JP5318790B2

JP5318790B2 - Input sensor switch

Info

Publication number: JP5318790B2
Application number: JP2010011032A
Authority: JP
Inventors: 蔵早津; 陽子牛越; 周三松本
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: JP2011150885A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input sensor switch capable of preventing any adverse effect of a plunger on an electrode pattern of a sensor layer, and obtaining a smooth and correct operational feeling. <P>SOLUTION: The input sensor switch includes an insulating operation layer with its key top being press-operated, a capacitive type sensor layer 10 to be covered on a back side of the operation layer, and a plunger layer 20 for deforming a metal dome of the switch layer by the press-operation of the key top of the operation layer, and imparts flexibility to the sensor layer 10 and the plunger layer 20. The sensor layer 10 includes an insulating base material 11 to be layered on the operation layer, and a plurality of conductive electrode patterns 12 printed in the XY direction of the base material 11. Each electrode pattern 12 is formed by connecting a plurality of electrodes 14 arranged with a spacing therebetween by a conductive line 15, and a non-conductive damage-avoiding part 50 opposite to a plunger 21 of the plunger layer 20 is formed on each electrode 14 of the sensor layer 10. Thus, any damage of the electrode pattern 12 associated with the deformation of the plunger layer 20 is prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、携帯電話に代表される携帯機器や通信機器、端末機器、家電製品、ゲーム機器等に使用される入力センサスイッチに関するものである。 The present invention relates to an input sensor switch used for a mobile device represented by a mobile phone, a communication device, a terminal device, a home appliance, a game device, or the like.

携帯電話、コンピュータ機器、ゲーム機器等に使用される入力スイッチには、キートップを指で押圧操作するメカニカルタイプ、電極パターンと導電体である指との間にキャパシタを形成してその静電容量の変化を検出する静電容量タイプの他、これらを組み合わせた結合タイプがある（特許文献１、２、３参照）。 For input switches used in mobile phones, computer devices, game devices, etc., a mechanical type in which a key top is pressed with a finger, a capacitor is formed between an electrode pattern and a finger that is a conductor, and its capacitance In addition to the electrostatic capacity type that detects the change of the above, there is a combined type that combines these (see Patent Documents 1, 2, and 3).

このメカニカルタイプと静電容量タイプとを組み合わせた入力スイッチは、図示しないが、例えば押圧操作用のキートップを有する絶縁性の操作層と、この操作層の裏面側に位置するキャパシタ形成用のセンサ層と、操作層のキートップの押圧操作によりスイッチ層をプランジャでＯＮするプランジャ層とを備えて構成されている。
センサ層とプランジャ層とは、厚さ方向に積層され、かつ可撓性がそれぞれ付与されている。また、操作層のキートップ、センサ層の電極パターン、及びプランジャ層から突出してスイッチ層のスイッチを圧接ＯＮするプランジャは、厚さ方向において対向する。 An input switch combining the mechanical type and the capacitance type is not shown, but for example, an insulating operation layer having a key top for pressing operation, and a sensor for forming a capacitor located on the back side of the operation layer And a plunger layer that turns on the switch layer with a plunger when the key top of the operation layer is pressed.
The sensor layer and the plunger layer are laminated in the thickness direction, and are given flexibility. Further, the key top of the operation layer, the electrode pattern of the sensor layer, and the plunger that protrudes from the plunger layer and presses the switch of the switch layer are opposed in the thickness direction.

係る構成の入力スイッチは、操作層のキートップが指で押圧操作される場合には、プランジャ層が変形してスイッチ層のスイッチをプランジャでＯＮし、操作層やそのキートップに指が接触したり、スライドする場合には、センサ層の電極パターンと指との間にキャパシタが形成され、静電容量の変化により所定の別の機能を実現する。 In the input switch having such a configuration, when the key top of the operation layer is pressed with a finger, the plunger layer is deformed and the switch of the switch layer is turned on with the plunger, and the finger contacts the operation layer or the key top. In the case of sliding, a capacitor is formed between the electrode pattern of the sensor layer and the finger, and a predetermined other function is realized by a change in capacitance.

特開２００７‐１１５４４０号公報JP 2007-115440 A 特開２００６‐５９６４９号公報JP 2006-59649 A 特開２００２‐３６６３０４号公報JP 2002-366304 A

メカニカルタイプと静電容量タイプとを組み合わせた入力スイッチは、以上のように構成され、キートップを大きくして操作しやすくしたり、メカ的操作感、タッチ寿命、反応速度、分解能力等の性能をバランス良く実現することができる。 The input switch that combines the mechanical type and the electrostatic capacity type is configured as described above. The key top is enlarged to make it easier to operate, and the performance such as mechanical operation feeling, touch life, reaction speed, and disassembly ability are available. Can be realized in a well-balanced manner.

しかしながら、操作層のキートップが操作され、プランジャ層が繰り返し変形すると、このプランジャ層のプランジャが対向するセンサ層の電極パターンにストレスを加えて悪影響を及ぼし、電極パターンが損傷して抵抗値を上昇させたり、静電容量の変化を検出することができない事態が予想される。 However, when the key top of the operation layer is operated and the plunger layer is repeatedly deformed, the plunger of this plunger layer exerts an adverse effect by applying stress to the electrode pattern of the opposing sensor layer, and the electrode pattern is damaged to increase the resistance value. Or a change in capacitance cannot be detected.

このような事態を防ぐには、センサ層の電極パターンの配置を変更してプランジャ層のプランジャと電極パターンとの対向関係を解消する方法があげられる。しかし、この方法を採用する場合には、直感的に操作したい箇所に電極パターンが存在しなくなるので、位置ずれにより操作に支障を来たすおそれがあり、スムーズで的確な操作感が妨げられるという事態が新たに予想される。 In order to prevent such a situation, there is a method of changing the arrangement of the electrode pattern of the sensor layer to cancel the opposing relationship between the plunger of the plunger layer and the electrode pattern. However, when this method is adopted, there is no electrode pattern at the location where the user wants to operate intuitively.Therefore, there is a possibility that the operation may be hindered due to misalignment, and a smooth and accurate operation feeling may be hindered. Newly expected.

本発明は上記に鑑みなされたもので、プランジャがセンサ層の電極パターンに悪影響を及ぼすのを防ぎ、スムーズで的確な操作感を得ることのできる入力センサスイッチを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an input sensor switch capable of preventing a plunger from adversely affecting an electrode pattern of a sensor layer and obtaining a smooth and accurate operational feeling.

本発明においては上記課題を解決するため、キートップが押圧操作される絶縁性の操作層と、この操作層に積層され、操作層に被覆される静電容量型のセンサ層と、操作層のキートップの押圧操作により、スイッチ層のスイッチを変形させるプランジャと、操作層とスイッチ層との間に介在され、光源からの光線を導光して操作層方向に照射するライトガイド層とを備えたものであって、
操作層の少なくとも一部、センサ層、及びライトガイド層に光透過性をそれぞれ付与するとともに、センサ層とライトガイド層とに可撓性をそれぞれ付与し、
センサ層は、操作層の裏面に積層配置される絶縁性の基材と、この基材に形成される導電性の電極パターンとを含み、電極パターンを、間隔をおいて並ぶ複数の電極間を導電ラインにより接続することで形成し、基材と複数の電極とに不導通の貫通孔をそれぞれ連通して穿孔し、
操作層の裏面に複数のプランジャを配列形成し、各プランジャをセンサ層の不導通の貫通孔に遊嵌してライトガイド層の表面に接触させるようにしたことを特徴としている。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, an insulating operation layer in which the key top is pressed, a capacitive sensor layer laminated on the operation layer and covered by the operation layer, and an operation layer A plunger that deforms the switch of the switch layer by pressing the key top, and a light guide layer that is interposed between the operation layer and the switch layer and that guides the light from the light source and irradiates the operation layer in the direction of the operation layer. And
At least part of the operation layer, the sensor layer, and the light guide layer are each provided with light transparency, and the sensor layer and the light guide layer are respectively provided with flexibility.
The sensor layer includes an insulating base material laminated on the back surface of the operation layer and a conductive electrode pattern formed on the base material, and the electrode pattern is arranged between a plurality of electrodes arranged at intervals. Formed by connecting through conductive lines, drilled through each non-conductive through hole in the base material and the plurality of electrodes,
A plurality of plungers are arranged on the back surface of the operation layer, and each plunger is loosely fitted into a non-conductive through hole of the sensor layer so as to contact the surface of the light guide layer .

ここで、特許請求の範囲における光源としては、単数複数の発光素子等を適宜用いることができる。さらに、本発明に係る入力センサスイッチは、携帯電話に代表される携帯機器や通信機器、端末機器、コンピュータ機器、家電製品、ゲーム機器やそのコントローラ等に使用される。 Here, as the light source in the claims, a plurality of light-emitting elements or the like can be appropriately used. Furthermore, the input sensor switch according to the present invention is used in portable devices such as mobile phones, communication devices, terminal devices, computer devices, home appliances, game devices, controllers thereof, and the like.

本発明によれば、操作層のキートップを押して操作すると、センサ層が変形し、プランジャによりスイッチが変形して所定の機能を実現することができる。この際、プランジャに対向するセンサ層の電極の対向部分が導電部ではなく、電流や信号の流れに寄与しない不導通の貫通孔なので、例えプランジャが変形しても、電極にストレスを加えて悪影響を及ぼすことが少ない。 According to the present invention, when the key top of the operation layer is pressed and operated, the sensor layer is deformed, and the switch is deformed by the plunger to realize a predetermined function. At this time, the facing portion of the electrode of the sensor layer facing the plunger is not a conductive portion, and is a non-conductive through hole that does not contribute to the flow of current or signal. Less affected.

本発明によれば、プランジャが対向する電極の導電部に悪影響を及ぼすことがなく、検出精度の低下を招くのを抑制できるので、電極が損傷して抵抗値を上昇させたり、不導通で静電容量の変化を検出することができない事態を有効に排除することができるという効果がある。また、電極とプランジャとの対向関係を解消する必要がないので、直感的に操作したい箇所に電極パターンが存在することとなり、スムーズで的確な操作感を得ることができる。また、各電極に不導通の貫通孔を穿孔するので、静電容量の均一化を図ることができる他、センサ層の製造の迅速化や容易化を図ることができる。 According to the present invention, since the plunger does not adversely affect the conductive portion of the opposing electrode and it is possible to suppress a decrease in detection accuracy, the electrode is damaged and the resistance value is increased, or the conductive portion is statically disconnected. There is an effect that it is possible to effectively eliminate a situation in which a change in electric capacity cannot be detected. In addition, since it is not necessary to cancel the opposing relationship between the electrode and the plunger, the electrode pattern exists at a location where the operation is desired to be performed intuitively, and a smooth and accurate operational feeling can be obtained. In addition, since non-conducting through holes are formed in each electrode, it is possible to make the capacitance uniform and to speed up and facilitate the production of the sensor layer.

また、操作層の裏面から離れた箇所にセンサ層が位置するのではなく、操作層の裏面直下にセンサ層が近接して積層されるので、必要十分な高い静電容量を得ることができ、センサ層の検出感度や分解能を向上させることが可能になる。また、面発光タイプのライトガイド層を使用するので、操作層の裏面全域にセンサ層を支障なく配置したり、従来よりも発光素子の使用数を削減したり、発光素子の配置の自由度を高めることが可能になる。また、光源からの光線を導光して操作層方向に照射する可撓性のライトガイド層を操作層とスイッチ層との間に介在し、操作層の少なくとも一部、センサ層、及びライトガイド層に光透過性をそれぞれ付与するので、操作層の少なくとも一部を照光して夜間における操作の便宜を図ったり、操作層のデザインや美観の向上等を図ることができる。In addition, the sensor layer is not positioned at a position away from the back surface of the operation layer, but the sensor layer is laminated close to the back surface of the operation layer, so that a necessary and sufficiently high capacitance can be obtained, It becomes possible to improve the detection sensitivity and resolution of the sensor layer. In addition, since a surface-emitting light guide layer is used, the sensor layer can be arranged without hindrance on the entire back surface of the operation layer, the number of light-emitting elements used can be reduced compared to the conventional one, and the degree of freedom of light-emitting element arrangement is increased. It becomes possible to increase. Further, a flexible light guide layer that guides light from the light source and irradiates the operation layer in the direction of the operation layer is interposed between the operation layer and the switch layer, and at least a part of the operation layer, the sensor layer, and the light guide Since each layer is provided with light transmissivity, at least a part of the operation layer can be illuminated to facilitate operation at night, and the operation layer can be improved in design and appearance.

また、操作層の裏面にセンサ層を積層するので、操作層の裏面からセンサ層が離れている場合に比べ、比較的高い静電容量を得ることができ、センサ層の検出感度や分解能の向上が期待できる。また、貫通孔により良好なクリック感を得ることもできる。さらに、貫通孔内にプランジャが嵌入するので、貫通孔にプランジャをガイドさせてスイッチを適切に変形させることができる。In addition, since the sensor layer is laminated on the back surface of the operation layer, a relatively high capacitance can be obtained compared to when the sensor layer is separated from the back surface of the operation layer, and the detection sensitivity and resolution of the sensor layer are improved. Can be expected. Moreover, a favorable click feeling can also be obtained by the through hole. Furthermore, since the plunger is fitted into the through hole, the switch can be appropriately deformed by guiding the plunger through the through hole.

本発明に係る入力センサスイッチの実施形態を模式的に示す断面説明図である。It is a section explanatory view showing typically an embodiment of an input sensor switch concerning the present invention. 本発明に係る入力センサスイッチの実施形態における複数の電極パターンを模式的に示す平面説明図である。It is a plane explanatory view showing typically a plurality of electrode patterns in an embodiment of an input sensor switch concerning the present invention. 本発明に係る入力センサスイッチの実施形態におけるセンサ層の電極、プランジャ層、損傷回避部を模式的に示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows typically the electrode of a sensor layer, the plunger layer, and the damage avoidance part in embodiment of the input sensor switch which concerns on this invention. 本発明に係る入力センサスイッチの第２の実施形態を模式的に示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows typically 2nd Embodiment of the input sensor switch which concerns on this invention. 本発明に係る入力センサスイッチの第３の実施形態を模式的に示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows typically 3rd Embodiment of the input sensor switch which concerns on this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における入力センサスイッチは、図１ないし図３に示すように、キートップ３が指４で操作される操作層１と、この操作層１に被覆されるセンサ層１０と、操作層１のキートップ３の押圧操作によりスイッチ層３０のメタルドーム３２を座屈変形させるプランジャ層２０と、小型の発光素子４１からの光線を内部に導光して操作層１方向に照射するライトガイド層４０とを備えて携帯電話の筐体に搭載される多層のスイッチで、操作層１の裏面に静電容量型のセンサ層１０を積層し、このセンサ層１０の各電極１４に絶縁性の損傷回避部５０を形成するようにしている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. An input sensor switch in the present embodiment includes an operation layer 1 in which a key top 3 is operated by a finger 4 as shown in FIGS. The sensor layer 10 covered with the operation layer 1, the plunger layer 20 that buckles and deforms the metal dome 32 of the switch layer 30 by pressing the key top 3 of the operation layer 1, and the light from the small light emitting element 41. A multi-layer switch mounted on the casing of the mobile phone, having a light guide layer 40 that guides light inward and irradiates in the direction of the operation layer 1. A capacitive sensor layer 10 is provided on the back surface of the operation layer 1. The insulating damage avoiding portion 50 is formed on each electrode 14 of the sensor layer 10 by stacking.

操作層１、センサ層１０、プランジャ層２０、及びライトガイド層４０は、図１の上下方向、すなわち厚さ方向に積層され、少なくともセンサ層１０、プランジャ層２０、及びライトガイド層４０には、可撓性、弾性、光透過性がそれぞれ付与される。 The operation layer 1, the sensor layer 10, the plunger layer 20, and the light guide layer 40 are stacked in the vertical direction of FIG. 1, that is, in the thickness direction, and at least the sensor layer 10, the plunger layer 20, and the light guide layer 40 include Flexibility, elasticity, and light transmittance are imparted respectively.

操作層１は、図１に示すように、絶縁性を有するシート２の表面ＸＹ方向に押圧操作用の複数のキートップ３が配列形成され、シート２や各キートップ３の表面に操作用の模様（例えば、文字、図形、記号等）が適宜スクリーン印刷される。この操作層１は、例えばシート２が弾力や摩擦抵抗に優れるウレタン樹脂等により平面矩形に形成され、各キートップ３が耐衝撃性に優れるポリカーボネート等により平面矩形、多角形、円形、楕円形等に形成される。操作層１の一部、すなわちシート２とキートップ３との境界、キートップ３の表面、模様は、必要に応じ、光線を透過する透明に形成される。 As shown in FIG. 1, the operation layer 1 has a plurality of key tops 3 for pressing operation arranged in the surface XY direction of the insulating sheet 2, and the operation layer 1 is operated on the surface of the sheet 2 or each key top 3. A pattern (for example, a character, a figure, a symbol, etc.) is appropriately screen printed. For example, the operation layer 1 is formed in a plane rectangle using a urethane resin or the like, in which the sheet 2 is excellent in elasticity or frictional resistance, and each keytop 3 is formed in a plane rectangle, polygon, circle, ellipse, or the like using polycarbonate or the like having excellent impact resistance. Formed. A part of the operation layer 1, that is, the boundary between the sheet 2 and the key top 3, the surface of the key top 3, and the pattern are formed to be transparent to transmit light as necessary.

センサ層１０は、図１ないし図３に示すように、優れた検出感度や分解能を得る観点から、操作層１の裏面に積層される絶縁性の基材１１と、この基材１１の表面ＸＹ方向にダイヤモンドパターンに配列形成される導電性の複数の電極パターン１２とを備え、これら基材１１と複数の電極パターン１２とが操作層１の裏面に接着される透明の保護シート１３により被覆される。 As shown in FIGS. 1 to 3, the sensor layer 10 includes an insulating base material 11 laminated on the back surface of the operation layer 1 and a surface XY of the base material 11 from the viewpoint of obtaining excellent detection sensitivity and resolution. A plurality of conductive electrode patterns 12 arranged in a diamond pattern in the direction, and the base material 11 and the plurality of electrode patterns 12 are covered with a transparent protective sheet 13 bonded to the back surface of the operation layer 1. The

基材１１は、例えば光や熱に対して安定で透明のポリエチレンテレフタレート製のシートにより形成される。また、ＸＹ方向に所定の間隔で並ぶ複数の電極パターン１２は、光透過性に優れる導電インクによりスクリーン印刷される。各電極パターン１２は、間隔をおいてＸ方向あるいはＹ方向に並ぶ複数の電極１４を備え、この複数の電極１４の端部間に細長い導電ライン１５が一体的に接続される。 The base material 11 is formed of, for example, a sheet made of polyethylene terephthalate that is stable and transparent to light and heat. The plurality of electrode patterns 12 arranged at predetermined intervals in the XY directions are screen-printed with a conductive ink having excellent light transmittance. Each electrode pattern 12 includes a plurality of electrodes 14 arranged in the X direction or the Y direction at intervals, and elongated conductive lines 15 are integrally connected between the ends of the plurality of electrodes 14.

各電極１４は、平面略菱形で透明の薄膜に形成され、キートップ３の直下に対向して位置する。また、ＸＹ方向に並ぶ電極パターン１２の導電ライン１５は、線状で透明の薄膜に形成され、短絡を防止する観点から、一方が他方を僅かな間隙をおいて跨ぐジャンパー構造に形成される。 Each electrode 14 is formed as a transparent thin film having a substantially rhombic shape on a plane, and is positioned directly opposite to the key top 3. Further, the conductive lines 15 of the electrode patterns 12 arranged in the XY direction are formed in a linear and transparent thin film, and from the viewpoint of preventing a short circuit, one is formed in a jumper structure straddling the other with a slight gap.

プランジャ層２０は、図１に示すように、例えば弾力や摩擦抵抗に優れるウレタン樹脂やシリコーンゴム等からなる平面矩形のシートを備え、センサ層１０の裏面に接着層を介して接着されており、下方のスイッチ層３０にライトガイド層４０を介し対向する。このプランジャ層２０の裏面ＸＹ方向には、ライトガイド層４０の表面に接触する複数のプランジャ２１が並べて突出形成され、各プランジャ２１が上方のキートップ３や電極１４に対向する円錐台形に形成される。 As shown in FIG. 1, the plunger layer 20 includes a planar rectangular sheet made of, for example, urethane resin or silicone rubber having excellent elasticity and frictional resistance, and is bonded to the back surface of the sensor layer 10 via an adhesive layer. It faces the lower switch layer 30 through the light guide layer 40. In the back surface XY direction of the plunger layer 20, a plurality of plungers 21 that contact the surface of the light guide layer 40 are juxtaposed and formed, and each plunger 21 is formed in a truncated cone shape that faces the upper key top 3 and the electrode 14. The

スイッチ層３０は、フレキシブルプリント配線板等からなる回路基板３１を備え、この回路基板３１の表面ＸＹ方向に複数のメタルドーム３２が配列形成されており、この複数のメタルドーム３２がライトガイド層４０の裏面に接触する。各メタルドーム３２は、座屈変形可能な断面略逆碗形に湾曲形成されてキートップ３、電極１４、プランジャ２１の直下に位置し、キートップ３の押圧操作時にライトガイド層４０に圧接されることにより座屈変形する。こうしてメタルドーム３２が座屈変形すると、回路基板３１に形成されている２種の導電パターン間が短絡することにより、回路がＯＮされる。 The switch layer 30 includes a circuit board 31 made of a flexible printed wiring board or the like, and a plurality of metal domes 32 are arranged in the surface XY direction of the circuit board 31, and the plurality of metal domes 32 are formed as the light guide layer 40. Touch the back of the. Each metal dome 32 is formed in a curved shape having a substantially inverted saddle shape that can be buckled and is located immediately below the key top 3, the electrode 14, and the plunger 21, and is pressed against the light guide layer 40 when the key top 3 is pressed. Will buckle and deform. When the metal dome 32 is buckled and deformed in this manner, the circuit is turned on by short-circuiting between the two conductive patterns formed on the circuit board 31.

ライトガイド層４０は、例えば耐熱性や耐候性に優れ、使用温度範囲が広い透明のシリコーンゴム等からなるシートにより形成され、スイッチ層３０とプランジャ層２０との間に介在されており、回路基板３１の端部に実装された発光素子４１に周面が僅かな隙間を介して対向する。 The light guide layer 40 is formed of, for example, a sheet made of transparent silicone rubber having excellent heat resistance and weather resistance and a wide use temperature range, and is interposed between the switch layer 30 and the plunger layer 20, and is a circuit board. The peripheral surface faces the light emitting element 41 mounted at the end of 31 with a slight gap.

ライトガイド層４０の表面ＸＹ方向には、導光された光線（図１の矢印参照）を出射して面発光する複数の光学パターンが配列形成され、この光学パターンから光線がプランジャ層２０とセンサ層１０を通過して操作層１方向に照射され、この操作層１のシート２とキートップ３との境界、キートップ３の表面、模様を均一に照明する。 In the surface XY direction of the light guide layer 40, a plurality of optical patterns that emit light that has been guided (see arrows in FIG. 1) and emit light are arrayed. The light passes through the layer 10 and is irradiated in the direction of the operation layer 1, and uniformly illuminates the boundary between the sheet 2 and the key top 3 of the operation layer 1, the surface of the key top 3, and the pattern.

発光素子４１は、例えば、高輝度で省電力、長寿命のＬＥＤ等からなり、携帯電話の電源投入やキートップ３の押圧操作等に連動して発光し、光線を対向するライトガイド層４０の周面に向けて照射する。この照射により、発光素子４１の光線は、ライトガイド層４０の内部ＸＹ方向に導光される。 The light emitting element 41 is composed of, for example, a high-brightness, power-saving, long-life LED or the like, and emits light in conjunction with power-on of the mobile phone, pressing operation of the key top 3, etc. Irradiate the surface. By this irradiation, the light beam of the light emitting element 41 is guided in the XY direction inside the light guide layer 40.

損傷回避部５０は、図２や図３に示すように、例えばセンサ層１０の各電極１４の中央部に丸く形成される絶縁部５１からなり、プランジャ層２０のプランジャ２１に上方から対向しており、プランジャ層２０の変形に伴う電極パターン１２の損傷を防止し、電気信号の導通に支障を来たすのを防ぐよう機能する。絶縁部５１は、電極１４のスクリーン印刷の際、プランジャ２１との干渉が予想される電極１４の中央部に導電インクをスクリーン印刷しないことで形成される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the damage avoiding portion 50 is composed of, for example, an insulating portion 51 formed round at the center of each electrode 14 of the sensor layer 10, and faces the plunger 21 of the plunger layer 20 from above. Thus, it functions to prevent the electrode pattern 12 from being damaged due to the deformation of the plunger layer 20 and to prevent the electrical signal from conducting. The insulating part 51 is formed by not screen-printing the conductive ink at the central part of the electrode 14 that is expected to interfere with the plunger 21 during screen printing of the electrode 14.

上記構成において、操作層１の複数のキートップ３中、所定のキートップ３を指４で押圧操作すると、センサ層１０、プランジャ層２０、ライトガイド層４０がそれぞれ変形し、ライトガイド層４０が圧下してスイッチ層３０のメタルドーム３２を機械的に座屈変形させ、２種の導電パターン間が短絡することにより、携帯電話の所定の機能が実現される。 In the above configuration, when a predetermined key top 3 is pressed with the finger 4 among the plurality of key tops 3 of the operation layer 1, the sensor layer 10, the plunger layer 20, and the light guide layer 40 are deformed, and the light guide layer 40 is The metal dome 32 of the switch layer 30 is mechanically buckled and deformed to cause a short circuit between the two conductive patterns, thereby realizing a predetermined function of the mobile phone.

この際、プランジャ層２０のプランジャ２１に相対する電極１４の中央部が導電部ではなく、損傷しても支障のない不導通の絶縁部５１なので、例えプランジャ層２０やプランジャ２１が変形して電極１４の中央部に干渉しても、電極１４がストレスで破壊されて導通に悪影響を及ぼすことがない。 At this time, the central portion of the electrode 14 facing the plunger 21 of the plunger layer 20 is not a conductive portion, but is a non-conductive insulating portion 51 that does not interfere with damage, so that the plunger layer 20 and the plunger 21 are deformed and the electrodes are deformed. Even if it interferes with the center part of 14, the electrode 14 is destroyed by stress and does not have a bad influence on conduction.

また、操作層１やそのキートップ３に指４を接触させたり、前後左右方向等にスライドすると、センサ層１０の電極パターン１２と指４との間にキャパシタが形成され、静電容量の変化により携帯電話の別の機能を実現することができる。
この際、キートップ３を押圧操作しながら前後左右方向等に別の指４をスライドさせたり、回したりしても、静電容量の変化により携帯電話の他の機能を実現することができる。 Further, when the finger 4 is brought into contact with the operation layer 1 or its key top 3 or is slid in the front / rear / left / right direction, a capacitor is formed between the electrode pattern 12 of the sensor layer 10 and the finger 4, and the capacitance changes. Thus, another function of the mobile phone can be realized.
At this time, other functions of the cellular phone can be realized by changing the capacitance even if another finger 4 is slid or rotated in the front / rear / right / left direction or the like while pressing the key top 3.

上記構成によれば、例えプランジャ層２０が繰り返し変形しても、プランジャ層２０のプランジャ２１が対向する電極１４の導電部に悪影響を及ぼすことがなく、検出精度の低下を招くのを抑制防止することができる。したがって、電極１４が損傷して抵抗値を上昇させたり、不導通で静電容量の変化を検出することができない事態を有効に排除することができる。また、電極１４とプランジャ２１との対向関係を解消する必要がないので、直感的に操作したい箇所に電極パターン１２が存在することとなり、スムーズで的確な操作感を得ることができる。 According to the above-described configuration, even if the plunger layer 20 is repeatedly deformed, the plunger 21 of the plunger layer 20 does not adversely affect the conductive portion of the electrode 14 that is opposed, and the detection accuracy is prevented from being lowered. be able to. Therefore, it is possible to effectively eliminate a situation in which the electrode 14 is damaged and the resistance value is increased, or a change in capacitance cannot be detected due to non-conduction. Moreover, since it is not necessary to cancel the opposing relationship between the electrode 14 and the plunger 21, the electrode pattern 12 is present at a place where it is desired to operate intuitively, and a smooth and accurate operational feeling can be obtained.

また、プランジャ層２０のプランジャ２１と対向する電極１４のみに損傷回避部５０を形成するのではなく、各電極１４に同じ大きさの損傷回避部５０を形成するので、静電容量の均一化を図ることができる他、センサ層１０の製造の迅速化や容易化を図ることが可能となる。また、操作層１の裏面から離れた箇所にセンサ層１０が位置するのではなく、操作層１の裏面直下にセンサ層１０が近接して積層されるので、必要十分な高い静電容量を得ることができ、センサ層１０の検出感度や分解能を著しく向上させることが可能になる。 Further, the damage avoiding portion 50 is not formed only on the electrode 14 facing the plunger 21 of the plunger layer 20, but the damage avoiding portion 50 having the same size is formed on each electrode 14, so that the capacitance can be made uniform. In addition, the sensor layer 10 can be manufactured quickly and easily. In addition, the sensor layer 10 is not positioned at a position away from the back surface of the operation layer 1 but is stacked in the vicinity of the back surface of the operation layer 1 so that a necessary and sufficiently high capacitance is obtained. Therefore, the detection sensitivity and resolution of the sensor layer 10 can be remarkably improved.

また、複数の電極パターン１２が光透過性の低い材料（例えば、銅や銀フィラー含有の材料）で形成されるのではなく、光透過性の導電インク（例えば、カーボンナノワイヤー、銀ナノワイヤー、導電性ポリマー、ＩＴＯインク、金属酸化物、金属薄膜の蒸着形成等）により透明に形成されるので、操作層１やそのキートップ３等の発光に何ら支障を来たすことがない。さらに、面発光タイプのライトガイド層４０を使用するので、操作層１の裏面全域にセンサ層１０を支障なく配置したり、従来よりも発光素子４１の使用数を削減したり、発光素子４１の配置の自由度を高めることが可能になる。 In addition, the plurality of electrode patterns 12 are not formed of a material having low light transmittance (for example, a material containing copper or silver filler), but a light-transmitting conductive ink (for example, carbon nanowire, silver nanowire, The conductive layer, the ITO ink, the metal oxide, the metal thin film, the metal thin film, and the like are formed transparent, so that the operation layer 1 and its key top 3 and the like do not interfere with light emission. Furthermore, since the light emitting layer 40 of the surface emitting type is used, the sensor layer 10 can be disposed without hindrance over the entire back surface of the operation layer 1, the number of light emitting elements 41 used can be reduced as compared with the prior art, It becomes possible to increase the degree of freedom of arrangement.

次に、図４は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、損傷回避部５０を、センサ層１０の基材１１、保護シート１３、及び各電極１４の中央部に連通して丸く穿孔される不導通の貫通孔５２とするようにしている。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、簡易な構成で損傷回避部５０の構成の多様化を図ることができ、貫通孔５２により良好なクリック感を得ることもできる。 Next, FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In this case, the damage avoiding portion 50 is disposed at the center portion of the base material 11 of the sensor layer 10, the protective sheet 13, and each electrode 14. A non-conductive through-hole 52 is formed that communicates and is rounded. The other parts are substantially the same as those in the above embodiment, and thus description thereof is omitted.
Also in this embodiment, the same effect as the above embodiment can be expected, and the configuration of the damage avoiding portion 50 can be diversified with a simple configuration, and a good click feeling can be obtained by the through hole 52. it can.

次に、図５は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、操作層１と複数のプランジャ２１とを一体化してプランジャ層２０を省略し、電極１４の損傷回避部５０を複数の貫通孔５２に形成し、各貫通孔５２にプランジャ２１を遊嵌するようにしている。 Next, FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In this case, the operation layer 1 and the plurality of plungers 21 are integrated, the plunger layer 20 is omitted, and the damage avoiding portion of the electrode 14 is shown. 50 is formed in a plurality of through holes 52, and the plunger 21 is loosely fitted in each through hole 52.

操作層１は、シート２の裏面ＸＹ方向に複数のプランジャ２１が配列形成され、各プランジャ２１が硬質樹脂により円柱形あるいは円錐台形に形成されてライトガイド層４０の表面に接触する。プランジャ２１の高さは、センサ層１０の厚みとメタルドーム３２のストローク（例えば０．２ｍｍ程度）とを考慮して設定される。センサ層１０は、プランジャ層２０の省略により、ライトガイド層４０の表面に隙間を介して対向する。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。 In the operation layer 1, a plurality of plungers 21 are arranged in the rear surface XY direction of the sheet 2, and each plunger 21 is formed in a columnar shape or a truncated cone shape by a hard resin and contacts the surface of the light guide layer 40. The height of the plunger 21 is set in consideration of the thickness of the sensor layer 10 and the stroke of the metal dome 32 (for example, about 0.2 mm). The sensor layer 10 faces the surface of the light guide layer 40 through a gap due to the omission of the plunger layer 20. The other parts are substantially the same as those in the above embodiment, and thus description thereof is omitted.

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、貫通孔５２内にプランジャ２１が嵌入するので、貫通孔５２にプランジャ２１をガイドさせてメタルドーム３２を適切に変形させることができるのは明らかである。 In this embodiment, the same effect as that of the above embodiment can be expected, and the plunger 21 is fitted into the through hole 52, so that the metal dome 32 is appropriately deformed by guiding the plunger 21 in the through hole 52. Obviously you can.

なお、上記実施形態ではセンサ層１０の基材１１の表面ＸＹ方向に複数の電極パターン１２を配列形成したが、基材１１の表面Ｘ方向に複数の電極パターン１２を配列形成するとともに、基材１１の裏面Ｙ方向に複数の電極パターン１２を配列形成しても良い。また、基材１１の表面Ｘ方向に複数の電極パターン１２を配列形成するとともに、別の基材１１の表面Ｙ方向に複数の電極パターン１２を配列形成し、この一対の基材１１・１１を対向させて接着しても良い。また、センサ層１０の保護シート１３は省略しても良い。 In the above embodiment, the plurality of electrode patterns 12 are arranged in the surface XY direction of the base material 11 of the sensor layer 10, but the plurality of electrode patterns 12 are arranged in the surface X direction of the base material 11. A plurality of electrode patterns 12 may be arranged in the rear surface Y direction. In addition, a plurality of electrode patterns 12 are arranged in the surface X direction of the base material 11, and a plurality of electrode patterns 12 are arranged in the surface Y direction of another base material 11. You may make it oppose and you may adhere. Further, the protective sheet 13 of the sensor layer 10 may be omitted.

センサ層１０の電極１４は、平面矩形、多角形、三角形、円形等に形成することができる。また、プランジャ２１は、円柱形や角柱形等に形成することができ、プランジャ層２０のシートと別体でも良い。また、操作層１の照明に支障を来たさなければ、ライトガイド層４０の表面に複数の光学パターンを配列形成するのではなく、ライトガイド層４０の裏面に複数の光学パターンを配列形成することも可能である。さらに、損傷回避部５０の絶縁部５１は、必要に応じ、平面矩形、多角形、楕円形等に形成することもできる。この絶縁部５１は、電極１４の中央部をエッチング等することで形成しても良い。 The electrode 14 of the sensor layer 10 can be formed in a planar rectangle, polygon, triangle, circle, or the like. Further, the plunger 21 can be formed in a columnar shape, a prismatic shape, or the like, and may be separate from the plunger layer 20 sheet. If the illumination of the operation layer 1 is not hindered, a plurality of optical patterns are not formed on the surface of the light guide layer 40, but a plurality of optical patterns are formed on the back surface of the light guide layer 40. It is also possible. Furthermore, the insulation part 51 of the damage avoidance part 50 can also be formed in a plane rectangle, a polygon, an ellipse, etc. as needed. The insulating portion 51 may be formed by etching the central portion of the electrode 14.

１操作層
３キートップ
１０センサ層
１１基材
１２電極パターン
１４電極
１５導電ライン
２０プランジャ層
２１プランジャ
３０スイッチ層
３１回路基板
３２メタルドーム（スイッチ）
４０ライトガイド層
４１発光素子（光源）
５０損傷回避部
５１絶縁部
５２貫通孔（孔） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Operation layer 3 Key top 10 Sensor layer 11 Base material 12 Electrode pattern 14 Electrode 15 Conductive line 20 Plunger layer 21 Plunger 30 Switch layer 31 Circuit board 32 Metal dome (switch)
40 Light guide layer 41 Light emitting element (light source)
50 Damage avoidance part 51 Insulation part 52 Through hole (hole)

Claims

キートップが押圧操作される絶縁性の操作層と、この操作層に積層され、操作層に被覆される静電容量型のセンサ層と、操作層のキートップの押圧操作により、スイッチ層のスイッチを変形させるプランジャと、操作層とスイッチ層との間に介在され、光源からの光線を導光して操作層方向に照射するライトガイド層とを備えた入力センサスイッチであって、
操作層の少なくとも一部、センサ層、及びライトガイド層に光透過性をそれぞれ付与するとともに、センサ層とライトガイド層とに可撓性をそれぞれ付与し、
センサ層は、操作層の裏面に積層配置される絶縁性の基材と、この基材に形成される導電性の電極パターンとを含み、電極パターンを、間隔をおいて並ぶ複数の電極間を導電ラインにより接続することで形成し、基材と複数の電極とに不導通の貫通孔をそれぞれ連通して穿孔し、
操作層の裏面に複数のプランジャを配列形成し、各プランジャをセンサ層の不導通の貫通孔に遊嵌してライトガイド層の表面に接触させるようにしたことを特徴とする入力センサスイッチ。 An insulating operation layer in which the key top is pressed, a capacitance type sensor layer laminated on the operation layer and covered by the operation layer , and a switch in the switch layer by pressing the key top in the operation layer An input sensor switch comprising: a plunger that deforms the light guide layer; and a light guide layer that is interposed between the operation layer and the switch layer, guides light from a light source, and irradiates the light toward the operation layer .
At least part of the operation layer, the sensor layer, and the light guide layer are each provided with light transparency, and the sensor layer and the light guide layer are respectively provided with flexibility.
The sensor layer includes an insulating base material laminated on the back surface of the operation layer and a conductive electrode pattern formed on the base material, and the electrode pattern is arranged between a plurality of electrodes arranged at intervals. Formed by connecting through conductive lines, drilled through each non-conductive through hole in the base material and the plurality of electrodes,
An input sensor switch , wherein a plurality of plungers are arranged on the back surface of the operation layer, and each plunger is loosely fitted into a non-conductive through hole of the sensor layer so as to contact the surface of the light guide layer .