JP2016213091A - キー入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 キー操作部の押圧操作の感触が良好であり、しかもキー操作部の照光部を効率よく照明することができるキー入力装置を提供する。
【解決手段】 基板１１の上に複数のスイッチ部Ｓが設けられ、スイッチ部Ｓの上にスイッチ切換え部材１２が設けられ、昇降動作部１３の弾性変形により、スイッチ部Ｓが動作させられる。昇降動作部１３の上に伸縮性の樹脂シートで形成された導光シート３１と伸縮性の樹脂シートで形成された操作シート３５が重ねられており、操作シート３５にキー操作部３６が設けられている。キー操作部３６が押されたときに導光シート３１は昇降動作部１３とともに平面状態を維持したまま下向きに動作するため、この部分で導光シート３１の光の伝搬状態が変化するのを防止できるようになる。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のスイッチ部と、それぞれのスイッチ部を動作させる複数のキー操作部とが設けられたキー入力装置に係り、特に、それぞれのキー操作部が光源からの光で照光されるキー入力装置に関する。

特許文献１には、キーボード装置に使用されるキースイッチ構造が記載されている。
このキースイッチ構造は、透過性を有するバックプレートの上に全体が光透過性部材で形成されたメンブレンシートが重ねられており、メンブレンシートの下部シートに固定接点が設けられ、上部シートに可動接点が設けられている。メンブレンシートの上にホルダーが設けられ、ホルダー上に連結されたリンク部材によってキートップが昇降自在に支持されている。また、キートップはラバードームによって、バックプレートから離れる方向へ付勢されている。

ＬＥＤから発せられた光は、バックプレート内に導かれ、メンブレンシートを透過してキートップに与えられ、キートップの抜き文字部が下側から照明される。

特許文献２には、照明機能を備えたスイッチ装置が記載されている。
このスイッチ装置は、基板の上に固定接点とコモン接点が設けられ、ドーム状の可動接点を有する接点付きシート部材が重ねられている。接点付きシート部材の上に可撓性導光板が重ねられ、可撓性導光板の上に操作キーが対向している。

このスイッチ装置は、光源からの光が可撓性導光板の内部に導かれ、その上の操作キーに与えられる。操作キーが操作されると、操作キーによって可撓性導光板と接点付きシート部材が一緒に押され、可動接点が変形して、固定接点と接触できるようになっている。

特開２００９−９９３８６号公報 特開２００９−３７８４８号公報

特許文献１に記載されたキースイッチ構造は、ＬＥＤから発せられてバックプレート内に導かれた光が、その上に重ねられたメンブレンシートとラバードームを透過し、さらにリンク部材の間を通過してキートップに与えられる。この構造では、バックプレートからキートップに至るまでの空間が広く、バックプレートからキートップに至るまでの光路が長いため、キートップを照光するための光の利用効率がきわめて悪くなる。また、リンク部材を下から支持するホルダーが、バックプレートおよびメンブレンシートの上に設定されているため、ホルダーに、光を透過させる大きな開口部を形成しなくてはならず、キースイッチ構造を構成する各部材の形状が複雑にならざるを得ない。

特許文献２に記載されたスイッチ装置は、可撓性導光板が操作キーの真下に位置しているため、可撓性導光板から操作キーに与えられる照明光の利用効率が特許文献１に記載されたキースイッチ構造に比べて改善されている。

しかしながら、可撓性導光板は、可動接点を有する接点付きシート部材の上に重ねられており、操作キーで押されたときに可撓性導光板が可動接点と一体となって変形する構造となっている。操作キーが押されると、可動接点と共に可撓性導光板が凹状に大きく変形するため、押圧された操作キーに与えられる光の照射状態が変動するのみならず、変形部の周辺への光の伝達効果が変動する。そのため、操作された操作キーおよびその周辺と、ここから離れた領域とで照光状態が変化し、操作キーごとに照明輝度がばらついて照明品質が低下しやすくなる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、キー操作部を照明する光の経路を短くし、しかもキー操作部を操作したときに導光シートが大きく変形するのを防止して、各キー操作部を照光する照明光の輝度のばらつきを抑制できるキー入力装置を提供することを目的としている。

本発明は、複数のスイッチ部と、それぞれの前記スイッチ部を動作させる複数のキー操作部とを有するキー入力装置において、
基板上に前記スイッチ部と、それぞれの前記スイッチ部の上に昇降動作自在に設けられその下降動作で前記スイッチ部を押して動作させるスイッチ切換え部材とが設けられており、
複数の前記スイッチ切換え部材の上を覆う導光シートが設けられ、前記導光シートの上にキー操作部が配置されて、光源からの光が前記導光シートで導かれて前記キー操作部に与えられることを特徴とするものである。

本発明のキー入力装置は、前記スイッチ部は、接点を有する下側固定部と、前記下側固定部の上方に対向する上側可動部とを有しており、前記スイッチ切換え部材で前記上側可動部が押されて前記接点の接触状態が切換えられるものである。

また、本発明のキー入力装置は、前記スイッチ切換え部材が前記スイッチ部よりも広い面積を有しており、前記スイッチ切換え部材の上面に、前記導光シートが重ねられているものである。

本発明のキー入力装置は、前記スイッチ切換え部材の上面が平面であることが好ましい。
また、前記スイッチ切換え部材は弾性変形して動作するものとすることが可能である。

本発明のキー入力装置は、前記導光シートの内部に導かれた光が、前記スイッチ切換え部材の上面で反射されて前記キー操作部に与えられるものとすることが可能である。

さらに、本発明のキー入力装置は、前記導光シートの上に操作シートが重ねられて、前記操作シートに前記キー操作部が設けられており、前記キー操作部が押されたときに前記操作シートと前記導光シートの双方が撓んで、前記スイッチ切換え部材が下降させられるものが好ましい。

また、本発明のキー入力装置は、前記導光シートは伸縮性の樹脂シートで形成されていることが好ましい。

本発明のキー入力装置は、スイッチ部の上にスイッチ切換え部材が設けられ、スイッチ切換え部材の上に導光シートが重ねられている。キー操作部が押圧操作されて導光シートが押されると、導光シートはその下に位置するスイッチ切換え部材に支えられてスイッチ切換え部材と共に下降する。そのため、導光シートそのものがキー操作部で押されて大きく凹凸変形することがなく、導光シートの大きな変形によって光の伝達が妨げられるを防止でき、それぞれのキー操作部を安定して照明できるようになる。

また、キー操作部が押されたときに導光シートの大きな凹凸変形を抑制するためには、スイッチ切換え部材がスイッチ部よりも大きな面積で形成されていることが好ましく、さらにはスイッチ切換え部材の上面が平面であることが好ましい。

また、導光シートに操作シートが重ねられ、操作シートにキー操作部が設けられた構成であると、導光シートに導かれた光をすぐその上の操作シートに与えることができ、キー操作部を照光する光の利用効率が良好になる。また、キー操作部が押されたときに、操作シートと導光シートがスイッチ切換え部材の下降動作に追従して柔軟に変形するため、薄型であるが操作感触が良好になる。

以上から、本発明のキー入力装置は、薄型で動作感触が良好で、しかもそれぞれのキー操作部への照明を安定して行うことができるものとなる。

本発明のキー入力装置を使用した情報端末装置の斜視図、 図１に示すキー入力装置の一部を示す分解斜視図、 図２のキー入力装置をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図、

図１に示す情報端末装置１は薄型であり、本体部２と入力部３とを有している。本体部２はパーソナルコンピュータまたはタブレット型のパーソナルコンピュータであり、カラー液晶表示パネルなどの表示パネル４が設けられている。

入力部３は、本体部２と連結されて折り畳む自在となっており、または本体部２から取り外し可能である。入力部３に薄型のキー入力装置１０が設けられている。キー入力装置１０はキーボード装置と呼ばれることもある。本発明のキー入力装置は、前記情報端末装置１の他に各種電子機器の操作部や遠隔操作部にも実装可能である。

図２は、図１に示したキー入力装置（キーボード装置）１０の一部分のみを示す分解斜視図である。

図２に示すように、キー入力装置１０は、基板１１を有している。基板１１はアルミニウム基板などの金属基板、あるいは硬質樹脂基板である。基板１１の上にシート積層体２０が重ねられている。シート積層体２０はメンブレンシートとも呼ばれるものであり、図３に示すように、絶縁性の下部シート２１と同じく絶縁性の上部シート２２とが重ねられて構成されている。

シート積層体２０の複数箇所にスイッチ部Ｓが形成されている。図３に示すように、スイッチ部Ｓでは、下部シート２１の一部が下側固定部２１ａとなり、その上面にコモン接点と固定接点が形成されている。上部シート２２の一部が上側可動部２２ａとなり、上側可動部２２ａの下側に可動接点２３が固着されている。可動接点２３は薄い導電性金属板でドーム形状に形成されており、弾性変形可能である。可動接点２３も上側可動部２２ａの一部を構成している。可動接点２３の周縁部はコモン接点に当接し、可動接点２３の中央部は、下側固定部２１ａに設けられた固定接点の上方に動作空間２４を介して対向している。

図２に示すように、シート積層体２０の上にスイッチ切換え部材１２が設けられている。スイッチ切換え部材１２は複数箇所に設けられ、それぞれがスイッチ部Ｓの上に対向して配置されている。

図２と図３に示すように、スイッチ切換え部材１２は、昇降動作部１３を有している。昇降動作部１３はほぼ正方形の矩形状であり弾性変形可能である。昇降動作部１３は金属製または合成樹脂製の板ばねで形成されている。昇降動作部１３の上面１３ａは平面である。ここでの平面とは凹凸が全くない平坦面が理想的であるが、中央部が盛り上がるように小さな曲率の突曲面形状であってもよい。ただし、昇降動作部１３は上方から押されたときに中央が窪むような変形を生じない剛性を有している。昇降動作部１３は、スイッチ部Ｓの面積（具体的には可動接点２３の面積）よりも十分に大きな面積を有しており、スイッチ部Ｓが昇降動作部１３からはみ出さないようになっている。

スイッチ切換え部材１２は、昇降動作部１３の一方の縁部が支持部１４に固定されている。図２と図３に示すように、シート積層体２０に開口部２０ａが上下に貫通して形成されており、支持部１４が開口部２０ａの内部で基板１１の上面に固定されている。図３に示すように、昇降動作部１３の他方の縁部の下面にストッパ部１５が固定されている。支持部１４とストッパ部１５との中間部では、昇降動作部１３の下面に押圧突起１６が固定されている。押圧突起１６は、それぞれのスイッチ部Ｓに設けられたドーム状の可動接点のほぼ頂部に対向している。

なお、スイッチ切換え部材１２は、昇降動作部１３が弾性変形しない剛体であり、支持部１４に設けられた支持軸を中心として下向きに回動できる構造であってもよい。

キー入力装置１０には、導光シート３１が設けられている。導光シート３１は、複数のスイッチ切換え部材１２を覆うことができる面積を有しており、好ましくは図１に示すキー入力装置１０の全体を１枚で覆うことができる面積を有している。導光シート３１は内部で光を伝搬できる透光性の合成樹脂材料であり、伸縮性の合成樹脂シートで形成されていることが好ましい。伸縮性の合成樹脂シートは、ウレタン樹脂シートまたはシリコーン樹脂シートなどである。

図２に示すように、シート積層体２０の上面の複数箇所に固定点３３が設けられている。固定点３３は薄いゴム材料が円形に切断されその上下両面に粘着剤が塗布されたものである。シート積層体２０は、複数箇所に設けられた前記固定点３３を介してシート積層体２０の上に固定されている。固定点３３の間隔は、隣り合う固定点３３の間にスイッチ切換え部材１２が複数個介在するように設定されている。

シート積層体２０は、前記スイッチ切換え部材１２の昇降動作部１３の上面１３ａに部分的に接着されていてもよいし、接着されておらず、シート積層体２０と上面１３ａとが互いに自由状態で密着しているものであってもよい。

図３に示すように、基板１１の上面に光源として複数のＬＥＤ素子３２が設けられており、それぞれのＬＥＤ素子３２が導光シート３１の縁部に対向している。

シート積層体２０の上に操作シート３５が重ねられている。操作シート３５は可撓性の合成樹脂シートであり、導光シート３１と同じウレタン樹脂シートやリコーン樹脂シートなどの伸縮性シートで形成されていることが好ましい。操作シート３５には複数箇所にキー操作部３６が設けられている。キー操作部３６は、操作シート３５と一体に形成されて、キー操作部３６の部分がそれ以外の部分よりも肉厚に形成されている。あるいは、キー操作部３６が操作シート３５の表面に固着されていてもよい。

操作シート３５とキー操作部３６は、上面または下面が黒色や濃緑色などに着色されているが、キー操作部３６の中央部の照光部３７では、表裏に光が通過可能であり、好ましくは白色に形成されている。照光部３７は、文字、数字、記号の形状となっている。なお、スイッチ切換え部材１２の昇降動作部１３の面積は照光部３７の面積よりも十分に広く、照光部３７は昇降動作部１３の上面１３ａからはみ出ることがない。

なお、導光シート３１と操作シート３５とを別体に形成せずに一体としてもよい。すなわち、導光シート３１にキー操作部３６を設け、シート表面とキー操作部３６の表面を黒色や濃緑色に着色し、照光部３７において光を透過できるようにしてもよい。

次に、キー入力装置１０の動作を説明する。
操作シート３５に設けられたいずれかのキー操作部３６が押されると、操作シート３５と導光シート３１の双方が撓み、スイッチ切換え部材１２の昇降動作部１３が押し込むまれる。下向きに押された昇降動作部１３は、支持部１４を支点として弾性変形して撓み、押圧突起１６でスイッチ部Ｓが押される。スイッチ部Ｓではドーム状の可動接点２３が凸状から凹状に反転するまで大きく変形し、可動接点２３が固定接点に接触して、コモン接点と可動接点とが導通して、スイッチが切換えられる。

操作シート３５と導光シート３１は共に伸縮性の樹脂シートで形成されており、下向きに押されるときに、両シート３１，３５が伸びて、スイッチ切換え部材１２の昇降動作部１３が下向きに移動しやすくなる。よって、昇降動作部１３は、両シート３１，３５に大きく拘束されることがなく、軽い操作力で動作できるようになる。特に、昇降動作部１３と導光シート３１とが接着されていない構造では、昇降動作部１３が両シート３１，３５に拘束されることなく自由に動くことができようになり、押圧操作を軽い力で行うことが可能となる。

ＬＥＤ素子３２から発せられる照明光は、導光シート３１の内部を使わって、操作シート３５に与えられ、キー操作部３６の照光部３７が照明される。照光部３７の真下で、導光シート３１が昇降動作部１３の上面１３ａに部分的に接着されていると、この接着部で光が乱反射しやすくなり、照光部３７に照明光を与えやすくなる。あるいは昇降動作部１３の上面１３ａが金属反射面とされ、または白色に塗装されていてもよい。この構成では、導光シート３１の内部を伝わった光が、昇降動作部１３の上面１３ａで反射されて照光部３７に効果的に与えられるようになる。

キー操作部３６が下向きに押されたときに、その下に位置する導光シート３１の一部は、昇降動作部１３の平面である上面１３ａに押し付けられた状態で、昇降動作部１３と共に下降してスイッチ部Ｓが動作させられる。キー操作部３６が押されているときに、導光シート３１の一部は平面を維持したまま下降し、この平面の面積はスイッチ部Ｓよりも広く、照光部３７よりも広くなっている。そのため、キー操作部３６が押されたときに、照光部３７の下側で導光シート３１が大きく凹凸状に変形することがなく、照光部３７とその下の導光シート３１との対向間隔もほぼ変化しない。

よって、押圧操作されているキー操作部３６に対して十分に照明光が与えられる。また操作されたキー操作部３６の真下に位置する導光シート３１が部分的に大きく変形することがないため、この部分で導光シート３１内での光の伝搬を妨げることがなく、広い範囲にわたって照明光を均一に与えることができるようになる。よって、それぞれのキー操作部３６の照光状態に大きな輝度のムラが発生するのを防止できるようになる。

１０ キー入力装置
１１ 基板
１２ スイッチ切換え部
１３ 昇降動作部
１４ 支持部
１６ 押圧突起
２０ シート積層体
２１ａ 下側固定部
２２ａ 上側固定部
２３ 可動接点
３１ 導光シート
３３ 固定点
３５ 操作シート
３６ キー操作部
Ｓ スイッチ部

Claims (8)

1. 複数のスイッチ部と、それぞれの前記スイッチ部を動作させる複数のキー操作部とを有するキー入力装置において、
   基板上に前記スイッチ部と、それぞれの前記スイッチ部の上に昇降動作自在に設けられその下降動作で前記スイッチ部を押して動作させるスイッチ切換え部材とが設けられており、
   複数の前記スイッチ切換え部材の上を覆う導光シートが設けられ、前記導光シートの上にキー操作部が配置されて、光源からの光が前記導光シートで導かれて前記キー操作部に与えられることを特徴とするキー入力装置。
2. 前記スイッチ部は、接点を有する下側固定部と、前記下側固定部の上方に対向する上側可動部とを有しており、前記スイッチ切換え部材で前記上側可動部が押されて前記接点の接触状態が切換えられる請求項１記載のキー入力装置。
3. 前記スイッチ切換え部材が前記スイッチ部よりも広い面積を有しており、前記スイッチ切換え部材の上面に、前記導光シートが重ねられている請求項２記載のキー入力装置。
4. 前記スイッチ切換え部材の上面が平面である請求項３記載のキー入力装置。
5. 前記スイッチ切換え部材は弾性変形して動作する請求項３または４記載のキー入力装置。
6. 前記導光シートの内部に導かれた光が、前記スイッチ切換え部材の上面で反射されて前記キー操作部に与えられる請求項３ないし５のいずれかに記載のキー入力装置。
7. 前記導光シートの上に操作シートが重ねられて、前記操作シートに前記キー操作部が設けられており、前記キー操作部が押されたときに前記操作シートと前記導光シートの双方が撓んで、前記スイッチ切換え部材が下降させられる請求項１ないし６のいずれかに記載のキー入力装置。
8. 前記導光シートは伸縮性の樹脂シートで形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載のキー入力装置。

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