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投影电容触摸屏市场又在悄然变化【首页】
时间:2020-12-16 23:41 点击次数:
本文摘要:通常,银纳米线、金属网格和导电聚合物传感器结构必须具有两层或更多层来绝缘(X和Y)导体,从而减少单层设计中的材料含量。相比于PET膜基板上每平方30-50左右,纳米银线的电阻比ITO更好,这种技术中使用的投影电容触摸传感器可以扩展到42英寸左右,但远远超过这个尺寸仍会允许触摸性能。

技术

,投影电容触摸屏市场又在悄然变化。市场非常重视更轻薄、更高效、更可靠、成本更低的触摸屏。

然而,触控面板中使用的氧化铟锡(ITO)导电材料并没有太多的限制,因此未来将会被各种替代材料所取代。投影电容式触摸屏市场又在悄然变化。缓慢的工业发展极大地实现了更纤薄、更高效、更可靠和更低成本的触摸屏。这些发展背后的主要驱动力是氧化铟锡(ITO),它主要用作手机和平板电脑触摸屏的导电材料,没有很多限制,因此将被替代材料所取代。

ITO有限小尺寸屏幕导电材料开放修订ITO尚未广泛应用于大型影音和信息亭应用,但一些正在开发的技术将取代ITO,这些新技术将不会用于上述应用。投影电容触摸技术转型背后的一个关键驱动因素是将触摸功能集成到嵌入式技术的LCD面板本身,因此需要一个单独的触摸屏面板,也称为线性触摸面板。

这样做之后,我们就可以生产出更厚、更重、更容易集成的触控设备。光学性能和亮度也可以通过减少LCD与用户的距离和层数来提高。

然而,生产嵌入式触摸屏的过程仍在朝着更完整的目标发展,因此在行业中得到广泛应用和允许。因此,带有ITO导体的线性投影触摸屏面板仍然是使用的主要技术,至少在智能手机、平板电脑和可穿戴设备中是如此。但尺寸缩小多达20英寸,就会有很多缺陷,主要是电阻比较高,不会妨碍性能,不适合某些材料。至于哪些导电材料可以用作较小尺寸的触摸屏,目前有三种主要的材料技术处于领先地位:铜微丝、银金属网和银纳米线,还有三种:碳纳米芽、导电聚合物和石墨烯。

本文将探讨前五种材料技术的四个主要参数:经济性、阻力、可见性和可用性;石墨烯还不会被探索。石墨烯还处于研发初期,还没有商用。考虑经济因素和材料成本差别很大。

在考虑触摸屏成本时,关键问题包括初始加工成本和长期材料寿命剔除。不开模装基板(掩膜)的技术基本不需要加工,可以以较低的成本进行小批量生产。

如果开模或其他加工是必要的,小批量生产将不允许有不同尺寸的灵活性,但它有可能获得标准尺寸的小批量生产。在加工方面,铜微丝具有延展性的优势。无需激光、开模/化学/转移印刷或加工,即可将电极装入基板。

纳米银线可以通过激光挤压定制到一定程度,但是需要额外的过程来将边界导体连接到控制器。通过丝网印刷将导电聚合物涂覆在一起是非常简单的,但是在丝网印刷或转移印刷和激光处理后必须不制作图案。相比之下,银金属网格技术在材料源上制作图案,因此需要预先注册传感器的大小。这个不会花1万~ 2万美金每个传感器设计,明确不同的屏幕尺寸。

碳纳米芽的沉积过程非常简单,需要在纳米芽反应器中使用,然后在激光测绘过程中用来制作电极。生产成本的另一个关键因素是所需的层数。铜微丝可以绝缘,所以X、Y电极可以形成单层。PCB绝缘也可以避免材料水解,但是暴露在高温低湿环境下会大大降低触摸屏的效率。

通常,银纳米线、金属网格和导电聚合物传感器结构必须具有两层或更多层来绝缘(X和Y)导体,从而减少单层设计中的材料含量。碳纳米芽也是两层技术。此外,必须注意避免水分转移到材料中,否则可能导致上述水解和触摸屏故障。

15-30低电阻铜微丝打造大尺寸触摸屏。触摸屏的电阻是要求触摸灵敏度或信噪比(SNR)的关键因素。电阻较高的材料会不允许电流量流过导体,使其更难正确发现,这表明屏幕、电源或其他外围电子产品的电磁干扰造成的伤害和触摸事件。似乎这种阻力对较小尺寸的触摸屏影响较大,尤其是需要进行多点触摸、防伤害、近距离感应(在手指实际认识屏幕之前识别触摸)时。

如上所述,ITO由于电阻相对较低,限制作为小触摸屏使用,每平方100左右;因此,这种材料使用的大多数触摸屏都大于22英寸左右,如果远远超过这个尺寸,就不会有明显的性能余量。相比于PET膜基板上每平方30-50左右,纳米银线的电阻比ITO更好,这种技术中使用的投影电容触摸传感器可以扩展到42英寸左右,但远远超过这个尺寸仍会允许触摸性能。银金属网的低电阻约为每平方15到30,因此可以用作尺寸约为65英寸的触摸屏。

铜微丝的电阻较低,约为每平方米5或更小,可用于制造尺寸接近100英寸的超大触摸屏。此外,极低的电阻也获得了最佳的信噪比,使得触摸屏即使戴手套也能检测到厚面板玻璃上的触摸,而无需在低电压下驱动电子设备或在多个连接的控制器两侧显示屏幕。如果在这两种精致的方法中使用替代材料技术,大尺寸触摸屏可以在以后实现。

引入必要的材料屏幕面板,以产生出色的可视性所有线性面板投影电容器技术还包括在用户和屏幕之间引入某些材料元素,以便产生无论多小,但对图像不存在的某些光学差异,特别是当显示器重新打开时,通过使用铜微线技术创建的10um导体网格是可见的。也就是说光入射突出,在任何外界光处理之前都在90%的范围内。相比之下,纳米银线和银金属网格技术可以创建可视性略高的导电轨迹,是5-10um范围内的金属网格;然而,纳米线和导电聚合物涂层会在整个屏幕上产生严重的色偏或朦胧感,透光率约为85%。新技术已经成为主流,户外暴露带来许多挑战。

少数专业厂家生产铜微丝触摸传感器已近20年。该传感器是一种成熟的投影电容触摸技术,仅限于恶劣环境下的大尺寸屏幕。在过去的几年里,银金属网格和银线触控技术逐渐成为主流,其中许多制造商负责安装适当的印刷和激光生产图案设备。在触摸屏行业,这两项技术都很精致,这意味着它们的长期可靠性还没有得到证明,尤其是在户外挑战性应用中暴露在温度和湿度下,它们的电阻和触摸性能不会有太大变化。

触摸屏

无导体势的石墨烯适合做电容器屏材料。一种可能改变游戏规则的新触摸屏材料技术正在出现:石墨烯被使用。石墨烯最早于2004年在曼彻斯特大学发现。

此后,其强度、透明性和导电性都取得了可喜的成绩,但研发仍处于追赶阶段。石墨烯是以原子厚度的碳分子沉积的,它融合了类似铜微丝的低电阻,具有“隐形”导体的潜力。

然而,尽管它有作为投影电容触摸屏材料的潜力,这项令人兴奋的新技术也适用于许多其他应用,如水净化、电池和太阳能电池;大部分开发者还是专注于这些方面。在R&D路线图上,触摸屏的使用率要低得多。

总之,投影电容触摸屏不存在“极端”的导电材料,设计师不应该寻找性能、光学、耐用性、可扩展性、可靠性等方面最优秀的人来适应自己的触摸屏应用。手机和平板电脑触摸屏的全球市场令商业影音市场相形见绌。根据TouchDisplayResearch的数据,到2023年,氧化铟锡替代市场可能会超过130亿美元。

新触摸屏材料的研发不会集中在这个巨大的市场上,在这个领域的投资肯定会给商业和工业市场带来很多好处。


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