JPS60138812A - 信号発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号発生装置に関し、特に、力（入力）を加え
られると応答する電気信号源として１つ以上の圧電素子
を用いた改良型の信号発生装置に関する。さらに本発明
は、入力システム用の改良型信号発生装置に関する。

力（入力）を加えると、それに応じて電気信号を発生し
、および／または電気信号を電気制御式機器に入力する
実に様々な装置がある。そのような電気信号発生装置の
あるものは、圧電素子を１つ以上用い、手で操作される
度に、それに応じて電気信号を発生する。このような圧
電信号発生装置は、安価で耐久性が必要な様々な用途に
用いられている。例えば、自動車、事務所、住宅等の様
々なキーレスまたは符号化入力システム用の入力装置を
実現するために用いられている。具体的には、ＫＯｍｐ
ａｎｅｋに付与された米国特許第４゜１９０．７８５号
「圧電性被膜を用いた感圧信号発生装置」には、圧電性
材料のスラリーを基板上に付着させて硬化させた信号発
生装置が開示されている。さらに、そのような構造の信
号発生装置が、自動車の入力システム用の入力信号発生
装置として、ｌ−ｉｇｍａｎ他に付与された米国特許第
４．２０６，４９１号「入力システム」に開示されてい
る。

上記２つの特許に開示されている圧電信号発生装置は、
圧電性セラミック材料を感圧電気信号発生器として採用
している。この圧電性セラミックはスラリーとして金属
基板に細首され、その後硬化せしめられて粘着性の被膜
となる。この圧電性被膜の基板との接合面と反対の面に
、複数の電極が様々な位置に接続される。基板のある電
極の領域に手で力を加えると、その部分の圧電性材料が
変形し、その電極に電気信号が発生する。

このようなスラリー堆積型の信号発生器は効果的な電気
信号源ではあったが、幾つかの制約があった。例えば、
前記２つの特許に示されている実施例においては、圧電
性セラミックは連続した被膜として付着させられるので
、電気信号のクロストークにより複数の独立した信号発
生場所を設けることが容易でない。また、スラリー堆積
型の圧電性セラミック被膜は、本質的に、ある電圧出力
を得るために十分な圧力ないし変形を与える必要があり
、しかも高湿度によって悪影響を受けることがある。

他方、他の信号発生装置として、例えばＨｅｒｒ他に付
与された米国特許第３，４６４．５３１号の「手動電子
キーボード」のような、個別の圧電性結晶を手で操作す
ると電気信号を発生するものがある。そのような構造は
、圧電性結晶がスラリー堆積型の圧電性セラミックより
も大きな電気信号を発生できることと、クロストークの
問題を解決できると言う利点がある。しかしながら、こ
の特許の操作機構は比較的複雑、大形であり、操作機構
の繰り返し変形による疲労を生じ易い。

さらに、信号発生装置に照明を用意したい場合がある。

そのような１例は前述の米国特許第４゜２０６．４９１
号にみられる。この特許においては、信号発生装置の近
傍に設け１＝電球により、信号発生装置の初期動作時に
照明する。このような構成では、信号発生装置と分離し
た電球が必要であり、また均一に照明できないことがあ
る。ＥＶｅｒｅｔｔに付与された米国筒γ１第４−，０
６０゜７０３号「照明された不透明または透明の導電層
を有するタッチ帰還式キ」ボード・スイッチ装置」に、
別の例が示されている。これは、タッチ式のサンドイン
チ型コンピュータ・キーボードにおける可撓性エレクト
ロルミネセンス・パネルである。

しかし、このようなスイッチ装置は、操作機構を必要量
変位できるようにしようとすると、かなり大形になり、
またそのような変位によって、スイッチの寿命が短くな
る傾向がある。さらに、そのようなスイッチ装置は、暗
がりに置かれたり風雨にさらされたりする入力システム
の環境よりも、コンピュータ・キーボードの比較的「良
好な」環境に適するものである。

以上説明した特長の１つ以上を満１こす信号発生スイッ
チは種々あるが、それらの特長の大部分または全てを満
たし、入力システムの入力信号を発生する目的に格別好
適なものはない。

本発明の基本的な目的は、入力システムに対する入力信
号発生用に特に好適な改良型信号発生装置を提供するこ
とにある。この目的には、予想される使用条件および環
境において、寿命が長く耐久性があり、しかも比較的小
形でかつ安価に製造可能な信号発生装置を提供すること
も含まれる。

さらに、上記目的にはそのような信号発生装置の照明手
段を提供することも含まれる。

本発明によれば、車両や建物に関連した入力システムに
対する入力信号を発生する用途に特に好適な改良型信号
発生装置が提供される。この信号発生装置は、圧電装置
、可撓性エレクトロルミネセンス・パネルおよび透明カ
バーを、相互に力を伝達する関係に配置してなる。エレ
クトロルミネセンス・パネルは、カバーと圧電装置の間
に挿入される。

圧電装置は、基板部材１型的には金属片）に、少なくと
も１つ（典型的には複数）の圧電素子を付着させ、かつ
各圧電素子の両側面に電気導体を接続し、各圧電素子の
操作に応じて電気導体間にそれぞれ信号電圧を°発生す
るようにしてなる。

圧電素子はジルコン酸チタン酸鉛や、その他同様の材料
の円盤形状の結晶であり、導電性基板部材に導電的に付
着せしめられる。各結晶の操作に応じた信号を取り出す
ために、堅い環状の端子が各結晶の他方の面に導電的に
付着せしめられる。

各結晶は、基板部材の背面側、即ちエレクトロルミネセ
ンス・パネルと反対側に配置される。あるマークを付け
たアップリケ・シートが、エレクトロルミネセンス・パ
ネルとカバーとの間に配される。但し、このマークをエ
レクトロルミネセンス・パネルまたはカバーの何れかに
直接設けてもよい。カバーは、エレクトロルミネセンス
・パネルと圧電装置を収容するプラスブック製ハウジン
グの１部として一体的に形成される。カバー、エレクト
０ルミネセンス・パネルおよび圧電装置は、ハウジング
内に樹脂充填により封止され、かつ力を伝達するような
関係に保持される。樹脂充填工程の前およびその期間中
に、各部品を位置決め保持するために、取り外し可能な
ジグまたは１つ以上の保持クリップが用いられる。

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の信号発生装置の分解状態を示し、第２
図はその組立て状態を示す。概略的に述べると、この信
号発生装置１０は、圧電装置１２、エレクトロルミネセ
ンス・パネル１４Ｌ１５よび透明カバー１６からなる。

エレクトロルミネセンス・パネル１４は、圧電装置１２
とカバー１６の中間に配置され、それらは相互に力を伝
達するような関係にある。カバー１６は、フレームない
しハウジング１８の一部分として一体的に形成されるの
が有利である。このハウジング１８には、エレクトロル
ミネセンス・パネル１４と圧電装置１２が収容される。

圧電装置１２は、個別の圧電素子２０の配列からなり、
これら圧電素子２０は、リン青銅片等の基板２２にＩＰ
電的に付着せしめられる。圧電素子２０はジルコン酸チ
タン酸鉛等の円盤形状の結晶であり、耐湿性が高く、ま
た特定の力を加えられると強い電気信号を発生する。本
実施例においては、圧゛電性結晶２０は５個あり、それ
ぞれを互いに離間させることによりクロストークを減ら
している。各結晶２０は、導電性ハング等によって導電
性基板２２０表面に強固に接合される。リード線２４が
基板２２から引き出され、コネクタ２６に接続される。

従って、各結晶２０の一方の面は電気的に共通接続され
る。各結晶２０の他方の面には、別々の電気導体が適当
な方法で接続される。

具体的には、５本のリード線２８がコネクタ２６から引
き出λれ、５個の端子３０にそれぞれ接続される。各端
子３０は十分に強固で、環状であり、これらはハンダ等
によって各結晶２０の基板２２との接合面と反対側の面
に導電接続される。端子３０は、組立て中に容易に取扱
いできるような強度を有するが、各結晶２０を容易に屈
曲できるように、中央部分に穴があけられている。

エレクトロルミネセンス・パネル１４は信号発生装置の
照明手段であり、これは比較的薄く可撓性であり、その
厚さは１ｍｍ未満である。、エレクトロルミネセンス・
パネル１４には、一対の端子片３２を介して交流電圧が
印加される（図示せず）。エレクトロルミネセンス・パ
ネル１４は在来の設計のものでよいが、比較的均一な明
るさと、ある程度の可撓性を要求される。エレクトロル
ミネセンス・パネル１４の下側の面は、典型的には基板
２２の上側の面と接触する。従って、パネル１４の下側
の面は、基板２２と絶縁されるのが好ましい。

各結晶２０の位置および／または特質を識別するために
、それぞれの識別マークを設けるのが望ましい。本実施
例では、このマークはそれぞれ数字であり、転写紙ない
しアップリケ３４に設けられている。アップリケ３４は
非常に薄くフレキシブルであり、典型的な厚さは約Ｑ、
’１ｍｍである。

このアップリケ３４は好ましくはプラスチック製であり
、エレクトロルミネセンス・パネル１４によって照明さ
れる数字またはその他のマークを明瞭に読み取ることが
できるように、透明でなげればならない。アップリケ３
４は、典型的にはエレクトロルミネセンス・パネル１４
と透明カバー１６の間に配置される。このようなマーク
は、エレクトロルミネセンス・パネル１４またはカバー
１６に一体的に設けてもよいが、シルクスクリーン法等
によってアップリケ３４に印刷する方が、大量に低コス
トで製造するのに適し、また印刷工程の不良が生じた場
合に、高価な部品を廃棄する必要がない。

透明カバー１６は、強固ではあるが、手で加えた０、２
５〜１．０Ｋｇの力を圧電性結晶２０に伝達できるだけ
の十分な可撓性を持っているのが好ましい。ここで「可
撓性」または「十分な可撓性」とは、その部材が、必要
なノＪを圧電素子２０に伝達するに十分な０．０２５ｍ
ｍ以下の量だけ変形可能であればよいという意味である
。カバー１６を別部材として、それを適当な方法で信号
発生装置に組込むこともできるが、本実施例においては
、カバー１６はプラスチック製ハウジング１８の一部と
して一体的に形成されている。透明カバー１６は耐久性
を満足し、かつ結晶２０に対し必要′な力を伝達できる
ような厚さとなっている。

本実施例においては、カバー１６の厚さは約１゜５ｍｍ
である。ハウジング１８のそれ以外の部分の厚さは別で
あることは勿論である。ハウジング１８は全体として空
洞になっており、その上端ないし前端はカバー１６によ
って閉じられており、他端は信号発生装置の他の部品を
挿入できるように開放している。

信号発生装置１０を組立てるには、各部品をハウジング
１８の空洞内に順番に、即ちサンドインチ状に詰め込む
。まず、アップリケ３４をカバー１６に隣接させる。次
に、エレクトロルミネセンス・パネル１４をアップリケ
３４に隣接配置する。

次に、圧電装置１２をエレクトロルミネセンス・パネル
１４に隣接させる。この時、結晶２０を基板２２側に配
置し、エレクトロルミネセンス・パネル１４およびカバ
ー１６からは離間させる。

重要な点は、比較的小さな圧力が加えられて、カバー１
６およびその他の部品が僅かに撓んだ時に、圧電性結晶
２０がそれぞれ電気信号を発生できるということである
。したがって、圧電装置１２、エレクトロルミネセンス
・パネル１４およびアップリケ３４をすべて正しい位置
に配置し、電気信号を十分に発生するように、カバー１
６に対し、相互に力を伝達する関係に保持する必要があ
る。そこで、信号発生装置の幾つかの部品を相互に力を
伝達する関係に保持した状態で、エポキシ等の充填化合
物をハウジング１８に注入し硬化させる。

信号発生装置の各部品は、ジグまたはそれ以外の適当な
手段によって、充填期間に所定の位置に保持することが
できる。例えば、１つ以上の取り付はクリップまたは保
持クリップ４２が用いられる。この保持クリップ４２は
浅いＵ字形状であり、その腕部分の端部に歯が設けられ
ている。Ｕ字形状の保持クリップ４２の腕部は、外側に
僅かに張り出している。ハウジング１８の内壁には、非
常に浅い抜き勾配が付けられている。したがって、保持
クリップを容易にハウジング１８に挿入して圧電装置１
２に押し付（プることができる。そうすると、保持クリ
ップの腕部に設けられた後ろ向きの歯がハウジングの内
壁に係合し、保持クリップをその位置に保持する。手で
操作力を加えた時の結晶の変形を妨げないようにするた
めに、保持クリップ４２は好ましくは隣接する結晶２０
間のスペース部に配置される。

信号発生装置の前記各部品をハウジング１８に組み込ん
だ後、化合物４０の充填が可能なように、ハウジングの
空洞内に基板５０に搭載した他の電子部品を配置するこ
ともできる。１本以上のリード線５２により、基板５０
上の電子部品は外部コネクタ５４に接続される。基板５
０上の電子部品は、例えば前記米国特許第４．１９０，
７８５号および同第４，２６０，４９１号に開示されて
い”る信号処理回路の一部分である。

以上のようにして組立てられた信号発生装置１０は、入
力システムの好ましくない環境において長期に亘って安
定動作させるのに特に好適である。

以上、実施例について本発明を説明したが、当桑名であ
れば、特許請求の範囲に述べた本発明の精神および範囲
から逸脱することなく、形態および詳細構成について様
々な変形を行い得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の信号発生装置を示す分解斜視図、第２
図は同信号発生装置の断面図である。 １０・・・信号発生装置、１２・・・圧電装置、１４・
・・エレクトロルミネセンス・パネル、１６・・・カバ
ー、１８・・・ハウジング、２０・・・圧電素子（圧電
性結晶）、２２・・・基板、２４・・・リード線、２６
・・・コネクタ、２８・・・リード線、３０・・・端子
、３４・・・アップリケ・シート、４０・・・充填化合
物、４２・・・保持クリップ。 特許出願人　工セックス・グループ ・インコーホレイテッド 代理人　弁理士　大　森　泉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）はぼ平面で、堅固であるが手で撓ませることがで
   きる基板部材と、この基板部材に付着した１つ以上の個
   別の圧電素子と、この各圧電素子の両側にそれぞれ接続
   され、前記各圧電素子が力を加えられて変形すると相互
   間に信号電圧が生ずる導電手段とからなる圧電装置、 可撓性のエレクトロルミネセンス・パネル、および、 堅固であるが手で撓ませることができる透明なカバーを
   備え、 前記カバーは前記圧電素子と力を伝達する関係に保持さ
   れ、前記エレクトロルミネセンス・パネルは前記カバー
   と前記圧電装置との間に挿入されることを特徴とする信
   号発生装置。 〈２）前記エレクトロルミネセンス・パネルと前記カバ
   ーとの間に位置し、前記各圧電素子に関係付けられた各
   マークを表示する手段を備えることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の信号発生装置。 （３）前記マークを表示する手段は、前記エレクトロル
   ミネセンス・パネルと前記カバーとの間に挿入されたア
   ップリケ・シートであることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の信号発生装置。 （４）前記各圧電素子は個別の結晶ｂ／）ｓらなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の信号発生装
   置。 （５）前記基板部材は導電面を有し、前記各圧電性結晶
   は前記基板部材に導電的に付着して前記各圧電性結晶の
   前記両側面中の一方の側面に共通に接続された導電手段
   を提供することを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の信号発生装置。 （６）前記導電手段はさらに、前記各圧電性結晶の前記
   両側面中の他方の側面にそれぞれ導電的に付着した別体
   の端子部材を含むことを特徴とする特許請求の範囲第５
   項に記載の信号発生装置。 （７）前記各端子部材は、はぼ環状であり、また組立て
   の容易性かつ耐久性を満たし、同時に前記各圧電性結晶
   が力を加えられた時に変形し得るような強痩を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の信号発生
   装置。 （８）前記基板部材は薄い金属片であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項に記載の信号発生装置。 くっ）前記基板部材の一方の側面は前記エレクトロルミ
   ネセンス・パネルに面し、前記各圧電性結晶は前記基板
   部材の他方の側面に付着されることを特徴とする特許請
   求の範囲第８項に記載の信号発生装置。 （１０）ハウジングを備え、前記圧電装置、前記エレク
   トロルミネセンス・パネルおよび前記カバーは、少なく
   とも部分的に、前記ハウジングによって前記力を伝達す
   る関係に保持されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の信号発生装置。 （１１）前記ハウジングはプラスチック類であり、前記
   カバーは前記ハウジングの一体的な一部分であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の信号発生装
   置。 （１２）前記ハウジングは前記圧電装置および前記エレ
   クトロルミネセンス・パネルを収容する空洞部を有し、 また、前記カバーおよび前記圧電装置を封止しかつ力を
   伝達する関係に保持するために前記ハウジングの空洞部
   内に付加的に設けられる手段を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項に記載の信号発生装置。 （１３）前記カバーおよび前記圧電装置を封止しかつ力
   を伝達する関係に保持するための前記手段は、充填化合
   物を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記
   載の信号発生装置。 （１４）前記カバーおよび前記圧電装置を封止しかつ力
   を伝達する関係に保持するための前記手段は、前記ハウ
   ジングおよび前記圧電装置に係合してそれらの相対的位
   置を保持するための１つ以上の永久的な保持クリップを
   さらに含むことを特徴とする特許請求の範囲第１３項に
   記載の信号発生装置。