JP2005216674A - 液晶表示付き押ボタンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 広視野角、高速応答、高コントラストな極めて視認性の良く、しかも、液晶パネルの焼付きを防止する液晶表示付き押ボタンスイッチを提供する。
【解決手段】 反強誘電性液晶パネル３３をスイッチ本体１の上部に配置し、その下方に複数色からなるバックライト光源２１〜２６を順番に且つ高速に点灯させ、その点灯に同期させて走査線のＣｏｍ１〜ＣｏｍＮの各列にバックライト各色用のセグメント電極の設定とコモン電極の走査を連続的に行ってマルチカラー表示を可能とし、両極性の電圧を交互に印加する回路と、電源を切って液晶表示をＯＦＦする際に走査線を連続的に走査するとともに任意のタイミングでリセット信号を発生する回路をＩＣチップ１６に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、文字や絵等の情報を表示する液晶パネルの焼付きを防止したマルチカラー表示を可能とした液晶表示付き押ボタンスイッチに関するものである。

従来、例えば、押ボタンスイッチを販売機等に取り付けた際には、押ボタンスイッチの周辺やボタンの上面に料金や商品の名称などの表示をして、押ボタンスイッチの機能を表すのが一般的であった。しかしながら、料金や商品の名称の変更などにより表示を変更しなければならない場合にあっては、押ボタンスイッチそのものを交換しなければならないという問題があった。

そのため、種々の表示が行えるようにＬＥＤ表示装置や液晶表示装置を押ボタンスイッチに組み込んだものが開発された。
実公平７−２２０１２号公報

しかしながら、従来の通常の電卓に見られるように液晶表示画面は白黒であり、またカラー表示を行いたい場合は、バックライトにより液晶全面を赤、黄の２色に切り換えて表示するだけのものであった。

また、一般的なＳＴＮ（スーパーツイストネマチック）型の液晶にあっては、視野角やコントラスト等から、方向によっては視認性に問題があった。

更に、市場では機器の多機能化に伴い、マルチカラー表示の可能な押ボタンスイッチが求められている。

本発明は、上記状況に鑑みて、広視野角、高速応答、高コントラストな極めて視認性の良く、しかも、液晶パネルの焼付きを防止した安価な液晶表示付き押ボタンスイッチを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕操作ボタンの上面に文字や絵等の情報を表示する液晶板とこの液晶板の駆動回路を構成するＩＣチップを搭載したプリント基板からなる液晶表示装置を操作ボタン内に配設するとともに、この操作ボタンの上下動により電路の開閉を行う接触機構部を配設したスイッチ本体からなる押ボタンスイッチにおいて、前記液晶板を反強誘電性液晶パネルとし、その下方に複数色からなるバックライト光源を順番に且つ高速に点灯させ、その点灯に同期させて走査線のＣｏｍ１〜ＣｏｍＮの各列にバックライト各色用のセグメント電極の設定とコモン電極の走査を連続的に行ってマルチカラー表示を可能とし、両極性の電圧を交互に印加する回路と、電源を切って液晶表示をＯＦＦする際に印加電圧を０Ｖとするリセット信号を発生する回路を前記ＩＣチップに設けたことを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の液晶表示付き押ボタンスイッチにおいて、前記走査線を連続的に走査するとともに、任意のタイミングでリセット信号を発生する回路を前記ＩＣチップに構成したことを特徴とする。

本発明の液晶表示付き押ボタンスイッチは、液晶板を反強誘電性液晶パネルとし、その下方に複数色からなるバックライト光源を順番に且つ高速に点灯させ、その点灯に同期させて走査線のＣｏｍ１〜ＣｏｍＮの各列にバックライト各色用のセグメント電極の設定とコモン電極の走査を連続的に行ってマルチカラー表示を可能とし、駆動回路は両極性の電圧を交互に印加する回路と、電源を切って液晶表示をＯＦＦする際に印加電圧を０Ｖとするリセット信号を発生する回路をＩＣチップに構成する。

さらに走査線を連続的に走査するとともに任意のタイミングでリセット信号を発生する回路をＩＣチップに構成したので、広視野角、高速応答、高コントラスト等から極めて視認性が良く、液晶表示面の焼付きを防止した安価な液晶表示付き押ボタンスイッチを提供できる。特に静止画に対して効果が大きい。

本発明は、広視野角、高速応答、高コントラストで極めて視認性が良く、液晶表示面の焼付きを防止した安価な液晶表示付き押ボタンスイッチを得るために、液晶板を反強誘電性液晶パネルとし、その下方に複数色からなるバックライト光源を順番にかつ高速に点灯させ、その点灯に同期させて走査線のＣｏｍ１〜ＣｏｍＮの各列にバックライト各色用のセグメント電極の設定とコモン電極の走査を連続的に行ってマルチカラー表示を可能とし、駆動回路は両極性の電圧を交互に印加する回路と、電源を切って液晶表示をＯＦＦする際に印加電圧を０Ｖとするリセット信号を発生する回路と、さらに、走査線を連続的に走査するとともに、任意のタイミングでリセット信号を発生する回路をＩＣチップに設ける。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示す液晶表示付き押ボタンスイッチの要部断面図、図２はその液晶表示付き押ボタンスイッチの分解斜視図である。

これらの図において、１はスイッチ本体であり、このスイッチ本体１の中央部には作動軸２が装着される。スイッチ本体１の左側には凹所３が形成され、その凹所３の下方にスイッチ端子５付きコネクタ４が設けられる。このコネクタ４に後述するフレキシブルプリント配線板１０の一端部の回路パターン１１Ａが接続される。

フレキシブルプリント配線板１０は、作動軸２が貫通する貫通孔１２が形成され、その両端部には回路パターン１１Ａ、１１Ｂおよびプリント基板１５とホルダ２０が固着される取付孔１３が設けられる。作動軸２の上端にはプランジャ６が位置し、その両端に突起７が形成されており、上記フレキシブルプリント配線板１０が取り付けられる。そのフレキシブルプリント配線板１０の一端部の回路パターン１１Ｂは、プリント基板１５の裏面に接続固定される。このプリント基板１５には後述するＩＣチップ１６が実装される。そのプリント基板１５上にホルダ２０が設けられ、このホルダ２０の下面の突起（図示なし）がプリント基板１５の貫通孔１４とフレキシブルプリント配線板１０の固着用の取付孔１３を貫通してホルダ２０とプリント基板１５とフレキシブルプリント配線板１０が固定される。さらにホルダ２０上には２対の多色（赤、緑、青など）の発光ダイオード２１、２２、２３と２４、２５、２６が配設され、発光ダイオード２１〜２６は、プリント基板１５の回路パターンに接続固定される。なお、発光ダイオードは複数色が一体となった形状でも構わない。

また、ホルダ２０上の発光ダイオード２１〜２６が配設されていない辺には、両側に対向して突出部２７、２８が形成され、その内側に長孔２９Ａ，２９Ｂ（図示なし）が形成される。この長孔２９Ａ，２９Ｂを貫通してプリント基板１５の上面の回路パターン上にゼブラコネクタ３１、３２を装着し、このゼブラコネクタ３１、３２の上方に反強誘電性液晶パネル３３が配設される。さらにゼブラコネクタ３１、３２の内側には拡散部材３０がホルダ２０上に対向して配置されている発光ダイオード２１〜２６の間の空所に配置される。そして、上記した組立体を覆うように操作ボタン３４が設けられ、その操作ボタン３４の中央部には透光性部材からなる表示部３５が形成される。

また、プランジャ６も操作ボタン３４の空間内に弾性嵌合され、上記のようにして、操作ボタン３４内に反強誘電性液晶パネル３３からプランジャ６までを収納する。

そして、スイッチ本体１内にはスイッチ機構部が配備されており、このスイッチ機構部を駆動する作動軸２を突出している。

プランジャ６の下方に突出した軸８と作動軸２とは、操作力伝達可能に連結されている。さらに、フレキシブルプリント配線板１０はプランジャ６の端部で折り曲げられ、フレキシブルプリント配線板１０の貫通孔１２に作動軸２が貫通し、フレキシブルプリント配線板１０の一端部の回路パターン１１Ａがスイッチ端子５付きコネクタ４に接続される。

以上のような構成から、スイッチ端子５付きコネクタ４のスイッチ端子５からフレキシブルプリント配線板１０を介して、プリント基板１５へ電力が供給され、更にＩＣチップ１６を介して、発光ダイオード２１、２２、２３、２４、２５、２６および反強誘電性液晶パネル３３へ電力が供給される。そして、発光ダイオード２１、２２、２３、２４、２５、２６および反強誘電性液晶パネル３３の駆動制御は、ＩＣチップ１６によって行われ、各種文字や絵の表示および各種色調の変化を行わせることができる。

図３は本発明の実施例を示す液晶表示付き押ボタンスイッチの液晶板の駆動方法の説明図である。

この図において、液晶は偏光板を配設した２枚のガラスの間に設けられた空間の中に液晶物質を封入して作製されている。２枚のガラスの向かい合う電極３８、３９間に電位差を与えると、電位差が加わった部分の液晶だけが動作して白黒液晶では黒く見える。下ガラスにコモン電極Ｃｏｍ１〜Ｃｏｍ３を横方向に向かって櫛歯状に配置する。一方、上ガラスにセグメント側電極Ｓｅｇ１〜Ｓｅｇ４を縦方向に向かって櫛歯状に配置する。上下の電極が直交し重なる部分がドットとなる。

その駆動方法としては、セグメント電極設定スイッチ３６を操作し表示したい画素をＯＮにする。まず、コモン電極走査スイッチ３７とＣｏｍ１電極をＯＮにする。そして、セグメント電極設定スイッチ３６をＯＮにするとＣｏｍ１電極と各セグメント電極Ｓｅｇ１〜Ｓｅｇ４で構成されるドットに電圧が印加され、セグメント電極設定スイッチ３６の設定が表示される。次に、Ｃｏｍ２ラインに表示をさせる準備として、セグメント電極設定スイッチ３６をＯＦＦするとともにコモン電極走査スイッチ３７をＣｏｍ２に切り換える。そして、Ｃｏｍ２に表示させたい内容をセグメント電極設定スイッチ３６で再び設定した後にＯＮにする。するとＣｏｍ２の横一列のラインに先程セグメント電極設定スイッチ３６で設定した内容が表示される。以下同様に、Ｃｏｍ３、Ｃｏｍ４、…、Ｃｏｍ（Ｎ−１）、ＣｏｍＮの各列でセグメント電極の設定とコモン電極の走査を連続的に行っていく。

例えば、セグメント電極設定スイッチ３６が３６個、コモン電極走査スイッチ３７が２４個で構成した場合には、Ｃｏｍ１〜Ｃｏｍ２４の走査を目にちらつかない範囲で行うためには６０Ｈｚよりも早いスピードで走査する必要があり、Ｃｏｍ１〜Ｃｏｍ２４まで１画面の走査を１／６０秒＝１７ｍｓよりも早いスピードで行う。この１画面を走査するために必要な時間はフレーム周期と呼ばれる。

図４は本発明の実施例を示す液晶表示付き押ボタンスイッチの回路構成を示すブロック図である。

この図に示すように、液晶表示付き押ボタンスイッチの回路４０には、操作ボタンの上面に配設された反強誘電性液晶パネル３３を駆動させるために、タイミング制御回路４１、信号側電圧波形発生回路４３、走査側電圧波形発生回路４５、バックライト点灯回路およびバックライト４６と後述する信号側リセット信号発生回路４２、走査側リセット信号発生回路４４からなるＩＣチップが配設される。なお、４７はスイッチ機構、４８、４９はスイッチ端子、５１は表示データ発生源、５２は外部電源である。

図５は本発明の実施例を示す反強誘電性液晶の印加電圧とそれに対する透過率の変化を示したものであり、反強誘電性液晶パネル３３の反強誘電性液晶は、１回の書き込みで確実に液晶分子が反転する逐次応答性を持っており、高速動作が可能であるとともに、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型液晶に比べて極めて安価である。高速動作については、１画面を６０Ｈｚ以上のスピードで表示させる必要があるので、１画面あたり６０Ｈｚ×３＝１８０Ｈｚとなる。すなわち、液晶動作速度に必要な値としては１画面あたり５．６ｍｓ以下であることが必要となる。

図５において、横軸は印加電圧、縦軸は相対光透過率を示す。液晶セルは印加電圧０Ｖで暗の状態にあることから、印加電圧を正の方向に増加させると液晶分子の配列が変化しはじめ、印加電圧の増加とともに明の状態に変化する。すなわち、印加電圧の変化とともに暗から明の状態となる。また、印加電圧を負の方向に変化させると正の方向と同様に暗から明の状態になる。本発明は、この正と負の両極性の電圧を交互に印加するものである。

本発明は、このような反強誘電性液晶パネル３３を操作ボタン３４の中央部の表示部３５の裏面に配置し、複数色のそれぞれ独立したバックライト光源である発光ダイオード２１、２２、２３、２４、２５、２６を順番に且つ高速に点灯させ、それに同期させて走査線のＣｏｍ１〜ＣｏｍＮの各列にバックライト各色用のセグメント電極の設定とコモン電極の走査を連続的に行って、目の残像効果によってマルチカラー表示を得るものである。

反強誘電性液晶パネル３３に文字や絵等を表示させた状態で電源を切って液晶表示をＯＦＦさせると、印加電圧が印加された保持状態で消灯することになり、そのまま長い間使用していないと液晶パネルに焼付きが生じ、さらに、反強誘電性液晶パネル３３に文字や絵等を表示させていると、印加電圧が印加された保持状態で使用していることになり、長い間使用していると、やはり液晶パネルに焼付きが生じて、不鮮明な表示となってしまうといった問題があったが、本発明によれば、走査線を連続的に走査するとともに任意のタイミングでリセット信号を発生する信号側リセット信号発生回路４２と、走査側リセット信号発生回路４４をＩＣチップ１６に設ける。すなわち、電源を切って、液晶表示をＯＦＦにした時は、液晶セルを印加電圧０Ｖで暗の状態にすることができるので、印加電圧が印加された保持状態で液晶表示が消灯することはなくなり、ＯＦＦの状態で長い間使用しても液晶パネルに焼付きが生じることをなくすことができる。さらに、静止画を長い間使用している時でも、任意のタイミングで印加電圧が保持された保持状態が解放されるので、液晶パネルに焼付きが生じることをなくすことができる。

本発明は、以上のような構成から、広視野角、高速応答、高コントラストを同時に実現できる反強誘電性液晶パネルを使用し、その下方に複数色からなるバックライト光源を順番にかつ高速に点灯させ、その点灯に同期させて走査線のＣｏｍ１〜ＣｏｍＮの各列にバックライト各色用のセグメント電極の設定とコモン電極の走査を連続的に行ってマルチカラー表示を可能とし、両極性の電圧を交互に印加する回路と、電源を切って液晶表示をＯＦＦする際に印加電圧を０Ｖとするリセット信号を発生する回路をＩＣチップに設けることを特徴とする。

また、走査線を連続的に走査するとともに任意のタイミングでリセット信号を発生する回路をＩＣチップに組み込むことにより、印加電圧の保持状態で発生する液晶パネルの焼付きを防止することができ、広視野角、高速応答、高コントラストの極めて視認性の良い安価な液晶表示付き押ボタンスイッチを得ることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の液晶表示付き押ボタンスイッチは、文字や絵等の情報を表示する液晶パネルの焼付きを防止することができるマルチカラー表示を可能とした液晶表示付き押ボタンスイッチに適している。

また、スイッチと表示器の併用も可能であり、自由自在に組み合わせて、種々の用途に使用することができる。

本発明の実施例を示す液晶表示付き押ボタンスイッチの要部断面図である。 本発明の実施例を示す液晶表示付き押ボタンスイッチの分解斜視図である。 本発明の実施例を示す液晶表示付き押ボタンスイッチの液晶板の駆動方法の説明図である。 本発明の実施例を示す液晶表示付き押ボタンスイッチの回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施例を示す反強誘電性液晶の印加電圧とそれに対する光透過率の変化を示す図である。

符号の説明

１ スイッチ本体
２ 作動軸
３ 凹所
４ スイッチ端子付きコネクタ
５ スイッチ端子
６ プランジャ
７ 突起
８ 軸
１０ フレキシブルプリント配線板
１１Ａ、１１Ｂ 回路パターン
１２、１４ 貫通孔
１３ 取付孔
１５ プリント基板
１６ ＩＣチップ
２０ ホルダ
２１、２２、２３、２４、２５、２６ 発光ダイオード
２７、２８ 突出部
２９Ａ、２９Ｂ 長孔
３０ 拡散部材
３１、３２ ゼブラコネクタ
３３ 反強誘電性液晶パネル
３４ 操作ボタン
３５ 表示部
３６ セグメント電極設定スイッチ
３７ コモン電極走査スイッチ
３８，３９ 電極
４０ 液晶表示付き押ボタンスイッチの回路
４１ タイミング制御回路
４２ 信号側リセット信号発生回路
４３ 信号側電圧波形発生回路
４４ 走査側リセット信号発生回路
４５ 走査側電圧波形発生回路
４６ バックライト点灯回路およびバックライト
４７ スイッチ機構
４８、４９ スイッチ端子
５１ 表示データ発生源
５２ 外部電源

Claims (2)

1. 操作ボタンの上面に文字や絵等の情報を表示する液晶板と該液晶板の駆動回路を構成するＩＣチップを搭載したプリント基板からなる液晶表示装置を操作ボタン内に配設するとともに、該操作ボタンの上下動により電路の開閉を行う接触機構部を配設したスイッチ本体からなる押ボタンスイッチにおいて、
   前記液晶板を反強誘電性液晶パネルとし、その下方に複数色からなるバックライト光源を順番に且つ高速に点灯させ、その点灯に同期させて走査線のＣｏｍ１〜ＣｏｍＮの各列にバックライト各色用のセグメント電極の設定とコモン電極の走査を連続的に行ってマルチカラー表示を可能とし、両極性の電圧を交互に印加する回路と、電源を切って液晶表示をＯＦＦする際に印加電圧を０Ｖとするリセット信号を発生する回路を前記ＩＣチップに設けたことを特徴とする液晶表示付き押ボタンスイッチ。
2. 前記走査線を連続的に走査するとともに、任意のタイミングでリセット信号を発生する回路を前記ＩＣチップに構成したことを特徴とする液晶表示付き押ボタンスイッチ。

Images