六个关键的设计选择决定触摸显示性能的成败

当今一些最具创新性、颠覆性和盈利能力的产品，如手机、平板电脑、计算机、信息亭、导航系统和工业设备，都带有触摸屏。没有界面提供更直接、更身临其境和更直观的方式来参与数字世界。

虽然易于使用，但触摸屏显示器的开发可能具有挑战性。它们涉及许多关键决策，直接影响产品质量、上市速度、用户体验以及最终的业务结果。

尽管面临挑战，但消费者的期望继续飙升：用户要求以时尚、设计前卫的风格提供无可挑剔的性能。这反过来又迫使开发人员找到更多方法，将更多功能打包成更纤薄的外形尺寸，绝对不妥协。

以下是触摸显示器的六个关键设计挑战。

设计挑战1：盖板镜头的外观和耐用性

显示器的盖板镜头是橡胶与道路相遇的地方，或者更确切地说，指尖与功能相遇的地方。这使得盖板镜头成为一个独特的重要销售因素，你有各种各样的塑料和玻璃可供选择。玻璃是主要选择，主要是因为它的硬度。可以使用普通的钠钙玻璃，这是普通的窗户玻璃。

耐用性和安全考虑通常需要使用化学或热工艺对玻璃进行强化或硬化。所有玻璃都可以进行化学硬化，而热硬化通常仅适用于厚度超过约三毫米的玻璃。化学硬化可以使表面更耐刮擦，但它只影响外表面。另一方面，热硬化使材料在整个过程中硬化，包括表面以下。对于特别坚固的透镜，离子交换增强（铝硅酸盐）玻璃是理想的产品。它是使用化学工艺制成的，该过程将钠钙玻璃中的天然钠离子交换为较大的钾离子。结果是更致密、更耐用的玻璃，可实现轻巧、纤薄的设备外形，尤其是无边框设计。

最后，在选择盖板玻璃时，要知道有各种各样的治疗方法可以减轻眩光，反射，指纹和微生物污染，所有这些都可以与用户体验产生重大影响。

设计挑战2：机械鲁棒性

即使在非坚固设置中，显示器的设计也必须能够承受日常使用。设备耐用性不仅仅是您选择盖板镜头的一个功能;还必须考虑悬浮和粘合技术。两个主要选择是经济的气隙粘合和光学粘合，前者优越但价格昂贵。

气隙粘合涉及使用垫片和双面胶带将传感器粘合到显示器上，例如3M的超高粘合（VHB）系列产品。光学粘合基于光学透明树脂，这是一种有机硅或丙烯酸基粘合剂，可将触摸传感器直接安装到显示器上，没有气隙。使用这种方法，您可以创建更耐用的刚性组件，有助于减少高光下的反射。

机械鲁棒性的另一个因素是您打算如何预测和减轻紫外线（UV）红外（IR）光对所选组件集的负面影响。最后，考虑一下您的镜片会有多容易断裂。给定材料的冲击等级（IK级）不决定最终组件的抗冲击性;这取决于整个设计。

设计挑战3：空间限制和独特的形状

设备发展得越多，采用新的形状，并且在许多情况下会缩小，您就越有可能从柔性印刷电路（FPC）中受益，柔性印刷电路（FPC）比电路板的多功能性更高。有两种类型的 FPC：无源 FPC（不包含控制器组件）和主动 FPC（包含控制器组件）。

在现成的 FPC 不适合特定尺寸、形状或接口的情况下，自定义 FPC 可能很有价值。定制FPC还可以结合多个现有FPC的功能，从而可以简化设计，减少空间要求或改善成品器件的热特性。定制FPC的成本可能明显低于开发全新传感器设计的成本，使新的FPC成为“定制”传感器的低成本手段。

设计挑战4：接地设计

触摸显示器在哪些组件接地以及如何接地方面可能是温和的。一个常见的疾病是抗噪性差，其中来自无线网络或电源线的电磁干扰（EMI）会破坏显示器的运行。另一个问题是长期漂移，即来自上电的输出电压随时间变化。为了获得良好的接地，请保持接地连接（轨道或电线）尽可能短，并将阻抗保持在最低限度，特别是在显示器外壳和触摸控制器之间的接地连接中。

请记住，每个连接器都会增加阻抗，并引入杂散或寄生电容效应，使电路以意想不到的方式运行。避免接地环路，接地环路会因意外电流流而产生干扰。请尝试星形拓扑。

设计挑战5：虚假触摸

触摸传感器充当天线阵列，从任意数量的源吸收高水平的EMI。因此，屏幕可以响应用户未进行的触摸或忽略实际尝试的触摸。一个相关的问题是用户在屏幕上触摸的位置与显示器上显示触摸的位置之间存在明显的偏移。虚假触摸会激怒用户，并对产品的声誉留下黑眼圈。

系统的抗干扰能力取决于控制器中集成的滤波器，质量差异很大。电源的质量也各不相同，也会产生虚假的触摸效果。低功耗、电压变化、频率变化和能量尖峰等脏功率异常是典型的根本原因。显示器可能是投射电容（PCAP）显示器中的另一个重要噪声源，通常用于手机和平板电脑。因此，在触摸传感器和薄膜晶体管（TFT）偏振片之间保持足够的距离非常重要。您通常需要执行试错测试。

设计挑战6：EMI测试

通过EMI测试可能是将工业或更高评级产品推向市场的一大障碍。规划在这里至关重要，因为在设计和开发过程中，您可以越早解决问题，它们的成本就越低，越复杂。如果可以，请咨询触摸显示硬件提供商的工程师。

要确定设备的设计要求，请从与设备使用方式相关的外部因素开始。用户会戴上厚重的手套吗？传感器上会有高导电性液体吗？附近会有不寻常的电磁场吗？为了解决这个问题，请专注于智能设备设计，包括声音接地，以及选择具有经过验证的抗噪性的组件。也就是说，比较来自不同供应商的产品之间的EMI抗扰度可能很困难，并且某些组件的噪声水平可能会很高。

预测试是完成CE认证的明智策略。要考虑的一个测试是IEC EN 61000-4-6，EMC第4-6部分：测试和测量技术 - 对射频场引起的传导干扰的免疫力。此测试通常是最难通过的测试，但是通过使用原型进行预测试，您可以增加第一次尝试通过CE认证的机会。

审核编辑：郭婷