Przeźroczyste panele dotykowe dla krótkich serii produkcyjnych

        Proces technologiczny, w którym produkowana jest zdecydowana większość paneli jest nieopłacalny dla krótkich serii produkcyjnych. Jednym z ważniejszych elementów tego pro­cesu jest napylanie tlenku cynowo-indowego (ITO – Indium Tin Oxide) w próżni, a następ­nie trawienie go z użyciem wcześniej przy­gotowanych masek. W ten sposób powstają przeźroczyste elektrody, za pomocą których odczytywany jest sygnał pozwalający wy­znaczyć miejsce dotyku ekranu. W sprzedaży dostępne są panele dotykowe zintegrowane z ekranami i odpowiednimi interfejsami. Są to najczęściej tanie, dalekowschodnie produkty, których szeroki wybór sprawia, że samodzielna instalacja panelu na wyświetlaczu opłacalna jest tylko w wyjątkowych sytuacjach. Ma ona sens głównie wtedy, gdy mamy do czynienia z urządzeniem o nietypowym kształcie lub nawet niestandardowym rozmieszczeniu punktów dotykowych na ekranie.

Istnieje jednak inna technologia, któ­ra doskonale nadaje się do tworzenia do­wolnych przezroczystych paneli do­tykowych dostosowanych do wymagań nietypowych projektów. Pozwala ona na konstruowanie transparentnych klawiatur matrycowych, przeźroczystych przycisków dotykowych umieszczanych w dowolnych miejscach ekranu lub paneli o nie­konwencjonalnych kształtach i niemal do­wolnych wymiarach. Co najważniejsze – po­zwala też na względnie tanie tworzenie tego typu wyrobów już przy niewielkich seriach produkcyjnych.
 

       Technologia ta polega na dru­kowaniu przeźroczystych elektrod za pomocą drukarek przemysłowych atramentowych (Ink jet printers). Są one sterowane komputerowo, dzięki czemu koszt wy­konania pojedynczego panelu lub klawiatury sprowadza się jedynie do opracowania pro­jektu elektronicznego oraz zastosowania materiałów, takich jak folia i odpowiednie atramenty. Nie ma potrzeby tworzenia jakiekolwiek ma­sek wzorcowych. Projekt jest przechowywa­ny w pamięci komputera i realizowany przez drukarkę bezpo­średnio na foli. Sekret tej technologii tkwi w specjalnie przygotowanym atramencie po­limerowym, który jest przeźroczysty i prze­wodzi prąd elektryczny. Może on być nakładany na folię, szkło, tworzywa sztuczne lub dowolną inną powierzchnię.
Metodę nadrukowywania elektrod opra­cowali specjaliści z łódzkiej firmy QWERTY Sp.z o.o., która jest znanym dostawcą, wykonywanych na zamówienie klawiatur foliowych do urządzeń elek­trycznych i elektronicznych w Polsce. Jest to zarazem jedyny producent w Europie i jeden z niewielu na świecie, który wdrożył oma­wianą technologię na skalę przemysłową. Do drukowania elektrod firma ta stosuje zmody­fikowane przez siebie przemysłowe drukarki  i plotery atramentowe. Warto dodać, że skład atramentów również został opracowany przez pracowników firmy i stanowi tajemnicę handlową.
 

        Technologia opracowana przez firmę QWERTY Sp.z o.o. pozwala na wytwarzanie metodą nadruku różnego rodzaju paneli doty­kowych. Obecnie największą popularnością cieszą się przeźroczyste klawiatury matry­cowe, które składają się z dwóch warstw folii zadrukowanych od wewnętrznej strony podłużnymi, prostopadle ułożonymi wzglę­dem siebie elektrodami przewodzącymi prąd elektryczny (fo­tografie 1 i 2). Pomiędzy foliami umiesz­czone są drobne przezroczyste elementy dystansowe, które nakłada się metodą sito­druku. Ich rozmieszczenie dopasowywane jest do układu i odstępu klawiszy. Na każdej z folii do przeźroczystych elektrod są do­łączone wyprowadzenia nadrukowane lakierem przewodzącym prąd elektryczny wykonanym na bazie srebra. Tradycyj­nie drukuje się je w oddzielnym procesie technolo-gicznym, ale je też można wykonywać drukarką atramentową, redukując tym samym liczbę oddziel­nych etapów produkcji. Wymaga to jedynie dodatkowego przebiegu drukarki na każdą z dwóch folii oraz odpowiedniego atramentu. Metoda ta pozwala jedno­cześnie wytworzyć na tym samym podłożu dodatkowe pola umieszczone obok samego ekranu, które mogą posłużyć np. do stwo­rzenia uzupełniających, membranowych przycisków funkcyjnych.
Ta sama technologia umożliwia tworze­nie klasycznych, analogowych paneli rezy­stancyjnych, w których wskazaną pozycję odczytuje się nie poprzez przemiatanie ma­trycy, ale z użyciem odpowiednich układów elektronicznych. Ponadto, nadrukowując elektrody na płyty szklane można stworzyć pojemnościowe panele dotykowe, które są znacznie bardziej odporne na zniszczenie, niż wykonane z folii.
 

      Drukowanie ekranów do­tykowych ma kilka ograniczeń, ale są to te same czynniki, które utrudniają budowę nie­których tradycyjnych paneli z elektro­dami ITO. Rezy­stywność atramentu przewodzącego prąd elektryczny nie jest zerowa, w związku z czym odpowiednie wykonanie dobrze przewodzą­cej elektrody wymaga by miała ona ograni­czoną długość lub odpowiednio dużą sze­rokość i grubość. Sam atrament też nie jest idealnie przezroczysty, a więc jest niemożliwe tworzenie bardzo długich i wą­skich połączeń, gdyż musiałyby być one na tyle grube, że znacząco przyciemniałyby obraz wyświetlany na ekranie. Ponadto, aby odstępy pomiędzy elektrodami nie rzucały się w oczy, powinny być także zadrukowa­ne odpowiednim nieprzewodzącym atramentem o barwie identycznej z kolorem elektrod.
W sytuacji, gdy dana aplikacja wymaga bardzo dużej rozdzielczości dotyku, zamiast matrycy nadrukowuje się klasyczny dotykowy panel rezystancyjny, którego precyzja działa­nia zależy już przede wszystkim od parame­trów zastosowanego kontrolera elektronicznego.

      Od wprowadzenia nowej tech­nologii firma QWERTY Sp.z o.o. wykonała z jej użyciem wiele różnych paneli dotykowych. Najczęściej są one zamawiane jako części zamienne do urządzeń, w których panel dotykowy jest niezbędny do ich działania, a którego nie da się zastąpić gotowym ele­mentem dostępnym u dystrybutorów lub w autoryzowanych serwisach lub jest to zbyt kosztowne.
Dobrym przykładem jest zlecenie odtwo­rzenia szklanego ekranu dotykowego o struk­turze matrycowej, jaki stosowany był w tomografie komputerowym. Pracow­nicy firmy określają układ wyprowadzeń panelu, mierzą jego wymiary i tworzą zamiennik wykonany już w oparciu o płyty z tworzywa sztucznego, które jest znacznie bardziej odporne na stłuczenie niż szkło. Koszt wykonania takiego ekranu jest zdecydowanie mniejszy niż nabycie nowego w autoryzowanym serwisie.