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五大设计挑战与方案,为您打开背光电容式触控感应开关设计的新思路

随着移动设备在汽车的应用越来越多,人们希望汽车驾驶体验能像使用移动设备那样便捷,这促进了电容式开关的背光应用正大量增长。汽车 OEM 公司发现,将背光功能添加到触摸式开关、表盘及按钮当中,可以作为增强在同类竞争产品中的优势,并且为汽车的内饰增添设计美感。


然而,将背光整合到电容式接口的技术却充满挑战,增加了设计时间与成本。今天我们为大家介绍5种常见的挑战及其解决方案。


挑战一

光均匀度




照明效果均匀使控制面板的外观显得高端有品质。此外,电容控制面板可能由于LED板放置不当而变得暗淡,或者指示功能键出现模糊的热点,造成用户无法正确的操作面板。因此,品质优异的均匀照明效果可以改善仪表盘的使用效率,在整个过程中正确指导用户应该如何操作。
均匀照明的一种方法就是从电容式表面上对 LED 进行支撑,为光线提供充足的空间,在整个指定的区域上散射开来。然而,在设计受到空间上的制约、需要超薄电容式开关的情况下,这种方法极难实现。

解决方案


侧射式的LED可以作为一种有效提供均匀照明的方法。由于是从侧面而不是在垂直方向上来照亮,而且使用了导光管来向上重新引导光线,侧射式 LED 并不需要与指定区域相隔一定的距离。如此一来,在达到所需光均匀度的同时,仍然可以限制住电容式开关的厚度。

由于光导管的亮度会稍微降低,重要的一点则是要使用高品质高效率的 LED。而且,设计本身也会影响到侧射式 LED 发射出的光线的品质。光导管的选择以及相对于 LED 的放置位置都会对亮度产生影响。

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垂直放置LED形成较厚的面板



侧射式方案使面板变薄

 



挑战二

光线透射





 

当光线从电容式按钮或电容式开关中漏入到旁边的按钮或开关后,就会发生光线的透射。这会降低豪华车仪表盘的美感,并且妨碍开关的使用。与之相反的是,受照面之间应当留有一定的空间,作为电容式功能之间的一个过渡区。但现实情况是仪表盘的空间非常有限,当按钮和其他的受照面紧紧挨在一起时,要确保将仅对指定的图形进行照明是非常具有挑战性的。


解决方案



 

在汽车应用中,电容式开关能否做到超薄将具有至关重要作用的,有几种侧射式 LED 在指定的图形中可以实现精准的照明效果。然而,这种解决方案对于一些设计预算来说成本可能过于高昂,在这种情况下,汽车内饰的设计人员可以和开关工程师一同来对图形进行修改,在后部设置数量少一些的 LED灯珠,从而准确的照亮所需区域。




挑战三

强光可视性





 

我们都知道,当室外光线过于强烈的时候,人们阅读看智能手机屏幕时眼睛会产生不舒适的感觉。在使用车载电容式开关时,背光会向司机和其他乘客发出提醒,告知指令,这意味着这一功能必须全天候的清晰可见,而并非只在夜间使用。然而,使车载的电容式背光在日光充足的情况下仍然保持清晰可见,却是一项艰巨的挑战– 白天,背光的亮度必须超过日光。但是,当太阳落下后,则需要降低背光的亮度,避免使车上人员眼睛不适而引发驾驶危险。


解决方案


提高LED灯珠的流明度,可以增强背光强光可视性。但是,LED的功率越大,成本就越高昂。此外,还需要将传感器集成到电路中,以便根据环境光来自动调节LED的亮度。为了不超出预算的限制,则必须在设计上进行其他的调整,从而抵消高流明LED和增加传感器产生的成本。




挑战四

色彩匹配





 

汽车内饰领域一个居于前沿的趋势就是LED氛围照明,比如说,围绕着仪表盘和中控的边缘来布置发光灯带。为了达到美观的目的,按钮和开关的背光应该和氛围照明相匹配。然而,电容式电路会使得这项色彩匹配工作非常的棘手。


解决方案



 

PEDOT是一种呈半透明状的材料,可以作为一种有效的材料来制作背光电容式接口。电容式开关的设计人员在使用PEDOT时,应当对车辆氛围灯的具体色彩进行评估,并与供应商合作,采购波长准确的LED,从而对PEDOT的轻微色彩做出补偿,并且为氛围照明进行色彩匹配。结果则是可以在整辆车的内饰中获得均匀一致的照明,达到精巧美观的效果。




挑战五

触觉反馈





 

出于安全上的考虑,触觉反馈尤其适合用于车载电子设备。尽管智能手机和平板电脑仅提供视觉反馈已经足够,但这却会对驾驶员构成危险,因为驾驶员应该将视线放在路面上,而不是不时的瞥一下仪表盘。《心理学前沿》上的一篇白皮书引用的研究表明,在使用车载电子设备时,触觉功能已经证明可以缩短反应时间,并且减轻驾驶时的认知负荷,最终可以增进驾驶员的安全性。

然而,要同时实现触觉响应和背光功能,则会增加电子元件数量,这会给设计人员带来对空间上的顾虑。并且,触觉组件也许并不是半透明的,因而设计人员可能需要对 LED 做出补偿,或者使用带光导管的侧射式LED,而这两种方式都会进一步的增加空间上的限制。


解决方案



 

柔性印刷电路 (FPC) 使设计人员能够找到几种途径,同时将背光和触觉反馈集成到电容式开关当中。FPC比PCB更轻更薄,从而对触觉功能和LED的空间和重量加以补偿。从理论上讲,这种轻薄、可弯曲的电路可以做成3D形状,提供工程师更多的选择,可以把电路安装在仪表板、中央控制台或扶手上。

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莫仕背光电容式触控面板设计


莫仕在电容式电路的设计与制造方面拥有40年以上的丰富经验,每年为全球领先的汽车业 OEM厂商以及其他行业的客户生产数以百万件计的卷材。我们行业领先的专业经验与出色的服务相辅相成,提供创新性的工程服务、可靠的品质、专注的业务运营以及绝佳的客户支持。
莫仕的工程师可提供车载电子应用领域的专业经验,与广大客户紧密合作,针对客户的具体目标来开发定制化的解决方案,与此同时,我们也提供专业设计和生产。其中我们的技术能力包括:
·      避免光线透射效应的黑色覆盖层

·      集成光扩散膜或油墨以改善背光性能

·      PET而设计的薄膜生产工艺的优化(材料的选取、层叠、优化)

·      适宜油墨材料的选择(银质、PEDOT、碳墨、介电)

·      电路的路由和设计(单侧或双侧带通孔、特征尺寸、电路布局)

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莫仕的核心竞争力在于印刷电路方面的专业经验,以及对于电容式接口背后的电子元件的深入理解,这使我们的工程师能够提供面向成本以及面向质量而设计的印刷型电子产品解决方案。如此一来,莫仕就可以在全球范围内交付当今行业领先的背光显示屏印刷型电路以及 PEDOT 电导传感器,并且提供路线图以预计并克服明日将会遇到的挑战。


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