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1、新业务知识教材透明导电膜部分一、触摸屏发展的背景二、触摸屏的原理以及发展历程1、触摸屏绝对定位元件2、触摸屏的种类以及工作原理3、各种方式触摸屏的特点比较以及应用的领域三、 透明导电膜的功能以及材料组成1、 透明导电膜在触摸屏中的作用2、 透明导电膜的材料特点四、 透明导电膜的技术要求1、 透明导电膜的技术要求2、 透明导电膜的技术指标五、透明导电膜的生产工艺1、溅射法生产工艺介绍2、涂布法生产工艺介绍3、其他方法简介六、触摸屏的发展趋势以及面临的问题 触摸屏及透明导电膜知识简介前言随着计算机技术的快速发展，人机界面的沟通成了计算机技术的一个热点，触摸屏凭着优秀的人机沟通方式，成为了当今发展最
2、快的技术。触摸屏主要应用于个人便携式信息产品（如使用手写输入技术的PC、PDA、AV等）之外，应用领域遍及信息家电、公共信息（如电子政务、银行、医院、电力等部门的业务查询等）、电子游戏、通讯设备、办公室自动化设备、信息收集设备及工业设备等等。2009年全球触摸屏产值达43亿美元，估计2016年将成长到140亿美元，年复合成长率达18%。国内市场约占全球市场的20%，约为8.6亿美元。第一章：触摸屏发展的背景在人类渴求讯息实时联系与传递的欲望下，个人化电子用品未来将有爆发性的需求。然而，在机动与方便性的诉求下，个人化的电子工具通常使用在不安稳的场合，如何快速简便的使用随身的电子工具，是使用者最大
3、期待。其中最大的障碍在于人与机器间的沟通。所以，是否具有快速简便的人机沟通接口，将是未来电子化产品最重要的功能。如果说1964年鼠标的发明，把电脑操作带入了一个新的时代，那么触摸屏的出现，则使图形化的人机交互界面变得更为直观易用。1971年，美国人SamHurst发明了世界上第一个触摸传感器。虽然这个仪器和我们今天看到的触摸屏并不一样，却被视为触摸屏技术研发的开端。 当年，SamHurst在肯尼迪大学当教师，因为每天要处理大量的图形数据而不胜其烦，就开始琢磨怎样提高工作效率，用最简单的方法搞定这些该死的图形。他把自己的三间地下室改造成了车间，一间用来加工木材，一间制造电子元件，一间用来装配这些
4、零件，并最终制造出了最早的触摸屏。这种最早的触摸屏被命名为“AccuTouch”，由于是手工组装，一天生产几台设备。不久，SamHurst成立了自己的公司，并和西门子公司合作，不断完善这项技术。这个时期的触摸屏技术主要被美国军方采用，直到1982年，Sam Hurst的公司在美国一次科技展会上展出了33台安装了触摸屏的电视机，平民百姓才第一次亲手“摸”到神奇的触摸屏。触摸屏早期多被装于工控计算机、POS机终端等工业或商用设备之中。2007年iPhone手机的推出，成为触控行业发展的一个里程碑。苹果公司把一部至少需要20个按键的移动电话，设计得仅需三四个键就能搞定，剩余操作则全部交由触控屏幕完成
5、。除赋予了使用者更加直接、便捷的操作体验之外，还使手机的外形变得更加时尚轻薄，增加了人机直接互动的亲切感，引发消费者的热烈追捧，同时也开启了触摸屏向主流操控界面迈进的征程。触摸屏的优点：人类自婴儿时期就具有碰触喜爱事物的本能，因为碰触是表达意志最简单快速的方法。所以，触控屏幕可使人与机器间以更友善直接的方式沟通，使个人电子产品的使用更加人性化。有句广告词说科技始终来自于人性，这的确对于触控屏幕的重要性，作了最完美的诠释。第二章：触摸屏的原理以及发展历程触摸屏技术自从应用于公共服务领域和个人娱乐设备，人们逐渐习惯用“摸”的方式，在电子售货机上选购商品，在卡拉OK机上点播歌曲，在银行、医院、图书馆
6、、机场查询自己需要的信息。1991年，触摸屏正式进入中国。1996年中国自主研发的触摸自助一体机投入生产。今天我们在大街小巷看到的“数字北京信息亭”就离不开触摸屏技术，有了它，即使不会使用电脑的人也能轻易查到“我在哪里”、“我要到哪去”。1、触摸屏绝对定位元件触摸屏-绝对定位元件。所谓触摸屏，从市场概念来讲，就是一种人人都会使用的计算机输入设备，或者说是人人都会使用的与计算机沟通的设备。从技术原理角度来讲，触摸屏是一套透明的绝对定位系统，首先它必须保证是透明的，因此它必须通过材料科技来解决透明问题，其次它是绝对坐标，手指摸哪就是哪，不需要第二个动作，不像鼠标，是相对定位的一套系统；再其次就是能
7、检测手指的触摸动作并且判断手指位置。2、触摸屏的种类以及工作原理触摸屏目前主要的形式分为：电阻式触摸屏、电容式触摸屏、声波式触摸屏、红外线式触摸屏。 电阻式触摸屏的工作原理以及构造电阻触摸屏主要是通过测量电阻的大小来实现定位的。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，在强化玻璃表面分别涂上两层ITO透明氧化金属导电层。利用压力感应进行控制。当手指触摸屏幕时。两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化。在X 和Y 两个方向上产生信号，然后传送到触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出(X，Y)的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。电阻式触摸屏不怕尘埃、水及污垢影响，能在恶劣
8、环境下工作。但由于复合薄膜的外层采用塑胶材料，抗爆性较差，使用寿命受到一定影响。电阻式触摸屏结果示意图： 图1电容式触摸屏的工作原理以及构造电容式触摸屏主要是通过人体的电流感应进行工作的，当有导电物体触碰时，就会改变触点的电容，从而可以探测出触摸的位置。电容式触摸屏对于戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。电容触摸屏能很好地感应轻微及快速触摸、防刮擦、不怕尘埃、水及污垢影响，适合恶劣环境下使用。但由于电容随温度、湿度或环境电场的不同而变化，故其稳定性较差，分辨率低，易漂移。电容式触摸屏也需要使用ITO 材料，而且它的功耗低寿命长，但是较高的成本使它之前不太受
9、关注。Apple 推出的iPhone 提供的友好人机界面，流畅操作性能使电容式触摸屏受到了市场的追捧，各种电容式触摸屏产品纷纷面世。而且随着工艺进步和批量化，它的成本不断下降，开始显现逐步取代电阻式触摸屏的趋势。表面电容触摸屏只采用单层的ITO，当手指触摸屏表面时，就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失，电荷从屏幕的四角补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例，我们可以由此推算出触摸点的位置。表面电容ITO 涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极，来减小角落/边缘效应对电场的影响。有时ITO 涂层下面还会有一个ITO 屏蔽层，用来阻隔噪音。表面电容触摸屏至少需要校正一
10、次才能使用。感应电容触摸屏与表面电容触摸屏相比，可以穿透较厚的覆盖层，而且不需要校正。感应电容式在两层ITO 涂层上蚀刻出不同的ITO 模块，需要考虑模块的总阻抗，模块之间的连接线的阻抗，两层ITO 模块交叉处产生的寄生电容等因素。而且为了检测到手指触摸，ITO 模块的面积应该比手指面积小。电容式触摸屏示意图 图2表面声波式触摸屏的工作原理以及构造表面声波是一种沿介质表面传播的机械波。该种触摸屏的角上装有超声波换能器。能发送一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长，透光率高
11、，能保持清晰透亮的图像质量，最适合公共场所使用。但尘埃、水及污垢会严重影响其性能，需要经常维护，保持屏面的光洁。表面声波式触摸屏输入是一种最新颖的触摸输入技术。该触摸屏是由传送换能器、接收换能器、反射板及控制器所组成。它不采用膜层结构，而是采用廉价的压电陶瓷换能器。该换能器在屏面上看不见，但能发送耳朵听不到的表面声波（见图）。位于触摸输入屏四周的反射阵列对表面声波进行空间取样，再次向多路平行路径反射。位于各发送器对面的反射声波检测阵列合成每束反射声波，变成连续的反射声波，变成连续的反射声波交替地对水平和垂直方向进行扫描。手指一触摸到触摸输入屏某个部位，该部位的表面波强度便能与触摸压力成正比地衰
12、减。表面声波式触摸屏示意图 图3红外线式触摸屏的工作原理以及构造红外线式触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜某些恶劣的环境条件。其主要优点是价格低廉、安装方便、不需要卡或其它任何控制器，可以在各档次的计算机上应用。 红外线式触摸屏示意图 图43、各种方式触摸屏的特点比较以及应用的领域： 线性度精确度可测尺寸透明度耐用性多点触摸适用的
13、环境红外不支持适用于恶劣环境表面声波不支持公共场所，需维护表面电容不支持适用于恶劣环境，但稳定性较差电阻不支持适用于恶劣环境感应电容支持适用于恶劣环境。各种触摸屏的应用领域：第三章：透明导电膜的功能以及材料组成需要使用透明导电膜的触摸屏类型中，主要的有电阻式和电容式触摸屏。1、透明导电膜在触摸屏中的作用作为触摸屏中的主要原件的透明导电膜需要经过蚀刻、印刷线路、压合等工序后才能形成触摸屏。印刷线路层蚀 刻压 合引 线涂 胶透明导电膜在触摸屏中主要作为绝对定位的信号发生器，同时还需要兼顾保护触摸屏和显示器，保证显示器所显示的图像能够真实的被人眼所观察到。所以导电膜在触摸屏中具有如下的作用：A. 接
14、受操作，产生正确信号。B. 对显示器显示的内容能够清晰的传递出去。C. 保护显示器以及触摸屏内部的原件。D. 具有可靠的寿命。2、透明导电膜的材料特点：透明导电膜一般分为三层：最外面的是起保护作用的硬化层（HC），中间的是起支持作用的基材层(PET)，最里面的是起导电作用的导电层。 透明导电膜的示意图基 材 （PET）H C (硬化层)导 电 层图5硬化层为导电膜提供保护，避免在日常使用过程中造成的划伤，抵抗外界的磨损。该层目前一般采用UV涂料来进行制备。基材为导电膜提供支持，并提供足够的机械强度和尺寸的稳定性的，导电膜的机械性能特性绝大部分由该层提供。目前通常情况下基材使用PET材料。导电层为导电膜提供电性能和使用过程中的可靠性。由于透明导电膜要求具有具透明性和导电性两大特性，所以目前导电层的材料主要采用的是ITO（纳米铟锡金属氧化物），这种材料具有很好的导电性和透明性。ITO导电膜以掺Sn的In2O3(ITO)膜的透过率最高和导电性能最好，而且容易在酸液中蚀刻出细微的图
