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时间:2019-01-09
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1、触摸式电阻屏的牛顿环现象分析及对策 【摘要】牛顿环一直是困扰触摸屏质量提高的问题之一。本文分析了牛顿环现象产生的光学条件,在触摸屏上形成的机理,运用反向思维提出了解决此问题的一系列对策,并用具体实例验证了此类对策在电阻屏上的实际效果。 【关键词】牛顿环电阻屏ITO薄膜 背景:电子产品在我们的生活中无处不在,各种款式的触摸屏为我们提供了方便舒适的交互界面,但在生产加工过程中常会出现一种致命质量缺陷―牛顿环,牛顿环出现的区域因为光线干涉的缘故,会造成色彩叠加故而导致最终显现的色彩不正,也降低了该区域的显示对比度
2、。本文以实际案例重点介绍电阻屏遇到此类问题的原因分析及对策。 1牛顿环产生的原因 (1)牛顿环,又称“牛顿圈”。是一种薄膜干涉现象。它是一些明暗相间的同心圆环。例如用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触,在日光下或用白光照射时,可以看到接触点为一暗点,其周围为一些明暗相间的彩色圆环;而用单色光照射时,则表现为一些明暗相间的单色圆圈。这些圆圈的距离不等,随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹如图1.1。(2)触摸屏产生牛顿环的机理。不管是电阻式触摸屏
3、,还是液晶显示器,实现主体都是一块ITO薄膜和一块ITO玻璃,或两块ITO4薄膜,如果有一面材料产生形变,材料ITO内表面产生一个曲率半径的曲面,那么就有可能会产生牛顿环。在实际生产过程中,一般会把外框支撑处的间隙距离做得比中间的稍微大一些。如果工艺中参数稍有差离,那么这种距离差就没法消除,这样就会产生一定的中间向内凹陷,这样光线在两个表面间的光程差就会产生不一样,在入射光与反射光的互相干涉过程中,就会按不同的光程差区域选择出不同的波长出来,显现出对应波长的颜色。 2电阻式触摸屏的牛顿环问题及对策 2.1触摸
4、式电子屏的结构介绍 电阻式触摸屏在生产过程中,为了产生一个触动区域的变形量,外框(粘接层周边)的高度一般要比里面的支撑点(印刷的隔离点)高出很多,如果印制水性粘胶做外框的话,一般高度在15~25微米左右;如果是使用PET基材双面胶,一般也在50微米以上,而里面的支撑点,一般不到25微米,如果使用直径30~45微米的DOT,支撑点最后的成型高度也只有15~25微米左右。同时电阻式触摸屏的操作面,为了产生一个触动区域的变形量,一般都是用柔性的PET薄膜涂覆ITO材料(厚度:0.188毫米)。如果生产过程中工艺参数控
5、制不精确,处于产品靠中间部分的ITO薄膜受重力的作用都会自行塌陷,贴在支撑点上,产生曲面变形,这样,入射光线与两个ITO内表面的反面光线产生干涉,便形成了牛顿环。 我们在开发一款用电阻式触摸屏的温控器时就遇到了此类问题。这是一款150x90(毫米x毫米)的触摸屏,上面有一处70x50(毫米x毫米)的显示区和几处操作区。整个操作层是用丝印技术印刷过的PET4材料,上面的符号和指示符是为方便操作用,水性胶通过钢网涂布在操作层的周边以便与触摸功能模组贴合。水性胶的厚度就是最外面的装饰层与触摸层的唯一支撑,由于外面是很
6、薄的PET薄膜,在重力的作用下势必会向下塌陷,依据牛顿环产生的条件,在视窗区很容易产生牛顿环,其他非显示区只是不是那么容易看见而已。实际情况也如如此,在显示区有彩虹出现,特别在操作相应的按键时,牛顿环现象更加明显。如图2.1所示。 2.2电阻式触摸屏上牛顿环问题的预防和对策 预防电阻式触摸屏的牛顿环,首先要在ITO薄膜调质处理过程中,选择好合适的治具和调整好设备的调质处理参数,让ITO薄膜在各部分同步收缩,避免因收缩不均匀产生的不平整现象,并且要注意不要把装载治具上的不平整性转移到ITO薄膜上。 支撑点的高
7、度控制,也是预防牛顿环的主要方式,从牛顿环产生的公式可以看出,支撑点的高度超过一定的数值,牛顿环就会很难形成了,也就是凸面的曲率越小,R越大,牛顿环就会被成形到产品外,从而避免了此类质量问题,在温控器上产生的牛顿环现象,其重要原因是柔性的操作指示层和触摸功能模组的组合触发了牛顿环发生的条件,我们要采取的对策就是改进两者的粘接状态,破坏牛顿环形成的条件。(触摸功能模组自身的牛顿环不在本文的研究范围)4 对策一:改善隔离点及其高度。把原来印刷在指示层内侧的隔离点进行了改进,由原来的直径20微米,间隔3x3(毫米x毫
8、米)改为直径30微米间隔1x1(毫米x毫米)的网版制式。此措施确实改善了不良的情况,但不能完全消除。对策二:改进指示层与触摸功能层的胶体厚度。原来的产品中使用的是15微米厚度的水性胶,我们尝试了25微米、50微米、70微米和80微米厚度的背胶,结果是若使用50微米(含)以上的胶体厚度,显示区的牛顿环现象会得到明显的改善,但胶体厚度若超过70微米,就能觉察到指示层与触摸功能
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