JP2024025046A - スイッチユニットおよびスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】押圧操作可能な物理的なボタンの天面の表示を第１の表示と第２の表示とに切り替えることができるようにすること。【解決手段】スイッチユニットは、固定接点および第１の光源を有する基板と、固定接点上に配置された可動接点部材と、可動接点部材を覆うように配置され、第１の光源から出射された光を表示面に向けて導光する第１のライトガイドと、第１のライトガイドを覆うように配置され、可動接点部材と重なる位置に開口部を有し、且つ、第２の光源を有する可撓性基板と、可撓性基板を覆うように配置され、スリットによって複数の可撓領域に分割されており、第２の光源から出射された光を表示面に向けて導光する第２のライトガイドとを備える。【選択図】図７

Description

本発明は、スイッチユニットおよびスイッチ装置に関する。

下記特許文献１には、第１の導光層と第２の導光層との間に光散乱層を設け、発光ダイオードから第１の導光層に入射された光を光散乱層によって反射し、発光ダイオードから第２の導光層に入射された光を光散乱層を透過させることにより、第１の表示と第２の表示とを選択して照光できる照光表示装置が開示されている。

国際公開第２０１０／１３１７３５号

しかしながら、特許文献１の技術は、押圧操作可能な物理的なボタンの天面の表示を第１の表示と第２の表示とに切り替えることが可能な構成を実現することは困難である。

一実施形態に係るスイッチユニットは、固定接点および第１の光源を有する基板と、固定接点上に配置された可動接点部材と、可動接点部材を覆うように配置され、第１の光源から出射された光を表示面に向けて導光する第１のライトガイドと、第１のライトガイドを覆うように配置され、可動接点部材と重なる位置に開口部を有し、且つ、第２の光源を有する可撓性基板と、可撓性基板を覆うように配置され、スリットによって複数の可撓領域に分割されており、第２の光源から出射された光を表示面に向けて導光する第２のライトガイドとを備える。

一実施形態によれば、押圧操作可能な物理的なボタンの天面の表示を第１の表示と第２の表示とに切り替えることができる。

一実施形態に係るスイッチ装置の外観斜視図 一実施形態に係るスイッチ装置による表示切替動作を示す図 一実施形態に係るスイッチ装置の分解斜視図 一実施形態に係るスイッチ装置の分解斜視図 一実施形態に係るスイッチ装置のＹＺ平面による断面図 一実施形態に係るスイッチ装置のＸＺ平面による断面図 一実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す模式図 一実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す模式図

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。なお、以降の説明では、便宜上、図中Ｚ軸方向を上下方向とし、図中Ｙ軸方向を左右方向とし、図中Ｘ軸方向を前後方向とする。但し、Ｚ軸正方向を上方とし、Ｙ軸正方向を右方とし、Ｘ軸正方向を前方とする。

（スイッチ装置１００の概要）
図１は、一実施形態に係るスイッチ装置１００の外観斜視図である。図１に示すように、スイッチ装置１００は、全体的に、上下方向（Ｚ軸方向）に薄型の直方体形状を有する。図１に示すように、スイッチ装置１００は、ケース１０１の上面１０１Ａに、４つのボタン１０３が設けられている。各ボタン１０３は、下方への押圧操作が可能である。

各ボタン１０３は、押圧操作がなされると、ケース１０１の内部において当該ボタン１０３と重なる位置に設けられている可動接点部材１１３を押圧して、当該可動接点部材１１３を反転動作させる。これにより、各ボタン１０３は、ケース１０１の内部において当該ボタン１０３と重なる位置に設けられている接点部１１１を導通状態（すなわち、スイッチオン状態）にすることができる。

（スイッチ装置１００による表示切替動作）
図２は、一実施形態に係るスイッチ装置１００による表示切替動作を示す図である。図２に示すように、各ボタン１０３は、上面が所定の意匠形状を表示可能な表示面１０３Ａとなっている。一実施形態に係るスイッチ装置１００は、各ボタン１０３の表示面１０３Ａによる表示を、図２（ａ）に示す第１の表示と、図２（ｂ）に示す第２の表示とに切り替え可能である。すなわち、各ボタン１０３の表示面１０３Ａは、第１の表示と第２の表示とで異なる意匠形状を表示できる。

（スイッチ装置１００の構成）
図３および図４は、一実施形態に係るスイッチ装置１００の分解斜視図である。図５は、一実施形態に係るスイッチ装置１００のＹＺ平面による断面を示す断面図である。図６は、一実施形態に係るスイッチ装置１００のＸＺ平面による断面を示す断面図である。

図３～図６に示すように、スイッチ装置１００は、ケース１０１、カバー１０２、４つのボタン１０３、基板１１０、４つの可動接点部材１１３、第１のライトガイド１１４、両面テープ１１５、反射シート１１６、遮光シート１１７、押し子付きシート１１８、可撓性基板１２０、第２のライトガイド１３０、両面テープ１４０、および反射シート１５０を備える。

なお、スイッチ装置１００において、ケース１０１、カバー１０２、および４つのボタン１０３の除いた部分を、スイッチユニット１００Ａと称する。

ケース１０１は、上下方向（Ｚ軸方向）に薄型の直方体形状を有し、且つ、中空構造を有する、容器状の部材である。ケース１０１は、上方からの平面視において、正方形状を有する。ケース１０１は、スイッチ装置１００の各構成部品を内部に収容する。ケース１０１は、底面部分に下側開口部１０１Ｂを有する。

カバー１０２は、ケース１０１の底面部分に取り付けられることにより、ケース１０１の下側開口部１０１Ｂを閉塞する、受け皿状の部材である。例えば、ケース１０１およびカバー１０２は、比較的硬質な樹脂素材が用いられて形成される。

４つのボタン１０３は、ケース１０１の上面１０１Ａを貫通して、ケース１０１の上面１０１Ａから上方に突出して設けられている。４つのボタン１０３は、ケース１０１の上面１０１Ａに対し、上下方向に移動可能である。上方からの平面視において、４つのボタン１０３は、ケース１０１の上面１０１Ａの中心を中心として、十字状に配置されている。各ボタン１０３の上面は、所定の意匠形状を表示する表示面１０３Ａとなっている。各ボタン１０３は、透光性を有する樹脂素材が用いられて形成される。

基板１１０は、ケース１０１の内部の最も下側に設けられている、樹脂製且つ平板状の部材である。基板１１０としては、例えば、ＰＷＢ（Printed Wired Board）等を用いることができる。基板１１０の上面１１０Ａには、いずれも中央固定接点１１１Ａと周辺固定接点１１１Ｂとからなる４つの接点部１１１が、上方からの平面視において、十字状に配置されている。すなわち、各接点部１１１は、ボタン１０３と重なる位置に設けられている。各中央固定接点１１１Ａは、円形状に形成されている。各周辺固定接点１１１Ｂは、中央固定接点１１１Ａを取り囲む円環状に形成されている。中央固定接点１１１Ａおよび周辺固定接点１１１Ｂは、導電性を有する素材が用いられて形成される。

また、基板１１０の上面１１０Ａの四つ角部の近傍には、４つのボタン１０３に対応する４つのＬＥＤ１１２（「第１の光源」の一例）が設けられている。各ＬＥＤ１１２は、第１のライトガイド１１４の側方に配置され、第１のライトガイド１１４の側面に向けて光を照射することにより、第１のライトガイド１１４の側面から第１のライトガイド１１４内に光を入射させる。各ＬＥＤ１１２には、当該ＬＥＤ１１２を覆うように、上方から遮光シート１１７が貼り付けられる。これにより、スイッチ装置１００は、各ＬＥＤ１１２からの上方への光漏れを抑制することができる。各ＬＥＤ１１２は、個別に発光可能であり、第１のライトガイド１１４の対応する一の出射部１１４Ａ（一つのボタン１０３と重なる一の出射部１１４Ａ）に対し、光を入射させることができる。これにより、スイッチ装置１００は、任意の一または複数のＬＥＤ１１２を点灯させることで、第１のライトガイド１１４の対応する一または複数の出射部１１４Ａを介して、任意の一または複数のボタン１０３のみ、所定の意匠形状を表示させることができるようになっている。

４つの可動接点部材１１３は、基板１１０の上側において、上方からの平面視において、十字状に配置されている。すなわち、各可動接点部材１１３は、ボタン１０３および接点部１１１と重なる位置に設けられている。各可動接点部材１１３は、中央部に頂部を有する、上方に凸状のドーム状の部材である。可動接点部材１１３は、薄い金属板が用いられてドーム状に形成される。各可動接点部材１１３は、基板１１０に設けられている接点部１１１上に載置される。各可動接点部材１１３は、いわゆる「反転バネ」であり、ボタン１０３による押圧操作の操作荷重が、所定の操作荷重を超えると急激に頂部が凹状に弾性変形（反転動作）する。これにより、各可動接点部材１１３は、頂部の裏側の部分で、中央固定接点１１１Ａと接触し、中央固定接点１１１Ａと周辺固定接点１１１Ｂとを、互いに導通させることができる。なお、各可動接点部材１１３は、ボタン１０３による押圧操作が解除されたときに、弾性力によって元の凸状に復帰する。

第１のライトガイド１１４は、透光性を有するフィルム状の部材である。第１のライトガイド１１４は、４つの可動接点部材１１３を覆うように、４つの可動接点部材１１３の上側に配置される。そして、第１のライトガイド１１４は、その裏面部分において、基板１１０の上面１１０Ａに貼り付けられる。これにより、４つの可動接点部材１１３は、第１のライトガイド１１４と基板１１０との間で挟持される。第１のライトガイド１１４の上面には、４つの出射部１１４Ａが設けられている。各出射部１１４Ａは、上方からの平面視にて円形状を有し、ボタン１０３と重なる位置に設けられている。

第１のライトガイド１１４は、ＬＥＤ１１２から入射された光が、側面から入射される。そして、第１のライトガイド１１４は、側面から入射された光を、４つの出射部１１４Ａの各々から上方へ出射する。これにより、第１のライトガイド１１４は、ＬＥＤ１１２から入射された光を、ボタン１０３の表示面１０３Ａに向けて導光し、ボタン１０３の表示面１０３Ａに所定の意匠形状を表示させて、ボタン１０３を第１の表示とすることができる。

なお、第１のライトガイド１１４の下面には、第１のライトガイド１１４の下面の全域を覆うように、両面テープ１１５によって、反射シート１１６が貼り付けられている。これにより、スイッチ装置１００は、第１のライトガイド１１４の下面からの光漏れを抑制できるようになっている。

押し子付きシート１１８は、第１のライトガイド１１４の上側に重ねて設けられる、シート状の部材である。押し子付きシート１１８は、透光性を有する、ゴム、シリコン等の弾性素材が用いられて形成される。押し子付きシート１１８の下面には、４つの押し子１１８Ａが突出して設けられている。各押し子１１８Ａは、ボタン１０３の中心部、および、可動接点部材１１３の頂部（すなわち、中心部）と重なる位置に設けられている。各押し子１１８Ａは、可動接点部材１１３よりも直径が小さい円柱状を有する。

可撓性基板１２０は、押し子付きシート１１８の上側に重ねて設けられている、樹脂製且つ可撓性を有するフィルム状の部材である。可撓性基板１２０には、４つの開口部１２１が設けられている。各開口部１２１は、上方からの平面視にて円形状を有し、可動接点部材１１３、ボタン１０３、および第１のライトガイド１１４の出射部１１４Ａと重なる位置に設けられている。これにより、可撓性基板１２０は、第１のライトガイド１１４の出射部１１４Ａから出射された光を、開口部１２１を通過させて、ボタン１０３へ到達させることができる。

また、可撓性基板１２０の上面１２０Ａの四つ角部には、４つのボタン１０３に対応する４つのＬＥＤ１２２（「第２の光源」の一例）が設けられている。各ＬＥＤ１２２は、第２のライトガイド１３０の側方に配置され、第２のライトガイド１３０の側面に向けて光を照射することにより、第２のライトガイド１３０の側面から第２のライトガイド１３０内に光を入射させる。

なお、可撓性基板１２０において、４つのＬＥＤ１２２は、第２のライトガイド１３０が有する４つの可撓領域１３２に対応する位置に設けられている。これにより、スイッチ装置１００は、一部のＬＥＤ１２２を点灯させることで、一部の可撓領域１３２を介して、一部のボタン１０３のみ所定の意匠形状を表示させることができるようになっている。

第２のライトガイド１３０は、透光性を有するシート状の部材である。第２のライトガイド１３０は、可撓性基板１２０を覆うように、可撓性基板１２０の上側に配置される。そして、第２のライトガイド１３０は、その裏面部分において、両面テープ１４０によって、可撓性基板１２０の上面１２０Ａに貼り付けられる。

第２のライトガイド１３０は、中央に略十字状のスリット１３１が形成されている。これにより、第２のライトガイド１３０は、スリット１３１によって互いに分割された、４つの可撓領域１３２を有するものとなっている。但し、４つの可撓領域１３２は互いに一部が繋がっており、すなわち、一体に形成されている。各可撓領域１３２は、ボタン１０３と重なる位置に設けられており、第２のライトガイド１３０の中心に向かって突出した舌片状を有している。各可撓領域１３２は、ボタン１０３の押圧操作がなされたとき、部分的に下方に撓むことができる。

第２のライトガイド１３０は、ＬＥＤ１２２から入射された光が、側面から入射される。そして、第２のライトガイド１３０は、側面から入射された光を、４つの可撓領域１３２の各々から上方へ出射する。これにより、第２のライトガイド１３０は、ＬＥＤ１２２から入射された光を、ボタン１０３の表示面１０３Ａに向けて導光し、ボタン１０３の表示面１０３Ａに所定の意匠形状を表示させて、ボタン１０３を第２の表示とすることができる。

なお、第２のライトガイド１３０の上面には、第２のライトガイド１３０の上面の全域を覆うように、反射シート１５０が重ねて設けられている。これにより、スイッチ装置１００は、第２のライトガイド１３０の上面からの光漏れを抑制できるようになっている。但し、反射シート１５０は、４つの開口部１５１が形成されている。各開口部１５１は、上方からの平面視にて円形状を有し、ボタン１０３および第２のライトガイド１３０の可撓領域１３２と重なる位置に設けられている。これにより、反射シート１５０は、第１のライトガイド１１４の出射部１１４Ａから出射された光、および、第２のライトガイド１３０の可撓領域１３２から出射された光を、開口部１５１を通過させて、ボタン１０３へ到達させることができる。

（スイッチ装置１００の動作）
図７および図８を参照して、スイッチ装置１００の動作を説明する。図７および図８は、一実施形態に係るスイッチ装置の構成を示す模式図である。図７および図８では、一部の部品について、実際の寸法よりも誇張して表している。

＜表示切替動作＞
図７に示すように、スイッチ装置１００は、ボタン１０３と重なる位置に、第２のライトガイド１３０の可撓領域１３２と、第１のライトガイド１１４の出射部１１４Ａとが設けられている。

これにより、スイッチ装置１００は、第１のライトガイド１１４の側方に設けられているＬＥＤ１１２を点灯させて、第１のライトガイド１１４内に入射した光を、第１のライトガイド１１４の出射部１１４Ａから上方に出射することにより、ボタン１０３の表示面１０３Ａに第１の表示に対応する所定の意匠形状（例えば、図７に示す例では"Ｙ"）を表示することができる。

一方、スイッチ装置１００は、第２のライトガイド１３０の側方に設けられているＬＥＤ１２２を点灯させて、第２のライトガイド１３０内に入射した光を、第２のライトガイド１３０の可撓領域１３２から上方に出射することにより、ボタン１０３の表示面１０３Ａに第２の表示に対応する所定の意匠形状（例えば、図７に示す例では"□"）を表示することができる。

ここで、スイッチ装置１００は、ボタン１０３毎（すなわち、可撓領域１３２毎）にＬＥＤ１２２を備えている。このため、スイッチ装置１００は、一部のボタン１０３に対応する一部のＬＥＤ１２２を点灯させて、一部のボタン１０３に対応する一部の可撓領域１３２から光を出射させることにより、一部のボタン１０３のみ所定の意匠形状を表示させることができる。この際、第２のライトガイド１３０は、スリット１３１によって４つの可撓領域１３２が互いに分割されているため、一部の可撓領域１３２の光が他の可撓領域１３２に漏出してしまうこと（すなわち、他のボタン１０３が表示してしまうこと）を抑制できる。

＜押圧操作時の動作＞
スイッチ装置１００は、ボタン１０３に対する押圧操作がなされたとき、当該ボタン１０３に対応する可動接点部材１１３が反転動作することにより、当該ボタン１０３に対応する接点部１１１を導通状態（すなわち、スイッチオン状態）にすることができる。

ここで、図８に示すように、スイッチ装置１００は、ボタン１０３と可動接点部材１１３との間、且つ、ボタン１０３の中心部、および、可動接点部材１１３の頂部（すなわち、中心部）と重なる位置に、押し子付きシート１１８の押し子１１８Ａが設けられている。

これにより、スイッチ装置１００は、ボタン１０３の押圧操作がなされたとき、当該ボタン１０３に対応する可動接点部材１１３の頂部（すなわち、中心部）を、当該ボタン１０３に対応する押し子１１８Ａによって確実に押圧できるようになっている。また、各押し子１１８Ａは、押し子付きシート１１８と一体的に形成されており、すなわち、弾性を有するため、ボタン１０３による押圧操作がなされたとき、適度に押し潰されて反力が生じることで、押圧操作に対して良好な操作感触を呈示できる。

また、スイッチ装置１００は、ボタン１０３と押し子１１８Ａとの間に、第２のライトガイド１３０の可撓領域１３２が設けられているが、当該可撓領域１３２が可撓性を有する。このため、スイッチ装置１００は、ボタン１０３の押圧操作がなされたとき、当該ボタン１０３に対応する可撓領域１３２が部分的に撓むことによって、押圧操作に対して良好な操作感触を呈示できるとともに、当該ボタン１０３に対応する押し子１１８Ａのみを確実に押圧することができる。

また、スイッチ装置１００は、押し子付きシート１１８、可撓性基板１２０、および第２のライトガイド１３０が、互いに貼り合わされることによってモジュール化されている。そして、当該モジュールは、ケース１０１に固定されておらず、押し子付きシート１１８の中央部に形成されてガイド孔１１８Ｂ、および、可撓性基板１２０の中央部に形成されているガイド孔１２３（いずれも、２つの矩形開口部からなる）が、ケース１０１の内部の天井面１０１Ｃの中央部から垂下して設けられているガイド部１０４（２本の角柱からなる）に挿通されることによって、ケース１０１によって上下方向に移動可能に支持されている。

このため、スイッチ装置１００は、いずれかのボタン１０３の押圧操作がなされたとき、当該ボタン１０３によってモジュールが押し下げられることで、当該モジュールが水平状態を維持したまま、ガイド部１０４に沿って下方へ移動することができる。これにより、スイッチ装置１００は、モジュールによって、押し子１１８Ａを介して、可動接点部材１１３の頂部（すなわち、中心部）を、垂直に押し下げることができ、よって、ボタン１０３に押圧操作の操作不具合（操作感触不良等）を抑制することができる。

また、スイッチ装置１００は、押し子付きシート１１８が弾性を有するために、第１のライトガイド１１４と可撓性基板１２０との間に配置されることによって、第１のライトガイド１１４と可撓性基板１２０との間の寸法誤差を吸収できる。よって、スイッチ装置１００は、押し子付きシート１１８によって可撓性基板１２０のガタツキを吸収できる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

なお、第２のライトガイド１３０は、４つの可撓領域１３２が一体に形成されているものに限らず、それぞれ別部材の４つの可撓領域１３２が任意の連結手段によって連結されて構成されてもよい。

１００ スイッチ装置
１０１ ケース
１０１Ａ 上面
１０１Ｂ 下側開口部
１０１Ｃ 天井面
１０２ カバー
１０３ ボタン
１０３Ａ 表示面
１０４ ガイド部
１１０ 基板
１１０Ａ 上面
１１１ 接点部
１１１Ａ 中央固定接点
１１１Ｂ 周辺固定接点
１１２ ＬＥＤ
１１３ 可動接点部材
１１４ 第１のライトガイド
１１４Ａ 出射部
１１５ 両面テープ
１１６ 反射シート
１１７ 遮光シート
１１８ 押し子付きシート
１１８Ａ 押し子
１１８Ｂ ガイド孔
１２０ 可撓性基板
１２１ 開口部
１２２ ＬＥＤ
１２３ ガイド孔
１３０ 第２のライトガイド
１３１ スリット
１３２ 可撓領域
１４０ 両面テープ
１５０ 反射シート
１５１ 開口部

Claims (9)

1. 固定接点および第１の光源を有する基板と、
   前記固定接点上に配置された可動接点部材と、
   前記可動接点部材を覆うように配置され、前記第１の光源から出射された光を表示面に向けて導光する第１のライトガイドと、
   前記第１のライトガイドを覆うように配置され、前記可動接点部材と重なる位置に開口部を有し、且つ、第２の光源を有する可撓性基板と、
   前記可撓性基板を覆うように配置され、スリットによって複数の可撓領域に分割されており、前記第２の光源から出射された光を前記表示面に向けて導光する第２のライトガイドと
   を備えるスイッチユニット。
2. 前記第２のライトガイドは、単一の部材に前記スリットが形成されることによって、前記複数の可撓領域が一体に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチユニット。
3. 前記可撓性基板と前記可動接点部材との間に設けられ、前記可動接点部材の頂部と対向する位置に押し子を有する押し子付きシートを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチユニット。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のスイッチユニットと、
   前記複数の可撓領域の各々の上側に配置された、複数のボタンとを備え、
   前記複数のボタンの各々は、前記表示面を有し、前記第１のライトガイドから出射された光によって前記表示面に第１の表示を行い、前記第２のライトガイドから出射された光によって前記表示面に第２の表示を行う
   ことを特徴とするスイッチ装置。
5. 前記複数のボタンのうちの、いずれか一の前記ボタンが押圧されたとき、前記第２のライトガイドにおいて、当該一のボタンに対応する一の前記可撓領域が部分的に撓む
   ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。
6. 前記複数のボタンの各々に対して、前記固定接点および可動接点部材が設けられ、
   前記複数のボタンのうちの、いずれか一の前記ボタンが押圧されたとき、前記第２のライトガイドにおいて、当該一のボタンに対応する一の前記可撓領域が部分的に撓みつつ、当該一のボタンに対応する前記固定接点および可動接点部材が互いに導通する
   ことを特徴とする請求項５に記載のスイッチ装置。
7. 前記複数のボタンの各々は、透光性を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。
8. 前記可動接点部材は、反転バネである
   ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。
9. ケースを備え、
   前記可撓性基板は、前記ケースに対して上下方向に移動可能に設けられる
   ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。

Images