STN-LCD-Module mit Touch-Funktion basieren üblicherweise auf einem 3-in-1-Aufbau, der eine Treiberplatine (PCB), ein STN-LCD und entweder einen resistiven Touchscreen (RTP) oder einen kapazitiven Touchscreen (CTP) kombiniert, wie in Abbildung 1 dargestellt. Eine weitere Ausführung kombiniert die Treiberplatine, das STN-LCD und einen Folientaster (Membrane Switch), siehe Abbildung 2.

[Abbildung 1]

[Abbildung 2]

WINSTAR hat eine 2-in-1-Lösung entwickelt, bei der Treiberplatine und STN-LCD miteinander kombiniert werden. Die Touch-Tasten sind direkt in den sichtbaren Bereich (VA) des LCDs integriert, um die Berührungsempfindlichkeit zu verbessern, wie in Abbildung 3 dargestellt.

[Abbildung 3]

Produktmerkmale

1. Kompatible LCD-Technologien: TN, STN, FSTN und VATN.
2. Betriebsspannung: 2,2 V bis 5,5 V.
3. Direkte 1:1-Pin-Ausgabe mit wählbarer Active-High- oder Active-Low-Ansteuerung.
4. Kostengünstiger und einfacher Aufbau.
5. Unterstützt verschiedene Touch-ADC-ICs.
6. Geringe Leistungsaufnahme im Standby-Modus.
7. Ein externer Kondensator kann zur Anpassung der Touch-Empfindlichkeit angeschlossen werden.
8. Je nach Anwendungsanforderung stehen unterschiedliche IC-Optionen für Single-Touch- oder Multi-Touch-Betrieb zur Verfügung.
9. Automatische Umschaltung zwischen Standby- und Betriebsmodus.
10. Der IC unterstützt eine automatische Kalibrierung zur selbstständigen Ermittlung des Referenzwerts.
11. Der Aufbau mit PCB und Pin-Verbindung eignet sich auch für größere STN-LCD-Module.

Abbildung 4 zeigt beispielhaft ein ICON-STN-LCD-Modul mit kapazitiven Touch-Tasten. Im oberen Bereich des LCDs werden die ICON-Segmente über den Controller bzw. Treiber-IC angesteuert und die entsprechenden Symbole dargestellt.

Im unteren Bereich des LCDs befinden sich fünf farbige ICON-Motive, die im Siebdruckverfahren ausgeführt sind und jeweils eine kapazitive Touch-Taste integrieren. Wie in Abbildung 5 dargestellt, bestehen die Touch-Tasten aus transparenten leitfähigen ITO-Schichten, die auf dem Glas als rechteckige Sensorflächen ausgeführt sind. Über den Sensorflächen befindet sich ein Polarisator mit fest definierten Grafiken und farbigem Siebdruck, siehe Abbildung 6. Bei der Laminierung müssen die auf dem Polarisator aufgebrachten Grafiken präzise zu den rechteckigen ITO-Sensorflächen ausgerichtet werden. Bei positiv darstellenden LCDs wird der Siebdruck auf dem unteren Polarisator aufgebracht, bei negativ darstellenden LCDs dagegen auf dem oberen Polarisator. Anschließend wird eine transparente Schutzfolie auf den Polarisator aufgebracht, um ein Ablösen oder eine Beschädigung der gedruckten Grafiken durch wiederholte Berührung zu vermeiden.

Die Treiberplatine und das STN-LCD werden über Pins miteinander verbunden, während die Sensorflächen als kapazitive ICON-Touch-Lösung ausgeführt sind. Dieser Aufbau ist nicht auf kleinere Displaygrößen beschränkt und ermöglicht auch den Einsatz größerer STN-LCD-Module. Bei größeren Modulen müssen die Touch-Sensorflächen und die ICON-Anzeigebereiche jedoch versetzt angeordnet werden und dürfen sich nicht überlappen.

[Abbildung 4]

[Abbildung 5]	[Abbildung 6]

Designanforderungen für STN-LCDs mit ICON-Touch

1. Abmessungen der Touch-Tasten

Touch-Tasten können grundsätzlich in unterschiedlichen Formen ausgeführt werden. Aus ergonomischen Gründen wird jedoch meist eine rechteckige Form bevorzugt. Die Touch-Empfindlichkeit hängt von der Größe und Dicke der ITO-Sensorfläche ab. Mit zunehmender Sensorfläche steigt in der Regel auch die Empfindlichkeit. Überschreitet die ITO-Sensorfläche jedoch die Größe einer Fingerkuppe, führt eine weitere Vergrößerung nur noch zu einer begrenzten Verbesserung der Empfindlichkeit. Für die ITO-Sensorfläche werden Abmessungen von etwa 8–15 mm empfohlen. Um eine zuverlässige Erkennung zu gewährleisten, sollte die Sensorfläche nicht kleiner als 8 x 8 mm ausgeführt werden.

2. Abstand zwischen den Touch-Tasten

Bei Anwendungen mit mehreren Touch-Tasten muss zwischen den einzelnen Sensorflächen ein ausreichender Abstand eingehalten werden, um gegenseitige Beeinflussungen zu minimieren. Wie in Abbildung 7 dargestellt, wird ein Mindestabstand von 2 mm empfohlen.

[Abbildung 7]

3. Layout der Touch-Tasten und Leiterbahnführung

Die richtige Abstimmung zwischen dem Widerstand der Leiterbahnen und dem Touch-IC ist entscheidend für eine zuverlässige Funktion. Ein niedrigerer Leiterbahnwiderstand bietet mehr Spielraum bei der Einstellung der Touch-Empfindlichkeit. Ein höherer Widerstand schränkt dagegen den Einstellbereich ein und kann dazu führen, dass die erforderliche Empfindlichkeit nicht erreicht wird. Wie in Abbildung 8 dargestellt, ist der Widerstand des ITO (Rito) deutlich höher als der Widerstand der leitfähigen Leiterbahnen.

Nach dem Ohmschen Gesetz weisen kürzere oder breitere Leiterbahnen einen geringeren Widerstand auf. Zu breite Leiterbahnen können jedoch zu Fehlfunktionen bei der Touch-Erkennung führen und die Einstellung der Empfindlichkeit erschweren. Daher sollten die Leiterbahnen so kurz wie praktisch möglich ausgeführt werden, um mögliche negative Einflüsse zu reduzieren. Bei schmaleren Leiterbahnen muss gleichzeitig sichergestellt werden, dass der resultierende Widerstand weiterhin die Anforderungen an die Übertragung des Touch-Signals erfüllt.

[Abbildung 8]

Bei der Auslegung der Touch-Signalleitungen sollten die Leiterbahnen möglichst gleiche oder zumindest eng aufeinander abgestimmte Längen und Widerstandswerte aufweisen, um stabile und gleichmäßige Sensorsignale zu gewährleisten. Idealerweise werden die ITO-Sensorflächen außerhalb des sichtbaren LCD-Bereichs und möglichst nahe am Pin-Ausgang bzw. an der Schnittstelle angeordnet. Abbildung 9 zeigt ein empfohlenes Layout-Beispiel. Abbildung 10 zeigt dagegen eine Anordnung, die vermieden werden sollte, da sie zu instabilen Touch-Signalen führen kann.

[Abbildung 9]

[Abbildung 10]

Für kleinere STN-LCDs mit Touch-Funktion, beispielsweise ICON-Displays unter 4,6 Zoll oder Grafikdisplays unter 3,5 Zoll, bietet WINSTAR eine stärker integrierte Lösung mit einem Treiber-IC, der sowohl die Display- als auch die Touch-Funktion übernimmt. Der IC wird mithilfe der COG-Technologie (Chip-on-Glass) direkt auf das STN-LCD-Panel gebondet, wie in den Abbildungen 11 bis 13 dargestellt. In diesen Beispielen kennzeichnet der blaue Bereich die im Siebdruckverfahren ausgeführte Anzeigefläche, der grüne Bereich die ebenfalls im Siebdruck ausgeführte Touch-Taste und der rote Bereich die Kombination aus ICON-Anzeigebereich und Touch-Taste.

Bei dieser hochintegrierten Lösung werden die ADC-Touch- und Display-Funktionen in einem einzigen COG-IC zusammengeführt. Dadurch entfallen eine separate Treiberplatine, ein zusätzliches Touchpanel sowie separate Display- und Touch-ICs. Durch die kürzeren Signalwege zum Treiber-IC kann der COG-Aufbau zudem die Touch- und Display-Performance verbessern.

WINSTAR verfügt über eine eigene COG-Fertigungslinie und bietet schnelle, hochwertige OEM/ODM-Services für kundenspezifische Display-Anforderungen. Durch die vertikal integrierte Fertigung und umfassende OEM/ODM-Services lassen sich Entwicklungszeiten verkürzen und Kosten reduzieren sowie Produktwert und Wettbewerbsfähigkeit steigern.

[Abbildung 11 COG STN-LCD]

[Abbildung 12]

[Abbildung 13]