Просмотры: 222 Автор: Венди Публикайте время: 2024-12-15 Происхождение: Сайт
Контент меню
● Введение
● Основная структура емкостных сенсорных экранов
● Покрывать стеклянные материалы
>> Термически закаленное стекло
● Материалы слоя сенсорного датчика
>> Графен
>> Стекло
>> Полиимид
>> Оптически прозрачные клеев (OCA)
>> Жидкие оптически прозрачные клеев (Loca)
● Схема управления материалами
>> Материалы печатной платы (PCB)
● Новые материалы и технологии
>> Самовосстанавливающиеся материалы
>> Пьезоэлектрические материалы
>> 2. Как работают материалы для самовосстановления в емкостных компонентах сенсорного экрана?
>> 4. Как квантовые точки повышают производительность емкостных компонентов сенсорного экрана?
Емкостные сенсорные экраны произвели революцию в том, как мы взаимодействуем с электронными устройствами, от смартфонов и планшетов до промышленных панелей управления и автомобильных дисплеев. Эти сенсорные интерфейсы полагаются на сложное взаимодействие материалов и компонентов для обнаружения и реагирования на наши сенсорные входы. В этой всеобъемлющей статье мы рассмотрим различные материалы, используемые в емкостных компонентах сенсорного экрана, их свойствах и то, как они способствуют общей функциональности этих вездесущих устройств.
Прежде чем углубляться в конкретные материалы, важно понять основную структуру емкостного сенсорного экрана. Как правило, эти экраны состоят из нескольких слоев:
1. накрыть стекло или защитный слой
2. Слои -датчика.
3. Display Layer (например, LCD или OLED)
4. Схема управления
Каждый из этих слоев включает в себя различные материалы, выбранные для их конкретных свойств и функций в емкостных компонентах сенсорного экрана.
Самым внешним слоем емкостного сенсорного экрана является крышковое стекло, которое служит как защитным барьером, так и поверхностью, с которой взаимодействуют пользователи. Общие материалы, используемые для покрытия стекла, включают:
Химически укрепленное стекло, такое как горилла Корнинг, широко используется в емкостных компонентах сенсорного экрана. Этот материал подвергается ионообменному процессу, который заменяет меньшие ионы натрия на более крупные ионы калия, создавая слой сжимающего напряжения на поверхности. Это приводит к повышению сопротивления царапин и общей долговечности.
Процесс укрепления химического вещества включает в себя погружение в стекло в расплавленную калиевую соленую ванну при температуре около 400 ° C. Поскольку ионы натрия в стекле заменяются более крупными ионами калия, он создает слой сжимающего напряжения на поверхности и натяжении в центре. Этот профиль напряжения значительно повышает сопротивление стекла повреждениям от ударов и царапин.
Термически закаленное стекло является еще одним вариантом для покрытия стекла в емкостных компонентах сенсорного экрана. Этот материал нагревается вблизи его точки смягчения, а затем быстро охлаждается, создавая натяжение в стекле, которое увеличивает его прочность и сопротивление для поломки.
Процесс теплового отпуска включает нагревание стекла до температуры около 600-700 ° C, чуть ниже его смягчительной точки. Затем стекло быстро охлаждают с использованием воздушных струй, что заставляет внешнюю поверхность охлаждать и сжиматься быстрее, чем интерьер. Это создает состояние сжатия на поверхности, сбалансированной натяжением во внутренней части, что приводит к стеклу, которое примерно в четыре раза сильнее, чем отожженное стекло той же толщины.
Для применений, где вес или гибкость являются проблемой, синтетические материалы, такие как поликарбонат (ПК) или полиметилметакрилат (PMMA), могут использоваться в качестве альтернативы стекла в емкостных компонентах сенсорного экрана. Эти материалы предлагают такие преимущества, как ударное сопротивление и возможность создавать изогнутые или гибкие дисплеи.
Поликарбонат, например, известен своей исключительной воздействием, которая примерно в 250 раз больше, чем стекло. Он также намного легче, что делает его идеальным для портативных устройств. ПММА, широко известная как акрил, предлагает отличную оптическую ясность и устойчивость к ультрафиолету, что делает его подходящим для применения на открытом сенсорном экране.
Слой сенсора сенсора является сердцем емкостных компонентов сенсорного экрана, ответственным за обнаружение изменений в емкости, когда проводящий объект (например, пальцем) приближается или касается экрана. Несколько материалов используются для создания этого важнейшего слоя:
Оксид индия олова (ITO) давно является стандартным материалом для прозрачных проводящих покрытий в емкостных компонентах сенсорного экрана. ITO представляет собой смесь оксида индий (III) и оксида олова (IV), которая обеспечивает превосходную проводимость при сохранении высокой прозрачности. Обычно он наносится в виде тонкой пленки на стеклянных или пластиковых подложках, такие как пропасть или химическое осаждение паров.
Уникальные свойства ITO вытекают из его электронной структуры. Материал представляет собой тяжело легированный полупроводник N-типа, где атомы олова действуют как легирующие примеси в решетке оксида индия. Это приводит к высокой концентрации свободных электронов, что дает ITO свои проводящие свойства. В то же время, его широкая полосатая складка позволяет пройти видимый свет, что делает его прозрачным.
Металлическая сетчатая технология стала альтернативой ITO в емкостных компонентах сенсорного экрана. В этом подходе используется сетка с ультра-жареными металлическими проводами, часто изготовленной из меди или серебра, для создания прозрачного проводящего слоя. Металлическая сетка предлагает такие преимущества, как более высокая проводимость, гибкость и потенциально более низкие производственные затраты по сравнению с ITO.
Металлическая сетка обычно создается с использованием методов фотолитографии или печати, что позволяет точно управлять рисунком провода. Провода настолько хороши (обычно менее 5 микрометров по ширине), что они невидимы для невооруженного глаза, поддерживая прозрачность экрана. Открытая структура сетки также обеспечивает лучшую гибкость по сравнению с твердыми пленками ITO.
Технология серебряной нанопроводы - еще один многообещающий материал для емкостных компонентов сенсорного экрана. Эти невероятно тонкие серебряные провода распределены на подложке, чтобы сформировать проводящую сеть. Серебряные нанопроволоки предлагают отличную проводимость и гибкость, что делает их подходящими как для жестких, так и для гибких сенсорных экранов.
Серебряные нанопроволоки обычно синтезируются с помощью процесса на основе растворов и могут применяться к субстратам с использованием таких методов, как распылительное покрытие или печать рулона. Их высокое соотношение сторон (длина к ширине) позволяет им сформировать проводящую сеть при относительно низких концентрациях, поддерживая высокую прозрачность. Гибкость сетей серебряных нанопроволоков также делает их идеальными для развивающихся применений в гибкой и растягиваемой электронике.
Графен, один слой атомов углерода, расположенный в шестиугольной решетке, исследуется в качестве материала следующего поколения для емкостных компонентов сенсорного экрана. Его исключительная электрическая проводимость, оптическая прозрачность и гибкость делают его привлекательным вариантом для будущих технологий сенсорного экрана.
Уникальные свойства Graphene возникают из его двумерной структуры. Гибридизация SP2 атомов углерода в графене приводит к делокализованным электронам, которые могут свободно перемещаться по листу, давая ему превосходную электрическую проводимость. В то же время его толщина одноатома позволяет ему передавать до 97,7% видимого света, что делает его очень прозрачным.
Подложка служит основой для слоя сенсорного датчика в емкостных компонентах сенсорного экрана. Общие материалы подложки включают в себя:
Стекло остается популярным материалом подложки для емкостных компонентов сенсорного экрана из -за его превосходных оптических свойств, жесткости и совместимости с различными производственными процессами. Могут использоваться различные типы стекла, такие как содовое стекло или боросиликатное стекло, в зависимости от конкретных требований применения.
Сода-лаймовое стекло-наиболее распространенный тип, используемый на сенсорных экранах из-за его низкой стоимости и простоты производства. Он состоит в основном из кремнезема (SIO2), оксида натрия (NA2O) и оксида кальция (CAO). Боросиликатное стекло, которое содержит триоксид бора (B2O3), обеспечивает лучшую тепловую и химическую стойкость, что делает его подходящим для более требовательных применений.
PET - это гибкий пластиковый субстрат, обычно используемый в емкостных компонентах сенсорного экрана, особенно для применений, требующих сгибаемых или изогнутых дисплеев. Он предлагает хорошую оптическую ясность и может противостоять температуре, необходимым для осаждения ITO.
ПЭТ является термопластичным полимером семейства полиэстеров, известный своим высоким соотношением прочности к весу и превосходной стабильностью размеров. Его способность поддерживать свою форму под напряжением делает его идеальным для гибких сенсорных экранов. PET также обладает хорошей устойчивостью к влаге и химическим веществам, способствуя долговечности компонентов сенсорного экрана.
Полимидные пленки используются в качестве субстратов в емкостных компонентах сенсорного экрана, где требуется высокотемпературная сопротивление и гибкость. Эти материалы особенно подходят для гибких и складных применений дисплея.
Полиимиды представляют собой класс теплостойких полимеров, известных своими превосходной термостойкой, химической устойчивостью и механическими свойствами. Они могут выдержать температуру до 400 ° C, что делает их совместимыми с высокотемпературными этапами обработки в производстве сенсорного экрана. Их способность поддерживать гибкость и электрические свойства в широком температурном диапазоне делает их идеальными для продвинутых гибких и складных дисплеев.
Клей играет решающую роль в объединении различных слоев емкостных компонентов сенсорного экрана вместе. Эти материалы должны обеспечивать сильную адгезию при сохранении оптической ясности и не мешать функциональности сенсорного ощущения. Общие клейкие материалы включают в себя:
ОСК представляют собой специально сформулированные клеев, предназначенные для соединения слоев емкостных компонентов сенсорного экрана без введения воздушных зазоров и не влияя на оптические характеристики. Эти клей обычно основаны на акриловых и предлагают отличную прозрачность и долговечность.
ОСК обычно поставляются в виде тонких пленок или листов, которые ламинируются между слоями сенсорного экрана в условиях контролируемой температуры и давления. Они разработаны в соответствии с показателем преломления материалов, которые они связывают, чтобы минимизировать отражение света на интерфейсах, тем самым сохраняя оптическую ясность экрана.
Местные локасы - это жидкие клей, которые вылечены с использованием ультрафиолетового света после нанесения. Эти адгезивы могут перетекать в небольшие промежутки и нарушения, обеспечивая превосходную связь и оптические характеристики в емкостных компонентах сенсорного экрана.
Жидкая природа локаций позволяет им идеально соответствовать нарушениям поверхности, устраняя воздушные зазоры, которые могут повлиять на сенсорную чувствительность или оптические характеристики. После применения клей подвергается воздействию ультрафиолетового света, который инициирует реакцию полимеризации, превращая жидкость в твердый, оптически прозрачный слой. Этот процесс обеспечивает точный контроль над толщиной и распределением клея.
Схема управления в емкостных компонентах сенсорного экрана отвечает за обработку сенсорных входов и общение с основным процессором устройства. Ключевые материалы, используемые в этой области, включают:
ПХД в емкостных компонентах сенсорного экрана обычно изготовлены из материала FR-4 (Flame Satchant 4), составной из тканей из стекловолокна с эпоксидной смолой. Этот материал обеспечивает отличную электрическую изоляцию и механическую стабильность.
FR-4 состоит из нескольких слоев стеклянной волоконной ткани, пропитанной эпоксидной смолой. '4 ' в FR-4 относится к рейтингу сопротивления пламени материала. Эта композитная структура дает FR-4 его высокую прочность, низкую водопоглощение и превосходные электрические изоляционные свойства, что делает его идеальным для использования в схеме управления сенсорным экраном.
Медь является наиболее распространенным материалом, используемым для проводящих трассов на ПХД в емкостных компонентах сенсорного экрана. Эти следы соединяют слой сенсорного датчика к схеме управления и переносят электрические сигналы, которые обнаруживают сенсорные входы.
Медь выбирается для его превосходной электрической проводимости, уступая только серебра среди металлов. Медные следы обычно создаются посредством процесса травления или аддитивного покрытия на подложке печатной платы. Толщина и ширина этих следов тщательно разработаны для сбалансировки электрических характеристик с необходимостью компактных цепей высокой плотности в современных устройствах сенсорного экрана.
ICS, используемые в емкостных компонентах сенсорного экрана, обычно производятся из кремния, с различными легированными принусами и металлическими слоями, добавляемыми для создания необходимых транзисторов и межсоединений. Эти чипы отвечают за обработку сенсорных входов и могут включать в себя дополнительные функции, такие как распознавание жестов или отказ от пальмы.
Современные контроллеры сенсорного экрана очень сложны, часто включают несколько ядер обработки, аналого-цифровые преобразователи и специализированные алгоритмы для снижения шума и обнаружения сенсорных. Силиконовый субстрат обрабатывается посредством серии шагов фотолитографии, травления и осаждения для создания сложной сети транзисторов и взаимосвязей, которые составляют IC.
По мере роста спроса на более продвинутые емкостные компоненты сенсорного экрана растет, исследователи и производители, такие как Reshine Display, изучают новые материалы и технологии для повышения производительности и обеспечения новых функций:
Квантовые точки исследуются для использования в емкостных компонентах сенсорного экрана для улучшения воспроизведения цвета и энергоэффективности на дисплеях. Эти наноразмерные полупроводниковые частицы могут быть интегрированы в слой дисплея, чтобы повысить визуальную производительность.
Квантовые точки обычно изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кадмий -селенид или фосфид индия. Их уникальные оптические свойства возникают в результате квантовых эффектов ограничения, когда уровни энергии электронов в материале становятся дискретными, а не непрерывными. Это позволяет квантовым точкам излучать свет очень специфических длин волн при возбуждении, что приводит к более точному контролю цвета на дисплее.
Самовосстанавливающиеся полимеры разрабатываются для использования в емкостных компонентах сенсорного экрана для создания экранов, которые могут автоматически восстанавливать незначительные царапины и повреждения. Эти материалы могут значительно продлить срок службы сенсорных экранов.
Самовосстанавливающиеся материалы обычно проходят через один из двух механизмов: внутреннее самовосстановление, где материал может реформировать разорванные связи автономно или внешнее самовосстановление, где заживающие агенты инкапсулируются в материале и высвобождаются, когда возникает повреждение. Для сенсорных экранов исследователи изучают материалы, которые могут поддерживать прозрачность и проводимость, предлагая самовосстанавливающиеся свойства.
Пьезоэлектрические материалы, которые генерируют электрический заряд в ответ на механическое напряжение, исследуются для использования в емкостных компонентах сенсорного экрана, чтобы обеспечить чувствительные к давлению сенсорные входы и тактильную обратную связь.
Общие пьезоэлектрические материалы включают кварц, титанат бария и поливинилиденно -фторид (PVDF). При интеграции в компоненты сенсорного экрана эти материалы могут обнаружить силу прикосновения в дополнение к его местоположению, что позволяет новые возможности взаимодействия. Они также могут быть использованы для создания локализованных вибраций для тактичной обратной связи, улучшения пользовательского опыта.
По мере того, как использование емкостных компонентов сенсорного экрана продолжает расти, все больше внимания уделяется воздействию материалов, используемых в их производстве. Производители, такие как Reshine Display, изучают более устойчивые альтернативы и процессы переработки для таких материалов, как ITO, которые содержат редкий и дорогой элемент Indium.
Одним из подходов является разработка альтернативных прозрачных проводящих материалов, которые используют более распространенные элементы. Например, легированный алюминиевым оксидом цинка (AZO) исследуется как потенциальная замена для ITO. Другая стратегия состоит в том, чтобы улучшить процессы переработки компонентов сенсорного экрана, что позволяет восстановить и использовать ценные материалы.
Кроме того, существует растущий интерес к биоразлагаемым и биологическим материалам для компонентов сенсорного экрана. Например, исследователи изучают использование нановолокна целлюлозы в качестве субстратного материала, что может снизить воздействие выброшенных устройств на окружающую среду на выброшенные устройства.
Материалы, используемые в емкостных компонентах сенсорного экрана, играют решающую роль в определении производительности, долговечности и функциональности этих вездесущих интерфейсов. От крышки стекла, которое защищает экран до проводящих слоев, которые обнаруживают наши сенсорные входы, каждый материал тщательно выбирается для его конкретных свойств и того, как он способствует общей системе.
Поскольку технология продолжает продвигаться, мы можем ожидать увидеть новые материалы и инновации в емкостных компонентах сенсорного экрана, которые позволят еще более отзывчивым, долговечным и универсальным сенсорным интерфейсам. Текущее исследование таких материалов, как графен, квантовые точки и полимеры самовосстановления, обещает раздвинуть границы того, что возможно с помощью технологии сенсорного экрана.
Понимая материалы, используемые в емкостных компонентах сенсорного экрана, мы получаем более глубокую оценку сложности и изобретательности за гладкими, отзывчивыми поверхностями, с которыми мы взаимодействуем каждый день. По мере того, как эти технологии продолжают развиваться, они, несомненно, будут формировать способ взаимодействия с нашими устройствами и окружающими нас миром все более и более плавно и интуитивно понятны.
Оксид индия олова (ITO) остается наиболее широко используемым проводящим материалом в емкостных компонентах сенсорного экрана. Его комбинация высокой электропроводности и оптической прозрачности делает его идеальным для создания чувствительного слоя на сенсорных экранах. Тем не менее, альтернативы, такие как металлические сетки и нанопроволоки серебра, получают популярность благодаря их потенциалу для повышения производительности и снижения затрат.
Самовосстанавливающиеся материалы, используемые в емкостных компонентах сенсорного экрана, обычно содержат микрокапсулированные заживающие агенты или динамические химические связи. Когда происходит царапина или незначительное повреждение, эти материалы могут автоматически восстанавливать себя с помощью различных механизмов. Например, микрокапсулы могут разрываться и высвобождать заживающий агент, который заполняет царапину, или динамические связи могут реформировать, чтобы закрыть небольшие пробелы. Эта технология все еще находится в разработке, но обещает создать более прочные сенсорные экраны.
Стекло широко используется в качестве материала крышки в емкостных компонентах сенсорного экрана из -за ее превосходной оптической ясности, сопротивления царапин и долговечности. В частности, химическое укрепление стекла обеспечивает повышенную сопротивление ударам и царапинам при сохранении гладкой поверхности, необходимой для сенсорных взаимодействий. Glass также обеспечивает премиальный вид и ощущение, что потребители ассоциируют с высококачественными устройствами.
Квантовые точки не связаны напрямую с функциональностью емкостных компонентов сенсорного экрана, но могут значительно повысить качество дисплея. При интеграции в слой дисплея квантовые точки могут улучшить воспроизведение цвета, повысить яркость и повысить энергоэффективность. Это приводит к более ярким и точным цветам, что потенциально уменьшает энергопотребление на устройствах на сенсорном экране.
Серебряные нанопроволоки предлагают несколько преимуществ при использовании в емкостных компонентах сенсорного экрана. Они обеспечивают превосходную электрическую проводимость, сохраняя при этом высокую оптическую прозрачность, аналогичную ITO. Тем не менее, серебряные нанопроволоки также обеспечивают большую гибкость, что делает их подходящими для сгибаемых или складных дисплеев. Кроме того, их можно применить с помощью более простых и потенциально менее дорогих производственных процессов, что может привести к снижению производственных затрат на устройства сенсорного экрана.
