183404. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és eelrendezés üveglemezen, vagy átlátszó hordozók közegben kialakított érzékelő kapacitív mátrix kialakítására
1 183 404 2 A találmány tárgya eljárás és elrendezés üveglemezen, vagy átlátszó hordozó közegen kialakított érzékelő kapacitív mátrix kialakítására, mely vizuális megjelenítőknél információbevitelre alkalmas. Interaktív vizuális képi megjelenítők egyik változata az érintésre érzékeny megjelenítő (touch-sensitive display, későbbiekben TSD), amely a bonyolultabb számítógépvezérlésű folyamatok irányító-felügyelő tevékenységét teszi a kezelő számára gyorssá, kényelmessé. A tevékenység lényege azon alapul, hogy a display képernyőre megjelenített mezők, ábrák, feliratok megérintésekor a számítógép azonosítani tudja az érintett mezők helyét, ezáltal a kezelőnek a képernyőn megjelenő információkra adott válaszai, utasításai azonnal kódolt formában rendelkezésre állnak. Érintésre érzékeny megjelenítőket gyakran alkalmaznak gyorsítók, reaktorok, folyamatirányító rendszerek vezérlő helységeiben, ahol a kezelő gyors, egyszerűen vezérelhető, irányító-felügyelő tevékenységére van szükség és a különféle nyomógombos beavatkozó szervek — tasztatúrák - használata már nehézkesnek bizonyul. A touch-sensitive display-ek (TSD) egyik vállfája esetén a képernyő elé átlátszó fémrétegekkel üveglapon kialakított kapacitív mátrixot helyeznek, amely a megjelenítővel összekapcsolt számítógép számára egyértelmű azonosító jelzést ad bármelyik mátrixelem megérintésekor. A TSD ezen vállfájánál jóval nagyobb. Hasonló, üveglapra felvitt kapacitív mátrix szolgál alapul számos ipari berendezés mozgató kontaktust nem tartalmazó kezelőszerveinek kialakításakor, különösen ha az átlagostól eltérő, extrém környezeti feltételek melletti üzemeltetés szükséges (pl. káros gázok,gőzök, csepegő víz stb.). Az ismertetett megoldás hátránya, hogy az üvegre felvitt vezetőréteg optikai áteresztőképességi okokból adott és ezért nem lehet nagyon vastag. A vékony, hosszú átvezetések soros ellenállása tetemes, több száz kiloohm is lehet. Ez az ellenállásérték a csatlakozó elektronika specifikációjától függően maximált, rendszerint lOOkiloohmnál kisebb felső határral. A kivezetési ellenállások lecsökkentése a kivezetések szélességének megnövelésével (a kivezetési ellenállás a kivezetés szélességével fordítva arányos) szintén az érzékeny elemek egymástól való távolodását idézik elő. Mindezek a körülmények együttesen arra vezetnek, hogy már egy 4x4 elemű mátrixban is jelentős „holt teret” kötnek le az elemek közötti kivezetések, a gyakorlatban használatos 4x8, illetve 8x8 elemű mátrix pedig már elfogadhatatlanul széthúzott rajzolatot eredményez. Touch sensitive display-ek esetében különösen fontos a minimális „holt tér”, vagyis hogy az érintésre érzékeny kapacitív felületek a képernyőn minél nagyobb felületét lefedjék. A mátrix méretének növelésekor további problémát jelentenek az egyes érzékelő elemekre vonatkoztatott szórt, parazita kapacitásoknak a megnövekedett eltérései, amelyek csak növelik a detektorok beállítási problémáit. A találmánnyal célunk egy olyan kapacitív mátrix elrendezés kialakítása, amely a fenti hiányosságokat és nehézségeket kiküszöböli. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően egy olyan ábrarendszer kialakítása, amely optimális optikai fedettséget, minimális „holt teret” biztosít és az ismert megoldásokhoz képest a kivezetések ellenállása is csökken. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha az ismert megoldásoktól eltérően, 3 rétegben állítjuk elő a 2 kapacitásrajzolatot (egymástól elektromosan szigetelt rétegek), akkor valódi mátrix-szerű, merőleges vezetékrendszerrel készült kialakítást nyerünk. A mátrixot oly módon készítjük 3 rétegben, hogy a rétegek között átlátszó szigetelőanyag van. A találmány szerinti elrendezésnél a találmány abban van, hogy a mátrixnak két egymásra merőleges és szigetelő réteggel elválasztott fegyverzetei vannak. Célszerű az is, hogy az egyes mátrix-pontok kapcsolószerveinek félbevágott paralelogramma alakú egymásra merőleges fegyverzete és paralelogramma alakú kapcsoló fegyverzete van. A találmányt részletesebben a rajzok alapján ismertetjük, amelyeken az ismert berendezés és a találmány szerinti berendezés néhány példakénti kiviteli alakját tüntetjük fel. A rajzon az; 1. ábra az ismert kapacitív mátrix egy elemének felépítését és működését; a 2. ábra az ismert 4x8-as mátrix felépítését; a 3. ábra az ismert 4x8 elemű mátrix fegyverzeteinek rajzolatát; a 4/a ábra a találmány szerinti mátrix kapcsoló fegyverzetének egy példakénti rajzolatát; a 4/b ábra a találmány szerinti mátrix két egymásra merőleges fegyverzetének egy példakénti mintázatát; az 5/a ábra a találmány szerinti mátrix fegyverzeteinek egy példakénti metszeti elrendezését; az S/b ábra a találmány szerinti mátrix fegyverzeteinek egy további példakénti metszeti elrendezését; a 6. ábra a találmány szerinti mátrix elrendezés egy példakénti kiviteli alakját. A rajzokon azonos hivatkozási jelekkel azonos részleteket jelölünk. Ha egy-egy részlet ugyanazon megoldáson belül többször előfordul, a hivatkozási számot betűvel egészítjük ki. Az ismert kapacitív mátrix egy elemének működési elvét az 1. ábra kapcsán ismertetjük. Síkkondenzátorpárt alkot a mátrix-elem az üveglap — átlátszó szigetelő 19 réteg — mindkét oldalán kialakított rétegekkel oly módon, hogy a meghajtó 11 fegyverzet feszültség impulzusgenerátorra, a vevő 13 fegyverzet pedig nagy bemenőellenállású 15 komparátorra csatlakozik. A kapcsoló 12 fegyverzet megérintésekor a kezelő 16 földkapacitás söntölő hatást hoz létre, ennek következtében a 15 komparátor bemenetére kerülő feszültségimpulzus amplitúdója ekkor nem éri el az Uref komparálási szintet, a komparátor tehát az érintést detektálja. Az 1. ábrán látható rajzolatú kondenzátorpárból többet, több sorban, az irodalomból ismert elrendezésű mátrixot nyerhetjük, melyre egy példát a 2. ábra mutat. Az ábra elvi rajz, mely a mátrixelemeket képező kondenzátorok 1J; 13 fegyverzeteinek olyan összekötéseit tünteti fel, melynek eredményeként 4 x 8-as kapacitív mátrixot nyerünk. A 3. ábra egy ilyen 4x8-as mátrixot realizáló, üveglapra fémgőzölt kondenzátorfegyverzet rajzolatot mutat. Látható az ábrából, hogy a kivezetések száma a mátrixelemek között a mátrix méretének növelésével arányosan nő. Ez azzal a hátránnyal jár (ami a 3. ábrából is kitűnik), hogy az egyes érintésre érzékeny mátrixelemeket nagyobb mátrix esetén nem lehetséges szorosan egymás mellé helyezni. A találmány szerinti mátrix-kapcsoló-fegyverzetét a 4/a ábra mutatja, ahol a kapcsoló 12 fegyverzet megegyezik a kapacitív érzékeny elemi mező területével. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
