作为最直接的人机交互接口,触摸屏的性能直接关系到用户体验的好坏。基于不同原理,触摸屏的设计有不同实现方式。目前智能手机触摸屏多采用电容式触控技术。触摸传感器设计分为分离式和嵌入式两种。摒弃独立的触摸传感器,内嵌式设计可直接将触摸传感器集成在显示器内,使显示器集触摸和显示功能于一体。内嵌式设计省去了独立的触摸模组,不仅可降低系统成本,预留出更多的空间给电池以提高续航时间,而且在不降低开口率的前提下,减小整个触摸面板的厚度,可进一步地优化触摸和显示性能。本文研究包括内嵌式触摸屏的结构设计、信号采集处理及测试三部分内容。在分析内嵌式电容触摸屏的原理的基础上,以Synaptics的S3320触控芯片和R6345X显示驱动芯片搭建内嵌式平台,并选用较常用的IPS显示器进行了内嵌式传感器的结构设计;将显示器中的公共电极切割成条状共用为触摸传感器的发射电极,将叉形电极布置在显示器彩色滤光片玻璃上作为接收电极;为进一步确定传感器接收电极的步距参数,本文采用COMSOL Multiphysics对建立的传感器模型进行了有限元分析。通过计算步距参数对电容值和信噪比的影响,以及通过模拟不同尺寸的手指对固定参数传感器的影响,结合一般的触摸应用,确定了传感器接收电极步距参数设定的合理范围。对于内嵌式触摸屏的信号采集和处理,本文研究了触摸信号和显示信号的分时机制,触摸操作可利用显示器的消隐空白时间进行。此外,本文进一步研究了插值法在触摸坐标定位中的应用,并根据有限元模型的计算结果,分析了几种定位算法的应用局限,确定了各自的适用性。基于触摸性能要求,本文研究了具体的测试项目和测试方法,并针对设计的传感器,用实验样板进行了性能验证。