觸摸屏設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1、 觸摸屏產(chǎn)品設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)觸 摸 屏 類 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 觸 摸 屏 尺 寸 確 定 的 注 意 事 項(xiàng) 華 陽 通 用 技 術(shù) 部2006.03觸 摸 屏 設(shè) 計(jì) 注 意 事 項(xiàng) 2005年，具有觸摸屏功能的CAR DVD 產(chǎn)品在全球汽車AV行業(yè)是一個(gè)亮點(diǎn)和熱點(diǎn),也是FGE第四季度的主要利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。它在未來的兩到四個(gè)季度中將繼續(xù)為FGE帶來豐厚的利潤(rùn)， 并將在后續(xù)的新品開發(fā)中有更多的使用。在VM9510的量產(chǎn)過程中，由于缺乏深入的了解和認(rèn)識(shí)，走了不少?gòu)澛贰Ｒ韵率俏覍?duì)VM9510TS觸摸屏設(shè)計(jì)、量產(chǎn)中的一些問題總結(jié),供大家參考。 觸摸屏(TOUCH PANEL)從工作原理上共分為電阻式，電容式，

2、電感式，聲波式，壓感式和紅外線式共六種，其中電阻式應(yīng)用最為廣泛,包括商務(wù)通、手寫手機(jī)、自動(dòng)取款機(jī)、自動(dòng)查詢?cè)O(shè)備等；電容式是一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)，其優(yōu)勢(shì)是觸摸時(shí)“力度”要求較低，并有利于設(shè)計(jì)成滑桿滑塊的操作方式，特別是 iPod的火爆對(duì)其使用更是推波助瀾?，F(xiàn)我司CAR AV類產(chǎn)品(DV-620系列/DV-720系列)中就是使用電阻式觸摸屏，它可讓使用者直接在畫面上進(jìn)行選擇/調(diào)節(jié)/設(shè)置等操作。下圖就是一款常見的電阻式觸摸屏。從它的外觀來看大致可分兩個(gè)“部分”：一是觸摸用的“平板玻璃”部分，一是用來連接電路的FPC。但它的細(xì)部結(jié)構(gòu)并非如此簡(jiǎn)單，以下是電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)解剖示意圖： 從上圖可看出

3、,觸摸屏大致由以下部品和區(qū)域組成：1） FILM也就是觸摸用的薄膜，基材為PET。觸摸時(shí)通過薄膜的變形來使上下層的ITO相接觸，從而在X軸和Y軸產(chǎn)生不同的“電阻值”（類似移動(dòng)變阻器原理）。根據(jù)使用的要求不同，F(xiàn)ILM的表面分：亮面（表面光滑）和霧面（表面模糊）兩種，類似普通玻璃和毛玻璃的區(qū)別。亮面一般在小尺寸的消費(fèi)電子方面應(yīng)用比較廣泛，主要的優(yōu)點(diǎn)是表面光潔、透光率高，在外觀和觀看方面有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，霧面的優(yōu)點(diǎn)是無反光、無牛頓環(huán)，長(zhǎng)時(shí)間觀看的產(chǎn)品上對(duì)眼睛不易引起視覺疲勞。因觸摸屏一般是用來書寫和觸摸，F(xiàn)ILM的表面硬度一般要求達(dá)到3H的標(biāo)準(zhǔn)，以防摩擦刮花。2） ITO膜Indium Tin O

4、xide的縮寫,它是一種導(dǎo)電膜。極其細(xì)微，通過“濺鍍”（類似與噴涂）工藝做在FILM和玻璃上。觸摸屏的“線性”好壞絕大部分決定于此膜的均勻性。特別是FILM自身是可伸縮的部品，其表面ITO膜的均勻性就更顯重要了。3） 玻璃它一方面起到承載作用，以承載操作壓力，防止整個(gè)成品變形。另一方面，其表面也鍍有ITO膜，與FILM共同完成“觸摸功能”。4） 隔點(diǎn)是一種絕緣膠類物質(zhì)，直徑一般在0.030.05。隔點(diǎn)是通過“絲印”的方法附在玻璃上，與上面的FILM的保持0.050.07間距。其作用是保障觸摸動(dòng)作的防止誤動(dòng)作和準(zhǔn)確性，同時(shí)也可通過隔點(diǎn)的大小來調(diào)節(jié)觸摸時(shí)的操作力的大小。5） 銀線用來傳導(dǎo)電流信號(hào)，

5、也是通過“絲印”的方法印在FILM和玻璃上面。6） 絕緣膠用來防止上下銀線的短路,同時(shí)也是使FILM懸浮于玻璃之上的“支撐架”，總厚度約0.10mm。7） 粘合膠是用來將上下兩層粘接成一體。8） 透明油其作用是調(diào)節(jié)非動(dòng)作區(qū)的范圍，一方面可適當(dāng)擴(kuò)大可視區(qū)（根據(jù)客戶對(duì)可視區(qū)的要求），另一方面可防止誤動(dòng)作。9） FPC線將觸摸屏與主板連接起來完成信號(hào)傳遞（見下圖）。對(duì)FPC的定義主要包括四個(gè)方面：FPC的外形、FPC的PIN數(shù)和接觸面（正面還是反面）以及FPC的加強(qiáng)板厚度。10） 觸摸屏外形觸摸屏的規(guī)格尺寸，包括長(zhǎng)、寬、厚。目前市面上觸摸屏的厚度有：1.0mm和1.4mm兩種，這是因?yàn)橛|摸屏的玻璃目

6、前廣泛使用0.70mm和1.10mm厚度。此玻璃在全球只有日本和美國(guó)生產(chǎn)，其廠家數(shù)量也非常少，這種情況在FILM的供應(yīng)上是相同的。觸摸屏的長(zhǎng)、寬一般是指玻璃（剛體）的尺寸，加工時(shí)工廠都是以最大公差尺寸來生產(chǎn)，這主要是加工工序和加工精度（最后切割玻璃）以及玻璃的 “邊損”因素。設(shè)計(jì)時(shí)，外形尺寸一般是根據(jù)TFT LCD的外形來確定，這主要是方便安裝和定位的簡(jiǎn)化。一般不同的TFT LCD 單獨(dú)對(duì)應(yīng)一款觸摸屏,若LCD的尺寸相差很小時(shí),可觸摸屏可共用共用一款，TFT LCD要區(qū)別定位。11） 可視區(qū)視線不受阻礙的區(qū)域。可視線以外是視線不可”穿透”的區(qū)域。因此“可視區(qū)”應(yīng)該大于顯示屏面蓋窗口,才可以避免

7、圖像被觸摸屏遮擋。可視區(qū)的確定方法： 觸摸屏的可視區(qū)是依據(jù)面蓋窗口區(qū)大小來定。先根據(jù)TFT LCD的圖像有效區(qū)單邊縮小0.5mm1.5mm（根據(jù)光管的漏光情況不同）來確定顯示屏的面蓋窗口大小,再在面蓋窗口區(qū)單邊擴(kuò)大0.5mm1mm（根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況定）作為觸摸屏的可視區(qū)。12） 非動(dòng)作區(qū)在此區(qū)域進(jìn)行觸摸不會(huì)有操作響應(yīng)，此區(qū)域主要是用來防止誤操作的工藝區(qū)域，并非產(chǎn)品功能所需的部分。13） 動(dòng)作區(qū)是進(jìn)行觸摸操作時(shí)使用的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)操作必須全部有操作響應(yīng)。它是觸摸屏的功能區(qū)，是設(shè)計(jì)中最重要的區(qū)域。14） 面蓋窗口區(qū)此區(qū)域在觸摸屏的正式設(shè)計(jì)圖中不會(huì)體現(xiàn)出來，但在確定可視區(qū)/非動(dòng)作區(qū)/動(dòng)作區(qū)時(shí)是一

8、個(gè)重要的依據(jù)（見上面可視區(qū)的確定方法），以防范因面蓋產(chǎn)生的誤動(dòng)作。在觸摸屏產(chǎn)品中，操作壓力也是一個(gè)重要指標(biāo)。它是指觸摸動(dòng)作時(shí)筆或手指接觸到FILM的壓力，手寫產(chǎn)品規(guī)格一般為1080g的，手觸摸產(chǎn)品一般采用10120g。壓力小對(duì)操作力的敏感性就高，但如果工藝和FILM的韌性不好就有可能出現(xiàn)因?yàn)檎駝?dòng)等因素造成誤動(dòng)作。壓力大需對(duì)其施加較大的力才有響應(yīng)，這對(duì)操作時(shí)的手感和觸摸屏的反應(yīng)速度都有不良影響。我們現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格是60100g，主要是擔(dān)心太小的操作力會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。當(dāng)然，操作壓力做“大”容易做“小”難。在示意圖中我們看到有“隔點(diǎn)”均布于FILM之下。調(diào)節(jié)“隔點(diǎn)”的間距和大小就是調(diào)整操作力的一個(gè)主要

9、途徑。對(duì)于7”左右的觸摸屏，常用的“隔點(diǎn)”的間距是：3.0X3.0X0.04（隔點(diǎn)間距長(zhǎng)X寬X隔點(diǎn)的高度）/ 2.5X2.5X0.04/3.0X3.0X0.03等，隔點(diǎn)間距越大操作力越小，隔點(diǎn)的高度越高操作力越大。 在設(shè)計(jì)觸摸屏之前我們要了解它的工作原理,這樣才能設(shè)計(jì)出合理的尺寸和防范錯(cuò)誤。先從電氣原理來了解，其電氣原理圖示如下： 在圖中黑色框以內(nèi)是動(dòng)作區(qū)，黑色框與紅色框之間是非動(dòng)作區(qū)，紅色框的邊線是可視區(qū)的邊緣，邊緣以內(nèi)都稱之為可視區(qū)（含動(dòng)作區(qū)和非動(dòng)作區(qū)），邊緣以外就是非可視區(qū)。上面的原理圖中，有橫縱垂直交叉的兩組連接“電阻線”，其實(shí)此“電阻線”的電阻就代表ITO導(dǎo)電膜的電阻。ITO膜本身是

10、“一層”電阻值較小的導(dǎo)電物質(zhì)，可看作一張銅皮（ITO的阻值是按“方阻”來計(jì)算，一般在300600/）。由于每個(gè)方向只有兩端可導(dǎo)通，根據(jù)電路的“短路”導(dǎo)通原則，可將ITO膜可看作有無數(shù)根平行方向的“電阻線”并聯(lián)在兩根導(dǎo)線上，且同一直線上的“點(diǎn)”具有“線性”特性。玻璃上的ITO膜導(dǎo)通方向一般是X方向，因?yàn)?6：9的TFT屏中X方向大于Y方向，從變形方面來考慮，玻璃的變形小于FILM，更有利于線性的穩(wěn)定性（后面將說明）。那么FILM上的導(dǎo)通方向就是Y方向了。當(dāng)A點(diǎn)被觸摸（下壓）時(shí)，橫豎交叉的X方向和Y方向因“短路”就形成了兩個(gè)不同的電阻值，通過電流和IC的轉(zhuǎn)換變，最終對(duì)應(yīng)成位置的坐標(biāo)值。因此，在動(dòng)作

11、區(qū)內(nèi)，橫縱都有“導(dǎo)線”，每一個(gè)位置點(diǎn)都對(duì)應(yīng)不同的X值和Y值，所以任何一點(diǎn)都可有一個(gè)“完整”的觸發(fā)信號(hào)。 非動(dòng)作區(qū)中由于只有單方向有導(dǎo)通，“信號(hào)”不完整，因此就不會(huì)產(chǎn)生“觸摸”響應(yīng)。使ITO形成單方向的導(dǎo)通的方法是通過“蝕刻”工藝來實(shí)現(xiàn)的：在鍍有ITO的玻璃或FILM的表面，用激光照射，將不需要保留的區(qū)域“鏟除”?！扮P除”后為防止其粘附在表面，后續(xù)有一個(gè)“水洗”的清潔工序，玻璃上被“蝕刻”了的區(qū)域一般很難直接觀察出來，但FILM上被“蝕刻”了的區(qū)域則比較容易觀察出來。動(dòng)作區(qū)和非動(dòng)作區(qū)屬于可視區(qū)，理論上是“透明的”，但由于材料的透明度（包括玻璃和觸摸薄膜及ITO膜、隔點(diǎn)）等透明度的因素疊加，最終成

12、品的透明度一般在78%85%左右。上面提到的“蝕刻”區(qū)域會(huì)被觀察到就是因?yàn)椤拔g刻”區(qū)比其他部位更透明，在裝機(jī)后略顯黑色（TFT 黑底的反射光）的緣故。根據(jù)在觸摸屏產(chǎn)品的試產(chǎn)和量產(chǎn)過程中的問題總結(jié)，觸摸屏在使用中主要有以下問題：1 觸摸操作未反應(yīng)；2 觸摸操作未執(zhí)行（有響應(yīng)）；3 觸摸點(diǎn)捕捉點(diǎn)錯(cuò)誤；4 觸摸操作響應(yīng)時(shí)間不一致；在以上的4個(gè)問題中第2、第4個(gè)問題和軟件的計(jì)算取值及通訊方面有較大的聯(lián)系，與觸摸屏本身的品質(zhì)聯(lián)系主要在可靠性方面，這里就暫不分析。重點(diǎn)對(duì)第1、第3個(gè)問題進(jìn)行分析討論。這兩問題在生產(chǎn)使用中我們常用以下方式來表述：1 觸摸無作用 (要用較大力按才有作用)。2 線性不良（觸摸功能

13、偏位，如：按左鍵卻是右鍵響應(yīng)）。針對(duì)以上兩個(gè)問題，綜合我們?cè)赩M9510TS量產(chǎn)過程中的教訓(xùn)和對(duì)策總結(jié)，現(xiàn)將每個(gè)問題單獨(dú)列出分析說明。一、觸摸無作用 (要用較大力按才有作用)的分析。通過前期的總結(jié)，我們知道“觸摸無作用或觸摸不靈敏”主要有兩方面的因素：一是因動(dòng)作區(qū)受壓，二是觸摸屏變形引起的內(nèi)部“接觸”所致。1、動(dòng)作區(qū)受壓一般來自于顯示屏面蓋。這其中又分三方面的因素：（1） 顯示屏面蓋窗口區(qū)太小當(dāng)顯示屏面蓋窗口區(qū)太小時(shí)，因?yàn)檠b配公差或塑膠啤貨尺寸的變形造成面蓋接觸到動(dòng)作區(qū)，從而使得觸摸屏“長(zhǎng)期”處于“動(dòng)作狀態(tài)”，這樣新的“觸摸指令”就不能被正確讀取。（2） 顯示屏面蓋底平面凹凸不平或與觸摸屏接觸

14、太緊顯示屏面蓋下面就是觸摸屏的FILM，如面蓋的底平面有凹凸不平（一般凸出高度少于0.10的平面可忽略），那么凸出的部分就相當(dāng)于一個(gè)“觸摸點(diǎn)”。此時(shí)，由于面蓋與觸摸屏接觸太緊，雖然沒有直接壓迫動(dòng)作區(qū)，但由于非動(dòng)作區(qū)FILM的“牽動(dòng)”造成動(dòng)作區(qū)有接觸感應(yīng)。所以“非動(dòng)作區(qū)”并不一定就是“不會(huì)動(dòng)作的區(qū)域”，只不過對(duì)于“手寫”功能的產(chǎn)品（如：手機(jī)寫字板）而言是“手寫無效區(qū)”。（3） 即使“觸摸無作用”狀態(tài)下，如出現(xiàn)操作力較大時(shí)，也可能會(huì)接受操作指令。這是因?yàn)樵谲浖乃惴ㄖ校坝行А钡闹噶钍歉鶕?jù)電平的高低和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短來判定的，當(dāng)高電平持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)，此操作就被認(rèn)為是有效指令。所以在檢查“操作不靈敏”的機(jī)

15、器時(shí)要從“觸摸無作用”方面著手分析。2、觸摸屏變形引起的無作用一方面是由于觸摸屏上的FILM因?yàn)楦邷嘏蛎浽诳梢晠^(qū)邊緣產(chǎn)生一定的變形，此變形到一定程度會(huì)致使顯示屏面蓋壓迫到FILM,從而產(chǎn)生“無作用或誤動(dòng)作”。另一方面如果觸摸屏安裝過程中被擠壓變形或扭曲，這些就會(huì)使FILM產(chǎn)生類似高溫變形一樣的結(jié)果。在VM9510TS的試驗(yàn)過程中，我們（包括當(dāng)時(shí)的供應(yīng)商技術(shù)員）一直認(rèn)為非動(dòng)作區(qū)的ITO是不完整的，因此即使有小的壓力也不會(huì)引起誤動(dòng)作。正因?yàn)楫?dāng)時(shí)誤解為“非動(dòng)作區(qū)”就是“不會(huì)動(dòng)作的區(qū)域”，加上我們的空間本身有限，內(nèi)部有“擠壓”部位，致使一直沒有徹底對(duì)策到位。即使是后來在觸摸屏的四周貼 “泡棉”，也會(huì)產(chǎn)

16、生“無作用”。在最后經(jīng)過樣品動(dòng)作區(qū)域驗(yàn)證后才明確知道“非動(dòng)作區(qū)”的準(zhǔn)確含義，這時(shí)明確要求將“泡棉”貼在可視區(qū)以外部分，問題才得以解決。二、線性不良。這里包含兩個(gè)方面問題：一是直線性不良；二是線性漂移。觸摸屏在理論模式下一個(gè)“線性”產(chǎn)品，即:等距離長(zhǎng)度變化對(duì)應(yīng)等量的“阻值”變化，只有這樣才能保證數(shù)據(jù)與位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系變得方便簡(jiǎn)潔。所以線性優(yōu)良與否對(duì)于觸摸屏是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。在消費(fèi)電子行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)都是按1.5%的直線性來控制。線性漂移是指觸摸操作的指令”整體”往一個(gè)方向偏移，在實(shí)際的線性不良產(chǎn)品中兩者是相關(guān)聯(lián)的，直線性不良的產(chǎn)品一般都有線性漂移的現(xiàn)象，特別是高低溫試驗(yàn)時(shí)。這是因?yàn)橹本€性不良的原因主

17、要決定于FILM的質(zhì)量和制造工藝，當(dāng)FILM阻值不均時(shí)就會(huì)出現(xiàn)直線性不良，同時(shí)線性漂移也就隨之容易產(chǎn)生。對(duì)于FILM的線性不良，目前我們還只能靠測(cè)試儀器和試裝檢查來確認(rèn)，其計(jì)算方法見后附的恒利達(dá)樣品確認(rèn)書。在規(guī)格書中有標(biāo)明電阻值，一般變化幅度很大，最大的達(dá)到500%。如果實(shí)際測(cè)量的值超過此范圍，線性肯定超過1.5%，但即使電阻值在公差范圍內(nèi)，其線性仍然可能不良。因?yàn)榫€性的好壞主要決定在ITO的均勻性，它的計(jì)量單位是XX/，方阻值的概念就是每個(gè)正方形內(nèi)的電阻是多少，與正方形的大小沒有聯(lián)系。根據(jù)廠家打樣情況和實(shí)際使用的總結(jié)，線性不良70%決定于原材料，30%決定于工藝。在VM9510TS量產(chǎn)過程中

18、我們從發(fā)現(xiàn)其線性不良到最終的出貨，結(jié)構(gòu)和硬件的對(duì)策作用非常有限，此問題的對(duì)策處理更多地依賴于軟件的校正。理論上校正的點(diǎn)越多，觸摸屏本身的線性不良影響越小。特別指出的是如顯示屏面蓋對(duì)觸摸屏壓迫過緊，就很容易使觸摸屏產(chǎn)生扭曲變形從而導(dǎo)致線性不良的產(chǎn)生。因此從以上兩個(gè)方面的不良原因來看，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上主要注意以下事項(xiàng)：1、 顯示屏面蓋的窗口與動(dòng)作區(qū)之間的間距離要足夠大，以防窗口邊緣影響到動(dòng)作區(qū)，引發(fā)誤動(dòng)作；2、 顯示屏面蓋盡可能避免緊壓觸摸屏，以免觸摸屏變形導(dǎo)致不良發(fā)生；3、 觸摸屏的四周定位不太松，以免裝配定位時(shí)偏位。面蓋窗口和動(dòng)作區(qū)之間的距離（四周）以1.50mm2.00mm為合適，太小容易產(chǎn)生“無

19、作用”，且操作時(shí)手指也夠不到最里邊去；如是手寫類產(chǎn)品還會(huì)引起FILM折斷等不良；太大將會(huì)縮小觸摸的有效區(qū)，對(duì)按鍵的設(shè)置不利。防止面蓋緊壓觸摸屏的最好方法是在設(shè)計(jì)時(shí)在面蓋與觸摸屏之間留有足夠的空間。如何保證這個(gè)空間，目前有兩個(gè)方法：一是在面蓋（也可以是觸摸屏）上加EVA來“隔離”。但采用此方法務(wù)必注意：EVA是必須壓在觸摸屏的可視區(qū)以外，否則無利反而擴(kuò)大不良出現(xiàn)。另一種方法是將面蓋邊緣處的塑膠厚度減薄0.30mm0.50mm，（見下圖）減膠寬度一直到觸摸屏的可視區(qū)再外擴(kuò)0.300.50mm。這兩個(gè)方法都是為了保證了兩點(diǎn)：1）面蓋與觸摸屏之間有效隔離；2）面蓋與觸摸屏的接觸面都是在“可視區(qū)以外”。

20、這兩種方式在實(shí)際的應(yīng)用中都有見到，但目前后一種方式越來越多被采用。在預(yù)防觸摸屏變形方面既要有足夠的安裝空間，防止被擠壓扭曲；又需要在安裝后穩(wěn)固定位，因此用具有適當(dāng)彈性和強(qiáng)度的EVA來定位固定成為最好的選擇(EVA的厚度為0.50mm1.00mm，壓縮后保持在0.300.50mm即可)。如此看來，前面說到將EVA墊在面蓋和觸摸屏之間似乎是一舉兩得的最佳選擇。其實(shí)不然，因?yàn)橛|摸屏的底層是玻璃，而觸摸屏后面就是TFT LCD，這就相當(dāng)于將觸摸屏的玻璃將直接靠緊在TFT LCD的金屬包邊上，這對(duì)觸摸屏的抗震性能(特別是車載產(chǎn)品)顯然是不利的。所以有的觸摸屏廠家甚至推薦用雙面膠將觸摸屏貼合在TFT LC

21、D上，以防兩個(gè)部品之間的“碰撞”和防止觸摸屏的變形（TFT LCD的表層是玻璃，其金屬邊框也是相當(dāng)平整的，一般平面度在0.10mm以內(nèi)，故對(duì)觸摸屏可起到支撐作用。）。因此，從生產(chǎn)工藝性和實(shí)際裝配的方便來看，將EVA貼在觸摸屏與TFT LCD之間才是最佳選擇。如考慮顯示屏面蓋與FILM在溫度變化時(shí)因變形量不一致而導(dǎo)致對(duì)FILM的損傷，可通過以下兩個(gè)方法來改善：減小接觸面積和在顯示屏面蓋上增加一層保護(hù)層（如3M膠帶）。在這里需提到的是從玻璃與FILM之間引出的引線有“一體成型”和“分離式”兩種，目前我們所見到的都是后者，常見用FPC引出。FPC在連接時(shí)，一般是用“壓鉚”的方法連接起來的。為防止松動(dòng)和脫落，在接口處都用熱熔膠固定。在面蓋的設(shè)計(jì)是要特別注意對(duì)FPC的保護(hù)，將此處的膠減薄，F(xiàn)PC的連接處要避空其受力引起松動(dòng)和接觸不良；在安裝時(shí)FPC不能折死，要保證連接處彎曲半徑在R1.50以上，以防FPC受力折斷。顯示屏玻璃的實(shí)際尺寸都是按圖紙的最大公差來做的，所以配合的塑膠定位尺