A デッドフロントメンブレンスイッチ 薄膜キーパッドで、印刷されたアイコンは不透明なオーバーレイに対して見えなくなります。 パネル裏のLED スイッチがオンになり、意図的に設計された部分光透過窓を通してそれらが現れます。
- 1. デッドフロントメンブレンスイッチとは
- 2. 点灯するまで非表示のアイコンの印刷方法
- 3. デッドフロント キーパッドに必要な材料
- 4. バックライトエンジニアリング 光透過性
- 5. デッドフロントのバリエーションと設計の選択
- 6. 仕様と業界標準
- 7. よくある質問
- バックライトがオフのときに死角アイコンはどのようにして隠れたままになるのでしょうか?
- デッドフロント キーパッドに最適なオーバーレイを構成する素材は何ですか?
- 死角のアイコンをフルカラーで印刷できますか?
- フロントパネルが故障した場合、バックライトはどのくらい明るくなければなりませんか?
- デッドフロントオーバーレイは防水ですか?
- デッドフロントと標準グラフィックオーバーレイの違いは何ですか?
- 死戦線のアイコンは時間の経過とともに消えてしまうのでしょうか?
- カスタムデッドフロントメンブレンスイッチの一般的なリードタイムはどれくらいですか?
- テクニカルノート
1. デッドフロントメンブレンスイッチとは
デッドフロント メンブレンスイッチは、層状のポリエステルまたはポリカーボネートのキーパッドです。印刷されたグラフィックス (アイコン、凡例、セグメントのカットアウト) は、不透明なオーバーレイ表面の後ろに隠れて配置されます。これらは、パネルの後ろの LED が点灯している場合にのみ表示されます。 「死角」という用語は、パネルと計器の取引に由来しています。デッドフロントのメーター面は、針または数字が点灯するまで何も表示されません。 1990 年代後半、高出力の表面実装 LED が印刷オーバーレイ上の個々のアイコンの背後に配置できるほど安価になると、同じアイデアがフレキシブル膜アセンブリに適用されました。
用語に関する脚注: 「デッドフロント」は、電力事業における別の製品ファミリーの名前でもあります。 Eaton と ABB は、最大 38 kV 定格のパッド取り付け型流体充填開閉装置にこの製品を使用しています。ここで説明するキーパッド技術とは無関係です。
デッドフロント メンブレンスイッチの標準的な層構造は、感圧接着剤で接着された 5 つのフィルムです。
- ハードコートまたはアンチグレアの最上層 — 薄い耐摩耗性コーティング、通常は 5 ～ 10 µm。
- 印刷されたグラフィックスレイヤー — 裏面には半透明のビークルインクでシルクスクリーン印刷されたアイコン。
- デッドフロントマスキングレイヤー — バックライトがオフのときにアイコン ゾーンを隠す不透明なオーバープリント。
- スペーサー + プリント基板 — ポリエステルフレックスフィルム上の銀導電性トレースの上にあるダイカットポリエステルスペーサー。
- 裏面接着剤 — スタックをホスト エンクロージャに接着する 3M 467MP クラスの転写接着剤。
断面図の代替テキスト: 真横から見た 5 層の膜スタック、3 番目の層として描かれたデッド フロント マスク、回路基板の後ろに配置された LED 光源、およびマスクの制御された開口部としてのみ表示されるアイコンの輪郭。
2. 点灯するまで非表示のアイコンの印刷方法
死角効果は魔法ではありません。これは、同じオーバーレイの 2 つの領域にわたる光透過の制御された不均衡から生じます。アイコンの形状は、点灯時に読み取るのに十分な光を透過します。周囲の背景がほとんどすべてをブロックします。この不均衡を設定するには、生産現場で 5 段階のシルクスクリーン シーケンスが必要です。
ステップ 1 — オーバーレイの 2 番目の面に、半透明の車両インクでアイコンのグラフィックを印刷します。 第二面印刷とは、透明なフィルムの下側にインクを塗布することを意味するお店の用語です。オーバーレイは、洗剤や指の摩耗からインクを保護します。顔料の選択は、ニュートラル グレー、スモーク、またはホワイトです。校正された白に対して測定すると、透過率は 15 % ～ 25 % になります。 Marabu MIP、Coates AT、および Nazdar 9700 ファミリーは、通常、PET オーバーレイでの使用が許可されているスクリーン インクです。
ステップ 2 — デッドフロント マスキング レイヤーをオーバープリントする 不透明なインクで。レシピは、カーボン ブラックまたは二酸化チタン顔料を配合した濃い黒またはチャコール グレーです。このマスクは、アイコンの輪郭を除くすべてをカバーします。光透過率の目標は 3 ～ 5 % です。したがって、15 ～ 25 % のアイコン ゾーンと 3 ～ 5 % の背景の間のコントラスト比によって、バックライトの下ではアイコンが目に見え、LED がオフの場合にはアイコンが見えなくなります。
ステップ 3 — マスクされたアイコン ゾーンの後ろにディフューザー レイヤーを追加します。 これを行うには 2 つの方法があります。 3 回目のシルク スクリーン パスとして白い拡散インクを印刷します。または、3M Vikuiti BEF / DBEF などの薄いフィルムをラミネートし、アイコンの形状に合わせて型抜きします。いずれの場合も、ディフューザーが LED 光を散乱させるため、アイコンはダイオード上のホット スポットではなく、均一な形状として表示されます。
ステップ 4 — ハードコートまたはアンチグレアのトップ仕上げを適用する オーバーレイの最初の表面に。工業用キーパッドには、4 GU ～ 12 GU の 60° 光沢のあるマット ハードコートが施されています。家庭用電化製品は代わりに光沢のあるハードコートを採用する傾向があります。
ステップ 5 — 硬化、位置合わせ、ラミネート。 各インクパスは、およそ 200 ～ 400 mJ/cm² で UV 硬化されます。レイヤー間のレジストレーション公差は ±0.1 mm 以内に保たなければなりません。そうしないと、マスキング層がアイコンの端をはみ出してしまい、印刷がスクラップになってしまいます。完成したオーバーレイは、3M 467MP、468MP、または同等のアクリル転写接着剤を使用してプリント回路にラミネートされます。
一般的なショートカットは、拡散インクを印刷する代わりに拡散フィルムを追加することです。これにより、死角効果がシルク スクリーン ラインからダイカット変換ステップに移されます。トレードオフ: 視野角は広くなりますが、アイコンのエッジが厳密に定義されると保持しにくくなります。
3. デッドフロント キーパッドに必要な材料
5 つの材料カテゴリーがコストとパフォーマンスを推進します。オーバーレイフィルムです。インクシステム。ディフューザー。 LED光源。接着剤。このうち、オーバーレイ フィルムは、表面の耐久性、耐薬品性、印刷された画像がどの程度きれいに記録されるかを設定するため、単一の材料仕様としては最大のものです。
| 材質 | 一般的な選択 | 典型的な使用例 |
|---|---|---|
| オーバーレイフィルム、オートテックス/ハードコートPET | オートテックスF200相当、0.18mm | 産業、医療、レストラン – 最も一般的なもの |
| オーバーレイフィルム、ポリカーボネート | Makrofol DE 1-1 または Lexan HP92W、0.20 ～ 0.50 mm | 耐衝撃性の向上、自動車内装 |
| オーバーレイフィルム、PMMA/アクリル | プレキシガラス 8N、0.5 ～ 2.0 mm | プレミアム アプライアンス、光沢のある静電容量式パネル |
| 半透明のアイコンインク | マラブ MIP、コーツ AT、ナズダール 9700 シリーズ | UV硬化、305メッシュでスクリーン印刷 |
| デッドフロントマスキングインク | 黒PET対応UVインク（カーボンブラック配合） | 不透明オーバープリント、透過率 3 ～ 5 % ターゲット |
| ディフューザー | 印刷された白色拡散インク or 3M ヴィクイティ BEF / DBEF | LED ライトを散乱させて均一なアイコンの輝きを作ります |
| LED光源 | SMT LED、3.0 ～ 3.4 V Vf、10 ～ 20 mA (場合) | FPC または PCB 上のアイコンの直下に実装 |
| ライトガイドフィルム（オプション） | ポリカーボネートLGF、0.3～0.5mm | LED が各アイコンの下に収まらないエッジライト パネル |
| 回路基板 | ポリエステルFPC + 銀導電性インク | 浅いプロファイルのアセンブリ用のフレックス回路 |
| 接着剤 | 3M 467MP (2.0 ミル) または 468MP (5.0 ミル) | アクリル転写、オーバーレイをスペーサーに接着し、筐体に組み立てる |
半透明インクと不透明マスクの組み合わせが、ビジュアル品質の約 60 % を占めます。ディフューザーと LED の配置が残りの 40 % を占めます。オーバーレイ フィルムの選択がデッド フロント効果自体に影響を与えることはほとんどありません。フィルムの選択により、耐薬品性と摩耗寿命が決まります。イソプロパノールで洗浄した PET オーバーレイは、ハードコートの摩耗が目に見えるまで約 50,000 回の拭き取りに耐えます。オートテックス仕上げのないポリカーボネート オーバーレイは、10,000 回近く耐久します。
ISO 10993 生体適合性審査の対象となる医療用途については、Autotex F200 と Makrofol DE 1-1 の両方がサプライヤー発行の生体適合性宣言を行っています。最初の PPAP 構築の前に、RFQ で特定のロット グレードを確認してください。
4. バックライトエンジニアリング 光透過性
機能しないフロント パネルは、すべての点灯したアイコンが同じ明るさで読み取られる場合にのみ正しく見えます。工業目標は、LED を公称順電流で動作させた状態で表面に垂直に測定した場合、アイコン領域全体で 100 ～ 300 cd/m² です。 80 cd/m² を下回ると、周囲光の下ではアイコンが読みにくくなります。 400 cd/m² を超えると、マスキング層の周りの光の滲みがアイコンの端で見えるようになるため、デッドフロント効果が消えます。
2 つの LED レイアウトが製品カタログの大半を占めています。アイコンの直下に取り付けると、各アイコンの後ろの FPC 上に 1 つの SMT LED が配置されます。運転が簡単。ディフューザー層が薄すぎると、危険がホットスポットになります。もう 1 つのアプローチはエッジライトです。これは、LED をパネルのエッジに沿ってポリカーボネートのライト ガイド フィルム内に配置します。 LGF ファンはアイコン配列全体で点灯します。スタック高さが約 0.3 mm 増加します。アイコンの密度が高い場合、またはホスト PCB がアイコンごとの LED 専用のスペースを確保できない場合は、エッジライトが推奨される選択肢です。
ほとんどの産業用パネルの LED カラーは、ANSI Z535.1-2017 の安全セマンティクスに従っています。赤は停止または故障を意味します。琥珀色は注意を意味します。緑色は準備完了または安全を意味します。青色は強制的な行動を示します。これらの色の SMT LED の順電圧は、1.9 V (赤) ～ 3.4 V (白または青) の間にあります。各ダイオードは 10 ～ 20 mA を消費します。定電流ドライバが慣例となっています。電流制限抵抗を備えた定電圧は、合計約 12 個の LED の下でアイコン数が少ない場合に機能します。
アイコン全体の明るさの均一性は ±15 % 以内に保たれる必要があります。そのバンドの外側では、パネルは矛盾していると読みます。 1 つのアイコンが隣に向かって「叫び」、死線効果による意図的な静けさが破られます。
5. デッドフロントのバリエーションと設計の選択
デッドフロント技術には、実稼働グレードの 4 つの亜種が存在します。それぞれが、わずかに異なる方法で、コストとビジュアル品質または環境耐性をトレードします。
| バリアント | アイコンが隠れる仕組み | 主な用途 |
|---|---|---|
| 印刷インクのデッドフロント | 半透明のアイコンインクと不透明なマスク | 一般産業用、低コスト |
| ディフューザーフィルムのデッドフロント | ディフューザープリントの代わりに、ラミネート加工された 3M Vikuiti フィルムを使用した半透明インク | 広い視野角、優れた可読性 |
| スモークPCデッドフロント | 着色されたポリカーボネート オーバーレイ (透過率 5 % ～ 20 %) は、それ自体でマスキング効果を提供します。 | 洗練された消費者向けの美学、不透明なオーバープリントなし |
| 静電容量式 + デッドフロント | デッドフロントプリントの下に静電容量センサートレースを備えたガラスまたは PMMA オーバーレイ | 高級家電、自動車内装品 |
スモーク PC オーバーレイにより、プリント スタックが 1 パスまたは 2 パスに短縮されます。オーバーレイの色合いが不透明マスクを置き換えるため、半透明のアイコン インクのみが必要になります。その代償として、直射日光下では黒の背景が少し濁ってしまい、さらにフィルムコストが高くなります。容量プラスデッドフロントは、ミーレ、ジュラ、ボッシュが高級コーヒーマシンや IH クックトップで使用している構成です。静電容量式センサーのパターンと印刷されたアイコンのスタックが数百ミクロン以内で相互に位置合わせする必要があるため、ツールアップに最も長い時間がかかります。
新しいプログラムを仕様する設計エンジニアにとって、印刷インクのデッド フロントはデフォルトのままです。特定の美的要件 (均一なスモーク表面、静電容量検知、超広視野角) が必要な場合にのみ、他の 3 つのいずれかに向かって引っ張ってください。
6. 仕様と業界標準
デッドフロント メンブレンスイッチは、ラベルの永続性、ポリマーの可燃性、環境耐久性、安全性の色分けの交差点に位置します。すべての本格的な RFQ では、以下の標準をリストする必要があります。
| 標準 | 対象となる内容 |
|---|---|
| UL 969 | マーキングおよびラベルシステムの永続性、可読性、密着性 |
| UL 50 / UL 746C | ポリマー製エンクロージャの可燃性と耐候性 |
| IEC 60068-2 | 環境試験方法 – 温度サイクル、湿度、化学物質への曝露 |
| IEC 60529 | 侵入保護等級 (IP54 / IP65 / IP67) |
| ANSI Z535.1-2017 | アイコンのバックライトの安全カラーコードのセマンティクス |
| ASTM D3359 | ポリエステル上の印刷インクのクロスハッチ密着性試験 |
| Pantone マッチング システム | の色指定規則 グラフィックオーバーレイs |
| ISO 10993-1 (医療) | 医療機器接触面の生体適合性評価 |
買い手は事前にサプライヤーに 3 つの書類を要求する必要があります。 1 つ目は、UL 969 適合宣言です。 2 つ目: ASTM D3359 に対するサンプル テスト レポート。業界標準の合格ラインとして 4B 評価以上です。 3: 対応する IEC 60529 テストレポートに裏付けられた特定の IP 評価。デバイスが皮膚に触れたり、無菌環境に置かれたりする場合は、生産で実際に使用されるオーバーレイ材料グレードに対して書かれた ISO 10993-1 生体適合性ステートメントも要求してください。一般的なサプライヤーレターだけでは十分ではありません。
7. よくある質問
バックライトがオフのときに死角アイコンはどのようにして隠れたままになるのでしょうか?
オーバーレイ上に印刷された不透明マスクは、95 ～ 97 % の不透明度で周囲の室内光を反射します。そのマスクの後ろにはアイコンがあり、透過率 15 ～ 25 % の半透明インクで印刷されています。後方照明がない場合、目は 1 つの均一な暗い表面を読み取ります。アイコンのコントラストが低すぎるため、マスクから戻ってくる周囲の反射を検出できません。
デッドフロント キーパッドに最適なオーバーレイを構成する素材は何ですか?
Autotex F200 ハードコート ポリエステルは、産業および医療現場でのデフォルトです。より高い耐衝撃性が必要な場合は、Makrofol DE 1-1 などのポリカーボネート フィルムが使用されます。 PMMA とガラスは、静電容量式高級家電パネルに使用されます。 3 つのフィルム ファミリすべてで、標準インク システムは、Marabu、Coates、または Nazdar の UV 硬化スクリーン インクです。
死角のアイコンをフルカラーで印刷できますか?
はい。カラーデッドフロントでは、カラーチャネルごとに個別の半透明インクパスを使用し、すべて単一の共有不透明マスクの下で印刷されます。 3 ～ 5 色が一般的なバンドです。 5 を超えると、レジストレーション許容度がコストの要因になります。写真のようにリアルなアイコンには、シルク スクリーンではなく、デジタル UV 硬化型インクが必要です。
フロントパネルが故障した場合、バックライトはどのくらい明るくなければなりませんか?
業界の一般的な値は、アイコンに対して垂直に測定すると 100 ～ 300 cd/m² です。均一性は、パネル上のすべてのアイコンにわたって ±15 % 以内に保たれる必要があります。 80 cd/m² 未満では、日光の下ではアイコンが読みにくくなります。 400 cd/m² を超えると、マスキング レイヤーがアイコンの端の周りに光をにじみ始め、デッド フロント効果が壊れます。
デッドフロントオーバーレイは防水ですか?
オーバーレイ自体は連続したポリエステルまたはポリカーボネートフィルムであるため、液体の浸入は故障モードではありません。完全なデッドフロントアセンブリは通常、基本的な接着シールで IP54 に達します。凹型ベゼルガスケット構成では、IP65 が実用的な天井となります。 IP67 の場合、ビルドには密閉されたコネクタ出口と厳密に制御された接着剤周囲の両方が必要です。実行可能ですが、部品表が増加します。
デッドフロントと標準グラフィックオーバーレイの違いは何ですか?
標準のグラフィック オーバーレイには、アイコンが常に表示されます。アイコンは、対照的な背景に不透明なインクで印刷されます。デッドフロント オーバーレイはその配置を反転させます。アイコンは不透明なマスクの後ろに配置され、背面の LED がオンになったときにのみ表示されます。スイッチング動作は同じです。パネルが暗い場合、視覚体験は逆になります。
死戦線のアイコンは時間の経過とともに消えてしまうのでしょうか?
PET 上の UV 硬化インクは通常、イソプロパノールによる 50,000 回の洗浄サイクルでもアイコンの可読性を保持します。また、ASTM G154 に準拠した 1,000 時間の加速 UV 暴露にも、測定可能なほどの色褪せはありません。実際のサービスでは、主なフェード メカニズムはインク自体ではありません。ハードコート研磨です。オートテックスのマットハードコートは、印刷されたアイコンが消えるずっと前に、目に見えてくすんでしまいます。
カスタムデッドフロントメンブレンスイッチの一般的なリードタイムはどれくらいですか?
新品のカスタムデッドフロントオーバーレイの場合、承認されたアートワークからツールと最初の商品の承認までに 4 ～ 6 週間かかります。最初の記事の後、500 ～ 5,000 ユニットのバッチの生産稼働は 14 ～ 25 日になります。実行中に写真ツールの変更を追加すると、通常、さらに 7 営業日かかります。
テクニカルノート
カスタム メンブレンスイッチおよびグラフィック オーバーレイのメーカーである JASPER Electronics がこの説明文を作成しました。上記の材料、規格、およびプロセス順序は、どのサプライヤーのデッドフロント オーバーレイにも適用されます。技術的な内容を形成するための支払いや競争上の対価はありません。
Ready to Start Your Project?
Tell us about your membrane switch, keypad, or graphic overlay requirements. Our engineering team will review your specifications and provide a detailed quote.
