JP2004335477A - 平面状の非導電性のカバーを備えた接触スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平面状のカバーが金属的な印象を有するが、それにもかかわらず接触スイッチ装置の機能は妨害されない接触スイッチ回路を提供する。
【解決手段】カバーが少なくとも領域的に、光を反射させる誘電体としての非導電性のフィルムを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面状の非導電性のカバーを備えた接触スイッチ装置であって、カバーは操作者と対向する上面においてスイッチ面を形成し、操作者と対向する側とは反対の下面を有し、下面には少なくとも１つの電極が配置されており、電極は操作者の指または同様の導電性の物体がスイッチ面に接近した際に接触信号をトリガする回路装置と接続されている形式の、接触スイッチ装置に関する。

従来技術から容量性の接触スイッチないし電界効果に基づき動作する接触スイッチが公知である。これらの接触スイッチは例えばＵＳ ５，５９４，２２２またはＥＰ ０ ８５９ ４６７ Ａ１に記載されている。

このような接触スイッチは一般的に、ガラスまたはプラスチックからなる一貫した面を介してスイッチ過程を作動させるために使用される。このために接触スイッチは、例えば電気機器または電気的に制御可能な機器、ガラスセラミックの調理台または通常の入力ユニットの操作パネルを表す面の裏側に配置されている。接触スイッチの領域における面に触れることによってスイッチ過程が作動され、本来的なスイッチ機能が電子スイッチまたはリレーによって実施される。

電界効果を基礎とする接触スイッチないし容量性の接触スイッチは少なくとも１つの電極を有し、この電極はスイッチ面の領域における一貫したカバーの裏側に配置されている。スイッチ機能は、十分に大きい導電性の物体、例えば人間の指が電極の近傍に存在するときに作動される。

従来技術における慣例の接触スイッチでは、カバーにおけるユーザと対向する側とは反対の側に２つの電極が設けられている。ユーザと対向する側には必要に応じて透明な電極が配置されており、この電極は２つの下部電極を覆う。下部電極は、これらの電極が２つのキャパシタの直列回路として作用するよう電子機器によって制御される。結合は上部電極を介して行われる。操作者が上部電極に触れると、この上部電極がアースされ、信号の結合は著しく弱められる。

さらに従来技術からは、カバーの下側にのみ２つの電極が相互に隣接して配置されている接触スイッチが公知である。２つの電極は、一貫したカバーを通り抜ける交番電界が形成されるよう制御される。スイッチ面に触れることによって交番電界が妨害される。このような妨害を適切な電気回路を用いて検出することができる。

カバーないし面は導電性であってはならない。つまり導電性であるならば発生した電界が遮蔽されることになるからである。したがってカバーは誘電体である。

デザイン的な理由から、殊に電子機器の操作面はしばしば金属面として構成されている。このような金属は一般的に電界を通さない。つまり電界が金属によって遮蔽される。したがって、従来技術により公知の接触スイッチは金属的に仕上げられた面を介して操作することができない。このことは、同様に電界に対して遮蔽的に作用するガラスまたは透明なプラスチックからなる金属化された面にも該当する。

電界を通すシートは、３Ｍ社の「Radiant Mirror Film」の名称で提供されている。このようなフィルムないしこのようなシートは複数のポリマ層からなる。４００ｎｍから７００ｎｍの波長領域にある可視光の９５％以上は、シートが平滑に実施されている場合には、０°から９０°の入射角において鏡面反射される。このようなポリマフィルムの構造および機能は例えばＥＰ ０ ９６２ ８０７ Ａ２に記載されている。複屈折する有機材料の層構造によって殊に高い光反射率が達成され、このことはフィルムに金属的な鏡面のような外観を付与する。フィルムは非導電性であり、したがって誘電体として容量性の接触スイッチないし電界効果を基礎とする接触スイッチに適している。
ＵＳ ５，５９４，２２２ ＥＰ ０ ８５９ ４６７ Ａ１ ＥＰ ０ ９６２ ８０７ Ａ２

本発明の課題は、平面状のカバーが金属的な印象を有するが、それにもかかわらず接触スイッチ装置の機能は妨害されない接触スイッチ回路を提供することである。

この課題は、カバーは少なくとも領域的に、光を反射させる誘電体としての非導電性のフィルムを有することによって解決される。

それに応じてカバーは少なくとも領域的に、光を反射させる誘電体としての非導電性のフィルムを有する。このようなフィルムはその反射特性に基づき操作者にとっては金属面のように見えるが、しかしながら電界は遮蔽されない。

有利な実施形態によれば、フィルムは光を鏡面反射させる多層ポリマフィルムから形成されている。このようなフィルムは金属を含有せず、非導電性である。このフィルムを他の金属と容易に結合させることができ、フレキシブルであり、また可視領域の光をほぼ完全に反射する。

多層ポリマフィルムはλ＝４００ｎｍから７００ｎｍの波長領域における可視光の９５％以上を反射させることができ、層の複屈折特性に基づき光を０°から９０°の入射角において鏡面反射させることができる。

本発明の１つの実施形態によれば、カバーの下面には隣接する２つの下部電極が配置されており、スイッチ面には１つの上部電極が配置されている。この上部電極は延在方向において下面に配置されている２つの下部電極を覆い、これら２つの下部電極は２つのキャパシタの直列回路として相互接続されており、上部電極を介して相互に容量的に結合されている。このような接触スイッチ回路は殊に簡単に構成されているが、上部電極はデザイン的な理由からしばしば邪魔な存在となる。

この問題に対する対策を講じるために、上部電極を透明な材料から構成することができる。

別の有利な実施形態によれば、カバーの下面には２つの隣接する電極が配置されており、これらの電極は少なくともスイッチ面の領域においてカバーを通り抜ける交番電界を形成し、また操作者の指または同様の導電性の物体がスイッチ面に接近した際の交番電界の妨害を求めるための回路装置と接続されている。このような接触スイッチ回路では上部電極は省略される。電極はカバーの裏側の機械的な作用から保護されている。表面のデザインは自由に構成することができる。さらには要求に応じて電極をコストをかけずに電子機器回路基板に配置することができる。

光を反射させるフィルムからカバーを直接形成することができる。スイッチ面の領域におけるフィルムに触れることによってスイッチ過程が作動される。

殊にカバーの下面に配置されている電極が機械的な作用および湿気から効果的に保護されている殊にロバストな接触スイッチ装置は、操作者と対向する上面にはスイッチ面を有し、操作者と対向する側とは反対の下面には光を反射させるフィルムを有する透明なプレートから形成されている。したがって光を反射させるフィルムは透明なプレートによって機械的な作用から保護される。

択一的な実施形態によれば、操作者と対向する上面には光を反射させるフィルムおよびスイッチ面を有する透明なプレートからカバーを構成することができる。

光を反射させるフィルムと透明なプレートとの確実な結合を保証するために、フィルムをプレートにラミネート、ヒートシール、接着または同様の固い面状の結合によって付着させることができる。

本発明の観点によれば透明なプレートをガラス、プラスチックまたは同様の透明の材料から構成することができる。プレートが透明であることによって、操作者の視線は光を反射させるフィルムに向けられ、したがって金属的な印象が生じる。

種々のデザイン的な効果は、光を反射させるフィルムが平滑で鏡面的な光を拡散反射させるまたは択一的に、構造化された光を拡散反射させる表面を有することによって達成される。したがって例えば、ブラッシングされた特殊鋼表面のような光学的な外観を形成することができる。

有利な実施形態によれば、光を反射させるフィルムは光に対して少なくとも僅かな透過性を有する。このことは光源を用いてフィルムを少なくとも部分的に後方から照明することを実現する。

つまりカバーまたは光を反射させるフィルムにおける操作者と対向する側とは反対の下面には、１つまたは複数の照明表示装置を配置することができる。

この照明表示装置をランプ、発光ダイオード、自己発光式のグラフィック表示装置、７セグメント表示装置、バックライト式の液晶表示装置、バックライト式のシンボルまたは同様の光を反射させるフィルムに光を通過させる光学表示装置によって構成することができる。このような表示装置を用いて例えば、接触スイッチ装置のスイッチ状態、接触スイッチの位置または別の情報も表すことができる。

殊に簡単なやり方では、スイッチ面の位置を少なくとも１つの象徴（記号）または同様のマーキングを用いて、カバーおよび／または光を反射させるフィルムにおいて特徴付けることができる。このことは操作者が所望の接触スイッチ装置を発見することを容易にする。

本発明の実施形態によれば、光を反射させるフィルムをフレキシブルに構成することができ、また平面状のカバーを少なくとも領域的に、平坦な形状とは異なる形態、すなわち曲がった形状、折り曲がった形状などに構成することができる。

以下では本発明を図面に関連した有利な実施形態に基づき詳細に説明する。

図１は第１の実施形態による、電界効果を基礎とする２つの接触スイッチ装置からなる装置の概略図を断面図で示したものである。平面状の一貫したカバー１０においては、左側の接触スイッチ装置の上面１２には第１の操作面１４ａが配置されており、右側の接触スイッチ装置の上面１２には第２の操作面１４ｂが配置されている。操作面１４ａおよび１４ｂはガラスまたはプラスチックからなる透明で非導電性のプレート３０に配置されている。プレート３０における操作者と対向する側とは反対の下面１６には、多層ポリマフィルム２４がラミネートによって付着されている。

多層ポリマフィルムは例えば３Ｍ社の「Radiant Mirror Film」の名称で提供されているシートでよい。このようなフィルムないしこのようなシートは複数のポリマ層からなる。４００ｎｍから７００ｎｍの波長領域における可視光の９５％以上は、シートを平滑に実施した場合には０°から９０°の入射角において鏡面反射される。複屈折する有機材料の層構造によって殊に高い光反射が達成され、このことはフィルムに対して金属的な鏡面のような外観を与える。フィルムは非導電性であり、したがって誘電体として容量性の接触スイッチないし電界効果を基礎とする接触スイッチに適している。

ポリマフィルム２４の下方ではカバー１０の下面１６において、各スイッチ面１４ａないし１４ｂに２つの電極１８ａおよび１８ｂないし２０ａおよび２０ｂが配属されている。電極１８ａ、１８ｂ、２０ａおよび２０ｂは平面状でポリマフィルム２４上に設けられているか、ポリマフィルム２４とは極僅かに間隔をおいてこのポリマフィルム２４ないしプレート３０と実質的に平行に延在する。電極１８ｂおよび２０ｂはリング状に電極１８ａないし２０ａによって包囲される。

２つの電極１８ａおよび１８ｂないし２０ａおよび２０ｂはそれぞれ、交番磁界２８ａないし２８ｂが発生されるように制御される。交番電界２８ａおよび２８ｂはポリマフィルム２４もプレート３０も通り抜ける。電極１８ａおよび１８ｂないし２０ａおよび２０ｂは電子回路基板２２上に配置されており、この電子回路基板２２は交番電界２８ａおよび２８ｂを発生させるための（図示していない）電子回路装置を有する。スイッチ面１４ａに触れることによって交番電界２８ａが妨害され、この妨害が同様に電子回路基板２２上に配置されている（図示していない）電気回路装置によって検出される。これによって制御すべき電子機器についてのスイッチ過程を作動させることができる。例えば操作者の指がスイッチ面１４ｂに触れると交番電界２８ｂが妨害され、これによって右側の接触スイッチ装置におけるスイッチ過程が作動される。

操作者はプレート３０における左側の接触スイッチ装置のスイッチ面１４ａを確実に発見するために、プレート３０にはマーキング３４ａおよび３４ｂが取り付けられている。例えばこのためにプレート３０に適切なやり方で、例えば円形のシンボルをプリントすることができる。

択一的に右側の接触スイッチ装置のスイッチ面１４ｂはマーキング３４ｃおよび３４ｄによって特徴付けられており、これらのマーキングはポリマフィルム２４に、すなわち透明なプレート３０の下方に直接付着されている。プレート３０の下方にマーキング３４ｃおよび３４ｄを配置することによってプレート３０の表面は妨害されない。

図２は別の実施形態による、２つの容量性接触スイッチ装置からなる装置の概略図を断面図で示したものである。操作者と対向する上面１２では、透明なプレート３０は左側の接触スイッチ装置の領域において、上部電極２６ａによって形成されるスイッチ面１４ａを有する。右側の接触スイッチ装置の領域においては、上部電極２６ｂがスイッチ面１４ｂを形成する。プレート３０の下面１６にはポリマフィルム２４が付着されている。同様に下面１６に取り付けられている電子回路基板２２では各スイッチ面１４ａないし１４ｂに電極１８ｂないし２０ｂが配属されている。上部電極２６ａないし２６ｂは延在方向において、電極１８ａおよび１８ｂないし２０ａおよび２０ｂからなる電極装置を覆う。電極２６ａおよび２６ｂは透明な材料から構成されている。

下部電極１８ａおよび１８ｂないし２０ａおよび２０ｂは、同様に電子回路基板２２上に配置されている（図示していない）回路装置によって、これらの電極がそれぞれ２つのキャパシタンスの直列回路として作用するよう制御される。電極１８ａと１８ｂないし２０ａと２０ｂの間の結合は、上部電極２６ａないし２６ｂを介してそれぞれ行われる。操作者が例えば指で左側の接触スイッチ装置の上部電極２６ａに触れると、この電極はアースされて、電極１８ａと１８ｂとの間の信号の結合が大幅に弱められる。これによって左側の接触スイッチ装置ではスイッチ過程が作動される。同様に右側の接触スイッチ装置におけるスイッチ面１４ｂに触れることによってスイッチ過程が作動される。

スイッチ面１４ａないし上部電極２６ａの隣に配置されているマーキング３４ａおよび３４ｂはスイッチ面１４ａの発見を容易すべきものである。このために、マーキング３４ａおよび３４ｂはプレート３０の上面１２にプリントされている。択一的にマーキング３４ｃおよび３４ｄがスイッチ面１４ｂないし電極２６ｂの周辺領域においてポリマフィルム２４上に直接プリントされている。

図３はさらに別の実施形態による、電界効果を基礎とする２つの接触スイッチ装置からなる装置の概略図を断面図で示したものである。この実施形態ではカバー１０がポリマフィルム２４によって直接形成される。左側の接触スイッチ装置では、ポリマフィルム２４上のマーキング３４ａおよび３４ｂによって特徴付けられたスイッチ面１４ａがカバー１０の上面１２に配置されている。同様にして、右側の接触スイッチ装置では、ポリマフィルム２４上のマーキング３４ｃおよび３４ｄによって特徴付けられたスイッチ面１４ｂがカバー１０の上面１２に配置されている。カバー１０ないしポリマフィルム２４の下面１６には、スイッチ面１４ａないし１４ｂに配属されている電極装置が配置されており、この電極装置は電極１８ａないし２０ａによってリング状に包囲されているそれぞれ１つの電極１８ｂないし２０ｂからなる。これらの電極装置は電子回路基板２２上に配置されており、この電子回路基板２２は図１に基づき詳細に説明したさらに別の電子回路装置を有する。

図４はさらに別の実施形態による、電界効果を基礎とする２つの接触スイッチ装置からなる装置の概略図を断面図で示したものである。

図４は実質的に図１と同一の構成要素を示す。図１に対応する構成要素と同一の参照記号が付されている構成要素は同一または同等の構成要素を表す。したがって図４に基づいては、図１に示して説明した実施形態との相違点のみを検討する。

この実施形態によれば、ポリマフィルム２４は非導電性のプレート３０の上面１２に付着されている。したがってスイッチ面１４ａないし１４ｂは直接ポリマフィルム２４の上面に設けられている。ポリマフィルム２４は光に対して約５％の非透過性（Resttransmission）を有する。つまり、左側の接触スイッチ装置のスイッチ面１４ａの端部領域には光学的な境界付けのために、電子回路基板２２に発光ダイオード３２ａおよび３２ｂが配置されており、これらの発光ダイオード３２ａおよび３２ｂは透明なプレート３０およびポリマフィルムに（僅かに）光を通過させる。

右側の接触スイッチ装置のスイッチ面１４ｂはポリマフィルム２４にプリントされているマーキング３４ｃおよび３４ｄによって特徴付けられている。スイッチ面１４ｂの右隣にはカバー１０の下面１６に別個に制御可能な７セグメント表示装置３３が配置されている。この表示装置は、ユーザによってどれほどの温度値が右側の接触スイッチ装置において生じたかをこのユーザに示すために使用される。例えば、右側の接触スイッチ装置と比較的長く継続的に接触することによって、高まった値が生じる可能性がある。

さらに考えられる表示装置は発光ダイオード、自己発光式のグラフィック表示装置、バックライト式の液晶表示装置のようなバックライト式の表示装置、バックライト式のシンボルおよび同様の光学的な表示装置である。これらは例えば、接触スイッチ装置を用いて操作される電気機器の動作状態の状態表示装置として使用することができる。さらにはスイッチ面、スイッチ面の位置ならびにそれぞれのスイッチ状態を例えば色の変化により表示することができる。純粋なデザイン上の目的、例えば発光式の筆跡のためのバックライトも考えられる。

前述の全ての実施形態ではポリマフィルム２４を種々のやり方で、例えばラミネートまたは接着結合によってプレート３０と結合することができる。付加的にポリマフィルム２４をヒートシートにより構成することができる。

異なる金属的な印象を生じさせるために、ポリマフィルム２４を平滑にすることができ、これにより平滑で鏡的な面が表される。しかしながら択一的に、拡散反射を用いるブラシ掛けされた特殊鋼表面のような他の光学的な外観を達成するために、ポリマフィルム２４を構造化することができる。

さらに別の図示していない実施形態によれば、ポリマフィルムはフレキシブルに構成されており、その結果例えば曲げられたプレートを用いて曲げられた操作パネルを構成することもできる。

本発明の第１の実施形態である。 本発明の別の実施形態である。 本発明のさらに別の実施形態である。 本発明のさらに別の実施形態である。

符号の説明

１０ カバー、 １２ 上面、 １４ａ、１４ｂ 操作面、 １６ 下面、 １８ａ、１８ｂ、２０ａ、２０ｂ 電極、 ２２ 電子回路基板、 ２４ ポリマフィルム、 ２６ａ、２６ｂ 上部電極、 ２８ａ、２８ｂ 交番電界、 ３０ プレート、 ３２ａ、３２ｂ 発光ダイオード、 ３３ ７セグメント表示装置、 ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ マーキング

Claims (18)

1. 平面状の非導電性のカバー（１０）を備えた接触スイッチ装置であって、
   前記カバー（１０）は操作者と対向する上面（１２）においてスイッチ面（１４ａ、１４ｂ）を形成し、操作者と対向する側とは反対の下面（１６）を有し、該下面（１６）には少なくとも１つの電極（１８ａ、１８ｂ；２０ａ、２０ｂ）が配置されており、該電極は操作者の指または同様の導電性の物体が前記スイッチ面（１４ａ、１４ｂ）に接近した際に接触信号をトリガする回路装置（２２）と接続されている形式の、接触スイッチ装置において、
   前記カバー（１０）は少なくとも領域的に、光を反射させる誘電体としての非導電性のフィルム（２４）を有することを特徴とする、接触スイッチ装置。
2. 前記フィルム（２４）は光を鏡面反射させる多層のポリマフィルムから形成されている、請求項１記載の接触スイッチ装置。
3. 前記多層ポリマフィルムは、λ＝４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長領域における可視光の９５％以上を反射させる、請求項２記載の接触スイッチ装置。
4. 前記多層ポリマフィルムは０°から９０°までの入射角において光を鏡面反射させる、請求項２または３記載の接触スイッチ装置。
5. 前記カバー（１０）の下面（１６）には２つの隣接する下部電極（１８ａおよび１８ｂ；２０ａおよび２０ｂ）が配置されており、前記スイッチ面（１４ａ、１４ｂ）には上部電極（２６ａ、２６ｂ）が配置されており、該上部電極（２６ａ、２６ｂ）は延在方向において、前記下面（１６）に配置されている２つの下部電極（１８ａおよび１８ｂ；２０ａおよび２０ｂ）を覆い、該２つの下部電極（１８ａおよび１８ｂ；２０ａおよび２０ｂ）は２つのキャパシタンスの直列回路として相互に接続されており、前記上部電極（２６ａ；２６ｂ）を介して相互に容量的に結合されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。
6. 前記上部電極（２６ａ、２６ｂ）は透明な材料からなる、請求項５記載の接触スイッチ装置。
7. 前記カバー（１０）の下面（１６）には２つの隣接する電極（１８ａおよび１８ｂ；２０ａおよび２０ｂ）が配置されており、該電極は、前記カバー（１０）を少なくともスイッチ面（１４ａ、１４ｂ）の領域において通り抜ける交番電界（２８ａ、２８ｂ）を発生させ、操作者の指または同様の導電性の物体が前記スイッチ面（１４ａ、１４ｂ）に接近した際に前記交番電界（２８ａ、２８ｂ）の妨害を求める回路装置（２２）と接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。
8. 前記カバーは光を反射させるフィルム（２４）から形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。
9. 前記カバー（１０）は透明なプレート（３０）から形成されており、該プレート（３０）は操作者と対向する前記上面（１２）においてスイッチ面（１４ａ、１４ｂ）を有し、操作者と対向する側とは反対の前記下面（１６）において前記光を反射させるフィルム（２４）を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。
10. 前記カバー（１０）は非導電性のプレート（３０）から形成されており、該プレート（３０）はユーザと対向する前記上面（１２）において、前記光を反射させるフィルム（２４）とスイッチ面（１４）とを有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。
11. 前記光を反射させるフィルム（２４）は前記透明なプレート（３０）にラミネート、ヒートシート、接剤、または同様の固い面状の結合によって付着されている、請求項９または１０記載の接触スイッチ装置。
12. 前記透明なプレート（３０）はガラス、プラスチックまたは同様の透明な材料からなる、請求項９から１１までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。
13. 前記光を反射させるフィルム（２４）は平滑で鏡面状または構造化された、光を拡散反射させる表面を有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。
14. 前記光を反射させるフィルム（２４）は光に対して少なくとも僅かな透過性を有する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。
15. 前記カバー（１０）または前記光を反射させるフィルム（２４）の操作者と対向する側とは反対の前記下面（１６）には１つまたは複数の照明表示装置（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）が配置されている、請求項１４記載の接触スイッチ装置。
16. 前記照明表示装置（３２ａ、３２ｂ）はランプ、発光ダイオード、自己発光式のグラフィック表示装置、７セグメント表示装置（３３）、バックライト式液晶表示装置、バックライト式シンボルまたは同様に光を反射させるフィルムに光を通過させる光学表示装置によって形成されている、請求項１５記載の接触スイッチ装置。
17. 前記スイッチ面（１４ａ、１４ｂ）の位置は、前記カバー（１０）および／または前記光を反射させるフィルム（２４）における象徴または同様のマーキング（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）を用いて特徴付けられている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。
18. 前記光を反射させるフィルム（２４）はフレキシブルに構成されており、前記平面状のカバー（１０）は少なくとも領域的に平坦な形状とは異なる曲がった形状、または折り曲がった形状で構成されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の接触スイッチ装置。