К интерактивному оборудованию, используемому в сложных условиях эксплуатации (низкая температура, повышенная влажность, грязь, пыль, работа в перчатках), предъявляются повышенные требования при выборе исходных материалов, из которых изготавливаются проекционно-емкостные сенсорные экраны (PCAP).
Существуют различные конструкции сенсоров PCAP. Основными материалами, используемыми для производства сенсорных экранов, являются неорганическое стекло и органическая пленка.
Рис. 1. Структура проекционно-емкостных сенсоров.
В чём разница между стеклянными и плёночными основаниями сенсорных экранов?
1. Коэффициент теплового расширения (КТР) и микротрещины в ITO (оксиде индия-олова).
Стекло: стекло бладает чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения (КТР). При экстремально высоких и низких температурах (термический шок) его размеры остаются стабильными. Это гарантирует целостность проводящего слоя ITO (оксида индия-олова), нанесённого на стекло.
ПЭТ-пленка: ПЭТ-пленка склонна к термическому расширению, сжатию и деформации при высоких температурах или влажности. Поскольку ITO (оксид индия-олова) является хрупкой неорганической керамикой, движение нижележащего слоя ПЭТ часто вызывает микротрещины в слое ITO (оксид индия-олова) (рис. 2). Со временем эти трещины увеличивают импеданс (полное электрическое сопротивление), что приводит к обрыву контакта или появлению «мертвых зон».
Рис.2. Исследование процесса образования микротрещин в тонких пленках оксида индия-олова с помощью сканирующего электронного микроскопа.
2. Защита от ультрафиолетового (УФ) излучения и оптическое ослабление.
Стекло: будучи неорганическим материалом, стекло по своей природе невосприимчиво к ультрафиолетовым лучам. Даже при длительном воздействии интенсивного солнечного света его светопропускание и прозрачность остаются неизменными — это важнейший фактор для использования на открытом воздухе в сочетании с ЖК-дисплеями высокой яркости.
ПЭТ-плёнка: будучи высокомолекулярным органическим материалом, ПЭТ разрушается под воздействием УФ-излучения. Наиболее распространенными симптомами являются пожелтение и снижение светопропускания, что ухудшает качество изображения и снижает эффективную яркость дисплея.
Рис. 3. Различия в отображении после длительного использования на открытом воздухе.
3. Паропроницаемость и выделение газов.
Стекло: стекло обладает высокой плотностью и коэффициентом паропроницаемости (WVTR), близким к нулю. Это обеспечивает идеальную защиту от внешней влаги, гарантируя целостность внутреннего оптически прозрачного клея (OCA) и предотвращая его реакцию с влажностью окружающей среды.
ПЭТ-плёнка: ПЭТ впитывает влагу. В условиях длительной эксплуатации при высоких температурах и высокой влажности внутри ПЭТ может происходить реакция газовыделения. Выделяющиеся газы могут вызывать образование пузырьков в клеевом слое (OCA), изменять диэлектрическую постоянную или вызывать локальное расслоение.
4. Разложение.
При длительном воздействии внешних условий ПЭТ подвергается фотохимической и термохимической деградации. Этот процесс разрывает молекулярные цепи, высвобождая летучие органические соединения (ЛОС). Это выделение газов является основной причиной образования пузырьков в оптически прозрачном клее (ОКК) или микротрещин в XY-цепи (рис. 4), что приводит к нестабильному импедансу.
Рис. 4. Химический состав полимера ПЭТ.
5. Побочный эффект твердого покрытия — «растрескивание ПЭТ».
Во многих процессах обработки поверхности ПЭТ для повышения выхода годной продукции добавляется слой твердого покрытия. Однако, если материал покрытия не определен должным образом, длительное воздействие солнечного света может привести к образованию трещин в слое (рис. 5). Этот дефект часто связан с использованием гидрофобных материалов с применением APTMS (рис. 6).
Рис. 5. Трещины в твердом ПЭТ-покрытии.
Рис. 6. Результаты ИК-спектроскопического анализа.
В суровых условиях окружающей среды, таких как высокие температуры, высокая влажность и длительное воздействие ультрафиолетового излучения, настоятельно рекомендуется выбирать сенсорные экраны PCAP со стеклянным основанием для обеспечения долгосрочной и качественной работы.
Во всех промышленных мониторах TS-Line и уличных мониторах MicroTouch используются сенсорные проекционно-емкостные экраны (PCAP), выполненные на основе стекла.
Что еще учитывать при выборе уличного сенсорного монитора
Какой тип сенсорного экрана лучше всего подходит для улицы?
Для уличного использования идеально подходит проекционно-емкостная технология (PCAP). Именно она используется в современных всепогодных мониторах. Такие экраны обеспечивают точный мультитач-отклик, обладают высокой прозрачностью (не снижают яркость матрицы) и, главное, позволяют поместить сенсорный датчик за толстое защитное стекло. Это оберегает монитор от ударов, царапин и климатических нагрузок. В уличных сенсорных мониторах MICROTOUCH используются датчики на основе стекла, что гарантирует длительных срок службы без потери качества.
Какие сенсорные экраны служат дольше всего?
Дольше всего служат антивандальные мониторы с проекционно-емкостным экраном с датчиками на основе стекла (не ПЭТ). В отличие от резистивных экранов, инфракрасных рамок и экранов PCAP на ПЭТ, у них нет изнашиваемых гибких мембран или открытых оптических элементов, которые могут забиться грязью, пылью или снегом. Твердая стеклянная лицевая панель устойчива к истиранию, химикатам и жестким погодным условиям, обеспечивает бесперебойную работу в режиме 24/7.
Какой монитор работает на солнце?
На солнце способны работать только специализированные уличные мониторы с повышенной яркостью (от 1500 до 3000 кд/м²) и антибликовым покрытием. Обычные дисплеи «слепнут» под прямыми лучами, тогда как профессиональные уличные матрицы сохраняют высокую контрастность и читаемость текста. Кроме того, такие мониторы оснащаются промышленными системами охлаждения, защищающими матрицу от перегрева и появления черных пятен при длительном воздействии солнца.
Что еще, кроме пальцев, работает на сенсорных экранах?
Современные уличные мониторы с сенсорным экраном PCAP поддерживают управление рукой в перчатке (включая плотные зимние перчатки), что критически важно для российских климатических условий. Также сенсор безошибочно реагирует на прикосновения специализированных стилусов. При этом контроллер экрана настраивается так, чтобы игнорировать ложные срабатывания от капель дождя, бегущих струй воды или падающего снега.
Посмотрите видео, демонстрирующее работу сенсорного экрана при касании в перчатках с полимерным покрытием: