集成觸摸控制器IC和顯示驅(qū)動器IC

　　控制觸控功能和顯示功能的IC以前分別由不同的供應(yīng)商提供。盡管使用獨立的疊層式顯示面板和外嵌式顯示屏?xí)r，這兩種獨立的IC可以集成到一起，但是好處有限，工作比較復(fù)雜，因為涉及到多家供應(yīng)商。相比之下，采用內(nèi)嵌式集成時，將觸摸控制器和顯示驅(qū)動器集成到單個IC中更容易實現(xiàn)，而且好處也顯著增多。

　　現(xiàn)有智能手機和平板電腦的顯示功能可能是由單一顯示驅(qū)動器IC（DDIC）控制的，而觸控功能則可能由獨立的觸摸控制器IC控制。在采用外嵌式顯示屏的設(shè)計中，DDIC總是位于TFT玻璃上，這種方式稱為（Chip-On-Glass，簡稱COG），而觸摸控制器IC通常位于柔性印刷電路板（FPC或flex）上，這種方式稱為柔性印刷電路板外嵌芯片（Chip-On-Flex，簡稱COF）。在這類設(shè)計中，在主機和顯示面板之間通常有兩塊FPC：一個用于TFT玻璃上的DDIC；另一個用于觸摸控制器。

　　采用全面多點內(nèi)嵌式顯示屏設(shè)計的智能手機和平板電腦僅需要一個FPC，就可以連接顯示屏和觸控傳感器，如圖3所示。既然可以僅用一個FPC，那么將觸摸控制器和顯示驅(qū)動器集成到一個IC中，也就十分合理了，這種僅用一個IC的方式稱為觸控與顯示驅(qū)動器集成（TDDI）。因為該IC本身有一個CPU（用于觸控信號處理），而且該IC安裝在TFT玻璃上，所以這種集成式解決方案有時又稱為TDDI助力的“智能顯示屏”。

　　圖3 – 采用全面多點內(nèi)嵌式設(shè)計時，僅需要一塊柔性印刷電路板（FPC）。

　　請注意，TDDI還可用于混合多點內(nèi)嵌式解決方案。在這種解決方案中，通常會采用第二塊FPC，以將（TFT玻璃上的TDDI芯片的）接收器引腳連至濾色玻璃上的接收器電極，如圖3所示。這第二塊FPC僅含有信號選路電路，其上沒有任何有源組件。

　　TDDI解決方案的架構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)絕非微不足道。為了提高顯示噪聲管理和電容檢測性能，現(xiàn)在的最新設(shè)計在觸控檢測功能和顯示更新功能之間實現(xiàn)了協(xié)調(diào)和同步。這樣的設(shè)計不再像獨立的疊層式顯示面板和外嵌式顯示屏那樣受到諸多限制，后者的觸控功能和顯示功能通常是相互獨立運行的。

　　顯示集成解決方案的優(yōu)勢

　　在內(nèi)嵌式顯示屏和IC層面集成觸控和顯示功能，可以產(chǎn)生一些顯著優(yōu)勢。這些優(yōu)勢可以劃分成兩類：有利于工程、制造和支持工作的優(yōu)勢；提升智能手機或平板電腦設(shè)計品質(zhì)的優(yōu)勢。

　　工程、制造和支持方面的優(yōu)勢

　　在顯示屏疊層和IC層面集成觸控功能和顯示功能，可簡化設(shè)計工作，有助于加速新設(shè)備上市，這在快速變化的市場上，可為設(shè)備制造商帶來顯著的競爭優(yōu)勢。

　　由于所需組件減少，供應(yīng)鏈效率提高，因此制造成本最大限度地降低了。在全面多點內(nèi)嵌式集成中，少用了一塊FPC，還少用了一個IC。LCD制造商交付的顯示面板具備全面集成的觸控功能，因此由分離式傳感器貼合過程導(dǎo)致的產(chǎn)量損失問題實際上不復(fù)存在了。隨著組件和供應(yīng)商減少，組裝步驟也減少了，相應(yīng)地組裝中可能出現(xiàn)的問題也減少了，而且設(shè)備停留于在制過程的時間也減少了。圖4比較了不同疊層式顯示面板的價格，其中全面多點內(nèi)嵌式/TDDI設(shè)計的價格是最低的。

　　圖4 – 與分離式GFF參考設(shè)計相比，顯示集成技術(shù)可顯著降低成本。全面多點內(nèi)嵌式集成與TDDI相結(jié)合，構(gòu)成了目前成本最低的解決方案。

　　由一個供應(yīng)商負責(zé)提供觸控屏顯示面板從左到右、從上到下的所有組件，就可實現(xiàn)簡化的“一站購齊”式供應(yīng)鏈，這有益于工程、制造，尤其是持續(xù)不斷的支持服務(wù)。由單一供應(yīng)商全面負責(zé)提供觸控和顯示功能，還可簡化故障排除工作。

　　設(shè)備設(shè)計方面的優(yōu)勢

　　同時在顯示屏和IC層面集成觸控和顯示功能，可實現(xiàn)優(yōu)美簡潔的設(shè)計，使設(shè)備線條更加流暢，功能更加豐富。與分離式設(shè)計相比，采用全面多點內(nèi)嵌式顯示屏，顯示面板更薄。顯示屏的邊框也更窄，因為無需在顯示面板側(cè)邊或頂面增加布線空間。顯示面板更薄，就可以實現(xiàn)更薄的設(shè)備，或者為其他功能提供更多空間，例如增加內(nèi)存或電池容量。同時顯示屏邊框較窄，玻璃鑲嵌凹槽就可以更窄，而這正是從設(shè)備的全尺寸無邊框顯示屏所需要的。

　　內(nèi)嵌式技術(shù)與TDDI相結(jié)合，還提高了性能，因為能夠隔離和同步顯示更新功能與觸控檢測功能，因此顯示屏可以更快地響應(yīng)觸控。此外，由于觸控和顯示功能同步，所以基本消除了干擾觸控檢測的顯示屏噪聲。這種噪聲問題如果未得到適當(dāng)解決，就有可能引起功能問題。如圖5所示，由于沒有獨立的觸控傳感器層衰減光線，所以內(nèi)嵌式顯示屏亮度提高大約10%，或者換一種說法，內(nèi)嵌式顯示屏可以用較弱的背光照明提供同樣的亮度，從而延長了電池壽命。

　　圖 5 – 將觸控傳感器直接集成到顯示屏疊層中，可以實現(xiàn)更薄、更亮的顯示屏，還可以簡化供應(yīng)鏈。

　　最后，因為觸控與顯示功能集成簡化了設(shè)備的設(shè)計和制造，所以這種集成還提高了設(shè)備的總體可靠性，因為無需貼合多個功能層，減少了可能產(chǎn)生的故障或失效情況。相比之下，在貼合分離式疊層顯示面板中，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計本身的問題時，由于需要涉及多家供應(yīng)商，因此難以及時解決問題。

　　結(jié)論

　　觸控屏已成為智能手機和平板電腦的標配，而且由于用戶希望設(shè)備使用簡捷便利，所以觸控屏正日益成為筆記本電腦和一體化臺式PC的常見配置。盡管對于怎樣將觸控和顯示功能納入觸控屏，現(xiàn)在有很多不同技術(shù)可用，不過在主流移動市場上，采用TDDI的內(nèi)嵌式顯示屏正在迅速成為新設(shè)備的首選。

　　圖6 – 分離式疊層顯示面板正讓位于基于顯示集成的設(shè)計

　　以前的疊層式顯示面板的設(shè)計和制造方式引起了一些問題，內(nèi)嵌式/TDDI設(shè)計之所以迅速普及，是因為這種設(shè)計能夠解決這些問題。由不同公司自主決定怎樣給顯示屏增加觸控傳感器，以及分離式疊層顯示面板的多個層由不同公司提供，可能導(dǎo)致設(shè)計比較復(fù)雜、成本上升、運行可靠性下降。觸控和顯示功能的全面集成和同步解決了這些問題，并帶來了其他一些優(yōu)勢，可實現(xiàn)更薄、更智能的設(shè)備，并因此讓用戶更滿意。