电阻式触摸屏设计指南

三.电阻式触摸屏设计注意事项
2.结构设计注意事项
因触摸屏使用不当时会造成线性度变差甚至失效等,故设计时要将触摸屏做为消耗品进行结构设计,结构上要方 便拆装. 手写笔头的材料可采用 POM 或 PC,两者对触摸屏的磨损影响不大,但采用POM 材料,笔尖本身较不易磨损. 手写笔的笔尖 R 对触摸的磨损影响很大,建议要大于大于或等于 0.8mm. 为避免触摸屏受力时压到 LCD 显示屏,在触摸屏玻璃与 LCD 玻璃之间应留有 0.3mm 的间隙.同时要注意这一 间隙的密封防尘,以避免灰尘的进入. 触摸屏的尺寸设计主要是根据 LCD的外形尺寸、显示区域、手写笔的直径进行综合考虑确定.
(2)触摸屏厚度 不同材料不同设计的厚度均不同,一般来说 F-F 设计的最薄,F-G 设计的次 之,F-P 设计的相对较厚.具体可参见 第一章的基本分类表.实际设计中可依 LCD 和手机空间进行选取相应设计.现主流触摸屏产品一般 PET Film 的 厚度为 0.1-0.2mm,一般为 0.17mm左右,Glass 的厚度为 0.5－3mm,一般为 0.5、0.7、1.1mm 等,Plastic 的 厚度为 0.8－3mm.
三.电阻式触摸屏设计注意事项
触摸屏的主要尺寸设计要点如下： (1)触摸屏的边框尺寸（Frame）设计参见下图： FPC 引出侧的边框尺寸 MIN 3.5. 其余 3 侧的边框尺寸 NIN 1.5,考虑到支撑的 PORON 不能做的太窄,建议为 2.0以上.
三.电阻式触摸屏设计注意事项
(2)有效工作区域（Active Area）尺寸设计.有效工作区域是可以确保正确输入的工作区域.受到触摸屏的工艺 要求,有效工作区域与触摸屏的边框需有一 定的间隔,参见下图.这一间隔区域称为不稳定区域（Indefinite Area）,这一 区域是不允许手写笔在此区域点击和书写,更不允许 PORON 垫或机壳压到, 否则后引起输入错 乱甚至导致触摸屏损坏.
图一
一. 电阻式触摸屏概述
2.基本原理
电阻式触摸屏是一块多层复合薄膜,由一层玻璃、塑料或 PET Film 作为基 层,表面涂有一层透明的导电层（ ITO,氧化铟）,上面再盖有一层外表面硬化处 理、光滑防刮的 PET Film,它的内表面也涂有一层 ITO,在两层 导电层之间有许 多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘.当手指接触屏幕,两 层 ITO 导电 层出现一个接触点导通,可参考动作示意图二.
二. 电阻式触摸屏主要技术参数
4.结构特性
要保证触摸屏使用的寿命和可靠性在触摸屏的设计时一个重要的要素是要依 LCD 尺寸和外壳主面尺寸来设计. (1)触摸屏区域划分
图七 触摸屏区域示意图
图八 T/K A 区放大图
二. 电阻式触摸屏主要技术参数
表二 T/K 区域设计要点
区域
区域说明
一般设计要求
活动区 T/K AA
其 宽 度 与 厂 家 的 生 产工艺水平有关,一 般为1-2mm
耐磨性 10 万次以上 避免落笔
禁止使用
禁止使用
从上表二的设计要点来看要 LCD的AA区到边框要有约3mm的距离才能保证触摸屏的可靠性能,所以并不是 所有的LCD 都适合使用触摸屏.触摸屏与LCD一起的结构配合可见图九.
二. 电阻式触摸屏主要技术参数
电阻式触摸屏设计指南
目录
第一章 电阻式触摸屏概述 第二章 电阻式触摸屏主要技术参数 第三章 电阻式触摸屏设计注意事项 第四章 电阻式触摸屏选择指引
一. 电阻式触摸屏概述
1.基本结构
电阻式触摸屏主要由上部电极,下部电极,接插件等 3 个基本结构组成（见 图一）. 上部电极：有 ITO 膜的 PET 胶片. 下部电极：有 ITO 膜的 PET 胶片、玻璃或塑料,上面印刷有规则的绝缘小突起. 接插件： 插入上部和下部电 极之间热熔接于 TTP 与装置之间的连接. 双面胶层：用胶粘力固定上,下部电极并且使上、下部电极保持一定间隔. ITO(氧化铟)膜：透明导电膜.非常薄,即透明又导电.
二. 电阻式触摸屏主要技术参数
(3)防反射（Anti-Reflection/AR） AR技术主要是在Glass和Film加附特殊涂层来降低反射而提高透过率.另外还可以通过增加偏振Film和1/4波长 阻滞层来降低反射率.具体原理可见下图五.加了 AR 涂层可降低 6％左右的反射,提高透过率.而加了偏振Film 可降低 7％左右的反射但同时透过率也有所牺牲.
三.电阻式触摸屏设计注意事项
(3)机壳的视窗边界尺寸.机壳的视窗边界尺寸除了有视觉的分割作用外,还有 一个很重要的作用是和手写笔一 起确定了实际的操作区域.为了确保输入的FPC 引出侧的边框尺寸 MIN 3.5.其余 3 侧的边框尺寸 NIN 1.5,考虑 到支撑的 PORON 不能做的太窄,建议为 2.0以上.
图三 Film－Glsaa 结构示意图
图四 XY 坐标检测示意图
一. 电阻式触摸屏概述
3.基本分类
在现有手持电子产品中使用的触摸屏上电极一般为 PET Film,下电极材料 根据各具体情况和要求而选用 Film,Glass 或 Plastic.根据上下电极材料的不同 组合,触摸屏主要可分为 Film-Film （ FF/FFSA ）, FilmGlass(FG) , Film-Film-Glass(FFG), Film-Plastic（FP）等.其优缺点可参见下表一：
二. 电阻式触摸屏主要技术参数
3.机械特性
因为使用触摸屏时是直接在其表面进行书写等操作,触摸屏与人和环境是直 接接触的,故其机械特性是衡量其使 用可靠性和寿命的重要特性. 表面硬度 表面硬度一般要求为 2H 以上.Film 为 Single Layer 材料的比 Double Layer 的硬度大些. 点击寿命 点击寿命为衡量触摸屏使用寿命的一个重要指标,一般要求依下测试条件进行100万次以上触摸屏的回路电阻, 绝缘阻抗和线性度等电气性能仍符合要求. 测试条件： a.点击笔:笔尖为 R0.8mm的POM 笔 b.点击力度:2.45N(250g 力) c. 点击速度:1次/s d.电气负荷:无 划线寿命 划线寿命同点击寿命一样为衡量触摸屏使用寿命的重要指标,一般要求依下测试条件进行10 万次以上触摸屏的 回路电阻,绝缘阻抗和线性度等电气性能仍符合要求. 测试条件： a.划线笔:笔尖为 R0.8mm 的 POM 笔 b. 划线力度——2.45N(250g 力) c.划线速度——60mm/s（单方向划 60mm 为一次,返回则为第二次）d.电气负荷——无
类别 透过率
FF 较好 FFSA 较好 FFG 好 FG 好 FP 差 FFP 差
机械强度
好 好 跌落易碎 跌落易碎 较好 较好
价格
高 较FF 高 较FG 高 低 较高 较FP 高
重量
轻 轻 重 重 较轻 较轻
厚度
薄 薄 较薄 较薄 厚 厚
其他 直接有力作用在 LCD上影响显示效果 直接有力作用在 LCD上影响显示效果 玻璃碎后仍可有效工作
三.电阻式触摸屏Biblioteka Baidu计注意事项
1.电路及软件驱动设计注意事项
触摸屏控制器的工作原理是平时处于低功耗模式,触摸屏上一端接地(如 Y1).点击触摸屏后,X1 被拉低至地产生 中断请求.进入工作模式后,触摸屏控制器交替X及Y轴输出基准电压,对另一轴上分压后的电压进行A/D转换后 计算得出X,Y轴坐标. 为将 X.Y轴坐标映射到LCD上的对应点,必须设定基准,此过程即为校准(或称定位),定位的准确程度决定点击的 准确率.因为部分A/D 转换器没有温度补偿, 参数随温度变化会有所漂移,会造成定位时与使用时同样的测量值 并不对应同样的位置,此时需要重新定位.同时为保证设计在工作温度范围内均可正常工作, 必须对高低温情况 下的触摸屏使用情况进行测试. 另外,在中断输入端子注意加滤波电容滤除干扰信号,并注意该电容值不要太 大(一般在 0.1UF 以下),以免影响 触摸屏线形度.在 PCB 设计时,务必注意触摸屏四 线对周围高速数字及射频等干扰信号的隔离. 编写触摸屏控制器驱动程序时,在读取数据时需注意去抖动设计,尤其是在某 些灵敏度较低的触摸屏,如果不进 行此项处理,因在较小力度点击时接触电阻较大, 会导致检测到的位置与实际点击位置不相符,即出现飞线故障. 具体方法视实际触 摸屏情况进行调整,达到准确与速度的平衡.
T/k 所有的规格都被保证 的区域 稍大于 LCD 的 AA区
可视区 T/K VA
呈现透明状可用于输入的 领域
大于 T/K 的 AA 区 1mm 以上
绝缘区 T/K Insulation
用来防止上下电极交汇处 有误操作的区域
大于 T/K 的 AA 区 0.5－1mm 以上
走线区Wiring
用于上下电极走线的区域
图五 低反射技术示意图
二. 电阻式触摸屏主要技术参数
(4).防污迹（Anti-Glare/AG） 因为使用中触摸屏表面易产生手指印等污迹且难擦除,而 AG 技术可以降低 TP 表面的手指印的附着和更容易 擦除所存在的污迹,从而可提供触摸屏的显示效果.综合 ANR,AR,AG 技术的 FF 设计其结构组成可见下图 六,FG,FP 结构 的设计原理一样.
图二 动作示意图
一. 电阻式触摸屏概述
假设触摸屏为 Flim－Glass 结构(如下图三所示), X 在 Glass 层检测,Y 在 Film 层检测.如下图四所示,在上面板 Film 上加一电压则从下面板的 Glass 上 可检出 X 轴电压,经 A/D 转换后即可得 X 轴坐标.同理在下面板 Glass 上加一电 压则可从上面板 Film 上检出 Y 轴电压,经 A/D 转换后即可得 Y 轴坐标.如此动 作交替读取 X、Y 轴的 DATA 构成一个位置点的 DATA.这就是电阻式触摸屏的基 本工作原理.注意的是在上下电极没有接触好时会产 生接触电阻,有时接触和非 接触反复会导致输入信号混乱,不能形成正常的 DATA 而出现飞线等异常情况. 在电阻 式触摸屏起导通作用的 ITO（氧化铟）为弱导电体,特性是当厚度降到 1800 个埃（埃＝10-10 米）以下时会突 然变得透明,透光率为 80％以上.ITO 膜比较薄且容易脆断,涂得太厚又会降低透光且形成内反射降低清晰度,ITO 膜 外虽多加了一层薄塑料保护层,但依然容易被锐利物件所破坏；且由于经常被触 动,ITO 使用一定时间后会出 现细小裂纹,甚至变形,如其中一点的外层 ITO 受 破坏而断裂,便失去作为导电体的作用.
塑料层受损后仍可有效工作
二. 电阻式触摸屏主要技术参数
1.光学特性
因为触摸屏是覆盖在 LCD 显示屏上方,因此其光学特性对 LCD 的显示效果有着极其重要的影响. (1).透过率（Transparency） 透过率为触摸屏的一个重要参数,透过率大小与 Film和 Glass的材料均有关.通常触摸屏透过率在80%至90%之 间,随参数要求的提高,成本也相应提高, 需视具体使用场合选择适宜的透过率.85%透过率的触 摸屏比 80%透 过率的触摸屏价格大概高 10%. (2).防牛顿环（Anti-Newton-Ring/ANR） 牛顿环分圆环状的规律性和圆弧状的非规律性牛顿环,当触摸屏材料和设计不当时,在使用中尤其在强光如太阳 下易看到牛顿环,其会导致文字和直线失真, 严重影响显示效果.检验牛顿环方法标准为用三波长荧光灯,目视距 离0.3m 以上,以 60 度角度进行目视检查,一般牛顿环面积大小超过触摸屏面积的 1/3,造成文字失真和直线变形 的为 NG.防牛顿环设计一般是使用 Anti-Newton-ring 的Film 来实现,其价格比一般设计高些.
图六 综合 AG,AR,ANR 的 FF 设计结构示意图
二. 电阻式触摸屏主要技术参数
2.电气特性
回路电阻 Film 和 Glass 的引线端电阻不同厂家不同设计均不同,一般范围为 Film:150-600Ω,Glass:150-900Ω 绝缘阻抗 绝缘电阻一般为 20MΩ（DC25V） 操作电压 操作电压（Operating Voltage）一般为 5V(DC),最大为 7V(DC). 线性度 线性度（Linearity）一般小于 1.5％ 抖动时间 抖动时间（Bouncing Time）一般小于 10ms.