DE2216791A1 - Verfahren zur herstellung eines koordinateneinganges - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines koordinateneinganges

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    • H10N15/10—Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point

Description

ingegangen am ε S
FATtNTANWAlTE
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN
DR. M. KOHLER DIPL-ING. C GERNHARDT /210/91
MÖNCHEN HAMtURG
-S. 4.
TELEFON: 3953U 2000 KAMBU RG 50, TELEG«AMME: KAItPATENT KÖM!OST8ASS£ 28
W.23230/72 12/bl
Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo (Japan)
Verfahren zur Herstellung eines Koord ina tene ingangs
Die Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren undt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Koordinateneinganges unter Verwendung von Pyroelektrizität.
Pyroelektrizität ist die Erscheinung, bei welcher die Polarisation eines dielektrischen Körpers sich mit der Temperatur ändert. In diesem Fall umfaßt die Polarisation nicht nur den Dipol (positive und negative Ladungen.·, die in Ausdrücken eines molekularen Maßes ein Paar darstellen) in der Substanz, sondern auch einen Dipol, der von einer tatsächlichen elektrischen Ladung erzeugt ist.
Es ist bekannt, einen pyroelektrischen Strom dadurch zu erzeugen, daß tfärme direkt zu einer Substanz übertragen wird, die Pyroelektrizität hat, oder dadurch, daß die Substanz Strahlungen wie Lichtstrahlungen unterworfen sind, die in Wärme umgewandelt werden können. Jedoch sind bisher die Kristalle von Glyciniumsulfat, Bleititanat usw. als pyroelektrisch«* Substanzen verwendet worden, und es ist schwierig gewesen, eine breite Folie bzw. einen breiten Film
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ORIGINAL
herzustellen mit gleichmäßigen pyroelektrischen Eigen« schäften. Da weiterhin eine pyroelektrische Substanz kleiner Größe verwendet wird, kann nur ein elektrischer Strom von einer pyroelektrischen Substanz abgenommen werden. Wenn diese bekannte Ausführung bei einer Eingangsvorrichtung für elektronische Rechner, elektronische Ubertragungsvorrichtungen oder Darstellungsvorrichtungen angewendet wird, kann nur ein eindimensionales Signal erhalten werden, obwohl eine Koordinateneingangsvorrichtung mit zweidimensionaler Erstreckung, beispielsweise mit Figurengestalt, durch Zusammenfügen von Signaleingangsvorrichtungen gebildet werden kann, in denen jeweils nur ein pyroelektrisches Element verwendet wird. Es ist Jedoch sehr kompliziert, jede pyroelektrische Substanz an Masse oder Erde und an Eingangströme anzuschließen, und es ist viel Arbeit erforderlich, um eine solche Koordinateneingangsvorrichtung zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung für Koordinateneingang der Einstrahlstellung eines eingestrahlten Lichtes geschaffen, indem ein Signal von auf die Oberfläche einer polymeren Folie, die Pyroelektrizität hat, gestrahlten» Licht in Form eines pyroelektrischen Stron>es von Jeder einer Mehrzahl von Elektroden abgenommen wird, die an der Oberfläche der Folie vorhanden sind.
Gemäß der Erfindung ist die pyroelektrische Substanz grundsätzlich ein einziges Folienblatt oder eine einzige Folienbahn, so daß die Erdung in gewöhnlicher Weise ausgeführt werden kann. Wenn weiterhin ein Anschluß für Eingangsstrom für Jede Elektrode geschaffen ist, kann die Verdrahtung vereinfacht werden, beispielsweise durch Zusammenfügen wechselseitig isolierter elektrischer Drähte und gleichzeitiges Binden der Drähte an die Folie. Da es leicht ist, die Pyroelektrizität
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an den Stellen einer pyroelektrisch^ Folie gleichmäßig zu machen, wenn die Größe jeder Stelle oder jedes Ortes gleich ist, ist es mögliche einen elektrischen Strom in Übereinstimmung mit der Intensität der Strahlung abzunehmen oder zu erzeugen, die an Jeder Stelle angelegt wird« Auf diese Weise kann dss Ausmaß der Strahlungsdösis zur gleichen Zeit aufgezeichnet werden, und das Verfahren kenn auch zum Empfangen und Übertragen von Bildern verwendet werden. Die Erfindung umfaßt viele besondere Ausführungsformen, von denen einige typische Beispiele nachstehend anhand der Zeichnung erläutert werden.
Fig. 1 bis 3 sind schematische Ansichten einiger weniger typischer Ausführungsformen von Kcordinateneingangsvorrichtungen gemäß der Erfindung, wobei in ^eder Figur A eine Schnittansicht und B eine Draufsicht ist* Fig, 4 ist eine schematisch® Schnittansicht einer noch anderen Koordinateneingangsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 ist ein elektrisch leitendes Material 2 wie Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder Graphit durch Vakuumverdampfung auf im wesentlichen die gesamte «ine Fläche einer pyroelektrischen polymeren Folie 1 niedergeschlagen, und ein elektrisch leitendes Material 3 ist in ähnlicher Weise an einer Mehrzahl von Stellen auf der Rückseite der Folie 1 angebracht, und zwar durch Binden oder durch Vakuumverdampfung. Ein Ende des leitenden Materials 2 ist nittels einer Erdleitung 4 geerdet. Ein Ausgangsleiter 5 ist Bit jedem leitenden Material 3 und weiterhin mit einem Eingangsstromkreis 6 eines Signaldetektors, einer Signalspeicherungsvorrichtung, einer Fernverbindungsvorrichtung usw. verbunden. Wenn beispielsweise Strahlungen wie Infrarotstrahlen an
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eine Elektrode 3a angelegt werden, wird an diesem Teil ein pyroelektrischer Strom erzeugt. Der Strom geht durch den Leiter 5a hindurch und fließt in den Eingangsstromkreis 6 als Eingangssignal in Übereinstimmung mit der Intensität der Infrarotstrahlen.
Gemäß Fig. 2 ist eine Mehrzahl von langgestreckten elektrisch leitenden Materialien 7 parallel zueinander auf eine Fläche einer pyroelektrischen Folie 1 aufgebracht, und zwar entweder durch Vakuumverdampfung oder durch Bindung. Elektrisch leitende Materialien 31 sind an bestimmten Stellen an die Hinterseite der Folien 1 gebunden und über einen Ausgangsleiter 51 mit einem EingangsStromkreis 6* verbunden. Die parallelen elektrisch leitenden Materialien 7 sind in irgendeiner Weise an die Erdungsleitung geschaltet. Wenn jedoch ein Ausgangsleiter 8 von jedem der leitenden Materialien 7 getrennt herausgeführt wird und mit einem anderen Eingangestromkreis 9 verbunden wird, ist es beispieleweise möglich, einen pyroelektrischen Strom, der an einer gewissen Stelle 31 eines leitenden Materials 7a erzeugt ist, als eine Gruppe an 7a zu bestimmen, die durch den Leiter 8a hindurchgeht.
Gemäß Fig. 3 ist' eine Mehrzahl von langgestreckten elektrisch leitenden Materialien 71 parallel zu-, einander an einer Fläche einer pyroelektrischen Folie in der gleichen Weise wie in Fig. 2 vorgesehen, und auf der Hinterseite der Folie 1 ist eine Mehrzahl von langgestreckten elektrisch leitenden Materialien 10 parallel zueinander quer über die leitenden Materialien 71 vorgesehen. Die leitenden Materialien 71 sind über einen Leiter 8* an einen Eingangsstromkreis 91 geschaltet, und die elektrisch leitenden Materialien 10 sind jeweils über einen Leiter 11 mit einem weiteren Eingangsstromkreis 12 verbunden. Wenn beispielsweise ein pyroelektrischer Strom an einer Kreuzungsstelle 17 zwischen den elektrisch leitenden Katerialine 7a1 und 10a
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an den beiden Flächen der Folie 1 erzeugt wird, gelangt der pyroelektrische Strom über den Leiter β1 bzw. 11 in den Eingangsstromkreis 91 bzw. 12 und wird auf diese V/eise ausgewählt und diskriminiert. Demgemäß wird der pyroelektrische Strom als der Schnittpunkt festgestellt oder aufgezeichnet· Weiterhin kann in diesem Fall die Verdrahtung beträchtlich vereinfacht werden, da es lediglich erforderlich ist, die Drähte an die obere und die untere Fläche anzuschließen. Weiterhin kann auch der pyroelektrische Strom als eine Gruppe an dem leitenden Material 71 oder 10 festgestellt werden.
Gemäß Fig. A sind zwei pyroelektrische Folien 1' und 1fl mit einer leitenden Folie 13 zwischen sich aneinander gebunden. Die leitende Folie 13 ist an einer Erdungsleitung 14 angeschlossen. An die Flächen der Folien 1· und 1·' sind parallele langgestreckte elektrische leitende Materialien 15 und 16 gebunden oder durch Vakuumverdampfung niedergeschlagen. Die leitenden Materialien 15 an der oberen Fläche kreuzen die Materialien 16 auf der unteren Fläche. Die Vorrichtung kann in der gleichen Weise wie die Ausführungsform gemäß Fig. 3 verwendet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren, 1 bis 4 dargestellten besonderen Ausführungsbeispiele begrenzt, und viele andere Abwandlungen können innerhalb des Rahmens der Erfindung getroffen werden.
Beispiele von pyroelektrischen Polymeren, die bei der Erfindung verwendet werden können, sind Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid und andere kristalline Polymere. Ein Vinylidenfluoridharz, welches unter hoher Spannung orientiert und polarisiert ist, wird am meisten bevorzugt, und zwar wegen seiner extrem hohen oder guten pyroelektrischen Eigenschaften. Geeignete Vinylidenfluoridharze umfassen beispielsweise ein Homopolymer
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von Vinylidenfluorid, Mischpolymerisate von Vinylidenfluorid mit einem geringen Anteil eines mischpolymerisierbaren Monomeren, und Gemische der Homopolymere oder der Mischpolymerisate mit einem geringen Anteil anderer Polymere. Wenn das Polymer 2u einer Folie verarbeitet wird, kann ein anorganisches Füllmaterial eingelagert werden.
Eine Folie aus einem Vinylidenfluorid-Mischpolymerisat, welches wenigstens 70 % von Einheiten, die von Vinylidenfluorid abgeleitet sind, enthält, wird am meisten bevorzugt, da von einer solchen Folie nicht nur ein außerordneltich gutes pyroelektriscb.es Material erhalten v/erden kann, sondern auch ein sehr stabiles pyroelektrisches Material erhalten wird durch Wärmebehandlung, oder wenn das Material Wasser oder einer hochfeuchten Atmosphäre unterworfen wird.
Wenn beispielsweise eine Folie aus einem Homopolymer von Vinylidenfluorid bei 40° C bis zu seinem Schmelzpunkt unter einer Hochspannung von 150 bis 1500 KV/cm behandelt wird, hat die behandelte Folie eine Pyroelektrizität von 10~7 bis 10"9 Coulomb/cm2·0 C. Unmittelbar nach der Erzeugung zeigt die Folie nicht notwendigerweise ein konstantes Verhältnis zwischen der Strahlungsdosierung und dem erzeugten pyroelektrisehen Strom. Wenn jedoch die Folie bei einer Temperatur von 50° C bis zu ihrem Schmelzpunkt behandelt wird oder die Temperatur wiederholt erhöht und erniedrigt v/ird, kann der pyroelektrische Strom zu einem gewissen konstanten Wert konvergieren gelassen werden. Nach einer solchen Konvergenzbehandlung kann eine Pyroelektrizität von etwa 10~9 bis 10~10Coulomb/cm2·0 C. erhalten werden, und daher erweist sich ein solches Polymerisat als sehr nützlich.
Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die polymere Folie sehr dünn gemacht werden kann, d.h. mit einer Dicke von etwa 1 Mikron, und die
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Wärmekapazität der Folie kann beträchtlich verringert werden. Weiterhin können sehr kleine Elektroden an der Fläche der Folie vorgesehen werden, und ein extrem großes Ausmaß an Information kann unter Verwendung von empfindlichen und kleinen Bereichen verarbeitet werden. Dicke Folien können frei erhalten werden, jedoch sollten die Folien vorzugsweise eine Dicke von nicht mehr als 50 Mikron haben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Auf die untere Fläche einer pyroelektrischen Polyvinylidenfluoridharzfolie einer Dicke von 50 Mikron und einer Größe von 10 χ 10 cm, wobei die Folie bei 90° C einachsig gestreckt worden ist, wurde Gold unter Vakuum niedergeschlagen, um mehrere Elektrodenstreifen einer Breite von jeweils 2 mm zu schaffen, wobei die Streifen parallel mit einem Abstand von 1 mm aufgebracht wurden. Außerdem wurde Gold auf die gesamte obere Fläche der Folie unter Vakuum aufgebracht, um eine Erdungselektrode zu schaffen. Abgesehen hiervon, wurde Gold unter Vakuum auf die gesamte untere Fläche einer pyroelektrischen Polymerisatfolie des
gleichen Harzes und mit den gleichen Abmessungen wie oben aufgebracht, um eine Erdungselektrode zu schaffen, und weiterhin wurde Gold unter Vakuum auf die obere Fläche der Folie aufgebracht, um eine Mehrzahl von Elektrodenstreifen einer Breite von 2 mm zu schaffen, wobei die Streifen parallel und In einem Abstand von 1 mm angeordnet oder gebildet wurden. Zusätzlich waren'. die gemäß vorstellender Beschreibung gebildeten, unter Vakuum niedergeschlagenen Elektroden alle lichtundurchlässig. Die beiden pyroelektrischen Polymerisatfolien mit jeweils dem transparenten Gclrifilm wurden -.usarcmengestapelt, so daß die Richtung der parallelen Elektroden
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der einen Folie rechtwinklig zu der Richtung der parallelen Elektroden der anderen Folie lagen, und das Gebilde wurde weiterhin mit einer Glasplatte zueammengebracht. Eine der parallelen Elektroden an der Oberfläche der einen pyroelektrischen Polymerisatfolie wurde mit einer der parallelen Elektroden
an der Fläche der anderen pyroelektrischen Polymerieatfolie über einen Stromkreis, der EFT hatte, verbunden. Wenn eine Kreuzurigssteile der auf diese Weise mit einem Strommessstromkreis verbundenen Elektroden durch einen Punkt von Weißlicht eines Durchmessers von 1 mm während 0,5 Sekunden angestrahlt wurde, wurde ein pyroelektrischer Strom in der Größenordnung von 10"* Ampere festgestellt. Wenn weiterhin nur die Elektrode angestrahlt wurde, die der mit dem Strommessstromkrwis verbundenen Elektrode benachbart liegt, betrug der von dem Strommessstromkreis festgestellte Strom nur weniger als 5 % des pyroelektrischen Stromes, wie er oben festgestellt wurde. Es wurde weiter bestätigt, daß der pyroelektrische Strom nur von den von dem Licht angestrahlten Elektroden erhalten wurde. In Übereinstimmung damit wurde bestätigt, daß wahlweiser Ausgang der Koordinate möglich ist.
Beispiel 2
Auf die gesante obere Fläche einer pyroelektri*· sehen Folie aus Polyvinylidenfluorharz einer Dicke von 50 Mikron und einer Fläche von 10 χ 10 cm, wobei die Folie einachsig gestreckt wurde, wurde Gold unter Vakuum niedergeschlagen, um eine Erdungselektrode zu schaffen. Weiterhin wurde eine Anzahl kreisförmiger Elektroden aus Gold eines Durchmessers von 5 nun en der unteren Fläche der Folie durch Vakuumniederschlagen mit einem Abstand von 1 cm gebildet. Eine der kreisförmigen Elektroden und die Erdungselektrode wurden an einen Stromkreis mit EHT geschaltet. Wenn der Teil der
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kreisförmigen Elektrode, der mit dem Stromstromkreis verbunden ist, durch einen V/eißlichtpunkt eines Durchmessers von 2 mm während einer Zeit von 0,5 Sekunden angestrahlt wurde, wurde ein elektrischer Strom festgestellt. Wenn andererseits eine kreisförmige Elektrode, die der mit dem Strommessstromkreis verbundenen kreisförmigen Elektrode benachbart liegt, angestrahlt wurde, wurde kein elektrischer Strom festgestellt. Die obigen Ergebnisse zeigen die Möglichkeit der Anzeige von Koordinaten.
Es wurde weiterhin bestätigt, daß, wenn ein Mischpolymerisat aus 85 Gewichtsteilen Vinylidenfluorid .und 15 Gewichtsteilen Tetrafluoräthylen anstelle des Polyvinylidenfluorharzes gemäß Beispiel 2 verwendet wurde, ebenfalls eine Angabe von Koordinaten möglich war.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zum Erzeugen eines Koordinateneinganges, dadurch gekennzeichnet, daß ein pyroelektrischer Strom aus jeder einer Mehrzahl von örtlichen Elektroden abgenommen wird, die an der Fläche einer polymeren Folie vorgesehen sind, die pyroelektrische Eigenschaften hat, und daß die Stellung eines angestrahlten Lichtes ermittelt wird.
    2. Verfahren zum Erzeugen eines Koordinateneinganes, dadurch gekennzeichnet, daßv\ron einer Mehrzahl von hier und dort an einer Fläche einer pyroelektrische Eigenschaften aufweisenden polymeren Folie vorhandenen Elektroden (3) getrennt gebildet v/ird, an der gegenüberliegenden Fläche der Folie eine Flächenelektrode (2) vorgesehen wird, und daß die Stellung eines angestrahlten Lichtes durch einen pyroelektrischen Strom ermittelt wird, der von jeder Punktelektrode (3) fließt (Fig. 1).
    3. Verfahren zur Erzeugung eines Koordinateneingangs, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von parallelen Elektroden (7) an einer Fläche einer pyroelektrischen Eigenschaften aufweisenden polymeren Folie vorgesehen wird, an der gegenüberliegenden Fläche , der Folie eine Mehrzahl von Punktelektroden (31) an Linien entsprechend den parallelen Elektroden vorgesehen wird, ein elektrischer Strom von jeder Punktelektrode getrennt geleitet wird, und die Stellung eines angestrahlten Lichtes durch einen pyroelektrischen Strom ermittelt wird, der von jeder Punktelektrode fließt (Fig. 2).
    A. Verfahren zur Herstellung eines Koordinateneinganges, dadurch gekennzeichnet, daß lineare Elektroden (7, 10) an beiden Oberflächen einer polymeren Folie, die pyroelektrische iligenschaften hat, vorgesehen werden, wobei die Linien an der gleichen Fläche parallel
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    zueinander verlaufen und die Linien an der oberen Fläche die Linien an der unteren Fläche kreuzen, ein elektrischer Strom von jeder der Elektroden an beiden Flächen getrennt geleitet wird und die Stellung eines angestrahlten Lichtes als ein Schnittpunkt linearer elektrischer Ströme an beiden Flächen mittels eines pyroelektrischen Stromes ermittelt wird, der in jeder der linearen Elektroden fließt.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als polymeres Material Polyvinylidenfluorid verwendet wird.
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