JP3166301U - キーボードの静電容量式フィルム回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム回路基板の製造工程により構成されるフィルムの数を減らし、コストをさらに削減するキーボードの静電容量式フィルム回路基板を提供する。【解決手段】第一のフィルムと、第二のフィルムと、セパレータフィルムとを備える。第一のフィルムの表面には下部電極層と、絶縁層と、上部電極層とが順次形成されており、下部電極層は下部電極を複数有しており、上部電極層は各々が下部電極に対応し、キャパシタを構成する複数の上部電極を有する。また第二のフィルムの底面には接点電極が複数形成されており、各接点電極はまた第一のフィルム上の上部電極にそれぞれ対応するとともに、セパレータフィルムによる隔絶により常時開いた状態となっている。フィルム回路基板がキーボード内に設けられ、いずれかのキーが押下されると、対応する位置の接点が対応する上部電極に導通して、キャパシタが充電・放電されて、キー動作を認識する。【選択図】図１

Description

本考案はフィルム回路基板に関し、とりわけ静電容量式キーボードの動作原理を採用したフィルム回路基板構造に関する。

図６に示すものは、一般的なキーボード内部に設けられているキー・マトリクス８０と、当該キー・マトリクスに接続されるエンコーダ回路９０であって、当該キー・マトリクス８０は概ね複数本のスキャンラインＳ０〜Ｓｎと、複数本のデータラインＯ０〜Ｏｎを含み交差してマトリクスを構成しており、そして各スキャンラインＳ０〜Ｓｎと各データラインＯ０〜Ｏｎとが跨がって接触している箇所にそれぞれ接点が設けられている。パルス信号が順に各スキャンラインＳ０〜Ｓｎに入力され、もしこのうちの一つの接点ｓｗ１１が導通し（上方の実体キーを押下する）、パルス信号がスキャンラインＳ１から入力されると、導通した接点ｓｗ１１を介してデータラインＯ１に送られる。これにより、当該エンコーダ回路９０は当該データラインＯ１を介してパルス信号を取得して、接点ｓｗ１１の押下動作を認識する。

しかし使用者により、隣接した対角位置にある接点を同時に押下、例えばｓｗ１１、ｓｗ１２およびｓｗ２１の合計三つの接点が押下されたとき、隣接する二本のデータラインＯ１、Ｏ２上のいずれにも信号が入力される。このような場合、エンコーダ回路９０は接点ｓｗ１１、ｓｗ１２がすでに導通していること認識する以外に、接点ｓｗ２１、ｓｗ２２の合計四つの接点が導通していることを同時に認識することになり、一般的に言われている「ゴーストキー」が発生してしまう。前記した「ゴーストキー」の現象を解決する一つの解決方式は、接点の各々にダイオードを直列接続して、信号に方向性を持たせてエンコーダ回路９０の誤認識を排除するというものである。しかし既存のキー・マトリクス８０はいずれもフィルム回路基板から構成されており、そしてフィルム回路基板上には通常、導電性接着剤でのプリントで接点および配線を形成しているのみであるため、フィルム回路基板上に大量のダイオードを実装するとなると、コストは極めて高くなるので、前述した解決方法は経済的効果にそぐわなくなる。

もう一つの解決方法は静電容量方式キーボードを採用するものである。このような静電容量式キーボードは、元より前記「ゴーストキー」現象への耐性を備えているものであって、いわゆる静電容量式キーボードとは概ね、キャパシタを前記キー・マトリクス上の接点に直列接続するか、当該接点の代わりに用いて、そして実体のキー下方に金属層を設けておき、キーが押下されると、下方の金属層とで静電容量を構成して、その静電容量値を変更するものである。静電容量値の変更は一瞬で持続性がないため、「ゴーストキー」現象を排除することができる。しかし、従来の静電容量式キーボードは構造上硬質のＰＣ回路基板を採用するため、大型化しコストも嵩み、すでに産業界および市場のニーズに符合しなくなっている。

前記した理由に基づき、出願人が中国にて出願し登録査定された特許文献１には解決方法が開示されている。特許文献１では、第一ないし第三のフィルムを準備するとともに、第一、第二のフィルムの間に絶縁層を設けている。このうち、第一ないし第三のフィルムは少なくとも一つの面上に対応する電極が形成されており、当該隣接または対向する電極で、キャパシタおよびキャパシタに直列接続される接点をそれぞれ構成している。前記フィルム回路基板がキーボード内に設けられ、かつキーボード上のいずれかのキーが押下されると、対応する位置の接点が導通するとともに、互いに直列接続されたキャパシタが充電・放電されて、キー動作を認識する根拠とすることができる。

上記実用新案では、従来の接点式と静電容量式キーボードの動作原理とを組み合わせていることから、「ゴーストキー」への耐性を備えるうえ、環境に優しいという長所を備えている。

中国実用新案公告第ＣＮ２０１５７１０３９Ｕ号

上記実用新案に公開されている実施例によれば、各実施例では少なくとも三層のフィルム、つまり各実施例では第一ないし第三のフィルムを備えている。例えば図３に開示されている第一の好ましい実施例では第一ないし第三のフィルム１０、２０、３０を備え、図５に開示されている第二の好ましい実施例でも第一ないし第三のフィルム４０、５０、６０を備えており、さらに第一、第二のフィルム４０、５０の間にはセパレータフィルム７０が設けられている。そしていわゆる第一ないし第三のフィルムとはその表面および／または底面上に接点電極および／またはキャパシタ電極が形成されているものであって、つまり第一ないし第三のフィルムはいずれもフィルム回路基板の製造工程により構成されている。もし、フィルム回路基板の製造工程により構成されるフィルムの数を減らすことができれば、コストはさらに削減できる。

本考案の目的は、二枚のフィルムと、セパレータフィルムとからなり、二枚のフィルム上の新たな構造設計により、出願人による先行実用新案と比べても、フィルム回路基板の製造工程によるフィルムを一層減らして、コストを削減しつつ、依然として静電容量式キーボードの「ゴーストキー」への耐性を備える特性を持つ、キーボードの静電容量式フィルム回路基板を提供するものである。

上記目的を達成するために採用する主な技術的手段は以下の通りである。

前記静電容量式キーボードは、
下部電極層と、絶縁層と、上部電極層とが順次形成された表面を有し、当該下部電極層は下部電極と、下部電極を接続する配線とを複数有しており、当該絶縁層は下部電極層上を被覆しており、当該上部電極層は各々が下部電極にそれぞれ対応するとともにキャパシタをそれぞれ構成する複数の上部電極を有する、第一のフィルムと、
接点電極と、各接点電極を接続する配線とが複数形成された底面を有し、複数の接点電極がまた第一のフィルム上の上部電極にそれぞれ対応するとともに、これら接点電極および対向する上部電極でスイッチをそれぞれ構成する、第二のフィルムと、
ある厚さを有するとともに前記第一、第二のフィルム間に配設されており、その上には複数の開口部が形成されており、各開口部は第一のフィルム上の上部電極および第二のフィルムの接点電極にそれぞれ対応している、セパレータフィルムと、を備えている。

前記フィルム回路基板がキーボード内に設けられ、かつキーボード上のいずれかのキーが押下されると、第二のフィルム上の対応する位置の接点電極と第一のフィルム上の対応する上部電極とを導通させることで、第一のフィルム上の上部、下部電極で構成されたキャパシタが充電・放電されて、キー動作を認識する根拠となる。

前記構造を用いることで、配線および電極を有するフィルムは二層のみで、静電容量式キーボードの長所を備えつつ、フィルムを一層少なくとも減らしたため、コストを顕著に削減できる。

本考案の分解図である。 本考案の第一のフィルム上に設けられた下部電極層の概略図である。 本考案の第一のフィルム上に設けられた下部電極層の断面図である。 本考案の組合せ断面図である。 本考案の回路図である。 従来のキーボードの回路図である。

本考案の好ましい実施例に関しては、図１に示すように、第一のフィルム１０と、セパレータフィルム３０と、第二のフィルム２０とを備えている。

図２および図３を合わせて参照されたい。前記第一のフィルム１０は、下部電極層１１と、絶縁層１３と、上部電極層１２とが順次形成された表面を有し、当該下部電極層１１は下部電極１１１と、下部電極１１１を接続する配線１１２とを複数有している。図面に開示されている下部電極１１１の形状は円形をなしているが、円形以外にも、例えば長方形、Ｕ字状、Ｌ字状、四角形、三角形または台形などのその他形状としても良い。また、各下部電極１１１の位置は主に実体のキーボードの各キーの位置に対応させている。さらに、前記絶縁層１３は下部電極層１１全般を被覆しており、上部電極層１２は前記絶縁層１３上に形成されており、絶縁層１３により、上部、上部電極層１１、１２は確実に隔絶することができる。また、図１、図３を参照されたい。前記上部電極層１２は、複数の上部電極１２１を備えており、各上部電極１２１は下部電極層１１上の各下部電極１１１にそれぞれ対応して、キャパシタをそれぞれ構成している。本実施例において、前記絶縁層１３上にはアース用の金属メッシュ層１４がさらに形成されており、前記金属メッシュ層１４は各上部電極１２１の間を囲んで、安定した電圧レベルを提供している。また特に説明すべきは、前記金属メッシュ層１４は第一のフィルム１０上に必ずしも形成しなければならないということはなく、その他にもセパレータフィルム３０の表面または底面に形成しても良いということである。しかし、前記フィルム回路基板がキーボード内に設けられて、このキーボード内にはアース金属板が設けられて、しかもアース金属板がフィルム回路基板の下方に配設されている場合には、前記金属メッシュ層１４はなくとも、安定した電圧レベルを提供する目的は達成できる。

図１、図４を参照されたい。前記セパレータフィルム３０はある厚さを有するとともに前記第一のフィルム１０上を被覆しており、またセパレータフィルム３０上には複数の開口部３１が形成されており、各開口部３１は第一のフィルム１０上の各上部電極１２１にそれぞれ対応して、各上部電極１２１をセパレータフィルム３０の各開口部３１間に露出されている。

前記第二のフィルム２０は、接点電極２１と、各接点電極２１を接続する配線２２とが複数形成された底面を有しており、各接点電極２１はセパレータフィルム３０上の開口部３１および第一のフィルム１０上の上部電極１２１にそれぞれ対応している。また第二のフィルム２０はセパレータフィルム３０上を被覆するように設けられており、本実施例においては、セパレータフィルム３０での隔絶により、第二のフィルム２０底面の接点電極２１および第一のフィルム１０の上部電極１２１は常時開いているスイッチをそれぞれ構成するとともに、当該スイッチと上部、下部電極１２１、１１１とが構成するキャパシタは直列接続の状態となっている。これは上記フィルム回路基板の各スイッチがキャパシタに直列接続されることで、静電容量式キーボードの特性を生み出す、ということを意味している。

前記第一のフィルム１０上の下部電極１１１、配線１１２、上部電極１２１、金属メッシュ層１４および第二のフィルム２０上の接点電極２１および配線２２はそれぞれ導電性接着剤、カーボンペーストまたはその他導電性材料のプリントにより構成することができる。

また、図５に示すように、前記第一、第二のフィルム１０、２０で構成されたスイッチＳＷと直列接続キャパシタＣは、キー・マトリクスのデータラインＯとスキャンラインＳとの間に接続されている。

前記フィルム回路基板がキーボード内に取付けられ、しかもエンコーダ回路に接続されたとき、キーボード上の各キーは前記各スイッチおよびキャパシタの上方にそれぞれ対応して配置され、もしキーボード上のいずれかのキーが押下されると、第二のフィルム２０上の接点電極２１と第一のフィルム１０の上部電極１２１とが電気的に接触して、互いに直列接続されたキャパシタ（上部、下部電極１２１、１１１）に充電・放電作用が発生して、キー・マトリクスに接続されているエンコーダ回路がデータライン上の静電容量値の変化により打鍵動作が行われたか否かを認識する。前記フィルム回路基板の動作原理は静電容量式であるので、「ゴーストキー」の発生を防止することができる。また出願人による先行実用新案であるフィルム回路基板と比べても、フィルム回路基板の製造工程により構成されるフィルムを少なくとも一枚減らしているので、さらにコストを削減できる。

特に説明すべきことは、第一のフィルム１０上の使用可能空間を十分に利用することができるよう、場合によっては、配線レイアウトの必要性に応じて、第一のフィルム１０上の上部、下部電極１２１、１１１の一部がキーボード上のキーの下方に相対しなくでもいいということである。この場合、第一のフィルム１０表面の上部電極層１２は、さらに上部電極１２１に接続される延長配線および接触電極を一つ以上備えており、当該接触電極は延長配線を介して上部電極１２１に接続され、しかも接触電極は第二のフィルム２０上の接点電極２１に対向している。このような形式のフィルム回路基板がキーボード内に取付けられるときでも、キーボード上のキーは変わらず第二のフィルム２０上の各接点電極２１の上方にそれぞれ対応して位置しており、キーが押下されると、もしその対応する接点電極２１が対応する上部、下部電極が当該接点電極２１の下方にない場合には、接点電極２１は接触電極に電気的に接触して、さらに当該接触電極を介して対応する上部電極１２１に導通して、上部、下部電極１２１、１１１が構成するキャパシタに充電・放電作用が発生して、エンコーダ回路でのキー動作認識に用いられる。

さらに、前記実施例は説明の便宜上のものであり、つまり図のものは第一のフィルム１０を下層に配置し、第二のフィルム２０を上層に配置しているが、実施に際しては第一のフィルム１０が下で、第二のフィルム２０が上となるような制限はなく、第一のフィルム１０を上として、そしてその下部電極層１１を下向きとして、第二のフィルム２０は下層に配置して、そしてその接点電極２１を上向きとして下部電極層１１に対向させても良い。

以上の記述は、本考案の好ましい実施例に過ぎず、本考案について何らかの形式上の制限を行うものではなく、本考案はすでに好ましい実施例を上記のように開示したものの、これは本考案を限定するためのものではなく、当業者であれば、本考案の技術的思想を逸脱しない範囲内で、上記にて開示した技術内容を用いてわずかな変更または付加した同等変化で等価の実施例を行うことができるものであり、およそ本考案の技術的思想の内容から離れず、本考案の技術の実質に基づいて上記実施例で行う一切の簡単な修正、同等変化および付加は、いずれも本考案の技術的思想の範囲内に含まれるものである。

１０ 第一のフィルム
１１ 下部電極層
１１１ 下部電極
１１２ 配線
１２ 上部電極層
１２１ 上部電極
１３ 絶縁層
１４ 金属メッシュ層
２０ 第二のフィルム
２１ 接点電極
２２ 配線
３０ セパレータフィルム
３１ 開口部

Claims (5)

1. 下部電極層と、絶縁層と、上部電極層とが順次形成された表面を有し、当該下部電極層は下部電極と、下部電極を接続する配線とを複数有しており、当該絶縁層は下部電極層上を被覆しており、当該上部電極層は各々が下部電極にそれぞれ対応するとともにキャパシタをそれぞれ構成する複数の上部電極を有する、第一のフィルムと、
   接点電極と、各接点電極を接続する配線とが複数形成された底面を有し、複数の接点電極がまた第一のフィルム上の上部電極にそれぞれ対応するとともに、当該接点電極および対向する上部電極でスイッチをそれぞれ構成する、第二のフィルムと、
   ある厚さを有するとともに前記第一、第二のフィルム間に配設されており、その上には複数の開口部が形成されており、各開口部は第一のフィルム上の上部電極および第二のフィルムの接点電極にそれぞれ対応している、セパレータフィルムと、を備えた、キーボードの静電容量式フィルム回路基板。
2. 各電極の間を囲むアース用としての金属メッシュ層がさらに前記第一のフィルムの絶縁層上に形成されている、請求項１に記載のキーボードの静電容量式フィルム回路基板。
3. アース用としての金属メッシュ層がさらに前記セパレータフィルムのうちの一面に形成されている、請求項１に記載のキーボードの静電容量式フィルム回路基板。
4. 前記第一のフィルムが一つ以上の接触電極および一つ以上の延長配線をさらに備えており、前記接触電極は当該延長配線を介して対応する上部電極に電気的に接続し、また接触電極は第二のフィルム上に設けられている接点電極の下方に対応して位置している、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のキーボードの静電容量式フィルム回路基板。
5. 前記第一のフィルム上の上部、下部電極が円形、長方形、Ｕ字状、Ｌ字状、四角形、三角形または台形である、請求項１に記載のキーボードの静電容量式フィルム回路基板。

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