CN101295974A

CN101295974A - El发光式触摸开关

Info

Publication number: CN101295974A
Application number: CNA2008100934754A
Authority: CN
Inventors: 山内一人; 村山靖典; 田中贞彦; 瀧澤敬太郎; 山野上耕一
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Visteon Japan Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Visteon Japan Ltd
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-28
Also published as: KR100992266B1; US7910842B2; JP2008277517A; DE602008000642D1; KR20080096384A; EP1986324A1; JP4464985B2; EP1986324B1; RU2367086C1; CN101295974B; US20080265788A1

Abstract

本发明提供一种使具有触摸检测用电极功能与EL驱动用电极功能兼备的多个表面电极与单一的背面电极的EL发光式触摸开关，可消除表面电极的相互影响，能够可靠地判定被触摸操作过的表面电极(1a)。该EL光式触摸开关具有在第一电极(1a)与第二电极(1d)之间层叠荧光层(1c)与绝缘层(1d)构成的EL发光层(1)、判定操作者对第一电极(1a)触摸操作的判定装置(10)、以及用于驱动EL发光层(1)发光的EL驱动装置(11)，设置多组第一电极(1a)、荧光层(1c)以及绝缘层(1d)，而且相对于该多个第一电极(1a)设置了第二电极(1d)作为单一电极，判定装置(10)在操作者触摸操作时，根据自第二电极(1d)通过第一电极(1a)输入的高频成分，从多个第一电极(1a)中判定操作者触摸操作过的第一电极(1a)。

Description

EL发光式触摸开关

技术领域

本发明涉及一种具有多个触摸式检测电极的EL发光式触摸开关，特别是涉及一种适用于汽车车室内的仪器操作板的EL发光式触摸开关。

背景技术

迄今，众所周知若人体的一部分接触或者接近导电性的电极构件时，会检测其状况并使要求的设备运行的触摸式开关。在这种触摸式开关中，电极构件起静电容传感器作用，就会读取人体与电极接触时的电极阻抗(静电电容)的改变，测定触摸开关的通断。

但是，作为这种触摸开关，大家都知道使用自荧光体发出光的有机或者无机EL(电致发光)器件，在其上面形成检测人体接触的电极，实现开关的薄型以及小型化。(例如，参照日本专利文献1)

图6为一例表示该种触摸开关结构的典型性剖视图，标号100表示透明绝缘衬底。并且，在该透明绝缘衬底100的表面(上面)设置有透明电极102，进而在其上面用透明绝缘被膜101形成触摸面。

另外，在透明绝缘衬底100的背面(下面)，形成EL发光层103。该EL发光层103由透明电极103a、荧光层103b、绝缘层103c、背面电极103d从绝缘衬底100一侧向下方依次层叠形成，通过在两个电极103a、103d之间施加交变电场使荧光层103b发光。

该发光经由透明电极103a、透明绝缘衬底100、触摸检测用透明电极102以及透明绝缘被膜101到达外部，因此，操作者(操作人员)可借助该发光利用指尖接触绝缘被膜101。并且，通过指尖接触绝缘被覆101，使得与检测用透明电极102相连接的触摸判定电路(未图示)测定阻抗变化和电容变化，判定被触摸的情况，而且进一步施行与其相连接的设备(例如，空气调节器或声频器)的通断控制等。

但是，在这种触摸开关中，需要用于驱动EL发光层发光的一对电极103a、103d与触摸检测用电极102，因此，难以实现开关的薄型化，而且增加层叠的各电极层数，会导致成本上升。

对此，为了解决上述问题，日本专利文献2公开了一种共用触摸检测用电极与EL驱动用电极，可实现开关薄型化的EL发光式触摸开关。

具体而言，如图7所示，触摸开关SW由具有在透明电极(以下，称之为“表面电极”)1a与背面电极1a之间层叠荧光层1b与绝缘层1c构成的EL发光层1，在绝缘衬底3的上面形成该EL发光层1，进而在其上面形成透明绝缘被膜2而构成。因此，表面电极1的结构兼有作为触摸检测用电极的功能与作为EL驱动用电极的功能。

另外，如图7所示，该触摸开关SW并联设置有触摸判定电路10；和EL驱动电路11，该触摸判定电路10检测EL发光层1透明电极1a的电位变化以及检测操作者对透明绝缘被膜2的接触情况，该EL驱动电路11输出交流电压应使EL发光层1发光并将透明电极1a的电位作为基准。

而且，除了触摸判定电路10与EL驱动电路11，还设置有驱动控制电路12，按照来自该驱动控制电路12的控制信号运行触摸判定电路10。并且，在触摸判定电路10中要构成，可以根据透明电极1a的电位VA与接地电位VG的电位差变化，检测手指对透明绝缘被膜2的接触情况，如果被触摸判定电路判定触摸，则会驱动EL驱动电路11进行通断，使交变电场施加于两个电极1a、1d之间，从而控制EL发光层1的发光。

日本专利文献1：特开平5-135654号公报

日本专利文献1：特许第3284259号公报

但是，要考虑将上述触摸开关应用于汽车车室内的设备(具体而言，为汽车的声频器或空气调节器)的操作板上。

可是，专利文献1所公开的技术是难以实现开关的薄型化，因此不适合于汽车内的操作板使用。另外，如专利文献2所公开的技术，触摸检测电极(透明电极1a)一时没有问题，但为了构成汽车用设备的操作板，同一控制板内存在多个触摸电极1a时，则无法获得有效的解决方法。

即，一般而言，在具有许多独立的发光部分(此时，相当于荧光层1c)的EL控制板中，是以全部覆盖发光部分的面积形成背面电极1d作为共同电极。但是，在上述构成的EL控制板中，正如专利文献2上所公开的那样，将兼作为触摸检测电极的透明电极1a作为基准，与EL驱动电路相连接，即，背面电极1d相对接地电极如浮动式构成的情形下，独立的发光部，即，在透明电极1a与背面电极1d之间存在较大的静电电容，因此如果与多个触摸电极之中任一个发生接触时，就会同时检测全部开关的触摸情况。(参照图8)

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而作出的发明，其目的在于，在具有触摸检测用电极功能与EL驱动用电极功能兼备的多个表面电极与单一的(共同的)背面电极的EL发光式触摸开关中，提供一种消除表面电极相互影响、使各表面电极独立，从而可正确地进行触摸判定的EL发光式触摸开关。

因此，本发明第一方面涉及的EL发光式触摸开关，其特征在于：具有EL发光层与判定装置，该EL判定层由所设置的多个第一电极、与该多个第一电极相对设置，而且相对该多个第一电极作为单独电极设置的第二电极、在该第一电极与该第二电极之间与该多个第一电极相对设置的荧光层以及绝缘层层叠构成；该判定装置根据该操作者触摸操作时从该第二电极通过该第一电极输入的高频成分，判定该操作者从该多个第一电极之中触摸操作的第一电极。

另外，本发明第二方面涉及的EL发光式触摸开关，其特征在于：具有EL驱动装置，该EL驱动装置与该判定装置相连接，并用于发光驱动该EL发光层；EL驱动用电源，该EL驱动用电源连接于该第二电极与该EL驱动装置之间；高频信号源，该高频信号源串联连接于该EL驱动用电源与该接地电位之间，并输出高于该EL驱动用电源的高频信号；第一滤波器，该第一滤波器连接于上述各第一电极与该EL驱动用电源之间，并通过该EL驱动用电源的输出；以及第二滤波器，该第二滤波器连接于上述各第一电极与该判定装置之间，并通过该高频信号源的输出。

另外，本发明第三方面涉及的EL发光式触摸开关，其特征在于具有；EL驱动装置，该EL驱动装置与该判定装置相连接，并用于发光驱动该EL发光层；EL驱动用电源，该EL驱动用电源连接于该第二电极与该EL驱动装置之间；以及高频信号源，该高频信号源连接于该第二电极与该判定装置之间，并输出高于该EL驱动用电源的高频信号，该EL驱动电路具有重复通断该第一电极与该EL驱动用电源的连接状态的通断开关的功能，该通断开关在断开时，根据来自该高频信号源的高频信号变化，判定该操作者的触摸操作。

另外，本发明第四方面涉及的EL发光式触摸开关，其特征在于具有：EL驱动装置，该EL驱动装置与该判定装置相连接，并用于发光驱动该EL发光层；EL驱动用电源，该EL驱动用电源发光驱动连接于该第二电极与该EL驱动装置之间的该EL发光层，而且生成矩形波；第一滤波器，该第一滤波器连接于各第一电极与该EL驱动用电源之间，并通过该EL驱动用电源的输出；以及第二滤波器，该第二滤波器连接于各第一电极与该判定装置之间。

根据本发明的EL发光式触摸开关，使具有触摸检测用电极功能与EL驱动用电极功能兼备的多个表面电极与单一的(共同的)背面电极的EL发光式触摸开关，具有可消除表面电极相互影响、从而可正确地进行表面电极的触摸判定的优点。因而，能够在设有多个开关的控制板上应用EL发光式触摸开关，以组成汽车车室内的设备操作板(仪表板)(上述发明第一、第二方面)。

另外，可省略LPF或HPF等滤波器，实现简单的结构(发明第三方面)。

另外，不必使用触摸判定用的高频信号源，就可以判定操作者的触摸操作，因此，可实现更加简单的结构(发明第四方面)。

附图说明

图1为表示本发明第一实施方式所涉及的EL发光式触摸开关的整体结构典型框图。

图2为表示本发明第一实施方式所涉及的一例EL发光式触摸开关剖视图。

图3为表示本发明第二实施方式所涉及的EL发光式触摸开关的整体结构典型框图。

图4为用于说明本发明第二实施方式所涉及的EL发光式触摸开关作用的时间图。

图5为表示本发明第三实施方式所涉及的EL发光式触摸开关的整体结构典型框图。

图6为说明现有技术的图。

图7为说明现有技术的图。

图8为说明现有技术问题的图。

符号说明

1 EL控制板或者EL发光层

1a 表面电极(第一电极)

1b 荧光层

1c 绝缘层

1d 背面电极(第二电极)

2 透明绝缘被膜

3 绝缘衬底

10 触摸判定电路(判定装置)

11 EL驱动电路(驱动装置)

12 驱动控制电路

13 负荷设备(空气调节器、声频器等)

14，14′EL驱动用电源

15 高频电源(高频信号源)

16 低通滤波器(第一滤波器)

17 高通滤波器(第二滤波器)

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明第一实施方式涉及的EL发光式触摸开关，图1为表示其整体结构的典型框图，图2为表示一例EL发光式触摸开关的剖视图。

如图2所示，该EL发光式触摸开关SW的结构，具有形成于绝缘衬底3的EL发光层(或者，称之为“EL控制板”)1和形成于上述EL发光层1之上的透明绝缘被膜2。EL发光层1由在表面电极(第一电极)1a与背面电极(第二电极)1d之间从表面电极1a侧开始依次层叠形成荧光层1b与绝缘层1c，通过给两电极1a、1d之间施加交变电场使荧光层1b发光，穿过表面电极1a、透明绝缘被膜使触摸开关SW的表面发光。

此处，为了防止表面电极1a的损伤或污染，透明绝缘被膜2由树脂涂覆加工形成。而且，表面电极(透明电极)1a兼有作为用于检测操作者操作的触摸检测用电极的功能与作为通过施加交变电场使荧光层1b发光的EL驱动用电极的功能。另外，荧光层1b由通过在具有高介电常数的耦合器内施加交变电场，分散形成发光的荧光体微粒。

这样一来，构成触摸开关SW的触摸面，另一方面，如图1所示，设置有与触摸开关SW电气连接的触摸判定电路(判定装置)10、EL驱动电路(驱动装置)11以及驱动控制电路12。

而且，因为图1与本发明主旨无关，所以省略有关上述触摸开关SW的透明绝缘皮膜2与绝缘衬底3的描绘。

触摸判定电路10根据供给触摸开关SW的高频信号的衰减[EL发光层1的表面电极1a电位VA与接地电位VG之差(|VA-VG|)的变化]，检测操作者对透明绝缘被膜2的触摸情况，该判定结果输送给驱动控制电路12。

另外，在驱动控制电路12中，用触摸判定电路10如果检测出操作者的触摸操作，就会控制与触摸后的开关相对应的负荷设备(例如，空气调节器或声频器)13等的运行。

因而，若操作者利用指尖等接触触摸开关SW的表面(表面电极1a侧)时，触摸判定电路10会判定此种情况，通过驱动控制电路12控制负荷设备13的运行。

而且，如图1所示，在本实施方式中，设有多个表面电极1a(该实施方式中，为两个)，且分别独立地运行。于是构成多个触摸开关SW。并且，例如，一个开关SW为空气调节器的通断开关，另一个开关SW就起声频器的通断开关作用。

另外，如图所示，触摸开关SW设有背面电极1d作为相对于各表面电极1a共同(公用)的电极，且该背面电极1d连接有规定频率(5kHz)的EL驱动用电源14。

此处，EL驱动用电源14为给触摸开关SW的EL发光层1施加的交流电源，例如，在车辆的前照灯以及小灯接通时，与其连动地运行，使EL控制板(EL发光层)发光作为夜间照明。

进而，该EL驱动用电源14串联地连接有规定频率(500kHz)的触摸检测用高频信号源(高频电源)15，将交流电流从EL驱动用电源14与触摸检测用高频信号源15之间输入驱动电路11。而且，在本实施方式中，该触摸检测用高频信号源15应用频率500kHz的信号源，但较为理想的为大约100倍该EL驱动用电源14的频率或者其以上的频率。

另外，各触摸开关SE的表面电极1a分别连接有未图示的转换电路。上述转换电路的功能如下，即，转换电路为内置于EL驱动电路11的结构，在点亮上述EL发光层1时变成接通。

另外，与EL驱动电路11串联并仅让低频通过的低通滤波器(LPF)16分别连接于各表面电极1a，从而只有通过了该LPF16的低频电流，即，EL驱动用交流电流供给至表面电极1a。

另外，如图所示，仅让高频通过的高通滤波器(HPF)18连接于触摸判定电路10与各表面电极1a之间，于是，只有通过了HPF18的高频信号输入触摸判定电路10。

接着，说明触摸判定电路10的运行。若操作者接触表面电极1a，则触摸后的开关从背面电极1d到表面电极1a感应的高频信号，经由EL驱动用电源14以及高通滤波器18输入触摸判定电路10。该信号为来自高频信号源15的高频信号与来自EL驱动用电源14的低频信号相互叠加的结果，但在通过高通滤波器18之际，从叠加的信号中仅滤去高频信号后就输入触摸判定电路10。

并且，在触摸判定电路10中，会根据该高频信号的衰减状态判定操作者是否接触了表面电极1a。并且，若衰减程度超过规定阈值，则判定为发生了对表面电极1a的触摸操作。

于是，从触摸判定电路10对驱动控制电路12输出表示哪一表面电极1a被操作了的信号，在驱动控制电路12中，根据触摸判定电路10判定的表面电极1a，就会控制要求的设备运行。

本发明第一实施方式所涉及的EL发光式触摸开关如上述构成，因此，使具有触摸检测用电极功能与EL驱动用电极功能兼备的多个表面电极1a与单一的(共同的)背面电极1d的EL发光式触摸开关，具有可消除表面电极1a的相互影响，可正确地进行表面电极1a的触摸判定的优点。因而，能够在设有多个开关的控制板上应用EL发光式触摸开关，以组成汽车车室内设备的操作板(仪表板)。

接着，说明本发明的第二实施方式。图3为表示其整体结构的典型图，图4为用于说明其作用的时间图。

而且，如图3所示，该第二实施方式所涉及的EL发光式触摸开关与第一实施方式相同，设置有触摸判定电路10、EL驱动电路11以及驱动控制电路12。另外，也与第一实施方式相同，还设置有EL驱动用电源14与触摸检测用高频信号源(高频电源)15。而且，上述电源14、15的功能都与第一实施方式相同。

另外，如图所示，在第二实施方式中也设有多个表面电源1a(本实施方式中为两个)，且分别独立地运行。因而，仍与第一实施方式相同，实质上设有多个触摸开关SW。

而且，如图所示，触摸开关SW设有背面电极1d作为相对于各表面电极1a共同(公用)的电极，该背面电极1d连接有EL驱动用电源14与触摸检测用高频信号电源15。

另外，触摸开关SW的表面电极1a与内置了未图示的转换电路(通断开关)的EL驱动电路11相连接，该转换电路与第一实施方式中说明的内容相同，在点亮上述发光层1时，周期性地重复实施通断。

并且，在点亮EL发光层1时随着转换电路高速重复控制通断，控制EL发光层1视觉上看起来就像是连续点亮一样。

另外，触摸判定电路10根据上述转换电路中的通断信息，判定多个表面电极1a中，哪一表面电极1a被触摸操作。特别是在该第二实施方式中，通断EL发光层1的转换电路在断开时，便将该转换电用做触摸检测用的专用电极。

以下，使用图4进行说明。需要加以说明的是，图中上部表示自EL驱动用电源14输出的信号，下部表示自高频电源15输出的信号。

首先，若操作者接触表面电极1a，则来自高频电源15输入触摸判定电路10的高频信号(例如，500kHz)会衰减。而且，上述高频信号在操作者与表面电极1a接触着的期间持续衰减，操作者一旦离开表面电极1a，则不再衰减。

另一方面，在EL驱动电路11中，转换电路接通时，输入触摸判定电路10的信号为来自高频电源15的高频信号叠加于来自EL驱动用电源14的信号的信号，因此，无法判定来自高频电源15的信号衰减，但转换电路在断开时，可检测高频电源15的衰减，并可根据此时高频电源15的衰减状态检测操作者的操作(参照图4的路线R1)。

而且，上述转换电路的转换周期是，一次接通信号输出时间约为十几msec，至少低于用以检测操作者接触表面电极1a状况的高频电源15的频率。

并且，来自上述EL驱动用电源14的信号断开时，若检测出来自高频电源15的信号衰减，则判定为被触摸操作，应控制要求的设备13运行。

通过如上所述的结构，在触摸判定电路10中，可判定多个表面电极1a之中哪个表面电极被操作者操作，得以施行与该操作后的表面电极1a相对应的EL发光层1的点亮或者熄灭，而且得以切实地控制与触摸开关SW的该表面电极1a相对应的设备的运行。

本发明第二实施方式所涉及的EL发光式触摸开关如上述构成，因此，与第一实施方式相同，使具有触摸检测用电极功能与EL驱动用电极功能兼备的多个表面电极1a与单一的(共同的)背面电极1d的EL发光式触摸开关，具有可消除表面电极1a的相互影响，从而可正确地进行表面电极1a的触摸判定的优点。

而且，本第二实施方式中，在如上所述的触摸检测时间内，由于来自EL驱动用电源14的电压并未加到触摸判定电路10上，因此，可省略第一实施方式中所设置的LPF和HPF等滤波器，得以实现简单的结构。

接着，说明本发明的第三实施方式，图5为表示其主要部分结构的典型图。该第三实施方式的构成基本上与第一实施方式构成相同，但省略了第一实施方式中设置的触摸检测用高频信号源。另外，来自EL驱动用电源14′的输出信号不是正弦波信号而是矩形波信号的方面与第一实施方式不同，除此以外均与第一实施方式构成相同。

并且，由于来自EL驱动用电源14′的波形为矩形波，对EL驱动用信号叠加高频成分，并将该高频成分引入触摸判定电路10，因此，根据该高频成分的衰减状态，可检测指尖接触表面电极1a的状况。

因而，根据本发明第三实施方式涉及的EL发光式触摸开关，除了具有和第一实施方式以及第二实施方式相同的优点以外，与第一实施方式相比，由于不使用触摸检测用的高频信号源进行判定操作者的触摸操作，因此，具有可实现更加简单结构的优点。

以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内可进行各种各样的改变。例如，作为上述EL控制板的EL器件既可以是有机的，也可以是无机的。

另外，在上述内容中，点亮车辆的前照灯时需要点亮EL发光层1，但也可以点亮启动检测操作者触摸的开关。

Claims

1.一种EL发光式触摸开关，其特征在于：具有EL发光层与判定装置，

该EL判定层由所设置的多个第一电极、与该多个第一电极相对设置，而且相对该多个第一电极作为单独电极设置的第二电极、在该第一电极与该第二电极之间与该多个第一电极相对设置的荧光层以及绝缘层层叠构成；和

该判定装置，根据该操作者触摸操作时从该第二电极通过该第一电极输入的高频成分，判定该操作者对该多个第一电极之中触摸操作过的第一电极。

2.如权利要求1所述的EL发光式触摸开关，其特征在于：具有，

EL驱动装置，该EL驱动装置与该判定装置相连接，并用于发光驱动该EL发光层；

EL驱动用电源，该EL驱动用电源连接于该第二电极与该EL驱动装置之间；高频信号源，该高频信号源串联连接于该EL驱动用电源与该接地电位之间，并输出高于该EL驱动用电源的高频信号；

第一滤波器，该第一滤波器连接于上述各第一电极与该EL驱动用电源之间，并通过该EL驱动用电源的输出；以及

第二滤波器，该第二滤波器连接于上述各第一电极与该判定装置之间，并通过来自该高频信号源的输出。

3.如权利要求1所述的EL发光式触摸开关，其特征在于：具有，

EL驱动用电源，该EL驱动用电源连接于该第二电极与该EL驱动装置之间；以及

高频信号源，该高频信号源连接于该第二电极与该判定装置之间，并输出高于该EL驱动用电源的高频信号，

该EL驱动电路具有重复通断该第一电极与该EL驱动用电源的连接状态的通断开关的功能，

该通断开关在断开时，根据来自该高频信号源的高频信号的变化，判定该操作者的触摸操作。

4.如权利要求1所述的EL发光式触摸开关，其特征在于：具有，

EL驱动用电源，该EL驱动用电源发光驱动连接于该第二电极与该EL驱动装置之间的该EL发光层，而且生成矩形波；

第一滤波器，该第一滤波器连接于各第一电极与该EL驱动用电源之间，并通过该EL驱动用电源的输出；以及

第二滤波器，该第二滤波器连接于各第一电极与该判定装置之间。