JP6697329B2 - 静電容量式照光スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、スイッチパターンに人体等が接近した際に静電容量が変化することを利用して作動する静電容量式照光スイッチに関するものである。

従来、スイッチパターンに人体（特に指等）が接近又は接触することで、スイッチパターンと大地間の静電容量が変化することを利用してスイッチのオンオフを検出する静電容量式スイッチが利用されている。またこの種の静電容量式スイッチの中には、その裏面側から照光する照光手段を設置した静電容量式照光スイッチも利用されている。

静電容量式照光スイッチは、例えば特許文献１に示すように、上面に光源（５）を実装した基板（４）と、光源（５）から出射された光を上方に導く透明板（２）と、電極部（スイッチパターン）（Ｃ）を形成した電極板（１）と、抜き打ち文字が形成されたフィルム（６）とを、この順番で積層配置して構成されている。そしてフィルム（６）上を指で触れれば、電極板（１）に形成した電極部（Ｃ）と大地間の静電容量が変化し、その変化が基板（４）上に設置した検出回路によって検出される構成となっている。

一方、光源（５）を点灯すると、光源（５）からの光が透明板（２）、電極板（１）を透過して、フィルム（６）を照光し、フィルム（６）に形成した前記抜き文字部分からその上方に向けて光が放射される。

特開平０４−９２３３０号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、光源（５）から出射された光を電極板（１）に導くために、透明板（２）を設置しているため、部品点数が多くなり、また製品自体の厚みが増してしまう。

また透明板（２）は、光源（５）から出射された光を集めて上方に導く機能を有しているだけなので、光源（５）の点灯時は、フィルム（６）全面を均一に光らせることができず、光源（５）がフィルム（６）の上方から抜き文字部分を通して点状に見えてしまう。また光源（５）の消灯時は、光源（５）自体が、フィルム（６）の上方から抜き文字部分を通して透けて見えてしまう。この問題を解決するには、前記透明板（２）を光拡散フィルムで構成し、光拡散フィルムに入射した光を散乱させた後にフィルム（６）に入射させるように構成すればよい。しかしその場合でも、上記部品点数増加の問題と、製品自体の厚み増大化の問題は解決できない。また、透明板（２）の代りに印刷による光拡散層を設ける方法も考えられるが、静電容量式照光スイッチに用いて好適な構造のものはなかった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、部品点数を削減できると同時に、製品の薄型化が図れ、さらに消灯時に光源が製品外部から見えない静電容量式照光スイッチを提供することにある。

本発明にかかる静電容量式照光スイッチは、上面に複数の光源を実装した光源実装基板と、前記光源実装基板上に積層される透明な基板であり、複数の透明なスイッチパターンと、前記各スイッチパターンを被覆する透明なレジスト層と、配線パターンとを形成してなる回路基板と、前記回路基板上に積層される透明な基板であり、前記光源から照射された光を一部遮蔽する光遮蔽層を形成してなる意匠板と、を具備し、透明な樹脂中に樹脂系又はガラス系の透明な拡散用粒子を混錬したインクを印刷乾燥することによって形成されて前記光源から照射された光を拡散する光拡散層を、前記光源実装基板と回路基板の間、または前記回路基板と意匠板の間、または前記意匠板の上面の内の少なくとも一か所に設け、さらに、前記複数の光源は、前記複数のスイッチパターンのそれぞれに対向する位置と、前記スイッチパターンに対向しない位置とに、それぞれ設置されていることを特徴としている。
光拡散層に入射する光は拡散されるので、上方から意匠板を見たとき、消灯時の光源はぼやけ、光源が意匠板の外部からはっきり見えることを防止することができる。また点灯時の光源から出射された光も、この光拡散層によって拡散されるので、点灯時の光源が点状に見えることを防止することもできる。
また光拡散層は、回路基板の下面又は上面、又は意匠板の下面又は上面に、塗布（印刷）等の手段を用いて直接形成することができる。このため光拡散シート等の別部品を用意する必要がなく、部品点数を削減できると共に、別部品を設置する場合に比べて厚みの薄型化を図ることができる。

また本発明は、前記回路基板に形成した配線パターンの内の少なくとも一部が、不透明であることを特徴としている。
不透明な配線パターンとしては、例えば、銀パターンや銅パターン等がある。これら不透明なパターンは、透明なスイッチパターンに比べて、精緻な印刷ができ、材料費が安価で、且つ抵抗値が低い。このため、不透明な配線パターンは、透明にしなくても良い場所（具体的には、意匠板の光遮蔽層で覆われる部分）に形成するのが好ましい。

本発明によれば、消灯時に光源を製品外部から見えなくすることができ、同時に部品点数の削減と、製品の薄型化を図ることができる。

静電容量式照光スイッチ１−１の分解概略断面図である。 静電容量式照光スイッチ１−１の概略断面図である。 静電容量式照光スイッチ１−２の分解概略断面図である。 静電容量式照光スイッチ１−３の分解概略断面図である。 静電容量式照光スイッチ１−４の分解概略断面図である。 静電容量式照光スイッチ１−５の分解概略断面図である。 静電容量式照光スイッチ１−１Ａを示す分解概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る静電容量式照光スイッチ１−１の分解概略断面図である。同図に示すように静電容量式照光スイッチ１−１は、上面に光源１３を実装した光源実装基板１０と、光源実装基板１０上に載置されるケース２０と、ケース２０上に両面接着シート３０を介して載置される回路基板４０と、回路基板４０上に両面接着シート７０を介して載置される意匠板８０とを具備して構成されている。なお以下の説明において、「上」とは光源実装基板１０から回路基板４０を見る方向をいい、「下」とはその反対方向をいうものとする。また本発明において、「透明」には、半透明（光は通すが、完全な透明ではない状態）を含むものとする。

光源実装基板１０は、不透光性（透光性であっても良い）の材質からなる硬質の基板１１上に、複数の光源１３を設置して構成されている。光源１３としてこの実施形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いている。基板１１上には、図示しない他の各種回路パターンも形成されている。

ケース２０は、不透光性（透光性であっても良い）の材質からなる合成樹脂の成形品であり、所定の厚みを有し、且つ前記各光源１３に対向する位置に、上下に貫通する貫通孔２１を設けて構成されている。

両面接着シート３０は、前記ケース２０の上面と略同一の形状を有し、各貫通孔２１に対向する位置には略同一形状の貫通孔３１が設けられている。

回路基板４０は、基板４１の下面の所定位置に、複数（図１では２つ）のスイッチパターン４３を形成し、一方その上面全体に光拡散層４５を印刷によって形成して構成されている。基板４１は、可撓性を有する透明な合成樹脂フィルムである。スイッチパターン４３は、透明導電インクを印刷（スクリーン印刷等）し乾燥することによって形成される。回路基板４０には、スイッチパターン４３以外に、配線パターンが形成されている。配線パターンは、通常の不透明な導電インクを使用して形成されるが、透明な導電インクを使用して形成しても良い。不透明な回路パターンとしては、例えば、銀パターンや銅パターン等がある。これら不透明なパターンは、透明なスイッチパターン、回路パターンに比べて、精緻な印刷ができ、また材料費が安価で、且つ抵抗値が低い。このため、配線パターンの内、透明にしたい場所（この例では、下記する意匠板８０の光遮蔽層８１で覆われていない部分、即ち意匠板８０の上部から光透過部８３を通して透けて見える部分）に設置される配線パターンは透明な配線パターンとし、一方、透明にしなくても良い場所（この例では、下記する意匠板８０の光遮蔽層８１で覆われている部分、即ち意匠板８０の上部から光透過部８３を通して透けて見えない部分）に設置される配線パターンは不透明な配線パターンとしている。

スイッチパターン４３の表面には、このスイッチパターン４３を被覆する透明なレジスト層４７が形成されており、スイッチパターン４３を保護している。レジスト層４７は、透明なレジストインクを印刷すること等によって形成されているが、レジスト膜を貼り付けることによって形成しても良い。スイッチパターン４３以外の配線パターン上にも、レジスト層を形成することが好ましい。

光拡散層４５は、透明な樹脂中に、樹脂系やガラス系の透明な拡散用粒子を混練したインクを、基板４１の上面に印刷・乾燥することによって形成されている。光拡散層４５は、この例では、基板４１の上面全体に形成しているが、場合によっては、必要な部分のみに選択的に形成しても良い。

両面接着シート７０は、透明なシートの上下面に透明な接着層を形成して構成されている。

意匠板８０は、可撓性を有する透明な合成樹脂製の基板（フレキシブル基板）８５の下面に、所望の形状の光遮蔽層８１を形成して構成されている。基板８５は下が透けて見える透明であっても良いが、光が透過する程度に白色等の色彩塗料を塗布する等した半透明であっても良い。また基板８５の材質自体が半透明であっても良い。意匠板８０の光遮蔽層８１を設けていない部分が、光を透過する光透過部８３になる。光遮蔽層８１は、この例では黒色であるが、他の各種色彩であっても良い。この例では、透明（又は半透明）な基板８５を用いたが、その代りに、下からの光は透過するが、上からの光は反射するハーフミラーとなっている基板を用いても良い。

そしてこの静電容量式照光スイッチ１−１を組み立てるには、意匠板８０の下面に両面接着シート７０を貼り付け、その下面に回路基板４０を貼り付ける。次に、回路基板４０の下面に両面接着シート３０を貼り付け、その下面にケース２０を貼り付ける。そしてケース２０の下面に光源実装基板１０を、図示しない両面接着シート（前記両面接着シート３０と同様のシート）で貼り付ける。各部材間の接着には、両面接着シートの代りに、接着材を用いたり、他の機械的固定手段を用いたりしても良い。なお上記組立手順はその一例であり、他の各種異なる組立手順を用いて組み立てても良いことはいうまでもない。

上述のように、光拡散層４５を、回路基板４０の上面に、塗布（印刷）等の手段を用いて直接形成したので、光拡散シート等の別部品を用意する必要がなく、部品点数を削減できると共に、別部品を設置する場合に比べて厚みの薄型化を容易に図ることができる。

図２は以上のようにして構成された静電容量式照光スイッチ１−１の概略断面図である。同図に示すように、各スイッチパターン４３は、光源１３に対向する位置に設置されている。さらに光源１３は、スイッチパターン４３が対向して設置されていない場所にも設置されている。

図２において、意匠板８０の上部（外部）から意匠板８０及びその光透過部８３と両面接着シート７０を通してその内部に入射する光は、光拡散層４５で拡散されて乱反射した後に、回路基板４０等を通して消灯中の光源１３に至り、さらに光源１３で反射された光は回路基板４０等を通して再び光拡散層４５で拡散されて乱反射した後に、両面接着シート７０と光透過部８３を通り抜けて意匠板８０の表面側に照射されるので、上方から意匠板８０を見たとき、消灯時の光源１３はぼやけ、光源１３が意匠板８０の外部からはっきり見えることを防止することができる。

一方、図２において、光源１３を点灯すると、その光は、ケース２０の貫通孔２１を通して、回路基板４０の下面を明るく照らす。回路基板４０を構成する基板４１とスイッチパターン４３とレジスト層４７は何れも透明なので、回路基板４０に照射された光の多くは、そのまま回路基板４０を透過してその上面側に進む。回路基板４０を透過した光は、光拡散層４５の内部を透過する際に乱反射され、これによって、光拡散層４５の上面側に放射された光は、拡散されている。そしてこの拡散された光は、透明な両面接着シート７０を透過した後、意匠板８０の光透過部８３を透過し、意匠板８０の表面側に放射され、この光透過部８３の部分を明るく照らし出す。このように、光拡散層４５によって、光源１３から照射された光は拡散された後に意匠板８０の光透過部８３を透過するので、点灯した光源１３が点状に見えることを防止することができる。同時に、スイッチパターン４３に対向する位置に光源１３があるので、スイッチパターン４３の部分を中心に照光することができる。意匠板８０の、スイッチパターン４３を設けた部分の真上は、スイッチパターン４３をオンオフするために指等で触れる部分なので、通常、スイッチ用のマークが光透過部８３によって形成されている。このためこのマーク部分を中心に照明できることは、効果的な照明となる。ところでこの実施形態では、スイッチパターン４３に対向する位置以外にも、光源１３を設置したが、このような光源１３は適宜省略しても良い。なお、この静電容量式照光スイッチ１−１によれば、上述のように、光拡散層４５にて光源１３が意匠板８０の外部から見えるのを防止する隠蔽効果と、光源１３が点灯された際には意匠板８０の光透過部８３を均一に照らす効果を兼ねているため、別途光源１３を隠蔽する遮蔽板等を省くことができる。

図７は、上記図１，図２に示す構成の静電容量式照光スイッチ１−１の具体例である静電容量式照光スイッチ１−１Ａを示す概略分解斜視図である。同図に示す静電容量式照光スイッチ１−１Ａにおいて、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「Ａ」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同じである。

図７に示すように、光源実装基板１０Ａの基板１１Ａ上には、複数の光源１３Ａが設置されている。ケース２０Ａの、前記各光源１３Ａに対向する位置には、それぞれ貫通孔２１Ａが形成されている。両面接着シート３０Ａの貫通孔３１Ａは、前記ケース２０Ａの複数の貫通孔２１Ａ毎に１つずつ、合計２つ形成されている。

回路基板４０Ａの外周１辺の中央部分からは、帯状の引出部４９Ａが突出しており、その先端部分は、他の回路基板のコネクタに接続するコネクタ部５１Ａとなっている。回路基板４０Ａの下面には一対のスイッチパターン４３Ａが形成されており、各スイッチパターン４３Ａからは配線パターン（回路パターン）５３Ａが引き出され、これら配線パターン５３Ａは引出部４９Ａを通してコネクタ部５１Ａに引き出されている。この配線パターン５３Ａは、不透明な導電パターンで形成されている。なおこれら不透明な配線パターン５３Ａ（引出部４９Ａ上にあるものを除く）は、何れも前記意匠板８０Ａに形成した光遮蔽層８１Ａに対向する位置（光透過部８３Ａに対向しない位置）にある。

両面接着シート７０Ａは、前記回路基板４０Ａの全体を覆う形状に形成されている。意匠板８０Ａには、その下面に光遮蔽層８１Ａを設けることで所望の形状となる光透過部８３Ａが形成されている。この例では、光透過部８３Ａは、スイッチパターン４３Ａの真上のみならず、その他の位置にも設けられている。

この静電容量式照光スイッチ１−１Ａの場合も、上記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同様の作用効果を奏する。また上述のように、この静電容量式照光スイッチ１−１Ａの場合も、不透明な配線パターン５３Ａを意匠板８０Ａの光遮蔽層８１Ａに対向する位置に配置したので、安価で抵抗値の低い配線パターン５３Ａを用いても、光源１３Ａの消灯時も点灯時も、この配線パターン５３Ａが意匠板８０Ａの上方から見えることはない。

図３は本発明の第２実施形態に係る静電容量式照光スイッチ１−２の分解概略断面図である。同図に示す静電容量式照光スイッチ１−２において、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「−２」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同じである。

同図に示す静電容量式照光スイッチ１−２において、図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と相違する点は、光拡散層４５−２を、回路基板４０−２の上面に形成する代わりに、意匠板８０−２の下面（光遮蔽層８１−２の下面）に形成した点である。意匠板８０−２の下面への光拡散層４５−２の形成も、上記実施形態と同様、透明な拡散用粒子を混練したインクを印刷・乾燥することによって行う。このように構成しても、上記静電容量式照光スイッチ１−１の場合と同様の作用効果を奏する。

図４は本発明の第３実施形態に係る静電容量式照光スイッチ１−３の分解概略断面図である。同図に示す静電容量式照光スイッチ１−３において、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「−３」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同じである。

同図に示す静電容量式照光スイッチ１−３において、図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と相違する点は、図１に示す両面接着シート７０を省略した上で、回路基板４０−３の上に、光拡散層４５−３と光遮蔽層８１−３とをそれぞれ塗布によって形成し、さらにその上に、透明な合成樹脂を塗布することによって透明な層からなる意匠板（意匠層）８０−３を形成した点である。回路基板４０−３の下側の各部材については、第１実施形態と同様である。

このように構成しても、上記静電容量式照光スイッチ１−１の場合と同様の作用効果を奏する。さらにこの静電容量式照光スイッチ１−３においては、両面接着シートを１枚省略できるという効果も有する。

図５は本発明の第４実施形態に係る静電容量式照光スイッチ１−４の分解概略断面図である。同図に示す静電容量式照光スイッチ１−４において、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「−４」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同じである。

同図に示す静電容量式照光スイッチ１−４において、図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と相違する点は、光拡散層４５−４を、回路基板４０−４の上面に形成する代わりに、回路基板４０−４の下面（レジスト層４７−４の下面）に形成した点である。回路基板４０―４の下面への光拡散層４５−４の形成も、上記実施形態と同様、透明な拡散用粒子を混練したインクを印刷・乾燥することによって行う。このように構成しても、上記静電容量式照光スイッチ１−１の場合と同様の作用効果を奏する。

図６は本発明の第５実施形態に係る静電容量式照光スイッチ１−５の分解概略断面図である。同図に示す静電容量式照光スイッチ１−５において、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「−５」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と同じである。

同図に示す静電容量式照光スイッチ１−５において、図１に示す静電容量式照光スイッチ１−１と相違する点は、光拡散層４５−５を、回路基板４０−５の上面に形成する代わりに、意匠板８０−５の上面に形成した点である。意匠板８０―５の上面への光拡散層４５−５の形成も、上記実施形態と同様、透明な拡散用粒子を混練したインクを印刷・乾燥することによって行う。このように構成しても、上記静電容量式照光スイッチ１−１の場合と同様の作用効果を奏する。さらに光拡散層は、意匠板と光遮蔽層の間に形成しても良い。さらに光拡散層は、光をより効果的に拡散させるために、２箇所以上に設けても良い。

以上説明したように、光拡散層は、回路基板の下面又は上面、又は意匠板の下面又は上面に、塗布（印刷）等の手段を用いて直接形成することができる。言い換えれば、光拡散層を、光源実装基板と回路基板の間、または回路基板と意匠板の間、または意匠板の上面の内の少なくとも一か所に設けることで、本発明を構成できる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、光源は発光ダイオードに限定されず、光を発光するものであれば他の各種光源であっても良い。

また上記各実施形態では、光源実装基板を硬質基板で構成し、回路基板を合成樹脂フィルムを用いた可撓性を有するフレキシブル回路基板で構成したが、光源実装基板も合成樹脂フィルムを用いた可撓性を有するフレキシブル回路基板で形成し、この光源実装基板と回路基板を１枚のフレキシブル回路基板で構成しても良い。光源実装基板と回路基板は、両基板間を連結する接続部の部分を折り返すことで上下に配置できる。その際、回路基板の回路と光源実装基板の回路とを接続部において電気的に接続しても良い。また回路基板と光源実装基板間は、別途用意した接続用の配線基板によって接続し、回路基板の回路と光源実装基板の回路とをこの配線基板によって電気的に接続しても良い。また回路基板と光源実装基板に、それぞれ接続用の引出部（基板と一体でも別部品でも良い）を形成し、これら引出部を別途用意した他の回路基板にそれぞれ接続しても良い。なお逆に、回路基板は硬質の透明基板で構成しても良い。

また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１−１ 静電容量式照光スイッチ
１０ 光源実装基板
１３ 光源
２０ ケース
３０ 両面接着シート
４０ 回路基板
４１ 基板
４３ スイッチパターン
４５ 光拡散層
４７ レジスト層
７０ 両面接着シート
８０ 意匠板
８１ 光遮蔽層
８３ 光透過部
８５ 基板
１−２〜１−５ 静電容量式照光スイッチ
５３Ａ 配線パターン

Claims (2)

1. 上面に複数の光源を実装した光源実装基板と、
   前記光源実装基板上に積層される透明な基板であり、複数の透明なスイッチパターンと、前記各スイッチパターンを被覆する透明なレジスト層と、配線パターンとを形成してなる回路基板と、
   前記回路基板上に積層される透明な基板であり、前記光源から照射された光を一部遮蔽する光遮蔽層を形成してなる意匠板と、を具備し、
   透明な樹脂中に樹脂系又はガラス系の透明な拡散用粒子を混錬したインクを印刷乾燥することによって形成されて前記光源から照射された光を拡散する光拡散層を、前記光源実装基板と回路基板の間、または前記回路基板と意匠板の間、または前記意匠板の上面の内の少なくとも一か所に設け、
   さらに、前記複数の光源は、前記複数のスイッチパターンのそれぞれに対向する位置と、前記スイッチパターンに対向しない位置とに、それぞれ設置されていることを特徴とする静電容量式照光スイッチ。
2. 請求項１に記載の静電容量式照光スイッチであって、
   前記回路基板に形成した配線パターンの内の少なくとも一部は、不透明であることを特徴とする静電容量式照光スイッチ。

Images