कम लागत वाली टच कंट्रोल प्रणाली कैसे डिज़ाइन की जाती है

कैपेसिटिव टचस्क्रीनये तकनीकें तेज़ी से मुख्यधारा में आ रही हैं और अब कोई नई बात नहीं रह गई हैं। स्मार्ट फोन और टैबलेट जैसे डिवाइस लाखों की संख्या में शिप होने के कारण इनका उपयोग बढ़ता जा रहा है। लेकिन अब जब ये सर्वव्यापी हो गए हैं, तो उपभोक्ता इस तकनीक के लिए ज़्यादा प्रीमियम देने से कतराने लगे हैं।

इस प्रतिस्पर्धी माहौल में लाभ मार्जिन बनाए रखने के लिए, OEM को डिवाइस की लागत कम करनी होगी - और टचस्क्रीन मॉड्यूल टचस्क्रीन-संचालित डिवाइस में सबसे महंगे घटकों में से एक है। सही पैनल स्टैक-अप और पैटर्न, डिस्प्ले, सामग्री, रूटिंग और नियंत्रक का उपयोग करके, डिजाइनर अपनी सिस्टम लागत कम कर सकते हैं।

कवर लेंस और टचस्क्रीन सेंसर

एक मानक टचस्क्रीन सिस्टम में एक प्रोजेक्टेड कैपेसिटिव टचस्क्रीन सेंसर होता है जो एक सुरक्षात्मक कवर लेंस से लैमिनेट होता है, एक बॉन्डेड फ्लेक्सिबल प्रिंटेड सर्किट (FPC) जिस पर टचस्क्रीन कंट्रोलर लगा होता है, और एक डिस्प्ले होता है। FPC टचस्क्रीन कंट्रोलर को होस्ट प्रोसेसर से जोड़ता है। डिस्प्ले टचस्क्रीन सेंसर के नीचे बैठता है और आमतौर पर एक एयर गैप द्वारा अलग किया जाता है या सीधे लैमिनेट किया जाता है।

1. एक मानक कैपेसिटिव टचस्क्रीन प्रणाली में एक प्रक्षेपित कैपेसिटिव टचस्क्रीन सेंसर शामिल होता है, जो एक सुरक्षात्मक कवर लेंस पर लेमिनेटेड होता है, एक बॉन्डेड एफपीसी जिसमें टचस्क्रीन नियंत्रक लगा होता है, तथा डिस्प्ले होता है।

कवर लेंस टचस्क्रीन सिस्टम की सबसे ऊपरी भौतिक परत है। इसकी लागत सामग्री के प्रकार (ग्लास या पॉलीमेथिलमेथैक्रिलेट, या PMMA), विशेष कोटिंग्स (ओलियोफोबिक, हाइड्रोफोबिक), सजावटी स्याही, या कैमरों या सेंसर के लिए ड्रिल छेदों की संख्या के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न हो सकती है। PMMA, अधिक टिकाऊ और ऑप्टिकली ट्रांसमिसिव ग्लास विकल्प का एक सस्ता, हल्का और टूटने-प्रतिरोधी विकल्प है, जो इन लागतों को 50% तक कम कर सकता है।

हालाँकि, PMMA सेंसर कम सिग्नल संवेदनशीलता से ग्रस्त हो सकते हैं। साथ ही, PMMA ग्लास की तुलना में अधिक लचीला होता है, इसलिए जब कोई उंगली या कोई अन्य वस्तु महत्वपूर्ण बल से दबाती है तो यह पैनल-झुकने की समस्या प्रदर्शित कर सकता है। पैनल झुकने से गलत और गलत टच रिपोर्टिंग हो सकती है। फिर भी, टचस्क्रीन सेंसर में एक ग्लास सब्सट्रेट या एक अतिरिक्त शील्ड परत पैनल झुकने को रोक सकती है। इसलिए, किसी भी टचस्क्रीन सेंसर स्टैक-अप के लिए कवर लेंस सामग्री पर सटीक रूप से विचार किया जाना चाहिए(अंक 2).

2. आधुनिक टच उत्पाद कई प्रकार के सेंसर स्टैक-अप का उपयोग करते हैं।

टचस्क्रीन सेंसर जटिल संरचनाएं हैं। इन्हें ग्लास या पॉलीइथिलीन टेरेफ्थेलेट (PET) सब्सट्रेट पर इंडियम टिन ऑक्साइड (ITO) छिड़क कर बनाया जाता है और फिर ITO में एक मालिकाना पैटर्न उकेरा जाता है। प्रत्येक सेंसर परत को बनाने वाले पैटर्न और संरचनाएं सिस्टम की डिज़ाइन आवश्यकताओं के अनुसार कस्टम होती हैं।

मानक टचस्क्रीन डिज़ाइन में आमतौर पर दो-परत वाले ITO टचस्क्रीन सेंसर का उपयोग किया जाता है, जैसे कि चित्र 2 में MH3 और डायमंड सेंसर, ताकि अच्छी सटीकता, रैखिकता और मल्टी-टच प्रदर्शन प्राप्त किया जा सके। दो-परत सेंसर डिज़ाइन में ग्लास या पॉलीइथिलीन टेरेफ्थेलेट (PET) सब्सट्रेट का उपयोग किया जाता है। PET सस्ता है और बेहतर डिस्प्ले शोर प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करता है, लेकिन इसमें ऑप्टिकल स्पष्टता में थोड़ी गिरावट आएगी। अंततः, टचस्क्रीन सेंसर की लागत कम करने का सबसे प्रभावी तरीका स्टैक-अप परतों की संख्या को कम करना है।

सिंगल-लेयर सेंसर को एकीकृत करके, सिस्टम डिज़ाइनर सेंसर की लागत को 50% तक कम कर सकते हैं। कम परतें - सब्सट्रेट, आईटीओ, ऑप्टिकली क्लियर एडहेसिव (ओसीए) - टच पैनल विक्रेताओं को सामग्री और टूलिंग लागत को कम करने में मदद करती हैं। कम परतों को संभालने से विनिर्माण उपज में भी सुधार होता है। कम लागत वाली सिंगल-लेयर टचस्क्रीन अच्छी ऑप्टिकल ट्रांसमिसिविटी के साथ सरलीकृत मालिकाना पैटर्न के साथ एकल PET सब्सट्रेट का उपयोग करती हैं।

प्रदर्शन के दृष्टिकोण से, सिंगल-लेयर सेंसर में कम सटीकता और रैखिकता होती है और समर्थित उंगली स्पर्श की संख्या सीमित होती है (आमतौर पर केवल एक उंगली या दो उंगलियां)। ये कम लागत वाले सिंगल-लेयर सेंसर समाधान कम-अंत वाले स्मार्ट फोन और फीचर फोन के लिए आदर्श हैं।

सिस्टम डिज़ाइनर जिन्होंने पहले प्रतिरोधक टचस्क्रीन या कोई टचस्क्रीन का उपयोग नहीं किया था, उन्हें यह स्टैक-अप विकल्प उनकी डिज़ाइन और बजट आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त लगेगा। प्रतिरोधक टचस्क्रीन की तुलना में, सिंगल-लेयर कैपेसिटिव टचस्क्रीन विशिष्ट लाभ प्रदान करते हैं, जिसमें बेहतर ऑप्टिकल स्पष्टता, कम बिजली, बढ़ी हुई स्थायित्व और बेहतर उपयोगकर्ता अनुभव शामिल हैं।

साइप्रस के SLIM (सिंगल-लेयर इंडिपेंडेंट मल्टी-टच) जैसे सिंगल-लेयर मल्टी-टच समाधान दोहरे-लेयर सेंसर की तुलना में लागत में 40% तक की कटौती कर सकते हैं। सिंगल-लेयर सेंसर थोड़ा कम प्रदर्शन प्रस्तुत करते हैं लेकिन सबसे पतले फॉर्म फैक्टर को सपोर्ट करने में बेहतर होते हैं। सिंगल-लेयर मल्टी-टच सेंसर पतले बॉर्डर या बॉर्डरलेस टचस्क्रीन सेंसर को भी सपोर्ट करते हैं, जिससे टचस्क्रीन एक्टिव एरिया को बढ़ाया जा सकता है। डिज़ाइनर जो लागत और मोटाई दोनों को कम करने में रुचि रखते हैं, वे सिंगल-लेयर सेंसर को एक व्यवहार्य विकल्प के रूप में देख सकते हैं।

छोटे स्क्रीन आकार काफी अधिक किफायती होते हैं। सक्रिय क्षेत्र का आकार टचस्क्रीन की लागत को प्रभावित करेगा। स्पष्ट रूप से, सिस्टम डिज़ाइनरों को पैनल डिज़ाइन और चयन को अनुकूलित करने के लिए सभी रास्तों पर विचार करना चाहिए।

एफपीसी डिजाइन

डिवाइस की लागत कम करने का एक और तरीका FPC डिज़ाइन के ज़रिए है। FPC टचस्क्रीन पैनल से टचस्क्रीन कंट्रोलर और टचस्क्रीन कंट्रोलर से होस्ट प्रोसेसर तक अलग-अलग सेंस इनपुट/आउटपुट (I/Os) को जोड़ता है।

FPC सक्रिय या निष्क्रिय हो सकते हैं। सक्रिय FPC में, टचस्क्रीन नियंत्रक और प्रतिरोधक और कैपेसिटर जैसे अन्य आवश्यक बाहरी घटक FPC पर ही लगाए जाते हैं। निष्क्रिय FPC में, FPC में केवल रूटिंग ट्रेस और टचस्क्रीन नियंत्रक शामिल होते हैं, और बाहरी घटक एक मुद्रित-सर्किट बोर्ड (PCB) पर लगाए जाते हैं।

चाहे सक्रिय हो या निष्क्रिय, FPC को कई तरीकों से रूट किया जा सकता है। रूटिंग जितनी अधिक कुशल और बहुमुखी होगी, अन्य हार्डवेयर घटकों को एकीकृत करना उतना ही आसान होगा। हालाँकि, ध्यान रखें कि रूटिंग के लिए आवश्यक परतों की संख्या के साथ लागत बढ़ जाती है। एकल परत पर विचारशील रूटिंग FPC लागतों को कम करने में मदद करेगी। सिंगल-लेयर रूटिंग में सिग्नल अखंडता और कॉम्पैक्ट FPC डिज़ाइन दोनों के लिए काफी फायदे हैं।

प्रदर्शित करता है

टचस्क्रीन सिस्टम में, प्रक्षेपित कैपेसिटिव टचस्क्रीन सेंसर डिस्प्ले के शीर्ष पर स्थित होता है। डिस्प्ले स्वाभाविक रूप से शोर करते हैं, जिसके कारण डिस्प्ले शोर सीधे टचस्क्रीन सेंसर से जुड़ सकता है(चित्र 3)इससे स्पर्श संवेदनशीलता कम हो जाती है और गलत स्पर्श सक्रियण उत्पन्न होता है। अच्छे डिज़ाइन विकल्प डिस्प्ले शोर को कम कर सकते हैं और प्रदर्शन और लागत पर पर्याप्त प्रभाव डाल सकते हैं।

3. डिस्प्ले स्वाभाविक रूप से शोर करते हैं। डिस्प्ले से आने वाला शोर टचस्क्रीन के साथ मिलकर टच परफॉरमेंस को कम कर सकता है।

डिस्प्ले शोर को रोकने के लिए, उद्योग पारंपरिक रूप से डिस्प्ले और टचस्क्रीन सेंसर के बीच एक अतिरिक्त ITO "शील्ड" परत लागू करता है। हालांकि प्रभावी, शील्ड परत लागत बढ़ाती है और टचस्क्रीन मॉड्यूल की मोटाई बढ़ाती है। एक विकल्प एक छोटे से एयर गैप का उपयोग करना है, आमतौर पर {{0}}.2 मिमी और 0.5 मिमी के बीच, डिस्प्ले को टचस्क्रीन सेंसर से अलग करने के लिए।

एयर गैप शील्ड लेयर की तुलना में ज़्यादा किफ़ायती है, लेकिन इससे टचस्क्रीन मॉड्यूल की मोटाई भी बढ़ जाती है, जो कि पतले और स्लीक डिवाइस बनाने की चाहत रखने वाले OEM के लिए अवांछनीय होता जा रहा है। एक ज़्यादा महत्वपूर्ण डिज़ाइन विकल्प डिस्प्ले का चयन होगा।

वर्तमान में मोबाइल फोन और टैबलेट के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे लोकप्रिय डिस्प्ले अभी भी थिन-फिल्म ट्रांजिस्टर (TFT) LCD हैं, जो आम तौर पर दो फ्लेवर में उपलब्ध हैं: dc कॉमन वोल्टेज (DCVCOM) और ac कॉमन वोल्टेज (ACVCOM)। अंतर कॉमन इलेक्ट्रोड लेयर (VCOM) को चलाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विधि में है। हाई-एंड डिवाइस में एक और तेजी से लोकप्रिय डिस्प्ले एक्टिव-मैट्रिक्स ऑर्गेनिक LED (AMOLED) है, जिसमें इसके विस्तृत व्यूइंग एंगल, बेहतर ब्राइटनेस और कंट्रास्ट, कम बिजली की खपत और कम मोटाई है।

AMOLED डिस्प्ले बहुत कम शोर उत्पन्न करते हैं और सबसे शांत डिस्प्ले में से एक हैं, लेकिन वे महंगे हैं।

DCVCOM भी आम तौर पर एक शांत डिस्प्ले है और महंगा है। इसके विपरीत, ACVCOM उच्च शोर है लेकिन अपेक्षाकृत सस्ता है। डिस्प्ले का चुनाव अंतिम ग्राहकों के लिए डिवाइस के इरादे पर बहुत हद तक निर्भर करता है। लक्ष्य एप्लिकेशन अपने ग्राहकों के लिए उपयुक्त हार्डवेयर और प्रदर्शन पर विचार करेगा।

टचस्क्रीन नियंत्रक

हालाँकि डिस्प्ले या टचस्क्रीन पैनल जितना महंगा नहीं है, लेकिन टचस्क्रीन कंट्रोलर का चुनाव टचस्क्रीन सिस्टम के प्रदर्शन के मामले में सबसे ज़्यादा प्रभाव डालता है। टचस्क्रीन कंट्रोलर में कैपेसिटिव सेंसिंग और प्रोसेसिंग तकनीक शामिल होती है, जो होस्ट प्रोसेसर को उनके स्थान और व्यवहार की रिपोर्ट करके उंगलियों के स्पर्श और हाव-भाव को हल करती है।

जब प्रोजेक्टेड कैपेसिटिव टचस्क्रीन पर उंगली रखी जाती है, तो टचस्क्रीन कंट्रोलर कैपेसिटेंस में बदलाव का पता लगाता है और उस जानकारी को डिजिटल मानों में बदल देता है। इस डिजिटल रूपांतरण को टचस्क्रीन कंट्रोलर के भीतर परिष्कृत टच रिज़ॉल्यूशन एल्गोरिदम का उपयोग करके आगे संसाधित किया जाता है, इससे पहले कि टच निर्देशांक और अन्य प्रासंगिक डेटा होस्ट प्रोसेसर को भेजा जाए।

शोर-संवेदनशील सिग्नल टचस्क्रीन के लिए एक बड़ी तकनीकी चुनौती है। उच्च गुणवत्ता वाले एनालॉग फ्रंट एंड, बिल्ट-इन शोर हैंडलिंग क्षमताएं और परिष्कृत प्रोसेसिंग एल्गोरिदम का उपयोग करने वाले नियंत्रक अनिवार्य हैं। टच कई उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए पसंद का यूजर इंटरफेस बन गया है, टचस्क्रीन नियंत्रकों की गुणवत्ता सीधे अंतिम उत्पाद उपयोगकर्ता अनुभव को प्रभावित करेगी। सही टचस्क्रीन नियंत्रक चुनना प्रदर्शन और लागत लाभ प्राप्त करने के लिए अभिन्न अंग है।

एक नियंत्रक जो उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर) और प्रभावी शोर प्रबंधन प्रदान करता है, वह शोर स्रोतों, जैसे कि एक सस्ता पीएमएमए कवर लेंस या शोर एसीवीसीओएम डिस्प्ले से आने वाली सिग्नल शक्ति में गिरावट की भरपाई करने में सक्षम होगा। कम लागत वाले और मल्टी-टच सिंगल-लेयर सेंसर के प्रदर्शन को अनुकूलित करने में मदद करने के लिए, टचस्क्रीन नियंत्रकों को संगत प्रसंस्करण एल्गोरिदम की आपूर्ति करनी चाहिए। इसके अलावा, सिंगल-लेयर FPC रूटिंग के लागत लाभ केवल तभी महसूस किए जा सकते हैं जब टचस्क्रीन नियंत्रक पिनआउट लचीले रूटिंग डिज़ाइन की अनुमति देता है।

टचस्क्रीन नियंत्रक कुछ उन्नत सुविधाओं के माध्यम से सिस्टम लागत को भी कम कर सकते हैं जो वे समर्थन करते हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश टचस्क्रीन नियंत्रक टचस्क्रीन पर पानी को उंगली के स्पर्श के रूप में समझते हैं क्योंकि पानी और उंगली के पारस्परिक समाई हस्ताक्षर समान हैं। इस समस्या को हल करने के लिए, टचस्क्रीन पैनल विक्रेता कवर लेंस पर हाइड्रोफोबिक कोटिंग की एक महंगी परत जोड़ सकते हैं।

जब पानी की बूंदें कवर लेंस पर गिरती हैं, तो कोटिंग उन्हें छोटी बूंदों में तोड़ने में मदद करती है ताकि वे अब स्पर्श के रूप में दर्ज न हों। फिर भी, एक टचस्क्रीन नियंत्रक जो अपने हार्डवेयर और फ़र्मवेयर सुविधाओं के उपयोग के माध्यम से मूल रूप से पानी के अस्वीकृति को सक्षम करता है, वह पानी का पता लगा सकता है और उसे अस्वीकार कर सकता हैटच स्क्रीनअंतर्निहित एल्गोरिदम के साथ और OEM अतिरिक्त कोटिंग लागत को बचा सकता है।

सारांश

समझदार डिजाइनर जो पूरी तरह से समझते हैंटचस्क्रीन सिस्टमऔर इसके प्रमुख घटक कवर लेंस, सेंसर सामग्री और स्टैक-अप, डिस्प्ले प्रकार और FPC रूटिंग के डिजाइन और चयन में बुद्धिमान विकल्पों के माध्यम से लागत को काफी कम कर सकते हैं। एक अभिनव और उच्च-प्रदर्शन टचस्क्रीन नियंत्रक प्रदर्शन से समझौता किए बिना लागत में कटौती प्राप्त कर सकता है, जो अंतिम उत्पाद को पहले स्थान पर बेचता है।