JP4079812B2 - メタルドームシート及びこれを備えたキー入力装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キー入力装置及びこれに適用されるメタルドームシートに関し、特に、実装される情報処理端末の簿型化が可能なキー入力装置及びこれに適用されるメタルドームシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に情報処理端末は、ユーザが入力操作を行うためのインターフェイスとしてキー入力装置を備えている。キー入力装置は、筐体外部に露出したキートップがユーザによって押下されたことを検出し、検出結果に基づいて信号を生成する入力装置である。キー入力装置は、主に、ユーザが情報を入力したり、表示装置に情報を表示させたりする操作を行う際に使用される。
【０００３】
携帯端末においてキー入力装置は、キーを押下したことをユーザが実感できる（換言すると、クリック感が得られる）ことが好ましいため、従来はメタルドームを用いたキー入力装置が主に用いられていた。
【０００４】
従来の携帯端末に適用されているキー入力装置の構造を図６に示す。このキー入力装置は、皿状の導電部材（メタルドーム）が固着されたシート状の部材（メタルドームシート）を用いたキー入力装置である。メタルドームは、その凹面が外側を向くようにして、凸面側がシート状部材に固着されている。なお、メタルドームが固着されたシート状の部材をメタルドームシートという。
【０００５】
電極が形成された基板上には、メタルドームの凹面が基板側を向くようにメタルドームシートが配置され、その上にさらにキーシートが重ねて配置される。キーシート上面の一部はキートップとして携帯端末筐体の外部に露出する。キーシートのメタルドームシートと対向する側の面には、キートップの裏となる位置に押し子が設けられており、押し子とメタルドームとの間にはシート状部材が介在している。
【０００６】
キートップがユーザによって押下されると、キートップの裏側に配置された押し子はメタルドームを押し潰し、メタルドームを基板に形成された電極に接触させる。これにより、メタルドームと電極とが導通した状態となり、不図示の制御部において押下されたキーに応じた信号が生成される。
【０００７】
メタルドームを用いたキー入力装置は、シート状の部材の所定の位置にメタルドームを固着しておき、これを基板やキーシートと積層するだけでスイッチとしての構造が得られるため、これを携帯端末に適用すれば生産性を高めることができる。
【０００８】
近年の携帯端末は、小型化・軽量化ととともに簿型化も要求されている。携帯端末の簿型化に関連する従来技術として、特許文献１に開示される「携帯型端末用入出力装置」や特許文献２に開示される「電気スイッチ」がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２６３２０７号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１０１７８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示される発明は、操作キーを照明するためのＬＥＤを削減することで携帯端末の簿型化を図るものである。しかし、この発明においては、メタルドームのような物理的なスイッチの代わりにタッチパネルを用いているため、キーが押下されたことを検出するのにソフトウエア処理が必要となる。よって、この発明を電源スイッチに適用することはできないし、入力操作のたびにどのキーが押下されたのかを判断する処理を行う必要があるため、演算装置が処理する情報量が増大してしまう。
【００１１】
また、タッチパネルの表面にカバーを開閉自在に配置しなければならないが、このような構造（例えば、ヒンジを用いてカバーを開閉自在とした構造）を採用すると携帯端末の耐久性を損なうこととなるだけでなく、部品点数や組立工数が増加してしまい携帯端末の生産性を損なうこととなる。
【００１２】
一方、特許文献２に開示される発明は、打抜きされた上部メタルシート及び下部メタルシートを絶縁基板で支持して固定することで、積層スイッチの改良しようとするものである。しかし、この発明は、メタルドームと導電性回路との間に絶縁基板を有する構成であるため、キー入力装置を十分に簿型化できるとは言い難い。また、この発明においては、複雑な形状のメタルシートを用いなければならず、加工性が劣ってしまう。さらに、下部メタルシートは互いに離間した複数の部材から構成されるため、これを絶縁基板の所定の位置に位置決めすることは容易ではない。よって、特許文献２に開示される発明は、キー入力装置の簿型化する効果が不十分であることに加え、スイッチの部分の生産性を高めることが困難であるため、携帯端末自体の生産性も高くすることが難しくなってしまう。
【００１３】
このように、従来の技術では、キー入力装置を簿型化可能な構造とすると携帯端末の生産性が損なわれることとなってしまっていた。
【００１４】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、搭載される携帯端末の生産性を損なうこと無くキー入力装置の簿型化を可能とするメタルドームシート及びこれを備えたキー入力装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、少なくとも一つの略皿状の導電性部材が凸面側でシート状部材の一方の面に固着されたメタルドームシートを含むキー入力装置であって、シート状部材は、導電性部材が固着された各領域のそれぞれの略中心から該領域の周縁に亘って貫通穴が形成され、
前記メタルドームシートの前記導電性部材が固着された側の面に、該導電性部材と対応する位置に配線パターンを有する基板が配置され、
該メタルドームシートの反対側の面には、該メタルドームシートと対向する面の前記導電性部材と対応する各位置に押し子を備え、該押し子の裏側にキートップを有するキーシートが配置され、
さらに、いずれかの前記キートップを前記基板側に押下した場合に、押下されたキートップの裏面に配置された前記押し子が前記導電性部材を変形させて該導電性部材をこれに対応する前記配線パターンと接触させ、変形によって該導電性部材と前記基板との間の空間内から押し出された気体が前記貫通穴を介して前記メタルドームシートと前記基板との間から排出されることを特徴とするキー入力装置を提供するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図１に第１の実施形態にかかるキー入力装置を備えた携帯端末１の外観を示す。携帯端末１は、ユーザが入力操作を行うための入力キーが筐体表面に配置された操作部１ａとＬＣＤなどの表示装置を備えた表示部１ｂとがヒンジ部１ｃを介して連結された折り畳み型の携帯端末である。
【００１９】
図２に、操作部１ａの構成を示す。操作部１ａは、ケース１０、カバー１１、バッテリー１２、基板１３、ボタンシート１４及びメタルドームシート５を有する。
【００２０】
ケース１０及びカバー１１は、操作部１ａの筐体となる部材であり、ケース１０は装置の表面側（端末使用時にユーザと正対する側）となり、カバー１１は装置背面側となる。ケース１０には、各ボタンに対応する位置にそれぞれのボタンのキートップを操作部１ａの筐体外へ露出させるための貫通穴が形成されている。ケース１０及びカバー１１は、内部に配置される部材（基板１３やボタンシート１４、メタルドーム５など）を保護するとともに、携帯端末１の外観をユーザの嗜好に応じたデザインとしてユーザの満足度を向上させる役割も担う。
【００２１】
バッテリー１２は、携帯端末１を動作させるための電力源であり、基板１３に実装された素子や表示部１ｂなどに電力を供給する。基板１３は、携帯端末１に電子機器としての機能（通話、メモリ登録、キーが押下されたことを検出する処理など）を実現させるために配線パターン１９が形成されており、所定の位置に演算素子や記憶素子などが配置されている。
【００２２】
ボタンシート１４には、所定の位置にキートップ１４ａが形成されており、各キートップはケース１０に形成されている貫通穴を貫通して操作部１ａの筐体外に露出する。各キートップの裏側には、メタルドーム５を撓ませるための押し子２０が形成されている。
【００２３】
メタルドームシート５は、可撓性のあるフィルム状のシート６の所定の位置表面に皿状の金属片（メタルドーム２）を配置した部材である。メタルドーム２は、凹面が基板１３と対向する向きに配置される。
シート６には、メタルドーム２の天面が配置される部分に、少なくとも押し子２０の先端と同程度の大きさの穴４が形成されており、メタルドーム２の天面は穴４を介して露出している。穴４は、押し子２０が貫通できるだけの大きさを持つことが好ましいが、少なくとも押し子２０の先端とメタルドーム２とが直に接触できれば良い。
【００２４】
押し子２０とメタルドーム２とを直に接触させることにより、シート６の厚さの分だけキー入力装置を薄くすることが可能となる。すなわち、従来の携帯端末の厚さをＢ、シート６の厚さをＣで表す場合、本実施形態に係るキー入力装置を適用した携帯端末の厚さはＢ−Ｃとなり、シート６の厚さの分だけ携帯端末を簿型化できる。また、キートップ裏の押し子２０とメタルドームとを直に接触させることにより、シート６の厚さの不均一に伴う操作性のばらつきが解消され、ユーザはクリック感を安定して得られるようになる。
【００２５】
キートップ１４ａのいずれかが押下されると、押下されたボタンの裏に形成された押し子はメタルドーム２を変形させる。この変形の際の衝撃によってユーザはクリック感を得られ、ボタンを押下したことを実感できる。
【００２６】
また、シート６には、各メタルドームと対応する部分ごとに空気逃げ穴３が形成されている。図３に、操作部１ａのＡ−Ａ断面を示す。この図を用いて空気逃げ穴３の作用について説明する。キートップ１４ａが押下されると、キートップ裏の押し子２０がメタルドーム２の頂上部近傍を圧迫して変形させ、基板１３に形成されている配線パターン１９と接触させる。
【００２７】
この際、メタルドーム２と基板１３とで囲まれた空間が密閉されていると、この空間内の空気を圧縮しなければならなくなり、メタルドーム２を変形させて配線１９と接触させることが難しくなってしまう。
【００２８】
一方で、メタルドーム２と基板１３との間の空間が完全には密閉されておらずある程度の気密性を有する状態である場合には、この空間から空気を押し出すとメタルドーム２と基板１３との間の空間に発生する負圧によってメタルドーム２が元の位置に復元できなくなってしまう。
【００２９】
本実施形態においては、シート６に空気逃げ穴３が形成されているため、メタルドーム２が変形する際には、メタルドーム２と基板１３とで囲まれた空間内の空気が空気逃げ穴３を介して押し出される。
また、キートップに加えた押下力を開放すると、空気逃げ穴３を介してメタルドーム２と基板１３との間の空間に空気が吸い込まれ、メタルドーム２は弾性力によって押し子２０を押し戻し元の状態に復元する。
【００３０】
これにより、ボタンを押下した際にメタルドームが変形しなかったり、変形したメタルドームが元の状態に復元しなくなるようなことは無くなり、ユーザはクリック感を安定して得ることができる。
【００３１】
また、キー入力装置を組み立てる際には、メタルドーム２が所定の位置に固着されたメタルドームシート５を基板１３と重ね合わせるだけで、配線１９の所定の位置にメタルドーム２を配置できる。このため、キー入力装置の生産性を損なうことがない。
【００３２】
このように、本実施形態に係るキー入力装置は、従来のメタルドームシートを用いた構造の利点である高い生産性を損なうこと無く、簿型化されたものである。
【００３３】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。本実施形態に係るキー入力装置は、第１の実施形態と同様に、筐体表面に入力キーを備えた携帯端末などに適用可能である。本実施形態に係るキー入力装置を折り畳み型の携帯端末に適用する場合、メタルドームシートの構成が異なる他は、第１の実施形態とほぼ同様であるため、同一の部材については同じ符号を用いて示すものとし説明は省略する。
【００３４】
図４に、本実施形態に係るキー入力装置に適用されるメタルドームシート７の要部を示す。シート８には、略帯状の穴３０が形成されており、穴３０の幅方向の寸法は、この上に配置される押し子２０の幅よりも大きくなっている。よって、このメタルドーム上に配置される押し子２０は、穴３０を貫通し、押し子２０と直に接する。
【００３５】
図５に、本実施形態に係るキー入力装置が適用された携帯端末の操作部の断面を示す。キートップ１４ａが押下されると、その裏に設けられた押し子２０がメタルドーム２の頂上部近傍を圧迫して変形させ、メタルドーム２を基板１３に形成されている配線パターン１９に接触させる。
【００３６】
シート８に穴３０が形成されているため、メタルドーム２が変形する際には、メタルドーム２と基板１３とで囲まれた空間内の空気が穴３０を介して押し出される。
また、キートップ１４ａに加えた押下力を取り除くすると、穴３０を介してメタルドーム２と基板１３との間の空間に空気が吸い込まれ、メタルドーム２は弾性力によって押し子２０を押し戻し元の状態に復元する。
【００３７】
なお、メタルドームシート７を形成するシート８は、各穴が形成される位置にピン状の突起を備えた金型を使用して形成される。本実施形態においては、押し子２０とメタルドーム２とを直に接触させるための穴と、吸排気のための穴とを穴３０として一体化しているため、シート８を形成するための金型に設ける突起の数を第１の実施形態のシート６を形成するための金型よりも削減できる。これにより、シートを形成するための金型を簡素化し、耐久性を高めることが可能となる。
【００３８】
本実施形態に係るキー入力装置もメタルドーム２が所定の位置に固着されたメタルドームシート７を基板１３と重ね合わせるだけで、配線１９の所定の位置にメタルドーム２を配置できる。このため、キー入力装置の生産性を損なうことがない。
【００３９】
このように、本実施形態に係るキー入力装置は、従来のメタルドームシートを用いた構造の利点である高い生産性を損なうこと無く、簿型化されたものである。
【００４０】
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態ではキー入力装置を折り畳み型の携帯端末に適用した場合を例に説明したが、本発明は表示部と操作部とが一体構成の携帯端末にも適用できる。
また、第１の実施形態のように、押し子とメタルドームとを直に接触させるための穴と吸排気用の穴とを別個に設ける場合、一つのメタルドームにつき吸排気用の穴を複数設けるようにしてもよい。
さらに、押し子とメタルドームとを直に接触させるための穴と吸排気用の穴とを一体化した構成の場合、穴の形状は略帯状に限定されることはない。
このように、本発明はさまざまな変形が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、搭載される携帯端末の生産性を損なうこと無くキー入力装置の簿型化を可能とするメタルドームシート及びこれを備えたキー入力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態に係るキー入力装置を備えた折り畳み型の携帯端末の外観を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る折り畳み型携帯端末の操作部の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る折り畳み型携帯端末の操作部の断面構成を示す図である。
【図４】本発明を好適に実施した第２の実施形態に係るキー入力装置に適用されるメタルドームシートの要部を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係るキー入力装置を備えた折り畳み型の携帯端末の操作部の断面を示す図である。
【図６】従来のキー入力装置の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 携帯端末
１ａ 操作部
１ｂ 表示部
１ｃ ヒンジ部
２ メタルドーム
３ 空気逃げ穴
４、３０ 穴
５、７ メタルドームシート
６、８ シート
１０ カバー
１１ ケース
１２ バッテリー
１３ 基板
１４ ボタンシート
１４ａ キートップ
１９ パターン
２０ 押し子

Claims (2)

1. 少なくとも一つの略皿状の導電性部材が凸面側でシート状部材の一方の面に固着されたメタルドームシートを含むキー入力装置であって、
   前記シート状部材は、前記導電性部材が固着された各領域のそれぞれの略中心から該領域の周縁に亘って貫通穴が形成され、
   前記メタルドームシートの前記導電性部材が固着された側の面に、該導電性部材と対応する位置に配線パターンを有する基板が配置され、
   該メタルドームシートの反対側の面には、該メタルドームシートと対向する面の前記導電性部材と対応する各位置に押し子を備え、該押し子の裏側にキートップを有するキーシートが配置され、
   さらに、いずれかの前記キートップを前記基板側に押下した場合に、押下されたキートップの裏面に配置された前記押し子が前記導電性部材を変形させて該導電性部材をこれに対応する前記配線パターンと接触させ、変形によって該導電性部材と前記基板との間の空間内から押し出された気体が前記貫通穴を介して前記メタルドームシートと前記基板との間から排出されることを特徴とするキー入力装置。
2. 前記押し子のそれぞれの断面は、対応する前記メタルドームに形成された各貫通穴の開口面よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のキー入力装置。

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