單層薄膜結(jié)構(gòu)電容式觸摸屏研究開發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)

一、立項依據(jù)

㈠ 國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷快速的發(fā)展，電子信息行業(yè)成為社會主流，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)不斷完善，隨著而來的就是便攜式的電子產(chǎn)品的出現(xiàn)和發(fā)展。在開始，電子產(chǎn)品主要是手機(jī)，科學(xué)技術(shù)改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞?，隨著而來的就是一系列多樣化的電子產(chǎn)品，如MP3、MP4和平板電腦等等的電子產(chǎn)品。

隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行各樣的行為已經(jīng)是人們生活的一個必備過程，電子產(chǎn)品因網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和人們使用的需求，如上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)頁、新聞、聊天、購物等等行為，造成電子產(chǎn)品的屏幕不斷的變大，從3英寸到10英寸的便攜式電子產(chǎn)品的市場的主流。市場的需要造就電子產(chǎn)品行業(yè)的變革，以生產(chǎn)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和隨著改變的人們需求的產(chǎn)品。電子產(chǎn)品的生產(chǎn)鏈已經(jīng)形成龐大的規(guī)模，同時市場的競爭也更加的激烈，電子產(chǎn)品市場的競爭最直接的就是價格戰(zhàn)。觸摸屏行業(yè)的競爭日漸激烈，從技術(shù)創(chuàng)新，價格成本到服務(wù)支持等。如何實現(xiàn)差異化且滿足消費(fèi)者需求的產(chǎn)品成了各企業(yè)維系生存的首要課題。

隨著社會的發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品在我們生活中運(yùn)用越來越廣泛，成為了我們生活必不可少的一部分，我們對電子產(chǎn)品的追求也較高，要求其手感好，舒適度高，外觀精美等一系列要求，尤其是手感觸摸要求較高，大多數(shù)電子產(chǎn)品都使用觸感低的觸摸屏及電阻屏，在使用過程中必須要靠手指的力量去擠壓電子產(chǎn)品的屏幕，才能使其正常工作，這樣不但對電子產(chǎn)品本身造成一種損害，也為其在工作中帶來了不便利，現(xiàn)有的電容式觸摸屏大多數(shù)是多層觸摸品，其制造成本高，抗靜電能力差，會受到干擾，工作中會出現(xiàn)觸摸失靈，需要經(jīng)常對其進(jìn)行校正?；谏鲜瞿壳笆褂玫亩鄬佑|控屏產(chǎn)品在使用上的不足，以及結(jié)合當(dāng)前電子產(chǎn)品快速發(fā)展的事實，觸控技術(shù)的研發(fā)進(jìn)步勢在必行，可以預(yù)見，未來電子產(chǎn)品將會實現(xiàn)單層結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性強(qiáng)，制造成本低等方向發(fā)展，滿足市場對觸摸屏產(chǎn)品的需求。

㈡ 項目研究開發(fā)目的和意義

本項目是基于目前市場上使用的觸摸屏多為電阻式及多層結(jié)構(gòu)的電容觸摸屏為主，電阻式觸控屏在使用上需要進(jìn)行按壓，操作效率低，操作觸感差，不利于長期使用和高效使用；多層電容式觸控屏，生產(chǎn)制造成本高，抗靜電能力差，并且使用壽命短，不利于大范圍使用和一些高干擾和環(huán)境惡劣的位置使用。本項目的研發(fā)目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供一種采用單層薄膜結(jié)構(gòu)電容式觸摸屏產(chǎn)品。

本項目的研發(fā)是在現(xiàn)有觸摸屏技術(shù)上進(jìn)行改善和進(jìn)步，是基于目前觸摸屏在使用壽命和使用成本上的技術(shù)問題進(jìn)行分析，通過解決存在的不足獲得技術(shù)上的突破，本項目開發(fā)的多層薄膜觸摸屏產(chǎn)品使用效率高，并且制造成本低廉，對比電阻式的按壓觸控和多層薄膜電容屏的制造成本高，使用環(huán)境要求高等不足，本項目產(chǎn)品制造成本低，使用效率高，觸感好，并且使用環(huán)境要求低，適應(yīng)性強(qiáng)。本項目的研發(fā)從根本上解決了目前觸摸屏產(chǎn)品使用上的不足，在技術(shù)上獲得了巨大的進(jìn)步，對企業(yè)的進(jìn)步和行業(yè)進(jìn)步有積極的促進(jìn)意義。

㈢ 項目達(dá)到的技術(shù)水平及市場前景

本項目研發(fā)的單層薄膜式電容式觸摸屏使用過程中只需手指的指尖輕輕的觸碰電子產(chǎn)品的屏幕，就會有反應(yīng)靈敏，相對于電阻屏，電容觸屏的使用更加方便，對于屏幕你需要用的是生物體，而非手指甲大力按壓，這樣屏幕上就不會留下難看的刮花痕跡，而且反應(yīng)靈敏，是電阻觸屏所不能達(dá)到的，而且電容屏是觸屏手機(jī)的一個趨勢，它顏色鮮艷，而且較電阻屏省電。

目前的中高端電子產(chǎn)品都會用到電容屏，而且由于電容屏的特性，使觸摸屏屏幕具有多點觸控功能，增加了觸摸屏的可操控性，來達(dá)到正常的指示工作，這樣會保護(hù)電子產(chǎn)品的表面，從而保護(hù)電子產(chǎn)品，單層電容式觸摸屏比多層電容式觸摸屏，制造成本要低，結(jié)構(gòu)簡單，抗靜電能力強(qiáng)，不容易受到干擾，工作中不需要對其進(jìn)行校正，適合推廣，所以市場應(yīng)用前景廣闊。

二、研究開發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)

㈠ 項目主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

本項目研發(fā)的是一種單層薄膜結(jié)構(gòu)電容式觸摸屏。

該項目主要包括柔性透明表面、透明導(dǎo)電層、不導(dǎo)電分離點、傳入電極、玻璃基層、傳出電極、液晶顯示器、 傳導(dǎo)層、單層薄膜電容、驅(qū)動脈沖器和驅(qū)動緩沖器，通過在玻璃屏幕上鍍一層透明導(dǎo)電層，再在導(dǎo)體上加一塊保護(hù)玻璃，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個低電壓交流電場，由于人體電場，手指與導(dǎo)體層間會形成一個耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點的位置，感應(yīng)出要點擊的內(nèi)容，當(dāng)手指觸摸在透明導(dǎo)電層上時，觸點的電容就會發(fā)生變化，使得與之相連的驅(qū)動緩沖器頻率發(fā)生變化，通過測量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息。

㈡ 技術(shù)創(chuàng)新點（國家有關(guān)部門、全國（世界）性行業(yè)協(xié)會等具備相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)若頒布相關(guān)技術(shù)參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)提供。）

1、將觸摸屏的感應(yīng)機(jī)構(gòu)復(fù)合于玻璃的表面，實現(xiàn)復(fù)合一體結(jié)構(gòu)，不再是獨立結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)觸摸屏結(jié)構(gòu)的簡化，節(jié)省物料，制造成本低廉；

2、在屏幕模組中設(shè)置多向并列設(shè)置的金屬導(dǎo)電油墨材料制成的觸控層，形成的線路精度高，并且阻抗低，具有電磁屏蔽功能，抗干擾性能好，提高了觸摸屏的控制的準(zhǔn)確性；

3、通過在玻璃表面貼上一層透明的柔性導(dǎo)電層，電極采用狹長結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過電極的變化，使得頻率變化，獲得觸控位置信息，提升位置的精準(zhǔn)性。

4、不導(dǎo)電分離點采用圓柱形結(jié)構(gòu)設(shè)計，并均勻分布在透明導(dǎo)電層內(nèi)，電極通過折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)單層結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性強(qiáng)。

㈢ 主要技術(shù)指標(biāo)或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1、結(jié)構(gòu)：包括柔性透明表面、透明導(dǎo)電層、不導(dǎo)電分離點、傳入電極、玻璃基層、傳出電極、液晶顯示器、傳導(dǎo)層、單層薄膜電容、驅(qū)動脈沖器和驅(qū)動緩沖器；

2、不導(dǎo)電分離點均勻分布在透明導(dǎo)電層內(nèi)部且其為圓柱形結(jié)構(gòu)；

2、電極都為T形結(jié)構(gòu)，并且可折疊結(jié)構(gòu)；

3、驅(qū)動脈沖器為鋸齒形結(jié)構(gòu)；

4、強(qiáng)化玻璃是硅酸鹽玻璃或者鋁酸鹽玻璃，厚度：0. 55~2mm；

5、裝飾層材料：BM樹酯或者油墨；

6、透明導(dǎo)電薄膜：ITO、金屬網(wǎng)、納米銀、 石墨烯或碳納米管

7、抗彎曲強(qiáng)度：≥400MPa。

三、研究開發(fā)方法及技術(shù)路線

本項目是通過自主研發(fā)實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)，主要的研發(fā)路線包含：

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計

包括柔性透明表面、透明導(dǎo)電層、不導(dǎo)電分離點、傳入電極、玻璃基層、傳出電極、液晶顯示器、傳導(dǎo)層、單層薄膜電容、驅(qū)動脈沖器和驅(qū)動緩沖器；柔性透明表面位于透明導(dǎo)電層表面；透明導(dǎo)電層內(nèi)部設(shè)置有不導(dǎo)電分離點，并且透明導(dǎo)電層與傳入電極連接；傳入電極的一端位于單層薄膜電容的一側(cè)；透明導(dǎo)電層一端設(shè)置傳導(dǎo)層且傳導(dǎo)層底端與玻璃基層連接；傳出電極與傳導(dǎo)層連接且傳出電極一端位于單層薄膜電容一端；玻璃基層一端設(shè)置液晶顯示器；單層薄膜電容內(nèi)部連接驅(qū)動脈器沖器且驅(qū)動脈沖器位于液晶顯示器一端；單層薄膜電容一端設(shè)置驅(qū)動緩沖器。

不導(dǎo)電分離點均勻分布在透明導(dǎo)電層內(nèi)部且其為圓柱形結(jié)構(gòu)；傳入電極和傳出電極都為T形結(jié)構(gòu)，并且傳入電極和傳出電極為可折疊結(jié)構(gòu)；驅(qū)動脈沖器為鋸齒形結(jié)構(gòu)。

2、設(shè)計原理

電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明導(dǎo)電層，再在導(dǎo)體上加一塊保護(hù)玻璃，設(shè)計能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器，電容式觸摸屏在觸摸屏有狹長的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個低電壓交流電場，在觸摸屏幕時，由于人體電場，手指與導(dǎo)體層間會形成一個耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點的位置，感應(yīng)出要點擊的內(nèi)容，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置，依靠的是電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明柔性透明表面，當(dāng)手指觸摸在透明導(dǎo)電層上時，觸點的電容就會發(fā)生變化，使得與之相連的驅(qū)動緩沖器頻率發(fā)生變化，通過測量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息。

3、單層觸控實現(xiàn)方案：

驅(qū)動通道不發(fā)送脈沖時呈接地狀態(tài)，因此可用于屏蔽驅(qū)動通道走線與感應(yīng)通道，隔絕其之間的電容耦合關(guān)系。因此手指觸碰時，有效區(qū)域會相應(yīng)，盲區(qū)不會產(chǎn)生干擾值。

有效區(qū)域：感應(yīng)與驅(qū)動通道形成一個固定耦合電容和一個開放電場；

驅(qū)動走線盲區(qū)：驅(qū)動通道走線所產(chǎn)生的盲區(qū)；

匹配間隔盲區(qū)：平衡有效區(qū)域橫向平均分布。

單層電容式觸摸屏原理示意圖

項目研究方式：

1、項目市場調(diào)查，通過項目研究前期的市場前景調(diào)查，確定項目實施的可行性和未來的市場前景；

2、企業(yè)研討，按照市場調(diào)查結(jié)果進(jìn)行研討項目實施決議，并制定相關(guān)的研發(fā)方案和研發(fā)工藝要求；

3、按照公司的要求執(zhí)行項目的研發(fā)，并且在過程中執(zhí)行檢測確保研發(fā)的順利和效果；

4、進(jìn)行樣品的組裝和測試，針對樣品的各項要求，按照設(shè)計和參數(shù)要求執(zhí)行測試，收集測試信息，并確定改善方向和進(jìn)一步的優(yōu)化方向；

5、執(zhí)行小批量的生產(chǎn)，按照公司的市場布局和情況有計劃的執(zhí)行小批量生產(chǎn)并投放客戶使用，跟蹤使用情況，收集使用數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步的完善；

6、經(jīng)過小批量測試后，按照測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品的進(jìn)一步的完善，形成最終產(chǎn)品要求執(zhí)行正式的生產(chǎn)和使用，并總結(jié)項目的實施情況和項目的工藝技術(shù)參數(shù)，形成操作使用文件。

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