JP2915000B2 - Ｎｃａｐ液晶を組込んだスイッチ - Google Patents

Ｎｃａｐ液晶を組込んだスイッチ

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Description

【発明の詳細な説明】 〔関連出願〕 本出願は1988年８月30日付出願238,544号の部分継続
であり、この出願自体は1988年６月１日ウィリー等の出
願200,796号「NCAP液晶を組入れたスイッチ」の部分継
続である。
関連する他の合衆国特許出願は以下の通りである。
1984年６月12日付ファーガソン等の出願620,378号「N
CAP液晶を組込んだ多機能スイッチ」（出願人：タリク
コーポレーション）、1988年12月６日合衆国特許4,789,
858号として公告。
1987年11月４日付ファーガソン等の出願117,214号「N
CAP液晶を組込んだ多機能スイッチ」（出願人：タリク
コーポレーション）。
1986年10月６日付ストッダードの出願915,355号「透
明電極構造」（出願人：アンダスコーポレーション）。
1988年６月３日付リッチー等の出願202,763号「透明
導電性被膜」（出願人：アンダスコーポレーション）。
〔発明の背景〕
本発明は一般的に液晶に関し、より特定的にはネマテ
ィック曲線整列相（“NCAP"）液晶を組込んだスイッチ
に関する。
液晶は、視覚表示装置を含む各種装置に使用されてい
る。液晶を、例えば視覚表示装置内に使用可能ならしめ
る液晶の特性は、液晶が比較的自由である即ち滅勢或は
無電界状態にあるか、或は厳密に整列されている即ち付
勢或は電界印加状態にあるかに依存して、一方では光を
透過し、他方では光を散乱及び吸収（特に適切な染料と
組合わせた場合）の両方或は何れか一方を行う液晶の能
力である。液晶を横切って選択的に印加される電界を、
無電界状態と電界印加状態との間で切替えるのに使用す
ることができる。
液晶材料には３つの種類、即ちコレステリック、ネマ
ティック及びスメティックが存在する。本発明は、以下
に説明する好ましい実施例において、動作的にネマティ
ックである液晶材料の使用に関する。“動作的にネマテ
ィック”とは、外部界が存在しない場合に液晶の構造ひ
ずみが、極めて強いツイスト（コレステリック材料にお
ける如き）或は成層（スメティック材料におけるが如
き）のようなバルク効果によるのではなく、その境界に
おける液晶の配向によって支配されることを意味する。
即ち、例えば、ツイストを誘起させる傾向はあるが液晶
材料の境界整列の効果を打破することはできないキラル
成分を含む液晶材料は動作的にネマティックであると考
えられる。
動作的にネマティックな液晶材料のより詳細な説明
は、1986年10月14日公示のファーガソンの合衆国特許4,
618,903号「カプセル入り液晶及び方法」（出願人：マ
ンチェスタＲ＆Ｄパートナーシップ）になされているの
で参照されたい。1984年３月６日公示のファーガソンの
合衆国特許4,435,047号「カプセル入り液晶及び方法」
（出願人：マンチェスタＲ＆Ｄパートナーシップ）も参
照されたい。
NCAP液晶材料及びその製造方法、及びNCAP液晶を使用
した装置の詳細は前記合衆国特許4,435,047号に記載さ
れている。NCAP液晶装置は、典型的にはある液晶材料に
効力を生じさせる型の機能を与えることができるNCAP液
晶材料で形成される装置である。例えば、このようなNC
AP液晶装置は、電界の印加及び除去に応答して可視光の
選択的減衰を行う視覚表示装置であってよい。
これらのNCAP液晶装置は一般に、２つの電極（これら
の電極はそれぞれ柔軟なサブストレート上に配置されて
いる）間に位置定めされているHCAP液晶材料を含む。こ
れらの装置は、電子装置への情報の制御及び入力の両方
或は何れか一方を行うのに使用されるキーボード、押し
釦、或は押し釦のアレー、或は他の型の電気的スイッチ
及び接点を含む電子装置に使用することができる。
このような電子装置はオフ及びオン、起動及び停止、
試験及び非試験のような機能キーを任意数含むことがで
きる。電子装置の複雑さが増すにつれて装置が遂行でき
る機能の数、従って機能キー或は押し釦の数も増加する
ことは明白である。空間的な制限及び他の理由から、特
定の電子装置の機能キー及び関連表示の数を制限するこ
とが有利である。これを行う一つの方法は、機能を表示
する装置と機能キーとを一体化することである。
NCAP液晶は、情報を入力し表示するためのスイッチ或
は機能キーの一部として使用するのに特に適する。膜型
スイッチをNCAP液晶表示装置と一体化して、情報をスイ
ッチの前面から見ることができるようにNCAP装置によっ
て表示させることができる。NCAP装置の柔軟なサブスト
レートに、例えば操作者が圧力を加えて押下げることに
よって情報を入力し、表示を変化せしめることが可能で
ある。本発明の表示の質は、サブストレートに圧力を加
えることによって悪影響を受けることはない。事実、本
発明の表示の高品質は、このような圧力の印加によって
変化することはない。
NCAP液晶を使用していない従来の液晶表示装置を用い
ては、情報を入力する或は受けるための膜型スイッチを
含む真に効果的な表示装置を組立てることは不可能であ
った。この理由は、下方に液晶材料が配置されているス
イッチの柔軟な表面の板を押下げると、液晶材料は圧力
を加えた位置から遠去かるような流れ、表示の質に悪い
影響を及ぼすからである。
即ち、液晶の流れが液晶の電気的特性及び光学的特性
に変化、例えば偏光の変化及び複屈折の発生をもたら
し、表示の外見に悪影響する。例えばツイステッドネマ
ティック型液晶材料を使用した従来の液晶表示装置に圧
力を印加すると、この材料はその90゜ツイストを失って
好ましくない光学的効果を発生するので表示の質が劣化
する。更に、この圧力を除去すると液晶材料はその元の
位置に戻って別の好ましくない光学的効果を発生する。
従来の液晶表示（NCAP液晶を使用しない表示）とは異
なり、本発明のスイッチ装置の一部を形成するNCAP液晶
は圧力に不感である。即ち、この装置の表示は圧力を加
えても好ましくない効果を発生しない。詳述すれば、例
えばカプセルに入れる等、離散した量の液晶材料を封じ
込めることによって、個々のカプセル或はカプセル状容
積を事実上独立した液晶装置として動作させることが可
能となり、その結果本発明のスイッチ装置が実行する表
示は圧力に感応しない。換言すれば、カプセル入り液晶
材料は、表示の質に悪影響を及ぼす程、圧力が加えられ
た点から流れ去ることがないのである。或はNCAP液晶
が、それを支持している柔軟なサブストレートのたわみ
に対してほとんど影響を受けないとも云うことができ
る。
以上に鑑みて、本発明の目的はNCAP液晶を組込んで効
果的な表示を与えるようにしたキー或はスイッチを提供
することである。
本発明の別の目的は、表示される情報を制御された機
能或は操作に依存可能ならしめるように情報を入力及び
表示し、圧力に不感であるNCAP液晶を含むキー或はスイ
ッチを提供することである。
〔発明の概要〕
以下の説明から明白となるように、本発明のスイッチ
は液晶手段を含む。液晶手段は、液晶材料及び液晶材料
のひずんだ配列を誘起するための封じ込め手段からな
り、この配列に応答して光の散乱及び吸収の少なくとも
一方を行い、また規定の入力に応答してこの散乱或は吸
収の量を減少させる。
規定入力は好ましくは電磁型であり、特定的には電界
である。電界を印加するための一対の電極が設けられて
いる。これらの電極は、液晶材料とカプセルの組合せの
両側に配置される。電極は第１及び第２の柔軟なサブス
トレート上に保持される。電極を保持するサブストレー
トは圧力の印加に応答してたわむような十分なたわみ性
を有する。
第３のサブストレートが第２のサブストレートの後方
に配置され、その上に形成された導体を有している。こ
の第３のサブストレートはスイッチの一部を形成してお
り、圧力の印加に応答してスイッチ機能を作動させるた
わみ部分を含む。第３のサブストレートの導体とは反対
の側に反射器手段が形成されている。反射器手段と第２
のサブストレート上の電極との間には空隙が形成され
る。
実質的に堅固なサブストレートが第３のサブストレー
トの後方に配置される。第１、第２、及び第３のサブス
トレートの少なくとも一部分は圧力の印加に応答してこ
の堅固なサブストレートに向ってたわんでスイッチ機能
を作動させ、表示に変化を生じさせる。表示は、圧力が
印加された点に液晶手段へ電気入力を供給させることに
よって変化させることが可能となる。この圧力の少なく
とも一部が、たわみ中に液晶手段に印加される。液晶手
段はこの圧力の印加によって実質的に何等の影響も受け
ず、圧力の印加中にも液晶の配列は歪んだままであっ
て、散乱或は吸収量を増大させる能力を維持する。
水分及び酸素の両方或は何れか一方が液晶手段を汚染
するのを阻止するために、反射器手段と第２の電極との
間に障壁を配置することができる。スイッチは、第１の
サブストレートを通過する紫外放射の量を減少させる手
段をも含むことができる。
また、スイッチは電圧発光パネルを含むことができ
る。このパネルは逆光照明源を形成し、またスイッチの
動作のための電気導体を担持する。
更にスイッチは、スイッチの操作者に触覚感を与える
ためのドームのような適切な手段を膜スイッチ部分のサ
ブストレートの間に配置することができる。
〔実施例〕
以下に添付図面に基いて本発明の実施例を説明する。
尚、全ての図面を通して類似成分に対しては類似番号を
付してある。
第１図及び第２図は、電気装置或は電子装置７のオン
／オフ機能のようなある機能を制御するようにしたスイ
ッチ５を示す。本発明は、起動／停止、高／低、順／逆
等のようなある装置の殆んどどの機能をも制御し、表示
させるのに使用できることを理解されたい。また本発明
は、例えば計算機、通信機器、電子レンジ及び洗濯機の
ような家庭電化器具、コンピュータ援助設計装置、及び
コンピュータ援助製造装置のような多くの異なる型の装
置と共に使用できることも理解されたい。
第１図は語“ON"が表示されるオンモードにある装置
を示す。第２図は語“OFF"が表示されるオフモードにあ
る装置を示す。
第３図に示すように、スイッチ５はNCAP液晶セル６及
び膜型スイッチ部分８を含む。スイッチ部分８は柔軟の
第３のサブストレート20及び第４のサブストレート22を
含み、これらのサブストレート上には適切な導体が形成
されている。充分な堅固なサブストレート24がサブスト
レート22の背後に配置されている。NCAPセル６は、第２
の電極13を有する柔軟な第２のサブストレート12上に保
持されているNCAP液晶材料11を含む。セル６は更に、第
１の柔軟なサブストレート18上に取付けられている第１
の電極14をも含む。セル６及びスイッチ部分８はそれぞ
れ約0.38mm（15ミル）厚である。
第１のサブストレート18、第２のサブストレート12及
び第３のサブストレート20は、矢印Ａによって図式的に
示すような圧力が加えられた時、スイッチの後方に向っ
て、即ち堅固なサブストレート24に向ってたわむ、或は
変形するようになっている。後述するように、サブスト
レート12、18、20及び22は、典型的なキーボードの操作
者が加え得る圧力によってたわむような充分なたわみ性
を有するポリマフィルムとすることができる。好ましく
は、これらのサブストレートは薄いポリエステルフィル
ムである。
NCAP液晶材料11は、多くの容積の動作的にネマティッ
クの液晶を収容する封じ込め媒体を含むことができる。
液晶は、無電界状態において光を吸収するために多色性
染料を含むことが好ましい。多くの容積は離散した或は
相互に接続された空洞或はカプセルであってよい。相互
接続用チャンネル或は通路も液晶材料を収容していて差
支えない。この構造の詳細に関しては1987年11月17日付
の合衆国特許4,707,080号「カプセル入り液晶材料、装
置及び方法」（出願人：マンチェスタＲ＆Ｄパートナー
シップ）を参照されたい。
これらの相互接続用通路の存否は、本発明によるスイ
ッチの性能に影響を与えない。即ち、たとえば相互接続
用通路が存在しているとしても、NCAP液晶材料はスイッ
チの作動中に加えられる圧力には不感なのである。
図示の実施例においては、電極13は電気的に絶縁され
た２つの導体パターン13a及び13b（第１図及び第２図参
照）からなり、各導体は選択的に付勢することができ
る。導体13aは付勢されると語“ON"を表示するように成
形でき、導体13bは付勢されると語“OFF"を表示するよ
うに成形できる。
勿論、電極13が他の導体パターンであってもよく、例
えば電極13を複数の５×７ドットマトリックス文字と
し、周知のようにしてマトリックスの個々の導電性セグ
メントを選択的に付勢して語“ON"或は“OFF"の何れか
を表示させてもよい。更に、このようなドットマトリッ
クスは２つの機能よりも多くの表示或は他の情報の表示
を含む他の所望のアルファベット或は数値表示を表示す
るように駆動することも可能である。表示は、電極13及
び14にまたがって電界が印加されているか否かに依存し
て視認できる或はできないグラフィックス或はカラーの
形状であってもよい。
柔軟なサブストレート12、18、及び電極13、14は光学
的な透過性であるので、NCAPセル６は電極13及び14にま
たがって印加される電界に応答してセルを通る光の透過
を制御することができる。
１或はそれ以上の層に配列された複数のNCAP液晶は、
NCAP液晶が電極13及びサブストレート12に付着するよう
にサブストレート12に塗布する。サブストレート12は毎
平方100オーム以下のインジウム錫酸化物（ITO）の層を
予備被膜した柔軟なポリエステルフィルムであってよ
い。サブストレート12は約0.18mm（７ミル）厚である。
ニッケル（Ni）のような導電性材料の層をITOの層の
頂部の上へ沈積させることができる。次でこれら２つの
層にエッチング操作を施してITOの層に例えば電極セグ
メント13a及び13bを形成させ、NI/ITO層に導電性セグメ
ントに給電するためのバスを形成させる。当然導電性セ
グメントは表示の視認領域内にある。一方バスは非視認
領域内にあろう。NI/ITO層を予備被膜したポリエステル
フィルムは、カリフォルニア州カノガパークのアンダス
コーポレーションから入手できる。このフィルム及びエ
ッチング操作例の詳細は前記出願915,355号に記載され
ている。
サブストレート18も、電極14を形成するために毎平方
100オーム以下のITO層を予備被膜した柔軟なポリエステ
ルフィルムであってよい。このサブストレート18は約0.
010mm（４ミル）厚でよい。このフィルムもアンダスコ
ーポレーション或はカリフォルニア州パロアルトのサウ
スウォールコーポレーションから入手できる。
前述のように、スイッチ部分８はサブストレート20及
び22を含む。サブストレート20は一方の側に形成された
反射器26を、また他方の側に形成された共通電極28を有
していてよい。反射器26は所望色の螢光塗料からなるこ
とができる。反射器層は約0.02mm（１ミル）厚となるよ
うにサブストレート20の表面に塗布する。オン状態では
液晶セル６によって透過された光は反射器26によって反
射され、電子装置７を操作している人、或はスイッチの
視認側31の前或は視認側上に位置する観測機器のような
観測者30に可視となる。
サブストレート22は、その表面に形成されたスイッチ
パターン電極32を有する。周知の如く、電極32はスイッ
チ動作のためのどのような所望パターンを有していても
差支えなく、例えば電極32は組指型パターンを有してい
てよい。スイッチスペーサ接着剤の層34を共通電極28と
パターン電極32との間に配置することができる。この層
34は、フィルムの両面に、例えばミネソタ州セントポー
ルの3Mコーポレーションから市販されている3M467のよ
うな適当な接着剤を塗布したポリエステルフィルムから
なることができる。この層は約0.13mm（５ミル）厚であ
る。スイッチに、例えば操作者による圧力が加えられて
いない場合には、層34は電極28と32とを物理的にも電気
的にも分離させている。しかし層34には適切な切抜きが
設けてあるので、電極28と32とを電気的に接触させるこ
とは可能である。即ち、適当な圧力がスイッチに加えら
れると、ドームの形状であってよい電極28は層34内の切
抜き即ち開口を通して電極32の例えば組指型パターンの
指にまたがって接触し、スイッチ機能を作動させる。膜
スイッチの概要に関しては1987年７月28日付の合衆国特
許4,683,360号を参照されたい。
サブストレート20及び22も柔軟であり、マイラ のよ
うなポリエステルフィルム材料で形成することができ
る。電極28及び32は例えば銀或は炭素のような適当な導
電性材料であってよい。これらの電極はそれぞれのサブ
ストレート上にスクリーン印刷その他の技法によって形
成させることができる。
サブストレート24は実質的に堅固であり、スイッチの
背後の剛体になっている。このサブストレート24は約0.
76〜2.54mm（30〜100ミル）厚のポリカーボネート材料
或はフェノール材料で形成してよい。
周知のようにサブストレート24には、例えば接着剤を
裏に塗布した金属テープがその縁に沿って配置されてい
る。このテープは接地されているのでサブストレート24
は電気的に接地され、静電気放電（ESD）シールドとし
て働らく。ESDシールドは、例えば操作者による圧力の
印加によってスイッチを動作させる時にスイッチ内に誘
起する静電荷からスイッチエレクトロニクスを保護す
る。このような静電荷はスイッチエレクトロニクスを通
過せずに接地される。3M467のような適当な接着剤を、
サブストレート22とサブストレート24とを結合するのに
使用する。
サブストレート24は、例えばアルミニウムのような金
属サブストレートからなっていてもよい。金属サブスト
レートはスイッチの背面のスチフノとなり、もし接地す
ればESDシールドとなる。
スイッチ５は、スイッチの前面に位置するグラフィッ
クオーバーレイ40を含んでいてもよい。このグラフィッ
クオーバーレイは約0.13mm（５ミル）厚である。このグ
ラフィックオーバーレイは本発明のスイッチによって確
立される表示を縁取りする適当な形状、輪郭、穴、及び
切抜きを有する型板を形成することができる。グラフィ
ックオーバーレイは裏側にスクリーン印刷された図形
を、また表側に形成された耐摩耗被膜を有するポリカー
ボネート或はポリエステルフィルムからなることができ
る。このような材料はウィスコンシン州マジソンのテク
ラインコーポレーテッドから商品名マーノットIIとして
市販されている。グラフィックオーバーレイは黒のよう
な任意の所望色であっても、或は多色であってもよい。
グラフィックオーバーレイはその中に形成された適当な
開口を有しており、この開口を通して例えば語“ON"及
び“OFF"のような表示を見ることができる。
スイッチは更に紫外（UV）光吸収材料の層42も含む。
層42はグラフィックオーバーレイ40とサブストレート18
との間に配置することができ、例えば3Mから発売されて
いるY9721或はオハイオ州ストウのマックタックから市
販されている接着剤2104のような適当な光学接着剤44に
よってグラフィックオーバーレイ40に接着する。光学接
着剤44及び層42は共に光学的に透過性である。層42はUV
抑制剤を含む約0.05〜0.08mm（２〜３ミル）厚のアクリ
ルの層からなる。このような材料は、例えば商品名トラ
ンスフレクティブシート（UVフィルタ（PUVF030）とし
て市販され、日本国東京のニットーから入手可能であ
る。層42は、この層を設けなければ液晶材料を黄ばませ
てその光学的性能に悪影響を及ぼす紫外光を吸収する。
更にスイッチ５は、サブストレート12と反射器26との
間に配置された水分障壁46をも含むことができる。水分
障壁は光学的に透過性であり、ITOで被膜されたポリエ
ステルの層からなっていてよい。この材料はアンダス或
はサウスウォールから入手できる。障壁は水が液晶セル
内へ漏洩するのを防ぎ、液晶材料の光学的及び電気的特
性に悪影響を及ぼすのを防ぐ。即ち、電極13を形成する
ためのエッチング工程中、サブストレート12上の電極で
被膜された層はサブストレートまでエッチングされる。
水は電極被膜が存在しない領域においてサブストレート
12を通して漏洩或は浸入できるから、障壁46を設けるの
である。光学接着剤44のような光学接着剤50を使用して
水分障壁46とサブストレート12とを結合することができ
る。障壁46は酸素が液晶材料内へ漏洩して汚染するのを
防ぐこともできる。
スイッチ５は、型打抜き空隙接着剤層52を水分障壁46
と反射器26との間に含むことができる。これは3M467の
ような接着材料の層であり、電極13の電極パターンに整
合する切抜き或は窓を型打抜き加工による等で形成して
ある。従って、空隙或は空間が、反射器26とNCAP液晶セ
ル６の活動領域即ち例えば電極セグメント13a及び13bの
ような電極13の電極セグメントとの間に形成される。反
射器26と電極13との間に空隙を設けることによって表示
はより明るくなり、スイッチのオン状態のオフ状態との
間のコントラストがより良くなる。
周知のように、電圧はスイッチング回路（図示せず）
によって電極13及び14に、従ってNCAP液晶セルの液晶材
料11にまたがって選択的に印加することができる。この
ような単独の或は複数のスイッチング機能を遂行する回
路は公知であるので説明は省略する。図示のように、適
当な電気リード或は接続15が電極13及び14を適当な回路
へ接続している。同様に電気リード或は相互接続38がス
イッチ電極28及び32を例えば装置７のようなオン及びオ
フ機能を制御する回路へ接続している。
例としてもし装置７がオフモードであれば、電圧は共
通電極14と電極セグメント13bとにまたがって、従って
それらの間に位置するNCAP液晶材料を横切って印加さ
れ、NCAP液晶の分子は語“OFF"を表示するように光を透
過させ得る所望の整列となり、語“OFF"が反射器の色で
現われる。反対にもし電極13aに電圧が印加されなけれ
ば、セグメント13aと電極14との間の液晶材料はオフ状
態であり、この状態では液晶材料及び染料は光の散乱及
び吸収の両方及び何れか一方を行うので語“ON"は暗く
なる。スイッチ５の前面を押して装置７をオンにする
と、電極セグメント13aが付勢され電極セグメント13bが
滅勢されるので語“ON"が所望色で表示され、該“OFF"
は暗くなる。
上述のように、スイッチ５はその前面に“A"で示すよ
うな圧力を加えることによって作動する。このようにす
るとNCAPセル６の液晶材料11に圧力が印加され、それが
膜スイッチ部分８へ伝えられて電極（導体）28と32とが
接触し、スイッチ機能が作動すると共にNCAPセル６によ
って与えられる表示が変化する。勿論、スイッチの前面
から後側サブストレート24までのスイッチ層は全て柔軟
な材料製とすべきことが好ましい。
第４図は第３図のスイッチの改良型を示す。即ち、ス
イッチ５（第３図）が離散した14層を含む（反射器及び
その関連サブストレートを１層と計算する）のに対し
て、スイッチ100（第４図）は９層しか含んでいない。
即ち第４図のスイッチ100はより簡単であり、製造に関
してより経済的である。
スイッチ５と同様に、スイッチ100はグラフィックオ
ーバーレイ140、NCAP液晶106、及び膜型スイッチ部分10
8を含む。
NCAP液晶セル106は、柔軟なサブストレート112と118
との間に配置されているNCAP液晶材料111を含む。共通
電極114はサブストレート118上に形成され、パターン化
された電極113はサブストレート112上に形成されてい
る。適当なリード115がこれらの電極を外部回路に接続
する。
しかし、スイッチ100においてはUV阻止層42は排除さ
れている。その代りに、UV阻止材料がサブストレート11
8内に混合されている。スイッチ５におけるのと同様
に、このUV阻止材料が紫外放射を吸収する。
サブストレート118は、電極114を形成するためにITO
で被膜されたポリエステルフィルムで形成することがで
きる。しかし、UV光を吸収するために、このポリエステ
ルフィルムにはUV抑止材料が添加されている。このよう
なサブストレートは、日本国東京のトーレからＱ−37の
名称で市販されている。このサブストレートは、紫外放
射阻止機能を遂行する２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチ
ルオキシベンゾフェノンのようなEV抑止剤を混合したポ
リエステルフィルムからなる。
水分及び酸素の両方或は何れか一方の障壁層46もスイ
ッチ100から排除されている。しかしこの障壁はサブス
トレート112の一部として設けられている。即ち、サブ
ストレート112は水分及び酸素の両方或は何れか一方の
ための障壁を形成する錫酸化物のような透明で非導電性
の材料で被膜された柔軟なポリエステルフィルムの層か
らなる。電極を形成させるために、ITOのような透明で
導電性の材料を非導電性層の上面に沈積してある。この
材料はアンダスコーポレーションから市販されており、
前記出願202,763号に説明されている。前述のように、N
Iのような導電材料をITOの上面に沈積させて電極に給電
するためのバスを形成させることができる。
光学接着剤144がグラフィックオーバーレイ140をサブ
ストレート118に結合している。スイッチ５に使用され
ているのに類似の型打抜き空隙接着剤152をサブストレ
ート112と、スイッチ部分108のサブストレート120上の
反射器126との間に配置する。
スイッチ部分108の構造もまた簡略化されている。ス
イッチ部分108は柔軟なサブストレート120及び充分に堅
固なサブストレート124だけからなり、これらの間にス
イッチ５に使用されているものと類似のスイッチスペー
サ接着剤136が配置されている。前述のように、サブス
トレート120は薄いポリエステルフィルムでよく、また
サブストレート124はポリカーボネート、フェノール或
は金属材料で形成することができる。
サブストレート124はESDシールドを形成し、またスイ
ッチの後面のスチフナになっている。共通電極128はサ
ブストレート124上に形成され、パターン化された電極1
32は柔軟なサブストレート120上に形成されている。電
極128及び132は単独の或は複数のリード138によってス
イッチング回路へ接続される。
スイッチの別の実施例を第５図に示す。スイッチ200
はグラフィックオーバーレイ240、NCAP液晶セル206及び
膜型スイッチ部分208を含む。
NCAP液晶セル206は、柔軟なサブストレート212と218
との間に配置されているNCAP液晶材料211からなる。パ
ターン化された電極213はサブストレート212上に形成さ
れ、共通電極214はサブストレート218上に形成されてい
る。
水分障壁246も設けてよい。水分障壁246は、スイッチ
５と同様にITOで被膜されたポリエステルの層からなっ
ていてよい。
膜スイッチ部分208は電圧発光（EL）パネル250及び後
部サブストレート224を含むことができる。後部サブス
トレート224は充分に堅固であり、ELパネル250はスイッ
チの前面に“A"で示すような圧力を印加することによっ
てスイッチを作動可能ならしめるように柔軟である。
スイッチパターン電極232はELパネル250の一方の表面
上に形成され、共通電極228はサブストレート224の対向
表面上に形成されている。前述のように、スイッチスペ
ーサ接着剤層236はこれら２つの電極間に配置されてい
て、操作者がスイッチに圧力を加えない時には両電極を
離間させている。
反射器226は、ELパネル250のパターン化された電極23
2とは反対の側に形成されている。型打抜き空隙接着剤
層252は、反射器226と水分障壁246との間に配置するこ
とができる。他の実施例と同様に、空隙接着剤層252は
反射器226と液晶セル206の電気的に活動的な領域との間
に空間を提供する。
ELパネル自体は公知であり、従って詳細な説明は省略
する。要するに、ELパネル250は、電界によって励起さ
れた時に光を放出する電圧発光燐光体を含む薄く平坦な
表示パネルである。この表示パネルは典型的には２枚の
電極被膜されたサブストレートを含み、それらの間に単
一の或は複数の誘導材料の層及び電圧発光燐光材料が配
置されている。ELパネルは1988年４月26日付の合衆国特
許4,740,781号に記載されている。スイッチ200内に使用
することが可能なELパネルの例は、ニューハンプシャー
州レバノンのルミネセントシステムズインコーポレーテ
ッドから市販されているものである。これらのパネルは
用途に応じて異なる寸法のものが入手できる。
前述のように、液晶セル電極及びスイッチ電極を適当
な回路に接続するための電気接続（図示せず）が設けら
れている。周知のように、例えばリード251、253のよう
な電気接続がELパネル250の電極と電源255との間になさ
れていてELパネルを作動させる。スイッチ257はパネル2
50にまたがって電界を印加するか否かを決定する。好ま
しくは、ELパネルは60Hz、60ボルトの源によって駆動す
る。これはNCAPセルを駆動する電源と同一であってよ
い。
ELパネル250は膜スイッチ部分208の上側サブストレー
トとして働らく。更に、電界が印加された時、ELパネル
は逆光源となる。これは、例えば極めて暗い部屋或は夜
間のように充分な周囲光が存在しない場合に改善された
光学的動作特性を有するスイッチ200を提供する。因み
に、反射器226は例えば日中のように明るい光の中では
反射器として働らき、暗い光状態の下ではトランスフレ
クタとして働らく。
スイッチ200は、障壁246を除去し、ELパネル250を水
分及び酸素の両方或は何れか一方のための障壁として働
かせるように変更しても差支えない。
スイッチの更に別の実施例を第６図に示す。このスイ
ッチ300はグラフィックオーバーレイ340、NCAP液晶セル
306、及び膜型スイッチ部分308を含む。
NCAPセル306は、柔軟なサブストレート312と318との
間に配置されているNCAP液晶材料311からなる。パター
ン化された電極313はサブストレート312上に形成され、
共通電極314はサブストレート318上に形成されている。
水分或は酸素障壁346を設けることができる。
膜型スイッチ部分308は、柔軟なサブストレート320及
び充分に堅固なサブストレート324を含み、それらの間
にスイッチスペーサ接着剤336及び複数のプラスチック
製或は金属製ドーム340が配置されている。（単一の或
は複数のドームを膜スイッチ内に使用することは周知で
ある。）サブストレート320は薄いポリエステルフィル
ムでよく、サブストレート324はポリカーボネート、フ
ェノール或は金属材料でよい。
共通電極328はサブストレート320の表面上に形成し、
パターン化された電極332はサブストレート324の対向表
面上に形成することができる。パターンは組指型導体か
らなっていてよい。
反射器326はサブストレート320の電極328とは反対の
側に形成させることができる。型打抜き空隙接着剤層35
2を反射器326と障壁346との間に配置することができ
る。他の実施例と同様に、空隙接着剤層352は反射器326
と液晶セル306の電気的に活動的な領域との間に空間を
提供する。
前述のように、スイッチスペーサ接着剤層336が膜ス
イッチ308の電極328と332との間に配置され、操作者が
加えるような圧力がスイッチに印加されていない時には
これらの電極を離間させている。
また前述のように、例えばプラスチック或は金属材料
製の単一の或は複数のドームを膜スイッチ308のサブス
トレート320と324との間に配置することができる。これ
らのドームは、“A"で示すようにスイッチに圧力を加え
る時に、スイッチの操作者に触覚感を与える。例えば、
ドームの厚さは約0.13mm（５ミル）であってよい。
これらのドームは前記の他の実施例にも利用できる。
変形として、例えばスイッチの前部に、即ち例えばオー
バーレイ上に、或はオーバーレイとNCAPセル306との間
に、エンボス加工することによってドームを形成させる
こともできる。
以上に本発明の若干の特定実施例を説明したが、本発
明がこれらの実施例に限定されるものではなく、特許請
求の範囲にのみ限定されるものであることを理解された
い。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は本発明によるスイッチが発生できる
表示を図式的に示し、 第３図乃至第５図は本発明によるスイッチの図式的断面
図であり、 第６図は触覚感を与える手段を含む本発明によるスイッ
チの図式的断面図である。 5,100,200,300……スイッチ、 6,106,206,306……NCAP液晶セル、 ７……電気（電子）装置、 8,108,208,308……膜型スイッチ部分、 11,111,211,311……NCAP液晶材料、 12,112,212,312……柔軟なサブストレート、 13,113,213,313……電極セグメント（セル）、 14,114,214,314……共通電極（セル）、 15,115……リード、 18,118,218,318……柔軟なサブストレート、 20,120,220,320……柔軟なサブストレート、 22……柔軟なサブストレート、 24,124,224,324……堅固なサブストレート、 26,126,226,326……反射器、 30……観測者、31……視認側、 32,132,232,332……パターン電極（スイッチ）、 34……スペーサ、 36,136,236,336……スペーサ、 38,138……リード、 40,140,240,340……グラフィックオーバーレイ、 42……紫外光吸収層、 44,144……光学接着剤、 46,246,346……水分・酸素障壁、 50……光学接着剤、 52,152,252,352……型打抜き空隙層、 250……ELパネル、 251,253……リード、255……電源、 257……スイッチ、340……ドーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｈ 13/02 Ｈ０１Ｈ 13/02 Ａ (72)発明者 ポール シー サリスバリー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95035 ミルピタス ベルブルック ウ ェイ 1312 (72)発明者 アブラハム ケイ ヤング アメリカ合衆国 カリフォルニア州 97070 サラトガ メドー オーク ロ ード 20806 (56)参考文献 特開 昭60−200417（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−3685（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−85721（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−168177（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−4029（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−180890（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01H 13/00 - 13/76 H01H 9/16 G09F 9/00 C09K 19/00 G02F 1/133

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表面に第１の電極を形成しており、圧力の
    印加に応答してたわみ、それ自体を通して表示を見れる
    第１の柔軟なサブストレート、 動作的にネマテイックである液晶材料をカプセルに収容
    して、その液晶材料をひずんだ状態で配列させ、それに
    より光の散乱と吸収の少なくとも一方を生じさせ、そし
    て電界の印加に応答して光の散乱もしくは吸収の程度を
    減少する液晶手段、 第１のサブストレートの後方に配置され、表面に第２の
    電極を形成しており、圧力の印加に応答してたわみ、前
    記の第１のサブストレートとの間に前記の液晶手段を挟
    んでいる第２の柔軟なサブストレート、 表面に反射手段を形成し、反対側の表面に第１の導体を
    形成し、圧力の印加に応答してスイッチ機能を果たさせ
    る柔軟な部分を含み、スイッチの一部を形成している第
    ３のサブストレート、 この第３のサブストレートの後方に圧力の印加中第１の
    導体と電気的に接触する第２の導体を表面に形成し、ス
    イッチの一部を形成している第４のサブストレート、 前記の第１の導体と第２の導体との間に配置され、圧力
    が印加されない時に両導体間に間隔を維持するための手
    段、及び 前記の第４のサブストレートの後方に配置されている十
    分に堅固なサブストレート を備え、さらに 前記第２のサブストレートと前記の反射手段との間に配
    置されており、水分が前記の液晶手段を汚染するのを防
    ぐ障壁と空隙形成層とを備え、それにより 前記の第１、第２、第３そして第４のサブストレートの
    少なくとも一部分が前記の圧力の印加に応答して前記の
    堅固なサブストレートに向かってたわみ、スイッチ機能
    を作用させて表示に変化を生ぜしめ、 サブストレートのたわみ中前記の圧力の少なくとも一部
    分が液晶手段に印加されるが、液晶手段はこの圧力の印
    加中もひずんだ配列のままであって、光を散乱もしくは
    吸収させ、圧力の印加に実質的に影響されないことを特
    徴とするスイッチ。
  2. 【請求項２】第２の電極があるパターンを形成し、前記
    の空隙形成層がそのパターンを近似する切り抜きを有す
    る部材から成る請求項１に記載のスイッチ。
  3. 【請求項３】第１のサブストレートの第１の電極とは反
    対側の表面に接するグラフイックオーバーレイをも含む
    請求項１に記載のスイッチ。
  4. 【請求項４】透明な導電性材料を第２のサブストレート
    に付着させて第２の電極を形成し、その導電性材料に金
    属を付着させて少なくとも１つのバスを形成する請求項
    １に記載のスイッチ。
  5. 【請求項５】表面に第１の電極を形成しており、圧力の
    印加に応答してたわみ、それ自体を通して表示を見れる
    第１の柔軟なサブストレート、 動作的にネマテイックである液晶材料をカプセルに収容
    して、その液晶材料をひずんだ状態で配列させ、それに
    より光の散乱と吸収の少なくとも一方を生じさせ、そし
    て電界の印加に応答して光の散乱もしくは吸収の程度を
    減少する液晶手段、 第１のサブストレートの後方に配置され、表面に第２の
    電極を形成しており、圧力の印加に応答してたわみ、前
    記の第１のサブストレートとの間に前記の液晶手段を挟
    み、水分が液晶手段を汚染するのを防ぐ障壁を形成する
    手段をも組み込んでいる第２の柔軟なサブストレート、 この第２のサブストレートの後方に配置され、表面に第
    １の導体を形成し、圧力の印加に応答してスイッチ機能
    を果たさせる柔軟な部分を含み、スイッチの一部を形成
    している第３のサブストレート、 この第３のサブストレートの後方に配置され圧力の印加
    中第１の導体と電気的に接触する第２の導体を表面に形
    成し、スイッチの一部を形成している堅固なサブストレ
    ート、及び 前記の第１の導体と第２の導体との間に配置され、圧力
    が印加されない時に両導体間に間隔を維持するための手
    段 を備え、それにより 前記の第１、第２そして第３のサブストレートの少なく
    とも一部分が前記の圧力の印加に応答して前記の堅固な
    サブストレートに向かってたわみ、スイッチ機能を作用
    させて表示に変化を生ぜしめ、 サブストレートのたわみ中前記の圧力の少なくとも一部
    分が液晶手段に印加されるが、液晶手段はこの圧力の印
    加中もひずんだ配列のままであって、光を散乱もしくは
    吸収させ、圧力の印加に実質的に影響されないことを特
    徴とするスイッチ。
  6. 【請求項６】第３のサブストレートの第１の導体とは反
    対側表面に形成された反射器と、この反射器と第２のサ
    ブストレートとの間に配置された、空隙を形成する手段
    をも含む請求項５に記載のスイッチ。
  7. 【請求項７】第２の電極があるパターンを形成し、空隙
    を形成する手段がそのパターンの形状を近似する切り抜
    きを有する部材から成る請求項６に記載のスイッチ。
  8. 【請求項８】第１のサブストレートの第１の電極とは反
    対側の表面に接するグラフイックオーバーレイをも含む
    請求項７に記載のスイッチ。
  9. 【請求項９】動作的にネマテイックである液晶材料をカ
    プセルに収容して、その液晶材料をひずんだ状態で配列
    させ、それにより光の散乱と吸収の少なくとも一方を生
    じさせ、そして電界の印加に応答して光の散乱もしくは
    吸収の程度を減少する液晶手段と、この液晶手段を支持
    するしなやかなサブストレート手段とを含む表示手段及
    び、 この表示手段の後方に配置されたスイッチ手段を備え、 このスイッチ手段は前記の表示手段を後ろから照らすバ
    ックライト源となるエレクトロルミネセンス・パネルを
    含み、エレクトロルミネセンス・パネルの後方に、それ
    から離して配置され、前記のスイッチ手段の部分を形成
    する剛性のサブストレートを含み、エレクトロルミネセ
    ンス・パネルは、前記の剛性のサブストレートに近い側
    に第１の導体が形成されており、そして剛性のサブスト
    レートの上に第２の導体が形成され、圧力がかかってい
    ないときには前記の第１と第２の導体の間を離しておく
    ように配置されている手段を更に含み、エレクトロルミ
    ネセンス・パネルは前記の液晶手段の汚染を防ぐ障壁を
    形成しており、前記の表示手段のサブストレート手段の
    少なくとも一部は、それに加えられる圧力により前記の
    エレクトロルミネセンス・パネルをそらせてスイッチ機
    能を果たさせ、圧力の少なくとも一部は前記の液晶手段
    にかかるが液晶手段はそれによっては影響を受けず、圧
    力の印加中も液晶手段はひずんだ配列のままであって、
    光を散乱もしくは吸収させることを特徴とするスイッ
    チ。
  10. 【請求項１０】前記の表示手段の上に配置されたグラフ
    イックオーバーレイを含む請求項９に記載のスイッチ。
  11. 【請求項１１】前記の第１の導体から遠い前記のエレク
    トロルミネセンス・パネルの側に形成されている反射手
    段を含む含む請求項９に記載のスイッチ。
  12. 【請求項１２】前記の反射手段と前記の表示手段との間
    に空隙形成層を含む請求項11に記載のスイッチ。
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