电阻式触摸屏的结构设计注意要点及失效模式分析

常见的触摸屏(TOUCH PANEL)从工作原理上可分为电阻式、电容式、表面声波式、红外线式等几种类型，其中电阻式触摸屏广泛应用于商务通、自动取款机、银行查询机等设备，它可让使用者直接在画面上进行选择/调节/设置等操作。本文将从电阻式触摸屏结构和工作原理两方面简述其常见的设计注意事项。

一、电阻式触摸屏结构

如下所示图一就是一款常见的电阻式触摸屏，从它的外观来看大致可分两个部分：一是触摸用的平板玻璃部分，一是用来连接电路的FPC。但它的细部结构并非如此简单，以下是电阻式触摸屏的结构解剖示意图：

图一 电阻式触摸屏结构

从图一可看出，触摸屏大致由以下部品和区域组成：

（1）FILM——也就是触摸用的薄膜，基材为PET。触摸时通过薄膜的变形来使上下层的ITO相接触，从而在X轴和Y轴产生不同的“电阻值”（类似移动变阻器原理）。

根据使用的要求不同，FILM的表面分：亮面（表面光滑）和雾面（表面模糊）两种，类似普通玻璃和毛玻璃的区别。亮面一般在小尺寸的消费电子方面应用比较广泛，主要的优点是表面光洁、透光率高，在外观和观看方面有比较明显的优势，雾面的优点是无反光、无牛顿环，长时间观看不易引起视觉疲劳。

因触摸屏一般是用来书写和触摸，FILM的表面硬度一般要求达到3H的标准，以防摩擦刮花。

（2）ITO膜——Indium Tin Oxide的缩写,它是一种导电膜。极其细微，通过“溅镀”（类似与喷涂）工艺做在FILM和玻璃上。触摸屏的“线性”好坏绝大部分决定于此膜的均匀性。特别是FILM自身是可伸缩的部品，其表面ITO膜的均匀性就更显重要了。

（3）玻璃——它一方面起到承载作用，以承载操作压力，防止整个成品变形。另一方面，其表面也镀有ITO膜，与FILM共同完成“触摸功能”。

（4）隔点——是一种绝缘胶类物质，直径一般在0.03~0.05。隔点是通过“丝印”的方法附在玻璃上，与上面的FILM的保持0.05~0.07间距。其作用是保障触摸动作的防止误动作和准确性，同时也可通过隔点的大小来调节触摸时的操作力的大小。

（5）银线——用来传导电流信号，也是通过“丝印”的方法印在FILM和玻璃上面。

（6）绝缘胶——用来防止上下银线的短路,同时也是使FILM悬浮于玻璃之上的“支撑架”，总厚度约0.10mm。

（7）粘合胶——是用来将上下两层粘接成一体。

（8）透明油——其作用是调节非动作区的范围，一方面可适当扩大可视区（根据客户对可视区的要求），另一方面可防止误动作。

（9）FPC线——将触摸屏与主板连接起来完成信号传递（见下图）。对FPC的定义主要包括四个方面：FPC的外形、FPC的PIN数和接触面（正面还是反面）以及FPC的加强板厚度。

（10）触摸屏外形——触摸屏的规格尺寸，包括长、宽、厚。目前市面上触摸屏的厚度有：1.0mm和1.4mm两种，这是因为触摸屏的玻璃目前广泛使用0.70mm和1.10mm厚度。触摸屏的长、宽一般是指玻璃（刚体）的尺寸，加工时工厂都是以最大公差尺寸来生产，这主要是加工工序和加工精度（最后切割玻璃）以及玻璃的 “边损”因素。设计时，外形尺寸一般是根据TFT LCD的外形来确定，这主要是方便安装和定位的简化。一般不同的TFT LCD 单独对应一款触摸屏,若LCD的尺寸相差很小时,可触摸屏可共用共用一款，TFT LCD要区别定位。

（11）可视区——视线不受阻碍的区域。可视线以外是视线不可”穿透”的区域。因此“可视区”应该大于显示屏面盖窗口,才可以避免图像被触摸屏遮挡。

可视区的确定方法： 触摸屏的可视区是依据面盖窗口区大小来定。先根据TFT LCD的图像有效区单边缩小0.5mm~1.5mm来确定显示屏的面盖窗口大小,再在面盖窗口区单边扩大0.5mm~1mm（根据结构的实际状况定）作为触摸屏的可视区。

（12）非动作区——在此区域进行触摸不会有操作响应，此区域主要是用来防止误操作的工艺区域，并非产品功能所需的部分。

（13）动作区——是进行触摸操作时使用的区域，在此区域内操作必须全部有操作响应。它是触摸屏的功能区，是设计中最重要的区域。

（14）面盖窗口区——此区域在触摸屏的正式设计图中不会体现出来，但在确定可视区/非动作区/动作区时是一个重要的依据（见上面可视区的确定方法），以防范因面盖产生的误动作。

在触摸屏产品中，操作压力也是一个重要指标。它是指触摸动作时笔或手指接触到FILM的压力，手写产品规格一般为10~80g的，手触摸产品一般采用10~150g。

压力小对操作力的敏感性就高，但如果工艺和FILM的韧性不好就有可能出现因为振动等因素造成误动作。压力过大的产品，手感不佳，且对反应速度也会有一定的影响。

当然，操作压力做“大”容易做“小”难。在示意图中我们看到有“隔点”均布于FILM之下。调节“隔点”的间距和大小就是调整操作力的一个主要途径。对于7”左右的触摸屏，常用的“隔点”的间距是：3.0X3.0X0.04（隔点间距长X宽X隔点的高度）/ 2.5X2.5X0.04/3.0X3.0X0.03等，隔点间距越大操作力越小，隔点的高度越高操作力越大。

2、电阻式触摸屏工作原理及失效分析 2.1电阻式触摸屏工作原理

在设计触摸屏之前我们要了解它的工作原理,这样才能设计出合理的尺寸和防范错误。先从工作原理来了解，其工作原理图示如下：