JP2007018887A - シートスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】（イ）ストローク寸法を充分に確保し（ロ）フィーリング変更を容易にし（ハ）「底づき感」を解消すると共に（ニ）寸法が大きくならないシートスイッチを実現する。
【解決手段】ユーザ５０によって「スイッチ部」が押下されて窪むことにより接点電極１３と対向電極２３とが接触して導通するシートスイッチにおいて、支持体４１は、「スイッチ部」を介した押下による荷重により弾性変形する弾性材により構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器の操作部分に使用されるシートスイッチに関する。

薄くて軽いスイッチとしてシートスイッチが知られている（特許文献１〜３）。シートスイッチは、２枚の薄いシートにより構成されるスイッチである。この２枚の薄いシートは、各々に電極が形成され、電極同士が対向するよう配置されている。そして、シートスイッチは、２枚の薄いシートのうち、一方がＰＥＴシートで、他方がプリント基板等により構成され、一方のシート（ＰＥＴシート）が押下されることにより、電極同士が接触して導通する。このようなシートスイッチは、（携帯電話やＰＤＡ等の）携帯端末、キーボード、家電機器、防水機器、医療機器、工作機械等のあらゆる電気機器に使われ、その省スペース化等に寄与している。

ここで、一般的なシートスイッチ（例えば、特許文献４に記載されているシートスイッチ）を、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、シートスイッチ５が押下される前の状態を表す図である。また、図５（ｂ）は、シートスイッチ５が押下された状態を表す図である。

表面シート１１は、表面側から押下されたときに窪む「スイッチ部（表面側にドーム形状に突出した部位）」を有している。この表面シート１１の「スイッチ部」の裏面には、接点電極１３が配置されている。対向シート２５は、その表面側に対向電極２７を有している（対向電極２７は、接点電極１３に対向して配置されている）。この対向シート２５は、プリント基板等により構成されている。表面シート１１と対向シート２５との間には、スペーサ３１が設けられている。対向シート２５は、その裏面側から支持体６１により支持されている。そして、シートスイッチ５は、ユーザ５０により、表面シート１１の「スイッチ部」が押下されることにより、表面シート１１の「スイッチ部」が窪み、接点電極１３と対向電極２７とが接触して導通する。

特開平０９−０８２１６９号公報 特開平１０−２２２２７１号公報 特開２００２−１７０４５４号公報 特開２００４−０３１１８５号公報

図５に示すような一般的なシートスイッチ５は、特許文献４に指摘されているように、（イ）スイッチ操作時におけるストローク寸法を充分に確保できずユーザ５０にスイッチが押されたことを認識させにくい、（ロ）スイッチ操作時の操作荷重（いわゆるフィーリング）が「スイッチ部」の形状に依存してしまいその変更が困難である、という課題がある。このような課題に対して、特許文献４では、図６に示すシートスイッチ６を提案している。

図６に示すシートスイッチ６は、第２スペーサ７３により支持されたシート７５が押下されると、弾性材７１が（「スイッチ部」よりも先に）弾性変形する。そして、シート７５を介して、弾性変形した弾性材７１を、さらに押下することにより、表面シート１１の「スイッチ部」が窪み、接点電極１３と対向電極２７とが接触して導通する。図６に示すシートスイッチ６は、弾性材７１の厚さ分だけストローク寸法を確保でき、弾性材７１の材質に応じてフィーリングを変更することもできる。

しかしながら、特許文献１〜４に記載されたシートスイッチは、（ハ）接点電極１３と対向電極２７が接触したときに、ユーザ５０に対し、いわゆる「底づき感」を与えてしまう、という課題がある。この「底づき感」とは、硬い又は硬くなった状態のものを押したユーザ５０に「硬い（痛い）」と知覚され、ユーザ５０に不快感を与える。

また、前述した特許文献１〜４に記載されたシートスイッチのように「スイッチ部」がドーム形状のものは、ユーザ５０に対して、より「底づき感」を与えやすい構造である（例えば、特許文献４等に記載されているように、「スイッチ部」がドーム形状の場合、その「スイッチ部」がフラットになると弱い力でもストロークが伸びる。しかし、（大抵の）ユーザ５０は、「スイッチ部」がフラットになっても「スイッチ部」がフラットになるまでの強い力のまま「スイッチ部」を押下する。このため、「スイッチ部」がドーム形状のものは、ユーザ５０に対して、より「底づき感」を与えやすい構造である）。

さらに、特許文献４に記載されたシートスイッチは、（ニ）弾性材７１の厚みの分だけシートスイッチ全体の厚みが増すため全体的にその寸法が大きくなる、という課題がある。このような寸法の大きなシートスイッチは、「薄くて軽いスイッチ」というシートスイッチ本来の特長を希釈化させてしまう。

本発明の目的は、（イ）ストローク寸法を充分に確保し（ロ）フィーリング変更を容易にし（ハ）「底づき感」を解消すると共に（ニ）寸法が大きくならないシートスイッチを実現することにある。

本発明は、表面側から押下したときに窪むスイッチ部と、スイッチ部の裏面に配置された接点電極と、を有する表面シートと、表面側に接点電極に対向して配置された対向電極を有する対向シートと、対向シートの裏面側から対向シートを支持する支持体と、を備え、スイッチ部が押下されて窪むことにより接点電極と対向電極とが接触して導通するシートスイッチであって、前記支持体は、スイッチ部を介した押下による荷重により弾性変形する弾性材により構成されることを特徴とする。

また、前記対向シートは、スイッチ部を介した押下により窪む素材により構成されることが望ましい。

また、前記スイッチ部は、表面側にドーム形状に突出していることが望ましい。

また、前記支持体は、対向電極の中心に近いほどその厚みが薄いことが望ましい。

また本発明は、表面側から押下したときに窪むスイッチ部と、スイッチ部の裏面に配置された接点電極と、を有する表面シートと、表面側に接点電極に対向して離れて配置された対向電極を有する対向シートと、対向シートの裏面側から対向シートを支持する支持体と、を備え、スイッチ部が押下されて窪むことにより接点電極と対向電極とが接触して導通するシートスイッチであって、前記支持体は、前記対向電極の裏側に空洞を有し、前記対向シートは、スイッチ部を介した押下により窪む素材により構成されることを特徴とする。

本発明によれば、（イ）ストローク寸法を充分に確保し（ロ）フィーリング変更を容易にし（ハ）「底づき感」を解消すると共に（ニ）寸法が大きくならないシートスイッチを実現することができる。

以下、本実施形態に係るシートスイッチについて、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るシートスイッチの構成を表す図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係るシートスイッチのＦ−Ｓ曲線（力対ストローク曲線）を表す図である。また、図３は、本発明の第２の実施形態に係るシートスイッチの構成を表す図である。また、図４は、本発明の第３の実施形態に係るシートスイッチの構成を表す図である。なお、従来のシートスイッチと同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。

「第１の実施形態」
本発明の第１の実施形態に係るシートスイッチ１について、図１及び図２を用いて説明する。図１に示すシートスイッチ１は、支持体４１が弾性材により構成されている。この支持体４１を構成する弾性材は、ユーザ５０により表面シート１１の「スイッチ部」を介して押下された荷重により弾性変形する。このような支持体４１を構成する弾性材としては、例えば、シリコンゴム等の合成ゴムがある。

このように、支持体４１がユーザ５０により表面シート１１の「スイッチ部」を介して押下された荷重により弾性変形する弾性材により構成されることにより、本実施形態に示すシートスイッチ１は、（イ）ストローク寸法を充分に確保し（ロ）フィーリング変更を容易にし（ハ）「底づき感」を解消すると共に（ニ）寸法が大きくならない。なお、これについては後述にて詳細に説明する。

また、対向シート２１は、「スイッチ部」を介した押下により（支持体４１と共に）窪む素材により構成されている。このような素材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）といった合成樹脂（表面シート１１と同様な素材）等がある。さらに、対向電極２３は導電性インクにより構成されている（これにより、対向電極２３は、接点電極１３と同様に、対向シート２１が窪むことによる「曲げ」に強くなる）。

次に、本実施形態に係るシートスイッチ１の動作について説明する。ユーザ５０が、図１（ａ）に示すシートスイッチ１の表面シート１１の「スイッチ部」を押下することにより、表面シート１１の「スイッチ部」が窪む。そして、ユーザ５０がさらに表面シート１１の「スイッチ部」を押下することにより、図１（ｂ）に示すように、「スイッチ部」が反転し接点電極１３と対向電極２３とが接触して導通する（「スイッチ部」が反転するとき、ユーザ５０は「クリック感」を得る）。

このとき、ユーザ５０が表面シート１１の「スイッチ部」をさらに押下すると、図１（ｂ）に示すように、支持体４１が（対向シート２１と共に）弾性変形するためストロークがさらに伸びる。このため、本実施形態に示すシートスイッチ１は、支持体４１の変形分だけストローク寸法を確保することができる。このように、本実施形態に係るシートスイッチ１は、「スイッチ部」が押下されたときのストローク寸法が充分に確保できるため、ユーザ５０にスイッチが押された事をより認識させやすく、その操作性が向上する。

また、シートスイッチ１は、その支持体４１を構成する弾性材を、前述したシリコンゴムの他に、エストラマ等の合成ゴムで構成しても良い。本実施形態に係るシートスイッチ１は、支持体４１を任意の弾性材で構成することにより、そのフィーリングを自由に変更することができる。

前述したように、シートスイッチ１は、接点電極１３と対向電極２３とが接触して導通してから、「スイッチ部」がさらに押下されると支持体４１が弾性変形する。このため、シートスイッチ１は、ユーザ５０に与える「底づき感」を解消することができる。前述したように、「底づき感」とは、硬い又は硬くなった状態のものを押したユーザ５０に「硬い（痛い）」と知覚される感覚である。このため、「底づき感」が解消されたシートスイッチ１は、ユーザ５０に与える不快感が軽減する。

さらに、図１に示すシートスイッチ１は、図５に示した従来のシートスイッチ５と寸法が同程度である。このため、図１に示すシートスイッチは、ストロークを確保し、フィーリング変更の自由度が増し、「底づき感」を解消しているにも係らず、図６に示した従来のシートスイッチ６に比べて、その寸法が大きくならない。

前述したように、対向シート２１は、「スイッチ部」を介した押下により窪む素材により構成されている。このため、図１（ｂ）に示すように、シートスイッチ１は、表面シート１１の「スイッチ部」を押下したユーザ５０を「吸い込むように」窪み、ユーザ５０により好まれ易い「指が吸い込まれるような感覚」を与えることができる。

また、前述したように、「スイッチ部」がドーム形状のシートスイッチは、ユーザ５０に対してより「底づき感」を与えやすい。このような、その構造上「底づき感」を与えやすいドーム形状の「スイッチ部」を有するシートスイッチ１において、その支持体４１を弾性材で構成することは、平面形状の「スイッチ部」のときに比べ、より効果的である。

次に、図２を用いて、従来の（図６に示した）シートスイッチ６と、本実施形態に係るシートスイッチ１と、の特性を比較する。図２は、縦軸が荷重される力（Ｆ）を表し、横軸がストローク（Ｓ）を表したＦ−Ｓ曲線である。シートスイッチ６は、ユーザ５０によってシート７５が押下されると、（０）ｂ０点までは弾性材７１の弾性変形により弱い力でもストロークが伸び、（１）弾性材７１が圧縮され弾性変形しなくなると表面シート１１の「スイッチ部」が窪みｂ１点でフラットになり、（２）さらなる押下によりｂ２点で接点電極１３と対向電極２７とが接触して導通し、（３）そして、表面シート１１がｂ３点まで多少変形した後に、ｂ３点以降で力を加えてもストロークが伸びなくなり、ユーザ５０に対して「底づき感」を与える。従って、シートスイッチ６は、接点電極１３と対向電極２７とが接触してからユーザ５０に対して「底づき感」を与えるまでのストロークに余裕が無く、ユーザ５０が「底づき感」を感じやすい。

一方、本実施形態に係るシートスイッチ１は、ユーザ５０によって表面シート１１の「スイッチ部」が押下されると、（１）表面シート１１の「スイッチ部」が窪みａ１点でフラットになり、（２）さらなる押下によりａ２点で接点電極１３と対向電極２３とが接触して導通する。前述したように、支持体４１は弾性材により構成されている。このため、（３）表面シート１１がａ３点まで多少変形した後に、（４）さらなる押下をしても支持体４１がａ４点まで弾性変形する（そして、支持体４１が圧縮され弾性変形しなくなるとユーザ５０に対して「底づき感」を与える）。従って、本実施形態に係るシートスイッチ１は、（シートスイッチ６に比べて）接点電極１３と対向電極２３とが接触してから「底づき感」をユーザ５０に与えるまでのストロークに余裕があり、ユーザ５０が「底づき感」を感じにくい。また、図２に示すように、本実施形態に係るシートスイッチ１は、従来のシートスイッチ６と、そのストローク寸法を同程度確保することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るシートスイッチは、支持体が、スイッチ部を介した押下による荷重により弾性変形する弾性材により構成されることにより、（イ）ストローク寸法を充分に確保し（ロ）フィーリング変更を容易にし（ハ）「底づき感」を解消すると共に（ニ）寸法が大きくならないシートスイッチを実現することができる。なお、支持体は、（シートスイッチが取り付けられる）被取り付け部材と一体でも良いし、被取り付け部材と別体であっても良い。また、支持体は、その全てが弾性材により構成されていても良いし、ユーザにより（「スイッチ部」等を介して）押下される部位のみが弾性材により構成されていても良い。また、支持体を構成する弾性材は、前述したようなものの他に、照明導光体により構成されていても良く、前述したような導通により発光する発光素子と組み合わせることにより、よりユーザに対してスイッチを押した事を認識させ易いシートスイッチを構成することもできる。

また、本実施形態に係るシートスイッチは、対向シートが、スイッチ部を介した押下により窪む素材により構成されることにより、「スイッチ部」を押下したユーザを「吸い込むように」窪み、ユーザにより好まれ易い「指が吸い込まれるような感覚」を与えることができる。また、この対向シートは、支持体と一体の部材であっても良い。

さらに、本実施形態に係るシートスイッチは、ユーザにより「底づき感」を与えやすい表面側にドーム形状に突出している「スイッチ部」を有するシートスイッチに適用することにより、より効果的に「底づき感」の解消に貢献する。

「第２の実施形態」
次に、本発明の第２の実施形態に係るシートスイッチ２について、図３を用いて説明する。図３（ａ）及び（ｂ）に示すシートスイッチ２は、支持体４３が対向電極２３の中心に近いほどその厚みが薄くなっている。これにより、第２の実施形態に係るシートスイッチ２は、（例えば低コスト化等の理由により）支持体４３に所定の弾性力が得られない弾性材を用いた場合においても、支持体４３を対向電極２３の中心に近いほどその厚みを薄くし、その厚みにより所定の弾性力を得ることができる。

このように、本実施形態に係るシートスイッチは、支持体が、対向電極の中心に近いほどその厚みが薄くなっていることにより、（イ）ストローク寸法を充分に確保し（ロ）フィーリング変更を容易にし（ハ）「底づき感」を解消すると共に（ニ）寸法が大きくならないシートスイッチを実現することができる。

「第３の実施形態」
次に、本発明の第３の実施形態に係るシートスイッチ３について図４を用いて説明する。図４（ａ）及び（ｂ）に示すシートスイッチ３は、支持体４５が、対向電極２３の裏側に空洞を有している（なお、空洞は、表面シート１１の「スイッチ部」の形状に合わせるのが望ましい（例えば、円柱状の空洞等））。

また、対向シート２１は、表面シート１１の「スイッチ部」を介した押下により窪む素材により構成されている。このような素材としては、例えば、前述したようなポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）といった合成樹脂等がある（このような合成樹脂には、「スイッチ部」を介した押下による荷重により弾性変形する特性もある。また、支持体４５が、対向電極２３の裏側に空洞を有している分、対向シート２１は、弱い荷重でも窪む。さらに、対向シート２１の厚みや素材によりフィーリング変更も容易である）。さらに、対向電極２３は導電性インクにより構成されている（これにより、対向電極２３は、接点電極１３と同様に、対向シート２１が窪むことによる「曲げ」に強くなる）。

このように、本実施形態に係るシートスイッチは、支持体が対向電極の裏側に空洞を有し、対向シートがスイッチ部を介した押下により窪む素材により構成されることにより、（イ）ストローク寸法を充分に確保し（ロ）フィーリング変更を容易にし（ハ）「底づき感」を解消すると共に（ニ）寸法が大きくならないシートスイッチを実現することができる。なお、支持体は弾性材であることが望ましい。

本発明の第１の実施形態に係るシートスイッチの構成を表す図である。 本発明の第１の実施形態に係るシートスイッチのＦ−Ｓ曲線（力対ストローク曲線）を表す図である。 本発明の第２の実施形態に係るシートスイッチの構成を表す図である。 本発明の第３の実施形態に係るシートスイッチの構成を表す図である。 従来のシートスイッチの構成を表す図である。 従来のシートスイッチの構成を表す図である。

符号の説明

１，２，３，５，６ シートスイッチ、１１ 表面シート、１３ 接点電極、２１，２５ 対向シート、２３，２７ 対向電極、３１ スペーサ、４１，４３，４５，６１ 支持体、５０ ユーザ、７１ 弾性材、７３ スペーサ、７５シート。

Claims (5)

1. 表面側から押下したときに窪むスイッチ部と、スイッチ部の裏面に配置された接点電極と、を有する表面シートと、
   表面側に接点電極に対向して配置された対向電極を有する対向シートと、
   対向シートの裏面側から対向シートを支持する支持体と、
   を備え、
   スイッチ部が押下されて窪むことにより接点電極と対向電極とが接触して導通するシートスイッチであって、
   前記支持体は、スイッチ部を介した押下による荷重により弾性変形する弾性材により構成されることを特徴とするシートスイッチ。
2. 請求項１記載のシートスイッチであって、
   前記対向シートは、スイッチ部を介した押下により窪む素材により構成されることを特徴とするシートスイッチ。
3. 請求項１又は２に記載のシートスイッチであって、
   前記スイッチ部は、表面側にドーム形状に突出していることを特徴とするシートスイッチ。
4. 請求項１から３のいずれか１に記載のシートスイッチであって、
   前記支持体は、対向電極の中心に近いほどその厚みが薄いことを特徴とするシートスイッチ。
5. 表面側から押下したときに窪むスイッチ部と、スイッチ部の裏面に配置された接点電極と、を有する表面シートと、
   表面側に接点電極に対向して離れて配置された対向電極を有する対向シートと、
   対向シートの裏面側から対向シートを支持する支持体と、
   を備え、
   スイッチ部が押下されて窪むことにより接点電極と対向電極とが接触して導通するシートスイッチであって、
   前記支持体は、前記対向電極の裏側に空洞を有し、
   前記対向シートは、スイッチ部を介した押下により窪む素材により構成されることを特徴とするシートスイッチ。
   
   

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