JPH1139984A - Ｅｌ照光式スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型化が図れると共にその機械的寿命の長期
化が図れるＥＬ照光式スイッチを提供する。 【解決手段】 可撓製を有する透明な合成樹脂製シート
４１の下面にＥＬ素子層４５を設けると共に、ＥＬ素子
層４５の下側に、導電パターン２７と感圧抵抗膜２５と
２つの電極パターン２３，２３とを有する感圧膜スイッ
チ層を印刷形成した合成樹脂製シート２１を配置する。
合成樹脂製シート４１の上に透明製のドームばね４３を
設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ照光式スイッ
チに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯電話機や各種リモコン装置等
の入力操作部分には、暗所における視認性を得るため
に、自ら発光するエレクトロルミネッセント（以下「Ｅ
Ｌ」という）照光式スイッチが開発されている。

【０００３】ＥＬ照光式スイッチは、例えば透明シート
の下面全体にＥＬ素子層を設けることでＥＬ照光シート
を構成し、該ＥＬ照光シートの下側にメンブレンスイッ
チを配置し、前記ＥＬ照光シートの上をキートップや指
で押圧することでＥＬ照光シートを下降させてメンブレ
ンスイッチのスイッチ接点部分をオンオフする構造とな
っている。

【０００４】ＥＬ照光シートは、薄型であると同時にシ
ートの面全体を均一に照光できるので、発光ダイオード
を設置して照光するものに比べて、その厚みを薄くでき
るばかりかチップボンディングも不要で、輝度ムラも生
じにくい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでメンブレンス
イッチは、２枚のフレキシブルシートにそれぞれ設けた
接点パターンをスペーサに設けた穴を介して対向させる
ように積層して構成されている。そしてこれを照光式ス
イッチとするためには、該メンブレンスイッチの上面に
前記ＥＬ照光シートを載置することとなる。

【０００６】そしてスイッチをオンするためには、ＥＬ
照光シートの上を押圧して、メンブレンスイッチを構成
する上側の合成樹脂製シートをその接点パターンが下側
の接点パターンに当接するまで押し込まなければならな
い。つまりスペーサの厚み分だけＥＬ照光シートを押し
込んで撓ませなければならない。

【０００７】しかしながらＥＬ照光シートを押し込んで
撓ませたり、該押し込みをやめて元の位置に復帰させた
りしていると、ＥＬ照光シートに継続的に変形負荷が加
わり、その機械的寿命が短くなってしまうという問題点
があった。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、薄型化が図れると共にその機械的寿命
の長期化が図れるＥＬ照光式スイッチを提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明にかかるＥＬ照光式スイッチは、可撓製を有す
る透明な合成樹脂製シートの下面にＥＬ素子層を設ける
と共に、該ＥＬ素子層の下側に、感圧抵抗膜と感圧抵抗
膜の両面或いは何れか一方の面に形成される少なくとも
２つの電極パターンとを有することで前記感圧抵抗膜を
厚み方向に押圧した際に前記２つの電極パターン間の抵
抗値を変化せしめる感圧膜スイッチ層を配置することと
した。また本発明は、前記感圧膜スイッチ層を前記ＥＬ
素子層を形成した合成樹脂製シートとは別の合成樹脂製
シートの上に形成し、該感圧膜スイッチ層を形成した合
成樹脂製シートとＥＬ素子層を形成した合成樹脂製シー
トとを重ね合わせることとした。また本発明は、前記合
成樹脂製シートに形成したＥＬ素子層の下面にさらに前
記感圧膜スイッチ層を積層印刷することによって、１枚
のＥＬ兼感圧シートを構成することとした。また本発明
は、前記ＥＬ素子層を形成した合成樹脂製シートの上
に、透明製のドームばねを設置することとした。また本
発明は、前記ＥＬ素子層を形成した合成樹脂製シートの
前記２つの電極パターンの真上にあたる部分に開口部を
設けることとした。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。 〔第一実施形態〕図１は第一実施形態にかかるＥＬ照光
式スイッチを示す概略側断面図である。同図に示すよう
にこのＥＬ照光式スイッチは、硬質板１０の上に、感圧
型スイッチ２０を載せ、その上にＥＬ照光シート４０を
載せ、さらにその上にキートップ７０を載せて構成され
ている。なおこれらの図においてシート及び各印刷層の
厚みは説明の都合上それぞれ実際よりもかなり厚く示し
ている。以下各構成部品について詳細に説明する。

【００１１】ここで図２はＥＬ照光式スイッチの組立
図、図３は感圧型スイッチ２０の要部平面図、図４は図
２のＡ部分の拡大図である。

【００１２】まず図１，図２に示す硬質板１０は例えば
金属板で構成されているが、他の硬質樹脂板などで構成
しても良い。

【００１３】次に感圧型スイッチ２０は、図１，図２，
図３に示すように、絶縁性の合成樹脂製シート２１上
に、２つの円形の電極パターン２３，２３を形成し、該
両電極パターン２３，２３上を覆うように感圧抵抗膜２
５を形成し、さらに該感圧抵抗膜２５上の前記両電極パ
ターン２３，２３に対向する位置に１つの導電パターン
２７を形成して構成されている。なお電極パターン２
３，２３と感圧抵抗膜２５と導電パターン２７とによっ
て感圧膜スイッチ層が構成される。

【００１４】ここで合成樹脂製シート２１としては、例
えばポリエチレンテレフタレートシート（ＰＥＴシー
ト）製でその厚み７５μｍ乃至１８８μｍ程度のものを
使用する。

【００１５】次に電極パターン２３，２３は、銀ペース
トをスクリーン印刷することによって形成されており、
その一端からは電極パターン２３，２３と同時にスクリ
ーン印刷で形成される回路パターン２４，２４（図３参
照）が引き出されている。なお電極パターン２３，２３
の厚みはこの実施形態では１０μｍ程度（４μｍ乃至２
０μｍ程度が好ましい）である。

【００１６】次に感圧抵抗膜２５は、厚み方向へ押圧す
ることで該厚み方向の抵抗値を小さくする機能を有する
感圧材料を印刷することで形成されており、その厚みは
１５〜１００μｍ程度が好ましい。

【００１７】本実施形態にかかる感圧抵抗膜２５では、
押圧方向だけ（即ち厚み方向だけ）抵抗値が変化し、そ
れ以外の方向では絶縁状態のままである異方性感圧抵抗
膜を使用した。この感圧抵抗膜２５の材質としては、弾
性材中に導電粉を混合したものを用いている。具体的に
この実施形態においては、弾性材としてシリコンゴム、
導電粉としてカーボン粉を使用し、シリコンゴム５．０
〜２０．０重量部に対してカーボン粉１．０重量部（場
合によってはさらに絶縁フィラーをシリコンに対して
０．１〜２．０重量部）を混合し、これを例えば高沸点
エステルなどからなる溶剤に溶かしたものを用いてい
る。またカーボン粉としてはサブミクロンオーダーの微
粉末状の一般的なカーボンブラックを使用している。

【００１８】なお弾性材としては、シリコンゴムに限定
されず、他の各種ゴム材（例えばブタジエンゴム，アク
リルニトリル・ブタジエン・スチレンゴム等）、又は熱
可塑性エラストマー（例えばスチレン系熱可塑性エラス
トマー，オレフィン系熱可塑性エラストマー等）、又は
塩ビ・酢ビ系樹脂材、又はポリエチレン等の各種弾性を
有する材料が使用できる。

【００１９】また導電粉の材質としては、カーボンブラ
ックの他に、球状黒鉛，ビーズ状黒鉛，鱗状黒鉛，フレ
ーク状黒鉛，土状黒鉛等が使用でき、またこれらの混合
体であっても良い。また他の導電金属粉でも良い。

【００２０】また導電パターン２７は、前記電極パター
ン２３，２３と同様のものを用いている。

【００２１】次にＥＬ照光シート４０は、図１，図２に
示すように、可撓製を有する透明な合成樹脂製シート４
１の下面全体にＥＬ素子層４５を設けるとともに、該合
成樹脂製シート４１の上面に透明材質からなるドームば
ね４３を取り付けて構成されている。

【００２２】ここでこのＥＬ照光シート４０の製造方法
を説明する。即ちこのＥＬ照光シート４０は、まずその
厚みが例えば７５μｍ乃至１８８μｍ程度の透明なＰＥ
Ｔシートからなる合成樹脂製シート４１であって、図４
に示すように予めその下面全面に透明電極層４２１を形
成したものを用意し、該透明電極層４２１の下面全体に
蛍光体層４２３と誘電体層４２５と背面電極層４２７と
を印刷積層することでＥＬ素子層４５を形成し、さらに
該ＥＬ素子層４５の下面全体にレジスト層４２９を印刷
積層し、さらに合成樹脂製シート４１の上面に図１，図
２に示すドームばね４３を図示しない粘着シートなどに
よって取り付けることによって製造する。

【００２３】ここで透明電極層４２１としては、例えば
厚み１μｍ程度のＩＴＯ膜（酸化インジウムスズ膜）を
用いる。この透明電極層４２１は合成樹脂製シート４１
に予め蒸着されている。

【００２４】蛍光体層４２３としては、樹脂バインダー
（高誘電率樹脂、例えばシアノエチル系樹脂、ポリフッ
化ビニリデン系樹脂など）中に蛍光体（例えばＺｎＳに
Ｃｕをドープしたもの）の粉末を混合したものを用い、
その厚みは例えば５０μｍ程度にする。

【００２５】誘電体層４２５としては、高誘電率絶縁
材、例えば高誘電率樹脂（例えばシアノエチル系樹脂、
ポリフッ化ビニリデン系樹脂など）に高誘電率フィラー
（例えばチタン酸バリウムの粉末）を混合したものを用
いる。

【００２６】背面電極層４２７としては、例えばカーボ
ンペーストや銀ペーストを用いる。

【００２７】ドームばね４３としては、例えばＰＥＴシ
ートを金型で挟持することで熱変形させて上方向に突出
するようにドーム状に成形したものを用いる。

【００２８】そしてこのＥＬ照光式スイッチを組み立て
るには、図２に示すように、硬質板１０の上に感圧型ス
イッチ２０を載せ、その上にＥＬ照光シート４０を載
せ、該ＥＬ照光シート４０に取り付けたドームばね４３
の上にモールド樹脂製で透明なキートップ７０を載置す
る。キートップ７０はＥＬ照光シート４０の上に配設さ
れたケース６０に設けた開口６１を介して、上下動自在
に支持されている。なおケース６０は透明でも不透明で
も良い。

【００２９】そして図１においてキートップ７０を矢印
Ｂ方向に押圧すれば、ドームばね４３がクリック感覚を
生じながら変形してその下面がＥＬ照光シート４０と感
圧抵抗膜２５を押圧する。

【００３０】これによって感圧抵抗膜２５の押圧された
部分の厚み方向の抵抗値が小さくなり、一方の電極パタ
ーン２３→導電パターン２７→他方の電極パターン２３
の回路がオン状態となる。

【００３１】一方キートップ７０への押圧を解除すれ
ば、ドームばね４３は元の状態に自動復帰し、両電極パ
ターン２３，２３間はオフ状態に復帰する。

【００３２】なおキートップ７０を押圧しても、感圧抵
抗膜２５の厚みは殆ど変化しない。従って押圧したＥＬ
照光シート４０も殆ど撓まない。従ってＥＬ照光シート
４０に継続的に機械的変形負荷がかかることはなく、従
来のメンブレンスイッチを用いた場合に比べてその機械
的寿命の長期化が図れる。

【００３３】一方前記ＥＬ素子層４５の内の透明電極層
４２１と背面電極層４２７（図４参照）間に、例えば１
００Ｖで１ＫＨｚの交流電圧を印加すれば、蛍光体層４
２３全体が発光し、その光は透明な合成樹脂製シート４
１及びドームばね４３及びキートップ７０を通して該キ
ートップ７０の表面を明るく照らし出す。

【００３４】ここでこの実施形態でドームばね４３を取
り付けた理由を説明する。即ちドームばね４３を取り付
けたのは、もちろんキートップ７０を押圧した際に良好
なクリック感覚を得るためであるが、同時に感圧型スイ
ッチ２０の両電極パターン２３，２３間を感度良くオン
オフさせるためでもある。

【００３５】即ち感圧抵抗膜２５の厚み方向の抵抗値
は、該感圧抵抗膜２５を押圧する押圧力に応じて変化す
る。つまり該押圧力が弱いと、押圧したつもりでも両電
極パターン２３，２３間がオン状態とならない場合が生
じる恐れがある。

【００３６】そこでドームばね４３を取り付けておけ
ば、これをクリック感覚が生じる深さまで押し込めば、
ドームばね４３の反転力によって導電パターン２７は所
定の集中した強い衝撃力で押圧されて、確実に両電極パ
ターン２３，２３間の抵抗値をオンと言える抵抗値まで
減少させることができる。つまりオンオフの切り換えが
確実に行なえるからである。

【００３７】ところで感圧型スイッチ２０の構造は上記
実施形態のものに限定されず他の種々の構造のものが利
用でき、例えば図５に示すように、感圧抵抗膜２５の上
下に一対の電極パターン２３ａ，２３ｂを設け（従って
導電パターン２７は省略）、これによって両電極パター
ン２３ａ，２３ｂ間をオンオフするように構成しても良
い。なおこの場合は電極パターン２３ａ，２３ｂと感圧
抵抗膜２５とによって感圧膜スイッチ層が構成される。

【００３８】〔第二実施形態〕図６は第二実施形態にか
かるＥＬ照光式スイッチの組立図である。なお前記第一
実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細な説
明は省略する。

【００３９】この実施形態において前記第一実施形態と
相違する点は、導電パターン２７を感圧抵抗膜２５の上
に形成するのではなく、対向するＥＬ照光シート４０の
レジスト層４２９の下面に印刷形成した点のみである。

【００４０】このように構成しても第一実施形態と同様
の動作をする。なおこの実施形態のように構成した場
合、感圧抵抗膜２５と導電パターン２７との間は何ら接
着されておらず、単に両者は触れ合っている状態とな
る。従って両者の接触面における接触抵抗値は大きい。

【００４１】このため感圧抵抗膜２５の材質として感度
の高いもの、即ち応力変化に対してその抵抗値が変化し
やすい材質のものを使用しても、接触抵抗値を大きく保
てるので、無押圧状態において両電極パターン２３，２
３間を確実にオフ状態に保っておくことができる。

【００４２】一方導電パターン２７が上側から押圧され
た際は、前述の通り両電極パターン２３，２３間がオン
するが、この押圧の際、該押圧力によって導電パターン
２７は感圧抵抗膜２５に強く押し付けられるので、両者
の接触面における接触抵抗値は小さくなる。同時に前述
のように感度の良い感圧抵抗膜２５が使用できるので、
前記押圧に対して両電極パターン２３，２３間は即座に
オンする。

【００４３】つまり本実施形態においては、感圧抵抗膜
２５の上に導電パターン２７を印刷せず、それぞれを別
々の基板に形成した上で両者を接触するように重ね合わ
せたので、たとえ感度の良い感圧抵抗膜２５を用いて
も、無押圧状態では両電極パターン２３，２３間の抵抗
値を大きく維持できて確実にオフ状態を保持でき、押圧
状態では感度良く両電極パターン２３，２３間をオンで
きる。

【００４４】なお図５に示すように感圧抵抗膜２５の上
下に電極パターン２３ａ，２３ｂを設ける構成の感圧型
スイッチ２０に本実施形態を適用する場合は、上側の電
極パターン２３ａを対向するＥＬ照光シート４０のレジ
スト層４２９の下面に印刷形成すればよい。

【００４５】〔第三実施形態〕図７は第三実施形態にか
かるＥＬ照光式スイッチの組立図である。なお前記第一
実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細な説
明は省略する。

【００４６】この実施形態において前記第一実施形態と
相違する点は、合成樹脂製シート４１の下面全体にＥＬ
素子層４５を設け、該ＥＬ素子層４５の下側に印刷した
レジスト層４２９の下面にさらに導電パターン２７と感
圧抵抗膜２５と２つの電極パターン２３，２３とをこの
順番で積層印刷して感圧膜スイッチ層を形成し、さらに
その下面にレジスト層３１を印刷形成し、これによって
ＥＬ兼感圧シート５０を構成した点である。

【００４７】そしてこのＥＬ兼感圧シート５０を硬質板
１０の上に載置し、一方ＥＬ兼感圧シート５０の上面に
ドームばね４３を取り付け、さらにその上にキートップ
７０を配設すれば、ＥＬ照光式スイッチが完成する。

【００４８】この実施形態においてもスイッチのオンオ
フは第一実施形態などと同様に行なえる。

【００４９】この実施形態によれば、前記第一，第二実
施形態に比べて１枚の合成樹脂製シート４１の下面に印
刷工程のみで２つの機能を持たせることができるので、
より部品点数が削減でき、構造がシンプルになり、より
薄型化が図れ、組み立てコストも低減される。

【００５０】なおこの実施形態においても、図５に示す
と同様に、感圧抵抗膜２５の上下に電極パターン２３
ａ，２３ｂを設けた構造としても良い。

【００５１】〔第四実施形態〕図８は第四実施形態にか
かるＥＬ照光式スイッチの概略側断面図である。なお前
記第一実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳
細な説明は省略する。

【００５２】この実施形態において前記第一実施形態と
相違する点は、ドームばね４３を感圧型スイッチ２０の
上に直接図示しない粘着テープ等によって取り付け、そ
の上に円形の開口部４９を設けたＥＬ照光シート４０を
載置した点である。このときドームばね４３は開口部４
９から露出する。

【００５３】このように構成すれば、キートップ７０を
押圧してドームばね４３を反転して感圧型スイッチ２０
を押圧した際、該押圧力がＥＬ照光シート４０を全く押
圧しないので、上記各実施形態に比べてさらにスイッチ
のオンオフ感度が向上すると同時に、ＥＬ照光シート４
０に機械的ダメージを与えないので長寿命化が図れる。

【００５４】〔第五実施形態〕図９は第五実施形態にか
かるＥＬ照光式スイッチの概略側断面図である。この実
施形態の場合、第一実施形態と同様に硬質板１０の上に
感圧型スイッチ２０とＥＬ照光シート４０を載置し、そ
の上にドームばね４３とキートップ７０を配置するので
あるが、ＥＬ照光シート４０のドームばね４３の真下の
部分に円形の開口部４９を設けている点が相違してい
る。

【００５５】このように構成しても、図８に示す第四実
施形態と同様に、スイッチのオンオフ感度が向上すると
同時に、ＥＬ照光シート４０に機械的ダメージを与えな
いので長寿命化が図れる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 ＥＬ素子層と感圧膜スイッチ層とを重ねることでＥＬ
照光式スイッチを構成したので、薄型化が図れるばかり
か、ＥＬ素子層を押圧してスイッチをオンオフさせる際
に押圧したＥＬ素子層は殆ど撓まず、該ＥＬ照光式スイ
ッチの長寿命化が図れる。

【００５７】ＥＬ素子層を設けた合成樹脂製シートの
上に透明製のドームばねを設置した場合は、透明なので
光を真下から均一に照射できて輝度ムラが少なく、また
ドームばねの反転力による集中した強い衝撃力にて、確
実に感圧膜スイッチ層のオンオフの切り換えが行なえ
る。

【００５８】１枚の合成樹脂製シートの下面にＥＬ素
子層と感圧膜スイッチ層とを順番に積層印刷して１枚の
ＥＬ兼感圧シートを構成した場合は、さらに部品点数が
削減でき、より薄型化が図れ、組み立てコストが低減さ
れる。

【００５９】２つの電極パターンの真上の部分にあた
るＥＬ素子層に開口部を設けた場合は、スイッチオンオ
フ時の押圧力がＥＬ素子層に全く印加されないので、オ
ンオフ感度が向上すると同時に、ＥＬ素子層に機械的ダ
メージを与えないので長寿命化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態にかかるＥＬ照光式スイッチを示
す概略側断面図である。

【図２】ＥＬ照光式スイッチの組立図である。

【図３】感圧型スイッチ２０の要部平面図である。

【図４】図２のＡ部分の拡大図である。

【図５】他の構造の感圧型スイッチ２０を用いたＥＬ照
光式スイッチの組立図である。

【図６】第二実施形態にかかるＥＬ照光式スイッチの組
立図である。

【図７】第三実施形態にかかるＥＬ照光式スイッチの組
立図である。

【図８】第四実施形態にかかるＥＬ照光式スイッチの概
略側断面図である。

【図９】第五実施形態にかかるＥＬ照光式スイッチの概
略側断面図である。

【符号の説明】

１０ 硬質板 ２０ 感圧型スイッチ ２１ 合成樹脂製シート ２３，２３ 電極パターン ２５ 感圧抵抗膜 ２７ 導電パターン ４０ ＥＬ照光シート ４１ 合成樹脂製シート ４３ ドームばね ４５ ＥＬ素子層 ４９ 開口部 ５０ ＥＬ兼感圧シート ７０ キートップ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓製を有する透明な合成樹脂製シート
   の下面にＥＬ素子層を設けると共に、 該ＥＬ素子層の下側に、感圧抵抗膜と感圧抵抗膜の両面
   或いは何れか一方の面に形成される少なくとも２つの電
   極パターンとを有することで前記感圧抵抗膜を厚み方向
   に押圧した際に前記２つの電極パターン間の抵抗値を変
   化せしめる感圧膜スイッチ層を配置したことを特徴とす
   るＥＬ照光式スイッチ。
2. 【請求項２】 前記感圧膜スイッチ層を前記ＥＬ素子層
   を形成した合成樹脂製シートとは別の合成樹脂製シート
   の上に形成し、該感圧膜スイッチ層を形成した合成樹脂
   製シートとＥＬ素子層を形成した合成樹脂製シートとを
   重ね合わせたことを特徴とする請求項１記載のＥＬ照光
   式スイッチ。
3. 【請求項３】 前記合成樹脂製シートに形成したＥＬ素
   子層の下面にさらに前記感圧膜スイッチ層を積層印刷す
   ることによって、１枚のＥＬ兼感圧シートを構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載のＥＬ照光式スイッチ。
4. 【請求項４】 前記ＥＬ素子層を形成した合成樹脂製シ
   ートの上に、透明製のドームばねを設置したことを特徴
   とする請求項１又は２又は３記載のＥＬ照光式スイッ
   チ。
5. 【請求項５】 前記ＥＬ素子層を形成した合成樹脂製シ
   ートの前記２つの電極パターンの真上にあたる部分に開
   口部を設けたことを特徴とする請求項１又は２又は３又
   は４記載のＥＬ照光式スイッチ。