Переключающее устройство со светолучевой индикацией Российский патент 2019 года по МПК H01H13/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элементам управления и коммутации электрических цепей и может найти широкое применение при создании устройств ввода и вывода информации: кнопочных переключателей, тензометрических элементов, датчиков давления, дактилоскопических сенсоров, элементов коммутации электрических сигналов.

Известна мембранная клавиатура содержащая отделенные друг от друга с обеспечением контакта между ними при приложении нажимного усилия два электропроводящих слоя, первый из которых нанесен на лицевую панель, а второй на диэлектрическое основание и через токоподводы присоединен к электрической цепи, отличающаяся тем, что между электропроводящими слоями размещен пьезорезистивный материал, при этом первый слой выполнен в виде сплошного металлического покрытия, обеспечивающего перекрытие второго слоя, выполненного из двух разделенных между собой покрытий.

Клавиатура работает следующим образом.

В исходном состоянии слой пьезорезистивного материала находится в диэлектрическом состоянии и потому электрическая цепь на участке между электропроводящими покрытиями разомкнута; при приложении нажимного усилия на соответствующее место лицевой панели обозначенное необходимой гравировкой, происходит изменение фазового состояния (металлизация) в слое пьезорезистивного материала, размещенного между электропроводящими слоями, пьезорезистивный материал становится электропроводящим, в результате чего происходит электрическое замыкание между сплошным металлизированным покрытием и двумя металлизированными покрытиями, которое приводит к замыканию между металлизированными покрытиями, т.е. замыканию в электрической цепи токоподводов [Патент на изобретение №2006093 С1, МПК H01H 13/70, опубл. 1994 г.].

К недостаткам мембранной клавиатуры относится сложность устройства, что приводит к дополнительным требованиям к производственной технологии.

Известно устройство для считывания графической информации, содержащее первый планшет, состоящий из двух параллельных диэлектрических пластин с расположенными на их обращенных одна к другой поверхностях взаимоортогональными токопроводящими шинами и размещенного между диэлектрическими пластинами электропроводящего слоя. При этом в первом планшете между каждой диэлектрической пластиной и электропроводящим слоем размещен пьезорезистивный слой, кроме того, в устройство введены объединенные в пакет с первым дополнительные идентичные первому планшеты, токопроводящие шины планшетов с одинаковыми порядковыми номерами объединены в группы с образованием отдельных проводов выходных шин координатных осей, число г планшетов определяется по формуле

rJNT [log_n(R₁)/log_n(g)+1]

где R₁ максимальное число шин в первом планшете, определяемое как L/D, где L размер стороны рабочего поля планшета, D разрешающая способность, n основание кода, g число шин в каждой группе,

число шин в планшетах определяется по формуле

R_m+1R_m/g,

где m номер планшета;

а ширина шин

b_m+1=(b_m+d)*g-d,

где d расстояние между электродами.

[Патент на изобретение №2045782 С1, МПК G06K 11/06, опубл. 1995 г.]

К недостаткам данного изобретения можно отнести сложность конструкции устройства, что приводит к дополнительным требованиям к производственной технологии.

В качестве прототипа, как наиболее близкого по своей технической сути к заявляемому изобретению, выбрано пленочное переключающее и коммутирующее устройство, описанное в патенте на изобретение №2025811 С1, МПК Н01Н 13/70, опубл. 1994.

В прототипе описано устройство, содержащее верхний и нижний диэлектрические слои, имеющие электрическую разводку, контактные площадки и изолирующую прокладку, расположенную между диэлектрическими слоями, которая выполнена в виде сплошной пленки из пьезорезистивного полимерного материала.

К недостаткам устройства относится невозможность осуществления обратной связи с оператором в части подтверждения срабатывания устройства при нажатии.

Известны электролюминесцентные материалы, которые излучают свет в видимом диапазоне при протекании электрического тока через них. В результате излучательной рекомбинации электронов и дырок в полупроводнике возбужденные электроны отдают свою энергию в виде фотонов.

Задачей, решаемой группой изобретений, является создание такого переключающего устройства, которое бы имело высокие потребительские свойства за счет обеспечения светолучевой индикации при их использовании.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в обеспечении светолучевой индикации за счет использования слоя, выполненного из электролюминесцентного материала.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе пленочном переключающем и коммутирующем устройстве, заключающемся в том, что в устройстве, содержащем верхний и нижний диэлектрические слои, имеющие электрическую разводку, контактные площадки и изолирующую прокладку, расположенную между диэлектрическими слоями, которая выполнена в виде сплошной пленки из пьезорезистивного полимерного материала, нанесен слоя электролюминесцентного материала, а нижняя контактная площадка выполнена из прозрачного электропроводящего материала.

Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому изобретение соответствует критерию «новизна».

Патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники, и, таким образом, соответствует критерию «изобретательский уровень».

Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность заявляемого изобретения поясняется на фиг.1 и заключается в следующем. На оптически прозрачной пластине 1 из диэлектрического материала формируют посредством вакуумного напыления сплошной слой оптически прозрачной первой контактной площадки 2, поверх которого формируют сплошной слой электролюминесцентного материала 3 с помощью аппликатора, над которым формируют сплошной слой пьезорезистивного полимерного материала 4 методом центрифугирования, поверх которого наносят сплошной слоя второй контактной площадки 5 посредством вакуумного напыления.

Пример реализации заявляемого переключающего устройства со светолучевой индикацией. На верхней стороне оптически прозрачной пластины 1 (см. фиг. 1) из диэлектрического материала, например кварцевого стекла, формируют методом вакуумного напыления сплошной слой оптически прозрачной первой контактной площадки 2 из материала In₂O₃Sn толщиной 0,3⋅10^-6 м при температуре 200°C. Затем на поверхности 2 прозрачной первой контактной площадки формируют слой электролюминесцентного материала 3 из сульфида цинка (ZnS), легированного медью (Cu) толщиной 50⋅10^-6 м с помощью аппликатора. Затем слой 3 сушат в течение 2 часов при температуре 100°C. После этого на поверхности слоя 3 формируют сплошной слой пьезорезистивного полимерного материала 4 толщиной 0,5-10^-6 м методом центрифугирования при 3000 об/мин в течение 1 минуты. Затем слой 4 сушат при комнатной в течение 30 минут и при температуре 150°C в течение 1 часа. После этого над поверхностью слоя 4 формируют сплошной непрозрачный слой второй контактной площадки 5 методом вакуумного напыления из меди толщиной 0,3⋅10-6 м. В исходном состоянии слой пьезорезистивного полимерного материала 4 находится в диэлектрическом состоянии и электрическая цепь между контактными площадками 2 и 5 разомкнута. При увеличении внешнего давления происходит изменение фазового состояния в слое пьезорезистивного материала 4. Пьезорезистивный материал становится электропроводным, в результате чего через электролюминесцентный материал 3 протекает электрический ток, который приводит к излучению света в видимом диапазоне в результате излучательной рекомбинации электронов и дырок в объеме слоя электролюминесцентного материала 3.

Учитывая новизну, изобретательский уровень и промышленную применимость заявляемого технического решения, заявитель считает, что оно может быть защищено патентом на изобретение.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элементам управления и коммутации электрических цепей, и может найти широкое применение при создании устройств ввода и вывода информации: кнопочных переключателей, тензометрических элементов, датчиков давления, дактилоскопических сенсоров, элементов коммутации электрических сигналов. Техническим результатом заявляемого изобретения является создание переключающего устройства, обладающего дополнительной индикацией нажатия световым излучением, а также повышенной воспроизводимостью полезных свойств. Переключающее устройство содержит контактные площадки и изолирующую прокладку, расположенную между контактными площадками, которая выполнена в виде сплошной пленки из пьезорезистивного полимерного материала, между полимерным материалом и одной из контактных площадок расположена светоизлучающая прослойка, выполненная из электролюминесцентного материала, одна из контактных площадок выполнена из прозрачного электропроводящего материала. 1 ил.

Переключающее устройство со светолучевой индикацией, содержащее контактные площадки и изолирующую прокладку, расположенную между контактными площадками, которая выполнена в виде сплошной пленки из пьезорезистивного полимерного материала, отличающееся тем, что между полимерным материалом и одной из контактных площадок расположена светоизлучающая прослойка, выполненная из электролюминесцентного материала, а также тем, что одна из контактных площадок выполнена из прозрачного электропроводящего материала.