JP2017037790A - スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度を向上できるスイッチを提供する。
【解決手段】メンブレンスイッチ１は、下側電極２２を有する下側シート２０と、下側電極に対応して設けられた第１の開口部３１を有し、下側シート上に形成された下側粘着層３０と、下側電極に対応して設けられた第２の開口部１１を有し、下側粘着層を介して下側シート上に設けられたスペーサ１０と、第２の開口部に対応して設けられた第３の開口部５１を有し、スペーサ上に形成された上側粘着層５０と、下側電極に対応して設けられた上側電極４２を有し、上側粘着層を介してスペーサ上に設けられた上側シート４０と、を備え、平面視において、第２の開口部の全体と、第３の開口部の全体とが、実質的に重なっており、平面視において、第１の開口部は、第２及び第３の開口部を囲繞している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スイッチに関する。

対向配置された上部電極シート及び下部電極シートと、これらの間に介挿されて両シート間に所望の間隔を形成するためのスペーサとを備え、これら電極シート及びスペーサが、粘着剤を介して貼り合わされてなる感圧センサにおいて、スペーサの電極の位置に穴を形成し、スペーサの穴の周縁部で粘着剤を取り除き、スペーサの穴の径よりも大きく開口させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−３５８８５２号公報

感圧センサにおけるＯＮ荷重はスペーサの穴の径に基づいて算出されるが、上記技術のように、押圧される側のシート及びスペーサ間に介在する、粘着剤に形成された開口が、当該スペーサの穴よりも大きい場合には、推定されるＯＮ荷重（ＯＮ荷重理論値）と、実際のＯＮ荷重（ＯＮ荷重実測値）との間に差異が生じて、スイッチの検出精度が低くくなるという問題がある。

また、近年では、スイッチの小型化に伴い、当該スイッチのＯＮ荷重を維持するため、スペーサの穴径の縮小化が進んでいる。このため、スペーサの穴径と、粘着剤に形成された開口径との差が、スイッチの検出精度に対して無視できない程度に影響を及ぼす場合がある。

本発明が解決しようとする課題は、検出精度を向上できるスイッチを提供することである。

［１］本発明に係るスイッチは、第１の電極を有する第１の基板と、前記第１の電極に対応して設けられた第１の開口部を有し、前記第１の基板上に形成された第１の粘着層と、前記第１の電極に対応して設けられた第２の開口部を有し、前記第１の粘着層を介して前記第１の基板上に設けられたスペーサと、前記第２の開口部に対応して設けられた第３の開口部を有し、前記スペーサ上に形成された第２の粘着層と、前記第１の電極に対応して設けられた第２の電極を有し、前記第２の粘着層を介して前記スペーサ上に設けられた第２の基板と、を備え、平面視において、前記第２の開口部の全体と、前記第３の開口部の全体とが、実質的に重なっており、平面視において、前記第１の開口部は、前記第２及び第３の開口部を囲繞している。

［２］上記発明において、前記第２の基板において前記第２の電極が設けられる側の反対側に押圧部材をさらに備えてもよい。

［３］上記発明において、前記押圧部材は、前記第２の基板から離間する側に向かって突出するドーム状の本体部と、前記本体部を前記第２の基板に取り付ける取付部と、を有し、前記取付部は、平面視において、前記第１の粘着層の少なくとも一部と重なっていると共に、前記第２の粘着層の少なくとも一部と重なっていてもよい。

［４］上記発明において、下記（１）式を満たしてもよい。
Ｈ１＜Ｈ２・・・（１）
但し、上記（１）式において、Ｈ１は前記第１の粘着層の高さであり、Ｈ２は前記第２の粘着層の高さである。

［５］上記発明において、前記第１の粘着層は、前記第１及び第２の電極の周囲の空間と外部空間とを連通する第１の空気口を有し、前記第２の粘着層は、前記第１及び第２の電極の周囲の空間と外部空間とを連通する第２の空気口を有してもよい。

本発明によれば、平面視において、前記第２の開口部の全体と、前記第３の開口部の全体とが、実質的に重なっているので、ＯＮ荷重実測値をＯＮ荷重理論値に近づけることができる。これにより、ＯＮ荷重理論値とＯＮ荷重実測値との差異が小さくなり、スイッチの検出精度の向上が図られる。

一方、本発明では、第１の開口部が第２及び第３の開口部を囲繞している。本発明によれば、外部から圧力が加えられたり、周囲の温度が変化したりしても、第１の粘着層が第２の開口部内に浸入するのを抑えることができる。これにより、スイッチの検出精度の低下を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るメンブレンスイッチを示す断面図である。 図２は、図１のII-II線に沿った平面図である。 図３（ａ）は、比較例におけるメンブレンスイッチを示す断面図であり、図３（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係るメンブレンスイッチを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係るメンブレンスイッチを示す断面図、図２は図１のII-II線に沿った平面図である。

メンブレンスイッチ１は、図１及び図２に示すように、スペーサ１０と、下側シート２０と、下側粘着層３０と、上側シート４０と、上側粘着層５０と、ラバードーム６０と、を備えている。

このメンブレンスイッチ１では、以下のように、操作者の押圧操作を検出する。すなわち、本実施形態のメンブレンスイッチ１では、操作者によって所定の押圧力が印加されると、上下電極２２，４２（いずれも後述）が相互に接触して、これらが導通する。上下電極２２，４２は、引き出し配線（不図示）を介して外部回路に接続されており、当該上下電極２２，４２が導通することで、外部回路が操作者の押圧操作を検出する。本実施形態では、この外部回路が操作者の押圧操作を検出した際の押圧力を「ＯＮ荷重」と称する。

なお、メンブレンスイッチによる操作者の押圧操作の検出は、特に上述に限定されない。たとえば、押圧力に応じた上下電極２２，４２の接触面積（接触状態）の変化に伴って増減する回路抵抗値に基づいて、操作者の押圧操作を検出してもよい。本実施形態における「メンブレンスイッチ１」が本発明における「スイッチ」の一例に相当する。

スペーサ１０は、所定の厚さを有するシート状の部材であり、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ:Polyethylene terephthalate）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：Polyethylene naphthalate）等の可撓性を有する絶縁性材料から構成されている。スペーサ１０の厚さは、メンブレンスイッチ１の小型化の観点から、２０〜７５μｍの範囲で設定されており、２０〜５０μｍの範囲で設定されていることが好ましい。

このスペーサ１０には、上下電極２２、４２が互いに対向するための円形状の第２の開口部１１が形成されている。この第２の開口部１１は、上下電極２２，４２に対応して設けられるものであり、本実施形態では、平面視において、上下電極２２，４２を囲繞するように位置している。この第２の開口部１１の径としては、特に限定しないが、メンブレンスイッチ１のＯＮ荷重を安定させる観点から、５ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、ＯＮ荷重が上がりすぎないために、１ｍｍ以上であることが好ましい。

なお、本実施形態では、第２の開口部１１は、平面視において、上下電極２２，４２を囲繞しているが、特にこれに限定されない。つまり、平面視において、上下電極２２，４２の径が、第２の開口部１１の径よりも大きくてもよい。この場合、下側電極２２の周縁部がスペーサ１０と下側基材２１との間に介装され、上側電極４２の周縁部がスペーサ１０と上側基材４１との間に介装されていてもよい。

また、第２の開口部１１の形状は、円形状に限定されず、たとえば、矩形状等であってもよい。本実施形態における「スペーサ１０」が本発明における「スペーサ」の一例に相当し、本実施形態における「第２の開口部１１」が本発明における「第２の開口部」の一例に相当する。

本実施形態では、スペーサ１０の下面１２には下側粘着層３０を介して下側シート２０が設けられている。また、スペーサ１０の上面１３には上側粘着層５０を介して上側シート４０が設けられている。

下側シート２０は、下側基材２１と、下側電極２２と、を有している。下側基材２１は、たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等の可撓性を有する絶縁性材料から構成されている。下側基材２１の厚さは、メンブレンスイッチ１の小型化の観点から、２０〜１００μｍの範囲で設定されており、２０〜７５μｍの範囲で設定されていることが好ましい。

下側電極２２は、銀ペーストや銅ペースト等の導電性ペーストを、下側基材２１の上面２１２上に印刷して硬化することにより形成されている。下側電極２２を形成する印刷方法としては、スクリーン印刷法やグラビアオフセット印刷法、インクジェット印刷法等を例示することができる。

なお、特に図示しないが、この下側電極２２は、引き出し配線を介して外部回路と接続される。この場合、下側電極２２と引き出し配線とは、一体的に形成してもよいし、個別に形成してもよい。

下側電極２２は、スペーサ１０の第２の開口部１１よりも小さい径の円形状の外形を有している。また、下側電極２２は、第２の開口部１１に対応する位置に設けられており、具体的には、当該下側電極２２の中心と第２の開口部１１の中心とが実質的に一致している。

なお、本明細書において、「中心」とは、平面形状における重心に相当する点を示す。因みに、下側電極２２の形状は、特に上述に限定されない。たとえば、下側電極の外形が、矩形状、メッシュ状又は櫛歯状等であってもよい。

本実施形態における「下側シート２０」が本発明における「第１の基板」の一例に相当し、本実施形態における「下側電極２２」が本発明における「第１の電極」の一例に相当する。

下側粘着層３０は、スペーサ１０と下側基材２１との間に介在しており、これらを粘着（接着）する機能を有している。このような下側粘着層３０は、樹脂材料を含むものであることが好ましく、添加剤等をさらに含んでもよい。このような下側粘着層３０を構成する樹脂材料としては、メンブレンスイッチ１の感圧性に応じて適宜選択して用いることができ、たとえば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を例示することができる。

なお、熱可塑性樹脂としては、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、エチレン・酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ：Ethylene-Vinyl Acetate）、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、α−オレフィン樹脂等を例示することができる。熱硬化性樹脂としては、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を例示することができる。

本実施形態の下側粘着層３０は、第１の開口部３１と、下側エアーベント３２と、を有している。この下側粘着層３０は、この第１の開口部３１と下側エアーベント３２とを除いて、スペーサ１０と下側基材２１との間の略全面に一様に形成されている。

第１の開口部３１は、下側電極２２に対応して円形状の外形を有している。この第１の開口部３１は、下側粘着層３０を鉛直方向（Ｚ方向）に貫通し、当該下側粘着層３０の両方の主面上で開口する貫通孔である。

第１の開口部３１は、下側電極２２に対応する位置に設けられており、具体的には、当該下側電極２２の中心と第１の開口部３１の中心とが実質的に一致している。結果として、本実施形態では、第１の開口部３１の中心と第２の開口部１１の中心とが実質的に一致している。

下側エアーベント３２は、スペーサ１０と下側基材２１との間に形成されている。この下側エアーベント３２は、上下電極２２，４２の周囲の内部空間Ｓ（具体的には、第１の開口部３１）と外部空間とを連通する貫通孔である。

本実施形態では、この下側エアーベント３２によって、操作者の押圧操作に応じた内部空間Ｓ内の空気の吸排気が行えるようになっている。すなわち、操作者により押圧力が印加されると下側エアーベント３２から内部空間Ｓ内の空気を排出し、操作者による押圧力が開放されると下側エアーベント３２から内部空間Ｓ内に空気を取り込む。このように、内部空間Ｓを密封しないことで、操作者に違和感を与えないようにすることができる。

このような下側粘着層３０は、特に限定しないが、たとえば、当該下側粘着層３０を構成する粘着材料をグラビアコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、グラビアオフセット印刷法、インクジェット印刷法等の公知の方法を用いて、下側基材２１上に塗布・乾燥等させることで形成することができる。

なお、第１の開口部３１及び下側エアーベント３２は、下側基材２１上にマスクを積層してパターニングすることで形成してもよい。或いは、下側基材２１上の全面に粘着材料を塗布した後、部分的に削り取ることで、第１の開口部３１及び下側エアーベント３２を形成してもよい。或いは、選択的に粘着材料を塗布することで、第１の開口部３１及び下側エアーベント３２を形成してもよい。

本実施形態では、下側シート２０と上側シート４０が意図せず接着してスイッチング性を低下させるのを抑制する観点から、第１の開口部３１では、当該第１の開口部３１の外形が第２の開口部１１の外形よりも大きくなっている。具体的には、図２に示すように、第１の開口部３１の径Ｄ１が第２の開口部１１の径Ｄ２よりも大きくなっている。このため、スペーサ１０と下側シート２０との間には、第１の開口部３１の周縁部３１１に面する空隙３１２が形成されている。なお、第１の開口部３１の形状は、特に上述に限定されない。たとえば、第１の開口部が矩形状等であってもよい。

本実施形態における「下側粘着層３０」が本発明における「第１の粘着層」の一例に相当し、本実施形態における「第１の開口部３１」が本発明における「第１の開口部」の一例に相当し、本実施形態における「下側エアーベント３２」が本発明における「第１の空気口」の一例に相当する。

上側シート４０は、上側基材４１と、上側電極４２と、を有している。上側基材４１は、下側基材２１と同様、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等の可撓性を有する絶縁性材料から構成されている。この上側基材４１の厚さは、メンブレンスイッチ１の小型化の観点から、２０〜１００μｍの範囲で設定されており、２０〜７５μｍの範囲で設定されていることが好ましい。

上側電極４２は、下側電極２２と同様、銀ペーストや銅ペースト等の導電性ペーストを、上側基材４１の下面４１１上に印刷して硬化させることにより形成されている。上側電極４２を形成する方法としては、上述した下側電極２２を形成する方法と同様の方法を例示することができる。

また、下側電極２２と同様、上側電極４２は引き出し配線（不図示）を介して外部回路と接続されている。上側電極４２と引き出し配線とは、一体的に形成してもよいし、個別に形成してもよい。

上側電極４２の外形は、スペーサ１０の第２の開口部１１よりも小さい径の円形状となっている。この上側電極４２は、内部空間Ｓを介して下側電極２２に対応する位置に設けられている。なお、上側電極４２の形状は、特に上述に限定されない。たとえば、上側電極の外形が、矩形状、メッシュ状又は櫛歯状等であってもよい。

本実施形態における「上側シート４０」が本発明における「第２の基板」の一例に相当し、本実施形態における「上側電極４２」が本発明における「第２の電極」の一例に相当する。

上側粘着層５０は、スペーサ１０と上側基材４１との間に介在しており、これらを粘着（接着）する機能を有している。本実施形態の上側粘着層５０を構成する材料としては、メンブレンスイッチ１の感圧性に応じて適宜選択して用いることができるが、特に、熱可塑性樹脂（すなわち、ホットメルトタイプの粘着剤）を用いることが好ましい。なお、熱可塑性樹脂としては、上述の下側粘着層３０を構成する樹脂材料として例示した熱可塑性樹脂を用いることができる。因みに、上側粘着層５０を構成する樹脂材料としては、特に上述に限定されず、下側粘着層３０を構成する樹脂材料として例示した熱硬化性樹脂を用いてもよい。

本実施形態の上側粘着層５０は、第３の開口部５１と、上側エアーベント５２と、を有している。この上側粘着層５０は、この第３の開口部５１と上側エアーベント５２とを除いて、スペーサ１０と上側基材４１との間の略全面に一様に形成されている。

第３の開口部５１は、円形状の外形を有しており、下側粘着層３０を鉛直方向（Ｚ方向）に貫通し、当該下側粘着層３０の両方の主面上で開口する貫通孔である。上側エアーベント５２は、スペーサ１０と上側基材４１との間に形成されており、内部空間Ｓ（具体的には、第３の開口部５１）と外部空間とを連通する貫通孔である。

本実施形態では、下側エアーベント３２と同様、上側エアーベント５２によって操作者の押圧操作に応じた内部空間Ｓ内の空気の吸排気が行えるようになっている。このように、上側エアーベント５２を設けることで、内部空間Ｓ内の空気の吸排気がより円滑に行われる。これにより、内部空間Ｓがより密封され難くなり、さらに操作者に違和感を与えないようにすることができる。

第３の開口部５１は、図１に示すように、スペーサ１０の第２の開口部１１に連通している。また、上述の第１の開口部３１も第２の開口部１１に連通している。本実施形態では、これら第１〜第３の開口部３１，１１，５１によって内部空間Ｓが画定されている。

第３の開口部５１は、図１及び図２に示すように、その中心が第２の開口部１１と実質的に一致すると共に、その径Ｄ２が第２の開口部１１の径と実質的に等しくなるように形成されている。したがって、平面視において、第２の開口部１１の全体と、第３の開口部５１の全体とが、実質的に重なっている。具体的には、平面視において、第２の開口部１１の周縁部１１１（第２の開口部の輪郭線）と、第３の開口部５１の周縁部５１１（第３の開口部５１の輪郭線）と、が実質的に一致するようになっている。

また、本実施形態では、図１に示すように、断面視において、第２の開口部１１の周縁部１１１と、第３の開口部５１の周縁部５１１とが連続した面を形成している。さらに、内部空間Ｓを介して対向する第３の開口部５１の周縁部５１１の一方と、当該第３の開口部５１の周縁部５１１の他方とは、互いに平行となるように形成されている。

第３の開口部５１は、上述のように第２の開口部１１と同一の径Ｄ２を有するものであり、第１の開口部３１の径Ｄ１よりも相対的に小さい径を有している。第１〜第３の開口部３１，１１，５１は、平面視において、それぞれの中心が実質的に一致するように配置されており、結果として、第１の開口部３１は、第２及び第３の開口部１１，５１を囲繞するように配置されている（図２参照）。

この場合、図１に示す第２及び第３の開口部１１，５１の一方の端部に対して、対応する第１の開口部３１の端部が、当該メンブレンスイッチ１の中心から外側に向う方向に０．１〜１ｍｍ程度ずれていることが好ましい。第１の開口部３１の径Ｄ２と第２及び第３の開口部１１，５１とを比較すれば、当該第２及び第３の開口部１１，５１の径Ｄ１に対して、第２の開口部３１の径Ｄ２が０．２〜２ｍｍ程度大きいことが好ましい。

因みに、第３の開口部５１の形状は、特に上述に限定されず、たとえば、第３の開口部が矩形状等であってもよい。

また、本実施形態では、メンブレンスイッチ１の検出精度を向上させる観点から、下記（２）式が成立していることが好ましい。
Ｈ１＜Ｈ２・・・（２）
但し、上記（２）式において、Ｈ１は下側粘着層３０の高さであり、Ｈ２は上側粘着層５０の高さである。

ここで、平面視において、第２の開口部１１の全体と、第３の開口部５１の全体とが、実質的に重なるように形成する方法について説明する。

まず、上側粘着層５０を構成する粘着材料を熱して流動性を高めた状態にした後、グラビアコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、グラビアオフセット印刷法、インクジェット印刷法等の公知の方法を用いてスペーサ１０の上面１３上に塗布し、これを冷却することで当該スペーサ１０上に粘着材料を定着させる。

そして、スペーサ１０と粘着材料に対して金型を押し当て、これらを略鉛直方向に沿って同時に打ち抜く。これにより、スペーサ１０には第２の開口部１１が形成されると共に、上側粘着層５０には第３の開口部５１が形成される。第２及び第３の開口部１１、５１のいずれも金型に対応した形状となるため、当該第２及び第３の開口部１１，５１は、平面視において、それらの略全体において相互に重なるように形成される。

粘着材料を選択的に塗布することで第３の開口部を形成する場合、当該第３の開口部の周縁部付近で粘着材料が流延して、ダレが生じてしまうことがある。これに対して、本実施形態では、上側粘着層５０に金型を押し当て打ち抜くことで、高い寸法精度を有する第３の開口部５１を形成することができる。さらに、ここでは、上側粘着層５０を構成する樹脂材料としてホットメルトタイプ接着剤を用いている。このため、第２及び第３の開口部３１，５１を形成する場合において、このような樹脂材料を冷却した後、金型により打ち抜く際に、上側粘着層５０の加工面（周縁部５１１）に当該金型によってにじみ等が生じ難く、より高い寸法精度を有する第３の開口部５１を得ることができる。

本明細書において、略鉛直方向とは、スペーサ１０の延在方向に対して垂直な方向から１０°以内のなす角度を有する範囲内の方向を含む。因みに、なす角度は１０°以内であることが好ましい。

なお、第２及び第３の開口部１１，５１を形成する際には、スペーサ１０の側から金型を押し当てて、スペーサ１０及び上側粘着層５０を打ち抜いてもよい。或いは、上側粘着層５０の側から金型を押し当てて、スペーサ１０及び上側粘着層５０を打ち抜いてもよい。なお、上側エアーベント５２は、上述した下側エアーベント３２と同様の方法により形成される。

因みに、特に図示しないが、上述したスペーサ１０と上側粘着層５０とを積層した積層体を得た後、当該積層体の下面（すなわち、スペーサ１０の下面１１）を下側粘着層３０が形成された下側シート２０に接触して、当該下側粘着層３０を介して、下側シート２０と積層体とを接着する（以下、下側シート２０と積層体とが接着されたものを中間体とも称する。）。そして、上下電極２２，４２が内部空間Ｓを介して対向するように、上側シート４０の下面４１１を中間体の上面（すなわち、上側粘着層５０の上面）に接触させた状態で、これらを加熱する。そして、上側シート４０と中間体とを冷却して、上側粘着層５０を硬化することで、当該上側粘着層５０を介して、上側シート４０と中間体とを接着する。そして、上側シート４０の上面４１２上にラバードーム６０を設けることで、メンブレンスイッチ１を得る。

本実施形態における「上側粘着層５０」が本発明における「第２の粘着層」の一例に相当し、本実施形態における「第３の開口部５１」が本発明における「第３の開口部」の一例に相当し、本実施形態における「上側エアーベント５２」が本発明における「第２の空気口」の一例に相当する。

ラバードーム６０は、図１に示すように、上側シート４０の上面４１２に取り付けられている。このラバードーム６０は、当該ラバードーム６０の上方に上下動可能な状態で設けられるキートップを介して押圧力が伝達された際、当該キートップを元の位置に復帰させるために設けられるゴム材料等からなる弾性部材である。

ラバードーム６０は、上側シート４０から離間する側に向かって突出するドーム状の本体部６１と、当該本体部６１の縁部から外側に向かって拡がる取付部６２と、から構成されている。

なお、本実施形態では、ラバードーム６０は、上側シート４０の上面４１２に直接取り付けられているが、特にこれに限定されない。たとえば、上側シートの上面に、ＰＥＴ等から構成されるラバードーム支持部材（不図示）を設け、当該カバー部材を介してラバードームを上側シートに取り付けてもよい。

取付部６２は、本体部６１の全周に亘って形成された環状の部材であり、上側シート４０の上面４１２に密着している。本体部６１の外形及び取付部６２の外形は、平面視において、円形状とされている。また、本体部６１の中心（頂部）と取付部６２の中心とは、実質的に一致するようにラバードーム６０が形成されている。

取付部６２の外縁部６２２は、第１の開口部３１の周縁部３１１よりも外側（すなわち、第１の開口部３１の中心側と反対側）に位置しており、具体的には、取付部６２の外縁部６２２の径が第１の開口部３１の径よりも大きくなっている。なお、本実施形態では、第１の開口部３１の径は第３の開口部５１の径よりも大きい場合、取付部６２の外縁部６２２は、当然に第３の開口部５１よりも大きい径を有する。

本実施形態では、取付部６２の外縁部６２２を第１及び第３の開口部３１，５１よりも大きくすることで、当該取付部６２の一部が、上下粘着層３０，５０の一部と重なるよう、ラバードーム６０が配置されている。本実施形態における「ラバードーム６０」が本発明における「押圧部材」の一例に相当し、本実施形態における「本体部６１」が本発明における「本体部」の一例に相当し、本実施形態における「取付部６２」が本発明における「取付部」の一例に相当する。

本実施形態のメンブレンスイッチ１は、以下の効果を奏する。

図３（ａ）は比較例におけるメンブレンスイッチを示す断面図であり、図３（ｂ）は本発明の一実施の形態に係るメンブレンスイッチを示す断面図である。

メンブレンスイッチにより押圧操作の検出が行われる際は、キートップを介して上方から印加される押圧力が、ラバードームの本体部の頂部に伝達される。そして、本体部の頂部が下方向に向かって凹むように変形し、上側シートの上面に接触した状態で、上側シートが下側シートに向かって押圧される。これにより、上部シートが屈曲（弾性変形）し、下側電極と上側電極とが接触する。下側電極と上側電極が導通することで押圧操作の検出が行われる。このように、メンブレンスイッチでは、操作者の押圧操作を、上部シートの剛性（曲げ剛性）を利用して検出する。

メンブレンスイッチ１Ｂは、スペーサ１０の第２の開口部１１近傍において、第３の開口部５１Ｂの周縁部５１１Ｂに面する空隙５１２Ｂが形成されている。つまり、その径が第２の開口部１１の径よりも大きくなるように第３の開口部５１Ｂが形成されている。

従来では、下側基材２１の上面２１２に下側粘着層３０を形成し、上側基材４１の上面４１２Ｂに上側粘着層５０Ｂを形成し、これら下側粘着層３０の第１の開口部３１及び上側粘着層５０Ｂの第３の開口部５１Ｂを、スペーサ１０の第２の開口部１１に対応するように張り合わせることで、メンブレンスイッチ１Ｂを構成していた。この場合、下側シート２０と上側シート４０が意図せず接着してスイッチング性を低下させるのを抑制するため、第１及び第３の開口部３１，５１Ｂの径を、第２の開口部１１の径よりも大きくして形成していた。

このように、メンブレンスイッチ１Ｂでは、断面視において、内部空間Ｓを介して対向する第３の開口部５１Ｂの周縁部５１１Ｂの一方と、当該第３の開口部５１Ｂの周縁部５１１Ｂの他方との間が、操作者の押圧操作によって変動（変位）する可動部分として作用してしまう。

一般に、メンブレンスイッチにおけるＯＮ荷重はスペーサの第２の開口部の径に基づいて算出される。従来のメンブレンスイッチ１Ｂでは、第２の開口部１１の径に対して第３の開口部５１Ｂの径が大きいので、上側シート４０が撓み易くなる。このため、推定されるＯＮ荷重（ＯＮ荷重理論値）に対して、実際のＯＮ荷重（ＯＮ荷重実測値）が小さくなってしまい、結果として、意図する荷重以外でメンブレンスイッチ１ＢがＯＮ状態となる等、検出精度の低下を招来するおそれがある。

これに対して、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、平面視において、第２の開口部１１の全体と、第３の開口部５１の全体とが、実質的に重なっている。このため、従来と比較して、メンブレンスイッチ１における可動部分が過大とならないため、ＯＮ荷重実測値をＯＮ荷重理論値に近づけることができる。これにより、ＯＮ荷重理論値とＯＮ荷重実測値との差異が小さくなるので、意図する荷重でメンブレンスイッチ１をＯＮ状態にすることができる。このため、メンブレンスイッチ１の検出精度の向上が図られる。

一方、本実施形態では、第１の開口部３１が第２及び第３の開口部１１，５１を囲繞している。本実施形態によれば、外部から圧力が加えられたり、周囲の温度が変化したりしても、下側粘着層３０が第２の開口部１１内に浸入するのを抑えることができる。これにより、メンブレンスイッチ１の検出精度の低下を抑制することができる。

また、第１の開口部３１が第２の開口部１１を囲繞していることで、当該第２の開口部１１の下方に、第１の開口部３１によって空隙３１２が形成されることになるが、この空隙３１２にスペーサ１０の一部が入り込むように撓むので、スペーサ１０を支える第１の開口部１１の周縁部１１１近傍において、当該スペーサ１０の変形に伴う応力集中が生じ難い。このため、押圧力に対してスペーサ１０の変形の程度が緩やかとなり、スペーサ１０の耐久性の向上を図ることができ、延いては、メンブレンスイッチ１の長寿命化を図ることができる。

また、近年のメンブレンスイッチの小型化の要請に応じて、厚さが７５μｍ以下の比較的薄いスペーサを用いることがあるが、この場合、上下電極間の距離が小さくなることでＯＮ荷重が縮小し、ついには荷重によらず上下電極が導通したままとなる、ＯＮ荷重の常態化といった問題が生じるおそれがある。また、厚さが１００μｍ以下の比較的薄い基材を上側シートに用いた場合、上側シートの剛性が低下する傾向があるため、意図しない荷重でメンブレンスイッチがＯＮ状態となるおそれもある。これらの問題に対して、スペーサの開口部の径を縮小することで、メンブレンスイッチのＯＮ荷重を維持することができるが、この場合、スペーサの開口部の径と粘着層の開口部の径との差が、スイッチの検出精度に対して無視できない程度に影響を及ぼす場合がある。このような問題に対しても、上述のとおり本発明を適用したメンブレンスイッチ１は有効に作用する。

また、本実施形態では、メンブレンスイッチ１がラバードーム６０を備えていることで、クリック感（タクティルフィーリング）が付与されたスイッチを得ることができる。

メンブレンスイッチ１において、ラバードーム６０を備える側が、押圧力が加わる側となることは明らかであるが、本実施形態では、平面視において、押圧力が加わる側に位置する粘着層（すなわち、上側粘着層５０）の第３の開口部５１の全体が、スペーサ１０の第２の開口部１１の全体と実質的に重なる一方、押圧力が加わる側と反対側に位置する粘着層（すなわち、下側粘着層３０）の第１の開口部３１が、第２及び第３の開口部１１，５１を囲繞している。

このように、押圧力が加わる側に位置する粘着層に、スペーサ１０の第２の開口部１１の全体と実質的に重なる第３の開口部５１を形成することで、意図する荷重でメンブレンスイッチ１をＯＮ状態にすることができる一方、押圧力が加わる側と反対側に位置する粘着層に、スペーサ１０の第２の開口部１１の全体を囲繞する第１の開口部３１を形成することで、下側粘着層３０が第２の開口部１１内に浸入するのを抑え、メンブレンスイッチ１の検出精度の低下を抑制している。

特に、近年では、メンブレンスイッチの小型化の要請に応じて、粘着層の開口部が縮小する傾向にあるため、押圧力が加わる側に位置する粘着層の開口部の位置と、ラバードームの位置とにずれが生じると、メンブレンスイッチの検出精度を著しく低下させる。一般に、ラバードーム６０は、スペーサ１０の開口部を基準として位置決めされるものであるが、本実施形態では、平面視において、スペーサ１０の第２の開口部１１の全体と、上側粘着層５０の第３の開口部５１の全体とを実質的に重ねるものであるから、第３の開口部５１の位置とラバードーム６０の位置は、高い精度で位置合わせされることになる。これにより、メンブレンスイッチ１の検出精度の低下を抑制している。

また、本実施形態では、平面視において、取付部６２の一部と、上側粘着層５０の一部と、を重複させることで、ラバードーム６０が押圧力によって下方に向かって凸状に変形する前に、当該ラバードーム６０の取付部６２から上側シート４０に伝達される押圧力により、上側シートが意図せず湾曲するのを抑制している。すなわち、従来のメンブレンスイッチ１Ｂでは、上側粘着層５０Ｂの第３の開口部５１Ｂの周縁部５１１Ｂに面する空隙５１２Ｂが存在しているため、押圧力が印加されると、上側シート４０Ｂが空隙５１２Ｂに入り込むように変形してしまう。このような変形は、操作者に対して違和感を与えるおそれがある。

また、近年のメンブレンスイッチの小型化の要請により、上側シートの剛性が低下する傾向があるため、意図せず、例えば設計起因で筐体からの常時圧力がラバードームにかかることにより、上側シートが湾曲して常時ＯＮになる懸念がある。本実施形態によれば、このような懸念を取り除くことも可能である。

また、本実施形態では、上側粘着層５０を構成する材料として、ホットメルトタイプ粘着剤を用いることで、経時による強度変化等が起き難い。これにより、メンブレンスイッチ１において、経時的な検出精度が低下するのを抑制する。

また、本実施形態では、上側粘着層５０を構成する材料として、ホットメルトタイプ粘着剤を用いることで、第２及び第３の開口部１１，５１を形成する場合において、この樹脂材料を冷却した後、金型により打ち抜く際に、上側粘着層５０の加工面（周縁部５１１）に当該金型によってにじみ等が生じ難く、高い位置精度を有する第３の開口部５１を得ることができる。

また、第２の開口部１１の位置と、第３の開口部５１の位置と、にずれが生じないので、上部シート４０の湾曲変形（撓み）のばらつきが抑えられ、ＯＮ荷重が安定するので、メンブレンスイッチ１の検出精度の向上がさらに図られる。

また、本実施形態では、上記（２）式が成立していることで、下側粘着層３０に形成された第１の開口部３１内に存在する空隙３１２の影響を小さくすることができる。つまり、メンブレンスイッチに押圧力が印加された際、スペーサが過度に湾曲すると、ＯＮ荷重が安定し難くなるおそれがあるが、ここでは、空隙を比較的小さくすることで、検出精度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、下側エアーベント３２及び上側エアーベント５２によって、操作者の押圧操作に応じた内部空間Ｓ内の空気の吸排気が行えるようになっている。これにより、内部空間Ｓを密封しないので、操作者に違和感を与えないようにすることができる。

因みに、スペーサの代わりに両面粘着テープ等を用いて、当該両面粘着テープの基材の開口部の全体と、当該両面粘着テープの上下粘着層の開口部の全体と、が重なるように形成されたスイッチを得ることも考えられるが、この場合では、当該スイッチの製造コストの増加は免れられない。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、本実施形態では、押圧部材としてラバードーム６０を用いたが、特にこれに限定されない。特に図示しないが、プラスチック製の押圧子にラバーの脚が付いているものを用いてもよい。この場合、ラバーの脚が弾性変形し、押圧子が上下に動作することで、上部シートに押圧力が付加されたり、解除されたりして、操作者の押圧操作を検出する。

或いは、上部シートの上面にスペーサの開口部に対応した開口を有する第１のシート状部材を貼り付け、その上方にさらに第２のシート状部材を積層させたものを用いてもよい。この場合、第２のシート状部材のうち、第１のシート状部材に設けられた開口に対応する部分が可動部分として作用する。この可動部分が弾性変形して上下に動作することで、上部シートに押圧力が付加されたり、解除されたりして、操作者の押圧操作を検出する。

また、上述した例では、押圧部材がスペーサの開口部の周縁に対応する取付部を有する形態を説明しているが、特にこれに限定されず、上部シートの上面にスペーサの第２の開口部に対応した弾性部材を載置したものを用いてもよい。

１，１Ｂ・・・メンブレンスイッチ
１０・・・スペーサ
１１・・・第２の開口部
１１１・・・周縁部
１２・・・下面
１３・・・上面
２０・・・下側シート
２１・・・下側基材
２１１・・・下面
２１２・・・上面
２２・・・下側電極
３０・・・下側粘着層
３１・・・第１の開口部
３１１・・・周縁部
３１２・・・空隙
３２・・・下側エアーベント
４０・・・上側シート
４１・・・上側基材
４１１・・・下面
４１２・・・上面
４２・・・上側電極
５０，５０Ｂ・・・上側粘着層
５１，５１Ｂ・・・第３の開口部
５１１，５１１Ｂ・・・周縁部
５１２Ｂ・・・空隙
５２・・・上側エアーベント
６０・・・ラバードーム
６１・・・本体部
６２・・・取付部
６２１・・・内縁部
６２２・・・外縁部
Ｓ・・・内部空間

Claims (5)

1. 第１の電極を有する第１の基板と、
   前記第１の電極に対応して設けられた第１の開口部を有し、前記第１の基板上に形成された第１の粘着層と、
   前記第１の電極に対応して設けられた第２の開口部を有し、前記第１の粘着層を介して前記第１の基板上に設けられたスペーサと、
   前記第２の開口部に対応して設けられた第３の開口部を有し、前記スペーサ上に形成された第２の粘着層と、
   前記第１の電極に対応して設けられた第２の電極を有し、前記第２の粘着層を介して前記スペーサ上に設けられた第２の基板と、を備え、
   平面視において、前記第２の開口部の全体と、前記第３の開口部の全体とが、実質的に重なっており、
   平面視において、前記第１の開口部は、前記第２及び第３の開口部を囲繞しているスイッチ。
2. 請求項１に記載のスイッチであって、
   前記第２の基板において前記第２の電極が設けられる側の反対側に押圧部材をさらに備えるスイッチ。
3. 請求項２に記載のスイッチであって、
   前記押圧部材は、
   前記第２の基板から離間する側に向かって突出するドーム状の本体部と、
   前記本体部を前記第２の基板に取り付ける取付部と、を有し、
   前記取付部は、平面視において、前記第１の粘着層の少なくとも一部と重なっていると共に、前記第２の粘着層の少なくとも一部と重なっているスイッチ。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のスイッチであって、
   下記（１）式を満たすスイッチ。
   Ｈ１＜Ｈ２・・・（１）
   但し、上記（１）式において、Ｈ１は前記第１の粘着層の高さであり、Ｈ２は前記第２の粘着層の高さである。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のスイッチであって、
   前記第１の粘着層は、前記第１及び第２の電極の周囲の空間と外部空間とを連通する第１の空気口を有し、
   前記第２の粘着層は、前記第１及び第２の電極の周囲の空間と外部空間とを連通する第２の空気口を有するスイッチ。

Images