Os módulos LCD STN com função touch utilizam normalmente uma estrutura 3 em 1, que combina uma placa de circuito de acionamento (PCB), um LCD STN e um painel touch resistivo (RTP) ou capacitivo (CTP), conforme mostrado na Figura 1. Outra configuração possível combina a placa de circuito de acionamento, o LCD STN e uma membrana de teclas (membrane switch), como ilustrado na Figura 2.

[Figura 1]

[Figura 2]

A WINSTAR desenvolveu uma solução 2 em 1 que integra a placa de circuito de acionamento e o LCD STN. As teclas touch são incorporadas diretamente à área de visualização (VA) do LCD para melhorar a sensibilidade ao toque, conforme mostrado na Figura 3.

[Figura 3]

Características do produto

1. Tipos de LCD compatíveis: TN, STN, FSTN e VATN.
2. Tensão de operação: 2,2 V a 5,5 V.
3. Saída direta pino a pino, com opção de operação em nível ativo alto (active-high) ou nível ativo baixo (active-low).
4. Estrutura simples e de baixo custo.
5. Suporta diferentes ICs ADC para touch.
6. Baixo consumo de energia no modo standby.
7. Permite a conexão de um capacitor externo para ajuste da sensibilidade ao toque.
8. Oferece diferentes opções de IC para operação single-touch ou multi-touch, de acordo com os requisitos da aplicação.
9. Comutação automática entre os modos standby e operação.
10. O IC possui função de autocalibração para obter automaticamente o valor de referência.
11. O projeto com PCB e conexão por pinos também permite a aplicação em módulos LCD STN de maiores dimensões.

A Figura 4 apresenta, como exemplo desta solução, um módulo LCD STN do tipo ICON com teclas touch capacitivas. Na parte superior do LCD, os padrões ICON são controlados pelo controlador ou driver IC para exibir os respectivos símbolos gráficos.

Na parte inferior do LCD há cinco padrões ICON coloridos produzidos por serigrafia, cada um deles integrado a uma tecla touch capacitiva. Conforme mostrado na Figura 5, as teclas utilizam camadas condutivas transparentes de ITO formadas sobre o vidro como pads sensores retangulares. Sobre esses pads é aplicado um polarizador com gráficos fixos e serigrafia colorida, conforme ilustrado na Figura 6. Durante a laminação, os gráficos impressos no polarizador devem ser alinhados com precisão aos pads sensores retangulares de ITO. Nos LCDs de modo positivo, a serigrafia é aplicada no polarizador inferior; nos LCDs de modo negativo, é aplicada no polarizador superior. Após a impressão, uma película protetora transparente é aplicada sobre o polarizador para evitar que os gráficos impressos se desprendam devido aos toques repetidos.

A placa de circuito de acionamento e o LCD STN são conectados por pinos, enquanto os pads sensores utilizam uma configuração de touch capacitivo do tipo ICON. Com essa estrutura, a solução não fica restrita a módulos de pequenas dimensões, permitindo também o uso de módulos LCD STN maiores. Para módulos de maior tamanho, no entanto, os pads sensores e as áreas de exibição dos ICONs devem ser posicionados de forma alternada, sem sobreposição.

[Figura 4]

[Figura 5]	[Figura 6]

Requisitos de projeto para LCDs STN com ICON Touch

1. Dimensões das teclas touch

As teclas touch podem ser projetadas em diferentes formatos, embora o formato retangular seja geralmente preferido por questões ergonômicas. A sensibilidade ao toque está relacionada às dimensões e à espessura do pad sensor de ITO. De modo geral, quanto maior a área do pad, maior a sensibilidade. No entanto, quando o pad sensor de ITO ultrapassa o tamanho da ponta do dedo, o aumento adicional da área proporciona apenas uma melhoria limitada na sensibilidade. Recomenda-se que o pad sensor de ITO tenha dimensões de aproximadamente 8–15 mm e não seja menor que 8 x 8 mm, a fim de reduzir o risco de falhas na detecção do toque.

2. Espaçamento entre as teclas touch

Em aplicações com várias teclas touch, é necessário manter um espaçamento adequado entre os pads sensores para minimizar interferências. Recomenda-se um espaçamento mínimo de 2 mm, conforme mostrado na Figura 7.

[Figura 7]

3. Layout das teclas touch e projeto das trilhas

O correto dimensionamento da resistência das trilhas em conjunto com o touch IC é fundamental para o desempenho do sistema. Uma resistência mais baixa proporciona maior flexibilidade no ajuste da sensibilidade ao toque. Por outro lado, uma resistência mais elevada reduz a faixa disponível para ajuste e pode impedir que a sensibilidade desejada seja alcançada. Como mostrado na Figura 8, a resistência do ITO (Rito) é significativamente maior que a das trilhas condutivas.

De acordo com a Lei de Ohm, trilhas mais curtas ou mais largas apresentam menor resistência. No entanto, trilhas excessivamente largas podem causar problemas na detecção do toque e dificultar o ajuste da sensibilidade. Por esse motivo, recomenda-se manter as trilhas tão curtas quanto possível para minimizar esses efeitos. Quando forem utilizadas trilhas mais estreitas, a resistência resultante ainda deverá atender aos requisitos de transmissão do sinal touch.

[Figura 8]

No layout dos sinais touch, as trilhas devem ter comprimentos e valores de resistência iguais ou o mais próximos possível, garantindo sinais de detecção estáveis e consistentes. Preferencialmente, os pads sensores de ITO devem ser posicionados fora da área de visualização do LCD e próximos à região de saída dos pinos, ou seja, o mais próximo possível da interface. A Figura 9 apresenta um exemplo de layout recomendado, enquanto a Figura 10 mostra uma configuração que deve ser evitada, pois pode resultar em instabilidade nos sinais touch.

[Figura 9]

[Figura 10]

Para LCDs STN de pequenas dimensões com função touch, como displays ICON abaixo de 4,6 polegadas ou displays gráficos abaixo de 3,5 polegadas, a WINSTAR oferece uma solução mais integrada utilizando um driver IC que reúne as funções de display e touch. O IC é montado diretamente sobre o painel LCD STN por meio da tecnologia COG (Chip-on-Glass), conforme mostrado nas Figuras 11 a 13. Nesses exemplos, a área azul indica a região de exibição produzida por serigrafia, a área verde representa a tecla touch também produzida por serigrafia e a área vermelha combina a área de exibição do ICON com a tecla touch.

Essa solução altamente integrada reúne as funções ADC touch e de display em um único COG IC, eliminando a necessidade de uma placa de circuito de acionamento separada, painel touch, display IC e touch IC dedicados. Além disso, ao reduzir o comprimento do caminho dos sinais até o driver IC, a estrutura COG contribui para melhorar o desempenho tanto do touch quanto do display.

A WINSTAR possui sua própria linha de produção COG e oferece serviços OEM/ODM ágeis e de alta qualidade para atender a requisitos de displays customizados. Com fabricação verticalmente integrada e serviços OEM/ODM, a WINSTAR pode contribuir para reduzir o ciclo de desenvolvimento e os custos, além de agregar valor ao produto e aumentar sua competitividade.

[Figura 11 COG STN-LCD]

[Figura 12]

[Figura 13]