OCA). Come mostrato nella figura, la direzione degli elettrodi TX è da sinistra a destra e la direzione degli elettrodi RX è dall'esterno verso l'interno della carta.

Come funziona il sensore
Analizziamo il funzionamento del touchscreen senza considerare i fattori di interferenza per un momento: si dice che il dito dell'operatore sia al potenziale a terra. RX è mantenuto al potenziale di terra dal circuito del controller touchscreen, mentre la tensione TX è variabile. La tensione TX variabile provoca il flusso di corrente attraverso il condensatore TX-RX. Un circuito integrato RX attentamente bilanciato, isola e misura la carica che entra in RX. La carica misurata rappresenta la "capacità reciproca" che collega TX e RX.
Stato del sensore: non toccato
La Figura 2 mostra un diagramma schematico delle linee di forza magnetica nello stato intatto. In assenza del tocco del dito, le linee di flusso TX-RX occupano una notevole quantità di spazio all'interno della copertura. Le linee di flusso marginale sono proiettate dalla struttura degli elettrodi, quindi il termine "capacità proiettata".
Stato del sensore: tocco
Quando un dito tocca la copertura, le linee di forza magnetica si formano tra TX e il dito e queste linee di forza magnetica sostituiscono un gran numero di campi magnetici TX-RX Fringing, come mostrato nella Figura 3. In questo modo, il tocco del dito riduce il TX-RX Capacità reciproca. Il circuito di misurazione della carica identifica la capacità mutevole (△ C), rilevando così un dito sopra la giunzione TX-RX. Eseguendo la misurazione △ C su tutte le intersezioni della matrice TX-RX, è possibile ottenere la mappa di distribuzione del touch dell'intero pannello.
La Figura 3 mostra anche un altro effetto importante: l'accoppiamento capacitivo tra il dito e gli elettrodi RX. Attraverso questo percorso, l'interferenza elettrica può accoppiarsi a RX. Un certo grado di accoppiamento di dito-RX è inevitabile.