JP2010157411A - 多連型スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】各スイッチから引き出される配線の本数を少なくでき、小型化を図ることができる多連型スイッチを提供する。
【解決手段】複数のスイッチ８５を直線状に並べて設けてなる第２スイッチ基板８０と、第２スイッチ基板８０の各スイッチ８５上にそれぞれ設置されこれら各スイッチ８５を押圧する押圧部１５１を有する第２押圧体１５０とを具備する多連型スイッチ１である。各スイッチ８５は、第２スイッチ基板８０の上面に弾性板製の反転板１１０を設置し、この反転板１１０を第２押圧体１５０の押圧部１５１が押圧する構造のスイッチである。各スイッチ８５は、第２スイッチ基板８０上においてラダー抵抗回路にて並列に結線されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の押圧型のスイッチを直線状に設置してなる構造の多連型スイッチに関するものである。

多連型スイッチは、たとえば特許文献１の第２図に示す操作パネルのように、スイッチ基板（２）に複数のスイッチ（いわゆるメンブレンスイッチ）（２８）を直線状に設け、それらの上にそれぞれキートップ（５２）を設置し、その上下を上下ケース（７），（８）によって覆って構成されている。そしてこの操作パネルは電子機器に装着され、たとえばいずれかのキートップ（５２）を押圧することでスイッチ（２８）をオンし、電子機器の所望の機能を選択したり、その機能を実行させたりするように使用される。

ところで上記従来の多連型スイッチを構成するスイッチ（２８）はそれぞれ一対のスイッチ接点を有しており、通常、一方のスイッチ接点には各スイッチ（２８）に共通するコモン配線パターンが接続され、もう一方のスイッチ接点には各スイッチ（２８）にそれぞれ１本づつ対応する個別配線パターンが接続されており、これによっていわゆるマトリクス回路（本願の図７に相当する回路構成）が構成されている。

しかしながら上記マトリクス回路構成を用いると、各スイッチにそれぞれ接続される個別配線の本数が多くなり、上記複数のスイッチを形成するスイッチ基板の面積が大きくなり、また配回す配線が複雑になり、多連型スイッチの小型化が阻害されるという問題があった。この問題は特許文献１の第２図に示すスイッチ基板（２）のようにその面積が広い場合はそれほど大きくないが、例えばスイッチ基板（２）の外形寸法を第２図に示すキートップ板（５）の外形寸法と同一の外形寸法にしなければならないような場合は、大きくなる。またこの問題は特にキートップ（５２）によって押圧されるスイッチが２段スイッチであるような場合、その構造が複雑になるので、さらに大きくなる。
実開平４−４７２３６号公報

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、各スイッチから引き出される配線の本数を少なくでき、小型化を図ることができる多連型スイッチを提供することにある。

本願請求項１に記載の発明は、複数のスイッチを直線状に並べて設けてなるスイッチ基板と、前記スイッチ基板の各スイッチ上にそれぞれ設置されこれら各スイッチを押圧する押圧部を有する押圧体と、を具備してなる多連型スイッチにおいて、前記各スイッチは、前記スイッチ基板の上面に弾性板製の反転板を設置し、この反転板を前記押圧体の押圧部が押圧する構造のスイッチであり、これら各スイッチは、前記スイッチ基板上においてラダー抵抗回路にて並列に結線されていることを特徴とする多連型スイッチにある。なおここで言うスイッチ基板は、下記する実施形態の第２スイッチ基板８０に相当し、押圧体は下記する実施形態の第２押圧体１５０に相当する。

本願請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多連型スイッチにおいて、前記ラダー抵抗回路は、スルホールを通して前記スイッチ基板の上下面に配回されていることを特徴とする多連型スイッチにある。

本願請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の多連型スイッチにおいて、前記スイッチ基板は、帯状に延びる連結部の一側辺から櫛歯状に複数のスイッチ形成部を突出して設け、これら各スイッチ形成部に前記各スイッチを形成するとともに、これら各スイッチに接続されている前記ラダー抵抗回路を前記連結部に形成したことを特徴とする多連型スイッチにある。

本願請求項４に記載の発明は、請求項１または２または３に記載の多連型スイッチにおいて、前記スイッチ基板の下部に、前記スイッチ基板に設けたスイッチにそれぞれ重なるようにスイッチを直線状に並べて設けてなる別のスイッチ基板を設置したことを特徴とする多連型２段スイッチにある。

請求項１に記載の発明によれば、各スイッチをラダー抵抗回路にて並列に結線したので、各スイッチから引き出される配線の本数を少なくできてスイッチ基板の面積を小さくでき、また配線の配回しを簡素化でき、これによって多連型スイッチの小型化を図ることができる。同時に各スイッチ上には反転板が設置されているので各スイッチをオンした際の抵抗値をいずれも小さく均一にでき、したがってラダー抵抗回路による抵抗値（出力電圧）の違いを誤差なく検出でき、いずれのスイッチがオンされたかが正確に検出できる。この多連型スイッチは、小スペースの場所、特に帯状のスペースしかない箇所（たとえば携帯用機器の液晶パネルなどの表示部の桟やフレームの部分）に使用して好適である。

請求項２に記載の発明によれば、スイッチ基板の上下面を利用してラダー抵抗回路を形成するので、別途ラダー回路用のスペースをスイッチ基板上に設ける必要がなく、スイッチ基板の小型化が図れ、これによってさらに多連型スイッチの小型化を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、スイッチ形成部を櫛歯状に形成したので、各スイッチが独立して動きやすくなる。また連結部の部分にラダー抵抗回路をコンパクトにまとめて設置でき、これによって多連型スイッチの小型化を図ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、容易に多連型スイッチを多連型２段スイッチとすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の１実施形態にかかる多連型スイッチ（以下「多連型２段スイッチ」という）１の斜視図、図２は多連型２段スイッチ１の分解斜視図、図３は図１のＡ−Ａ断面拡大図である。これらの図に示すように多連型２段スイッチ１は、取付台１０上に、第１スイッチ基板２０と、第１押圧体連結体６０と、第１スイッチ基板２０に連結されている第２スイッチ基板８０と、連結体１２０と、押圧体保持板１３０と、第２押圧体１５０とを設置して構成されている。なお以下の説明において、「上」とは第１スイッチ基板２０から第１押圧体連結体６０側を向く方向をいい、「下」とはその反対方向をいうものとする。

取付台１０は合成樹脂製の平板を略矩形状（細長帯形状）に成形して構成されており、その長手方向に向かう両側辺の内の一方の側辺近傍の所定位置（６か所）には下記する連結体１２０の各取付凸部１２１を挿入する小孔からなる取付部１１が設けられている。

図４は第１スイッチ基板２０および第２スイッチ基板８０の展開平面図である。同図に示すように第１スイッチ基板２０と第２スイッチ基板８０は、同一の可撓性を有する合成樹脂フイルム（例えばポリエチレンテレフタレートフイルム）上に所望のスイッチパターンを形成して構成されており、第１スイッチ基板２０は長尺で帯形状で略同一形状の２枚の基板部２１，４１を連結部７１で連結して構成され、一方第２スイッチ基板８０は長尺で帯形状で前記基板部２１とほぼ同一外形寸法に構成され、また第１スイッチ基板２０の基板部２１と第２スイッチ基板８０は両者の一端部において引出部１００で連結されている。

第１スイッチ基板２０を構成する基板部２１の一方の面上には、複数（８つ）のスイッチ接点３１ａが直線状に並べて設けられており、各スイッチ接点３１ａにはそれぞれ個別配線パターン３３が接続されている。図では個別配線パターン３３の記載を一部省略しているが、各スイッチ接点３１ａから引き出された８本の個別配線パターン３３は、いずれも引出部１００に引き出されている。一方基板部４１の一方の面上には、それぞれ各スイッチ接点３１ａと同一形状の複数（８つ）のスイッチ接点３１ｂが直線状に並べて設けられており、図４の左側３つのスイッチ接点３１ｂには第１コモン配線パターン４３が接続され、右側５つのスイッチ接点３１ｂには第２コモン配線パターン４５が接続されている。第１，第２コモン配線パターン４３，４５は、連結部７１と基板部２１を通って引出部１００に引き出されている。また第１，第２スイッチ基板２０，４０の長手方向に向かう一方の側辺近傍には、所定間隔毎に小孔からなる挿通孔５１が設けられている。また基板部４１の各スイッチ接点３１ｂの間には、これらを仕切るようにスリット４７が設けられている。

そして第１スイッチ基板２０は、連結部７１の部分を折り返すことで、図２に示すように、基板部２１上に基板部４１を重ね合わせ、これによって各スイッチ接点３１ａ，３１ｂを所定の隙間を介して対向させてスイッチ３１を形成して構成される。なお図示はしていないが、両基板部２１，４１の各スイッチ接点３１ａ，３１ｂを除く面上にはスペーサ層が形成されており、それらの厚み分、対向する両スイッチ接点３１ａ，３１ｂ間は離間している。また両基板部２１，４１の各挿通孔５１同士は上下で一致して貫通孔となっている。図７は第１スイッチ基板２０に構成される第１スイッチ回路を示す回路図である。同図に示すようにこの回路構成は、８つのスイッチ３１と、これら各スイッチ３１に連結される２本の第１，第２コモン配線パターン４３，４５および８本の個別配線パターン３３とからなるマトリクス回路構成となっている。

図５は第２スイッチ基板８０を拡大して示す要部拡大裏面図（図４の表面側ではあるが、後の組み立て工程で折り返されて裏面となる）であり、図６はその反対側の面を示す要部拡大平面図である。以下の説明では図６の面を上面として説明する。図５，図６に示すように、第２スイッチ基板８０は、帯状に延びる細長形状の連結部８１の長手方向に向かう両側辺の内の一方の側辺から櫛歯状に複数の矩形状のスイッチ形成部８３を突出して設け、これら各スイッチ形成部８３の上面にスイッチ８５を構成する中央スイッチ接点８５ａと周囲スイッチ接点８５ｂとをそれぞれ形成して構成されている。連結部８１の前記各挿通孔５１に対向する位置には挿通孔５１と同一形状寸法の小孔からなる挿通孔８７が設けられている。

中央スイッチ接点８５ａは円形であり、周囲スイッチ接点８５ｂは中央スイッチ接点８５ａを囲むリング形状に形成されている。各周囲スイッチ接点８５ｂは、第１配線パターン８９によって接続され、引出部１００に引き出されている。第１配線パターン８９は連結部８１の部分を通過している。中央スイッチ接点８５ａはスルホールによってスイッチ形成部８３の裏面のランド部９０に引き出され、第２配線パターン９１に接続され、引出部１００に引き出されている。第２配線パターン９１の各ランド部９０の間の部分にはそれぞれ抵抗Ｒ０〜Ｒ７が直列に接続されている。これら第２配線パターン９１と抵抗Ｒ０〜Ｒ７は連結部８１の部分を通過している。抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１の間には第３配線パターン９３が接続されている。そして各周囲スイッチ接点８５ｂ上に図２に示す反転板１１０を載置することでスイッチ８５（図３参照）が構成される。反転板１１０は弾性金属板をドーム形状に形成することで構成されており、その中央を押圧することで反転してその中央下面が中央スイッチ接点８５ａに当接しスイッチがオンする。前記押圧を解除すれば反転板１１０は元の形状に自動復帰し、スイッチはオフする。

図８は第２スイッチ基板８０に形成される第２スイッチ回路を示す回路図である。同図に示すようにこの回路構成は、直列に接続された８つの抵抗Ｒ０〜Ｒ７の各抵抗Ｒ０〜Ｒ７間および抵抗Ｒ７の先端側と第１配線パターン８９とを８つのスイッチ８５によってはしご状に（並列に）連結してなるラダー抵抗回路構成となっている。図８に示すように、第１配線パターン８９はＧＮＤ、第２配線パターン９１は電源電圧Ｖ_DD、第３配線パターン９３は出力電圧Ｖ_OUTになる。そしてたとえば左から２番目のスイッチ８５をオンすると、Ｖ_OUT＝Ｖ_DD×（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ０＋Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒ６）となる。このＶ_OUTの値はオンするスイッチ８５によって変化するので、抵抗値（出力電圧）の変化を図示しない検出回路によって検出することで、いずれのスイッチ８５がオンされたかが判別できる。

この第２スイッチ基板８０のように、各スイッチ８５をラダー抵抗回路にて並列に結線すれば、各スイッチ８５から引き出される配線の本数を少なくできて第２スイッチ基板８０の面積を小さくでき、また配線の配回しを簡素化できる。これによって多連型２段スイッチ１の小型化を図ることができる。特にこの実施形態においては第２スイッチ基板８０を、帯状に延びる連結部８１の一側辺から櫛歯状に複数のスイッチ形成部８３を突出して設け、これら各スイッチ形成部８３に前記各スイッチ８５を形成するとともに、これら各スイッチ８５に接続されているラダー抵抗回路を連結部８１に形成しているので、連結部８１の部分にラダー抵抗回路をコンパクトにまとめて設置でき、これによっても第２スイッチ基板８０の小型化を図ることができ、多連型２段スイッチ１の小型化を図ることができる。さらにこの実施形態によれば、ラダー抵抗回路を、スルホールを通して第２スイッチ基板８０の連結部８１の上下面に配回しているので、連結部８１の幅寸法の小型化が図れ、これによってさらに第２スイッチ基板８０の小型化を図ることができ、多連型２段スイッチ１の小型化を図ることができる。

図２に戻って第１押圧体連結体６０は、合成樹脂の一体成型品であり、棒状の連結部６１の長手方向に向かう一方の側辺から８つの撓み部６３を突出し、それら各撓み部６３の先端にそれぞれ円板状の第１押圧体６５を取り付けて構成されている。連結部６１の前記取付台１０の各取付部１１に対向する位置には、各取付部１１と同一寸法形状の小孔からなる挿通部６７が設けられ、また各第１押圧体６５の下面中央には下方向に突出する小突起からなる押圧部６９（図３参照）が設けられている。なお各押圧部６９は前記第１スイッチ基板２０の各スイッチ３１に対応する位置に位置している。

連結体１２０は合成樹脂の一体成型品であり、棒状であって前記第１押圧体連結体６０の連結部６１の長さとほぼ同一長さに形成されており、その下面には第１押圧体連結体６０の各挿通部６７に挿入される複数（６つ）の小突起状の取付凸部１２１が設けられ、その上面の所定位置には複数（５つ）の小突起状の取付部１２３が設けられている。

押圧体保持板１３０は可撓性を有する合成樹脂フイルム製であり、複数（８つ）の略矩形状の押圧体保持部１３１の一方の側辺を細帯状の連結帯１３３で連結して構成されている。各押圧体保持部１３１には下記する第２押圧体１５０の押圧部１５１を挿入する挿入孔１３５が設けられ、また連結帯１３３の前記連結体１２０の各取付部１２３に対向する位置にはこれらを挿通する小孔からなる取付孔１３７が設けられている。

８つの第２押圧体１５０はいずれも合成樹脂を略矩形状に成形して構成されており、それぞれの下面中央には下方向に突出する小突起からなる押圧部１５１（図３参照）が設けられている。

多連型２段スイッチ１を組み立てるには、まず取付台１０上に両基板部２１，４１を重ね合わせてなる第１スイッチ基板２０と、第１押圧体連結体６０とを載置し、その上に反転板１１０を取り付けた第２スイッチ基板８０を折り返して載置する。さらに第２スイッチ基板８０の上に連結体１２０を載置し、そのとき連結体１２０の各取付凸部１２１を、第２スイッチ基板８０の各挿通孔８７と、第１押圧体連結部６０の各挿通部６７と、第１スイッチ基板２０の各挿通孔５１と、取付台１０の各取付部１１とに挿入し、取付台１０の下面に突出する各取付凸部１２１の先端を熱かしめすることによって、上記積層した各部品を一体化する。次に連結体１２０上に押圧体保持板１３０を載置し、その際に連結体１２０の各取付部１２３を取付孔１３７に挿入し、その先端を熱かしめによって取り付ける。そして各押圧体保持部１３１上に第２押圧体１５０を載置し、その際押圧部１５１を挿入孔１３５に挿入する。なおこの実施形態においては第２押圧体１５０を押圧体保持部１３１上に載置するだけであり、第２押圧体１５０の保持はその上にかぶせるケース１７０（図３参照）に設けた第２押圧体挿入孔１７１に第２押圧体１５０の上部を上下動自在に挿入することによって行う。もちろん第２押圧体１５０を押圧体保持部１３１上に接着シートなどによって取り付けてもよい。なお上記組立手順はその一例であり、他の各種異なる組立手順を用いて組み立てても良いことはいうまでもない。

以上のようにして構成された多連型２段スイッチ１において、図３に示す第２押圧体１５０を押圧すると、まず第１押圧体６５が下降してその押圧部６９が第１スイッチ基板２０の第１スイッチ３１を押圧し、スイッチ接点３１ａ，３１ｂ間がオンする。さらに第２押圧体１５０を押圧すると、反転板１１０が反転し、第２スイッチ基板８０の第２スイッチ８５がオンする。第２押圧体１５０の押圧を解除していくと、前記と逆の動作により、第２スイッチ８５、第１スイッチ３１の順にスイッチがオフしていく。

ところでこの実施形態において、第２スイッチ基板８０のスイッチ回路をラダー抵抗回路構成とし、第１スイッチ基板２０のスイッチ回路をマトリクス回路構成としたのは以下の理由による。すなわちこの実施形態のように第２押圧体１５０を押圧することでまずクリック感触のないソフトタッチで１段目のスイッチ３１がオンし、さらに第２押圧体１５０を押圧することでクリック感触を伴いながら２段目のスイッチ８５がオンする構造の２段スイッチにおいて、反転板を設置しないスイッチ３１はこれをオンした際の抵抗値のばらつき幅が大きい。このためこのスイッチ回路をラダー抵抗回路で構成すると、スイッチ３１をオンした際のばらつき幅の大きい抵抗値が回路中の抵抗の抵抗値に重畳され、このためスイッチ３１のオンオフ状態を誤差なく検出することができない恐れがある。一方反転板１１０を設置したスイッチ８５においては反転板１１０の反転によってスイッチ８５が強く押圧されるので、いずれのスイッチ８５がオンした際でも、オンした際の抵抗値を小さくかつばらつき幅も小さく均一にできる。したがってラダー抵抗回路による抵抗値の違いを誤差なく検出でき、いずれのスイッチ８５がオンされたかが正確に検出できる。以上のことから反転板１１０を設置した第２スイッチ基板８０のスイッチ回路をラダー抵抗回路構成とし、反転板を設置しない第１スイッチ基板２０のスイッチ回路をマトリクス回路構成としたのである。

なお上記多連型２段スイッチ１は、帯状（棒状）で小さいので、小スペースの場所、特に帯状のスペースしかない箇所、たとえば携帯用機器の液晶パネルなどの表示部の桟やフレームの部分に使用して好適である。

この直線状（帯状）形状を有する多連型２段スイッチ１の機器中での使用例としては、１段目のスイッチがソフトタッチ感触でオンし、２段目のスイッチがクリック感触を伴うハードタッチ感触でオンするので、たとえば１列に配置されている第２押圧体１５０を直線状に連続して軽く押圧していくことで１段目のスイッチ３１を連続してオンしてゆき、その際例えば液晶パネルなどの表示部に、オンしたスイッチ３１に対応する機器の各種機能のメニューを次々と表示してゆき、所定のスイッチ３１をオンした時の機能を選択する場合はこのスイッチ３１をオンしている第２押圧体１５０をさらに強く押圧して２段目のスイッチ８５をオンし、これによってその機能を確定するように使用する例がある。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば第１スイッチ３１はソフトタッチでオンさせるために反転板を設置しなかったが、反転板を設置してもよい。あるいは第１スイッチ基板２０に形成するスイッチ回路もラダー抵抗回路で構成してもよい。また第１スイッチ基板２０に形成したメンブレンスイッチタイプの第１スイッチ３１の上に反転板を設置した構造のものを、第２スイッチ基板８０のスイッチ８５に適用してもよい。第２スイッチは決定を検知するだけの接点回路にしてもよい。また上記実施形態では本発明を多連型２段スイッチ１に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、第１スイッチ基板２０や第１押圧体連結体６０を省略した１段の多連型スイッチに適用してもよい。また３段以上の多連型スイッチに適用してもよい。

多連型２段スイッチ１の斜視図である。 多連型２段スイッチ１の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面拡大図である。 第１スイッチ基板２０および第２スイッチ基板８０の展開平面図である。 第２スイッチ基板８０を拡大して示す要部拡大裏面図である。 第２スイッチ基板８０を拡大して示す要部拡大平面図である。 第１スイッチ基板２０に構成される第１スイッチ回路を示す回路図である。 第２スイッチ基板８０に構成される第２スイッチ回路を示す回路図である。

符号の説明

１ 多連型２段スイッチ（多連型スイッチ）
１０ 取付台
２０ 第１スイッチ基板
３１ スイッチ
６０ 第１押圧体連結体
８０ 第２スイッチ基板（スイッチ基板）
８１ 連結部
８３ スイッチ形成部
８５ スイッチ
１１０ 反転板
１２０ 連結体
１３０ 押圧体保持板
１５０ 第２押圧体（押圧体）
１５１ 押圧部

Claims (4)

1. 複数のスイッチを直線状に並べて設けてなるスイッチ基板と、
   前記スイッチ基板の各スイッチ上にそれぞれ設置されこれら各スイッチを押圧する押圧部を有する押圧体と、を具備してなる多連型スイッチにおいて、
   前記各スイッチは、前記スイッチ基板の上面に弾性板製の反転板を設置し、この反転板を前記押圧体の押圧部が押圧する構造のスイッチであり、
   これら各スイッチは、前記スイッチ基板上においてラダー抵抗回路にて並列に結線されていることを特徴とする多連型スイッチ。
2. 請求項１に記載の多連型スイッチにおいて、
   前記ラダー抵抗回路は、スルホールを通して前記スイッチ基板の上下面に配回されていることを特徴とする多連型スイッチ。
3. 請求項１または２に記載の多連型スイッチにおいて、
   前記スイッチ基板は、帯状に延びる連結部の一側辺から櫛歯状に複数のスイッチ形成部を突出して設け、これら各スイッチ形成部に前記各スイッチを形成するとともに、これら各スイッチに接続されている前記ラダー抵抗回路を前記連結部に形成したことを特徴とする多連型スイッチ。
4. 請求項１または２または３に記載の多連型スイッチにおいて、
   前記スイッチ基板の下部に、前記スイッチ基板に設けたスイッチにそれぞれ重なるようにスイッチを直線状に並べて設けてなる別のスイッチ基板を設置したことを特徴とする多連型２段スイッチ。

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