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      家庭觸控電視設(shè)計(jì)方案研究

      2019-07-25 01:43:37鄭波
      衛(wèi)星電視與寬帶多媒體 2019年6期
      關(guān)鍵詞:背板模組觸摸屏

      鄭波

      【摘要】家庭觸控電視的市場(chǎng)目前還處于空白狀態(tài)。本文主要從電容式觸摸屏和電磁式觸摸屏方向,淺談?dòng)|控電視家庭化的方案構(gòu)想和實(shí)例設(shè)計(jì)案例。

      【關(guān)鍵字】家庭觸控;觸控電視;觸摸屏;電容觸控;電磁觸控;混合觸控

      一、前言

      觸控電視是在普通的電視機(jī)上加配觸摸屏設(shè)備,讓普通電視變的可以觸摸、可以控制。觸摸屏是一種定位設(shè)備,與鼠標(biāo)、鍵盤(pán)一樣,也是一種輸入設(shè)備。利用這種技術(shù),只要輕輕地觸摸顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作,從而使人機(jī)交互更為簡(jiǎn)單、直接、便捷和人性化。

      目前,顯示領(lǐng)域應(yīng)用觸摸屏的主要是會(huì)議平板、教育一體機(jī)等商用和教育領(lǐng)域,家庭觸控電視的市場(chǎng)還處于空白狀態(tài)。電視作為最早進(jìn)入家庭的屏幕,其人機(jī)交互還處于比較初級(jí)的階段。相比較而言,觸控系統(tǒng)服務(wù)已在手機(jī)、PC、Pad等端口上得到了極大的應(yīng)用,讓交互成為人們生活自然而然的一種習(xí)慣。無(wú)物不觸的時(shí)代將要來(lái)臨,家庭電視同樣離不開(kāi)觸控。未來(lái)家庭觸控電視的需求必將越來(lái)越高。

      本文將從觸摸屏方面簡(jiǎn)單介紹家用觸控電視的方案構(gòu)想和實(shí)例設(shè)計(jì)案例。

      二、家用觸控電視方案構(gòu)想

      (一)觸控電視關(guān)鍵元器件——觸摸屏的選型

      首先來(lái)了解下觸摸屏的種類和優(yōu)缺點(diǎn)。

      (1)觸摸屏的種類

      從技術(shù)原理上區(qū)分,常用的觸摸屏有紅外線式觸摸屏、電容式觸摸屏、電阻式觸摸屏、表面聲波式觸摸屏、電磁感應(yīng)式觸摸屏。另外還有光學(xué)成像式觸摸屏、矢量壓力傳感式觸摸屏、數(shù)字聲波導(dǎo)向式等。

      紅外線式觸摸屏:是利用X,Y方向上密布的紅外線矩陣來(lái)檢測(cè)并定位用戶的觸摸。

      電容式觸控屏:是利用人體的電流感應(yīng)電流進(jìn)行工作的。

      電阻式觸摸屏:主要是通過(guò)壓力感應(yīng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)屏幕內(nèi)容的操作和控制。

      表面聲波式觸摸屏:是通過(guò)聲波來(lái)定位的觸控技術(shù)。

      電磁感應(yīng)式觸摸屏:感應(yīng)器設(shè)置在顯示屏之后,感應(yīng)器在顯示器表面產(chǎn)生一個(gè)電磁區(qū)域,電子筆觸碰到顯示器表面時(shí),感應(yīng)器可以通過(guò)計(jì)算電磁的改變來(lái)確定觸控點(diǎn)的位置。

      (2)常用觸摸屏的性能比較

      不同類型的觸摸屏,適用場(chǎng)合也有不同。表一為常見(jiàn)的幾種觸摸屏的性能比較以及適用場(chǎng)合。(見(jiàn)表1)

      (3)適合家用觸控電視的觸控類型篩選

      觸控電視用于家庭,考慮到親子互動(dòng)、孩童涂鴉繪畫(huà)等多種使用場(chǎng)景,觸控電視需滿足多人同時(shí)操作的需求,且需能支持手寫(xiě)筆繪等多種觸控方式。同時(shí)考慮到家用電視與室內(nèi)環(huán)境的融合協(xié)調(diào)性,觸控電視外觀要脫離笨重呆板的形象。因此,觸控電視至少要有多點(diǎn)觸控、高分辨率、高靈敏、輕薄等特點(diǎn)。

      上述幾種觸控類型中,聲波屏目前已經(jīng)很少用,電阻屏不支持多點(diǎn)觸控,紅外屏響應(yīng)速度稍慢、分辨率稍低,且紅外屏不利于超薄超窄外形。僅電容屏和電磁屏滿足家庭觸控電視需求。

      因此,本文認(rèn)為,適合家庭觸控電視的觸摸屏為電容式觸摸屏和電磁式觸摸屏。

      (二)家庭觸控電視方案構(gòu)想

      因電磁屏必須使用電磁筆觸控,單獨(dú)應(yīng)用于家庭電視的話,操作單一,操作體驗(yàn)差。因此本文構(gòu)想適合家庭觸控電視的方案有兩種:

      以電容觸控為觸控方案的全貼合電容觸控電視。

      以電容+電磁混合觸控為觸控方案的全貼合混合觸控電視。

      三、實(shí)例方案簡(jiǎn)述

      電容加電磁混合觸控電視同時(shí)具備電容屏的手指多點(diǎn)觸控特點(diǎn),和電磁屏的電磁筆優(yōu)先、防誤觸特點(diǎn),比單電容觸控更具操控性。對(duì)消費(fèi)者而言,如果需求高要求的繪畫(huà)書(shū)寫(xiě)性能,則可選擇混合觸控。如果只需常規(guī)的觸控需要,單電容觸控同樣滿足使用需求。而在結(jié)構(gòu)組成上,單電容觸控可看作是混合觸控的簡(jiǎn)化版本。因此本文將主要介紹混合觸控電視的實(shí)例設(shè)計(jì)方案,不再單獨(dú)介紹單電容觸控電視的方案。

      (一)電容電磁混合式觸控電視方案(本文以65吋觸控電視設(shè)計(jì)為例)

      本設(shè)計(jì)采用全貼合工藝,無(wú)面框,正面電容觸摸屏與液晶面板全貼合無(wú)空隙,顯示更通透。搭配側(cè)入式背光模組。而背光模組內(nèi)部,搭載電磁式觸摸膜,置于反射片之下,模組背板之上。整體追求主流超薄超窄元素。觸控電視詳細(xì)組成結(jié)構(gòu)請(qǐng)見(jiàn)圖一。

      電容觸摸膜采用G+F+F結(jié)構(gòu)和外走線布線工藝。GFF結(jié)構(gòu)觸摸膜的表面蓋板是鋼化玻璃材質(zhì),抗刮抗磨不易損壞,適合家庭環(huán)境使用,在兒童玩鬧敲擊等極端條件下也可有效工作。外走線布線工藝,對(duì)觸摸膜sensor的邊緣尺寸占用少,可使觸摸膜邊部更窄。從而使觸控電視整體做的更窄。滿足家用電視的輕薄化外觀需求。因65吋觸摸膜尺寸較大,觸摸膜的三邊FPC需要接PCB板。

      模組背板采用金屬?zèng)_壓背板,分布大面積加強(qiáng)筋,以增加整體強(qiáng)度。側(cè)入式模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),內(nèi)部依次裝配有散熱條、LED燈條、電磁式觸摸膜、反射片、導(dǎo)光板、光學(xué)膜片,以及其他輔助限位元件。

      電磁式觸摸膜在背板內(nèi)側(cè)、反射片下部,從背板側(cè)后出FPC線,背板背面相應(yīng)位置開(kāi)孔。背面接控制板。電磁觸摸膜結(jié)構(gòu)類似一張反射片,固定方式同反射片類似,通過(guò)模組內(nèi)部限位結(jié)構(gòu)固定。

      模組中框?yàn)樗苣z材質(zhì),與模組背板卡扣卡合。中框正面貼附高粘性雙面膠條,用于貼合觸控模塊(液晶面板和電容屏全貼合之后的組合體)。觸控模塊四邊的PCB板統(tǒng)一翻轉(zhuǎn)到背板背面固定。中框側(cè)面有相應(yīng)FPC線避讓位。

      因電容觸摸膜有大量的外露FPC,因此設(shè)計(jì)搭配獨(dú)立整機(jī)中框,背面裝配,側(cè)鎖加背鎖螺釘固定,加配裝飾帶隱藏螺釘,外觀無(wú)螺釘。整機(jī)中框用于保護(hù)觸控模塊,隱藏觸摸膜的FPC線和PCB板,隱藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)件,同時(shí)是觸控電視的外觀件。

      背面采用雙后殼結(jié)構(gòu),上部是平板結(jié)構(gòu)的小后殼,塑膠材質(zhì),用于隱藏觸摸膜的三邊方向的FPC線,同時(shí)使電視上半部分外觀平整美觀。上后殼上緣通過(guò)卡栓上推滑動(dòng)卡合在整機(jī)中框內(nèi)側(cè),下緣通過(guò)螺釘固定在模組背板上。下部小后殼與傳統(tǒng)電視小后殼無(wú)異。用于隱藏和保護(hù)主板、電源板、底座導(dǎo)軌等元件。

      (二)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

      因電容觸摸膜三邊有數(shù)量眾多的FPC線,且連接有PCB板,對(duì)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)限制很大。因此整機(jī)中框采用半包結(jié)構(gòu),便于組裝和拆卸。但整機(jī)中框的裝配順序是在觸控模塊貼合完畢之后,此時(shí)的屏體受力性差,不宜采用需要按壓的卡扣固定,而是選用螺釘鎖固。螺釘外露會(huì)影響外觀美觀,本設(shè)計(jì)外加裝飾帶,隱藏螺釘?shù)耐瑫r(shí),做外觀修飾用途。見(jiàn)圖二整機(jī)中框和裝飾帶裝配示意圖。

      底座導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)需避免觸控電視極端受力情況下的晃動(dòng)甚至傾倒隱患,因此底座導(dǎo)軌鎖固面積比非觸控電視的大很多。通常非觸控電視底座導(dǎo)軌尺寸較小,鎖固區(qū)域在背板寬度方向的占比約在20%左右,設(shè)計(jì)上滿足立機(jī)后無(wú)前傾后仰即可。本設(shè)計(jì)觸控電視底座導(dǎo)軌,因?yàn)樾枰跇O端按壓觸控電視屏幕的情況下,仍能保持電視整體穩(wěn)定無(wú)晃動(dòng),因此底座導(dǎo)軌尺寸設(shè)計(jì)較大。鎖固區(qū)域在背板寬度方向的占比設(shè)計(jì)在40%左右,使之與背板固連更緊密,受力更均衡。見(jiàn)圖三底座導(dǎo)軌示意圖。

      底座的鎖附同樣要考慮使用過(guò)程中對(duì)垂直于屏幕的力的抵抗能力。因此在尺寸允許最大范圍內(nèi),底座螺栓設(shè)計(jì)偏向于垂直屏幕方向分布,增大屏幕方向的扭矩抗性。

      四、小結(jié)

      近年來(lái),隨著大眾的消費(fèi)水平的日益提升,對(duì)視聽(tīng)產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高。暫流行于商業(yè)領(lǐng)域和教育領(lǐng)域的觸控電視,逐漸向家用化方向發(fā)展。這是制造廠商實(shí)力提升的結(jié)果,同時(shí)也是市場(chǎng)的需求導(dǎo)向。未來(lái)的世界是一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)、無(wú)物不觸的世界。家作為人們生活休閑娛樂(lè)最頻繁、停留時(shí)間最久的場(chǎng)所,理應(yīng)擁有最前沿的視聽(tīng)享受環(huán)境。而電視作為家庭視聽(tīng)的中心,也必將對(duì)其交互性提出更高的要求。家庭觸控電視必將是未來(lái)不可或缺的一塊。

      參考文獻(xiàn):

      [1]趙婕.淺談?dòng)|摸屏技術(shù)及其應(yīng)用[J].電子世界,2018(23):127-128.

      [2]劉熠凡.觸摸屏技術(shù)的性能與發(fā)展[J].科技資訊,2017(32):73-74.

      [3]鮑兆臣.觸摸屏技術(shù)及其未來(lái)發(fā)展方向[J].建材世界,2014,35(05):74-77.

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