Au cours du processus de conception et de fabrication des capteurs à écran tactile, un artefact visuel appelé « motif moiré » pose un défi important en termes de qualité du produit. Cet article fournit une analyse approfondie des causes des motifs de moiré dans les capteurs à écran tactile et présente systématiquement des solutions efficaces.

1. Qu'est-ce qu'un motif moiré et quelle est sa cause physique ?  

Un motif moiré est un phénomène visuel en physique. Lorsque deux motifs périodiques ou quasi-périodiques sont superposés à un certain angle, fréquence ou phase, un nouveau motif d'interférence, plus basse fréquence et plus grossier, apparaît. Dans le contexte d'un écran tactile, les trois éléments suivants se combinent pour produire des motifs Moiré :  

① Le motif du capteur à écran tactile : qu'il s'agisse d'un maillage carré traditionnel en ITO (oxyde d'étain et d'indium) ou d'un maillage métallique avancé, il est intrinsèquement composé de nombreuses unités conductrices fines et régulièrement disposées formant un motif périodique.  

② La matrice de pixels de l'écran : les écrans LCD ou OLED eux-mêmes sont constitués de millions de sous-pixels RVB disposés dans une matrice stricte.  

③ La superposition des deux : lorsque le capteur de l'écran tactile est étroitement laminé sur le dessus de l'écran, ces deux couches de motifs périodiques se superposent. L'œil humain ou une caméra, agissant en tant qu'« observateur », perçoit alors ce troisième motif : le motif Moiré.

2. Dommages spécifiques causés par les motifs de moiré  

Les motifs moirés ne sont en aucun cas simplement « peu attrayants » ; ils déclenchent une série de problèmes en cascade.

●Qualité d'affichage dégradée : des ondulations de type filigrane, un scintillement ou des bandes de couleurs irrégulières apparaissent sur l'écran, perturbant gravement l'expérience visuelle des utilisateurs. Ceci est particulièrement visible lors de l’affichage de couleurs unies ou de motifs rayés.

●Interférence des performances tactiles : pour les technologies tactiles reposant sur la détection optique ou sur des changements fins de capacité, les variations périodiques de luminosité et de couleur provoquées par les motifs de moiré peuvent être interprétées à tort par les capteurs comme des signaux tactiles, entraînant une instabilité du curseur, de fausses touches ou une défaillance tactile.  

●Qualité perçue réduite du produit : tout défaut d'affichage est souvent attribué à des problèmes de qualité du produit, nuisant à la réputation de la marque et à l'acceptation du marché.  

3. Stratégies de conception de base pour éviter systématiquement les motifs de moiré  

Éviter les motifs de moiré est un processus d'ingénierie systématique qui couvre tout le cycle de vie d'un écran tactile, de la conception et de la fabrication à l'intégration. L'idée centrale est de perturber la périodicité d'au moins une des structures périodiques.  

Solution 1 : Affiner les paramètres physiques du modèle de capteur**  

Lorsqu'il est impossible de modifier complètement le motif, les paramètres physiques peuvent être calculés et ajustés avec précision afin que le motif « évite » la périodicité des pixels d'affichage.

●Réglage de la hauteur du motif

Principe : Le pas fait référence à la distance entre les unités répétitives du motif. À l’aide d’un logiciel de simulation, trouvez un pas de capteur « le moins compatible » avec le pas de pixel de l’écran cible. Idéalement, le pas du capteur devrait être beaucoup plus petit ou beaucoup plus grand que le pas du pixel, ce qui rend la fréquence du motif de moiré résultant si élevée qu'elle devient indiscernable à l'œil humain. Cela nécessite une collaboration étroite avec les fabricants d’écrans pour obtenir des paramètres de pixels précis et des itérations de simulation approfondies au cours de la première phase de conception.

● Rotation de l'angle du motif du capteur

Principe : faites pivoter le motif du capteur d'un angle spécifique par rapport au réseau de pixels de l'écran. Lorsque deux grilles sont superposées selon un angle autre que 0⁰ ou 90⁰, la fréquence du motif de moiré résultant change. En règle générale, un petit angle (par exemple, 5⁰ – 15⁰) peut réduire considérablement les motifs de moiré. Cependant, un angle trop grand peut introduire de nouveaux problèmes optiques ou augmenter la complexité du routage.

Solution 2 : Optimisation de la conception du modèle de capteur : de « normal » à « aléatoire »

C’est la solution la plus fondamentale et la plus efficace. En modifiant la structure du motif du capteur lui-même, de fortes interférences périodiques avec la matrice de pixels de l'écran peuvent être évitées.

●Utilisation d'un treillis métallique randomisé

Principe : abandonnez les modèles réguliers traditionnels tels que les losanges ou les carrés équilatéraux et utilisez à la place des maillages polygonaux soigneusement conçus avec des positions de nœuds aléatoires (par exemple, des diagrammes de Voronoï).  

Avantages : étant donné que le maillage n'a plus de fréquence périodique dominante unique, il ne génère pas de motifs de moiré basse fréquence stables et perceptibles lorsqu'il est superposé au réseau de pixels de l'écran. Même si des interférences se produisent, les motifs qui en résultent sont très fins et chaotiques, ce qui les rend difficiles à détecter par l’œil humain et apparaissent plutôt comme un bruit uniforme.

Défi : Les algorithmes de conception de motifs aléatoires sont plus complexes et nécessitent un équilibre optimal entre les performances électriques (par exemple, l'uniformité de l'impédance) et les performances optiques.  

● Concevoir des motifs irréguliers  

En plus des motifs complètement aléatoires, d'autres dispositions apériodiques, telles que des motifs ondulés, en zigzag ou fractals, peuvent également perturber efficacement la périodicité.

Solution 3 : Compensation optique par des matériaux et des procédés  

① Utilisation de matériaux de haute précision : utilisation de matériaux conducteurs transparents émergents tels que des nanofils d'argent ou des nanotubes de carbone, dont les structures de réseau intrinsèquement aléatoires possèdent des caractéristiques anti-moiré. Le remplacement de l'ITO traditionnel par un treillis métallique permet d'obtenir des largeurs de ligne de quelques micromètres seulement, nettement plus petites que les dimensions des pixels, rendant le motif du capteur lui-même « moins visible » et réduisant ainsi l'intensité des interférences.

② Optimisation de l'adhésif optiquement transparent OCA : la sélection d'OCA avec un indice de réfraction mieux adapté au verre et aux polariseurs minimise les réflexions intercouches, supprimant ainsi les motifs de moiré exacerbés par les interférences optiques dans une certaine mesure.  

Solution 4 : simulation et vérification préventives  

Dans le processus de développement des écrans tactiles, la simulation est devenue une pratique courante. En utilisant un logiciel de simulation optique professionnel, le motif de capteur conçu peut être virtuellement superposé aux pixels d'affichage avant la fabrication et la fabrication du moule, permettant ainsi la prédiction et la visualisation des motifs de moiré potentiels. Cela permet aux ingénieurs d'ajuster rapidement les paramètres et de comparer différentes options de conception sur l'ordinateur, ce qui permet d'économiser considérablement du temps et de l'argent.