BE902102A - Capacitieve schakelaar. - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een capacitieve schakelaar voorzien van een dielektrische laag met aan een oppervlak een eerste elektrode en aan het tegenover gelegen oppervlak een tweede elektrode en een gleidend lichaam, die ten opzichte van de eerste elektrode zijn gesuperponeerd, en een stelsel bestaande uit een aantal van dergelijke schakelaars in combinatie met een weergeefinrichting waarbij het stelsel is aangebracht op een weergeefmedium met aan een zijde een weergeefelektrode en aan de andere zijde de eerste elektrode.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    BESCHRIJVING   behorende bij een
UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van
TI (Group Services) Limited en
Phosphor Products Co Limited gevestigd te
Birmingham en Poole, Dorset
Groot-Brittannië voor : "Capacitieve Schakelaar" Onder inroeping van het recht van voorrang op grond van octrooiaanvrage Nr. 8408847, ingediend in Groot   Brittannië   d. d. 5 april 1984 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
De uitvinding heeft betrekking op een capacitieve schakelaar. 



   Volgens een aspect van de uitvinding omvat een capacitieve schakelaar een eerste elektrode, welke op of bij één oppervlak van een laag van diëlektrisch materiaal is opgesteld, een tweede elektrode en een geleidend lichaam, die beide aan de tegenovergelegen zijde van de laag van diëlektrisch materiaal ten opzichte van de eerst elektrode en gesuperponeerd ten opzichte van de eerste elektrode zijn opgesteld, waarbij deze eerste en tweede elektroden en het geleidende lichaam zodanig zijn ingericht, dat de schakelaar kan worden omgeschakeld tussen een eerste en een tweede toestand, in een van welke toestanden de signaaloverdrachtsfactor tussen de eerste en de tweede elektrode aanzienlijk verschilt van de signaaloverdrachtsfactor in de andere toestand. 



   Het geleidende lichaam en de tweede elektrode kunnen naast elkaar met een kleine spleet daartussen of op elkaar gesuperponeerd met daartussen een verdere laag van diëlektrisch materiaal zijn opgesteld. Het geschikte evenwicht in capacitieve koppeling tussen de eerste en tweede elektrode door de directe route en via het geleidende lichaam kan worden verkregen door de geschikte instelling van de overlappingsgebieden (A) tussen de verschillende elektroden, de afstand (d) tussen de verschillende elektroden en/of de diëlektriciteitsconstanten (k) van de diëlektrische lagen tussen de verschillende elektroden. 



   Bij voorkeur is de verhouding : 
 EMI2.1 
 Ak/d voor het geleidende lichaam naar de eerste elektrode Ak/d voor de eerste elektrode naar de tweede elektrode gelijk aan 8 : een of meer en bij voorkeur van de orde van 40 : 1. De gewenste verhouding kan op een geschikte wijze worden verkregen door het geleidende lichaam en de eerste elektrode in hoofdzaak gelijke afmetingen 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 te geven doch de breedte van de tweede elektrode met een verhouding van 8 : 1 of meer te reduceren. 



   De directe capacitieve koppeling tussen het geleidende lichaam en de eerste elektrode is bij voorkeur van dezelfde orde als die tussen het geleidende lichaam en de tweede elektrode en de verhouding van de capacitieve koppeling ligt bij voorkeur tussen 1 : 2 en 2 : 1. 



   Het geleidende lichaam kan vast ten opzichte van de eerste en tweede elektroden worden gevormd. Bij deze constructie is de eerste elektrode capacitief met de tweede elektrode gekoppeld via het geleidende lichaam, zodat wanneer het geleidende lichaam aan een elektrische belasting wordt onderworpen bijvoorbeeld door het lichaam hetzij direct hetzij capacitief aan te raken of te aarden, de koppeling via het geleidende lichaam op een doeltreffende wijze wordt onderbroken. Dientengevolge zal een significante reductie in de capacitieve koppeling tussen de eerste en tweede elektrode optreden. Indien aan een van deze elektroden een uitleessignaal wordt toegevoerd zal deze capaciteitsverandering leiden tot een verandering in de amplitude van het uitgangssignaal op de andere elektrode. Deze amplitudeverandering kan worden gedetecteerd en voor schakeldoeleinden worden gebruikt. 



   Bij een andere uitvoeringsvorm is het geleidende lichaam geisoleerd van de persoon, welke de schakelaar   beïnvloedt   en ten opzichte van aarde, doch is veerkrachtig opgesteld, zodat het lichaam naar de eerste elektrode kan worden bewogen om de schakelaar te bedienen. Bij deze constructie zal de koppeling van de eerste elektrode met de tweede elektrode via het geleidende lichaam toenemen wanneer het geleidende lichaam zich naar de eerste elektrode beweegt. Dientengevolge zal de effectieve capaciteit van de schakelaar op een significante wijze toenemen bij het beinvloeden van de schakelaar, met een overeenkomstige verandering in haar uitgangssignaal, welke weer kan worden gedetecteerd en voor schakeldoeleinden kan worden gebruikt. 



   Bij voorkeur varieert de signaaloverdrachtsfactor van de schakelaar met een factor van tenminste twee tussen de bedrijfs-en niet-bedrijfstoestand van de schakelaar. 



   Capacitieve schakelaars met de bovenbeschreven constructie zijn bijzonder geschikt voor het vormen van schakelaarsstelsels. 



   Volgens een verder aspekt van de uitvinding omvat een stelsel 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 van capacitieve schakelaars een aantal schakelaars, zoals boven is beschreven, waarbij de diëlektrische laag van elke schakelaar wordt gevormd door een gemeenschappelijk diëlektrisch paneel, en waarbij de schakelaars op een afstand van het paneel zijn opgesteld. 



   Bij voorkeur zijn de capacitieve schakelaars gerangschikt in m rijen van n schakelaars. De tweede elektroden van alle schakelaars in elke rij kunnen worden gevormd door een gemeenschappelijke geleidende strook en de eerste elektroden van een schakelaar van elke rij worden gevormd door een gemeenschappelijke geleidende strook. Op deze wijze kunnen de tweede elektroden voor het volle stelsel van schakelaars worden verschaft door m geleidende stroken en de eerste elektroden door n geleidende stroken, waarbij deze geleidende stroken zodanig zijn opgesteld, dat elke schakelaar een unieke combinatie van eerste en tweede elektroden bezit. Zo kunnen de geleidende stroken, welke voorzien in tweede elektroden, ten opzichte van elkaar zijn gecentreerd en loodrecht staan op de geleidende stroken, welke de eerste elektroden verschaffen. 



   Het bovenbeschreven stelsel van schakelaars kan worden gemultiplexd op een wijze, zoals beschreven in het Britse octrooischrift 2059657B. 



   Indien de geleidende lichamen, eerste en tweede elektroden en lagen van diëlektrisch materiaal van de schakelaars of het stelsel van schakelaars, als boven beschreven, worden vervaardigd uit transparante materialen, kunnen de schakelaars worden gecombineerd met een weer-   geefinrichting,   zoals beschreven in het Britse octrooischrift 2002522B. 



  Bij voorkeur zal de gebruikte weergeefinrichting zijn voorzien van een weergeefmedium, dat is opgesteld tussen een paar elektroden of stellen elektroden, welk weergeefmediumreageertopeenelektrisch   veld,'dat   tussen de elektroden tot stand wordt gebracht, voor het verschaffen van een weergave. Dergelijke   weergeefinrichtingen   omvatten gelijkstroom-electroluminescentieweergeefinrichtingen, wisselstroom-electroluminescentieweergeefinrichtingen, vloeibare-kristalweergeefinrichtingen, elektrochemische   weergeefinrichtingen   en elektroforetische weergeefinrichtingen.

   Deze weergeefinrichtingen kunnen zodanig zijn uitgevoerd, dat zij voorzien in een vaste weergave, welke of uit of in is, of in een variabele weergave, welke kan worden gewijzigd door een bediening van de schakelaar of van andere schakelaars in bijvoorbeeld een stelsel van schakelaars. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



   Met deze weergeef inrichtingen kunnen de transparante elektroden aan de voorzijde van de weergeefinrichting als de eerste elektroden voor de capacitieve schakelaars worden gebruikt. Elke eerste elektrode kan worden gevormd door een aantal weergeefelektroden mits alle weergeefelektroden tezamen voor schakelaftastdoeleinden kunnen worden geadresseerd. 



  Wanneer weergeefelektroden als de eerste elektroden worden gebruikt, verdient het de voorkeur deze elektroden als uitleeselektroden te gebruiken, zodat de   weergeefaandrijfketen   kan worden aangepast om aan de elektroden een uitleessignaal toe te voeren. 



   Volgens weer een verdereuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat een capacitieve schakelaar/weergeefeenheid een capacitieve schakelaar of een stelsel van capacitieve schakelaars, zoals boven is beschreven, waarbij de componenten van de capacitieve schakelaar of schakelaars uit transparant materiaal bestaan, een weergeefmedium, dat zich aan het achtervlak van de of elke eerste elektrode bevindt en een weergeefelektrode, welke zich aan het achtervlak van het weergeefmedium bevindt en wel gesuperponeerd op de of elke capacitieve schakelaar. 



   Normaliter zal de bovenbeschreven uitvoeringsvorm van de weergeefinrichting zijn voorzien van een transparante deksel, bijvoorbeeld een glasplaat over de voorzijde van de weergeefinrichting. Capacitieve schakelaars/weergeefeenheden volgens de uitvinding kunnen derhalve worden gevormd door een transparante deklaag op een voorafgevormde weergeefeenheid aan te brengen. Deze deklaag zal een of meer geleidende lichamen en een tweede elektrode omvatten, welke overeenkomt met het of elk geleidend lichaam, dat op een transparante diëlektrische of isolerende laag is gemonteerd. Het geleidende lichaam en de tweede elektrode kunnen ook direct of op de voorzijde van een bestaande weergeefeenheid worden gevormd. 



   De voorzijde en voorelektroden van de weergeefinrichting zullen dan de resterende componenten van de schakelaar of schakelaars verschaffen. Waar de capacitieve schakelaar/weergeef eenheden een stelsel vormen, kunnen de weergeefinrichtingen op een soortgelijke wijze als de capacitieve schakelaars worden gemultiplexd. 



   De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : 

 <Desc/Clms Page number 6> 

   fics. 1   schematisch een tastschakelaar volgens de uitvinding ; fig. 2 een elektrische keten, welke equivalent is aan de in fig. 1 weergegeven schakelaar ; fig. 3 en 4 in dwarsdoorsnede alternatieve constructies van een tastschakelaar volgens de uitvinding ; en fig. 5 schematisch in gedeeltelijke doorsnede een tastschakelaar/   weergeefstelsel   volgens de uitvinding. 



   Zoals blijkt uit fig. 1, is een tastlichaam 10 van geleidend materiaal op het voorvlak van een laag 11 van diélektrisch materiaal, zoals glas of kunststof aangebracht. Een smalle uit een geleidende strook bestaande aftastelektrode 12 waarvan de oppervlakte aanmerkelijk kleiner is dan die van het lichaam 10, bevindt zich op het achtervlak van de   dielek-   trische laag 11 of het voorvlak van een dikke laag 13 van diëlektrisch materiaal. Een geleidende uitleeselektrode 14 met een soortgelijke oppervlakte als het lichaam 10 is op het achtervlak van de diëlektrische laag 13 gevormd, waarbij de elektroden 10,12 en 14 zijn gesuperponeerd. Een verbinding 15 is bij de uitleeselektrode 14 (fig. 2) aanwezig om deze te verbinden met een schakeling, door middel waarvan elektrische"uitlees"-pulsen aan de elektroden kunnen worden toegevoerd. 



   Wanneer het lichaam 10 niet aan een elektrische belasting wordt onderworpen, is de aftastelektrode 12 capacitief met de uitleeselektrode 14 zowel direct als via het lichaam 10 gekoppeld, zoals aangegeven in fig. 2. De oppervlakte van de aftastelektrode 12 ten opzichte van het lichaam 10 en de uitleeselektrode 14, en de dikte en de   diëlektriciteits-   constanten van de diëlektrische lagen 11 en 13 worden zodanig gekozen, dat de capaciteit tussen de uitleeselektrode 14 en de aftastelektrode 12 via het lichaam 10 
 EMI6.1 
 c2c3 dz 
 EMI6.2 
 ten minste van de orde van de capaciteit tussen de uitleeselektroden 14 en de aftastelektroden 12 is.

   In deze toestand is de effectieve capaciteit van de schakelaar : 
 EMI6.3 
 C2C3 E 
 EMI6.4 
 Wanneer een persoon het lichaam 10 aanraakt, onderbreekt de elektrische belasting daarop op een doeltreffende wijze de koppeling van de 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 elektrode 14 met de aftastelektrode 12 via het lichaam 10. De effectieve capaciteit van de schakelaar wordt dan : 
 EMI7.1 
 E 
Meer in het bijzonder hebben het lichaam 10 en de uitleeselektrode 14 als afmetingen 12,7 mm x 9,525 mm en de aftastelektrode 12 een afmeting van 1,0 mm x 12,7 mm. De dielektrische lagen 11 en 13 bestaan 
 EMI7.2 
 uit een glazen plaat met een dielektriciteitsconstante 7, 5 en hebben respectievelijk een dikte van 0, 5 mm en 3 mm.

   Bij deze constructie blijkt   de effectieve capaciteit van de schakelaar C wanneer geen belasting aanE   wezig is, 1,6 pF te zijn, welke tot 0,8 pF afneemt wanneer op het lichaam 10 een belasting wordt uitgeoefend. 



   De verandering in capaciteit bij de aanwezigheid van een belasting op het lichaam 10 veroorzaakt een overeenkomstige verandering in het uitgangssignaal van de aftastelektrode 12. Een verbindingsinrichting 16 verbindt de elektrode 12 met een schakeling, welke geschikt is om de ver- andering in het uitgangssignaal af te tasten en in responsie op een der- gelijke verandering een schakelhandeling in te leiden. 



   In plaats van de schakelaar op te bouwen uit discrete lagen 11 
 EMI7.3 
 en 13 van dielektrisch materiaal zoals boven is beschreven, kunnen de aftast/uit1eese1ektroden12en14bijvoorbee1ddoor opdampen uit de dampfase op de voor-en achtervlakken van de diëlektrische laag 13 worden aangebracht. Vervolgens kan een film van glas of kunststof met een dikte van ongeveer 0,125 mm op de aftastelektrode 12 worden aangebracht voor het vormen van de dielektrische laag 11, bijvoorbeeld door dompelen of spuiten. Hetlichaam10 kan dan op de uit glas of kunststof bestaande film worden aangebracht om een schakelaar met een uit één geheel bestaande opbouw te verkrijgen. 



   In fig. 3 zijn het lichaam 10 en de aftastelektroden 12 naast elkaar op het voorvlak van de dielektrische laag 13 gevormd. De uitleeselektrode 14 bevindt zich op het achtervlak van de dielektrische laag 13, zoals boven is beschreven, doch heeft een zo grote oppervlakte, dat deze zowel het lichaam 10 als de elektrode 12 overlapt. Het lichaam 10 en de elektrode 12 kunnen worden beschermd door een dunne laag 23 van isolatiemateriaal, bijvoorbeeld glas of kunststofmateriaal, welke op de bovenbeschreven wijze wordt verkregen. 



   Meer in het bijzonder heeft het lichaam 10 als afmetingen 12,7 mm 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 x 9,5 mm, de aftastelektrode 12 als afmeting 0,125 mm x 12,7 mm en de spleet daartussen een waarde van 0,05 mm. Bij glas met een dikte van
3 mm en een diëlektriciteitsconstante van 7,5 varieert de effectieve capaciteit van de schakelaar van 1,6 pF wanneer de schakelaar niet wordt aangeraakt tot 0, 8 pF bij aanraking. 



   Fig. 4 komt geheel overeen met fig. 1 behoudens, dat de posities van de elektroden 10 en 12 zijn omgekeerd. 



   In verband met de relatieve afmeting van de aftastelektrode 12 en   het lichaam 10   zal ofschoon de aftastelektrode 12 het hoogst is gelegen, door een aanraking van het bovenvlak van de schakelaar een elektrische belasting op het lichaam 10 worden uitgeoefend, welke de capacitieve koppeling tussen de uitleeselektrode 14 en aftastelektrode 12 via het lichaam 10 onderbreekt, zoals beschreven onder verwijzing naar de fign. 



   1 en 2. Voorts zal bij deze constructie het lichaam 10 de aftastelek- trode 12 afschermen tegen de directe capacitieve koppeling met de uit- leeselektrode 14 en derhalve is bij aanraking de effectieve capaciteit van de schakelaar bij benadering gelijk aan 0. 



   Het in fig. 5 afgebeelde   tastschakelaar/weergeefstelsel   is geba- seerd op een gelijkstroom/elektroluminescente weergeefinrichting met puntmatrix, waarbij gebruik wordt gemaakt van de constructie volgens fig. 1. Deze weergeefinrichting omvat een glazen paneel 13 aan de achter- zijde waarvan zich een stel evenwijdige langwerpige elektroden 21 be- vindt. Een laag 20 van fosfor wordt over de achterzijde van de elektroden
21 aangebracht en een tweede stel langwerpige elektroden 22 wordt onder een rechte hoek ten opzichte van de elektrode 21 op het achtervlak van de fosforlaag 20 aangebracht. Elke elektrode van één stel overlapt der- halve alle elektroden van het andere stel, waardoor een puntmatrix wordt gevormd. Meer in het bijzonder kunnen de stellen elektroden 21 en 22 vierentwintig elektroden per centimeter omvatten.

   Elektroden 10, 19 en
21 zijn transparant, bestaan bijvoorbeeld uit tinoxyde, en het diëlek- trische materiaal 13 en 22 is eveneens transparant. 



   De elektroden 21 en 22 zijn voorzien van   ingangsverbindingenonaan   elke elektrode individueel spanningspulsen toe te voeren. Meer in het bijzonder zal de fosforlaag 20 een verlichtingsdrempel van 80 tot 120 V hebben en kan de spanningspuls, die aan de elektroden 21 wordt toege- voerd, een waarde van 40 tot 60 V hebben, terwijl de waarde van de aan 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 de elektrode 22 toegevoerde pulsen kan   varieren     van-40 tot-60   volt. 



   Wanneer derhalve een gepulseerde elektrode 21 een gepulseerde elektrode 22 kruist zal het gedeelte van de fosforlaag 20, dat daartussen is gelegen worden   geëxalteerd   en een verlichte punt verschaffen. 



  Door pulsen gelijktijdig aan geschikte paren elektroden 21 en 22 toe te voeren, kan een aantal punten tegelijkertijd worden verlicht voor het vormen van een bijschrift of symbool, dat kan worden gewijzigd door pulsen aan andere paren elektroden 21 en 22 toe te voeren. Meer in het bijzonder zullen deze belichtingspulsen een duur van 10 tot 100 microsec. hebben en aan de elektroden 21 en 22 worden toegevoerd met een frequentie van 0,05 tot 2 kHz wanneer de weergeefinrichting is verlicht. 



   De aftastelektroden 19 hebben de vorm van evenwijdige stroken, die loodrecht op de elektroden 21 staan. Het dunne vel 11 van   diëlek-   trisch materiaal is over de geleidende stroken 19 aangebracht en een aantal lichamen 10 is op het voorvlak van het vel 11 aanwezig. De lichamen 10 zijn in rijen gerangschikt, waarbij elke rij een verschillende strook van de geleidende stroken 19 overlapt, en in kolommen gerangschikt, waarbij elke kolom een verschillende groep elektroden 21 overlapt. 



   De geleidende stroken 19 zijn bij een rand van het schakelaar/ weergeef stelsel voorzien van verbindingsorganen door middel waarvan de stroken met een geschikte aftastschakeling kunnen worden verbonden. 



   Door derhalve een   elektrische"uitlees"-puls   achtereenvolgens aan elke groep elektroden 21 toe te voeren, terwijl alle andere elektroden 21 zich op een potentiaal   0   bevinden, en het uitgangssignaal bij elke geleidende strook 19 te controleren, kan elke schakelaar in het stelsel individueel worden afgevraagd. 



   Opdat de schakelaar, wanneer deze in werking is, kan worden onderscheiden van alle andere schakelaars in een   ri j, diedooreen gemeenschappe-   lijke aftastelektrodestrook 19 worden bediend, dient de capacitieve koppeling tussen elk lichaam 10 en de strook 19 aanmerkelijk kleiner te zijn dan de lichaamscapaciteit van een persoon, welke de schakelaar aanraakt (dat wil zeggen voor een volwassene ongeveer 80 pF minimaal). 



  Bij voorkeur is de capaciteit tussen elk lichaam 10 en elke aftastelektrode-strook 19 kleiner dan 10 pF. Teneinde een excessieve demping van het uitgangssignaal tengevolge van de grotere weerstand van de aftastelektrodestrook 19 langs de rij schakelaars te beletten, welke tot on- 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 juiste schakelsignalen zou kunnen leiden, dient voorts de totale weerstand van elk van de aftastelektrodestroken 19 niet groter te zijn dan 100 k ohm. 



   Bij voorkeur kan de schakelaar voor het toevoeren van belichtingspulsen aan de elektrode 21 ook worden gebruikt voor het toevoeren van uitleespulsen, doch in plaats van individuele elektroden te pulseren, zoals voor verlichtingsdoeleinden noodzakelijk is, zal de schakeling zodanig moeten zijn, dat alle elektroden 21 in één groep gelijktijdig worden gepulseerd. Deze uitleespulsen zullen tussen de belichtingspulsen worden toegevoerd en zullen meer in het bijzonder bij een frequentie van 50 Hz een duur in de orde van 10 microsec. hebben. Aangezien geen pulsen aan de elektroden 22 worden toegevoerd wanneer aan de elektroden 21 de uitleespulsen worden toegevoerd, zal de potentiaal over de fosforlaag de verlichtingsdrempel niet bereiken en derhalve zal de weergave niet worden beinvloed. 



   Het bovenbeschreven schakelaar/weergeefstelsel kan zodanig worden ingericht, dat gescheiden   weergeefgebieden   bij de zich daarboven bevindende schakelaars behoren. Deze weergaven kunnen naar wens worden gevarieerd in responsie op het beinvloeden van de schakelaar of andere schakelaars in het stelsel, waardoor wordt voorzien in een stelsel van programmeerbare multi-functionele schakelaars. Bij deze   bedrijfsmodus   zullen slechts elektroden 21 en 22, die zich onder de lichamen 10 bevinden, voor verlichtingsdoeleinden worden gebruikt. Het is ook mogelijk het gehele paneel voor het verschaffen van een enkele weergave te gebruiken, waarbij door het bedienen van de schakelaars effecten worden verkregen, die bij het-zich daaronder bevindende gebied van de weergeefinrichting behoren. 



   De lichamen 10 en de geleidende stroken 19 welke boven zijn beschreven, kunnen op de uit glas of kunststof bestaande plaat 11 worden aangebracht voor het vormen van een deklaag, die op het uit glas bestaande afdekscherm van een bestaand stelsel kan worden aangebracht voor het verschaffen van een   schakelaar/weergeefstelsel   van het beschreven type. 



   Ofschoon onder verwijzing naar fig. 5 een tastschakelaar/weergeefstelsel is beschreven, kunnen op deze wijze individuele schakelaars/weergeefeenheden worden gevormd. 



   Binnen het kader van de uitvinding zijn vele modificaties mogelijk. 



  Zo wordt bijvoorbeeld bij de bovenbeschreven uitvoeringsvormen de omscha- 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 keling verkregen doordat aan de lichamen 10 een elektrische belasting wordt toegevoerd, normaliter door een persoon, welke dat lichaam 10 aanraakt. Dit heeft het bezwaar, dat de toegevoerde belasting van persoon tot persoon zal   varieren   en de aftastketen in staat moet zijn om over een betrekkelijk uitgestrekt gebied te kunnen werken. Men kan een meer consistente verandering in het signaal verkrijgen door te voorzien in organen om het lichaam 10 direct met aarde te verbinden. 



   De bovenbeschreven schakelaars of schakelaarstelsels kunnen zijn voorzien van veerkrachtige membranen, die zich op een afstand van het voorvlak van de schakelaar bevinden en welke moeten worden ingedrukt om de schakelaar te beinvloeden. Dergelijke membranen voorzien in een tactiele terugkoppeling en beletten tevens, dat geleidende fluida het oppervlak van de schakelaars bereiken, en overbruggen bij een stelsel van schakelaars de lichamen 10 van twee of meer schakelaars. Waar de schakelaar als een tastschakelaar werkt, kan het membraan worden vervaardigd uit een geleidend materiaal of aan het binnenoppervlak daarvan zijn voorzien van een geleidende bekleding, welke bekleding is geaard, zodat wanneer de schakelaar wordt   beinvloed   het lichaam 10 zal worden geaard. 



  Deze laatste constructie heeft het voordeel, dat de schakelaar kan worden   beinvloed   onder gebruik van een niet-geleidende pen of een gehandschoende vinger. Waar de schakelaar is voorzien van een beweegbaar geleidend lichaam, kan dit op het binnenoppervlak van het membraan zijn gevormd. 



  Membranen van het bovenbeschreven type kunnen worden vervaardigd uit vlak veerkrachtig plaatmateriaal, dat door afstandsorganen van het voorvlak van de schakelaar is gescheiden. Het membraan kan echter ook op een geschikte wijze worden gevormd uit een plaat met een blaas, welke zich boven de schakelaar bevindt. Bij stelsels van schakelaars kan een enkele plaat, welke is gegoten met een aantal blazen, een voor elke schakelaar, het gehele stelsel bedekken. Dergelijke membranen kunnen ook worden toegepast bij   schakelaars/weergeefeenheden   mits zij uit transparant materiaal bestaan. Bij schakelaars/weergeefeenheden kunnen de transparante diëlektrische lagen 11 en 13 en/of het membraan (wanneer dit wordt toegepast) worden gekleurd om het natuurlijk voorkomen van de weergave te verbeteren of te variëren. 



   Men kan de opstelling van de lichamen 10 en aftastelektroden 12, weergegeven in fig. 3 en 4, in fig. 5 in plaats van de daarin afgebeelde 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 opstelling toepassen. 



   De bijgaande tekening toont slechts schematische illustraties en heeft niet de bedoeling om de relatieve afmetingen en meer in het bijzonder de dikten van de componenten aan te geven. Meer in het bijzonder zal de dikte van de eerste diëlektrische laag 11 van de orde van 1 mm zijn ; die van de tweede diëlektrische laag 13 van de orde van 3 mm ; die van de fosforlaag van de orde van 40 micron ; en die van de lichamen 10 en de verschillende elektroden 12,14, 19,21 en 22 van de orde van 0,05 micron. 



   In fig. 5 kan de fosforlaar 20, welke met de elektroden 21,22 en het glazen paneel 13 samenwerkt, een bestaande weergeefeenheid vormen. 



  In dit geval kunnen de diëlektrische plaat 11, de lichamen 10 en aftastelektroden 19 een afzonderlijke capacitieve schakelaardeklaag vormen, welke bestemd is om zodanig op de weergeefeenheid te passen, dat de lichamen 10 en de elektroden 19 op de eerste elektroden 21 zijn gesuperponeerd. Bij de opstelling van de lichamen 10 en de aftastelektroden 12, weergegeven in fig. 3, bevinden zij zich beide aan dezelfde zijde van het diëlektrische vel 11 van de deklaag. 



   De term"signaaloverdrachtsfactor"die in de voorgaande beschrijving is gebruikt geeft de verhouding aan tussen de grootte van een puls, die op een van beide elektroden verschijnt in responsie op een puls die wordt toegevoerd aan de andere elektrode, en de grootte van de aan de andere elektrode toegevoerde puls.

Claims (24)

CONCLUSIES.

1. Capacitieve schakelaar met het kenmerk, dat een eerste elektrode (14) is opgesteld op of bij een oppervlak van een laag van diëlektrisch materiaal (13), een tweede elektrode (12) en een geleidend lichaam (10) beide aan de ten opzichte van de eerste elektrode (14) tegenover gelegen zijde van de laag van diëlektrisch materiaal (13) en gesuperponeerd ten opzichte van de eerste elektrode (14) zijn opgesteld, waarbij de eerste en tweede elektroden (14,12) en het geleidende lichaam (10) zodanig zijn opgesteld, dat de schakelaar kan worden omgeschakeld tussen een eerste toestand, waarin het geleidende lichaam (10) in hoofdzaak slechts met componenten in de schakelaar of schakelaars is gekoppeld en waarbij de capacitieve koppeling tussen de eerste en tweede elektroden (14,12) via het geleidende lichaam (10)

ten minste van de orde van de directe capacitieve koppeling tussen de eerste en tweede elektroden (14,12) is, en een tweede toestand, waarin de capacitieve koppeling tussen de eerste en tweede elektroden (14,12) via het geleidende lichaam (10) op een significante wijze is gereduceerd, waarbij een van de eerste en tweede elektroden (14,12) bestemd is om te worden verbonden met de organen om een elektrisch uitleessignaal daaraan toe te voeren, en de andere elektroden (12,14) bestemd is om te worden verbonden met de organen om elektrische signalen op de elektroden (12,14) af te tasten.

2. Capacitieve schakelaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het geleidende lichaam (10) en de tweede elektrode (12) op elkaar zijn gesuperponeerd, waarbij tussen deze elementen een verdere laag van dielektrisch materiaal (11) aanwezig is.

3. Capacitieve schakelaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het geleidende lichaam (10) en de tweede elektrode (12) naast elkaar zijn opgesteld met daartussen een kleine spleet.

4. Capacitieve schakelaar volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de verhouding van het quotient Ak/d tussen het geleidende lichaam (10) en de eerste elektrode (14) en het quotient Ak/d tussen de eerste en tweede elektroden (14,12) 8 : 1 of meer bedraagt.

5. Capacitieve schakelaar volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat <Desc/Clms Page number 14> de verhouding met het quotient Ak/d tussen het geleidende lichaam (10) en de eerste elektrode (14) en het quotient Ak/d tussen de eerste en tweede elektroden (14,12) van de orde van 40 : 1 is.

6. Capacitieve schakelaar volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de verhouding van de breedte van het geleidende lichaam (10) en van de eerste elektrode (14) tot de breedte van de tweede elektrode (12) 8 : 1 of meer bedraagt.

7. Capacitieve schakelaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de directe capacitieve koppeling tussen het geleidende lichaam (10) en de eerste elektrode (14) van dezelfde orde als de directe capacitieve koppeling tussen het geleidende lichaam (10) en de tweede elektrode (12).

8. Capacitieve schakelaar volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de verhouding van de directe capacitieve koppeling tussen het geleidende lichaam (10) en de eerste elektrode (14) en tussen het geleidende lichaam (10) en de tweede elektrode (12) is gelegen tussen 1 : 2 en 2 : 1.

9. Capacitieve schakelaar volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het geleidende lichaam (10) vast ten opzichte van de eerste en tweede elektroden (14, 12) is opgesteld.

10. Capacitieve schakelaar volgens een der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat het geleidende lichaam (10) zodanig veerkrachtig is opgesteld, dat het ten opzichte van de eerste elektrode (14) kan worden bewogen.

11. Stelsel van capacitieve schakelaars voorzien van een aantal schakelaars volgens een der conclusies 1-10, met het kenmerk, dat de cielektrische laag (13) van elke schakelaar wordt gevormd door een gemeenschappelijk diëlektrisch paneel, waarbij de schakelaars op een afstand van elkaar op het diëlektrische paneel aanwezig zijn.

12. Stelsel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de tweede elektroden (12) van een groep schakelaars worden verschaft door een gemeenschappelijke geleidende strook (19).

13. Stelsel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de eerste elektroden (14) van een groep schakelaars worden verschaft door een gemeen- schappelijke geleidende strook (21).

14. Stelsel volgens een van de conclusies 11,12, 13 met het kenmerk, dat de schakelaars zijn gerangschikt in een aantal rijen (m) waarbij alle <Desc/Clms Page number 15> schakelaars in elke rij zijn voorzien van tweede elektroden (12).. welke worden gevormd door een gemeenschappelijke geleidende strook (19), een de eerste elektroden (14) van een schakelaar van elke rij (ni) wordt gevormd door een gemeenschappelijk geleiiende strook (21).

15. Stelsel volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de geleidende stroken (19), welke de tweede elektroden (12) voor elke rij (m) schakelaars verschaffen, onder een rechte hoek ten opzichte van de geleidende stroken (21), welke de eerste elektroden (14) verschaffen, zijn opgesteld.

16. Stelsel volgens een van de conclusies 12,14 of 15, met het kenmerk, dat de capaciteit tussen elk geleidend lichaam (10) en de geleidende strook (19), welke de tweede elektroden (12) vormt, kleiner is dan 10 pF.

17. Stelsel volgens een van de conclusies 12,14, 15 of 16 met het kenmerk, dat de weerstand van de geleidende strook (19) welke de tweede elektroden (12) vormt, niet groter is dan 100 k ohm.

18. Capacitieve schake1aar/weergeefeenheid gekenmerkt door een capacitieve schakelaar of een stelsel van capacitieve schakelaars volgens een van de conclusies 1-17, met het kenmerk, dat de componenten (10,11, 12,13, 14,19, 21) van de schakelaar of het stelsel van schakelaars zijn vervaardigd uit transparante materialen, op het achtervlak van de of elke eerste elektrode (21) een weergeefmedium (20) is aangebracht, en een weergeefelektrode (22) op het achtervlak van het weergeefmedium (20) gesuperponeerd met de of elke capacitieve schakelaar is aangebracht.

19. Capacitieve schakelaar/weergeef eenheid volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het weergeefmedium (20) voorziet in eenweergaveinrespon- sie op een elektrisch veld, dat tussen de eerste elektrode (21) en de EMI15.1 weergeefelektrode (22) kan worden opgewekt.

20. Capacitieve schakelaar/weergeefeenheid volgens conclusie 19 met het kenmerk, dat het weergeefmedium (20) een electroluminescent materiaal, een vloeibaar kristal, een ioniseerbaar gas, een electrochroom materiaal of een electroforetisch materiaal omvat.

21. Capacitieve schake1aar/weergeefeenheid volgens een van de conclusies 18-20 met het kenmerk, dat organen aanwezig zijn om weergeefaandrijfsignalen tussen de eerste en weergeefelektroden (21,22) toe te voeren, organen om uitleespulsen aan de eerste elektroden (21) toe te <Desc/Clms Page number 16> voeren en organen om pulsen af te tasen, die capacitief naar de tweede elektroden (19) zijn overgedragen.

22. Capacitieve schakelaar/weergeefeenheid volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat de organen voor het toevoeren van de weergeefaan- drijfsignalen tevens dienen om uitleespulsen aan de eerste elektroden (21) toe te voeren.

23. Capicitieve schakelaar/weergeefeenheid volgens een van de conclusies 18-22 gekenmerkt door een weergeefeenheid waarvan het weergeefmedium (20) tussen de transparante eerste elektrode (21) en de weergeefelektrode (22) gesuperponeerd is aangebracht en een afdekking (13) van transparant diëlektrisch materiaal vóór de eerste elektrode (21) is opgesteld, voorzien van een capacitieve schakelaardeklaag voorzien van een transparant vel van diëlektrisch materiaal (11) waarop het geleidende lichaam (10) en de tweede elektrode (19) uit een transparant geleidend materiaal zijn gevormd, waarbij de schakelaardeklaag op het voorvlak van de weergeefafdekking (13) zodanig is aangebracht, dat het geleidende lichaam (10) en de tweede elektrode (19) op de eerse elektrode (21) zijn gesuperponeerd.

24. Capacitieve schakelaar/deklaag ten gebruike bij een weergeefeenheid, welke is voorzien van een weergeefmedium, dat is opgesteld tussen een transparante eerste elektrode en een weergeefelektrode, die gesuperponeerd zijn, en een afdekking van transparant diëlektrisch materiaal, welke vóór de eerste elektrode is opgesteld, met het kenmerk, dat de schakelaardeklaag is voorzien van een transparant vel van diëlektrisch materiaal (11) waarop een transparant geleidend lichaam (10) en een transparante tweede elektrode (19) zijn gevormd, waarbij het geleidende lichaam (10) en de tweede elektrode (19) zodanig zijn opgesteld, dat wanneer de deklaag op het voorvlak van de afdekking (13) van de weergeefinrichting wordt aangebracht, het geleidende lichaam (10) en de tweede elektrode (19) op de eerste elektrode (21) zijn gesuperponeerd, en de eerste en tweede elektroden (19,21)

en het geleidende lichaam (10) zodanig zijn uitgevoerd, dat de schakelaar kan worden omgeschakeld tussen een eerste en een tweede toestand, in een van welke toestanden de signaaloverdrachtsfactor tussen de eerste en de tweede elektrode (21,19) aanzienlijk verschilt van de signaaloverdrachtsfactor in de andere toestand.