當今一些最具創新性、顛覆性和盈利能力的產品，如手機、平板電腦、計算機、信息亭、導航系統和工業設備，都配備了觸摸屏。沒有任何界面能提供更直接、更身臨其境和直觀的方式來參與數字世界。

雖然易于使用，但觸摸屏顯示器的開發可能具有挑戰性。它們涉及一系列關鍵決策，直接影響產品質量、上市速度、用戶體驗，并最終影響業務結果。

盡管面臨挑戰，但消費者的期望仍在繼續飆升：用戶要求以時尚、設計前衛的風格提供無可挑剔的性能。這反過來又迫使開發人員尋找更多方法，將更多功能打包到更纖薄的外形中，絕對不妥協。

以下是觸摸顯示器的六個關鍵設計挑戰。

設計挑戰1：蓋板的外觀和耐用性

顯示器的蓋板是橡膠與道路相遇的地方，或者更確切地說，指尖與功能相遇的地方。這使得蓋板鏡頭成為一個獨特的重要賣點，并且您有多種塑料和玻璃可供選擇。玻璃是主要選擇，主要是因為它的硬度。可以使用普通的鈉鈣玻璃，這是普通的窗戶玻璃。

耐久性和安全性考慮通常要求使用化學或熱工藝對玻璃進行強化或硬化。所有玻璃都可以進行化學硬化，而熱硬化通常僅適用于厚度超過三毫米的玻璃。化學硬化可以使表面更耐刮擦，但它只影響外表面。另一方面，熱硬化使材料在整個過程中硬化，包括表面以下。對于特別堅固的透鏡，離子交換強化（鋁硅酸鹽）玻璃是理想的產品。它是使用化學過程創建的，該過程將鈉鈣玻璃中的天然鈉離子交換為較大的鉀離子。其結果是更致密、更耐用的玻璃，可實現輕巧、纖薄的設備外形，尤其是無邊框設計。

最后，在選擇蓋玻片時，要知道有多種處理方法可以減輕眩光、反射、指紋和微生物污染，所有這些都會對用戶體驗產生重大影響。

設計挑戰2：機械魯棒性

即使在非堅固的環境中，顯示器也必須設計為能夠承受日常使用。設備的耐用性不僅僅是您選擇的蓋板的功能;還必須考慮懸浮和粘合技術。兩個主要選擇是氣隙鍵合，這是經濟的，和光學鍵合，這是優越但昂貴的。

氣隙粘合涉及使用墊片和雙面膠帶將傳感器粘合到顯示器上，例如 3M 的超高粘合 （VHB） 系列產品。光學粘合基于光學透明樹脂，這是一種有機硅或丙烯酸基粘合劑，可將觸摸傳感器直接安裝到顯示器上，沒有氣隙。使用這種方法，您可以創建更耐用、更剛性的裝配體，有助于減少強光下的反射。

機械堅固性的另一個因素是，您打算如何預測和減輕紫外線 （UV） 紅外 （IR） 光對所選組件集的負面影響。最后，考慮一下你的鏡頭有多容易破裂。給定材料的沖擊等級（IK 等級）并不決定最終裝配體的抗沖擊性;這取決于整體設計。

設計挑戰3：空間限制和獨特形狀

設備發展得越多，采用新的形狀，并且在許多情況下縮小，您就越有可能從柔性印刷電路（FPC）中受益，柔性印刷電路比電路板更通用。有兩種類型的FPC：無源FPC，它不包含控制器組件，以及有源FPC，它包含控制器組件。

在現成的 FPC 不適合特定尺寸、形狀或接口的情況下，定制 FPC 可能很有價值。定制 FPC 還可以組合多個現有 FPC 的功能，這可以簡化設計、減少空間要求或改善成品器件的熱特性。定制FPC的成本可能明顯低于開發全新傳感器設計的成本，使新的FPC成為“定制”傳感器的低成本手段。

設計挑戰4：接地設計

觸摸顯示器在哪些組件接地以及如何接地方面可能具有喜怒無常。一個常見的問題是抗噪性差，即來自無線網絡或電源線的電磁干擾 （EMI） 會破壞顯示器的運行。另一個問題是長期漂移，即上電產生的輸出電壓隨時間變化。為了獲得良好的接地，請保持盡可能短的接地連接（軌道或電線），并將阻抗保持在最低水平，尤其是在顯示器外殼和觸摸控制器之間的接地連接中。

請記住，每個連接器都會增加阻抗，還會引入雜散或寄生電容效應，使電路以意想不到的方式運行。避免接地回路，因為接地回路可能會產生意外電流的干擾。請嘗試星形拓撲。

設計挑戰5：假觸摸

觸摸傳感器充當天線陣列，從任意數量的源吸收強大的EMI。因此，屏幕可以響應用戶未進行的觸摸，或忽略實際嘗試的觸摸。一個相關的問題是用戶觸摸屏幕上的位置與屏幕上顯示觸摸的位置之間的明顯偏移。虛假觸摸會激怒用戶，并對您的產品聲譽留下黑眼圈。

系統的抗干擾性取決于集成在控制器中的濾波器，質量差異很大。電源的質量也參差不齊，也會產生虛假觸摸效果。低功率、電壓變化、頻率變化和能量尖峰等臟功率異常是典型的根本原因。顯示器可能是投射電容式（PCAP）顯示器中的另一個重要噪聲源，通常用于手機和平板電腦。因此，在觸摸傳感器和薄膜晶體管（TFT）偏振片之間保持足夠的距離非常重要。您通常需要進行試錯測試。

設計挑戰6：EMI測試

通過EMI測試可能是將工業或更高等級產品推向市場的一大障礙。規劃在這里至關重要，因為在設計和開發過程中，您可以越早解決問題，它們的成本和復雜性就越低。如果可以，請咨詢觸摸顯示硬件提供商的工程師。

若要確定設備的設計要求，請從與設備使用方式相關的外部因素開始。用戶會戴上厚手套嗎？傳感器上會有高導電液體嗎？附近會有不尋常的電磁場嗎？為了解決這個問題，請重點關注智能設備設計，包括聲音接地，以及選擇具有經過驗證的抗噪性的組件。也就是說，比較不同供應商產品之間的EMI抗擾度可能很困難，并且某些組件的噪聲水平可能會很高。

預測試是完成CE認證的明智策略。要考慮的一項測試是IEC EN 61000-4-6，EMC第4-6部分：測試和測量技術 - 對射頻場引起的傳導干擾的抗擾度。該測試通常是最難通過的測試，但是通過使用原型進行預測試，您可以增加第一次嘗試通過CE認證的機會。

審核編輯：郭婷