JP4743207B2 - キー入力装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等の電子機器に搭載されるキー入力装置及びこのキー入力装置が搭載された電子機器に関する。

近時、携帯電話市場の拡大に伴い、携帯電話を小型化及び薄型化することによりユーザーにアピールすることが求められている。このため、携帯電話に搭載するキー入力装置も、クリック感を維持しつつも薄型化することが要求されている。このようなキー入力装置として、基板上に電極を設け、この電極上に椀状の金属部材を設け、この金属部材を弾性シートにより覆い、この弾性シート上にキーを配置する技術が開発されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

以下、従来のキー入力装置について説明する。図１３は、従来のキー入力装置を示す斜視図であり、図１４は図１３に示すＣ−Ｃ’線による部分断面図である。図１３及び図１４に示すように、従来のキー入力装置１０１においては、プリント基板１０２が設けられており、このプリント基板１０２の一方の面には、電気部品１０３が実装されており、配線（図示せず）がパターン形成されている。また、プリント基板１０２における電気部品１０３が実装されていない側の面には、電極１０４が局所的に設けられており、この電極１０４を覆うように、皿状（椀状）のメタルドーム１０５が設けられている。メタルドーム１０５は、薄い金属板から成形されたものであり、上方から押圧されることによって凹み、電極１０４に接触するようになっている。電極１０４及びメタルドーム１０５により、接点部が構成されている。

メタルドーム１０５は、片面粘着シート１０６に覆われることにより、プリント基板１０２上の所定の位置に配置されている。片面粘着シート１０６は、ＰＥＴ（poly-ethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）等からなる薄いシートであり、その下面に粘着材が付着しており、プリント基板１０２及びメタルドーム１０５に接着している。

片面粘着シート１０６上には、押し子シート１０７が設けられている。押し子シート１０７におけるメタルドーム１０５の中央部分の直上域に相当する領域には、下方に突出した凸部１０７ａが設けられており、押し子シート１０７におけるメタルドーム１０５の直上域を挟む領域には、下方に突出し片面粘着シート１０６に当接する支持部１０７ｂが設けられている。支持部１０７ｂは、押し子シート１０７の支持部１０７ｂ以外の部分と片面粘着シート１０６との間の距離を所定の値に保つものである。

押し子シート１０７における凸部１０７ａを囲む領域には、凸部１０７ａが形成された部分を押し子シート１０７の他の部分から片持梁状に区画する切込１０７ｃが形成されている。凸部１０７ａを含み切込１０７ｃにより囲まれた片持梁状の部分を、片持梁状部分１０７ｄという。プリント基板１０２の表面に垂直な方向から見て（以下、平面視で、という）、切込１０７ｃの形状はＵ字形である。また、押し子シート１０７上には、伸縮性を持つ極めて薄いシート１０８が設けられており、シート１０８の上面側には、キートップ１０８ａがシート１０８と一体的に成形されている。

この従来のキー入力装置１０１においては、ユーザーがキートップ１０８ａを上方から下方に向かって押圧したときに、シート１０８におけるキートップ１０８ａが成形された部分が下方に変形し、これにより、押し子シート１０７における片持梁状部分１０７ｄが撓む。この結果、凸部１０７ａが片面粘着シート１０６を介してメタルドーム１０５の中心部分を下方に押圧し、メタルドーム１０５が変形し、電極１０４に当接する。これにより、メタルドーム１０５が電極１０４と導通し、接点が閉じる。

特開平１１−２５０７５８号公報 特開２００３−２８３６３４号公報

しかしながら、上述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。通常、キートップ１０８ａは、ユーザーが指で操作するため、良好な操作性を保証するためには、ある程度の大きさが必要である。一方、キー入力装置１０１を薄型化するためには、メタルドーム１０５は小さく形成する必要があり、従って、メタルドーム１０５の中央部分に当接する押し子シート１０７の凸部１０７ａも小さい。このため、凸部１０７ａを片持梁状に区画する切込１０７ｃも、凸部１０７ａの大きさに合わせて小さく形成されている。

従って、押し子シート１０７の片持梁状部分１０７ｄにおける撓む部分の長さ、即ち、図１３に示す長さＤは小さく、キートップ１０８ａが押圧され片持梁状部分１０７ｄが撓んだときに、押し子シート１０７の反発力が大きくなってしまう。また、平面視で、切込１０７ｃがキートップ１０８ａの内側に位置するため、キートップ１０８ａを押圧すると、キートップ１０８ａ自体は殆ど変形しないため、切込１０７ｃの外側の部分、即ち、押し子シート１０７における片持梁状部分１０７ｄ以外の部分も変形させてしまう。このように、片持梁状部分１０７ｄが撓むときの反発力自体が大きく、また、片持梁状部分１０７ｄ以外の部分も変形させてしまうために、メタルドーム１０５を変形させるためには余計な押圧力が必要となり、良好なキー操作感を得ることができない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、必要な押圧力を軽減し良好なキー操作感を得ることができるキー入力装置及びそれを備えた電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係るキー入力装置は、上方から押圧されるキートップと、このキートップの下方に配置され前記キートップよりも軟質な材料により形成された弾性シートと、この弾性シートに形成され前記弾性シートにおける前記キートップの直下域に相当する部分を他の部分から片持梁状に区画する切込と、前記直下域に相当する部分の下方に設けられ前記キートップが押圧されることにより閉じる接点部と、前記キートップと前記弾性シートの間に設けられ、前記キートップよりも軟質な材料で形成され、前記キートップと一体に成形された伸縮性シートと、を有し、前記切込は、前記直下域に相当する部分の外側に配置され、前記弾性シートには一体的に成形される支持部が設けられ、前記支持部は、前記弾性シートにおける前記接点部の直上域を挟む領域において下方に突出しており、前記片持梁状に区画された前記キートップの直下域に相当する部分の根元部分を構成することを特徴とする。

本発明においては、弾性シートにおいて、切込がキートップの直下域に相当する部分の外側に配置されているため、キートップが押圧されたときに、弾性シートにおける切込により区画された部分以外の部分が変形することがない。また、弾性シートの撓み長さを長くとることができる。このため、接点を閉じるために必要な押圧力を小さく抑えることができ、良好なキー操作感を実現することができる。

本発明に係る電子機器は、前記キー入力装置が搭載されていることを特徴とする。また、前記電子機器は携帯電話であってもよい。

本発明によれば、キー入力装置において、必要な押圧力を軽減して良好なキー操作感を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る携帯電話を示す斜視図である。 図１に示すＡ−Ａ’線による断面図である。 図２に示す領域Ｒを示す部分断面図である。 本実施形態に係るキー入力装置を示す斜視図である。 その部分平面図である。 本実施形態に係るキー入力装置において、キートップが押下された状態を示す部分断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。 本発明の第５の実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。 本発明の第６の実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。 本発明の第７の実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。 従来のキー入力装置を示す斜視図である。 図１３に示すＣ−Ｃ’線による部分断面図である。

符号の説明

１；上ケース
１ａ；フランジ
２；下ケース
２ａ；支持柱部
３；液晶パネル
４；キー入力装置
５；プリント基板
６；電気部品
７；電極
８；メタルドーム
９；片面粘着シート
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０；押し子シート
１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ、７０ａ；凸部
１０ｂ；支持部
１０ｃ、２０ｃ、３０ｃ、４０ｃ、５０ｃ、６０ｃ、７０ｃ；切込
１０ｄ、２０ｄ、３０ｄ、４０ｄ、５０ｄ、６０ｄ、７０ｄ；片持梁状部分
１１；シート
１２、４２、５２、６２、７２；キートップ
１００；携帯電話
１０１；キー入力装置
１０２；プリント基板
１０３；電気部品
１０４；電極
１０５；メタルドーム
１０６；片面粘着シート
１０７；押し子シート
１０７ａ；凸部
１０７ｂ；支持部
１０７ｃ；切込
１０７ｄ；片持梁状部分
１０８；シート
１０８ａ；キートップ
Ｂ、Ｄ；距離
Ｒ；領域
Ｗ；幅

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る携帯電話を示す斜視図であり、図２は、図１に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、図３は、図２に示す領域Ｒを示す部分断面図であり、図４は、本実施形態に係るキー入力装置を示す斜視図であり、図５は、その部分平面図である。なお、図４においては、図示を簡略化するために、プリント基板及び押し子シートのみが示されている。

図１に示すように、本実施形態に係る電子機器としての携帯電話１００においては、夫々金属若しくは合金又はプラスチック等により形成された上ケース１及び下ケース２が設けられており、上ケース１と下ケース２とが相互に連結することにより、携帯電話１００の筐体が形成されている。上ケース１には、液晶パネル３及びキー入力装置４を備えたユーザーインターフェイス部が設けられている。なお、液晶パネル３及びキー入力装置４の配置は図１に示す配置に限定されず、ユーザーの使い勝手が良好になるように配置されていればよい。

図２乃至図５に示すように、下ケース２の内部には、上ケース１に向かって起立した複数本の支持柱部２ａが設けられており、また、上ケース１の内面には、内部に向かって延出したフランジ１ａが形成されている。そして、支持柱部２ａ及びフランジ１ａにより、プリント基板５が挟持されるようになっている。即ち、支持柱部２ａの先端はプリント基板５の下面に当接し、フランジ１ａの下面はプリント基板の上面の周辺部に当接している。

プリント基板５の下面には、電気部品６が実装されており、配線（図示せず）がパターン形成されている。また、プリント基板５の上面には、複数個の電極７が設けられており、この電極７を夫々覆うように、複数個の皿状（椀状）のメタルドーム８が設けられている。メタルドーム８は、薄い金属板から成形されたものであり、上側に凸となるように配置されており、その内部に電極７が位置している。そして、メタルドーム８は、押圧されていないときは、電極７には接触せず、電極７から絶縁されており、上方から押圧されると、その中心部分が下方に凹み、電極７に接触するようになっている。電極７及びメタルドーム８により、接点部が構成されている。

また、プリント基板５の上面全体は、片面粘着シート９によって覆われている。片面粘着シート９は、ＰＥＴ等からなる薄いシートであり、その下面に粘着材が付着しており、プリント基板５及びメタルドーム８に接着している。これにより、メタルドーム８が、プリント基板５上の所定の位置に固定されている。

片面粘着シート９上には、弾性を持ち変形可能な押し子シート１０が設けられている。押し子シート１０は、例えばＰＥＴからなり、その厚さは０．１ｍｍ以下である。但し、押し子シート１０の材料及び厚さはこれに限定されない。押し子シート１０におけるメタルドーム８の中央部分の直上域に相当する領域には、下方に突出した凸部１０ａが夫々設けられており、押し子シート１０におけるメタルドーム８の直上域を挟む領域には、下方に突出し片面粘着シート９に当接する支持部１０ｂが設けられている。凸部１０ａ及び支持部１０ｂは、例えば硬質なプラスチックからなり、押し子シート１０本体と一体的に成形されている。支持部１０ｂは、押し子シート１０の支持部１０ｂ以外の部分と片面粘着シート９との間の距離を所定の値に保つものである。

押し子シート１０における凸部１０ａを囲む領域には、凸部１０ａが形成された部分を押し子シート１０の他の部分から片持梁状に区画する切込１０ｃが形成されている。凸部１０ａを含み切込１０ｃにより囲まれた片持梁状の部分を、片持梁状部分１０ｄという。プリント基板５の表面に垂直な方向から見て、即ち、平面視で、片持梁状部分１０ｄの形状は矩形であり、切込１０ｃの形状はコ字形である。これにより、片持梁状部分１０ｄの長手方向の一端部が、押し子シート１０の片持梁状部分１０ｄ以外の部分に連結され支持されている。

また、押し子シート１０上には、伸縮性を持つ極めて薄いシート１１が設けられている。シート１１は、例えばＰＥＴからなり、その厚さは０．１ｍｍ以下である。但し、押し子シート１０の材料及び厚さはこれに限定されない。そして、シート１１の上面側には、硬質なプラスチックからなるキートップ１２が取り付けられている。例えば、キートップ１２はシート１１と一体的に成形されている。シート１１及び押し子シート１０を形成する材料は、夫々キートップ１２を形成する材料よりも軟質である。そして、押し子シート１０に形成された切込１０ｃは、キートップ１２の直下域に相当する部分の外側に配置されている。即ち、平面視で、キートップ１２の外縁は片持梁状部分１０ｄの内側に位置している。

そして、各電極７に対して、各１個のメタルドーム８、片持梁状部分１０ｄ及びキートップ１２が設けられている。例えば、図１に示すように、携帯電話１００のキー入力装置４に設けられたキートップ１２の個数は１２個であり、従って、片持梁状部分１０ｄ、メタルドーム８及び電極７の個数も夫々１２個である。

押し子シート１０の上面の全外周部には、所定の幅の粘着材（図示せず）、例えば、両面テープが貼付されており、この粘着材により、シート１１に接着されている。また、押し子シート１０の下面の全外周部は、上ケース１のフランジ１ａの上面に接着されている。この結果、上ケース１及びシート１１によりキー入力装置４が密閉されており、携帯電話１００の筐体の内部に塵及び水分等が浸入しないようになっている。

次に、本実施形態の動作について説明する。図６は、本実施形態に係るキー入力装置において、キートップが押下された状態を示す部分断面図である。図３に示すキー入力装置４において、ユーザーがキートップ１２を上方から下方に向かって押下すると、図６に示すように、シート１１が変形し、キートップ１２が下方に変位する。そして、キートップ１２の変位に伴い、押し子シート１０の片持梁状部分１０ｄが、その根元部分を支点として撓み、凸部１０ａが下方に変位する。この結果、凸部１０ａが片面粘着シート９を介してメタルドーム８の中心部分を下方に押圧する。これにより、メタルドーム８が変形し、電極７に当接する。この結果、メタルドーム８が電極７と導通し、接点が閉じる。

このとき、平面視で、押し子シート１０の切込１０ｃはキートップ１２の外縁の外側に配置されており、従って、キートップ１２は片持梁状部分１０ｄの内部に位置しているため、キートップ１２が下方に向かって押圧されたときに、このキートップ１２の直下に位置する片持梁状部分１０ｄのみが撓み、押し子シート１０の他の部分は殆ど変形しない。また、このとき、片持梁状部分１０ｄにおける撓む部分の距離は、片持梁状部分１０ｄの根元から凸部１０ａの中心までの距離、即ち、図５に示す距離Ｂとなる。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態においては、上述の如く、キートップ１２が下方に向かって押圧されたときに、このキートップ１２の直下に位置する片持梁状部分１０ｄのみが撓み、押し子シート１０の他の部分は変形しない。このため、押し子シート１０の他の部分を変形させるための余計な押圧力が不要となり、キートップ１２に印加した押下力が効率良くスムーズに対応するメタルドーム８に伝達される。

また、切込１０ｃをキートップ１２の外縁の外側に形成することにより、図５に示す撓み距離Ｂを、従来のキー入力装置における撓み距離Ｄ（図１３参照）よりも長く設定することができる。このため、片持梁状部分１０ｄが撓んだときに、押し子シート１０から印加される反発力が小さく、片持梁状部分１０ｄが撓み易い。このように、本実施形態に係るキー入力装置４においては、接点を閉じるために必要な押圧力が軽減されるため、良好なキー操作感（キークリック感、キー入力感）を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。なお、図７においては、図を簡略化するために、押し子シートのみを示している。図７に示すように、本実施形態においては、押し子シート２０において、片持梁状部分２０ｄの長さを短くし、片持梁状部分２０ｄの先端部側に位置する切込２０ｃの幅を大きくしている。これにより、片持梁状部分２０ｄをより一層撓み易くして、キー操作感を向上させることができる。なお、メタルドームの中心部分上に設けられている凸部２０ａは、片持梁状部分２０ｄの先端部に位置するようになる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図８は、本実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。図８に示すように、本実施形態においては、押し子シート３０において、切込３０ｃを片持梁状部分３０ｄの根元部分に回り込ませて、相互に近づく方向に途中まで延出させることにより、この根元部分の幅を細くしている。これにより、片持梁状部分３０ｄをより一層撓み易くして、キー操作感を向上させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。前述の第１の実施形態においては、キートップ１２の形状が矩形である場合を示したが、本実施形態においては、図９に示すように、キートップとして、長手方向の一方の端部が丸みを帯びたＵ字形状のキートップ４２が設けられている。また、押し子シート４０に形成されている切込４０ｃは、平面視で、このキートップ４２の外縁に沿うように、Ｕ字形状に形成されており、その両端部は、相互に近づく方向に途中まで延出している。これにより、携帯電話の意匠性を高めると共に、押し子シート４０の片持梁状部分４０ｄをより一層撓み易くして、キー操作感を向上させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。図１０に示すように、本実施形態においては、キートップとして、円形のキートップ５２が設けられている。また、押し子シート５０に形成されている切込５０ｃは、平面視で、このキートップ５２の外縁に沿うように、環状に形成されており、その両端部は、外側に折れ曲がり、相互に接しないように、相互に平行な方向に延びている。なお、このとき、押し子シート５０の凸部５０ａは、円形の片持梁状部分５０ｄの中心に配置される。これにより、携帯電話の意匠性を高めると共に、押し子シート５０の片持梁状部分５０ｄをより一層撓み易くして、キー操作感を向上させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。図１１に示すように、本実施形態においては、キートップとして、その長手方向がキートップの配列方向に対して傾斜しており、その長手方向の一方の端部が丸みを帯びた斜めＵ字形状のキートップ６２が設けられている。また、押し子シート６０に形成されている切込６０ｃは、平面視で、このキートップ６２の外縁に沿うように、Ｕ字形状に形成されている。これにより、携帯電話の意匠性を高めると共に、押し子シート６０の片持梁状部分６０ｄをより一層撓み易くして、キー操作感を向上させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

次に、本発明の第７の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態に係るキー入力装置を示す部分平面図である。図１２に示すように、本実施形態においては、キートップとして、根元部分が最も太く、先端に近づくほど細くなった三角形状のキートップ７２が設けられている。また、押し子シート７０に形成されている切込７０ｃは、平面視で、このキートップ７２の外縁に沿うように、三角形状に形成されており、その両端部は、相互に近づく方向に途中まで延出している。これにより、携帯電話の意匠性を高めると共に、押し子シート７０の片持梁状部分７０ｄをより一層撓み易くして、キー操作感を向上させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

なお、前述の第１の実施形態においては、本発明に係るキー入力装置が搭載される電子機器として、携帯電話を例示したが、本発明に係る電子機器は携帯電話に限定されず、どのような電子機器でも適用可能である。但し、本発明に係るキー入力装置は薄型化しても良好なキー操作感が得られるという利点があるため、特に小型の電子機器に適している。

本発明のキー入力装置は、携帯電話等の電子機器に搭載するのに好適である。

Claims (7)

1. 上方から押圧されるキートップと、このキートップの下方に配置され前記キートップより
   も軟質な材料により形成された弾性シートと、この弾性シートに形成され前記弾性シートにおける前記キートップの直下域に相当する部分を他の部分から片持梁状に区画する切込と、前記直下域に相当する部分の下方に設けられ前記キートップが押圧されることにより閉じる接点部と、前記キートップと前記弾性シートの間に設けられ、前記キートップよりも軟質な材料で形成され、前記キートップと一体に成形された伸縮性シートと、を有し、前記切込は、前記直下域に相当する部分の外側に配置され、
   前記弾性シートには一体的に成形される支持部が設けられ、前記支持部は、前記弾性シートにおける前記接点部の直上域を挟む領域において下方に突出しており、前記片持梁状に区画された前記キートップの直下域に相当する部分の根元部分を構成することを特徴とするキー入力装置。
2. 前記キートップの表面に垂直な方向から見て、前記切込が前記キートップの外縁に沿うよ
   うに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のキー入力装置。
3. 前記キートップの表面に垂直な方向から見て、前記キートップの形状が、矩形、Ｕ字形、
   円形又は三角形であることを特徴とする請求項２に記載のキー入力装置。
4. 前記切込は、前記弾性シートにおいて、前記片持梁状に区画された前記キートップの直下域に相当する部分の根元部分に回り込んで、相互に近づく方向に途中まで延出するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のキー入力装置。
5. 前記伸縮性シートは、前記切込を覆うように設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のキー入力装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のキー入力装置が搭載されていることを特徴とする
   電子機器。
7. 携帯電話であることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。

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