JPWO2007094484A1 - 照光式スイッチおよびこれを有する電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
図21、図22は、従来の携帯端末の断面図である。特に、図22に示すような従来の携帯端末においては、一般的に、構造体501、スイッチボタン525、キーシート502、導電体524、スイッチ基板555、電子部品503を搭載した基板504が厚さ方向に積み重ねられている。スイッチ基板555の上部にはLED560が所定数搭載されており、水平方向もしくは垂直方向に光を放射する。スイッチ基板555は平坦面に配置する必要があり、導電体524を避けた位置にLED560を配置している。
構造体501には多数の貫通穴が存在し、この貫通穴をスイッチボタン525が貫通している。スイッチ基板555の上面には配線パターン522A、522Bが形成されている。導電体524は弾性変形可能な導電性材料から成っており、その外周端が配線パターン522Aに電気的に接続されている。スイッチボタン525が押圧されるとキーシート502を介して導電体524が弾性変形し、その中央部が配線パターン522Bに接触することにより、配線パターン522Aと522Bとが電気的に導通する。これにより、所定の情報を入力することができる。所定の情報が入力されたタイミングでLED560を照光させる。LED560からの光は周辺の隙間を抜けて、水平方向から垂直方向に光を散乱してキーシート、スイッチボタンから出てくることになる。
次に、図21は特許文献1(特開2002−23921公報)に示されるように、構造体101の上面に突起を設け、突起112に対して凸を下に向けた導電体124を搭載した配線シートの上に面発光の照光シート160を載せたものである。面発光の原理は、OLED(有機EL蛍光材料)によるものである。構造体101上には、複数の突起112だけが配置され、突起112周辺には、配線シートを支持する部材は設けられていない。また、配線シート上の配線パターンとは領域を別にした照光領域を特徴としている。スイッチボタン125が押圧されると、スイッチボタン125は導電体124を押し下げて突起112によりへこみクリック動作が発生し、スイッチ回路が動作する仕組みになっている。特許文献1では、照光機能のみに限定しており、それに伴うスイッチのクリック特性、照光による周囲への影響については、何等、記述されていない。
しかしながら、特許文献1に開示された形状の照光スイッチ構造では、無機EL材料を利用した照光シートを用いた場合、音響ノイズが大きいという課題が明らかになった。これは、無機EL材料を用いた場合、交流電圧駆動により発光させるが、この時、無機EL材料にかかる電界でシートの厚み方向に微小な振動を発生し音響ノイズとなることが判明した。
本発明の目的は、上記した新たな知見に基づき、スイッチ押下の際に生じる音響ノイズを低減させ、かつ、照光視認性を向上させるスイッチ構造を提供することにある。
前記配線シートの裏面上に無機EL材料によって面発光する照光シートを有し、前記支持部は、前記照光シートが発生する音響ノイズを低減可能とする位置に配置され、かつ前記複数の支持部同士の間隔(内寸法)が前記弾性体の幅よりも縦方向、横方向ともに長いことを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記配線シートに電極が形成され、前記電極は前記弾性体の変形時に前記弾性体と電気的に接続される位置に配置されていることを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記配線シートが前記配線の周囲に切り込みあるいはスリットを有することを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記弾性体は、前記配線シートとカバーシートとで挟持されていることを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記カバーシートが、前記弾性体を挟持する面に粘着剤を有していることを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記照光シートは保護層を有し、前記保護層の発光領域外周部において、前記発光領域外周部の少なくとも一部の前記保護層の厚みは前記発光領域よりも薄く形成されていることを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記照光シートの前記配線シートを有する面とは反対側に、スイッチボタンを備えたことを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記照光シートの前記配線シートを有する面とは反対側に前記照光シートを覆うトッププレートを備えたことを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記配線シートの前記スイッチボタンが配置される領域の外周領域において、前記支持部が前記配線シートを支持するよう配置されていることを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記構造体は、前記支持部によって前記弾性体が収容されるように形成された空隙部を有し、前記空隙部に突起が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記構造体が筐体であることを特徴とする。
また、本発明の照光式スイッチは、前記筐体が板金で形成されていることを特徴とする。
また、本発明によれば、上記の照光式スイッチを有する電子機器、が提供される。
図2は本発明の照光式スイッチの第1の実施の形態を示す分解斜視図である。
図3は本発明の照光式スイッチの第1の実施の形態を示すスイッチ一つ分の断面図である。
図4は本発明の無機EL照光式スイッチの第1の実施の形態を示す構造体の斜視図である。
図5は本発明の照光式スイッチの第1の実施の形態を示す構造体の断面図である。
図6は本発明の照光式スイッチのスイッチシートを示す断面イメージ図である。
図7は本発明の照光式スイッチにおける支持部と突起の配置と寸法の一例を示す図である。
図8は本発明の照光式スイッチの第2の実施の形態を示すスイッチシートの分解斜視図である。
図9は本発明の照光式スイッチの第3の実施の形態を示す分解断面図である。
図10は本発明の照光式スイッチの照光シート示す平面図である。
図11は本発明の照光式スイッチの配線シートを示す平面図である。
図12は本発明の照光式スイッチの配線シートの切り込み形状を示す平面図である。
図13は本発明の照光式スイッチの配線シートの配線パターンを示す平面図である。
図14は本発明の照光式スイッチの配線シートの粘着材を示す平面図である。
図15は本発明の照光式スイッチのカバーシート示す平面図である。
図16は本発明の照光式スイッチの照光時の音響特性を示すグラフである。
図17は本発明の照光式スイッチのクリック音を示すグラフである。
図18は本発明の照光式スイッチにおける照光シートの音響ノイズの一例を示すグラフである。
図19はクリック特性を示すグラフである。
図20は本発明の照光式スイッチのクリック特性を示すグラフである。
図21は従来の照光構造の一例を説明する断面図である。
図22は従来の照光構造の他の例を説明する断面図である。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の実施の形態である照光式スイッチを示す断面図である。図2は照光式スイッチを分解して示す斜視図、図3はスイッチ一つ分を表した断面図である。
図1及び図2に示すように、本発明の照光式スイッチは、構造体101の表面に複数の突起112と複数の支持部113を形成している。また、図1のスイッチ部の断面を示す図3からも明らかなように、突起112に対して凸面が対面するよう配置した弾性変形可能な導電体124と、前記導電体124の上を覆う配線シート102Aと、前記配線シート102Aの上を覆う照光シート160と、前記照光シート160の上方に配置した複数のスイッチボタン125とによって構成された複数のスイッチ部が設けられている。
支持部113は突起112の周囲に少なくとも二つ以上設け、突起112とスイッチシート102との間に形成される空隙部111を有する構造である。この空隙部111に導電体124を収納する。筐体本体101の内部には、電子部品103が搭載され、配線が施された基板104が配置されている。
スイッチボタン125はキーシート129上に固定される。スイッチボタン125の周囲を囲みキーシート129上に配置したトッププレート106を有する。トッププレート106は下部の構成品を覆い隠すように配置される。
図3に示されたスイッチシート102は、照光シート160、配線シート102A、導電体124、カバーシート102B等を積層することによって構成された複合シートである。スイッチシート102の上部にはスイッチボタン125が搭載されている。導電体124は、一部もしくは全面が粘着性を有したカバーシート102Bに把持されて、凸方向を突起112に向けて配線シート102Aの配線パターン122A、122Bとほぼ同じ位置に配置される。また、導電体124は配線パターン122A、122Bとの水平方向の位置関係がずれないようにカバーシート102Bによって把持される。
導電体124は、配線シート102Aの上に複数設けられており、スイッチボタン毎のスイッチ機能を実現する。導電体124は、弾性変形可能で、弾性変形時に配線パターン122Aと122Bとを電気的に導通されるものであれば良い。例えば、当該導電体124は、全体が導電体で形成されていても良いし、弾性変形可能な基材に配線パターン122Aと122Bとを電気的に導通するものが部分的に形成されていても良い。
配線シート102Aは、FPC(Flexible Printed Circuit)シートであり、スイッチボタン125が配置されている面と反対側の面に配線パターン(電極)122Aおよび122Bが形成されている。配線パターン122Aおよび122Bは、図1の基板上の電子部品103に電気的に接続されている。また、配線パターン122Aは、配線パターン122Bを中心として、その周囲に円環状に形成されている。ここで、配線パターン122Aは配線パターン122Bを配線パターン122Aの形成エリア外に引き出す引き出し配線ために、一部に切り欠きがあってもよい。また、配線パターン122Bは配線である必要はなく電極であればよく、電気的な信号を導通できれば良い。導電体124はカバーシート102Bからの押圧力を受けた状態で、その外周部が配線パターン122Aと接触しており、それによって導電体124と配線パターン122Aとは電気的に接続されている。ここで、配線パターン122Bと導電体124の凸部上面との距離は0.2mm程度であり、配線パターン122Aの直径に比して十分小さい。また、配線シート102Aおよびカバーシート102Bは、弾性を有するシートで形成されている。
照光シート160は、蛍光材料(特に、無機EL蛍光材料)により面発光する薄型の光源である。図6に示すように、照光シート160は、フィルム基板160A上に、透明電極160B、EL発光層(無機EL材料によって形成された発光層)160C、誘電層160D、裏面電極160E、保護層160Fを備えた構造を基本層構成としている。フィルム基板160Aは透明もしくは半透明が適している。EL発光層160Cの照光方向は、フィルム基板の平面に向かう方向となる。フィルム基板160A上に形成する各層の材料は比較的柔らかい高分子系の材料が適しており、例えばスクリーン印刷工法により製造可能である。照光領域は、スイッチボタンの視認性を確保する観点からはスイッチボタンとほぼ同一の領域であることが望ましい。前述の照光領域に限らず、全面が照光領域であってもよく、またスイッチボタンの周りであってもよい。照光シート160から発する光はスイッチボタン125を透過して肉眼で見えることとなるが、スイッチボタン125の表面と裏面の処理について、例えば印刷文字などの濃度、膜厚を最適化している。
なお、以上の構成が図1に示すように、背面筐体105で覆われており、電子部品103および基板104が外部に露出しないようにされている。電子部品103および基板104が何らかの保護材によって電気的機械的に保護されている場合には、背面筐体が省略されることもある。
ここで、支持部113の配置について、図5を参照して説明する。図5に示す一方向の断面図のように、構造体101に設けた支持部113は所定のピッチL1で配置されている。この図の場合、スイッチボタンは横方向に三つ配置されている。三つのスイッチボタン配置の間に設けた支持部113が無い場合、スイッチシート102両端の距離はLとなる。この支持部113にスイッチシート102が搭載され、さらに、当該スイッチシート102上にトッププレート106が搭載される。
さらに、支持部113と突起112の形状、寸法、配置関係について説明する。スイッチボタン125周辺の基本構成は、図7の2スイッチボタン125”’に示すように、スイッチボタン125を成すプレートはスイッチ機能一つに対して一対である。この場合、支持部113はスイッチボタン125”’の4隅に配置している。支持部113の上面は円形状、楕円形状の他に、多角形のいずれかを選択する必要があるが、ここでは円形状と楕円形状を成している。支持部上面の端面は所定の曲率を持つR形状を成している。突起112は円形状で上面の端面は所定のR形状を成している。突起112の外形とスイッチボタン125”’の外形とは平面方向で少なくとも一方向に重ならないように隙間を設ける。
突起112の直径と高さは、導電体124のクリック特性、特にクリック率と作動力に影響し、通常、導電体124の直径の20%〜50%程度が好ましく、φ4mmの導電体124ではφ1.5〜2.0mmで高さ0.2〜0.3mmの範囲が好ましい。支持部113の高さは突起112に対して若干高めに設定する。
ここで、照光とスイッチ動作を説明すると次のようになる。
スイッチ動作は、突起112に対して導電体124の凸部をへこませてクリック動作を行うことによって特徴付けられる。以下、図3を参照して具体的に説明する。使用者がスイッチボタン125を押すと、照光シート160、配線シート102、カバーシート102Bは弾性変形し、配線パターン122Bが下方に押し下げられる。この時、導電体124の凸部は突起112によって上方に押され配線パターン122Bと上下方向で接触する。これにより、配線パターン122Aと122Bは導電体124を介して導通することとなり、スイッチが押されたという情報が、基板104上の電子部品103に入力される。ここで、導電体124は配線パターン122Bと常時接触している必要はなく、スイッチボタン125が押されて導通する際に配線パターン122Aと導電体外周、配線パターン122Bと導電体内周が接触すればよい。
図6に示すように、照光シート160は、その透明電極160Bと裏面電極160Eに所定の交流電圧を掛け、蛍光体であるEL発光層160Cを励起させることによって発光する。交流電圧は、駆動回路161より出力されて所定の周波数にて照光する仕組みとなっている。照光のタイミングは、スイッチボタン125が押されたという情報を電子部品103に入力したことを受けて、電子部品103により駆動回路161へ所定の信号を入力して照光させる。スイッチボタン125の押下に関わらず、使用者の操作に併せた他のタイミングでも照光動作させてもよい。
次に、本発明の効果について説明する。無機EL材料による照光シート160は、交流電圧駆動により材料にかかる電界でシートの厚み方向に微小な振動を発生し音響ノイズを発生することが判明した。このとき、照光シート160のもつ固有周波数の音響ノイズが聞こえることになる。照光シート160の両端を支持した場合、照光シート160の固有周波数は、数式1で求められる。
Eは縦弾性係数、Iは断面二次モーメント、mは質量、Lは両端支持の距離である。固有周波数foは距離Lの2分の三乗に反比例する。このことより、複数の支持部113を適切な距離で配置することで固有周波数foを高周波領域に移動することができる。また、支持する距離を短くすることにより、照光シート160の振動する振幅も抑制されて音圧が小さくなる。
具体的には、距離L1を13.4mmとした。図5に示す二つの支持部113が無い場合の距離Lの40.2mmと比較して1/3倍となり、数式1によれば固有周波数foはおよそ5倍になる。
図16に照光シート160が発する音響ノイズの周波数特性の一例を示す。従来の支持の無い構造では、200〜4000Hzの中で特に、1000Hzの固有周波数foとその整数倍の高周波が見られる。これに対して、本発明の支持部113を所定の間隔で複数設けた構造では、800〜9000Hzの高帯域に移動しており、かつ、固有周波数foは約5200Hzで音圧も下がっていることがわかる。人間の耳に聞こえる周波数は一般的に20〜20000Hzと言われている。とくに聞こえやすいとされるのは、300〜4000Hzと言われている。従って、本発明により無機EL材料による照光で発生する音響ノイズを人間の耳に聞こえづらい周波数に変えることが可能である。
導電体124単体の仕様を外径φ4mm、作動力を1.3Nと設定して、より具体的な一例を説明する。支持部113はスイッチボタン125に対して4隅に配置し、下部左右に円柱形状が二つ、上部左右に楕円形状を二つ有する。突起112の上面直径X1はφ1.5mm、支持部113の上面直径Y2と支持部113’の縦幅Y2は1.35mmで設定されている。また、支持部113の上面端部R2は0.3mm、突起上面の端部R1は0.3mmである。円形状の支持部113と楕円形状の支持部113’の高さY2はともに0.35mm、突起112の高さは0.3mmで、支持部113と突起112の段差は0.05mmである。支持部113’の高さは支持部113と同じ高さを有し、横方向に隣接する段差Y4を有し、その寸法は0.08mmである。
前記寸法関係は、周波数の調整内容、スイッチボタン125の形状によるデザインや各部材の材料、厚み等の組み合わせで最適な数値が求められるものである。従って、前記数値に限定されるものではない。
また、従来の構造ではOLED(有機EL材料)による照光であるため、打鍵による押し圧に対して非常に弱いという特性を持つ。従って、有機ELでは配線パターンと照光部を同じ領域に配置できない。そのため、配線パターンと照光部を平面方向で別々の領域に配置している。つまり、スイッチボタン全面を照光できないという課題があった。本発明によれば、高分子系の材料からなる無機EL材料により、外部圧力に非常に強い照光シート160が実現できる。従って、配線パターンと照光部を平面方向で同じ領域に配置が可能である。
さらに、支持部113を設けたことによりクリック動作の際にスイッチシート102が極端に撓みやすくすることを適度に調整している。適度に撓ませることにより、導電体124が撓む衝撃を小さくしてクリック音を小さくすることが可能となる。
図17は、支持部113の無い場合とある場合のクリック音の違いを示すデータの一例である。暗騒音が20dB(A)以下の無響室において、スイッチボタン125の10mm上方に普通騒音計を設置してクリックした際のクリック音を測定した。支持部113の無い従来の構造で45dB(A)あったクリック音が、本発明の構造では32dB(A)に低減しており、クリック音を小さくする効果があることがわかる。
(第2の実施の形態)
次に第2の実施の形態について説明する。図8は、本発明の第2の実施の形態である照光式スイッチのスイッチシート102の構成を示す分解斜視図である。第1の実施の形態との違いは、照光シート160、配線シート102A、カバーシート102B同士を貼り合せて一体にしている点である。
具体的には、図8及び図14に示すように、配線シート102Aの照光シート160側の片面に粘着材1401を設けている。また、図14に示されているように、配線シート102Aの片面のほぼ全面に粘着材1401が設けられている。他方、図15に示すように、カバーシート102Bの配線シート102A側の片面にも粘着材1402が設けられ、この粘着材1402も、配線シート102Bの片面のほぼ全面に設けてられている。前述のようにほぼ全面に粘着材1401、1402を設けて貼り合わせることにより、無機EL材料による照光駆動時のシートの振動を抑制する。照光シート160およびその周辺のシートに浮きがなくなり、振動が励起されることが無くなる。また、照光シート160の他に隣接する2種類のシートを貼り合わせて一体にしたことにより質量が約3倍になる。これにより振幅が抑制されて音圧が小さくなる。
図18に、本実施の形態による音圧(音響ノイズ)の一例を示す。照光シート160、配線シート102A、カバーシート102B同士の貼り合わせが無く単に重ねた場合と、ほぼ全面に貼り合わせた場合を比較した。駆動回路161への入力電圧(インバータ入力電圧)を2.5Vとした場合、前者が40dB(A)であるのに対して、後者は32dB(A)であり12dB(A)の低減効果があった。およそ1/2の面積、つまり部分的に張り合わせた場合は、ほぼ全面を貼りあわせた場合ほどの音圧の抑制効果はないことが図18に示す実験によって判明した。
照光シート160、配線シート102A、カバーシート102Bとは粘着固定に限定されず、接着材や接着シートによる固定方法でもよい。また、粘着材を設ける面は、図で示さなかった照光シート160側などでもよい。
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態について説明する。図9は、本発明の第3の実施の形態である照光式スイッチの構造体101を示す分解断面図である。第1の実施の形態との違いは、構造体101において突起112と支持部113を形成する領域を金属で、その周囲を樹脂で形成している点である。
具体的に説明すると、はじめに、第1筐体1011を金属で作り、次に別な金型内に第1筐体1011を設置し、樹脂を流し込み、第2筐体1012を成型し、これによって、第1筐体1011と第2筐体1012とは一体に成型される。この場合、第1筐体1011は、板金によるプレス成型またはマグネシウムやアルミニウムによる鋳造によって形成される。他方、第2筐体1012の樹脂は、強度、落下衝撃性、成形性など複数の要因を勘案しながら選択される。
前述したように金型内で金属と樹脂を一体に成型する代わりに、第1及び第2筐体1011、1012とを接着、接合にて合体させて所要の形状を得る構成をとってもよい。
無機EL材料による照光では、交流100V前後の高い電圧で駆動するため、電磁ノイズを発生しやすい。この電磁ノイズは周辺の電気部品の動作に悪影響を与えることがある。本発明では、突起112と支持部113の領域を金属で形成したことにより、下部に配置されている基板上の部品への電磁ノイズをシールドすることが可能である。特に、電磁ノイズの影響を受けやすい音響部品(例えばマイク)1032や無線回路部品1031と照光シート160の間を金属でシールドすることにより、音響ノイズや不要共振などを抑制する効果がある。
通常、シールドする場合は、グラファイトを形成したシートなどを利用するが、本発明では、別に専用の部品を設けず済み、部品点数削減、コストダウンの効果がある。更に、第1筐体1011を樹脂で形成した場合、成形性と強度の観点から肉厚は0.8mm程度であるが、第1筐体1011を金属によって成型した場合、0.3mmの薄肉板金が成型可能であるから、第1筐体1011の肉厚は0.5mmの薄型化が可能になる。また、第1筐体1011の金属周囲などを樹脂で形成することにより、金属では成型しづらい部品保持部や嵌合部などの複雑な形状を簡単に作ることができるという効果もある。
突起112および支持部113は板金上に別材料で形成することも可能である。たとえば、金属辺や樹脂材料をカシメもしくは接着にて接合してもよい。この場合、プレス成型による空間形成による断熱効果は薄れ、部品数は増えるが、プレス成型における複雑な形状が緩和されることから平坦精度出しに有利となる製造上の利点がある。
(第4の実施の形態)
次に第4の実施の形態について説明する。図10、図11、図12、図13、図14,図15は、本発明の第4の実施の形態を示す各構成品の図であり、支持部113と突起112の寸法と配置は、図7と同様である。第1の実施の形態との違いは照光シート160、配線シート102A、カバーシート102Bの各シートにそれらの剛性を緩和することによって、クリック特性を向上する効果がある点である。
具体的には、まず照光シート160のスイッチボタンの輪郭に相当する領域の保護層を薄くすることである。図10に示すように、EL発光層160Cを形成しているエリアの外周に相当する位置の保護層を、照光に影響のない範囲で薄くする。保護層は20μm程度であるが、10μm程度に薄くすることで剛性を緩和する。また、照光シート160には照光に影響の無い範囲で、図示していないスリットもしくは切り込みを設けることによって、よりたわみやすくすることも効果的である。この場合、蛍光材料(特に無機EL蛍光材料)は湿度に弱い傾向を示すため、照光エリアや配線パターンから照光シート160端面までの距離は極力大きくとるほうが望ましい。
次に、配線シート102Aにおいては図11に示すように、配線パターン122Aの周囲にスリット130を設けている。スリット130の幅は金型での抜き加工となるため、量産性を考慮すると最小幅が限定される。また、スリット130の周囲には配線パターンを引き回すエリアが必要になるために極力スリット幅は小さいほうが好ましく、実際には0.5〜0.8mm程度が量産に適している。他の例としては図12に示すように配線パターン122Aの周囲に切り込み131を設ける方法もある。切り込み131のみでは裂ける恐れがあるため、切り込み131の両端には穴を設けるのが望ましい。この両端の穴については周囲の配線パターンを引き回すエリアを確保するために極力小さいほうがよく、かつ量産性を考慮するとφ0.5〜1.5mm程度が適している。また通常、導電体124と配線パターン122Aの導通領域確保の観点から、Cu箔面を広めにとることがある。
図11に示すように、スイッチボタン125と同心上に位置する配線パターン122AはCu箔による電極を形成するが、導電体124の外形より若干大きい領域にしてスイッチボタンを押した際のCu箔面の剛性を緩和する。
次に、カバーシート102Bについても図14に示すように導電体124周辺にスリット130を設けて、たわみやすい構造としている。スリット130の代わりに切り込み131でも代用可能である。カバーシート102Bについても、前述した配線シート102Aへのスリットと切り込みの量産可能な加工推奨寸法が適用される。
これらの構成部材の形状により、図19に示されるスイッチボタンを押した際のクリック特性のうち、荷重変位曲線の山P1と谷P2の差ΔPの値が大きく、P2の値が小さくなる傾向となり、明快で良好なクリック特性が得られるようになる。ここで、クリック特性とは、スイッチを押し下げ、解放する操作の際のスイッチ動作の感触を数値化したものである。クリック特性を表現するもっとも一般的なパラメータはクリック率で、ΔP/P1で算出される。
更に、支持部113と突起112の寸法と配置について説明する。スイッチボタン125周辺の基本構成は、図7の2スイッチボタン125”’に示すように、スイッチボタン125を成すプレートはスイッチ機能一つに対して一対である。この場合、支持部113はスイッチボタン125”’の4隅に配置している。支持部113の上面は円形状、楕円形状の他に、多角形のいずれかを選択する必要があるが、ここでは円形状と楕円形状を成している。支持部上面の端面は所定の曲率を持つR形状を成している。突起112は円形状で上面の端面は所定のR形状を成している。突起外形とスイッチボタン外形とは平面方向で少なくとも一方向に重ならないように隙間を設ける。前記隙間を小さく取るとクリック特性、特にクリック率の低下と作動力の上昇に影響し、また隙間の度合いはスイッチボタン同士の間隔に直結するためデザイン性に影響する。従って、支持部113と突起112の寸法、配置関係は、使用する材料特性,デザインと調整しあって決定されるものである。突起112の直径と高さは、導電体124のクリック特性、特にクリック率と作動力に影響し、通常導電体の直径の20%〜50%程度が好ましく、φ4mmの導電体ではφ1.5〜2.0mmで高さ0.2〜0.3mmの範囲が好ましい。支持部113の高さは突起112に対して若干高めに設定する。支持部113の面積が突起112の周囲に多すぎる場合や、支持部113が突起112に近すぎる場合あるいは支持部113と突起112の高さ方向の段差が大きすぎる場合、クリック特性を阻害することが起こる。また、支持部113より突起112が高い場合は周辺のスイッチボタンの誤動作や周辺が撓んでしまう。このため、支持部113の配置、形状に関しては、スイッチ部を構成する部材、つまり本構成では照光シート160、カバーシート102B、配線シート102B、導電体124、トップカバー106そしてスイッチ部126のサイズ、厚み、材質、貼り合わせ形状などによって最適化されるのが好ましい。
具体的には、図7に示すような配置と寸法関係を一例に挙げる。導電体単体の仕様を外径φ4mm、作動力を1.3Nと設定して突起112、支持部113の形状、寸法、配置の一例を挙げて説明する。ここで2スイッチボタン125”’の横幅X0を9.5mm、縦幅Y0を5mm、横方向のピッチPXを12.5mm、縦方向のピッチPYを7.5mmとする。支持部113はスイッチボタン125に対して4隅に配置し、下部左右に円柱形状が二つ、上部左右に楕円形状を二つ有する。突起112の上面直径X1はφ1.5mm、支持部113の上面直径Y2と支持部113’の縦幅Y2は1.35mmで設定されている。また、支持部113の上面端部R2は0.3mm、突起上面の端部R1は0.3mmでスイッチボタンや導電体らが撓んだ際の形状に倣うようなR形状を成している。円形状の支持部113と楕円形状の支持部113’の高さY2はともに0.35mm、突起112の高さは0.3mmで、支持部113と突起112の段差は0.05mmである。支持部113’の高さは支持部113と同じ高さを有し、横方向に隣接する段差Y4を有し、その寸法は0.08mmである。これらの寸法関係の場合、スイッチボタン125と支持部113の横方向の隙間Xは約0.8mm、縦方向の隙間Yは0.6mmとなる。クリック特性には、前述の隙間X、隙間Y、突起高さY1、支持部高さY2、突起112と支持部113の段差Y3、支持部上面の形状が大きく影響する。更に、図7からも明らかな通り、支持部113、113’同士の間隔(内寸法)は、導電体124の幅よりも縦方向、横方向ともに長いことが、クリック特性改善には望ましいことが判明した。
前述の寸法関係が良好なクリック特性を得られる一つの設定となる。その他、構成材料の種類、厚み、貼り合せ材料や貼り合せ面積についても併せて調整される。前記寸法関係は、スイッチボタン125の配置によるデザインや各部材の材料、厚みの組み合わせで最適な数値が求められるものである。従って、前記数値に限定されるものではない。
以上より、本発明のクリック特性向上効果をグラフで表したのが図20である。導電体単体の作動力を1.3Nとした場合の一例として、本発明の照光構造では、クリック率は30%程度、作動力は1.35N程度であった。良好なクリック特性とは一般的にクリック率が30%前後で、作動力は1.1〜1.6N程度である。従って本発明のスイッチは良好なクリック特性と言える。また、支持部113を配置したことによりスイッチボタン押下の際に、周囲のスイッチボタン125の誤動作の防止の効果も有している。さらに、スイッチボタン125周囲のトッププレート106平坦度維持や剛性感の確保も可能としている。
本明細書の実施形態では、導電体124として記載したが、導電体124はスイッチボタン125が押下された時に弾性変形し配線パターン122Aと配線パターン122Bとが電気的な導通が可能な弾性体で有ればよい。
本発明の照光式スイッチは、携帯電話、PDA等の携帯端末およびパーソナルコンピュータ等の電子機器に適用でき、薄型化を実現すると共に本発明の実施形態に記載の効果を奏することが可能となる。
本発明は、携帯電話だけでなく、PDA等の他の携帯端末及びパーソナルコンピュータ等の電子機器に適用できる。
Claims (13)
- 表面に配線が設けられた配線シートと、
前記配線シートの前記配線と導通可能な弾性体と、
前記配線シートを支持するための複数の支持部を備えた構造体と、
前記配線シートの裏面上に無機EL材料によって面発光する照光シートを有し、
前記支持部は、前記照光シートが発生する音響ノイズを低減可能とする位置に配置され、かつ前記複数の支持部同士の間隔(内寸法)が前記弾性体の幅よりも縦方向、横方向ともに長いことを特徴とする照光式スイッチ。 - 前記配線シートに電極が形成され、前記電極は前記弾性体の変形時に前記弾性体と電気的に接続される位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の照光式スイッチ。
- 前記配線シートが前記配線の周囲に切り込みあるいはスリットを有することを特徴とする請求項1に記載の照光式スイッチ。
- 前記弾性体は、前記配線シートとカバーシートとで挟持されていることを特徴とする請求項1に記載の照光式スイッチ。
- 前記カバーシートが、前記弾性体を挟持する面に粘着剤を有していることを特徴とする請求項4に記載の照光式スイッチ。
- 前記照光シートは保護層を有し、前記保護層の発光領域外周部において、前記発光領域外周部の少なくとも一部の前記保護層の厚みは前記発光領域よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項1に記載の照光式スイッチ。
- 前記照光シートの前記配線シートを有する面とは反対側に、スイッチボタンを備えたことを特徴とする請求項1に記載の照光式スイッチ。
- 前記照光シートの前記配線シートを有する面とは反対側に前記照光シートを覆うトッププレートを備えたことを特徴とする請求項1に記載の照光式スイッチ。
- 前記配線シートの前記スイッチボタンが配置される領域の外周領域において、前記支持部が前記配線シートを支持するよう配置されていることを特徴とする請求項1に記載の照光式スイッチ。
- 前記構造体は、前記支持部によって前記弾性体が収容されるように形成された空隙部を有し、前記空隙部に突起が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の照光式スイッチ。
- 前記構造体が筐体であることを特徴とする請求項1に記載の照光式スイッチ。
- 前記筐体が第1筐体と第2筐体を有し、第1筐体が金属で形成されていることを特徴とする請求項11に記載の照光式スイッチ。
- 請求項1に記載された照光式スイッチを有することを特徴とする電子機器。
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