CN101116161A - 薄型键盘 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，由于对便携式电话机的设计性的重视而有薄型化的趋势，因此，为响应该要求，使键盘部分极力薄型化。本发明提供一种薄型键盘(1)，其具有：在表面或背面形成表示键的功能的字符、记号、图形等显示标记的金属制或树脂制的键顶(2)；支承固定该键顶并由硅酮橡胶和各种弹性体等具有橡胶弹性的材料构成的键座(3)；在所述键顶的背面通过印刷而形成的EL元件(8)；以及印制电路板(5)，该印制电路板(5)在表面配设有通过对所述键顶(2)进行按压而进行电路的闭合、关断的开关要素(4)，并形成有与此开关要素相关的电路图案。

Description

薄型键盘
技术领域
该发明涉及用于将便携式电话机、便携式信息终端装置(PDA)等便携、移动办公设备用的输入装置、即将多个键集合配置而成的键盘进行薄型化的技术。
背景技术
键盘是构成便携式电话机、便携式信息终端装置(PDA)等便携移动办公设备的部件，通过分别将作为字母及/或数字键及功能键等按钮的多个键头(key top)在被称为键座的一个片表面上排列结合而成。上述键座是硅酮橡胶和热可塑性弹性体等具有橡胶弹性的柔软片。这样构成的键盘在其下面紧贴配置印制电路板而形成按钮开关，并配置有用于从背面照亮键顶的光源，所述印制电路板具备通过按压按钮而闭合的多个常开接点。
由于键盘如上所述构成为将多个结构要素层状重叠的状态，故一个一个的结构要素的厚度被累积而达到相当的厚度。因此，为进一步提高便携移动办公设备的携带性，而要求将整体极力薄型化。
但是，例如在专利文献1公示的方法中，重合在一起的各结构要素具有现有公知的结构，因此，在该构造上将其进一步薄型化是有限度的。另外，通过在光源中只使用比LED薄的EL片，对于将键盘薄型化是有限度的。即，虽然EL片比目前通常作为光源使用的LED(发光二极管)的厚度薄，但是，由于作为形成将电极和发光层层叠而成的EL元件的基体片及作为保护片的树脂薄膜需要2片以上，因此，虽然EL元件自身的厚度非常薄，但由于增加了上述2片树脂片的量的厚度，故薄型化有限度的(在现实中最低也是0.2mm左右)。
专利文献：日本特开2002-234757号公报。
发明内容
便携式电话机因为重视设计性而有薄型化的倾向。与此同时，对于键盘而言，要求将其厚度尽可能地薄型化。但是，只承袭现有技术，对将键盘薄型化是有限度的。其限度是1.5～1.6mm。
用于从背面照亮键顶的光源(LED)即使说小也如小豆粒般，是具有纵、横、高尺寸的立体的构造体，尤其是其高度阻碍了薄型化。
当键顶为树脂制时，为得到必要的强度，其薄型化以0.6mm为限。另外，当在光源中使用LED(发光二极管)时，需要在键座上准备LED容纳部。该容纳部最低也需要0.6mm的厚度，由于需要确保用于确保键行程的0.3mm的动作部，因此不可能将键座设定在0.9mm以下。另外，在使用EL片作为光源时，虽然不需要上述LED容纳部，但含有上述动作部的键座整体的厚度最低也需要0.6mm左右，在其上增加上述的EL片的厚度(0.2mm)，使键盘整体的厚度达到1.4mm以上。
针对这样的现状，本发明要解决的课题是，为了将便携、移动办公设备的厚度极力薄型化而减少将键组件部分的分别独立的结构要素进行重叠的数量，以及限制作为阻碍薄型化的原因之一的、用于从背面照亮键顶的光源的高度，从而进一步提高便携、移动办公设备的携带性。
作为解决上述课题的一种装置，对于键顶，在其为树脂制时将其厚度控制在0.6mm左右、或在其表面由树脂薄膜覆盖的作为所谓薄膜键时以及为SUS(不锈钢)等金属板制时，将厚度控制在0.1～0.3mm。当键顶为金属制时，为进行照射，通过激光蚀刻或化学蚀刻开设字符等的孔。
另外，着眼于用于从背面照亮阻碍薄型化的键顶的光源。作为用于限制光源高度的装置，利用可大幅降低厚度(高度)的薄膜状的EL(electro-luminescence)元件来代替LED等现有的立体光源，并通过印刷而在键顶的背面形成该薄膜状的EL元件，由此得到EL一体化薄型键盘的结构。而且，对薄型EL光源的配线使用对键座进行蒸镀或溅射等金属薄膜的成膜方法，从而进一步挑战薄型化。
现有技术的键组件的厚度界限是1.5mm～1.6mm，而通过实施本发明，其界限被打破，可以薄型化到1.0mm左右。
另外，通过在键顶背面进行印刷而形成EL元件，可将键盘薄型化没有EL元件的底部薄膜的量。
通过在键顶背面进行印刷而形成EL元件，可不需要EL元件的底部薄膜，从而可以良好地感触键盘。
附图说明
图1是示出具备本发明的薄型键盘的折叠型的薄型化了的便携式电话机的整体图像的立体图；
图2是示出本发明的薄型键盘的实施例1的外观的立体图；
图3是本发明的薄型键盘的实施例1的分解立体图；
图4是示出本发明的薄型键盘的实施例1的构造的放大剖面图；
图5是示出本发明的薄型键盘的实施例2的构造的放大剖面图；
图6是示出本发明的薄型键盘的实施例3的构造的放大剖面图；
图7是示出本发明的薄型键盘的实施例4的构造的放大剖面图。
具体实施方式
通过如下实施方式等进行键盘的薄型化挑战，即，在键顶背面直接印制EL元件，由此不需要EL片的底膜的实施方式；和通过在硅酮橡胶等具有橡胶弹性的柔软片、即键座上利用印制、蒸镀或溅射而形成对该EL元件的配线的实施方式。
便携式电话机大致分为如下两种方式：图像显示部分和键顶部分配置在同一平面上而使整体成棒型(直板型)的结构；在图像显示部分和键顶部分之间配置蝶绞(hinge)而可以折叠的折叠型的结构，本发明对象的键盘薄型化能够适用于任一种类型，因此，作为一实施例而示出用于折叠型(参照图1)的应用例。
如图2及图3所示，薄型键盘(以下简称为“键盘”)1通过将分别表示字母、记号及/或数字的十数字键2a、2a、对电源的开、关、线路的切断、邮件等功能进行分配的功能键2b、2b、以及上部中央部分的光标键2c等按钮即多个键进行集合而成，其包括与上述各键2a、2a…、2b、2b…、2c、2c…对应的键顶2、2…、以及键座3，所述键座3采用支承固定该键顶2、2…的各种热塑性弹性体和硅酮橡胶等具有橡胶弹性的柔软片。在键座3的与各键2a、2a…、2b、2b…、2c对应的部分的背面分别一体形成有朝向下方突出的接点按压突起(压点)3a、3a、…。在这样构成的键盘1的下面，作为开关要素而紧贴配置有印制电路板5，该印制电路板5具备使通过按压各键顶2而闭合的多个常开接点短路来进行电连接的金属穹面4、4等。另外，上述结构不是必需的结构，6是固定于键座3上，同时以包围键顶2、2…的周围的方式配置的装饰用或键盘1固定用的框体。
在各键顶2的背面，通过丝网印刷等适当的印刷方法直接形成用于照亮表示各键2a、2a…、2b、2b…、2c的功能的字符、记号、图形等的光源即EL元件8、8、…(参照图4～图7)。另外，在键座3的表面(上面)及/或背面(下面)，通过蒸镀、溅射环等金属薄膜的成膜方法形成有用于将上述EL元件8、8、…向印制电路板5电连接的导电性印刷或利用1金属薄膜得到的配线图案3b(参照图4～图7)。另外，在通过上述的成膜方法来向键座3形成金属薄膜时，为了不断线而切实地形成配线图案3b，理想的是将构成键座3的材料以拉伸的状态进行成膜。该表背的配线图案3b通过通孔3c连接(参照图6及图7)。该通孔3c为切实地进行表背的配线图案3b的连接，也可以用导电性橡胶或导电性墨水3d来填埋(参照图6)。
另外，在各键顶2、2…是透明硬质树脂制的情况下，在其背面通过丝网印刷等适当的方法形成用凹(negative)或凸(positive)的形式表示显示各键2a、2a…、2b、2b…及2c的功能的字母、记号及/或数字等的文字印刷层9(参照图5及图7)。上述EL元件8形成在该文字印刷层9上。另外，形成文字印刷层9的面并非限定于键顶2的背面，也可以为在适当的树脂制的薄膜10的背面形成、且通过该薄膜10覆盖该键顶2的表面(上面及侧面)的构造(参照图6)、即所谓薄膜键的构造；或者简单地设于键顶的表面(上面)的构造。以下记述本发明的具体的实施例。
实施例1
图1～图4表示本发明的薄型键盘的实施例1。本实施例的键盘1如图1～图3所示，由对应于各种键2a、2a、2b、2b及2c分别分体地由SUS等薄的金属板构成的键顶2、2…；和在上面配置该键顶2、2…且通过粘结剂7等进行固定的键座3来构成键盘1，并在其下侧紧贴配置有通过树脂成形得到的印制电路板5。在图4中，在押下键顶2时，通过键座3背面的压点3a进行按压，金属穹面4使在印制电路板5上配置的两个常开接点(图示省略)之间短路。由此，只在按压键顶2的期间完成电路。
如图1及图4所示，在键顶2上，为了将分别表示各键2a、2a、2b、2b及2c的功能的字母、记号及/或数字等照亮，而从构成键顶2的金属板的表面贯通到背面设置与字母、记号及/或数字等形状吻合的贯通孔2d、2d。这些贯通孔2d、2d如图4的局部放大图所示，为了防止在贯通孔2d、2d开口缘的边缘损伤手指，且为防水及防尘，用适宜的透明树脂2e、2e进行填埋。
在各键顶2、2…的背面，通过印刷等分别形成作为透过照明用光源的EL(Electro-luminescence)元件8、8、…。用于向该各EL元件8供电的配线使用由硅酮橡胶等构成的键座3的配线图案3b。具有以上结构的键顶2、2…通过粘结剂7而固定在键座3上面的规定部位。同时，EL元件8通过在键座上形成的配线图案3b而与印制电路板5电连接。
在使用由SUS等薄的金属板构成的键顶2的上述实施例1所示的薄型键盘1的情况下，作为键顶2可以使用厚度为0.1～0.3mm的金属板，可在该键顶上组合厚度为0.2～0.3mm的金属穹面4，在其上增加了键座3的厚度的厚度、即从键顶1的表面到印制电路板5的表面的厚度可以设定在0.88～0.98mm的范围。另外，为了将键盘1薄型化，键顶2越薄越有效，但是太薄时，在给键顶2施加任意应力时都会产生变形而不能恢复原有的形状，因此，现实中优选0.2～0.3mm左右。但是，只要使用能够消除该应力引起的变形问题的材质及手法，则也可以设定为0.1mm以下的厚度。例如，虽然图示及详细的说明省略，但通过将金属板形成用两张薄树脂薄膜从上下夹持的构造(层叠构造)，作为键顶2，可在不降低必要的强度和形状复原性等的情况下，进一步减薄金属板自身的厚度。
实施例2
图5是采用了硬质树脂板作为键顶2的实施例2的剖面图。该实施例2的键盘1A如图1及图2所示，分别表示字母、记号及/或数字的十数字键2a、2a、对电源的开、关、线路的切断、邮件等功能进行分配的功能键2b、2b、以及上部中央部分的光标键2c等按钮的多个键作为多个的键顶2、2分别分体形成。各键2a、2a、2b、2b及2c每一个为键顶2、2…分体且分别独立地上下动作的构造。各键顶2、2由聚碳酸酯树脂、丙烯酸硬质等透明硬质树脂形成。随之，在各键顶2、2的背面形成凹或凸状的文字印刷层9，并以覆盖该文字印刷层9的方式形成EL元件8。利用自该EL元件8发出的光照亮文字印刷层9上形成的显示键的功能的各种文字等。键顶2、2…通过粘结剂7固定在键座3上面的规定部位。同时，通过键座上形成的配线图像3b将EL元件8与印制电路板5电连接。
在键盘1A上，当采用硬质树脂板作为键顶2时，由于厚度的界限为0.6mm，因此，可以将自键顶1的表面到印制电路板5的表面的厚度设定为1.28mm左右。键盘1A的除上述结构以外的结构基本上与实施例1的键盘1相同，因此，对于该同样结构的部分使用与说明键盘1时使用的符号相同的符号，并省略说明。
实施例3
图6示出本发明薄型键盘的实施例3。该实施例3的键盘1B在键顶2采用了所谓薄膜键的构造。即，键顶2、2…具有除去背面的表面上面及侧面用聚碳酸酯等适当的透明树脂制的薄膜10、10、…覆盖且内部用透明硬质树脂填充的构造。在该薄膜10的背面(内部的紧固在透明硬质树脂上的面)上通过印刷等形成有在键顶2、2…上分别表示各键2a、2a、2b、2b及2c的功能的字母、记号及/或数字等的文字印刷层9。另外，上述键顶2通过一般的薄膜键的制造方法、即如下制造方法形成，在成形模内配置预先形成了文字印刷层9等的薄膜片，并向该成形模内射出透明硬质树脂，将该树脂和薄膜片一体成形。需要说明的是，在本实施例中，EL元件8在键顶2的背面形成，但是也可以在薄膜10上通过印刷等从文字印刷层9的上面开始形成使用。
在键座3上形成有将表背的配线图案3b、3b电连接的通孔3c。该通孔3c被导电性橡胶或导电性油墨3d填埋。即，上面及下面的电连接结束后，通孔3c通过印刷橡胶或导电性油墨来进行填充。具有以上结构的键顶2、2…通过粘结剂7固定在键座3上面的规定部位。同时，通过键座上形成的配线图案3b将EL元件8与印制电路板5电连接。
键盘1B的各键顶2通过覆盖表面的薄膜10增强了强度，因此，与用硬质树脂形成整体的上述键盘1A的键顶2相比可以使厚度变薄，因此可以设定为0.3mm的厚度。因此，整体厚度被控制在0.98mm左右。键盘1B的除上述结构以外的结构基本与实施例2的键盘1A相同，因此，对于该相同结构的部分使用和说明键盘1时使用的符号相同的符号，并省略其说明。
实施例4
图7示出采用硬质树脂板作为键顶2的薄型键盘的实施例4。该实施例4中的键盘1C具有与实施例2中的键盘1A大致相同的基本结构，其将表示字母、记号及/或数字的十数字键2a、2a、对电源的开、关、线路的切断、邮件等功能进行分配的功能键2b、2b、以及上部中央部分的光标键2c等按钮的多个键分别分体形成的键顶2、2作为多个键顶2、2。各键顶2、2利用聚碳酸酯树脂、丙烯酸硬质等的透明硬酯树脂形成。与此同时，在各键顶2的背面形成凹或凸状的文字印刷层9，并以覆盖该文字印刷层9的方式形成EL元件8。利用自该EL元件8发出的光将表示文字印刷层9上形成的显示键的功能的各种文字等照亮。
在键座3上形成有将表背的配线图案3b、3b电连接的通孔3c。具有以上结构的键顶2、2…通过粘结剂7固定在键座3上面的规定部位。同时，利用键座上形成的配线图案3b将EL元件8与印制电路板5电连接。
该实施例4的键盘1C的外观与图5所示的键盘1A大致相同。键盘1C的除上述结构以外的结构基本与键盘1及1A等相同，因此，对于该同样结构的部分，使用和说明键盘1时使用的符号相同的符号，并省略其说明。另外，文字印刷层2不一定在背面形成，也可以在其表面(露出到外部的上面及侧面)实施通过涂装等形成外观色调或文字等的适当的装饰。
在上述各实施例中，在键座3下面的压点3a、3a、…和印制电路板5之间设置有金属穹面4。金属穹面4由具有导电性且具有形状记忆能力的例如磷青铜材料制成，因具有穹面状的形状而得此命名。金属穹面4不一定必须制成这样的穹面状，只要是在压下键顶2时，通过键座3的压点3a按压而确实地闭合常开点，而且在停止键顶2的压下时，能够恢复原形状的形状及构造即可。金属穹面4具有下述作用，即：在按压特定的键顶2时，响应金属穹面元件的压下运动，将在配置于其下方的印制电路板5上印刷配线的常开接点闭合，从而形成电路。
在键顶2的上面或下面，应用各种任意的装饰手法，实施含有表示各键功能的字符、记号等装饰即文字印刷层9。在键顶为金属制时，只要不是简单地给予键盘金属色调的外观，可以在其表面进行各种种类的涂装。
工业实用性
本发明涉及用于便携式电话机、便携信息终端装置(PDA)等移动办公设备的薄型键盘，因此，以电子设备及其各种部件的制造业为主，在要求具备键的这些设备的薄型化的产业领域具有广泛的可利用性。

Claims (5)

1.一种薄型键盘，其特征在于，具有：
在表面或背面形成表示键的功能的字符、记号、图形等显示标记的金属制或树脂制的键顶；
支承固定该键顶并由硅酮橡胶和各种弹性体等具有橡胶弹性的材料构成的键座；以及
用于照亮所述键顶的EL元件；
其中，所述EL元件通过印刷而形成在所述键顶的背面。
2.一种薄型键盘，其特征在于，具有：
在表面或背面形成表示键的功能的字符、记号、图形等显示标记的金属制或树脂制的键顶；
支承固定该键顶并由硅酮橡胶和各种弹性体等具有橡胶弹性的材料构成的键座；以及
用于照亮该键顶的EL元件；
其中，所述EL元件通过印刷而形成在所述键顶的背面，
对该EL元件的配线通过印刷、蒸镀或溅射中之一而形成在硅酮橡胶的键座上。
3.一种薄型键盘，其特征在于，具有：
在表面或背面形成表示键的功能的字符、记号、图形等显示标记的金属制或树脂制的键顶；
支承固定该键顶并由硅酮橡胶和各种弹性体等具有橡胶弹性的材料构成的键座；
用于照亮该键顶的EL元件；以及
印制电路板，其在表面配设有通过对所述键顶进行按压而进行电路的闭合、关断的开关要素，并形成有与此开关要素相关的电路图案；
其中，所述EL元件通过印刷而形成在所述键顶的背面，
对该EL元件的配线通过蒸镀或溅射等金属薄膜的成膜方法而形成在硅酮橡胶的键座的上面或下面，
在基于该成膜方法的形成之际，在拉伸了具有橡胶弹性的材料的状态下进行成膜。
4.如权利要求2或3所述的薄型键盘，其特征在于，
当对所述EL元件的配线既设置在键座的上面也设置在背面时，经由通孔连接表面背面，该连接后的通孔通过导电印刷或橡胶填充而填埋。
5.如权利要求1～3中任一项所述的薄型键盘，其特征在于，在所述键顶为金属制时，为了进行照明，通过激光蚀刻或化学蚀刻在所述键顶上设置字符或记号形状的贯通孔。
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