JPH11194720A - インタ−フェイス装置 - Google Patents
インタ−フェイス装置Info
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- JPH11194720A JPH11194720A JP9366901A JP36690197A JPH11194720A JP H11194720 A JPH11194720 A JP H11194720A JP 9366901 A JP9366901 A JP 9366901A JP 36690197 A JP36690197 A JP 36690197A JP H11194720 A JPH11194720 A JP H11194720A
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Abstract
する。 【解決手段】インタ−フェイス部品を電気的に結線した
り外部引き出し端子部7a〜7nに導くための電気的な
導体部を持ったプリント基板3上に面実装LEDを装着
し、LEDやスイッチなどのインタフェイス部品に対し
て、表面積に対してわずか大きめに穿孔した一体構造の
プラスッチク枠体ブロック2を有し、LEDを始めとし
たインタ−フェイス部品は、枠体ブロックの個々の穿孔
部5に挿入するよう基板上に実装する。また、人間がタ
ッチする面に目視情報を印刷すると共に、面実装LED
に対しては光緩和機能を有するオ−バレイ層とを一体に
してインタ−フェイス装置を構成する。
Description
液晶パネル,LEDのような表示部品や情報を入力する
ためのスイッチと呼ばれる種々な形態をもつ一連の入力
部品は多用されると共に小形化が進められ、これら部品
の利用態様には、表示部と入力手段が離れた位置に設置
されたり、ほぼ近接して配置たりなど種々なものなどが
ある。また、表示部品にはブラウン管のような大形もの
から、移動電話に用いられているLCDやELのように
小形であったり、ただ単にLED素子を1個点灯し装置
の動作状態を示すものなどもある。しかしながら最近の
趨勢として、微弱電波の利用や、俗称リモコンと呼ばれ
る装置になどでも遠隔距離が長くなると、人間がスイッ
チを押圧した状態を手元で確認することが必要となり、
人間がスイッチを押圧した時すぐさまインプットした状
態を、手元で確認できるインタ−フェイス装置が切望さ
れている。また、冷暖房装置や電灯などのリモコンで
は、暗がりで操作することも多いので液晶パネルではバ
ックライトが必要になったりする。以上のような背景か
ら、本発明は、電気装置などに人間が指示を与えたりす
る入力部と、その指示結果をすぐさま目視し、かつ、確
認ができる輝度の大きいLED表示部とを一体化するこ
とで厚みが2mm以下の小形なインタフェイス装置を提
供するものである。
は、プリント基板の上に高さが違うLEDなどの表示部
品やスイッチなどの入力部品を実装するが、実装する部
品の高さが異なり、表面パネルを平坦に構成することが
非常に困難である。そこでプリント基板上にさらに高さ
をそれえるために種々な高さや形状のスペ−サを取り付
け、このスペサ−上面にパネル面を装着することで、パ
ネル面が平胆になるようにインタ−フェイス装置を構成
している。さらに、各LED間には薄い鉄板などを用
い、遮蔽板を設置することでLEDの光路が強制的にパ
ネル面に向くように構成されている。
タ−フェイス装置では、構造も複雑で加工度も高く、コ
スト高になることはいなめない。なおかつ、精度も得ら
れず、特にスペ−サのありかたなどの欠点があり、本願
が目標とする2mm以下のインタ−フェイス装置を構成
することは、はなはだ難しい。
電気的に結線したり外部引き出し端子部に導くための電
的な導体部を持ったプリント基板上に面実装LEDを装
着し、当該LEDやスイッチなどの表面積に対して大き
めに穿孔した一体構造のプラスッチク枠体ブロックを有
し、かつ、LEDを始めとしたインタ−フェイス部品
は、当該枠体ブロックの穿孔部に挿入するよう上記基板
上に面実装する。また、人間がタッチする面に目視情報
を印刷すると共に、面実装LEDに対しては光緩和機能
を有するオ−バレイ層とを一体で構成したインタ−フェ
イス装置である。さらに、本発明では、枠体ブロックに
アクリル系や一連のプラスッチクスを用い、かつ、枠体
ブロックの穿孔部分の開口面積比をLEDの表面積に対
して1.4から1.8に設定することで、LEDが発す
る光束をパネル表面に効率良く導くものである。前記L
EDばかりでなく、枠体ブロックの穿孔中には、プリン
ト基板上の電気的導体部に接点機能を持ったスイッチな
どを構成することによって、小形なインタ−フェイス装
置が得られるばかりでなく、枠体ブロックのスイッチ部
分を穿孔するに際に得られる切り落とし材を、スイッチ
機能の押圧伝達部として再利用することによって穿孔に
対してスム−スに接点が可動するようにした。
態強度がLEDの表面の中心部分に集中する特性があ
る。そのためこのLEDを近接して多数平面上に配置し
て書画状に発光させると点発光の集合となり、はなはだ
目視しづらいものとなる。本発明は、レ−ザ加工機がプ
ラスッチクに対しても微細加工できる点に着目して、一
連の素材からなるプラッスチック枠体ブロックに入力手
段やLEDを装着する部分を穿孔し、この穿孔が、光を
導く為の一種の光塔を構成することを見いだした。ま
た、表面層、俗称オ−バレイとも呼ばれる、の少なくと
も1面に曇りガラス状の微少な凹凸面を構成すること
や、顔料系インクを印刷し凹凸面を構成したり、また、
当該層に半透明な紙のような繊維状材料を用いるなどし
てLEDの部分発光を緩和し、発光する字体をオ−バレ
イ上に投影して自然な形に表現できる装置を得た。
の鳥瞰図で、1は、少なくても表裏面の何れか一方、或
いは両面に磨りガラス状の微少な凹凸面を構成するか、
紙のような繊維質状の光散乱による光緩和機能を持つ
0.1から0.2mmの厚みのオ−バレイである。ま
た、図中2は、後に、図2、図3(a)、図4、図5で
詳述するレ−ザ加工機による穿孔部を持つ厚みが0.5
から1.5mmの一体構造の枠体ブロックである。さら
に、図中3は、絶縁体板に銀ぺ−ストをスクリ−ン印刷
で構成した基板、絶縁体板上の銅張り板をフォトファブ
リケ−ションによって加工したり、フレキシブル状や、
両面はもとより多層状に構成されているなどの一連のプ
リント基板を図示したもので、当該基板の表面や裏面に
は、図示していない電気信号を導いたりあるいは送出し
たりする導体や,また、必要に応じ、C、R、やICな
どの部品を実装するが、裏面は平坦に構成する。当該装
置の表面には、押圧面4でのキ−信号を得たり表示面6
に数字等を表示するための目視情報を印刷する。。ま
た、当該プリント基板3には図示していない内部回路
と、これもまた図示してない外部信号処理回路や、処理
装置からの信号を受けLEDを発光させたり、キ−信号
を送出するためのリ−ド端子や線、7a、7b、7nが
接続されている。以上述べた1のオ−バレイと、2の枠
体ブロックと、3のプリント基板とは、図1に図示した
ように各部を周知な方法によって固着または粘着し、一
体構造に構成した。図中4は、キ−押圧面位置を示すた
めにオ−バレイの表面に印刷したマ−クを図示したもの
で、オ−バレイ表面には、このマ−クのほか絵柄や記号
を発光投影面5、或いは数字の8で図示した発光部投影
部分6を除き、部分印刷や全面印刷するなどして、イン
タ−フェイス装置としてのパネル面を構成する。
ブロック2、プリント基板3の関係を明らからかにする
ための分解鳥瞰図である。図2において、すでに図1に
述べた符号と同一内容のものは省略し、同一番号を用い
るが、図2において、10a、bは、枠体ブロック2の
表面と裏面に装着した固着剤や粘着剤を示し、21は、
25を穿孔する時に得られる切り落とし材、つまり端材
を押圧補助体として用いた態様を示したもので、このよ
うに構成することで4の押圧面を押圧すると、この押圧
力が接点材料26に伝達される。25’はLED群24
を構成する個々の発光体に対応して作られた微少穿孔部
の1個を示したもので、したがって、当該穿孔部の寸法
は、当然、LEDが挿入できるものでなければならぬ
が、この穿孔と発光体との寸法関係は後に図3(a)、
(b)で詳述する。また、当該穿孔がLEDのそれぞれ
に対応している状態を図中に示した。すなわち、25g
はLED発光体9gに対応した微少穿孔である。さら
に、図2では1のオ−バレイの表示面5に9gのLED
発光による投影像6を図示した。なお、現在入手できる
小形な発光体の寸法は、厚み0.8mm、巾、0.5m
m、長さ2mmである。
した発光体群25’がLEDを9a、b、c、d、e、
f、gのように周知な7セグメント状に配置した態様を
示し、このセグメントとに対応した枠体ブロック2に構
成した、図では煩雑さを避けるため個々の記号を省略し
た、微少穿孔25a、b、c、d、e、fが、それぞれ
の独立してLEDの挿入部となる。図ではこの関係を平
面状に表示したものである。このような微少穿孔部を構
成すると、アンカ−30の残存巾が0.1mmから0.
5mmと非常に短いものとなり、周知なプラスッチクス
用成形技術では、とうてい加工できないものとなる。そ
こで本発明では、容易に入手できるプラスッチクブロッ
クにレ−ザ加工方法を用いることによって穿孔し、イン
タ−フェイス部品が個々の穿孔中に挿入可能で、かつ、
一体構造の枠体ブロックを得た。なお、図3(a)には
図示してないが、本発明では、レ−ザ加工時、枠体ブロ
ックの上面や裏面に加工補助層を設けることで、厚み8
mm以下の厚みのプラスッチクスに0.1mm程度の梁
が加工できた。またこのような処置を講じることにっよ
て、アクリル、ポリカ−ボネイトなどにフィラ−を混入
した不透明な樹脂は無論のこと、透明あるいは半透明か
らなる一連の樹脂であっても、図30(a)に示した
0.1mm巾のアンカ−30の微細加工が可能となっ
た。さらに、穿孔部の加工に際して、レ−ザの加工表面
と裏面で構成される側壁にテ−パ−を持たせ、投影効率
を向上することも可能になった。なを、図3(a)中に
示した枠体ブロック2のアンカ−30によって結合され
ている加工残存部31の意義については、図3(b)に
て詳述する。図3(b)は、LEDに対応して設けられ
た微少穿孔部25’とLED9との関係を模式的な側破
断面として図示したものである。図3bにおいて、2
a、2bは、穿孔の側壁を示すもので、側壁2bがaに
比べLED9の近傍に位置するものと仮定して、その片
面のみを図示したものである。図3(b)では光路を比
較対照するために片側壁を2ヶ所に示したが、実際の装
置では、LEDの1側辺に対して2a、2bのいずれか
1ヶ所のみに側壁が存在するものである。所で、今、穿
孔部で作られた光塔25’中に挿入したLED9が発光
すると、LED9の面から光が四方に放射されその大半
の光は、2点波線で示すように、オ−バレイ1の裏面に
構成した光緩和機能、ここでは散乱面31に直接到達
し、S1、S2に示すように散乱しLEDの発光を投影す
る。しかし、実線矢印で図示した斜光は、2aで示す側
壁では、P1’’点で、散乱面31でS1のように散乱し
LEDの発光を投影する。また、2bで示す側壁では、
実線矢印のようにP1点から側壁中に進み、この光は吸
収される。ここで、LEDに近い位置に配置した側壁2
bと少し離れて配置した側壁2aとの差は、光の屈折の
臨界角の差として捉えることができ、2aのように配置
した側壁では、側壁2a中の実線で示す光路をたどり、
臨界角を越えた光はP1,P2,P3から実線で示すように
プラッスチック中を走行し吸収される。つまり、このよ
うな状態では、ロスが大きい。もし、LEDを7セグメ
ントで構成し図3(a)中31の残存部が存在しない
と、残存部をはさんで対向するLED、9Cと9eが相
互に光干渉するばかりでなく投影効率も低下する。この
状態を除くには側壁全面にメッキなどで金属を側壁全面
に施すことが容易に考えつくが、この穿孔の開口面の1
辺は、3mm以下と非常に小さく、このような微少な光
筒の内部にメッキを施すことは、技術的に難しく、可能
としても所詮コスト高になる。本発明では、透明体や物
質が光に対して反射に対する臨界角をもつことに着目し
て、LEDの面積に対して挿入可能な面積の開口面を持
つ穿孔を枠体ブロックに加工して効率のよい投影状態を
得た。以上詳述したように穿孔の開口面は、LEDが挿
入できる程度の大きさで、側壁がLEDの側面に近接す
ればするほど投影効率が向上する。つまり、述上のこと
からすればLEDは、側壁に密着させることが好まし
い。しかし、実際にはLEDをプリント基板上に実装す
るための固着作業が必要となる。そこでこのような時に
必要な穿孔のあり方を図4に示した。図4は、枠体ブロ
ック2に作られた穿孔25とLED9との関係と、さら
にLEDをプリント基板上に実装した状態とを模式的に
示す部分破断面図である。図4中40は、LED9に信
号を送るための電気的導体を示し、LEDは、枠体ブロ
ックとプリント基板を固着する前に、当該導体40に半
田や導電性固着材41によって固着される。つまり、こ
のような固着作業によってLEDが導体41に電気的に
も機械的にも安定に固着されるための面積を必要とす
る。また、当然枠体ブロックに設ける穿孔の大きさもこ
の面積より大きくなる、さらに、必要によって側壁にテ
−パをもたせることもできる。本発明では、図3(a)
に図示したように、7セグメントを構成する個々のLE
Dを挿入するための穿孔の開口面を6角形に構成するこ
とで、固着作業による側壁の離れを極力低減し、投影効
率の向上を計ると共に、LEDの実装を容易にした。ま
た、述上の条件を備えた開口面は、LEDの表面積に対
して1.4倍から1.8倍で有った。
を説明するための拡大図である。図5は、すでに述べた
ような押圧補助体を付加してないスイッチ用板バネ26
と押圧面4と、枠体ブロック2と、プリント基板3との
関係を図示した側断面で、図中11、13は、プリント
基板上に構成した電気的導体を示している。また、厚み
約0.08mmの板バネ26は、電気伝導性を有する金
属板で構成され、図8で後述する構造を持つ。こように
構成した入力部の押圧面4が図示したように押圧されて
ない状態では、電気的導体11と13は電気的に断の状
態を保持しているが、ひとたび押圧面4が、図では下方
に押圧されると、導体11と13は接触し電気的な信号
を発生する。而して、当該信号は、図1の端子群7のい
ずれかの端子に図示してない電気的導体を介して接続さ
れ、さらに外部装置に押圧信号を送出するか、これもま
た図示していない内部信号処理回路に送出され、図10
で後述する所用の処理がおこなわれた後、端子群7の何
れかに発光信号を帰還するか、直接、当該信号を図示し
てない導体を介してLEDに導き、信号に従った態様で
LEDを発光させる。図6は押圧補助体を付加したとき
の構成図を示したもので、21は押圧補助体である。当
該押圧補助体は、枠体ブロック2にレザ−光を用いて穿
孔する際の残差で、当該残差を補助体に用いると穿孔と
のなじみが良く押圧に対してスム−スな動作が得られ
た。また、図6に示した構造のインタ−フェイス装置
は、厚みに余裕が有ったり図示していない大形な制御装
置に用いられたり、それらの装置に適合させるための、
任意な厚みのインタ−フェイス装置を構成する上で重要
な役割を持つものである。図7は,板バネ6と穿孔25
との関係を平面的に示したもので、同図では穿孔の形状
を角形で示したが、当該穿孔は円形であっても楕円であ
っても、また、他の形状であっても、押圧状態に支障が
ない形状であれば一向にさしつかえない。図7(a)と
(b)は、板バネ26の正面図と側面図を対比して図示
したもので、81は、すでに述べたプリント基板上の導
体と接点を作る凸部であって、当該凸部は26の板バネ
の外形をプレス加工する時に同時に加工される。さら
に、図示した板バネ26は、中心部をお椀状にわずか湾
曲し、その中心部に接点82が述上したように、加工時
にこれもまた同時に加工される。したがって、このよう
な構造の板バネは、すでに周知なように、押圧に対して
クリックアクションが得られることである。しかしなが
ら、本発明では、良好なクリックアクションを持ち、寸
法的に制約された条件下で、図5に示したように押圧面
をわずか湾曲したり、押圧補助体を用いるなどして、種
々な厚みの小形で、かつ、良好な板バネを得た。又、接
点部のセルフクリ−ン作用を持たせるに、押圧時接点が
わずかすべるように板バネに対して枠体ブロック2に設
けた穿孔25は、少し大きめに構成することがが好まし
い。図9は、板バネ上の凸状接点81’と接点82’を
ただ単に円で示し、その関係を模式的に強調して、プリ
ント基板3上に構成した電気的導体40、41との関係
を図示したものである。すでに述べたように電気的導体
41と接点81’は、押圧しない状態でもわずか接して
いるが、82’’が押圧されないていない状態では、導
体40の面からわずか浮き上がっているため導体40と
板バネに構成した接点82’’は、全く接触していな
い。ところが図8(a)で示したお椀状に構成した板バ
ネのほぼ頂点で、かつ、中心部に押圧力が加わると、当
該板バネは、湾曲し接点82’’が導体40に接触す
る。つまり、導体41と40は電気的な導通状態とな
る。また、前述したような湾曲状に板バネ26を構成す
れば、押圧されることで、お椀が歪み、接点81’が配
設されている板バネの先端部が図9中に示した矢印方向
にわずか伸びる。つまり、接点と導体部がスリップしな
がら接触状態を構成することになり、接点の自己清浄作
用を付与することができる。板バネは、すでに周知な隣
青銅やステンレスなどの電気的導体でスプリング性を有
する素材を適宜選定使用することで、押圧解除と共に押
圧前の現状に良好に復帰し、数万回の使用に耐えるもの
が得られた。
ための説明図で、空調用装置に適合するインタ−フェイ
ス装置を例示したものである。また、11図では、押圧
補助体21を穿孔25中に付加しない超薄形装置を示し
た。まず、図示していない空調装置の一部に本発明によ
るインタ−フェイス装置が装填されているものとして、
その動作態様を以下述べる。本願インタ−フェイス装置
では、入力部と表示部が一体構造で構成され、当該イン
タ−フェイス装置のパネル面には、前記入出力部が人間
に相対して外部装置の操作機能を満足するように配置さ
れることは、ここで改めて言及するまでもないが、この
パネル面には、キ−操作指示用目視情報8が印刷されて
いる。まず、空調装置では、図9中にon,OFFと印
刷してある機能キ−が押圧されると共に、端子7aから
7nの端子から接点信号が空調装置に配出され、空調装
置が動作状態に入る。而して、装置が動作状態にはいる
と、空調の制御検出部から温度情報が本発明によるイン
タフェイス装置の端子7aから7nまでのあらかじめ設
定されたいづれかの端子に配入され12’で示した投影
LED像をフリッカさせると共に、5の表示面の7セグ
メントLEDの何れかを点灯投影させる。図では20度
Cの室温状態を表示している。もし、設定温度の20度
C以下の室温であれば12’の投影像の下部が点灯し、
もし20度C以上であれば上部が点灯する。また、温度
の設定状態が低く過ぎれば上昇を示す黒三角印の印刷が
施されているキ−を押圧することで空調装置の設定が完
了し、恒常運転が開始される。以上のべた動作状態は、
本発明の利用態様のごく一例に過ぎず、LEDの配置や
その桁数は、述上したものに止まることなく、当該イン
タ−フェイス装置を設置する機器に合わせて構成するこ
とはその言を待たない。
図示した断面図である。本発明により得られたインタ−
フェイス装置の寸法の1例は、厚み2mm以下、4桁の
7セグメント表示、3入力での全巾が、40mm以下、
高さ30mm以下と、非常に小形化された。このような
小形装置を量産する場合には、プリント基板は、定尺の
ものを使用し、この定尺基板に述上したインタ−フェイ
ス装置用の個々の基板が多面付けされ、かつ、枠体ブロ
ックは独立した個体であるので、自動化組立に際して、
プリント基板と枠体ブロックとの位置出しの問題が生じ
る。この問題点を除去するため、図11では、端子部7
とこの端子の凸部70を避ける穿孔5によって枠体ブロ
ック2とプリント基板3とを位置出しを行うたものであ
る。また位置出しは、端子ピンの他、図2、27に示す
ように基板上に半田ボ−ルを構成することによっても行
うことができる。
タ−フェイス装置は、厚みが2mm以下に構成できるば
かりでなく、表示と入力部が集積され、かつ、一体に構
成されるので、他装置への設置が容易になる。また、枠
体ブロックの穿孔部やアンカ−を微細に加工すること
で、LEDが7セグメントで構成できるばかりでなく、
さらに、LEDを密度高く配置しても、光干渉が生ぜず
投影効率が向上した。光緩和機能を持ったオ−バレイを
用いることによって、LEDの投影像が美しく表現でき
た。また、位置合わせ点を設定することで良い量産性が
得られたなどの効果を有するインタ−フェイス装置であ
る。
図、
図 (b)は穿孔の側壁の位置とLEDの位置関係と光路の
関係図
ための説明図
ト基板 4 き−押圧面 5、25a、25b、25c、25d、25f、25g
穿孔 6 LED発光の投影状態 7 7a、7b、7c、7n 引き出しリ−ド線や端子 8 パネル面の印刷文字や絵柄からなる目視情報 9 9a、9b、9c、9d、9f、9g LED 10a、10b 接着層や粘着層 11、13、13a、13b 電気的導体 12、12’投影像 25’ 光塔 26 板バネ 27 プリント基板上の位置出し凸部 30 アンカ− 31 枠体ブロックの一部 40、40’、40’’、41 電気的導体層 81、82、81’、82’’ 板バネ上の接点凸部 P1、P2、P3 光の屈折点 LED 発光ダイオ−ド LCD 液晶 EL エレクトロルミネッセンス C コンデンサ R 抵抗器 IC 集積回路
Claims (5)
- 【請求項1】インタ−フェイス部品を電気的に結線した
り外部引き出し端子部に導くための電的な導体部を持っ
たプリント基板と、少なくとも1個以上の面実装LED
の個々の表面積に対してやや大きく穿孔したプラスッチ
ク枠体ブロックと、人間がタッチする面に目視情報を印
刷すると共に面実装LEDに対しては光緩和機能を持つ
オ−バレイ層と、当該枠体ブロックの穿孔部に上記プリ
ント基板上に固着した面実装LEDを挿入するようにし
て一体構造に構成したことを特長としたインタ−フェイ
ス装置。 - 【請求項2】接点機能を有するインタ−フェイス部品を
さらに付加したことを特長とした請求項1記載のインタ
−フェイス装置。 - 【請求項3】枠体ブロックにアクリル系プラスッチクス
を用いたことを特長とした請求項1記載のインタ−フェ
イス装置。 - 【請求項4】枠体ブロックのLEDに対応する穿孔部分
の開口面積比をLEDの表面積に対して1.4から1.
8に設定したことを特長とした請求項1記載のインタ−
フェイス装置。 - 【請求項5】枠体ブロックを穿孔するに際して得られた
切り落とし部分を、スイッチ機能の押圧伝達部として再
利用することを特長とした請求項1記載のインタ−フェ
イス装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36690197A JP4039498B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | インタ−フェイス装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36690197A JP4039498B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | インタ−フェイス装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11194720A true JPH11194720A (ja) | 1999-07-21 |
| JPH11194720A5 JPH11194720A5 (ja) | 2005-07-21 |
| JP4039498B2 JP4039498B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=18487976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36690197A Expired - Fee Related JP4039498B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | インタ−フェイス装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4039498B2 (ja) |
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