CN85103175A - 开关显示部件 - Google Patents

Abstract

一个开关/显示部件包括一个点阵显示器，它的两组细长电极置于一个显示介质的两侧。在显示器前面有一透明介质板，第一组电极贴附在该极后表面上，其前表面有一透明导电层。于是，第一组各电极间及与介质板后面的电极产生电容耦合，此耦合可因接触或移动导电层而改变。还有为提供给第一和第二组细长电极的显示控制脉冲的装置，以便提供反应开关动作变化的显示，若干开关/显示部件可组装成阵列，可共用一个介质板和其它元件。

Description

本发明涉及的是开关显示部件。

英国专利序号2002522的说明书公开一种具有积分电萤光显示的接触开关。开关可以这样设计，即开关或开关图标符号的发光依赖于开关的驱动。开关发光面积由控制萤光体层激发面积的绝缘掩膜来决定。这种开关当制成以后或制成的开关仅适于控制一种功能时，发光的面积也就固定了。本发明提供的一种开关显示部件，其中的显示是运用电子学技术实现的可复显示。因此，本发明提供的是一种可按程序工作的多功能开关。

按照本发明的一种开关显示部件包括：一个透明介质板;在上述介质板后表面上由透明的导电材料形成第一组细长的电极;在上述第一套组细长电极和第二组细长电极之间放置的显示介质0上述第一组电极跨越第二组电极形成一个点矩阵，点矩阵中每个点都是由唯一的一对电极交接构成的交接点，一对电极中的一个电极属于第一组电极，一对电极中的另一电极属于第二组电极，在介质板的前面形成透明导电层，并且复盖住第一组电极。

介质板前面的导电层可以在该板的前表面上形成，具有这种结构型式的导电层容性偶合介质板后表面上的电极。在导电层上外加一个电负载，可以改变其电容性偶合，例如，接触导电层或将导电层接地，会产生偶合的变化，这种变化可用做产生作为开关用的信号，还可以使导电层和介质板的前表面架空，但是须要这样设计，使导电层可以运动到进入和介质板相接合的状态。最初，用此种设计结构，介质板后表面上的电极在很大程度上并不是电容性偶合，当移动导电层，使其与介质板相接触之后，就成为容性偶合的。偶合的一再变化，可用来产生做为开关用的信号。为实现开关的目的，第一组电极可分为两组。读脉冲可以由适当电路加到一组电极上，另一组电极可以和能感测这组电极上信号变化的电路相连接。当驱动开关时，就是使电极组之间容性偶合进行变化，就其变化而言，意味着起动开关的动作。或者，在介质板的后表面上可以制作一些附加电极，用来起这组成或另一组电极的作用，例如读脉冲可以加到介质板背面的这组电极上，分隔电极可以用来实现感测。

使用的显示介质是这样一种材料，它能够对第一组电极和第二组电极之间建立的电场起反应，并可引起视觉的变化。这种显示介质包括有萤光层、液晶、可电离的气体、电致变色材料和电泳材料。

为了实现显示，某一极性的脉冲加到第一组电极的一个电极或多个电极上，相反极性的脉冲加到第二组电极的一个或多个电极上。此处，第一组加有脉冲的电极覆盖在第二组加有脉冲的电极上面，从而外加的电势就穿过中间的显示介质，足以激发显示介质，使之在该点能引起视觉的变化。因此，在每组电极中对适当的电极加脉冲的方法就能使电极的交接点出现所希望的符号或图标。一般来说，在第一组和第二组细长条形状的电极中，每厘米可以包括20-40个电极。

为了实现开关，加到电极上的读脉冲，一般情况下，脉冲幅度最小为10伏，脉冲的极性可以任意。然而，使用同一电路产生输入的读脉冲和对介质板后表面上的电极输入控制显示脉冲，就方便多了。读脉冲的输入是在输入两个控制显示脉冲之间的时间间隔内。现在，用直流电萤光显示为例说明。显示介质是一层萤光体，引起萤光体发光的最小电势差，一般来说，从80伏-120伏。因而，加到一套电极中的适当电极上的发光脉冲从+40伏-+60伏，加到另一套电极中适当电极上的发光脉冲为-40伏--60伏。一般情况下，脉冲持续时间为10-30微秒，脉冲频率为0.5-2千赫兹。读脉冲的幅度与发光脉冲的幅度相同，（即+40伏-+60伏）。将每个读脉冲输入到第一组电极中的每个电极上或第一组电极中的一组电极上，一般情况下，脉冲的持续时间为10微秒，脉冲频率为500赫兹。

图1，用部件分解的图解方法表明按照本发明的开关显示元件;

图2，表示图1中的开关显示元件的正视横断面图;

图3，表示图2沿Ⅲ-Ⅲ线剖开的断面图;

图4，表示另一个结构有变化的开关显示元件，其剖视断面如同图3;

图5和图6，用图解方法表明图1-图4所示的开关显示元件沿其正视横断面的变化;

图7，用图解方法表明按照本发明形成的另一种开关显示元件的正视横断面图;

图8，表示的与图3和图4所示结构相似的开关显示元件，是按本发明形成的一个2×6个开关显示矩阵。

现在参照附图举例叙述本发明的几种实施方案。

图1-图3表示的开关显示元件包括：一个面板10，用透明介质材料制成，例如用玻璃制成;一套透明的平行排列的细长电极11，用电原导电材料，例如用氧化锡制成，并装在面板10的后表面上;一个用导电材料制成的透明层12放在面板10的前表面，并使透明层12复盖住面板10后表面上的这组电极。

一层荧光体放在11这组电极的后面，再将第二组平行排列的细长电极14放到荧光层13的后表面上。第二组电极14与第一组电极11成正角布局，使一组电极中的每个电极都跨越另一组电极中的每个电极，从而形成一个点矩阵。

如图3所示，电极11带有输入连接端，通过连接端点与电路相连，而且还适合将脉冲电压逐个地加到每个电极上。电极14带有相似的输入连接端（未示出），通过这些输入连接端，可将电极14与电路相连接，还适於在每个电极14上逐个地输入一个脉冲电压。加到电极14上的脉冲极性与加到电极11上的脉冲极性正好相反。使用的荧光层具有一个发光阈值，一般来说，发光阈值从80伏-120伏，因此，当加到电极14上的脉冲电压从-40伏--60伏时，加到电极11上的脉冲电压则为从40伏-60伏。

假设对每组电极11和14中的一个电极输入脉冲，则在电极11和14叠交的点上，出现从80伏-120伏的电势能穿过荧光层13。这个电势能将激发荧光层的这个部位，使之产生一个发光点。若在每套电极11和14中的适当电极上用连续输入脉冲的方法输入脉冲，就能使许多点发光，形成一个图标或符号。若在电极11和14中的不同电极上，用交变的方法输入脉冲，就能得到交变的图标或符号。一般情况下，在发光显示期间，发光脉冲的持续时间为10-30微秒，输入到电极上的脉冲频率为0.5-2千赫兹。

为了提供显示装置，将11这组电极分成如图3所示的X和Y两族。Y族电极还制有输出连接端16，用它可将电极连接到适当的感测电路上。现在可将读脉冲连续地输入到电极11的X组中每个电极上，通过导电层12读脉冲将容性地耦合到电极11的Y族电极上，其结果是传送到Y族电极一个输出脉冲。这个输出脉冲可以用感测电路检测到。为了驱动开关，需要在导电层12上外加一个电负载，例如，接触导电层的一个人，这个电负载将在电极11的X族和Y族之间产生电容性偶合，从而在电极11的Y族中产生信号，这个信号的产生可以用感测电路检测到，并用来影响开关。

为了简便结构，加到电极11上的发光脉冲所用的电路还可以用来做为输入读脉冲的电路，但是，这时须对电板11的Y族电板用连续地输入脉冲的方法代替单纯做为发光，要求对电板11逐个地输入脉冲的方法。要在两个发光脉冲之间的间隔上输入读脉冲，一般来说，频率为500赫兹的读脉冲，读脉冲的持续时间的数量级为10微秒。当读脉冲输入到电极11上的时候，正是没有脉冲输入到电极14上，此时，穿过荧光层的电势能没有达到其发光阈值，结果并不影响显示。

如上所述的开关显示元件提供了一种可根据需要进行变化的显示，致使这种开关可以用来作为一种可按程序进行工作的多功能开关，这种显示可以随着开关的动作变化，或者可以随着其他开关，例如随着具有相似结构的开关显示元件的矩阵型开关的动作而变化。

图4表明在面板10的背面制有附加电极20的结构，用这种结构能代替把电板11分成X和Y两族的做法。再将荧光体13和第二组平行的电极14制作在第一组电极11的背面，这种结构的显示操作方法仍如同前面所述。

然而，为了实现开关作用，读脉冲要连续地输入到电板11的每个电极上，可将导电层12扩展，使其复盖住电极11和电极20，同时可将电极11与电极20偶合。电极20连续到适当的感测电路上，当一个电负载加到导电层12上的时候，如上所述，可以检测到信号的变化和开关的启动情况。在面板10背面的电极11和电极20之间，制有另一个防护电极21，该防护电极21与地面相连接，从而减少了电极11和电极20的直接偶合。

如上所述的开关部件可以改变成如图5所示的结构。在导电层12的前面，放置一块透明的弹性导电膜片40，该膜片40用绝缘隔离物41支撑，使膜片40和导电层12相隔一个空间。用这种变更后的开关显示元件，人可以按压膜片40，使膜片40和导电层12接触。然后，导电层12通过膜片和接触膜片的人与地面连接，结果，导电层12上的电负载能使开关恢复到容性偶合，如同上面叙述的那样。膜片40的运动产生一种触觉反馈到操作开关的人身上。膜片40可以模压成气泡或气泡结构，复盖在导电层12的上方，从而当按压时，膜片就随着快动作的接触与导电层12相接触。气泡或水泡结构还可以起隔离膜片40和导电层12的作用，代替了隔离物41。

图6所示的开关中，膜片45是用透明的弹性非导电塑料材料制成的，并且把它模压成气泡或水泡结构46，并复盖在导电层12的上方与导电层分隔开。膜片45的内表面上制有一层透明的导电涂层48，此涂层48与地面连接。当按压气泡结构46来驱动开关时，导电层12就直接经过涂层48与地面相连接。其结果是电容的变化不再依靠人来驱动开关，同时，驱动开关时，电容和信号之间得到更相容的变化。从而，这种形式的开关可以用非导电性的器具来驱动。

把压力从泡状组织46中去掉时，泡状组织46将从导电层12上向后离开，这样，该开关的电容特性就将恢复到它还没有被激励时的初始值。

可以把泡状组织46的中心部分用一个透镜47构成，通过该透镜把显示放大。

在图7所示的开关/显示元件中，与图1到图3所示的一样，把电极组11和14、萤光层13，都装在介质板10的背面。然后，却把导电涂层52设置在透明的泡状组织51的背面，而不是把导电层12做成在介质板10的前面，弹性的非导电膜片50设置在介质板10的前面，因而，它是放在电极组11之上的，并且与介质板10的前面是隔开的。导电层52是电气绝缘的。以这种结构，当开关处于非激励状态时，在电极组11的X族和Y族之间将不存在偶合成或者很少。因此，当把读脉冲加到电极组11的X族中的时，在电极组11的Y族上将没有输出脉冲或很小。然而，当把泡状组织层51压低从而使涂层52与介质板10的上表面接合时，电极组11的X族和Y族将通过涂层52进行电容偶合。这时，加在电极组11X族的读脉冲，将在电极组11的Y族中产生一个具有显著幅度的输出脉冲，可以把这个脉冲用来启动开关。

在这种形式的开关中，导电层52是与介质板10的前面隔开的，可以与介质板10后表面上的其它结构的电极一起使用，如图4所示。

可以把上述的开关单独地使用或几个一起使用。然而，这种结构很适合在一个单板上用若干开关/显示元件构成一个矩阵，如图8所示。这个图表示开关/显示单元的一个2×6矩阵，两行（6个一行）开关/显示单元放在介质板30上。两组透明细长电极装在板30的后表面。两行（6个一行）分离的透明电极32也装在板30的后表面，且在电极组31之间。通过在板30前面形成的各个透明导电层33，电极31的每一组与电极32的邻近一行电容偶合。每个导电层33覆盖一个不同的32电极和电极组31的接近部分。如上描述，可以把两个31电极组连接到供给读脉冲的电路，而可把电极组32连接到适当的感测电路。对一个导电层33加一个电负载，可以改变被导电层33所覆盖的电极组31和电极组32之间的偶合，并且可以把这信号的变化检测出来去实现适合于那个开关的开关动作。

以上述方法把萤光层加在电极31和32的后表面，而把另外两组平行细长电极加到萤光层的后表面。按照所描述的各个开关/显示单元，通过把脉冲加到萤光层两边的适当电极上，可以控制每个开关的显示装置。

同样，也可把图7所描述的开关构成矩阵。

按照图5到图7所描述的方式，可以把这样的矩阵的开关/显示单元装上弹性膜片。在这种样矩阵中，最好把每个开关的膜片做成一个单片，例如，与每一开关各自的泡状组织46或51铸成一片。如图6和图7所示，膜片具有一个导电涂层;也做成一个覆盖整片的单一涂层。

可以做出各种不脱离本发明实质的修改。例如，对于这样一种开关/显示元件所构成的矩阵，可以把板30后表面的两组引31电极改成的图4方式的垂直排列。

如美国专利2059657号所述，上述这种开关/显示元件的矩阵，在微型处理机的控制之下，可以把这些元件进行复合组合。

在上面那些实施方案中，也可以把第一组和第二组平行的电极的，改成非平行的方式，比如以极坐标结构。

最后，应当指出，附图只是略图。它们没有要表示构件的大小和具体厚度。典型的介质板10将是3mm厚度的量级;萤光层13为40微米厚的量级;各种电极，11、14、20、21、31、32和导电层12，33为0.05微米厚的量级。

Claims (15)

1、一个开关/显示元件，其特征为，有一个透明介质板(10)；一个由透明的导电材料形成的第一组细长电极(11)，装设在所述的介质板后表面上；一层显示介质，布置在所述的第一组电极(11)和第二组细长电极(14)之间，所述的第一组电极(11)与所述的第二组相关各电极叠交而形成一组点阵，每个点即被第一组电极(11)中的一个极与第二组电极(14)中的一个极所形成的唯一交X点所指定；以及有一个透明导电层(12)，置于介质板(10)的前表面上并复盖住第一组电极(11)。

2、如权利要求1所述的开关/显示元件，其特征为，该第一组电极（11）被分成两族（X，Y），一族（X）为读出电极，适合于与读脉冲发生装置相连，另一族（Y）为感测电极适合于与感测脉冲的装置相连。

3、如权利要求1所述的开关/显示元件，其特征为，第一组电极（11）适合于与读脉冲发生装置相连，并且在位于透明导电层（12）之下的介质板（10）的后表面上形成至少一个附加透明电极（20），此附加电极（20）适合于与感测脉冲的装置相连。

4、如权利要求1至3中的任一项所述的开关/显示元件，其特征为，适合于与读脉冲发生装置相连的电极（11）与适合于与感测脉冲装置相连的电极，其中间有一个用于与地连接的保护电极（21）从而将它们隔开。

5、如权利要求1至4中的任一项所述的开关/显示元件，其特征为该透明导电层（12）是被置于介质板（10）的前表面上的。

6、如权利要求5所述的开关/显示元件，其特征为，有一个透明的弹性导电膜片（4）盖在该导电层（12）上并相互隔开。

7、如权利要求6所述的开关/显示元件，其特征为，有一个透明的非导电膜片（45）盖在导电层（12）上并相互隔开，在所述的簿片（45）的靠向导电层（12）的表面上有一层透明导电涂层（48）。

8、如权利要求1至4中的任一项所述的开关/显示元件，其特征为，该透明导电层（52）是与该介质板（10）的前表面相隔开的，并与其具有可移动的接触端。

9、如权利要求8所述的开关/显示元件，其特征为，该透明导电层（52）被置于一个透明导电弹性膜片（50）的后表面上，该膜片盖在该介质板（10）之上并相互隔开。

10、按照权利要求1至9中的任一项所形成开关/显示元件的一个矩阵，其特征为，这些开关/显示元件是组装在一个公共的介质板（30）上，并相互隔开。

11、如权利要求10所述的开关/显示元件组成的矩阵，其特征为，许多开关/显元件共亨第一组电极（31）。

12、按前述权利要求中的任一项所组装的一个开关/显示元件，其特征为，该组件包括有对第一组电极（11）中的每电极和对第二组电极（14）中的每电极分别地提供显示控制脉冲的装置;对第一组电极（11）的一族电极提供读脉冲的装置;以及感测脉冲装置，感测的脉冲经由导电层（12）以电容偶合而传送到置于介质板（10）后表面上的一个或多个其它电极（11，20）。

13、如权利要求12所述的一个开关/显示组件，其特征为，对第一组电极（11）中的每个电极分别提供显示控制脉冲的装置，也同时用作提供给那些电极中的一族电极上的读脉冲。

14、如前述权利要求中的任一项所述的一个开关/显示组件，其中显示介质为一层这样的材料，即它能产生一种反应电势变化的视频，该电势是跨在第一组电极与第二组电极之间的那层材料所建立的。

15、如权利要求14所述的一个开关/显示组件，其中的显示介质为一层萤光体，液晶体，离子气体，电致变色显示材料或电泳材料。

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