触摸类开关知识

触摸开关原理

现在市场上有不少的MP3都采用了触摸式的按键，带给消费者“飞”同寻常的操作体验，例如苹果公司的iPod系列，魅族公司的mini系列，台电的C280、新品T39以及微星的8890T。这些触摸式操作的MP3在按键上的最大的区别是有些是只有轻轻点触就有反应并伴着或红或蓝的背光点触式触摸键，有些是要在按键上滑动才可以选择菜单而且没有背光的滑动式触摸键。

这些差别的原因是它们的工作原理不同，触摸式按键可分为两大类：电阻式触摸按键与电容式感应按键，即滑动式按键和点触式按键。

●电阻式按键

电阻式的触摸按键原理非常类似于触摸屏技术，需要由多块导电薄膜上面按照按键的位置印制成的，因此这种按键需要在设备表面贴一张触摸薄膜。电阻式触摸屏一直由于其低廉的价格而深受厂商的喜爱，但是由于导电薄膜的耐用性较低，并且也会降低透光性，因此已经被越来越多的厂家所抛弃。

●电容式按键

电容式触摸按键主要是为了克服电阻屏的耐用性所提出的，电容式触摸按键的结构与电阻式的相似，但是其采用电容量为判断标准。简单来说，就是一个IC控制的电路，该电路包括一个能放置在任何介质面板后的简单阻性环形电极组件，因此，按键的操作界面可以是一整块普通绝缘体（如有机玻璃一般材料都可），不需要在界面上挖孔，按键在介质下面，人手接近界面和下面的电极片形成电容，靠侦测电容量的变化来感应。温度，静电，水，灰尘等外界因素一般不会影响，界面没有太多要求，可以加上背光，音效等，靠人手感应，整个界面没有按键的存在，便于清洁，让产品在外观上更加高档美观，由于按键没有接点，使用寿命也是非常的长久，一般来说是半永久性。

根据其原理，该按键对外观工艺方面有一些特别的要求：

1、因为按键和lens是一个整体，而按键又必须透光，所以整个Lens必须是透

明件，所以一般就是用PMMA或PC；

2、Lens上不能有金属件或者带有金属效果的喷漆，以免影响按键的灵敏度；

3、按键必须做的足够的宽大，做小了很容易产生误操作。因为它不像机械式的按键，只要避免联动就可以了，它只要感应到了就产生动作。另外还要考虑到打电话的时候，按键正好贴在人脸上，也会有感应动作，需要相应的方案解决；

4、因为是一大片Lens，所以必须考虑Lens的工艺，一般为正面IML，因为背面

肯定有结构。这就限制了Lens上的一些开孔的大小和Lens的厚度要求。

另外，在按键的结构上还要考虑感应PCB的贴装方式对感应效果、整机装配的影响以及按键符号的透光的解决方案。

触摸按键在手机中的应用越来越广泛，触摸按键起的是keypad的作用，但是不需要象keypad一样通过开关或者metal dome的通断来产生信号。触摸按键可分为两大类：电阻式触摸和电容式触摸。

?电阻式触摸

电阻式触摸按键类似于电阻触摸屏技术，需要由多块导电薄膜上面按照按键的位置印制成的，因此这种按键需要在设备表面贴一张触摸薄膜。这种多层复合薄膜由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层透明导电层，在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。手指触摸按键时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，这种接通状态被控制器侦测到后，进行A／D转换，并将得到的电压值与5V相比即可得到触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标，这就是所有电阻

触摸技术共同的最基本原理。电阻式触摸由于薄膜耐用性差、寿命短、透光率低、容易受干扰而逐渐被淘汰。

?电容式触摸

电容式触摸按键主要是为了克服电阻屏的耐用性所提出的，电容式触摸按键的结构与电阻式的相似，但是其采用电容量为判断标准。简单来说，就是一个I C控制的电路，该电路包括一个能放置在任何介质面板后的简单阻性环形电极组件，因此，按键的操作界面可以是一整块普通绝缘体（如有机玻璃一般材料都可），不需要在界面上挖孔，按键在介质下面，人手接近界面和下面的电极片形成电容，靠侦测电容量的变化来感应。温度，静电，水，灰尘等外界因素一般不会影响，界面没有太多要求，可以加上背光，音效等，靠人手感应，整个界面没有按键的存在，便于清洁，让产品在外观上

更加高档美观，由于按键没有接点，使用寿命也是非常的长久，一般来说是半永久性。

电容式触摸按键原理如下图所示，在任何两个导电的物体之间都存在电容，电容的大小的和介质的导电性质、极板大小和周围是否有导电物质都有关系。触摸按键的PCB（或者FPC）的两块露铜区域就相当于电容的两个电极，等效于一个电容。当人的手指接近PCB时，由于人体的导电性会改变电容的大小。触摸按键芯片检测到电容值大幅升高后，输出开关信号。

PCB板上的露铜组成的电容器，即触摸传感器。信号传入触摸芯片后经过检测和计算后，输出开关信号并控制按键背光灯亮与否。

Lens

电容式触摸按键由于按键和Lens是一体的，因此Lens的的材料一般为透明的塑料或者玻璃等非导电物质。最常用的是PMMA，Lens厚度最好不超过2m m，正上方1mm以内不能有金属，一面影响按键灵敏度。按键必须做的足够的宽大，做小了很容易产生误操作。因为它不像机械式的按键，只要避免联动就可以了，它只要感应到了就产生动作。另外还要考虑到打电话的时候，按键正好贴在人脸上，也会有感应动作，需要相应的方案解决。

按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，我们把触摸屏分为四种，它们分别为1、电阻式触摸屏：这种触摸屏利用压力感应进行控制。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，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。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，然后送触摸屏控制器。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。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。

电阻式触摸屏是目前技术最成熟的触摸屏技术，价格也最便宜。他能作成小尺寸的，如我们手机、PDA、NDS游戏机上用的触摸屏就是这种触摸屏。

2、电容技术触摸屏：电容技术触摸屏的四边均镀上了狭长的电极，其内部形成一个低电压交流电场。触摸屏上贴有一层透明的薄膜层，它是一种特殊的金属导电物质。当用户触摸电容屏时，用户手指和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指会吸走一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出；且理论上流经四个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算，即可得出接触点位置。

电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。但由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，其稳定性较差，往往会产生漂移现象。

尽管不像电阻式应用那么广, 电容式触摸屏也是受欢迎的供选类型。这类设备精确、反应快，尺寸稍大时也有较高分辨率, 更耐用(抗刮擦), 因而适合用作游戏机的触摸屏。而且，新出现的近场成像技术改良了电容式触摸屏的性能, 减弱了在它和电阻式触摸屏中可能出现的漂移现象。

3、红外线式触摸屏：红外触摸屏的四边排布了红外发射管和红外接收管，它们一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指会挡住经过该位置的横竖两条红外线，控制器通过计算即可判断出触摸点的位置。

红外触摸屏也同样不受电流、电压和静电干扰，适宜于某些恶劣的环境。其主要优点是价格低廉、安装方便，可以用在各档次的计算机上。此外，由于没有电容充放电过程，响应速度比电容式快，但分辨率较低。

4、表面声波式触摸屏：表面声波是超声波的一种，它是在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座（根据表面波的波长严格设计），可以做到定向、小角度的表面声波能量发射。表面声波性能稳定、易于分析，并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性，近年来在无损探伤、造影和退波器等应用中发展很快。

这种触摸屏的显示屏四角分别设有超声波发射换能器及接收换能器，能发出一种超声波并覆盖屏幕表面。当手指碰触显示屏时，由于吸收了部分声波能量，使接收波形发生变化，即某一时刻波形有一个衰减缺口，控制器依据衰减的信号即可计算出触摸点位置。

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(5000万次无故障)，透光率高(92％)，能保持清晰透亮的图像；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴(即压力轴)响应，最适合公共场所使用。

表面声波触摸屏易受水滴、灰尘的影响，改进的方法是加防尘条，或者增加对污物的监控，准确识别出有效的操作和污物之间的区别。另外，由于声波屏能感受压力，无形中增加了控制手段，对屏功能的扩展十分有利，其应用范围因此而大大拓展。

导电银浆

导电银浆对于ITO玻璃和ITO聚酯薄膜有优良的附着力，电阻值小，耐摩擦性和耐候性好，性价比高。

玻璃油墨

贝特利玻璃油墨对PET，钢化玻璃具有优越的附着力，遮盖性，印刷性，流动性，对于银浆等的印刷回路具有优越的绝缘性。

保护胶

保护胶又称可剥蓝胶，贝特利蓝胶SJ-305，通过丝网印刷的方法，印在玻璃，ITO 膜，环氧板等需要保护的区域，通过热烘干后可形成一层皮膜，该膜具有特定的强度与韧性，使被保护的区域避免后序加工制程中划伤，玷污等。当制程完成后，该膜能被手工揭去，而在被保护的表面不留下残留物。

盖板（COVER LENS）上的AS 即Anti-smudge 防水抗污的作用，所用材料是一种化学药液，价格比较贵。对盖板玻璃的性能没有什么要求，做AS这道制程前把玻璃表面清洗干净，再涂布，烤烘就行了，制程比较简单。我也是AS，AR（抗反射），AG（抗眩光）设备与材料的供应商，

PEDOT

PEDOT是EDOT（3,4-乙撑二氧噻吩单体）的聚合物，分子结构式见右图。PEDOT具有分子结构简单、能隙小、电导率高等特点，被广泛用作有机薄膜太阳能电池材料、OLED材料、电致变色材料、透明电极材料等领域的研究。

德国拜耳公司在1991年首先合成出了聚噻吩的衍生物聚乙撑二氧噻吩, 即PEDOT，它以3,4-乙撑二氧噻吩（EDOT）为单体它具有导电率高、环境稳定性好等特点引起了科学家们的广泛兴趣。

最初设计这种结构是为了通过减少聚合物主链上的α-β和β-β链接以获取可溶性的导电聚合物。虽然用化学或者电化学方法得到的是不溶的聚合物，但它显示出另外一些意想不到的性质而引起人们的注意。由于3-和4-位都被侧基所取代，聚合反应只能在2-和5-位上进行，因此所得的聚合物是线性的(非交联的)、很少共轭缺陷的聚合物；而醚取代基又降低了单体和聚合物的氧化电势，使其更容易聚合，并且在氧化还原(掺杂和脱掺杂)的循环过程中更稳定。与其他导电聚合物相比，PEDOT还有以下这些优点：

(1) 导电率高。用旋涂或者浇铸成膜得到的PEDOT其电导率能达到550S/cm，用气相聚合法得到的聚合物更是达到1000S/cm以上；

(2) 氧化状态下具有很高的稳定性。在120℃下保持1000h，其电导率基本不变；

(3) 氧化状态下，PEDOT的薄层几乎是透明的，这是它在电子器件方面得到广泛应用的一个重要因素。

但是PEDOT本身为不溶性聚合物限制了其应用。随后，采用一种水溶性的高分子电解质聚苯乙烯磺酸(PSS)掺杂解决了PEDOT的加工问题，获得的PEDOT/PSS膜具有高电导率、高机械强度、高可见光透射率和优越的稳定性等。此后，PEDOT应用领域得到了快速发展，尤其是以PEDOT为基材而开发出来的新材料、新工艺、新元件等得

到了充分发展。

普利司通、德国世泰科、日本旭化成FINECHEM、日本山梨大学、三洋电机、东京工业大学等都在相关的领域开展了研究工作。目前，以PEDOT为功能材料的产品产业化最好的应该为比利时的爱克发材料(Agfa Materials)。

比利时爱克发公司(Agfa)的OrgaCon系列的PEDOT导电油墨产品有：

活性成分为PEDOT：PSS的Orgacon® EL-P 3040

活性成分为PEDOT：PSS的Orgacon® P 3042

活性成分为PEDOT：PSS的Orgacon® EL-P 6010 (双固化：热固化和UV固化)

上图为：以Agfa公司的Orgacon产品作为电极材料的柔性OLED