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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine EL-Folie (Elektrolumineszenz-Folie),
die als indirekte Beleuchtung im Bedienungsabschnitt verschiedener elektronischer
Geräte
eingesetzt wird, und einen die EL-Folie verwendenden Schalter.
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Hintergrund
der Erfindung
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Elektronische
Geräte,
die häufig
verschiedenartig gestaltet sind, enthalten eine Schaltertaste, die
auch an einer dunklen Stelle erkannt werden und bedienbar sein soll.
Die Schaltertaste enthält
eine indirekte Beleuchtung, die in dem hinteren Teil eines Bedienungsabschnitts
angeordnet ist. Viele der indirekten Beleuchtungen nutzen EL-Folien.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 7, in der
zum besseren Verständnis
die Abmessungen in Dickenrichtung vergrößert sind, ein Schalter beschrieben,
der die oben erörterte
normale EL-Folie enthält.
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7 zeigt
eine seitliche Schnittansicht des Schalters, der eine EL-Folie verwendet.
Der lichtdurchlässige
isolierende Film 1, der z.B. aus Polyethylenterephthalat
hergestellt ist, besitzt eine an einer vorgegebenen Stelle ausgebildete,
gewölbte
Membran 2, die sich nach oben ausbaucht. Unterhalb der gesamten
unteren Fläche
des Films 1 wird eine lichtdurchlässige Elektrodenschicht 3A,
die aus Zinnindiumoxid besteht, durch Bespritzen oder ein Elektronenstrahlverfahren
ausgebildet.
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Die
Leuchtschicht 3B, die dielektrische Schicht 3C,
die Gegenelektrodenschicht 3D und die isolierende Schicht 3E werden
nacheinander unter die Schicht 3A gelegt, indem die untere
Schicht 3A bis auf den gebogenen Abschnitt 2A um
den Fußpunkt
der Membran 2 herum so aufgedruckt wird, dass eine EL-Elementschicht 3 als
Ganzes aufgebaut werden kann. Die Leuchtschicht 3B enthält ein hoch
dielektrisches Kunstharz, das aus Fluorkautschuk oder zyanartigem
Kunstharz besteht, in dem Zinksulfid, das ein Grundmaterial für Lichtemission ist,
fein verteilt ist.
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Die
dielektrische Schicht 3C enthält ein hoch dielektrisches
Kunstharz, in dem Bariumtitanat fein verteilt ist. Die Gegenelektrodenschicht 3D besteht aus
Silber oder einem Kohlenstoff-Kunstharzsystem. Die isolierende Schicht 3E besteht
aus Epoxidharz oder Polyesterharz.
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Unterhalb
der auf der unteren Fläche
der Membran 2 ausgebildeten EL-Elementschicht 3 ist ein
beweglicher Kontakt 4 aufgedruckt, so dass die EL-Folie 5 als
Ganzes aufgebaut werden kann. Der bewegliche Kontakt 4 besteht
aus Epoxidharz oder Polyesterharz, in dem leitende Teilchen wie
zum Beispiel Silber oder Kohlenstoff fein verteilt sind.
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Die
Leiterplatte 6, die aus einem isolierenden Film wie zum
Beispiel Polyethylenterephthalat besteht, ist unter der EL-Folie 5 angeordnet,
und ein Paar von stationären
Kontakten 6A, die dem beweglichen Kontakt 4 in
einem vorgegebenen Abstand gegenüber
liegen, sind auf der Oberfläche
der Leiterplatte 6 angeordnet. Zahlreiche Verdrahtungsmuster (nicht
gezeigt) sind mit stationären
Kontakten 6 verbunden, so dass ein Schalter als Ganzes
aufgebaut werden kann.
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Unterhalb
des isolierenden Films 1, dessen gesamte untere Fläche mit
einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 3A bedeckt
ist, ist eine EL-Elementschicht 3 aufgedruckt, die die
Leuchtschicht 3B, die dielektrische Schicht 3C,
die Gegenelektrodenschicht 3D und die isolierende Schicht 3E enthält. Der
bewegliche Kontakt 4 ist ebenfalls auf der Oberfläche davon
aufgedruckt. Anschließend
wird die Membran 2 mittels einer Form gebildet, so dass
die EL-Folie 5 komplettiert werden kann. Die EL-Folie 5 wird
mit Klebstoff oder durch Heißkleben
mit der Leiterplatte 6 verbunden, so dass der Schalter
komplettiert werden kann.
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Der
Schalter wird an einem Bedienungsabschnitt eines elektronischen
Gerätes
befestigt, wobei von einer Schaltung des Gerätes eine Wechselspannung (AC)
zwischen der lichtdurchlässigen
Elektrodenschicht 3A und der Gegenelektrodenschicht 3D der
EL-Folie 5 angelegt wird, so dass die Leuchtschicht 3B Licht
aussenden kann. Das Licht beleuchtet den Bedienungsabschnitt des
Gerätes
aus dem Hintergrund des Bedienungsabschnitts, und somit kann ein
Benutzer den Bedienungsabschnitt auch an einer dunklen Stelle leicht
erkennen und bedienen.
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Die
Membran 2 wird von ihrer Oberseite z.B. durch einen Tastenknopf
heruntergedrückt,
Anschließend
wird die Membran 2 über
einen Drehpunkt, d.h. der gebogene Abschnitt 2A oder seine
Umgebung mit einem Knackgriff gebogen, und dadurch bewegt sich der
bewegliche Kontakt 4 nach unten, um mit den stationären Kontakten 6A in
Berührung
zu kommen. Der bewegliche Kontakt 4 stellt so mit den stationären Kontakten 6A elektrischen
Kontakt her. Wenn das Herunterdrücken
beendet ist, wird die Membran 2 durch ihre elastische Rückstellkraft
wieder in den in 7 gezeigten Zustand zurückgestellt.
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Die
herkömmliche
EL-Folie im Schalter enthält
eine lichtdurchlässige
Elektrodenschicht 3A, die aus einer metallischen harten
dünnen
Folie besteht, die unterhalb der gesamten Fläche der isolierenden Folie 1 ausgebildet
ist. Diese Struktur verschlechtert das Knackgriff und die Elastizität der Membran 2 während des
Betriebes. So kann die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 3A brechen,
wenn die Membran 2 verformt oder wiederholt heruntergedrückt wird. Des
Weiteren neigt die Kraft zum Niederdrücken dazu, sich durch die Membran 2 zu
verändern.
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Die
Druckschrift
EP 0 847 066 offenbart
eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Abriss der
Erfindung
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Eine
EL-Folie erzeugt bei einer Bedienung einen unveränderlichen Knackgriff und ist
einfach zu verarbeiten. Ein Schalter nutzt die EL-Folie. Die EL-Folie
enthält
die folgenden Elemente:
- (a) einen lichtdurchlässigen,
isolierenden Film mit einer gewölbten
Membran, die sich nach oben auftaucht;
- (b) eine EL-Elementschicht mit einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht,
einer Leuchtschicht, einer dielektrischen Schicht und einer Gegenelektrodenschicht,
die unter dem isolierenden Film in dieser Reihenfolge bis auf einen
gebogenen Abschnitt und seiner Umgebung um den Fußpunkt der
Membran herum laminiert ist;
- (c) eine erste leitende Struktur, die mit der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht
verbunden und unterhalb des isolierenden Films ausgebildet ist; und
- (d) eine zweite leitende Struktur, die mit der Gegenelektrodenschicht
verbunden und unterhalb des isolierenden Films ausgebildet ist.
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Der
Schalter enthält
die EL-Folie, wobei unter der Membran Kontakte angeordnet sind,
die miteinander federnd und elektrisch in Verbindung stehen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
die seitliche Schnittansicht eines Schalters, der eine EL-Folie
entsprechend einer ersten beispielhaften Ausführung nach der vorliegenden Erfindung
verwendet;
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2 ist
eine Querschnittsansicht der EL-Folie;
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3 ist
eine Querschnittsansicht der EL-Folie;
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4 ist
eine seitliche Schnittansicht der EL-Folie;
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5 ist
eine seitliche Schnittansicht der EL-Folie;
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6 ist
die seitliche Schnittansicht eines Schalters, der eine EL-Folie
entsprechend einer zweiten beispielhaften Ausführung nach der vorliegenden
Erfindung nutzt;
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7 ist
die seitliche Schnittansicht eines Schalters, der eine normale EL-Folie
verwendet.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführung
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Im
Folgenden werden beispielhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen 1 bis 6 erläutert. Zum
leichten Verständnis
sind die Abmessungen in Dickenrichtung vergrößert. Elemente, die den im Stand
der Technik verwendeten ähnlich
sind, werden durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet, so dass
deren ausführliche
Beschreibungen hier weggelassen werden.
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Beispielhafte Ausführung 1
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1 ist
die seitliche Schnittansicht eines Schalters, der eine EL-Folie
entsprechend einer ersten beispielhaften Ausführung nach der vorliegenden Erfindung
nutzt. 2 ist eine Querschnittsansicht der EL-Folie. Der
lichtdurchlässige
isolierende Film 1, der z.B. aus Polyethylenterephthalat
besteht, baucht sich an einer vorgegebenen Stelle nach oben aus,
so dass eine gewölbte
Membran 2 gebildet werden kann. Die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 13A wird
unter die Membran 2 und den flachen Abschnitt des isolierenden
Films 1 bis auf einen gebogenen Abschnitt 2A und
seine Umgebung um den Fußpunkt der
Membran 2 herum aufgedruckt. Die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 13A besteht
aus einem lichtdurchlässigen
Kunstharz wie zum Beispiel Phenoxyharz, Epoxidharz oder Fluorkautschuk,
in dem leitende Teilchen wie zum Beispiel Zinn-Indium-Oxid, Zinnoxid oder Indiumoxid
fein verteilt sind. Unterhalb der Schicht 13A werden die
Leuchtschicht 3B, die dielektrische Schicht 3C,
die Gegenelektrodenschicht 3D und der isolierende Film 3E ausgebildet,
indem sie nacheinander in dieser Reihenfolge aufgedruckt werden,
so dass die EL-Elementschicht 13 als Ganzes aufgebaut werden
kann. Die Leuchtschicht 3B enthält hoch dielektrisches Kunstharz,
das aus Fluorkautschuk oder zyanartigem Kunstharz besteht, in dem
Zinksulfid, das ein Grundmaterial für Lichtemission ist, dispergiert
ist. Die dielektrische Schicht 3C enthält hoch dielektrisches Kunstharz,
in dem Bariumtitanat dispergiert ist. Die Gegenelektrodenschicht 3D besteht
aus Silber oder Kunstharz auf Kohlenstoffbasis. Die isolierende
Schicht 3E besteht aus Epoxidharz oder Polyesterharz.
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Ferner
weisen die leitenden Strukturen 14A und 14B jeweilige
erste Enden auf, die mit der Schicht 13A und der Schicht 3D verbunden
sind und durch den gebogenen Abschnitt 2A verlaufen. Zweite Enden
der leitenden Strukturen 14A und 14B erstrecken
sich zu einem Endabschnitt (nicht gezeigt), der aus der äußeren Erscheinung
hervorsteht. Die leitenden Strukturen 14A und 14B werden
durch Aufdrucken von Epoxidharz oder Polyesterharz, in denen Silber
oder Kohlenstoff dispergiert ist, ausgebildet.
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Unterhalb
der an der unteren Fläche
der Membran 2 ausgebildeten EL-Elementschicht 13 ist ein
beweglicher Kontakt 4 aufgedruckt, so dass die EL-Folie 15 als
Ganzes aufgebaut werden kann. Der bewegliche Kontakt 4 besteht
aus Epoxidharz oder Polyesterharz, in denen Silber oder Kohlenstoff
dispergiert ist.
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Die
aus einem isolierenden Film wie zum Beispiel Polyethylenterephthalat
bestehende Leiterplatte 6 ist unter der EL-Folie 15 angeordnet,
und ein Paar stationärer
Kontakte 6A, die dem beweglichen Kontakt 4 in
einem vorgegebenen Abstand gegenüber
liegen, ist an der oberen Seite der Leiterplatte 6 angeordnet.
Mit den stationären
Kontakten 6 sind mehrere Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt)
verbunden, so dass ein Schalter als Ganzes aufgebaut werden kann.
Die EL-Folie 15 wird mit Klebstoff oder durch Heißverklebung
mit der Leiterplatte 6 verbunden, so dass der Schalter
komplettiert werden kann.
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In
dem oben erörterten
Aufbau ist der Schalter am Bedienungsabschnitt eines elektronischen Gerätes befestigt,
und von einem Schaltkreis des Gerätes wird den leitenden Strukturen 14A und 14B,
die jeweils mit der lichtdurchlässigen
Elektrodenschicht 13A und der Gegenelektrodenschicht 3D der
EL-Folie 15 verbunden sind, eine Wechselspannung zugeführt. Die
Spannung lässt
die Schicht 3B Licht aussenden. Dieses Licht beleuchtet
den Bedienungsabschnitt des Gerätes
von der Rückseite
des Bedienungsabschnitts, und so kann ein Benutzer den Bedienungsabschnitt
auch an einer dunklen Stelle leicht erkennen und betätigen.
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Die
Membran 2 wird von deren Oberseite durch einen Tastenknopf
herunter gedrückt;
anschließend
wird die Membran 2 mit einem Knackgriff um einen Drehpunkt,
d.h. den gebogenen Abschnitt 2A oder seine Umgebung, wo
nur die leitenden Strukturen 14A und 14B ausgebildet
sind, durchgebogen. Dadurch bewegt sich der bewegliche Kontakt 4 nach unten,
um mit dem stationären
Kontakt 6A in Verbindung zu kommen. So kommt der bewegliche
Kontakt 4 mit dem stationären Kontakt 6A elektrisch
in Verbindung. Wenn das Herunterdrücken beendet ist, wird die
Membran 2 durch die federnde Rückstellkraft der Membran in
den in 1 dargestellten Zustand zurück gesetzt.
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Gemäß der ersten
Ausführung
ist die EL-Elementschicht 13 nicht an dem gebogenen Abschnitt 2A und
seiner Umgebung ausgebildet, die wie ein Drehpunkt funktioniert,
bei dem die Membran 2 durch Herunterdrücken durchgebogen wird. Es
werden nur die leitenden Strukturen 14A und 14B,
die elastisch sind, ausgebildet. So erzeugt die Folie bei Bedienung einen
unveränderlichen
Knackgriff und weist die Membran 2 auf, die einfach zu
bearbeiten ist. Folglich sind eine EL-Folie und ein Schalter, der
die EL-Folie mit einem unveränderlichen
Knackgriff verwendet, erzielbar.
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Die
lichtdurchlässige
Elektrodenschicht 13A wird durch Aufdrucken eines elastischen
lichtdurchlässigen
Kunstharzes ausgebildet, in dem leitende Teilchen dispergiert sind,
so dass das Kunstharz die Elastizität der Membran als Ganzes erhöhen kann. Somit
erzeugt der Schalter während
der Bedienung einen besseren Knackgriff.
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Da
der bewegliche Kontakt 4 an der unteren Fläche der
unterhalb der Membran 2 angeordneten EL-Elementschicht
ausgebildet ist, kann der Schalter leicht aufgebaut werden, indem
nur die Leiterplatte 6 einschließlich der stationären Kontakte 6A mit
der EL-Folie 15 verbunden wird.
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Wie
in der Querschnittsansicht von 3 dargestellt
ist, können
die jeweiligen leitenden Strukturen in einem Stück mit der Schicht 13A und
der Schicht 3D ausgebildet werden. In diesem Fall kann die
eine mit der Schicht 13A verbundene, leitende Struktur
und die andere mit der Schicht 3D verbundene, leitende
Struktur gleichzeitig aufgedruckt werden. Somit kann eine Anzahl
von Druckvorgängen
zum Bilden der EL-Elementschicht verringert werden, was die Kosten
der EL-Folie senkt.
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In
der obigen Beschreibung ist die EL-Elementschicht 13 unterhalb
der Membran 2 und einem flachen Abschnitt der isolierenden
Folie 1 bis auf den gebogenen Abschnitt 2A und
seine Umgebung um den Fußpunkt
der Membran 2 herum ausgebildet. Jedoch kann, wie in 4 dargestellt
ist, die EL-Elementschicht 13 nur unterhalb der Membran 2 ausgebildet
sein. Des Weiteren kann, wie in 5 gezeigt ist,
die EL-Elementschicht 13 nur unterhalb des flachen Abschnitts
des isolierenden Films 1 ausgebildet sein, und es kann
nur der bewegliche Kontakt 4 unterhalb der Membran 2 bleiben.
In diesen Fällen
sind die leitenden Strukturen nicht an dem gebogenen Abschnitt 2A oder
seiner Umgebung, der wie ein Drehpunkt um den Fußpunkt der Membran 2 herum
funktioniert, ausgebildet, und der isolierende Film 1 selbst liegt
frei, wodurch die Elastizität
weiter zunimmt. Infolgedessen kann ein unveränderlicheres und angemessenes
Gefühl
erreicht werden.
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Beispielhafte Ausführung 2
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Die
Elemente, die denen in der ersten Ausführung ähnlich sind, werden durch die
gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und somit werden deren ausführliche
Beschreibungen hier weggelassen. 6 ist die
seitliche Schnittansicht eines Schalters, der eine EL-Folie nach einer
zweiten beispielhaften Ausführung
der vorliegenden Erfindung nutzt. Die Membran 2 ist unterhalb
des isolierenden Films 1 ausgebildet. Die EL-Elementschicht 13 ist
unterhalb der Membran 2 und des isolierenden Films 1 bis
auf den gebogenen Abschnitt 2A und seine Umgebung um den
Fußpunkt
der Membran 2 herum ausgebildet. Dieser Aufbau ist der
gleiche wie der der Ausführung 1.
Leitende Strukturen sind jeweils mit der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 13A und
der Gegenelektrodenschicht 3D der EL-Elementschicht 13, ähnlich der
Ausführung 1,
verbunden.
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Die
EL-Folie 16 besitzt keinen beweglichen Kontakt, der unter
der EL-Elementschicht 13 ausgebildet ist. Unterhalb der
EL-Folie 16 ist ein Schalterkontakt 22 von der
Art einer auf das isolierende Substrat 21 gelegten Membran
angeordnet, wodurch ein Schalter gebildet wird. Dieser Membran-Schalterkontakt 22 enthält eine
obere Folie 23 und eine untere Folie 24. Die obere
Folie 23 enthält
den elastischen isolierenden Film 23A und den beweglichen
Kontakt 23B, der unterhalb des Films 23A unter
der Mitte der Membran 2 ausgebildet ist. Die untere Folie 24 enthält den isolierenden
Film 24A und den auf dem Film 24A ausgebildeten,
stationären
Kontakt 24B, der dem beweglichen Kontakt 23B gegenüber liegt.
Der bewegliche Kontakt 23B ist auf der oberen Folie 23 ausgebildet
und besteht aus Epoxidharz oder Polyesterharz, in dem Silber oder
Kohlenstoff dispergiert ist.
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Die
obere Folie 23 ist mit der unteren Folie 24 mit
einem Klebstoff (nicht dargestellt), der auf beide Flächen des
isolierenden Films 25A, einem Teil des Abstandsstücks 25,
aufgebracht wurde, verklebt. Zwischen dem beweglichen Kontakt 23B und
dem stationären
Kontakt 248 ist an der Öffnung 25B ein vorgegebener
Abstand vorgesehen.
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Der
Schalter ist an dem Bedienungsabschnitt eines elektronischen Gerätes angebracht, und
eine Wechselspannung (AC) wird von einer Schaltung des elektrischen
Gerätes
zwischen der lichtdurchlässigen
Elektrodenschicht 13A und der Gegenelektrodenschicht 3D angelegt,
so dass die EL-Folie 16, ähnlich der ersten Ausführung, Licht aussenden
kann.
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Die
Membran 2 wird von deren Oberseite durch einen Tastenknopf
herunter gedrückt;
anschließend
wird die Membran 2 mit einem Knackgriff um einen Drehpunkt
herum, d.h. der gebogene Abschnitt 2A und seine Umgebung, ähnlich der
ersten Ausführung
durchgebogen. In diesem Augenblick wird die untere Fläche der
Membran 2 über
die EL-Elementschicht 13 an
die obere Folie 23 gedrückt,
und die obere Folie 23 des Membranen-Schalterkontakts 22 biegt
sich an der Öffnung 25B nach
unten. So wird der bewegliche Kontakt 23B nach unten bewegt,
um mit dem stationären
Kontakt 24B in Verbindung zu kommen, wodurch zwischen dem
beweglichen Kontakt 23B und dem stationären Kontakt 24B eine
elektrische Verbindung hergestellt wird. Wenn das Herunterdrücken beendet
ist, wird die Membran 2 durch die elastische Rückstellkraft
der Membran in den Zustand zurückversetzt,
der in 6 gezeigt ist.
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Nach
der zweiten Ausführung
ist der Schalterkontakt 22, der durch das Herunterdrücken ein- und
ausschaltet, unter der Membran 2 der EL-Folie 16 angeordnet.
Somit kann ein Schalter, mit dem das Erzeugen eines unveränderlichen
Knackgriffs erreichbar ist und der eine ausgezeichnete Elastizität aufweist,
bereitgestellt werden.
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Anstelle
des Membranen-Schalterkontaktes 22 kann ein unabhängiger Druckschalter
mit der EL-Folie 16 kombiniert werden, oder es kann ein druckempfindlicher
Widerstand, dessen Widerstandswert durch Herunterdrücken verändert wird, mit
der EL-Folie 16 kombiniert werden, um den gleichen Vorteil
der vorliegenden Erfindung zu bewirken. Diese Kombinationen erzeugen
verschiedene Schalter, und somit können verschiedene elektrische
Signale erzeugt werden.
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Die
lichtdurchlässige
Elektrodenschicht 13A wird durch Aufdrucken von lichtdurchlässigem Kunstharz,
in dem leitende Teilchen dispergiert sind, gebildet. Anstelle dieses
Verfahrens kann eine lichtdurchlässige
Elektrodenschicht einmal unterhalb des gesamten isolierenden Films 1 durch
Bespritzen oder ein Elektronenstrahlverfahren ausgebildet werden; anschließend kann
die lichtdurchlässige
Elektrodenschicht an einer vorgegebenen Stelle durch Ätzen ausgebildet
werden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine EL-Folie, die als indirekte
Beleuchtung in einem Bedienungsabschnitt verschiedener elektronischer
Geräte
eingesetzt wird, und einen Schalter, bei dem die EL-Folie genutzt
wird. Es kann sowohl eine EL-Folie, die leicht bearbeitet wird und
einen unveränderlichen Knackgriff
erzeugt, als auch ein Schalter bereitgestellt werden, der die EL-Folie
nutzt.
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- 1
- isolierender
Film
- 2
- Membran
- 2A
- gebogener
Abschnitt
- 3B
- Leuchtschicht
- 3C
- dielektrische
Schicht
- 3D
- Gegenelektrodenschicht
- 3E
- isolierende
Schicht
- 4
- beweglicher
Kontakt
- 6
- verdrahtete
Platine
- 6A
- stationärer Kontakt
- 13
- EL-Elementschicht
- 13A
- lichtdurchlässige Elektrodenschicht
- 14A,
14B
- leitende
Struktur
- 15,
16
- EL-Folie
- 21
- isolierendes
Trägermaterial
- 22
- Schalterkontakt
- 23
- obere
Folie
- 23A,
24A, 25A
- isolierender
Film
- 23B
- beweglicher
Kontakt
- 24
- untere
Folie
- 24B
- stationärer Kontakt
- 25
- Abstandsstück
- 25B
- Öffnung