JP2014175139A - 光透過性を有するメンブレンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】導光板等の複雑なデバイスを用いることなく、バックライティングによる透過意匠を設けることができるメンブレンスイッチを提供する。
【解決手段】第１の樹脂シート１０１は略円形状ドーム部を備え、第１の樹脂シートの裏面には、略円形状ドーム部の外縁近傍から半径方向外方へ伸びる第１の導電路と、第２の導電路とを備え、更に、略円形状ドーム部には、文字、図形、又は模様、又はこれらの組み合わせの意匠が設けられた印刷層を備えており、第２の樹脂シート１０２の表面には、第１の導電路と第２の導電路に対応する位置までを結ぶ第３の導電路を備え、射出成型樹脂１０３は、略円形状ドーム部の外周側に配置されており、第１の樹脂シート１０１の略円形状ドーム部を表面側から裏面側に押すことにより、第３の導電路が、第１の導電路と第２の導電路にそれぞれ接触するようになっている構成のメンブレンスイッチとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、家電製品や自動車の計器盤、自動車や住宅のリモートキーに使用することができるメンブレンスイッチに係り、更に詳細には、メンブレンスイッチ部にバックライティングすることにより、メンブレンスイッチ部に文字、図形、又は模様、又はこれらの組み合わせの意匠が浮かびあがるようになっている、光透過性を有するメンブレンスイッチに係る。

図１は、従来のメンブレンスイッチを示すものである。
図中符号１は下部回路基板を示したものであり、プラスチックフイルムからなり、その所要位置には膜状の下部導電部２と、この下部導電部２に繋がるリード部３、３が形成されている。下部導電部２は、メンブレンスイッチの接点となるものである。

下部回路基板１上には、プラスチックフイルムからなるスペーサーシート５が図示しない接着層を介して接着されている。このスペーサーシート５には、下部導電部２に対応する位置に下部導電部２よりも若干広い開口部を有する貫通孔が開けられている。

このスペーサーシート５上には、プラスチックフイルムからなる上部回路基板６が図示しない接着層を介して貼り合わせられている。この上部回路基板６の下部導電部２に対応する位置には、メンブレンスイッチの接点となる膜状の上部導電部７が形成されている。

この上部回路基板６上には、グラフィックシート８が図示しない接着層を介して接着されている。このグラフィックシート８は、透明プラスチックシートからなるベースシート８１と、このベースシート８１の上部回路基板６側の面に設けられた加飾印刷層８２とからなるものであって、加飾印刷層８２に形成された印刷模様、文字などのメンブレンスイッチの操作に必要な情報がベースシート８１を介して外部から視認できるようになっている。また、前記上部導電部７と下部導電部２とからなるスイッチ接点は、１枚のメンブレンスイッチに１個以上形成されており、複数のスイッチを有するものとなっている。

このようなメンブレンスイッチにあっては、常時ＯＦＦ状態にあり、グラフィックシート８の上部導電部７のある位置を指などで押圧することで、グラフィックシート８および上部回路基板６が下方に弾性変形し、上部回路基板６の上部導電部７が下部回路基板１の下部導電部２に機械的に接触し、導通状態になってスイッチ機能を発揮する。（特許文献１）

しかし、このような構造のメンブレンスイッチにあっては、メンブレンスイッチの中心部を含む広い範囲に導電部が配置されるようになっているため、加飾印刷層８２に形成された印刷模様、文字などのメンブレンスイッチの操作に必要な情報をベースシート８１を介して外部から視認できるものの、メンブレンスイッチ部にバックライティングすることにより、透過意匠を設けることはできなかった。

特許文献１： 特開２００２−１３３９７２

本発明は、かかる観点に鑑みなされたものであり、メンブレンスイッチ部に、導光板等の複雑なデバイスを用いることなく、バックライティングによる透過意匠を設けることができるメンブレンスイッチを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点にかかる発明では、
第１の樹脂シートと、第２の樹脂シートと、射出成型樹脂とから構成されるメンブレンスイッチであって、
透明または半透明な第１の樹脂シートは、
第１の樹脂シートの表面外方へ突起した略円形状ドーム部を備え、
略円形状ドーム部の外縁を成す第１の略円環位置と、第１の略円環位置の内側であって、略円形状ドーム部の外縁近傍に配置する第２の略円環位置を備え、
第１の樹脂シートの裏面であって、第２の略円環位置上から略円形状ドーム部の半径方向外方へ伸びる第１の導電路と、第１の樹脂シートの裏面であって、第１の導電路から所定距離以上離れ、第２の略円環位置上から略円形状ドーム部の半径方向外方へ伸びる第２の導電路とを備え、
第１の樹脂シートの表面又は裏面であって、略円形状ドーム部には、文字、図形、又は模様、又はこれらの組み合わせの意匠が設けられた印刷層を備えており、
透明または半透明な第２の樹脂シートは、
第１の樹脂シートの第２の略円環位置上の第１の導電路に対応する位置から、第１の樹脂シートの第２の略円環位置上の第２の導電路に対応する位置までを結ぶ第３の導電路を、第２の樹脂シートの表面に備え、
射出成型樹脂は、第１の略円環位置の外周側に配置されており、
第１の樹脂シートの略円形状ドーム部を表面側から裏面側に押すことにより、第２の樹脂シートの第３の導電路が、第１の樹脂シートの第１の導電路と第２の導電路にそれぞれ接触するようになっている構成のメンブレンスイッチとした。

また、本発明の第２の観点にかかる発明では、第１の観点に係る発明のメンブレンスイッチにおいて、
第２の樹脂シートは、第１の樹脂シートの第２の略円環位置に対応する位置において、第１の樹脂シート側へ突起した第１の略円環状突起部を備えている構成のメンブレンスイッチとした。

また、本発明の第３の観点にかかる発明では、第１又は第２の観点に係る発明のメンブレンスイッチにおいて、
第１の樹脂シートは、第２の略円環位置の内側であって、略円形状ドーム部の外縁近傍に配置する第３の略円環位置を備え、第３の略円環位置において、第２の樹脂シート側へ突起した第２の略円環状突起部を備えている構成のメンブレンスイッチとした。

更に、本発明の第４の観点にかかる発明では、第１乃至第３のいずれかの観点に係る発明のメンブレンスイッチにおいて、
第１の樹脂シートの第１の略円環位置において、第２の樹脂シートは第１の樹脂シートと全周にわたり接触しており、
射出成型樹脂は、第１の略円環位置の外周側であって、第１の樹脂シートと第２の樹脂シートにより画成される空間に配置されている構成のメンブレンスイッチとした。

上述した発明の構成としたことにより、メンブレンスイッチ部に、バックライティングによる透過意匠を設けることができるメンブレンスイッチを簡単な構造で、かつ低コストで提供することが可能となった。

図１は、従来技術に係るメンブレンスイッチの断面図を示したものである。 図２は、本発明に係るメンブレンスイッチの断面図を示したものである。 図３は、図２に示す本発明に係るメンブレンスイッチのA部詳細を示したものである。 図４の右図は、第１の導電路１０４と第２の導電路１０５の導電路パターンの一例を示したものであり、図４の左図は、第１の導電路１０４と第２の導電路１０５の導電路パターンに対応させて第３の導電路１０６（破線で示す）を示したものである。 図５は、本発明に係るメンブレンスイッチの各構成要素の分解斜視図を示したものである。 図６は、本発明に係るメンブレンスイッチの外観図を示したものである。

図２から図５に基づき、本発明に係るメンブレンスイッチ１００の実施形態について以下に説明する。 図２は、本発明に係るメンブレンスイッチ１００の断面図を示したものであり、図３は、図２に示す本発明に係るメンブレンスイッチ１００のA部詳細を示したものである。 本発明に係るメンブレンスイッチ１００は、第１の樹脂シート１０１、第２の樹脂シート１０２、射出成型樹脂１０３とから成る。

第１の樹脂シート１０１は、表面外方（図２では上方）へ突起した略円形状ドーム部１０１ａを備えている。 また、第１の樹脂シート１０１は、略円形状ドーム部１０１ａの外縁を成す第１の略円環位置１０１ｂと、第１の略円環位置１０１ｂの内側であって、略円形状ドーム部１０１ａの外縁近傍に配置する第２の略円環位置１０１ｃと、第２の略円環位置１０１ｃの内側であって、略円形状ドーム部１０１ａの外縁近傍に配置する第３の略円環位置１０１ｄとを備えている。

更に、第１の樹脂シート１０１は、第１の樹脂シート１０１の裏面（即ち、第２の樹脂シート側）であって、第２の略円環位置１０１ｃ上から略円形状ドーム部１０１ａの半径方向外方へ伸びる第１の導電路１０４と、第１の樹脂シート１０１の裏面であって、第１の導電路１０４から所定距離以上離れ、第２の略円環位置１０１ｃ上から略円形状ドーム部１０１ａの半径方向外方へ伸びる第２の導電路１０５とを備えている。

本発明に使用される第１の樹脂シート１０１の材料としては、透明または半透明なポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などを使用することができる。第１の樹脂シート１０１の板厚は、特に限定されるものではなく、樹脂シート１０１が最終的に利用される形態に依存するものである。

第１の樹脂シート１０１は、表面外方へ突起した略円形状ドーム部１０１ａを備えているが、ここでいう略円形状ドーム部１０１ａとは、略円形状ドーム部１０１ａを上から見た場合に、円形に近い形を有しているという意であり、円形の他、楕円形、円に近い多角形等を含む概念である。

また、略円形状ドーム部１０１ａの断面形状は、必ずしも円弧状である必要はなく、ドーム部の中央部が高く（即ち、第１の樹脂シート１０１の表面外方へ突起している）なっていれば良い。

なお、上記第１の略円環位置１０１ｂ、第２の略円環位置１０１ｃ、第３の略円環位置１０１ｄとは、図３に示すように、略円形状ドーム部１０１ａの位置を示すものであって、第１の略円環位置１０１ｂは、略円形状ドーム部１０１ａの外縁を示し、第２の略円環位置１０１ｃ、第３の略円環位置１０１ｄは、略円形状ドーム部１０１ａの外縁の内周側に順次位置するものである。

第１の樹脂シート１０１の表面又は裏面であって、略円形状ドーム部１０１ａには、文字、図形、又は模様、又はこれらの組み合わせの意匠が設けられた印刷層を備えている（図示せず）。 この印刷層は、最終的なメンブレンスイッチ１００の意匠面を構成するものであって、文字、図形、又は模様、又はこれらの組み合わせの意匠を印刷することにより形成される。 このとき、意匠面として機能を高めるために、色調にグラデーションを加えることもでき、バックライティングのための透光性に配慮した印刷等が行われる。

意匠面を形成する印刷方法としては、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法など通常使用されている印刷手法を採用することができる。 また、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法等のコート法を採用することもできる。 いずれの手法を採用するかは、印刷層の厚さ、意匠面の質感、多色刷りか単色か、あるいはグラデーション等の特殊な技法を利用するか否か、などによって決定される。

印刷に使用するインキとしては、ポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂等の樹脂をベースとして、これに所要の顔料や染料を含有させたインキを使用することができる。
なお、ここで説明した意匠の印刷層は第１の樹脂シート１０１の裏面だけ、あるいは表面だけ、あるいは両面に設けることができる。

また、第１の樹脂シート１０１の裏面には、第１の導電路１０４と第２の導電路１０５が一体的に設けられている。 第１の導電路１０４と第２の導電路１０５はスイッチ回路の一部を成す導電路であり、図４の右図に第１の導電路１０４と第２の導電路１０５の導電路パターンの一例を示す。 この例では、第１の導電路１０４の先端部分１０４ａと第２の導電路１０５の先端部分１０５ａとは、第２の略円環位置１０１ｃ上に、所定距離以上離れて配置されており、第２の導電路１０５は、第２の略円環位置上に沿って伸び、第１の導電路１０４の先端部分１０４ａの１８０°対象位置において略円形状ドーム部１０１ａの半径方向外方へ伸びるようになっている。

そして、第１の導電路１０４と第２の導電路１０５の他端側は、所定の電子回路に接続されている。 なお、導電路パターンについては、ここで説明した導電路パターンに限定されるものではなく、メンブレンスイッチ１００に、バックライティングによる透過意匠を設けることができる限りにおいて、種々の導電路パターンを採用することが可能である。

第１の樹脂シート１０１の裏面に、第１の導電路１０４と第２の導電路１０５を一体的に設ける方法としては、導電性の金属箔を第１の樹脂シート１０１の裏面に貼り付ける方法や、第１の樹脂シート１０１の裏面に導電性の金属層をメッキ処理により設ける方法等、多くの手法を取り入れることが可能である。

ここでは、導電路１０４、１０５を設ける方法の１例として、無電解メッキにより導電路を形成する方法について説明する。 一般に、意匠面を設けた樹脂シートに無電解メッキを行うことには困難が伴う。 これは、樹脂シートの基材とめっき膜の密着性を向上させるために、めっき処理前に樹脂シートの基材の表面に微細孔を形成するためのエッチング処理を施すことが不可欠であり、このエッチング処理により、意匠面に損傷を与えてしまうためである。

このような問題を解決するために、特開２０１２−０４５８１９に開示する無電解メッキ技術を採用することができる。
この無電解メッキ技術を採用することにより、以下のような工程で、第１の樹脂シート１０１の裏面に導電路１０４、１０５を構成する金属膜層を形成することができる。

(1) 第１の樹脂シート１０１の表面または裏面に意匠面を構成する加飾印刷を施行する工程と、
(2) 第１の樹脂シート１０１の裏面の所定領域に、導電性高分子微粒子含有塗料を塗布する工程と、
(3) 第１の樹脂シート１０１に塗布された導電性高分子微粒子を脱ドープするために、第１の樹脂シート１０１を脱ドープ用前処理液に浸す工程と、
(4) 脱ドープ処理された導電性高分子微粒子含有塗料の塗布領域にめっき触媒金属を付着させるために、第１の樹脂シート１０１を触媒液に浸す工程と、
(5) めっき触媒金属を付着処理した導電性高分子微粒子含有塗料の塗布領域に無電解めっきによる金属膜層を形成するために、第１の樹脂シート１０１をめっき液に浸す工程、
を経ることにより、意匠面を備え、かつ導電路１０４、１０５を構成する金属膜層を備えた第１の樹脂シート１０１を製造することができる。

また、第１の樹脂シート１０１は、第３の略円環位置１０１ｄにおいて、第２の樹脂シート１０２側へ突起した第２の略円環状突起部１０８を備えるようにしても良い。 このような第２の略円環状突起部１０８を備えることにより、第１の樹脂シート１０１の裏面に設けた第１の導電路１０４、および第２の導電路１０５と、後述する第２の樹脂シート１０２の表面に設けた第３の導電路１０６との接触、非接触の状態の切り替えを確実に行えるようになり、スイッチ機能の信頼性を高めることが可能となる。

次に、第２の樹脂シート１０２について説明する。 本発明の第２の樹脂シート１０２の材料は、第１の樹脂シート１０１と同様、透明または半透明なポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などを使用することができる。また、板厚についても、第１の樹脂シート１０１と同様、特に限定されるものではなく、樹脂シート１０２が最終的に利用される形態に依存するものである。

第２の樹脂シート１０２の表面(第１の樹脂シート１０１に対向する面)には、第１の樹脂シート１０１の第２の略円環位置１０１ｃ上に配置された第１の導電路１０４の先端部分１０４ａに対応する位置から、第１の樹脂シート１０１の第２の略円環位置１０１ｃ上に配置された第２の導電路１０５の先端部分１０５ａに対応する位置までを連結するための第3の導電路１０６を備えている。図４の左図に、第１の導電路１０４と第２の導電路１０５の導電路パターンに対応させて示した第３の導電路１０６（破線で示す）のパターンの１例を示されている。

なお、第３の導電路１０６のパターンについては、ここで説明した導電路パターンに限定されるものではなく、メンブレンスイッチ１００に、バックライティングによる透過意匠を設けることができる限りにおいて、種々の導電路パターンを採用することが可能である。

また、第２の樹脂シート１０２は、第２の略円環位置１０１ｃにおいて、第１の樹脂シート１０１側へ突起した第１の略円環状突起部１０７を備えるようにしても良い。 このような第１の略円環状突起部１０７を備えることにより、第１の樹脂シート１０１の裏面に設けた第１の導電路１０４、および第２の導電路１０５と、第２の樹脂シート１０２の表面に設けた第３の導電路１０６との接触を確実に行えるようになり、スイッチ機能の信頼性を高めることが可能となる。

なお、後述するように、インモールド成形法により、射出成型樹脂１０３を、第１の略円環位置１０１ｂの外周側であって、第１の樹脂シート１０１と第２の樹脂シート１０２により画成される空間に充填する際に、射出成型樹脂１０３が略円形状ドーム部１０１ａの中に侵入することを防止するために、第１の樹脂シート１０１の第１の略円環位置１０１ｂにおいて、第２の樹脂シート１０２は第１の樹脂シート１０１と全周にわたり接触していることが望ましい。

第２の樹脂シート１０２の表面に、第３の導電路１０６を一体的に設ける方法としては、第１の樹脂シート１０１の裏面に、第１の導電路１０４と第２の導電路１０５を一体的に設ける方法と同様な方法を採用することができるため、ここでは説明を省略する。

次に、射出成型樹脂１０３について説明する。 射出成型樹脂１０３は、熱可塑性樹脂であれば良く、後述するようにインモールド成形法により、第１の略円環位置の外周側であって、第１の樹脂シート１０１と第２の樹脂シート１０２により画成される空間に配置されるようになっている。（図２および図３参照）
このような配置とすることにより、メンブレンスイッチ全体としての剛性を確保しつつ、バックライティングによりメンブレンスイッチを透過する光の通路を遮ることのないようにすることができる。図５は、本発明に係るメンブレンスイッチの各構成要素の相対的な位置関係を示す、分解斜視図を示したものである。

第１の樹脂シート１０１と第２の樹脂シート１０２により画成される空間に、射出成型樹脂１０３を注入する工程について説明する。
合わせ型である一方の金型の内面に沿わせて第１の樹脂シート１０１を配置し、他方の金型の内面に沿わせて第２の樹脂シート１０２を配置する。 第１の樹脂シート１０１を配置した一方の金型と、第２の樹脂シート１０２を配置した他方の金型を合せる。 なお、ここで、第１の樹脂シート１０１は、第１の樹脂シート１０１の表面外方へ突起した略円形状ドーム部１０１ａを備えており、後述する第１の略円環位置１０１ｂを除き、第１の樹脂シート１０１と第２の樹脂シート１０２は、所定の距離だけ離れた状態に設定されている。

また、第１の樹脂シート１０１の裏面に設けられた第１の導電路１０４、第２の導電路１０５と、第２の樹脂シート１０２の表面に設けられた第３の導電路１０６とは、所定の距離離れた状態となるように設定されている。

このとき、第１の樹脂シート１０１の第１の略円環位置１０１ｂにおいて、第２の樹脂シート１０２は第１の樹脂シート１０１と全周にわたり接触して、全周にわたってシーリングされていることが望ましい。 両方の金型を重ね合わせたあと、金型内の空間の内の、第１の略円環位置の外周側であって、第１の樹脂シート１０１と第２の樹脂シート１０２により画成される空間に、加熱溶融された射出成型樹脂１０３が注入される。 注入された射出成型樹脂１０３が冷却、固化されたあと、金型内からインモールド成形されたメンブレンスイッチ１００が取り出される。

ここで、第１の樹脂シート１０１と第２の樹脂シート１０２を金型内部に配置するに先立ち、第１の樹脂シート１０１と第２の樹脂シート１０２を予め、各々の金型内面に沿った形状に賦形しておいても良い。 樹脂シートを予め賦形する方法として、熱板式真空圧空成形法を使用したり、あるいはホットプレス成形法を使用したりすることができる。

なお、ここでの説明は、メンブレンスイッチ１００に着目して、メンブレンスイッチ１００をインモールド成形法にて成形する方法について説明したが、一般的には、メンブレンスイッチ１００は、合成樹脂成型品の一部として備えられるものであるから、合成樹脂成型品を成形する際、メンブレンスイッチ１００の近傍を成形する手法として、上述した工程を採用するようにしても良い。

以上説明したような構成のメンブレンスイッチ１００となっているので、第１の樹脂シート１０１の略円形状ドーム部１０１ａを表面側から裏面側に押すことにより、第２の樹脂シート１０２に設けた第３の導電路１０６が、第１の樹脂シート１０１に設けた第１の導電路１０４と第２の導電路１０５にそれぞれ接触するようになっており、スイッチとしての機能を果たすことができるようになっている。

また、第１の樹脂シート１０１の略円形状ドーム部１０１ａには、文字、図形、又は模様、又はこれらの組み合わせの意匠の印刷層が設けられているので、メンブレンスイッチ１００にバックライティングすることにより、メンブレンスイッチ１００の表面に文字、図形、又は模様、又はこれらの組み合わせの意匠が浮かびあがるようになっている。（図６参照）

１０１ 第１の樹脂シート
１０１ａ 略円形状ドーム部
１０１ｂ 第１の略円環位置
１０１ｃ 第２の略円環位置
１０１ｄ 第３の略円環位置
１０２ 第２の樹脂シート
１０３ 射出成型樹脂
１０４ 第１の導電路
１０４ａ 第１の導電路の先端部分
１０５ 第２の導電路
１０５ａ 第２の導電路の先端部分
１０６ 第３の導電路
１０７ 第１の略円環状突起部
１０８ 第２の略円環状突起部

Claims (4)

1. 第１の樹脂シートと、第２の樹脂シートと、射出成型樹脂とから構成されるメンブレンスイッチであって、
   透明または半透明な第１の樹脂シートは、
   第１の樹脂シートの表面外方へ突起した略円形状ドーム部を備え、
   略円形状ドーム部の外縁を成す第１の略円環位置と、第１の略円環位置の内側であって、略円形状ドーム部の外縁近傍に配置する第２の略円環位置を備え、
   第１の樹脂シートの裏面であって、第２の略円環位置上から略円形状ドーム部の半径方向外方へ伸びる第１の導電路と、第１の樹脂シートの裏面であって、第１の導電路から所定距離以上離れ、第２の略円環位置上から略円形状ドーム部の半径方向外方へ伸びる第２の導電路とを備え、
   第１の樹脂シートの表面又は裏面であって、略円形状ドーム部には、文字、図形、又は模様、又はこれらの組み合わせの意匠が設けられた印刷層を備えており、
   透明または半透明な第２の樹脂シートは、
   第１の樹脂シートの第２の略円環位置上の第１の導電路に対応する位置から、第１の樹脂シートの第２の略円環位置上の第２の導電路に対応する位置までを結ぶ第３の導電路を、第2の樹脂シートの表面に備え、
   射出成型樹脂は、第１の略円環位置の外周側に配置されており、
   第１の樹脂シートの略円形状ドーム部を表面側から裏面側に押すことにより、第２の樹脂シートの第３の導電路が、第１の樹脂シートの第１の導電路と第２の導電路にそれぞれ接触するようになっていることを特徴とするメンブレンスイッチ。
   
2. 請求項１に記載のメンブレンスイッチにおいて、
   前記第２の樹脂シートは、前記第１の樹脂シートの第２の略円環位置に対応する位置において、第１の樹脂シート側へ突起した第１の略円環状突起部を備えていることを特徴とするメンブレンスイッチ。
   
3. 請求項１又は２に記載のメンブレンスイッチにおいて、
   前記第１の樹脂シートは、前記第２の略円環位置の内側であって、前記略円形状ドーム部の外縁近傍に配置する第３の略円環位置を備え、第３の略円環位置において、第２の樹脂シート側へ突起した第２の略円環状突起部を備えていることを特徴とするメンブレンスイッチ。
   
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のメンブレンスイッチにおいて、
   第１の樹脂シートの第１の略円環位置において、第２の樹脂シートは第１の樹脂シートと全周にわたり接触しており、
   射出成型樹脂は、第１の略円環位置の外周側であって、第１の樹脂シートと第２の樹脂シートにより画成される空間に配置されていることを特徴とするメンブレンスイッチ。