タッチ機能を搭載した STN LCD モジュールでは、ドライバ基板（PCB）、STN LCD、抵抗膜式タッチパネル（RTP）または静電容量式タッチパネル（CTP）を組み合わせた3-in-1構成が一般的です（図1）。このほか、ドライバ基板（PCB）、STN LCD、メンブレンスイッチを組み合わせた構成もあります（図2）。

[図1]

[図2]

WINSTARでは、ドライバ基板と STN LCD を一体化した2-in-1構成を開発しました。LCDの表示エリア（VA）内にタッチキーを配置することで、タッチ感度の向上を図っています（図3）。

[図3]

製品特長

1. 対応LCDタイプ：TN、STN、FSTN、VATN
2. 動作電圧：2.2V～5.5V
3. 各ピンから1対1で直接出力でき、Active HighまたはActive Lowを選択可能。
4. 低コストでシンプルな構造。
5. 複数のタッチADC ICに対応。
6. スタンバイモード時の低消費電力。
7. 外付けコンデンサによりタッチ感度を調整可能。
8. 用途に応じて、シングルタッチまたはマルチタッチ対応ICを選択可能。
9. スタンバイモードと動作モードを自動切り替え。
10. オートキャリブレーション機能により、ICが基準値を自動取得。
11. PCB＋ピン接続構造により、大型のSTN LCDモジュールにも対応可能。

図4は、本構成を採用した静電容量式タッチキー付きICONタイプ STN LCDモジュールの一例です。LCD表示エリアの上部にはICONパターンが配置され、コントローラまたはドライバICによって各ICONの表示を制御します。

LCD表示エリアの下部には、シルク印刷による5種類のカラーICONパターンが配置され、それぞれに静電容量式タッチキーが設けられています。図5に示すように、ガラス上の透明導電膜ITOを矩形状に形成し、タッチ検出用のセンサーパッドとして使用します。その上に、固定パターンとカラーシルク印刷を施した偏光板を配置します（図6）。貼り合わせ工程では、偏光板上の印刷パターンと矩形状のITOセンサーパッドを正確に位置合わせする必要があります。ポジ表示のLCDでは下偏光板に、ネガ表示のLCDでは上偏光板にシルク印刷を施します。印刷後は、繰り返しタッチによる印刷部の剥離を防ぐため、偏光板の上に透明保護フィルムを貼り付けます。

ドライバ基板とSTN LCDはピン接続とし、タッチセンサーパッドにはICONタイプの静電容量式タッチ構造を採用しています。この構成では小型モジュールに限定されず、より大型のSTN LCDモジュールにも対応できます。ただし、大型モジュールに採用する場合は、タッチセンサーパッドとICON表示エリアが重ならないよう、それぞれの位置をずらして配置する必要があります。

[図4]

[図5]	[図6]

ICONタッチ STN LCDの設計要件

1. タッチキーのサイズ

タッチキーの形状は自由に設計できますが、操作性を考慮すると、一般的には矩形が適しています。タッチ感度はITOセンサーパッドのサイズと厚みに影響され、パッド面積が大きいほど感度は高くなる傾向があります。ただし、ITOセンサーパッドが指先より大きくなると、面積をさらに広げても感度向上の効果は限定的です。ITOセンサーパッドのサイズは8～15 mm程度が目安となり、検出不良を防ぐため、8 x 8 mm以上を推奨します。

2. タッチキー間の距離

複数のタッチキーを配置する場合は、相互干渉を抑えるため、センサーパッド間に十分な間隔を確保する必要があります。図7に示すように、2 mm以上の間隔を確保することを推奨します。

[図7]

3. タッチキーのレイアウトと配線設計

配線抵抗とタッチドライバICの適切な組み合わせは、タッチ感度を確保するうえで重要です。配線抵抗が低いほどタッチ感度を調整しやすくなります。一方、配線抵抗が高くなると感度の調整範囲が制限され、必要なタッチ感度を確保できない場合があります。図8に示すように、ITOの抵抗（Rito）は導電配線の抵抗より大幅に高くなります。

オームの法則により、配線は短く、または幅を広くするほど抵抗を低減できます。ただし、配線幅が広すぎると誤検出の原因となり、タッチ感度の調整が難しくなる場合があります。そのため、配線は可能な限り短く設計し、これらの影響を抑えることが重要です。また、配線幅を狭くする場合は、タッチ信号の伝送に必要な抵抗条件を満たすよう設計する必要があります。

[図8]

タッチ信号の配線設計では、安定した均一な検出信号を得るため、各配線の長さと抵抗値をできるだけ揃えることが重要です。ITOセンサーパッドはLCDの表示エリア外に配置し、インターフェースに近いピン引き出し部の近くに配置することが理想的です。図9は推奨する配線レイアウトの例です。一方、図10のようなレイアウトではタッチ信号が不安定になる可能性があるため、できるだけ避ける必要があります。

[図9]

[図10]

タッチ機能を搭載した小型STN LCDでは、4.6インチ未満のICONタイプや3.5インチ未満のグラフィックタイプなどに対して、WINSTARではさらに効率的な構成を提供しています。表示機能とタッチ機能を統合したドライバICを採用し、COG（Chip-on-Glass）技術によってSTN LCDパネル上に直接実装します。図11～13にCOG STN LCDの構成例を示します。各図では、青色の領域がシルク印刷された表示エリア、緑色の領域がシルク印刷されたタッチキー、赤色の領域がICON表示とタッチキーの両方の機能を持つエリアを示しています。

この高集積構成では、ADCタッチ機能と表示機能を1つのCOG ICに統合することで、個別のドライバ基板、タッチパネル、表示IC、タッチICが不要になります。また、COG構造によって信号配線からドライバICまでの距離を短縮できるため、タッチ性能と表示性能の向上にもつながります。

WINSTARは自社COG生産ラインを保有し、カスタムディスプレイのご要望に対して、迅速かつ高品質なOEM/ODMサービスを提供しています。一貫した生産体制とOEM/ODMサービスにより、製品開発期間の短縮、コスト削減、製品価値の向上、および市場競争力の強化をサポートします。

[図11 COG STN-LCD]

[図12]

[図13]