JP2006216473A - 薄型キーシート - Google Patents

Abstract

【課題】 携帯電話機は、デザイン性重視のため、薄型化される傾向にあるので、この要請にこたえるために、キーシート部分を極力薄型化すること。
【解決手段】 上記の要請にこたえるため、表面又は裏面にキーの機能を示す文字、記号、図形などの表示が形成された金属製又は樹脂製のキートップ２と、該キートップを支持固定するシリコーンゴムや各種エラストマー等のゴム弾性を有する材料から成るキーパッドと、前記キートップの裏面に印刷により形成されたＥＬ素子８と、上記キートップへの押圧によって電気回路のオン・オフを行うスイッチ要素４が表面に配設されると共にこれに伴う回路パターンが形成されたプリント回路基板５を有することにより薄型キーシートを構成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等のハンディ、モバイル機器用の入力手段である複数のキーが集合配置されたキーシートを薄型化するための技術に関するものである。

キーシートは、携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等のハンデイモバイル機器を構成する部品であり、それぞれアルファベット及び／又は数字キーや機能キー等の押釦である複数のキートップを、キーパッドと称される一枚のシート面上に配列して接着してなる。上記キーパッドは、シリコーンゴムや熱可塑性エラストマー等のゴム弾性を有する柔軟なシートである。このように構成されるキーシートは、その下面に、押釦を押すことによって閉成される複数の常開接点を備えたプリント回路基板を密着配置して、押釦スイッチが形成され、更にキートップを裏面から照明するための光源が配置される。

キーシートは、このように複数の構成要素が層状に重なった状態に構成されているので、１つ１つの構成要素の厚みが累積されてかなりの厚みとなる。そのため、ハンデイモバイル機器の携帯性を一層向上させるように、全体を極力薄型化することが要請されている。

しかし、例えば特許文献１に開示されている手法では、重ねあわされる各構成要素が、従来の常識的な構成を有するので、構造上これ以上の薄型化には限界がある。また、光源にＬＥＤよりも薄いＥＬシートを用いただけでは、キーシートを薄型化することに限界がある。即ち、ＥＬシートは、従来一般的に光源として用いられているＬＥＤ（発光ダイオード）と比べて厚みが薄いものであるが、電極や発光層が積層されて成るＥＬ素子を形成する基体シートとして及び保護シートとしての樹脂フィルムが２枚必要であるため、ＥＬ素子自体の厚みは非常に薄いものであるにもかかわらず、上記２枚の樹脂シートの分の厚みが加わるため薄型化には限界がある（現状では最低でも０．２mm程度）。

特開２００２―２３４７５７号公報

携帯電話機は、デザイン性重視のため、薄型化される傾向にある。これに伴い、キーシートに対しては、その厚さを可能な限り薄型化することが要求されている。しかし、従来技術を踏襲する限り、キーシートを薄型化することには限界がある。その限界は、１．５〜１．６mmであった。

キートップを裏面から照明するための光源（ＬＥＤ）は、小さいとは言っても、小豆粒のように、縦、横、高さの寸法を有する立体的な構造体であり、特にその高さが薄型化を阻んでいた。

キートップは、樹脂製の場合の薄型化は、必要な強度を得るために０．６mmが限界である。又、光源にＬＥＤ（発光ダイオード）を使用する場合にはキーパッドにＬＥＤ収納部を用意する必要がある。その収納部は最低でも０．６mmの厚さが必要であり、キーストロークを確保するための０．３mmの作動部を確保する必要があるため、キーパッドを０．９mm以下にすることは、不可能である。また、光源としてＥＬシートを用いた場合では、上記ＬＥＤ収納部は不要となるが、上記作動部を含むキーパッド全体の厚みは最低でも０．６mm程度は必要であり、これに前述のＥＬシートの厚み（０．２mm以上）が加わって、キーシート全体の厚みは１．４mm以上になってしまう。

このような現状に対して、本発明が解決しようとする課題は、ハンディ、モバイル機器の携帯性を一層向上させるように、その厚さを極力薄型化するためにキーユニット部分の個々の独立した構成要素を重積する数を減らすことと、薄型化を阻んでいた原因の一つであるキートップを裏面から照明するための光源の高さを制限することとを課題とする。

上記の課題を解決する一つの手段として、キートップに関しては、樹脂製とした場合には厚さを０．６mm程度に抑える、又は、表面が樹脂フィルムによって被覆された所謂フィルムキーとして場合及びＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属板製とした場合には、厚さを０．１〜０．３mmに抑えることにする。金属製キートップの場合には、照光式とするために、レーザーエッチング又は化学エッチングによって文字等の穴を開けることとする。

更に、薄型化を阻んでいたキートップを裏面から照明するための光源に着目した。そして、光源の高さを制限するための手段として、ＬＥＤ等従来の立体的な光源に代えて厚さ（高さ）を大幅に低減しうる薄膜状のＥＬ（electro-luminescence）素子を利用することと、その薄膜状のＥＬ素子をキートップの裏面に印刷によって形成することと、によってＥＬ一体化薄型キーシート構成とする。そして、薄型ＥＬ光源への配線は、キーパッドへ蒸着やスパッタリング等の金属薄膜の成膜方法を用いることで更なる薄型化に挑戦する。

従来技術によるキーユニットの厚さの限界は、１．５mm〜１．６mmであったが、本発明を実施することにより、その限界を破って、１．０mm程度に薄型化することが出来た。

また、ＥＬ素子をキートップ裏面に印刷によって形成することにより、ＥＬ素子のベースフィルムを無くした分だけキーシートを薄型化できた。

ＥＬ素子をキートップ裏面に印刷によって形成することにより、ＥＬ素子のベースフィルムを不要化できて、キーシートの感触を良くすることができた。

キートップ裏面にＥＬ素子を直接印刷することにより、ＥＬシートのベースフィルムを不要化した実施態様と、ＥＬ素子への配線をシリコーンゴムなどのゴム弾性を有する柔軟なシートであるキーパッド上に印刷、蒸着、スパッタ等によって形成する実施態様等により、キーシートの薄型化に挑戦する。

携帯電話機の形態は、画面表示部分とキートップ部分とが同一面上に配置されて全体が棒型になったもの（ストレート型）と、画面表示部分とキートップ部分との間にヒンジ（蝶番）が配置されて折り畳むことができる折り畳み型のものとに大別されるが、本発明の対象のキーシート薄型化は何れのタイプのものにも適用可能なので、一実施例として折り畳み型のもの（図１参照）への適用例を示すこととする。

図２及び図３に示すように、薄型キーシート（以下、単に「キーシート」という。）１は、それぞれアルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａ、２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂ、２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーを集合させたものであり、上記各キー２ａ、２ａ、・・・、２ｂ、２ｂ、・・・、２ｃに対応したキートップ２、２、・・・と、該キートップ２、２、・・・を支持固定する各種熱可塑性エラストマーやシリコーンゴムなどのゴム弾性を有する柔軟なシートであるキーパッド３から成るものである。キーパッド３の各キー２ａ、２ａ、・・・、２ｂ、２ｂ、・・・、２ｃと対応した部分の裏面にはそれぞれ、下方に向かって突出した接点押圧突起（押し子）３ａ、３ａ、・・・が一体に形成されている。このように構成されるキーシート１の下面にスイッチ要素として、各キートップ２押釦を押すことによって閉成される複数の常開接点を短絡させて電気的に接続するメタルドーム４、４等を備えたプリント回路基板５が密着配置される。なお、必須の構成ではないが、６は、キーパッド３に固定されると共に各キートップ２、２、・・・の周囲を囲むように配置された装飾用又はキーシート１固定用の枠体である。

各キートップ２の裏面には、各キー２ａ、２ａ、・・・、２ｂ、２ｂ、・・・、２ｃの機能を表す文字、記号、図形などを照明するための光源であるＥＬ素子８、８、・・・がスクリーン印刷等の適宜な印刷手法によって直接形成されている（図４乃至図７参照）。また、キーパッド３の表面（上面）及び／又は裏面（下面）には、上記ＥＬ素子８、８、・・・をプリント回路基板５へ電気的に接続するための導電性印刷又は１金属薄膜による配線パターン３ｂが蒸着、スパッタリング等の金属薄膜の成膜方法によって形成されている。（図４乃至図７参照）。なお、上記成膜方法によるキーパッド３への金属薄膜の形成に際しては、断線することなく確実に配線パターン３ｂを形成するため、キーパッド３を構成する材料を伸ばした状態で成膜を行うことが望ましい。該表裏の配線パターン３ｂはスルーホール３ｃによって接続される（図６及び図７参照）。該スルーホール３ｃは表裏の配線パターン３ｂの接続を確実にするため、導電性ゴム又は導電性インク３ｄによって埋めても良い（図６参照）。

また、各キートップ２、２、・・・が透明硬質樹脂製の場合において、その裏面には、各キー２ａ、２ａ、・・・、２ｂ、２ｂ、・・・及び２ｃの機能を示すアルファベット、記号及び／又は数字等をポジ又はネガ形式で表す文字印刷層９がスクリーン印刷などの適宜な方法によって形成されている（図５及び図７参照）。上記ＥＬ素子８は、該文字印刷層９の上に形成される。なお、文字印刷層９を形成する面はキートップ２の裏面に限定される訳ではなく、適宜な樹脂製のフィルム１０の裏面に形成し、このフィルム１０によってキートップ２の表面（上面及び側面）を被覆した構造（図６参照）、所謂フィルムキーとすることや、単にキートップの表面（上面）に設けた構造とすることも可能である。本発明の具体的な実施例を以下に列記する。

図１乃至図４は本発明薄型キーシートの実施例１を示すものである。本実施例のキーシート１は、図１乃至図３に示すように、各種キー２ａ、２ａ、２ｂ、２ｂ及び２ｃに対応してそれぞれ別体で、ＳＵＳ等の薄い金属板から成るキートップ２、２、・・・と、該キートップ２、２、・・・が上面に配置され接着剤７等によって固定されるキーパッド３からキーシート１を構成し、その下側に樹脂成形によるプリント回路基板５を密接配置したものである。図４において、キートップ２が押し下げられたときには、キーパッド３裏面の押し子３ａによって押圧されて、プリント回路基板５上に配置された２つの常開接点（図示省略）の間をメタルドーム４が短絡する。これにより、キートップ２が押されている間だけ、電気回路が完成されることになる。

図１及び図４に示すように、キートップ２には、各キー２ａ、２ａ、２ｂ、２ｂ及び２ｃの機能をそれぞれ示すアルファベット、記号及び／又は数字等を照光式とするために、キートップ２を構成する金属板の表面から裏面までを貫通してアルファベット、記号及び／又は数字等の形状に合わせた貫通孔２ｄ、２ｄが設けられている。これら貫通孔２ｄ、２ｄは、図４の部分拡大図示で示すように、貫通孔２ｄ、２ｄ開口縁のエッジで手指が負傷することを防止するため、防水及び防塵のために、適宜な透明樹脂２ｅ、２ｅにより埋められている。

各キートップ２、２、・・・の裏面には、透過照明用の光源として、ＥＬ（Electro-luminescence）素子８、８、・・・が、それぞれ印刷等により形成されている。その各ＥＬ素子８への電力供給のための配線は、シリコーンゴム等から成るキーパッド３の配線パターン３ｂが用いられる。以上の構成を有するキートップ２、２、・・・は、接着剤７によってキーパッド３の上面の所定の箇所に固定される。そして、同時に、キーパッドに形成された配線パターン３ｂによってＥＬ素子８がプリント回路基板５に電気的に接続される。

ＳＵＳ等の薄い金属板から成るキートップ２を採用した、上記実施例１に示した薄型キーシート１の場合は、キートップ２として厚みが０．１乃至０．３mmの金属板を用いることが可能となり、これに厚みが０．２乃至０．３mmのメタルドーム４を組み合わせ、これらにキーパッド３の厚みを加えた厚み、すなわち、キートップ１の表面からプリント回路基板５の表面までの厚みを０．８８乃至０．９８mm程度にすることが可能になった。なお、キーシート１を薄型化するためにはキートップ２も薄ければ薄いほど効果的であるが、あまり薄すぎるとキートップ２に何らかの応力が加わった場合には変形して元の形状に戻らなくなってしまうので、現状では０．２乃至０．３mm程度が望ましい。しかし、この応力による変形という問題をクリアできる材質や手法を用いるのであれば、０．１mm以下の厚みとすることも可能である。例えば、図示及び詳しい説明は省略するが、金属板を２枚の薄い樹脂フィルムによって上下から挟み込んだ構造（ラミネート構造）とすることによって、キートップ２として必要な強度や形状復元性等を低下させることなく、金属板自体の厚みをさらに薄くすることができる。

図５は、硬質樹脂板をキートップ２として採用した、実施例２を断面図で示すものである。この実施例２に係わるキーシート１Ａは、図１及び図２に示すように、それぞれアルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａ、２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂ、２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーが複数のキートップ２、２としてそれぞれ別体に形成されている。各キー２ａ、２ａ、２ｂ、２ｂ及び２ｃ毎にキートップ２、２が別体でそれぞれが独立して上下に稼働する構造である。各キートップ２、２は、ポリカーボネート樹脂、アクリル硬質等の透明硬質樹脂によって形成されている。これに伴って、各キートップ２の裏面には、ポジ又はネガ状の文字印刷層９が形成され、該文字印刷層９を覆うように、ＥＬ素子８が形成される。このＥＬ素子８から発せられた光により文字印刷層９に形成されたキーの機能を表す各種文字等が照光される。キートップ２、２、・・・は、接着剤７によってキーパッド３の上面の所定の箇所に固定される。そして、同時に、キーパッドに形成された配線パターン３ｂによってＥＬ素子８がプリント回路基板５に電気的に接続される。

キーシート１Ａにおいて、硬質樹脂板をキートップ２として採用した場合は、厚みの限界が０．６mmであるので、キートップ１の表面からプリント回路基板５の表面までの厚みを１．２８mm程度にすることが可能になった。キーシート１Ａは、上記した構成以外の構成は、基本的には実施例１のキーシート１と同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。

図６は本発明薄型キーシートの実施例３を示すものである。この実施例３に係わるキーシート１Ｂは、キートップ２に所謂フィルムキーの構造を採用したものである。即ち、キートップ２、２、・・・は、裏面を除く表面上面及び側面がポリカーボネートなどの適宜な透明樹脂製のフィルム１０、１０、・・・によって覆われ、内部が透明硬質樹脂で充填された構造を有する。該フィルム１０の裏面（内部の透明硬質樹脂に固着された面）には、キートップ２、２、・・・に各キー２ａ、２ａ、２ｂ、２ｂ及び２ｃの機能をそれぞれ示すアルファベット、記号及び／又は数字等の文字印刷層９が印刷等により形成されている。なお、上記キートップ２は、一般的なフィルムキーの製造方法、即ち、予め文字印刷層９等が形成済みのフィルムシートを成形型内に配置し、該成形型内に透明硬質樹脂を射出して該樹脂とフィルムシートとを一体に成形することにより形成される。なお、本実施例においてＥＬ素子８はキートップ２の裏面に形成されているが、フィルム１０に文字印刷層９の上から印刷等によって形成する用にしても良い。

キーパッド３には、表裏の配線パターン３ｂ、３ｂを電気的に接続するスルーホール３ｃが形成されている。該スルーホール３ｃは、導電性ゴム又は導電性インク３ｄによって埋められている。即ち、スルーホール３ｃは、上面及び下面の電気的な接続が完了した後に、ゴム又は導電性インクを印刷することにより充填される。以上の構成を有するキートップ２、２、・・・は、接着剤７によってキーパッド３の上面の所定の箇所に固定される。そして、同時に、キーパッドに形成された配線パターン３ｂによってＥＬ素子８がプリント回路基板５に電気的に接続される。

キーシート１Ｂの各キートップ２は、表面を被覆するフィルム１０によって強度が増すため、硬質樹脂で全体が形成されている前記キーシート１Ａのキートップ２よりも厚みを薄くすることができるようになるため、０．３mmの厚みとすることができた。従って、全体の厚みは０．９８mm程度に納まった。キーシート１Ｂは、上記した構成以外の構成は、基本的には実施例２のキーシート１Ａと同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。

図７は、キートップ２として硬質樹脂板を採用した、薄型キーシートの実施例４を示すものである。この実施例４に係わるキーシート１Ｃは、実施例２におけるキーシート１Ａと略同様の基本的構成を有し、アルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａ、２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂ、２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーが複数のキートップ２、２としてそれぞれ別体に形成されたキートップ２、２を有する。各キートップ２、２は、ポリカーボネート樹脂、アクリル硬質等の透明硬質樹脂によって形成されている。これに伴って、各キートップ２の裏面には、ポジ又はネガ状の文字印刷層９が形成され、該文字印刷層９を覆うように、ＥＬ素子８が形成される。このＥＬ素子８から発せられた光により文字印刷層９に形成されたキーの機能を表す各種文字等が照光される。

キーパッド３には、表裏の配線パターン３ｂ、３ｂを電気的に接続するスルーホール３ｃが形成されている。以上の構成を有するキートップ２、２、・・・は、接着剤７によってキーパッド３の上面の所定の箇所に固定される。そして、同時に、キーパッドに形成された配線パターン３ｂによってＥＬ素子８がプリント回路基板５に電気的に接続される。

この実施例４のキーシート１Ｃの外観は、図５に示すキーシート１Ａと略同じである。キーシート１Ｃは、上記した構成以外の構成は、基本的にはキーシート１及び１Ａなどと同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。なお、文字印刷層２は必ずしも裏面に形成する必要はなく、その表面（外部に露出する上面及び側面）に塗装等によって外観の色調や文字等を形成する適宜な装飾を施すようにしても良い。

上記各実施例において、キーパッド３下面の押し子３ａ、３ａ、・・・とプリント回路基板５との間には、メタルドーム４が介在する。メタルドーム４は、導電性を有し且つ形状記憶能力を有する例えば燐青銅のような材料製であって、ドーム状の形状を有することからの呼び名である。メタルドーム４は、必ずしもこのようなドーム状にする必要はなく、キートップ２を押し下げたときに、キーパッド３の押し子３ａによって押圧されて確実に常開接点を閉じ、且つキートップ２の押し下げを止めたときに、元の形状に復帰しうる形状及び構造になっていればよい。メタルドーム４は、特定のキートップ２が押されたとき、メタルドーム素子の押し下げ運動に応答して、その下方に配置されたプリント回路基板５上にプリント配線された常開接点を閉ざして電気回路を形成する役目を果たす。

キートップ２の上面又は下面には、各種任意の加飾手法を用いて、各キーの機能を表示した文字、記号などを含む装飾である文字印刷層９が施される。キートップが金属製の場合であっても、単に、キーシートに金属調の外観を与えるのでなければ、その表面に様々な種類の塗装をすることも可能である。

本発明は携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等のモバイル機器に用いられる薄型キーシートに関するものであるから、電子機器及びその各種部品の製造業をはじめとして、キーを備えたこれらの機器の薄型化を求める産業分野において広範な利用可能性を有する。

本発明に従う薄型キーシートを備えた、折り畳み型の薄型化された携帯電話機の全体像を示す斜視図である。 本発明に従う薄型キーシートの実施例１の外見を示す斜視図である。 本発明に従う薄型キーシートの実施例１の分解斜視図である。 本発明に従う薄型キーシートの実施例１の構造を示す拡大断面図である。 本発明に従う薄型キーシートの実施例２の構造を示す拡大斜視図である。 本発明に従う薄型キーシートの実施例３の構造を示す拡大断面図である。 本発明に従う薄型キーシートの実施例４の構造を示す拡大斜視図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 薄型キーシート
２ キートップ
２ａ テンキー
２ｂ 機能キー
２ｃ カーソルキー
２ｄ 貫通孔
２ｅ 透明樹脂
３ キーパッド
３ａ 接点押圧突起（押し子）
３ｂ 配線パターン
３ｃ スルーホール
３ｄ 導電性インク／ゴム
４ メタルドーム
５ プリント回路基板
６ 枠体
８ ＥＬ素子
９ 文字印刷層
１０ フィルム

Claims (5)

1. 表面又は裏面にキーの機能を示す文字、記号、図形などの表示が形成された金属製又は樹脂製のキートップと、該キートップを支持固定するシリコーンゴムや各種エラストマー等のゴム弾性を有する材料から成るキーパッドと、上記キートップを照明するためのＥＬ素子と、上記ＥＬ素子が上記キートップの裏面に印刷によって形成されて成ることを特徴とする薄型キーシート。
2. 表面又は裏面にキーの機能を示す文字、記号、図形などの表示が形成された金属製又は樹脂製のキートップと、該キートップを支持固定するシリコーンゴムや各種エラストマー等のゴム弾性を有する材料から成るキーパッドと、該キートップを照明するためのＥＬ素子と、上記ＥＬ素子が上記キートップの裏面に印刷により形成されることと、該ＥＬ素子への配線がシリコーンゴムのキーパッド上に印刷、蒸着、又はスパッタの何れかによって形成されることを特徴とする薄型キーシート。
3. 表面又は裏面にキーの機能を示す文字、記号、図形などの表示が形成された金属製又は樹脂製のキートップと、該キートップを支持固定するシリコーンゴムや各種エラストマー等のゴム弾性を有する材料から成るキーパッドと、該キートップを照明するためのＥＬ素子と、上記キートップへの押圧によって電気回路のオン・オフを行うスイッチ要素が表面に配設されると共にこれに伴う回路パターンが形成されたプリント回路基板を含み、上記ＥＬ素子が上記キートップの裏面に印刷により形成されて成ることと、該ＥＬ素子への配線がシリコーンゴムのキーパッドの上面又は下面に蒸着又はスパッタ等の金属薄膜の成膜方法によって形成されて成ることと、該成膜方法による形成に際しては、ゴム弾性を有する材料を伸ばした状態で成膜を行って成ることと、を特徴とする薄型キーシート。
4. 上記ＥＬ素子への配線が、キーパッドの上面だけでなく裏面にも設けられる場合には、表裏をスルーホール経由で接続することと、該接続後のスルーホールは導電印刷又はゴム充填により埋めることとを特徴とする請求項２又は３に記載の薄型キーシート。
5. 上記キートップが金属製の場合、照光式にするためにレーザーエッチング又は化学エッチングによって文字又は記号の形の貫通孔を上記キートップに設けることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の薄型キーシート。

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