多功能的电容式触摸按键支持具有现代感的流线型外观,作为一种首选的方案,在电子消费品、家用电器、汽车以及工业应用中可以取代已经过时的机械开关和按钮控制装置。随着电容式传感的市场和应用不断增加,经济型的高性能电容式开关解决方案已经取得了激动人心的进展。

电容式传感技术采用电场来检测进入到开关场的导电物体。手指触摸后,开关即可识别出电容上的变化,说明出现了致动作用。触摸屏在印刷电路板(PCB)、聚酰亚胺电路或聚酯电路上制造而成,与平面或弯曲的表面发生直接接触。在项目的开始阶段,最好就解决掉确定最佳的基板和技术组合的问题。每种方案都具有独特的优势以及在操作上的限制,而采用的材料和工艺也各不相同。

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鉴于基于触摸的应用已经大规模普及开来,构建在铟锡氧化物 (ITO) 基础之上的各种技术由于存在固有的不足之处(易碎、柔性低、高度反光,并且制成图案的成本高昂),已经推动了对代用材料的探索,这类材料可在降低了总应用成本的前提下提供可以接受的光学净度、电阻率,并且便于加工。在这些代用材料中,导电聚合物越来越受到欢迎,可以作为基于ITO 的设计的一种替代材料。PEDOT 是Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) 这一化学名称的首字母缩略词,作为电容式开关设计中一种最具潜力的材料正在浮现出来。PEDOT是一种具有导电性质的透明有机聚合物,已经证明可以通过经济而又可接受的方式来作为ITO 透明膜的替代技术,适合与日俱增的各种应用使用。

低成本高效率

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生产铜材料和基于 ITO 的触摸显示屏的成本要高于基于PEDOT 的触摸键,这一事实反映在材料的内在差异以及相应技术的制造工艺当中。PEDOT 是一种加成的工艺,而其他技术则属于减成的工艺,需要蚀刻掉不需要的材料。任何减成工艺都从使用超过实际产品用量的材料开始,需要蚀刻剂、会产生浪费,并且为未使用材料的回收增加了额外的骤。

与此相反的是,PEDOT首先使用的是价格低廉的聚酯薄膜,只在需要的位置处添加油墨电路,实现电容式开关的控制功能。这样一来,可以获得成本更易承受、环保而又高效的制造工艺,用于触摸感应按键和开关组件的开发工作。

PEDOT的独特性

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PEDOT 具有两种独特的性质透明性与导电性,这使其与其他聚合物区分开来。透明聚酯薄膜上印刷的 PEDOT可以建立起导电图,在非金属的平面上设置电容键。这样就实现了触摸式开关组件与全屏触摸技术的差异化,后者包括智能手机等等,其整个平面表面都具有导电性。

对于焊接的组件来说,传统上都必须使用印刷电路板或铜电路。在操作聚酯基板时,由于存在融化的风险,因此高温焊接并不总是可行的。低温焊接工艺现在成为了可能,可以在基于PEDOT 的聚酯基板上直接整合芯片和其他小螺距的微型电子元件。固定的导电表面使得磨损几乎成为了不可能。

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PEDOT材料仅推荐用于聚酯基板的透明区域。另一加成工艺,即银墨,可以用在需要更高的电气性能的区域。固化的PEDOT 聚合物有一种轻微的蓝灰色色调。由于会变色,因此不适合高解析度的应用使用。然而,对于采用了固定背光按键的几乎任何低解析度的应用来说,聚合物都可作为一种理想的选项。

背光触摸屏

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对于电容式开关的美观效果和功能性来说,背光发挥着重要的作用。低成本高效率的 LED 发热极少,适合大多数的电容式开关设计使用。背光显示屏观看时的锐度更高,可以提高产品的视觉吸引力。透明的 PEDOT 电路处于空白状态,为设计团队提供了最高的自由度,通过各种方式来定制光导功能,而在相同的空间内使用标准的机械开关是不可能做到这一点的。

主动反馈

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消费者希望汽车、洗碗机、健身设备和恒温器等都能更像其智能手机一样工作。在寻求增值功能方面,他们会力图购买“物有所值”的产品。反应迟钝或者毫无反应的触摸屏开关不可能成功——这样的产品会为制造商及其客户带来挫折感。

PEDOT通过使用较厚的材料改善传感能力,能够增强电路及表面电容传感信号的完整性与鲁棒性。OEM客户的反馈表明,一些最终用户报告说在使用具有PEDOT电容式开关组件的设备控制功能后,触摸屏的灵敏度和响应性都有了很大改善。

PEDOT具有极高的柔性以及良好的粘附性,可以延长寿命及使用周期数。低温加工工艺便于应用,可降低总生产成本。从设计观点来看,PEDOT是一种通用工具,具有众多优势:

单个电容式开关即可取代多个机械按钮。
•触摸控制模式便于配置和定制。 •平滑的触摸屏设计具有美学吸引力。 •满足汽车行业的严格要求。 •对OEM来说,以较低的价格为最终用户增强了功能和交互性。


PEDOT技术提供的透明度约为ITO的90%至95%,整体性能稍低。然而,在众多的触摸按键应用中,成本的节省和其他有用的属性可以使其脱颖而出。ITO的成本较高、更加易碎,不允许太多弯曲,否则就会导致损坏,而PEDOT则具有很好的柔性,在用户接口设计上更加具有多功能性。与传统的机械开关和PCB电容式开关相比,这一技术具有许多的优势。

将易用的控制功能和图标整合到基于PEDOT的开关当中,其可能性几乎不受限制。并且,所有的PEDOT电路都可采取定制设计,从而满足应用的规格要求。

 
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作者 ab