JP2010134605A - 入力キー - Google Patents

Abstract

【課題】押下ボタンおよびタッチセンサーを備えた入力キーにおいて、タッチセンサーに与える制限の少ないライティング構造を提供する。
【解決手段】キースイッチ部３を実装配置した回路基板２と、回路基板２の上方に設置されるタッチセンサー用パターンの形成されたフレキシブルプリント基板７と、フレキシブルプリント基板７に密着して設けられる導光シート１１と、導光シート１１に密着して設けられるキートップシート１４を下方（使用者から遠い側）からこの順で備え、導光シート１１に発光ダイオード９から光を供給する構成でライティングを行うことで、フレキシブルプリント基板７に課せられる制限を低下させることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯機器等の入力キーに関するものである。

電子機器の操作の複雑化、多様化に伴い、押下ボタンを備えた操作部に対して押下ボタンとしての機能に加えてタッチセンサー機能を付加する要求が存在する。この要求をＸＹ方式の静電容量センサーを用いて実現した入力装置が知られている。図６は、ＸＹ方式の静電容量センサーと押下ボタンの二種類の入力手段を備えた入力装置の構成例を示したものである。基台２３上に反転板２４などからなるスイッチ素子を備え、該スイッチ素子上に平面型入力装置２０を設置した構造となっている（例えば、特許文献１参照。）。

また、これらの入力装置を持つ電子機器、特に携帯機器の操作部には、暗所における操作を考慮し、ライティング機構が設けられる必要がある。ライティング機構としては押下スイッチ素子が実装配置される基板の複数個所に適宜発光素子を配置する、もしくはスイッチ素子の上に設置した導光シートを用いるといった構成が知られている。図７は導光シートを用いたシートスイッチ２５の構成を示したものである。シートスイッチ２５は回路基板２６、キースイッチ部２７、ＬＥＤ２８、導光シート２９を備え、ＬＥＤ２８の発する光を導光シート２９でキーシート全面に供給する構成となっている。（例えば、特許文献２参照。）。

特許第３９４３８７６号（第３−４頁、第２図） 特開２００７−３２４１００号公報（第４頁、第２図）

押下ボタンと静電容量式タッチセンサーを備えた入力装置のライティングを、従来用いられる基板に適宜発光素子を配置する、もしくは導光シートを用いるといった構成で行う場合、発光部よりも上方（使用者側）に存在するタッチセンサー用の電極を形成した基板を光が通過する必要があるため、タッチセンサー用の基板を透明な材料で作成するか、基板の一部に光が通過するための孔を設ける必要が生じる。このような基板の構造による制約は、センサーの高機能化を追及する際に、例えば基板に配置された電極の高密度化等を阻害する要因となる。

本発明の目的は、タッチセンサーの構成に与える制限をなくすライティング構造を備えた入力キーを提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の入力キーは以下の構造を採用する。キースイッチ部と、キースイッチ部上に、タッチセンサー用の電極を形成したフレキシブルプリント基板と、フレキシブルプリント基板上に導光シートと、導光シート上にキートップシートとを備え、導光シートに光を入射させるための光源を導光シートの近傍に備えることを特徴とする。また、フレキシブルプリント基板と導光シートとの間は、空気層を介在させずに密着していることを特徴とする。または導光シートとキートップシートとの間は、空気層を介在させずに密着していることを特徴とする。

また、光源はフレキシブルプリント基板上に実装されていることを特徴とする。また、キースイッチ部は回路基板上に配置され、光源は前記回路基板上に実装されていることを
特徴とする。

本発明にかかる入力キーによれば、ライティング構造がタッチセンサーよりも上方に位置するため、ライティング構造によって、タッチセンサーの電極を形成したフレキシブル基板の形状に制限がない。また、フレキシブルプリント基板とキートップシートの間に設けられる導光シートの厚さを薄くすることが可能なため、タッチセンサーの構成の制限を排除できる効果に比べて、タッチセンサーの感度に対して与える影響は小さい。

以下、添付図面に基づいて本発明にかかる入力キーの実施形態を説明する。

図１に示すように、本発明の入力キー１は回路基板２と、回路基板２の表面に実装配置される複数のキースイッチ３と、前記回路基板２および前記キースイッチ３の上方からこれらを固定する固定シート６と、固定シート６の上に設置されるタッチセンサー用パターンを形成し、必要に応じてタッチセンサー用ＩＣ８を実装配置したフレキシブルプリント基板７と、フレキシブルプリント基板７上に設置される導光シート１１と、導光シート１１上に設置されるキートップシート１４と、回路基板２またはフレキシブルプリント基板７上に実装配置される光源の発光ダイオード９とを備えて構成される。

回路基板２はガラスエポキシや紙フェノール等のリジッド基板や可撓性のフレキシブルプリント基板からなり、表面に前記キースイッチ３などを実装するための電極部および配線パターンが形成される。

キースイッチ３は、回路基板２上に形成される固定接点４と、この固定接点４に接触しないように上方を覆うドーム状のタクトバネ等からなる可動接点５とで構成されている。

固定シート６は、キースイッチ３の凸形状に適合させるために凹部６ａを予め設けておくことで、前記各キースイッチ３を回路基板２に精度良く位置決め固定させることができる。

フレキシブルプリント基板７はタッチセンサー機能のための電極パターンが形成され、さらにタッチセンサー用ＩＣ８や発光ダイオード９を実装配置する場合には、これらを実装するための電極部および配線パターンが形成される。また、必要であればタッチセンサー用ＩＣ８や発光ダイオード９のほかに、抵抗や容量などの各種回路部品を実装しても構わない。フレキシブルプリント基板７と前記導光シート１１、および前記キートップシート１４は、タッチセンサーの精度向上のため、両面テープまたは接着剤などによる粘着層１０および粘着層１３によって空気層が介在しない状態で密着していることが望ましい。なお、導光シート１１とキートップ１４間の粘着層１３は効率的なライティングを行うため、可視光の透過率が高い材質であることが望ましい。

前記タッチセンサー用ＩＣ８はフレキシブルプリント基板７への指等の接近を感知、その位置情報を検出し、その情報を入力キー１が設置された機器の制御部などへ送信する。タッチセンサー用ＩＣ８はフレキシブルプリント基板７上以外の箇所に実装配置されても構わないし、その機能を入力キー内外の別のＣＰＵなどに持たせても構わないが、配線を短くすることでタッチセンサー機能を向上させるため、フレキシブルプリント基板７上に実装配置されることが望ましい。

入力キー１には、入力の際のクリック感を確保するため、キースイッチ３とフレキシブルプリント基板７との間に、樹脂等で形成され凸部を備えた触感シート１８を設置するこ
とが可能である。触感シート１８は設置の都合上複数に分かれていても構わない。また設置位置はキースイッチ部３と固定シートの間、固定シート６とフレキシブルプリント基板７の間、あるいは固定シート６に凸部を形成して触感シート１８と同様の機能を持たせるなどが考えられる。

導光シート１１は、発光ダイオード９の高さ以下の厚みを有するシリコンシートによって形成される。また、透光性を持たせるため、透明または半透明に形成されるが、図２に示すように、裏面側のキースイッチ３に対応する位置等に数字、記号または表示用ライン等の印刷部１２を設けることで、前記キースイッチ部３の機能を直接表すことができる。また、印刷部１２を白色系にすることによって、導光シート１１に発光ダイオード９から光を取り入れた際に、その光の反射によって白色系の印刷部１２が淡く浮き出たような視覚効果を持たせることができる。

また、図２に示したように、印刷部１２を発光ダイオード９からの距離が大きくなるに従って順次印刷幅が広くなるように形成することで、この印刷部１２における反射率を発光ダイオード９から遠ざかるにつれて高めることができる。このため、発光ダイオード９から遠ざかるに従って減衰する発光ダイオード９からの出射光の輝度を補い、各キースイッチ部３の配置位置による発光のばらつきを抑えることができる。

さらに、印刷部１２に酸化チタン、二酸化珪素、酸化アルミニウム等を粉末状にした光拡散剤を混入すると共に、この光拡散剤の含有量を発光ダイオード９から遠ざかるにつれて多くすることで、導光シート１１の発光ダイオード９から遠い位置での光反射効率を高め、輝度の低下を抑えることができる。この光拡散剤は、２色成型などによって、導光シート１１の印刷部１２にのみ含有させる。

また、印刷部１２は、白色系の印刷塗料の代わりに蛍光体や顔料などによって印刷することで、発光ダイオード９と異なった発光効果を得ることができる。また、印刷部１２に相当する箇所をプリズム状に形成したり、シート表面を粗く形成したりすることで、光散乱効果を得ることもできる。

また、図１で図示したキートップシート１４は、樹脂あるいは金属等による板状であるか、もしくは図２で図示するように、樹脂あるいは金属等によるフレームおよびボタン等の複数のキートップ部材１５を可撓性シート１６上に配置、接着した形で構成される。

入力キー１では、図３に示すように、各発光ダイオード９の出射面９ａから発せられた光が導光シート１１に対して平行方向に発せられ、導光シート１１の入射面１１ａに直接入射される。この入射面１１ａから取り入れられた光は、導光シート１１内を順次導光され、入力キーを照光することができる。また、導光シート１１の裏面側に印刷部１２を形成した場合には、その印刷部１２を介して反射する事によって視認性を高めることができる。

導光シート１１は、端部が発光ダイオード９の高さに適合するようにして回路基板２もしくはフレキシブルプリント基板７上に実装配置するか、その厚みを発光ダイオード９の高さに適合するように形成することによって、発光ダイオード９の発する光を効率よく入射させることができる。発光ダイオード９を回路基板２上に実装配置する場合には、図４に示すように導光シート１１と回路基板２を両面テープもしくは接着剤等による粘着層１７によって固定し、発光ダイオード９と導光シート１１の入射面１１ａとの位置関係が変化しないようにすることが望ましい。また、発光ダイオード９の前記導光シート１１の端部に面した箇所以外の透明な封止樹脂を遮光部材で覆うことによって、発光ダイオードから出射される光を周囲に漏らすことなく有効に導光シート１１の入射面１１ａに照射させ
ることができる。

ここで、導光シート１１の入射面１１ａは導光シート１１の端面である必要はなく、図５に示すように、導光シート１１に凹部１１ｂを形成し、この凹部から光源の光を入射させることも可能である。

また、回路基板２をフレキシブルプリント基板で形成することで、入力キー１を曲面形状や凹凸形状を有した電子機器の操作パネルや外装面にも隙間なく装着させることができる。

なお、上記実施形態では、導光シートにシリコンシートを用いたが、同じような導光性および柔軟性を備えるアクリルシートやポリカーボネートシートなども使用することが可能である。ただし、アクリルシートやポリカーボネートシートなどを使用する場合には、前述したような柔軟性を得るため、シリコンシートよりも薄く形成する必要がある。

また、図１および図２における導光シート１１のキースイッチ３に対応する裏面に印刷部１２を形成した場合は、この印刷部１２と対応するキートップシート１４に、印刷部１２と略同じ形状の透明性あるいは打ち抜きによる表示窓部１９を設けて形成しても構わない。これによって、表示窓部１９を印刷部１２の反射光によって明るく発光表示させることができる。なお、印刷部１２をキートップシート１４に形成される透明部分や打ち抜き部分に対して大きく設定した方が、キートップシート１４における数字や記号等の発光表示がムラなく均一に行える。

以上説明したように、本発明の入力キー１においてはフレキシブルプリント基板７の上方に設置される導光シート１１と、フレキシブルプリント基板７に光を入射させる発光ダイオード９によってライティングを行うことで、フレキシブルプリント基板７に形成されるタッチセンサー用パターンの形状に与える制約が小さいライティングを実現することができる。

本発明による入力キー断面図 本発明による入力キー斜視図 ライティング概念図 発光ダイオードおよび導光シート設置例 導光シートに設けた光源用の凹部の例 静電容量型タッチセンサーを備えた入力キーの例 導光シートによるライティングを行う入力キーの例

符号の説明

１ 入力キー
２ 回路基板
３ キースイッチ部
４ 固定接点
５ 可動接点
６ 固定シート
６ａ 凹部
７ フレキシブルプリント基板
８ ＩＣ
９ 発光ダイオード
１０ 粘着層
１１ 導光シート
１２ 印刷部
１３ 粘着層
１４ キートップシート
１５ キートップ部材
１６ 可撓性シート
１７ 粘着層
１８ 触感シート
１９ 表示窓部

Claims (5)

1. キースイッチ部と、該キースイッチ部上に、タッチセンサー用の電極を形成したフレキシブルプリント基板と、該フレキシブルプリント基板上に導光シートと、該導光シート上にキートップシートとを備え、前記導光シートに光を入射させるための光源を前記導光シートの近傍に備えることを特徴とする入力キー。
2. 前記フレキシブルプリント基板と前記導光シートとの間は、空気層を介在させずに密着していることを特徴とする請求項１に記載の入力キー。
3. 前記導光シートと前記キートップシートとの間は、空気層を介在させずに密着していることを特徴とする請求項１または２に記載の入力キー。
4. 前記光源は前記フレキシブルプリント基板上に実装されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の入力キー。
5. 前記キースイッチ部は回路基板上に配置され、前記光源は前記回路基板上に実装されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の入力キー。

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