Was ist ein In-Cell-Display? So funktioniert In-Cell Touch

Ein Das In-Cell-Display integriert die Touch-Sensing-Funktionalität in die Display-Zellenstruktur, anstatt einen separaten Touch-Sensor oben auf dem LCD zu verwenden.

Dadurch ändert sich die Art und Weise, wie die Display- und Touch-Funktionen gestaltet und integriert werden. Anstatt das LCD und den Berührungssensor als zwei unabhängige Komponenten zu behandeln, wird die berührungsempfindliche Struktur Teil der Displayzelle selbst.

Das bedeutet nicht, dass ein In-Cell-Display automatisch dünner, reaktionsschneller oder für jede Anwendung besser geeignet ist. Das tatsächliche Ergebnis hängt von der Display-Architektur, der Touch-Sensing-Implementierung, dem Controller, dem Deckglas und dem gesamten Moduldesign ab.

Um zu verstehen, wo die In-Cell-Technologie passt, ist es hilfreich, mit der Struktur selbst zu beginnen.

Was ist ein In-Cell-Display?

In-Cell ist eine Touch-Integrationsarchitektur, bei der die Sensorfunktion in die Displayzelle integriert ist.

Bei einem Display mit separatem Touchpanel werden LCD und Berührungssensor als separate Komponenten entwickelt und dann zu einem vollständigen Touchscreen-Modul zusammengebaut.

Bei der In-Cell-Technologie werden die berührungsempfindlichen Elemente während des Display-Herstellungsprozesses in die Displayzelle integriert.

Eine vereinfachte Darstellung ist:

Separate Touch-Struktur

Deckglas → Berührungssensor → LCD → Hintergrundbeleuchtung

Zellinterne Struktur

Deckglas → LCD mit integrierter Berührungserkennung → Hintergrundbeleuchtung

Diese Diagramme sind absichtlich vereinfacht. Tatsächliche In-Cell-Strukturen können sich in der Elektrodenanordnung, der Sensorarchitektur und dem Schichtaufbau unterscheiden.

Der wichtige Unterschied ist nicht die genaue Anzahl der Schichten. Hier ist die Touch-Sensing-Funktion implementiert.

Bei In-Cell ist es Teil der Displayzelle und nicht ein separat gefertigtes Touch-Sensing-Panel.

Wie funktioniert In-Cell Touch?

Bei kapazitiven In-Cell-Implementierungen wird die Berührung durch die Messung von durch einen Finger verursachten Änderungen in einem elektrischen Feld oder einer Kapazität erkannt.

Ein vereinfachter Signalpfad sieht so aus:

Touch → Integrierte Sensorstruktur → Touch Controller → Host-System

Der Prozess kann in mehrere Phasen unterteilt werden:

Das Anzeigebild folgt einem anderen Signalweg.

Typischerweise:

Hostsystem → Anzeigeschnittstelle → Anzeigetreiber → LCD

während Berührungsinformationen in die entgegengesetzte Richtung übertragen werden:

Touch-Controller → Touch-Schnittstelle → Host-System

Diese Unterscheidung ist wichtig, wenn ein In-Cell-Display in ein Industriesystem integriert wird. Anzeigedaten und Berührungsdaten sind separate Funktionen , auch wenn die berührungsempfindliche Struktur in die Anzeigezelle integriert ist.

Wie wird Touch in das LCD integriert?

Der Hauptunterschied zwischen In-Cell und einem separaten Touchpanel ist die Position der Sensorstruktur.

Bei einer herkömmlichen separaten Touch-Lösung wird der Touch-Sensor unabhängig vom LCD hergestellt. Bei der Modulmontage werden die beiden Komponenten dann zusammengefügt.

Bei einem In-Cell-Design enthält die Displayzelle selbst Strukturen, die die erforderliche Berührungserkennungsfunktion übernehmen.

Das bedeutet, dass die Anzeigezelle zwei Funktionen erfüllen muss:

• Bild erzeugen und steuern

• Erkennen von Änderungen im Zusammenhang mit Benutzerberührungen

Dadurch entsteht eine engere Beziehung zwischen Display- und Touch-Design.

Die Sensorstruktur muss in einer Umgebung funktionieren, die bereits die Schaltkreise und elektrischen Aktivitäten enthält, die zum Ansteuern der LCD-Pixel erforderlich sind.

Aus diesem Grund handelt es sich bei In-Cell nicht einfach um ein herkömmliches LCD mit einem „nach innen verschobenen“ Berührungssensor. Die Display-Architektur selbst muss die integrierte Sensorfunktion unterstützen.

Eine vereinfachte In-Cell-Anzeigestruktur

Die genaue physikalische Struktur variiert je nach Technologie und Hersteller, daher sollte ein generisches Schichtdiagramm nicht als Aufbau jedes In-Cell-Displays interpretiert werden.

Eine vereinfachte konzeptionelle Struktur ist:

Deckglas │ ▼ Display / Touch-Zelle ├─ Pixelschaltung ├─ Display-Elektroden └─ Integrierte berührungsempfindliche Struktur │ ▼ TFT / Display-Zelle │ ▼ Hintergrundbeleuchtung

In einem realen Modul können zusätzliche Komponenten vorhanden sein, darunter Polarisatoren, Klebstoffe, FPCs usw. optische Verbindungsmaterialien , Schutzglas und andere mechanische Strukturen.

Aus diesem Grund ist es sinnvoll, die In-Cell-Architektur vom vollständigen Anzeigemodul zu unterscheiden.

In-Cell erklärt Ihnen, wie die Berührungserkennung integriert ist. Es beschreibt nicht jede zweite Schicht im fertigen Produkt.

In-Cell Touch Sensing und die Display-Zelle

Eine der größten technischen Herausforderungen besteht darin, dass die Anzeige- und Touch-Funktionen dieselbe physische Umgebung nutzen.

Ein LCD steuert kontinuierlich seine Pixel, um ein Bild zu erzeugen. Gleichzeitig muss das Touch-System relativ kleine elektrische Veränderungen erkennen, die durch einen Finger verursacht werden.

Diese beiden Vorgänge können elektrisch interagieren.

Das Touch-System muss daher ein echtes Touch-Signal von elektrischer Aktivität unterscheiden, die mit der Display-Bedienung und dem umgebenden System verbunden ist.

Dies ist einer der Gründe, warum der Touch-Controller und die Sensorarchitektur so wichtig sind.

Eine Aussage wie:

„Da es sich um ein In-Cell-Display handelt, ist die Berührungsempfindlichkeit besser.“

ist zu weit gefasst, um technisch nützlich zu sein.

Die tatsächliche Touch-Leistung kann von der Sensorimplementierung, dem Controller, der Firmware, dem Deckglas, den Umgebungsbedingungen und dem elektrischen Design auf Systemebene abhängen.

In-Cell beschreibt die Architektur; es garantiert kein bestimmtes Maß an Touch-Leistung.

Welche Komponenten sind an einem In-Cell-Touch-Display beteiligt?

Obwohl die Touch-Sensing-Funktion in die Displayzelle integriert ist, enthält das komplette Modul dennoch mehrere Komponenten.

Dies ist ein wichtiger Unterschied: Integrierter Touch bedeutet nicht, dass ein Anzeigemodul nur aus einer Komponente besteht.

Die Touch-Funktion kann in die Zelle integriert sein, der Rest des Anzeigesystems muss jedoch noch um sie herum entwickelt werden.

Was macht der Touch-Controller?

Der Touch-Controller ist die Verbindung zwischen der integrierten Sensorstruktur und dem Hostsystem.

Seine Hauptaufgabe besteht darin, von der Sensorstruktur erkannte elektrische Veränderungen in nutzbare Berührungsinformationen umzuwandeln.

Eine vereinfachte Reihenfolge ist:

Wahrnehmung → Signalverarbeitung → Berührungsposition → Kommunikation

Abhängig von der spezifischen Lösung kann der Controller auch Filterung, Rauschunterdrückung, Multi-Touch-Verarbeitung und andere berührungsbezogene Funktionen übernehmen.

Die resultierenden Berührungsinformationen werden dann über die unterstützte Kommunikationsschnittstelle an das Hostsystem übertragen.

Aus diesem Grund sollte der Touch-Controller nicht als Nebensache betrachtet werden.

Zwei Displays können beide die In-Cell-Technologie verwenden und gleichzeitig über unterschiedliche Touch-Controller und damit unterschiedliche Eigenschaften auf Systemebene verfügen.

In-Cell-Display im Vergleich zu einem separaten Touchpanel

Der grundlegendste Unterschied ist der Integrationspunkt.

Das bedeutet nicht , dass eine Architektur allgemein besser ist.

Ein separates Touchpanel kann für bestimmte kundenspezifische Anwendungen nützliche Flexibilität bieten. In-Cell kann attraktiv sein, wenn eine stärker integrierte Display-/Touch-Architektur den Produktanforderungen entspricht.

Die geeignete Wahl hängt vom tatsächlichen System und nicht nur vom Technologienamen ab.

Warum die Display-Architektur wichtig ist

Bei der Bewertung eines In-Cell-Displays kann man sich leicht auf eine Aussage konzentrieren:

„Touch ist in das LCD integriert.“

Das erklärt die Architektur, sagt aber nicht, ob das Display in einem bestimmten Produkt gut funktioniert.

Das Gesamtsystem muss noch folgende Anforderungen erfüllen:

• Bildschirmauflösung

• Helligkeit

• Kontrast

• Betrachtungswinkel

• Touch-Leistung

• Abdeckglas

• Display- und Touch-Schnittstellen

• Betriebstemperatur

• Mechanische Abmessungen

• Optische Leistung

• Systemkompatibilität

Durch die Integration von Touch-Funktionen in die Displayzelle kann beispielsweise die Notwendigkeit eines separat montierten Touch-Sensors reduziert werden, sie garantiert jedoch nicht automatisch eine höhere Helligkeit oder eine bessere Touch-Leistung.

Diese Eigenschaften hängen vom gesamten Displayaufbau ab.

Für industrielle Anwendungen ist die sinnvollere Frage daher nicht einfach:

„Ist In-Cell besser?“

Es ist:

„Erfüllt diese spezielle In-Cell-Architektur die Display-, Touch-, optischen, mechanischen und elektrischen Anforderungen des Produkts?“

Diese Frage führt zu den praktischen Überlegungen zur Auswahl und Integration eines In-Cell-Displays, die wir im nächsten Teil untersuchen werden.

Überlegungen und Anwendungen zur In-Cell-Display-Technik

Zu verstehen, wie In-Cell Touch in die Displayzelle integriert ist, ist nur der erste Schritt. Für ein tatsächliches Produkt ist die wichtigere Frage, ob das vollständige In-Cell-Display die mechanischen, optischen, elektrischen und Touch-Anforderungen der Anwendung erfüllen kann.

Eine In-Cell-Architektur kann einige Aspekte der Display-Integration vereinfachen, beseitigt jedoch nicht die Notwendigkeit einer Technik auf Systemebene.

Was sind die praktischen technischen Überlegungen für In-Cell-Displays?

Die Leistung eines In-Cell-Displays wird durch das gesamte Modul bestimmt, nicht allein durch die In-Cell-Architektur.

Aus diesem Grund sollte ein In-Cell-Display als Anzeigemodul und nicht einfach als Touch-Technologie bewertet werden.

Macht In-Cell ein Display dünner?

Dadurch kann die Anzahl der separat zusammengebauten Komponenten im Display-Stapel reduziert werden, es ist jedoch nicht richtig anzunehmen, dass jedes In-Cell-Display einen bestimmten Dickenvorteil hat.

Die endgültige Dicke hängt von der gesamten Konstruktion ab, einschließlich:

• Abdeckglas

• Polarisatoren

• Zelle anzeigen

• Klebeschichten

• Optisches Bonden

• Hintergrundbeleuchtung

• Mechanischer Rahmen

• FPC und Steckeranordnung

Wenn ein Produkt beispielsweise ein relativ dickes Schutzglas verwendet, kann das Gesamtmodul auch dann noch beachtlich sein, wenn die Touch-Funktion in die Displayzelle integriert ist.

Wenn die Dicke eine entscheidende Anforderung ist, vergleichen Sie daher die gesamten Modulabmessungen und nicht nur die Touch-Architektur.

Verbessert In-Cell die optische Leistung?

Möglicherweise, aber auch hier gibt es keine universelle Leistungsgarantie.

Ein separates Touchpanel führt zusätzliches Material und Schnittstellen in den optischen Stapel ein. Je nach Konstruktion können diese Schnittstellen zur Reflexion beitragen oder die Lichtmenge reduzieren, die den Benutzer erreicht.

Eine In-Cell-Architektur kann den Bedarf an einer separaten Berührungserkennungsschicht reduzieren, was einen Teil der optischen Struktur vereinfachen kann.

Das tatsächliche visuelle Ergebnis hängt jedoch immer noch vom gesamten Modul ab.

Wichtige Faktoren sind:

• LCD-Helligkeit

• Abdeckglas

• Optisches Bonden

• Oberflächenbehandlung

• Polarisatoren

• Umgebungslicht

• Reflexionskontrolle

Für eine Anwendung im Freien oder bei starkem Umgebungslicht reicht es beispielsweise nicht aus, sich für In-Cell allein zu entscheiden Anzeige bei Sonnenlicht lesbar.

Das optische Design muss noch als Ganzes evaluiert werden.

Können In-Cell-Displays Glove Touch unterstützen?

Das ist zwar möglich, aber die In-Cell-Technologie allein garantiert keine Leistung wie mit Handschuhen.

Die Handschuhbedienung hängt vom kompletten Touch-System ab.

Wichtige Variablen können sein:

• Berührungsempfindliche Architektur

• Touch-Controller

• Controller-Firmware

• Handschuhmaterial

• Handschuhdicke

• Abdeckglas

• Berührungsempfindlichkeit

• Elektrischer Umgebungslärm

Ein bloßer Finger und ein dicker Industriehandschuh stellen für ein kapazitives Touchsystem ganz andere elektrische Bedingungen dar.

Wenn daher die Bedienung mit Handschuhen erforderlich ist, sollte dies als Anwendungsanforderung spezifiziert und getestet werden und nicht aus dem Begriff „In-Cell“ abgeleitet werden.

Können In-Cell-Displays Wet Touch unterstützen?

Das gleiche Prinzip gilt für Wasser bzw. Feuchtigkeit.

Ein In-Cell-Display kann für Anwendungen konzipiert sein, bei denen eine Wet-Touch-Bedienung erforderlich ist, aber In-Cell selbst macht einen Touchscreen nicht automatisch wasserdicht oder Wet-Touch-fähig.

Wasser kann die elektrischen Bedingungen rund um die Berührungsoberfläche verändern und Signale erzeugen, die der Controller von absichtlichen Berührungen unterscheiden muss.

Das tatsächliche Ergebnis hängt vom Berührungssensor, Controller, Firmware, Deckglas, Oberflächenbehandlung und Umgebungsbedingungen ab.

Bei Industriegeräten, die im Freien, in Küchen, medizinischen Umgebungen oder anderen nassen Umgebungen verwendet werden, sollte die Leistung bei nasser Berührung daher anhand der tatsächlichen Displaykonfiguration validiert werden.

Kann ein In-Cell-Display individuell angepasst werden?

Dies hängt stark von der jeweiligen Anzeigeplattform ab.

Einige Aspekte eines In-Cell-Moduls können rund um die ausgewählte Anzeigezelle angepasst werden, während die Änderung der zugrunde liegenden Anzeigearchitektur einen wesentlich umfangreicheren Entwicklungsprozess erfordern kann.

Zu den möglichen Anpassungsbereichen können gehören:

• Abmessungen anzeigen

• Auflösung

• Helligkeit

• Abdeckglas

• Touch-Konfiguration

• FPC-Länge und -Form

• Stecker

• Schnittstelle

• Mechanische Abmessungen

• Optisches Bonden

Allerdings sind diese Parameter nicht immer unabhängig.

Beispielsweise unterscheidet sich die Änderung des FPC grundlegend von der Änderung der Anzeigezelle. Eine zunehmende Dicke des Deckglases kann sich auch auf die Touch-Leistung auswirken und erfordert daher möglicherweise eine Validierung des Touch-Systems.

Aus diesem Grund sollte die Entwicklung kundenspezifischer In-Cell-Displays mit den vollständigen Produktanforderungen beginnen und nicht mit einer Liste isolierter Spezifikationen.

Was ist mit dem FPC und dem Stecker?

Der FPC ist leicht zu übersehen, da er keinen Einfluss darauf hat, was der Benutzer auf der Vorderseite des Displays sieht.

Aus Integrationssicht kann es jedoch zu einer praktischen Einschränkung werden.

Die Standard-FPC stimmt möglicherweise nicht mit Folgendem überein:

• Erforderliche Länge

• Ausgangsrichtung

• Steckerposition

• Steckertyp

• Pinbelegung

• Verfügbarer Installationsraum

• Erforderlicher Biegeweg

Bei einem Standardprodukt stellt dies möglicherweise kein Problem dar.

Für einen Für kundenspezifische Industriedisplays muss das FPC möglicherweise an die tatsächliche Leiterplatte und das Gehäuse angepasst werden.

Dies ist besonders wichtig, wenn die Anzeige- und Touch-Funktionen unterschiedliche Signalpfade verwenden oder wenn das Modul eine Hochgeschwindigkeits-Anzeigeschnittstelle verwendet.

Ein Display kann daher auf einem Prüfstand elektrisch funktionsfähig sein und dennoch eine FPC-Anpassung erfordern, bevor es in das Endprodukt integriert werden kann.

Wo werden In-Cell-Displays eingesetzt?

Für Anwendungen, die ein integriertes Display und eine Touch-Schnittstelle erfordern, kommen In-Cell-Displays in Betracht.

Typische Anwendungsgebiete sind:

Hierbei handelt es sich eher um Anwendungskategorien als um Garantien dafür, dass In-Cell die bevorzugte Architektur ist.

Die tatsächliche Wahl sollte auf der Displaygröße, den Umgebungsbedingungen, den Touch-Anforderungen, der mechanischen Struktur, dem Anpassungsgrad und der Systemschnittstelle basieren.

Wann ist In-Cell möglicherweise nicht die richtige Wahl?

In-Cell ist nicht automatisch die beste Lösung für jede Touchscreen-Anwendung.

Eine separate Touch-Architektur kann sinnvoller sein, wenn das Projekt eine bestimmte Touch-Sensor-Struktur, eine ungewöhnliche Deckglaskonfiguration oder einen Anpassungsgrad erfordert, der nicht zur verfügbaren In-Cell-Plattform passt.

Einige häufige Entscheidungspunkte sind:

Dies ist ein wichtiger Unterschied zwischen Technologieauswahl und Produktauswahl.

Eine In-Cell-Architektur mag zwar technisch attraktiv sein, dennoch muss die verfügbare Display-Plattform zum tatsächlichen Projekt passen.

In-Cell vs. Separate Touch: Was sollten Ingenieure eigentlich vergleichen?

Anstatt zu fragen, welche Technologie „besser“ ist, ist es sinnvoller, die Gesamtlösungen mit den Produktanforderungen zu vergleichen.

Besonders wichtig sind die letzten beiden Reihen.

Keine der Architekturen allein garantiert eine bessere Leistung. Die technische Entscheidung sollte auf der basieren spezifischen Anzeige, dem Touch-Controller, der mechanischen Struktur, dem optischen Stapel und den Umgebungsanforderungen .

In-Cell Display ist eine Integrationsarchitektur, keine Leistungsgarantie

Dies ist der Punkt, den es bei der Bewertung der In-Cell-Technologie zu beachten gilt.

In-Cell erklärt Ihnen, wie die Berührungserkennung in das Display integriert ist. Es definiert nicht die vollständige Leistung des Displays.

Ein In-Cell-Display bietet möglicherweise Vorteile bei der Modulintegration, die tatsächliche Leistung hängt jedoch immer noch vom Gesamtsystem ab.

Zum Beispiel:

• In-Cell garantiert nicht automatisch die Berührung mit Handschuhen.

• In-Cell garantiert nicht automatisch eine nasse Berührung.

• In-Cell garantiert nicht automatisch eine höhere Helligkeit.

• In-Cell garantiert nicht automatisch ein dünneres fertiges Modul.

• In-Cell bietet nicht automatisch unbegrenzte Anpassungsmöglichkeiten.

Hierbei handelt es sich um technische Ergebnisse, die von der spezifischen Implementierung abhängen.

Bei einem industriellen Display-Projekt besteht der richtige Ansatz darin, mit den Anforderungen der Anwendung zu beginnen und dann zu bestimmen, ob die verfügbare In-Cell-Architektur diese erfüllen kann.

Abschluss

Ein In-Cell-Display integriert die Touch-Sensing-Funktionalität in die Displayzelle, anstatt ein separates Touch-Sensing-Panel zu verwenden.

Dadurch ändert sich die Architektur des Anzeigemoduls und ermöglicht eine engere Integration von Anzeige- und Touchfunktionen.

Aber In-Cell sollte nicht als eigenständige Leistungsspezifikation behandelt werden.

Das Endergebnis hängt von der Interaktion zwischen Anzeigezelle, berührungsempfindlicher Struktur, Touch-Controller, Deckglas, optischem Stapel, FPC, Schnittstellen, mechanischem Design und Betriebsumgebung ab.

Für industrielle Anwendungen ist die nützlichste Frage daher nicht:

„Ist In-Cell besser als ein separates Touch-Display?“

Es ist:

„Erfüllt die spezifische In-Cell-Display-Konfiguration die Anforderungen des Endprodukts?“

Dazu gehören die Anforderungen an die Anzeigeleistung, das Berührungsverhalten, die optische Leistung, die mechanische Integration, die elektrische Kompatibilität und die Umgebungsbedingungen.

Häufig gestellte Fragen

Ist In-Cell Touch dasselbe wie kapazitive Touch?

Nicht ganz. In-Cell beschreibt, wo die Touch-Sensing-Funktion in die Display-Architektur integriert ist, während kapazitive Berührung das Sensorprinzip beschreibt. Viele In-Cell-Implementierungen verwenden kapazitive Sensorik, die beiden Begriffe sind jedoch nicht austauschbar.

Benötigt In-Cell Touch einen separaten Touch-Controller?

Das Gesamtsystem benötigt weiterhin eine Touch-Control-Funktionalität, um die Sensorsignale zu verarbeiten und Touch-Informationen an das Host-System zu übermitteln. Ob der Controller als separate Komponente implementiert oder in einen anderen Teil des Systems integriert wird, hängt von der spezifischen Architektur ab.

Reduziert In-Cell die Anzahl der Anzeigeebenen?

Dadurch kann die Notwendigkeit einer separat montierten berührungsempfindlichen Komponente entfallen, es bedeutet jedoch nicht, dass alle Schichten über dem Display verschwinden. Möglicherweise sind noch Deckglas, Klebstoffe, Polarisatoren, optische Verbindungsmaterialien und andere Modulkomponenten vorhanden.

Ist In-Cell Touch für industrielle HMIs geeignet?

Es kann für industrielle HMIs geeignet sein, wenn das ausgewählte Display die erforderlichen Helligkeits-, Touch-Verhaltens-, Temperaturbereichs-, mechanischen Abmessungen-, Schnittstellen- und Umgebungsbedingungen erfüllt. Die In-Cell-Architektur allein reicht nicht aus, um die Eignung zu bestimmen.

Können In-Cell-Displays optisches Bonden verwenden?

Ja. Diese Technologien adressieren verschiedene Aspekte der Anzeige. In-Cell beschreibt die Touch-Integration innerhalb der Displayzelle , während Optical Bonding beschreibt, wie Displayschichten miteinander verbunden werden . Sie können daher in derselben Display-Lösung verwendet werden.

Welche Informationen sollten bei der Auswahl eines In-Cell-Displays bereitgestellt werden?

Das Projekt sollte mindestens die erforderliche Displaygröße, Auflösung, Helligkeit, Schnittstelle, Touch-Anforderungen, Deckglas, mechanische Abmessungen, Betriebsumgebung und Host-System-Verbindung definieren. Für kundenspezifische Projekte müssen möglicherweise auch FPC-, Stecker-, Montage- und optische Anforderungen definiert werden.