JPWO2006070854A1 - 薄型キーシート及び該薄型キーシートを組み込んだ薄型キーユニット - Google Patents
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Abstract
携帯電話機は、デザイン性重視のため、薄型化される傾向にあるので、この要請にこたえるために、キーシート部分を極力薄型化することを課題とする。表面又は裏面にキーの機能を示す文字、記号、図形などの表示が形成された金属製又は樹脂製のキートップ２と、該キートップへの押圧によって電気回路のオン・オフを行うスイッチ要素４が表面に配設されると共にこれに伴う回路パターンが形成されたプリント回路基板５を有し、キートップとプリント回路基板との間に配置した適宜な弾性を有するクッション用ガスケット３及び充填材層１４によって前記キートップ２とプリント回路基板５とを接着固定することにより薄型キーシート及び該薄型キーシートを組み込んだ薄型キーユニットを構成した。
Description
本発明は、携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等のハンディ、モバイル機器用の入力手段である複数のキーが集合配置されたキーシート及び該キーシートを組み込んだキーユニットを薄型化するための技術に関するものである。
キーシートは、携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等のハンデイモバイル機器を構成する部品であり、それぞれアルファベット及び／又は数字キーや機能キー等の押釦である複数のキートップを、キーパッドと称される一枚のシート面上に配列して接着してなる。上記キーパッドは、シリコーンゴムや熱可塑性エラストマー等のゴム弾性を有する柔軟なシートである。このように構成されるキーシートは、その下面に、押釦を押すことによって閉成される複数の常開接点を備えたプリント回路基板を密着配置して、押釦スイッチが形成され、更にキートップを裏面から照明するための光源が配置される。
キーシートは、このように複数の構成要素が層状に重なった状態に構成されているので、１つ１つの構成要素の厚みが累積されてかなりの厚みとなる。そのためハンデイモバイル機器の携帯性を一層向上させるように、全体を極力薄型化することが要請されている。
しかし、例えば特許文献１に開示されている手法では、重ねあわされる各構成要素が、従来の常識的な構成を有するので、構造上これ以上の薄型化には限界がある。また、光源にＬＥＤよりも薄いＥＬシートを用いただけでは、キーシートを薄型化することに限界がある。
携帯電話機は、デザイン性重視のため、薄型化される傾向にある。これに伴い、キーシートに対しては、その厚さを１．０ｍｍ程度に薄型化することが要求されている。しかし、従来技術を踏襲する限り、キーシートを薄型化することには限界がある。その限界は、１．５〜１．６ｍｍであった。
キートップを裏面から照明するための光源は、小さいとは言っても、小豆粒のように、縦、横、高さの寸法を有する立体的な構造体であり、特にその高さが薄型化を阻んでいた。
キートップは、樹脂製の場合の薄型化は、必要な強度を得るために０．６ｍｍが限界である。又、光源にＬＥＤ（発光ダイオード）を使用する場合にはキーパッドにＬＥＤ収納部を用意する必要がある。その収納部は最低でも０．６ｍｍの厚さが必要であり、キーストロークを確保するための０．３ｍｍの作動部を確保する必要があるため、キーパッドを０．９ｍｍ以下にすることは、不可能である。
このような現状に対して、本発明が解決しようとする課題は、ハンディ、モバイル機器の携帯性を一層向上させるように、その厚さを極力薄型化するためにキーユニット部分の個々の独立した構成要素を重積する数を減らすことと、薄型化を阻んでいた原因の一つであるキートップを裏面から照明するための光源の高さを制限することと、併せて生活防水性及び防塵性を高めることとを課題とする。
上記の課題を解決する一つの手段として、シリコーンゴムや熱可塑性エラストマーで形成されていたキーパッドの使用に代えて適宜な弾性を有するクッション用ガスケットを用い、キートップに関しては、樹脂製とした場合には厚さを限界の０．６ｍｍに抑えるか、又はＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属板製とした場合には、厚さを０．１〜０．３ｍｍに抑えることにする。金属製キートップの場合には、照光式とするために、レーザーエッチング又は化学エッチングによって文字等の穴を開けてもよい。但し、そのように穴を開けた場合には、それらの穴に対して防水性や防塵性を与えることと、穴のエッジで操作時に手指などを傷つけることがないようにすることが必要となる。併せて、全体的な生活防水性を与えることが望ましくなる。
更に、薄型化を阻んでいたキートップを裏面から照明するための光源に着目した。そして、光源の高さを制限するための手段として、ＬＥＤ等従来の立体的な光源に代えて厚さ（高さ）を大幅に低減しうる薄膜状のＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を利用することと、その薄膜状のＥＬ素子をキートップの裏面に印刷によって形成することと、によってＥＬ一体化薄型キーシート構成とする。そして、薄型ＥＬ光源への配線は、キーパッド又はキートップなどへ、蒸着やスパッタリング等の金属薄膜の成膜方法によって、
導電パターンを形成することで更なる薄型化を実現する。
導電パターンを形成することで更なる薄型化を実現する。
１）従来技術によるキーユニットの厚さの限界は、１．５ｍｍ〜１．６ｍｍであったが、本発明を実施することにより、その限界を破って、１．０ｍｍ以下に薄型化することが出来た。
２）また、キーパッドの代わりに適宜な弾性を有するクッション用ガスケットを用い、これによってキートップを上下に変位可能に支持すると共にキートップを固定するようにしたので、重積される層（キーパッドにキートップを固定するための接着剤層など）が一つ減少し、更なる薄型化を実現できた。
３）キートップの下方に発泡材又は軟質材を配置したことにより、キークリックの感触を改善しながらも薄型化を達成できた。
４）併せて、近年における携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等のハンデイモバイル機器の日常生活への浸透に伴う、需要者による生活防水機能向上への期待に添うことが可能になる。
２）また、キーパッドの代わりに適宜な弾性を有するクッション用ガスケットを用い、これによってキートップを上下に変位可能に支持すると共にキートップを固定するようにしたので、重積される層（キーパッドにキートップを固定するための接着剤層など）が一つ減少し、更なる薄型化を実現できた。
３）キートップの下方に発泡材又は軟質材を配置したことにより、キークリックの感触を改善しながらも薄型化を達成できた。
４）併せて、近年における携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等のハンデイモバイル機器の日常生活への浸透に伴う、需要者による生活防水機能向上への期待に添うことが可能になる。
キートップとプリント回路基板との間にスペーサ（クッション用ガスケットや適宜な発泡材又は軟質材、又はこれらを併用したもの）を配置することによりキーパッドを不要にする薄型構成の実施態様と、キートップを一枚構成とする実施態様と、薄型ＥＬ光源への配線を蒸着やスパッタリング等の金属薄膜の成膜法を用いて形成する実施態様などにより、キーシートの薄型化を実現できるようにする。
それに加えて、上記キートップの裏面と、その下方に配置されたプリント回路基板との間に、可撓性及び形状復元性を有する材質である発泡ウレタン等の発泡材又は各種軟質エラストマー等の軟質材を介在させることにより、キークリック感触を改善しながらも薄型化を達成することができる。その詳細な説明は、実施例１の説明の後段に譲る。なお、光源として、キートップと回路パターンの間（具体的にはプリント回路基板上に配設されたメタルドームの上）に貼り付けられたＥＬシート（樹脂フィルム上に所定のパターンに配列されたＥＬ光源）を用いる場合には、上記発泡材又は軟質材は透明であることが必要である。
携帯電話機の形態は、画面表示部分とキートップ部分とが同一面上に配置されて全体が棒型になったもの（ストレート型）と、画面表示部分とキートップ部分との間にヒンジ（蝶番）が配置されて折り畳むことができる折り畳み型のものとに大別されるが、本発明の対象のキーシート薄型化は何れのタイプのものにも適用可能なので、一実施例として折り畳み型のもの（図１参照）への適用例を示すこととする。
図２、図７及び図９に示すように、薄型キーシート（以下、単に「キーシート」という。）１、１Ａ及び１Ｂは、それぞれアルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーを集合させて一体に形成（図２及び図９）又はそれぞれ別体に形成（図７）されたキートップ２（又はキートップ２ａ〜２ｄ）と、従来のシリコーンゴムや熱可塑性エラストマー等の各種ゴムからなる柔軟なシートであるキーパッドに代えて用いるクッション用ガスケット（以下、単に「ガスケット」という。）３から成るものである。
このように構成されるキーシート１の下面にスイッチ要素として、押釦を押すことによって閉成される複数の常開接点を短絡させて電気的に接続するメタルドーム４等を備えたプリント回路基板５を密着配置し、更にキートップを裏面から照明するための光源として用いるＥＬ素子６をキートップ２とプリント回路基板５との間に配置し、照光式の押釦スイッチとして一体にモジュール化されたキーユニットが構成される。
また、必ずしも必要なものではないが、キートップ２の裏面には、上記メタルドーム４押圧用の突起として、ＥＬ素子６（図６、図１０乃至図１４参照）の上に、例えば、ディスペンサー１０（図４参照）によって適宜な液状の硬質樹脂を供給する方法、又はスクリーン印刷等によって接点押圧突起（押し子）７（図６、図８、図１０乃至図１４参照）を形成することが望ましい。
上記プリント回路基板５は、表裏の配線パターン５ａがスルーホール５ｂによって接続される（図６、図８、図１０乃至図１４参照）。該スルーホール５ｂは表裏の配線パターン５ａの接続を確実にするため、導電性ゴムや導電性インク５ｃによって埋めても良い（図１０参照）。本発明の具体的な実施例を以下に列記する。
図１乃至図６は本発明薄型キーシートの実施例１を示すものである。本実施例のキーユニットは、図２、図３及び図６に示すように、各種キー２ａ、２ｂ及び２ｃを集合させて一体に形成したＳＵＳ等の薄い金属板から成るキートップ２と、各キー毎にその外周に沿って配置されたガスケット３からキーシート１を構成し、その下側に樹脂成形によるプリント回路基板５を密着配置したものである。
図６において、横に伸びる一点鎖線８は、キートップ２が押されたときに、キートップ２の底部がガスケット３及びメタルドーム４の弾性に抗して押し下げられる位置を示す。キートップ２がこの一点鎖線８の位置まで押し下げられたときには、キートップ２の裏面の押し子７によって押圧されて、プリント回路基板５上に配置された２つの常開接点（図示省略）の間をメタルドーム４が短絡する。これにより、キートップ２が押されている間だけ、電気回路が完成されることになる。なお、９は、スペーサであり、キートップ２をその外周部で支持するためのものである。
図１乃至図３及び図６に示すように、キートップ２は、各キー２ａ、２ｂ及び２ｃの機能をそれぞれ示すアルファベット、記号及び／又は数字等を照光式とするために、キートップ２を構成する金属板の表面から裏面までを貫通してアルファベット、記号及び／又は数字等の形状に合わせた貫通孔２ｄが設けられている。これら貫通孔２ｄは、図６の部分拡大図示で示すように、防水及び防塵のため、適宜な透明樹脂２ｆにより埋められている。また、キートップ２は、各キー２ａ、２ｂ及び２ｃの領域に対応させこれらを区切るように、切れ込み線２ｅが設けられている。
該切れ込み線２ｅは、図６に示すように、キートップ２を構成する金属板の表面から裏面までを貫通している。これにより、各キー２ａ、２ｂ及び２ｃは一端部分でのみ他と連結された状態となり、連結された部分が略ヒンジ状の機能を果たして各キー２ａ、２ｂ及び２ｃが押圧時には上下に動き易くする働きを為す。なお、各切れ込み線２ｅ内には、防水、防塵のため、各キー２ａ、２ｂ及び２ｃの動きを妨げないように、一部にのみ付着した適宜な樹脂２ｆによって埋められている（図６参照）。
キートップ２の各キー２ａ、２ｂ及び２ｃの裏面に対して、透過照明用の光源として、印刷によってＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子６が形成されている。
キートップ２の裏面又はプリント回路基板５の表面には、各キー２ａ、２ｂ及び２ｃの位置に対応させて、ディスペンサー１０又はスクリーン印刷（厚みが０．３ｍｍ以下の場合）などを使用して線状またはドット状で所望のパターンにのガスケット３が形成される（図４及び図５参照）。このガスケット３を介してプリント回路基板５上に直接キートップ２を配置固定する。このような構成を採ることによって、従来のキーパッドが不要になり、キーパッドを用いる場合よりも薄型化が可能になる。
ガスケット３は、図４及び図５に示すように、ディスペンサー１０等により供給させて、キートップ２の裏面又はプリント回路基板５に付着させる。ガスケット３をディスペンサー１０によって供給するときは流動体でを流れ易く、また、キートップ２の裏面又はプリント回路基板５に付着させた時には流れて形状が崩れないという特性、すなわち、チクソ性を有する材料が望ましい。更に、付着後は、溶剤の気化、紫外線の照射、加熱などにより速やかに乾燥し固化するものが望ましい。
ガスケット３の材料としては、上記性質に加え、接着性と、ゴム状の弾性を備えた材料である条件を備えたものであれば、何でも適宜選定して採用しても良い。例えば、発泡ウレタン樹脂等の各種発泡樹脂、シリコーン系やウレタンアクリレート係の樹脂などが使用可能である。また、本件出願人が他の出願人と共同出願した発明（ガスケット用組成物及びこれを用いたガスケットの製造方法：国際公開番号ＷＯ９６／１０５９４／韓国特許２３５８４１号、中国特許９５１９５９６１号、シンガポール特許３９２０８号、アメリカ特許５９４５４６３号、日本特許願平８−５１１６１５号）に記載された「ガスケット用組成物」なども使用することが可能であるので例示しておく。
プリント回路基板５表面のキートップ２の各キー２ａ、２ｂ及び２ｃに対応した所定部分に、ディスペンサー１０を介してガスケット３の材料を付着させる作業状態を図４の断面図で示す。図４（ａ）には、破線で示す各キー領域の外形に合わせてその内側に線状に付着させる状態を、図４（ｂ）には、各キー領域に合わせて適宜な間隔でドット状に付着させる状態をそれぞれ示す。また、表裏を反転させたキートップ２の裏面の各キー２ａ、２ｂ等の外形線に沿ってその内側に、ガスケット３の材料を付着させる時の作業状態を、図５（ａ）及び図５（ｂ）の各斜視図で示す。
図６に示すように、ガスケット３は、キートップ２の裏面に付着させた状態である程度盛り上がった状態を保ち、流れて形状が崩れてしまうことが無く、形状を保ったまま固化し、所定のクッション性を保つ。なお、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、ガスケット３を線状に付着させる場合、その一部を切り欠いて適宜な空隙を設けて、キーの押圧に伴うエアー抜き部分とすることもでき、このような空隙を設けない場合では、プリント回路基板５のスルーホールを同様なエアー抜き部分とすることができる。
個々のＥＬ素子６への照明電力供給用の配線手段は、特に限定されない。例えば、図６に示すように、プリント回路基板５上のプリント配線５ａの適宜な箇所に導電ゴムなどによって接点突起１１を設け、該接点突起１１の上端がＥＬ素子６側の接点と常時接触する構造を採用してもよい。
上記実施例１に示した薄型キーシート１の場合、キートップ２として厚みが０．２ｍｍの金属板を用いることが可能となり、これに厚みが０．２乃至０．３ｍｍのメタルドーム４を組み合わせ、これらに接点押圧突起７の厚みを加えた厚み、すなわち、キートップ２の表面からプリント回路基板５の表面までの厚みを０．６５ｍｍ程度にすることが可能になった。
なお、キーシート１及び後述するキーシート１Ｂにおけるキートップ２は、金属板の弾性を利用してメタルドームを押圧する構造であるので、ある程度薄い方が望ましいが、あまり薄すぎるとキートップ２に何らかの応力が加わった場合には変形して元の形状に戻らなくなってしまうので、現状では０．２ｍｍ程度が望ましい。しかし、この応力による変形という問題をクリアできる材質であれば、０．１ｍｍの厚みとすることも可能である。
図７及び図８は本発明薄型キーシートの実施例２を示すものである。この実施例２に係わる薄型キーシート１Ａは、図７に示すように、それぞれアルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーが複数のキートップ２としてそれぞれ別体に形成されている。
各キー２ａ、２ｂ及び２ｃ毎にキートップ２が別体でそれぞれが独立して上下に稼働する構造である。また、必須の構成ではないが、キートップ２の外周部を囲むように、間にスペーサ９を介してプリント回路基板５に固定されるキー枠１３が設けられている。キーシート１Ａは、上記した構成以外の構成は、基本的にはキーシート１と同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
図９は本発明薄型キーシートの実施例３を示すものである。この実施例３に係わるキーシート１Ｂは、前述した実施例１におけるキーシート１のキートップ２に設けた、各キー２ａ、２ｂ及び２ｃの領域に対応させこれらを区切る切れ込み線２ｅを無くし、キートップ２を構成する金属板の弾性のみによってメタルドームを押圧することができる上下動を可能とした構造である。
従って、キーシート１Ｂのキートップ２は、前述のキーシート１のキートップ２と同様に、応力が加わった時に変形して元の形状に戻らなくなってしまうという問題が発生しないように、０．２ｍｍとした。キーシート１Ｂは、上記した構成以外の構成は、基本的にはキーシート１と同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
図１０及び図１１は、本発明薄型キーシートの実施例４及びその変形例を示すものである。この実施例４に係わるキーシート１Ｃは、実施例２におけるキーシート１Ａと略同様の基本的構成を有し、アルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーが複数のキートップ２としてそれぞれ別体に形成されたキートップ２を有する。各キートップ２は、ポリカーボネート樹脂、アクリル硬質樹脂等の透明硬質樹脂によって形成されている。
これに伴って、各キートップ２の裏面には、ポジ又はネガ状の文字印刷層１２が形成され、該文字印刷層１２を覆うように、ＥＬ素子６が形成される。このＥＬ素子６から発せられた光により文字印刷層１２に形成されたキーの機能を表す各種文字等が照光される。プリント回路基板５の配線パターン５ａは表裏で導電性ゴム又は導電性インク５ｃによって埋められたスルーホール５ｂにより接続されている。図１１に示すものはキーシート１Ｃの変形例１Ｄであり、このキーシート１Ｄのように、プリント回路基板５において表裏の配線パターン５ａを連結する構造を単なる開口したスルーホール５ｂとすることも可能である。
この実施例５のキーシート１Ｃ及び１Ｄの外観は、図７に示すキーシート１Ａと略同じである。キーシート１Ｃ及び１Ｄは、上記した構成以外の構成は、基本的にはキーシート１及び１Ａなどと同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。なお、キートップ２が樹脂製の場合、文字印刷層１２を裏面に形成するのではなく、その表面（外部に露出する上面及び側面）に塗装等によって外観の色調や文字等を形成する適宜な装飾を施すようにしても良い。
図１２乃至図１４は、本発明薄型キーシートの実施例５及びその２つの変形例を示すものである。この実施例５に係わるキーシート１Ｅ及びその変形例１Ｆ及び１Ｇは、上記した各実施例と同様に、アルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーが一体に形成された金属製の一体のキートップ２（あるいは金属製又は樹脂製の別体のキートップ２）を有する。図１２に示すキーシート１Ｅの各キートップ２の裏面には、ポジ又はネガ状の文字印刷層１２が形成されている。図１３及び図１４に示すキーシート１Ｆ、１Ｇには、文字等の形状に形成された貫通孔２ｄが設けられている。
これらキーシート１Ｅ、１Ｆ及び１Ｇにおいては、ＥＬ素子６は、各キートップ２の裏面に印刷によって形成されるのではなく、樹脂製のフィルムに印刷によって形成されたシート状のものがプリント回路基板５の表面及びメタルドーム４を覆うように配置されている。キーシート１Ｅ、１Ｆ及び１Ｇの外観はそれぞれ、図７及び図９に示すキーシート１Ａ又は１Ｂと略同じである。キーシート１Ｄ、１Ｅ及び１Ｆは、上記した構成以外の構成は、基本的にはキーシート１及び１Ａなどと同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
以上に記載したように、本発明薄型キーシートは、キートップを樹脂又はＳＵＳ等の金属板としたものである。これにより、キートップ２の限界厚みは、樹脂の場合は０．６ｍｍ（全体：１．０５ｍｍ）、ＳＵＳの場合は０．２ｍｍ程度（０．１乃至０．３ｍｍ／全体：０．７５ｍｍ又は０．６５ｍｍ）となり、キートップ表面から基板表面までの厚みが０．６乃至１．１ｍｍとすることが可能になった。
各キー２ａ、２ｂ及び２ｃの機能を示す文字等の照光用の光源として用いるＥＬ素子６への配線は、プリント回路基板５上に銅配線パターンを形成することによって行い、ＥＬ一体化薄型キーシートを構成する。キートップ２が金属製の場合は、照光式にするためにエッチング又は適宜な方法によって文字の形の貫通孔を開けてもよい。
キートップが金属の場合は、全てのキートップを一体化して、キートップと回路基板とによって挟まれた密閉構造にすることが可能である（図２、図９参照）。金属板は、ＳＵＳに限定されない。適宜な弾性を有する金属であれば良い。
プリント回路基板（ＰＣＢ）５等と共に、一体に組み上げられたキーユニットとしてのキーシートモジュールを構成するように薄型キーシートを構成することが望ましい。
キートップ２の下面とプリント回路基板５との間には、メタルドーム４が介在する。メタルドーム４は、導電性を有し且つ形状記憶能力を有する例えば燐青銅のような材料製であって、ドーム状の形状を有することからの呼び名である。メタルドーム４は、必ずしもこのようなドーム状にする必要はなく、キートップ２を押し下げたときに、確実に常開接点を閉じ、且つキートップ２の押し下げを止めたときに、元の形状に復帰しうる形状及び構造になっていればよい。メタルドーム４は、特定のキートップ２が押されたとき、メタルドーム素子の押し下げ運動に応答して、その下方に配置されたプリント回路基板５上にプリント配線された常開接点を閉ざして電気回路を形成する役目を果たす。
キートップ２の上面又は下面には、各種任意の加飾手法を用いて、各キーの機能を表示した文字、記号などを含む装飾が施される。キートップが金属製の場合であっても、単に、キーシートに金属調の外観を与えるのでなければ、その表面に様々な種類の塗装をすることも可能である。
上記のように、プリント回路基板５の表面にメタルドーム４を配置した後、その位置から散逸しないように各メタルドーム４を固定するために、極めて薄いシート（例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の薄いシート）がプリント回路基板５の表面に被せられる。図６に示されたスルーホール５ｂの孔の上に被さるように図示されているのがこの薄いシート５ｄである。メタルドーム４の上にも同様に被着されているものと理解されたい。
次に図１５を参照し、充填材層１４を設けた実施例６について説明する。実施例１〜５においては、図６及び図８の拡大断面図に示されたとおり、前述のクッション用ガスケット３を、プリント回路基板５の上面に（各キートップ２の裏面の外周内側沿いに）「連続した土手」状に廻らせていた（図５参照）。これにより、上記キートップ２と、その下方に配置されたプリント回路基板５との間に包囲空間が生じていた。接点突起１１は点在するものなので、包囲空間を生じさせない。この包囲空間は、ガスケット３と、キートップ２の下面に付着された薄膜状のＥＬ光源素子６と、メタルドーム４と共にプリント回路基板５の上面に被着された前述の極めて薄いシート５ｄと、によって囲まれて構成されている。
この包囲空間内に発泡材又は軟質材を充填する。充填後の充填材層１４を図１５に示す。使用される発泡材又は軟質材としては可撓性及び形状復元性を有するものが必要であるので、例えば、シリコーン系やウレタンアクリレート系の発泡材や各種軟質エラストマーなどが望ましい。具体的に例示すると発泡ウレタン等の軟質発泡材等である。このようにキートップの下方に発泡材又は軟質材の充填材層１４を配置したことにより、キークリックの感触を改善しなも薄型化を達成できた。
上記の発泡材や軟質材は、必ずしも充填による必要はなく、上記包囲空間内に、発泡材又は軟質材の薄いシートを挿入しても良い。また、クッション用ガスケット３は必ずしも設ける必要はない。
図１６は本発明薄型キーシートの実施例７を示すものである。この実施例７に係わる薄型キーシート１Ａは、図１５に示すように、それぞれアルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーが複数のキートップ２としてそれぞれ別体に形成されている。各テンキー２ａ、２ｂ及び２ｃ毎にキートップ２、２が別体でそれぞれが独立して上下に稼働する構造である。
また、必須の構成ではないが、キートップ２の外周部を囲むように、間にスペーサ９を介してプリント回路基板５に固定されるキー枠１３が設けられている。
図１６において、ガスケット３は、配線パターン５ａが設けられたプリント回路基板５の上面に付着される。そして図示のようにある程度盛り上がった状態を保ち、流れて形状が崩れてしまうことが無く、形状を保ったまま固化し、所定のクッション性を保つ。テンキー２ａ（図３参照）の裏面の外周内側沿いに、ガスケット３を「連続した土手」状に廻らせたことにより（図５参照）、上記キートップ２と、その下方に配置されたプリント回路基板５との間に空間が生じているので、この空間に前述の実施例１と同様に発泡材又は軟質材の充填材層１４が充填される。又は、ガスケット３を「プリント回路基板５上に設けることなく、上記空間に充填材層１４の代わりに所定の形状に成形された発泡材又は軟質材のシートを挿入配置しても良い。
キーシート１Ａは、上記した構成以外の構成は、基本的にはキーシート１と同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
本発明の薄型キーシート実施例８の外観は図９と同じである。この実施例８に係わるキーシート１Ｂ（図９参照）は、前述した実施例１におけるキーシート１のキートップ２に設けた、各キー２ａ、２ｂ及び２ｃの領域に対応させこれらを区切る切れ込み線２ｅ（図１〜３参照）を無くし、キートップ２を構成する金属板の弾性のみによってメタルドームを押圧することができる上下動を可能とした構造である。本実施例に係わるキーシート１Ｂのキートップ２とプリント配線基板５との間にも、充填材層１４（図示省略）が設けられている。
従って、キーシート１Ｂのキートップ２は、前述のキーシート１のキートップ２と同様に、応力が加わった時に変形して元の形状に戻らなくなってしまうという問題が発生しないように、０．２ｍｍとした。キーシート１Ｂは、上記した構成以外の構成は、基本的にはキーシート１と同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
図１７及び図１８は、本発明薄型キーシートの実施例９及びその変形例を示すものである。この実施例９に係わるキーシート１Ｃは、実施例７におけるキーシート１Ａと略同様の基本的構成を有し、アルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーが複数のキートップ２としてそれぞれ別体に形成されたキートップ２を有する。各キートップ２は、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等の透明硬質樹脂によって形成されている。
これに伴って、各キートップ２の裏面には、ポジ又はネガ状の文字印刷層１２が形成され、該文字印刷層１２を覆うように、ＥＬ素子６が形成される。このＥＬ素子６から発せられた光により文字印刷層１２に形成されたキーの機能を表す各種文字等が照光される。プリント回路基板５の配線パターン５ａは表裏で導電性ゴム又は導電性インク５ｃによって埋められたスルーホール５ｂにより接続されている。図１８に示すものはキーシート１Ｃの変形例１Ｄであり、このキーシート１Ｄのように、プリント回路基板５において表裏の配線パターン５ａを連結する構造を単なる開口したスルーホール５ｂとすることも可能である。なお、キートップ２が透明硬質樹脂製の場合、上記文字印刷層１２は、キートップ２の裏面ではなく表面（上面）に設けることも可能である（以下の実施例においても同様）。
図１７において、発泡材又は軟質材がプリント回路基板５の上面の凹み内に充填、又は注入されることにより、充填材層１４が形成されている。その充填材層１４の状態の詳細が円形内の部分拡大断面図で示されている。
上記充填材層１４を構成する発泡材又は軟質材は、必ずしも充填又は注入による必要はなく、上記凹み内に、発泡材又は軟質材の薄いシートを挿入しても良い。この場合は、ガスケット３は、必ずしも設ける必要がない。
この実施例９のキーシート１Ｃ及び１Ｄの外観は、図７に示すキーシート１Ａと略同じである。キーシート１Ｃ及び１Ｄの上記した構成以外の構成は、基本的にはキーシート１及び１Ａなどと同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。なお、キートップ２が樹脂製の場合、文字印刷層１２を裏面に形成するのではなく、その表面（外部に露出する上面及び側面）に塗装等によって外観の色調や文字等を形成する適宜な装飾を施すようにしても良い。
図１９乃至図２１は、本発明薄型キーシートの実施例５及びその２つの変形例を示すものである。この実施例１０に係わるキーシート１Ｅ及びその変形例１Ｆ及び１Ｇは、上記した各実施例と同様に、アルファベット、記号及び／又は数字が表示されたテンキー２ａや、電源のオン・オフ、回線の切断、メールなどの機能が割り当てられた機能キー２ｂや、上部中央部分のカーソルキー２ｃ等の押釦である複数個のキーが一体に形成された金属製の一体のキートップ２（あるいは金属製又は樹脂製の別体のキートップ２）を有する。
図１９に示すキーシート１Ｅの透明樹脂製の各キートップ２の裏面には、ポジ又はネガ状の文字印刷層１２が形成されている。図２０及び図２１に示すキーシート１Ｆ及び１Ｇには、文字等の形状に形成された貫通孔２ｄが設けられている。これらキーシート１Ｅ、１Ｆ及び１Ｇにおいては、ＥＬ素子６は、各キートップ２の裏面に印刷によって形成されるのではなく、樹脂製のフィルムに印刷によって形成されたシート状のものがプリント回路基板５の表面及びメタルドーム４を覆うように配置されている。
なお、図２０に示すキートップ２は、複数のキーを集合させて一体に幅広く形成されたものであるので、同図右端に存在するスペーサ９の上まで及んでいる。この場合には、充填材層１４は、ガスケットなしで右端のスペーサ９との間の凹部に充填され、又は敷き込まれる。
キーシート１Ｅ、１Ｆ及び１Ｇの外観はそれぞれ、図７及び図９に示すキーシート１Ａ又は１Ｂと略同じである。キーシート１Ｄ、１Ｅ及び１Ｆは、上記した構成以外の構成は、基本的にはキーシート１及び１Ａなどと同様の構成であるので、この同様の構成の部分については、キーシート１の説明の際に用いた符号と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
以上に記載したように、本発明薄型キーシートは、キートップを樹脂又はＳＵＳ等の金属板としたものである。これにより、キートップ２の限界厚みは、樹脂の場合は０．６ｍｍ（全体：１．０５ｍｍ）、ＳＵＳの場合は０．２ｍｍ程度（０．１乃至０．３ｍｍ／全体：０．７５ｍｍ又は０．６５ｍｍ）となり、キートップ表面から基板表面までの厚みが０．６乃至１．１ｍｍとすることが可能になった。
各キー２ａ、２ｂ及び２ｃの機能を示す文字等の照光用の光源として用いるＥＬ素子６への配線は、プリント回路基板５上に銅配線パターンを形成することによって行い、ＥＬ一体化薄型キーシートを構成する。キートップ２が金属製の場合は、照光式にするためにエッチング又は適宜な方法によって文字の形の貫通孔を開けてもよい。
キートップが金属の場合は、全てのキートップを一体化して、キートップと回路基板とによって挟まれた密閉構造にすることが可能である（図２、図９参照）。金属板は、ＳＵＳに限定されない。適宜な弾性を有する金属であれば良い。
プリント回路基板（ＰＣＢ）５などと共に、一体に組み上げられたキーユニットとしてのキーシートモジュールを構成するように薄型キーシートを構成することが望ましい。
キートップ２の下面とプリント回路基板５との間には、メタルドーム４が介在する。メタルドーム４は、導電性を有し且つ形状記憶能力を有する例えば燐青銅のような材料製であって、ドーム状の形状を有することからの呼び名である。メタルドーム４は、必ずしもこのようなドーム状にする必要はなく、キートップ２を押し下げたときに、確実に常開接点を閉じ、且つキートップ２の押し下げを止めたときに、元の形状に復帰しうる形状及び構造になっていればよい。メタルドーム４は、特定のキートップ２が押されたとき、メタルドーム素子の押し下げ運動に応答して、その下方に配置されたプリント回路基板５上にプリント配線された常開接点を閉ざして電気回路を形成する役目を果たす。
上記のように、プリント回路基板５の表面にメタルドーム４を配置した後、その位置から散逸しないように各メタルドーム４を固定するために、極めて薄いシート（例えば、ＰＥＴ等の薄いシート）がプリント回路基板５の表面に被せられる。図１５に示されたスルーホール５ｂの孔の上に被さるように図示されているのが、この薄いシート５ｄである。メタルドーム４の上にも同様に被着されているものと理解されたい。
キートップ２が樹脂製の場合には上面又は下面に各種任意の加飾手法を用いて、各キーの機能を表示した文字、記号などを含む装飾が施される。キートップが金属製の場合であっても、単に、キーシートに金属調の外観を与えるためにだけ用いるのでなければ、その表面に様々な種類の塗装をすることも可能である。
本発明は携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等のモバイル機器に用いられる薄型キーシートに関するものであるから、電子機器及びその各種部品の製造業をはじめとして、キーを備えたこれらの機器の薄型化を求める産業分野において広範な利用可能性を有する。
Claims (18)
- 金属製又は樹脂製で、キーの機能を示す文字、記号、図形などの表示を有する単数又は複数のキートップと、該キートップの裏面に配設された適宜な弾性を有するクッション用ガスケットとを含むことを特徴とする薄型キーシート。
- 前記キートップの裏面に、キーの機能を示す文字、記号、図形などの表示への照明を行うための光源として、ＥＬ素子から成るＥＬ光源が印刷によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄型キーシート。
- 前記キートップの裏面に、キーの機能を示す文字、記号、図形などの表示への照明を行うための光源として、所望の形状の樹脂フィルム上にＥＬ素子が配列されて成るＥＬ光源が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の薄型キーシート。
- 金属製又は樹脂製で、キーの機能を示す文字、記号、図形などの表示を有する単数又は複数のキートップと、該キートップへの押圧によって電気回路のオン・オフを行う回路パターンが形成されたプリント回路基板とを含み、前記キートップのプリント回路基板との間に配置した適宜な弾性を有するクッション用ガスケットによって前記キートップとプリント回路基板とを接着固定したことを特徴とする薄型キーユニット。
- 前記キートップの裏面に、キーの機能を示す文字、記号、図形などの表示への照明を行うための光源として、ＥＬ素子から成るＥＬ光源が印刷によって形成されていることを特徴とする請求項４に記載の薄型キーユニット。
- 前記個々のＥＬ素子への電気的接続は、キートップ裏面に蒸着、スパッタリング等の金属薄膜の成膜法によって形成された配線パターンと、プリント回路基板の配線パターンに設けられた導電性ゴム等から成る接点突起との接触によってなされることを特徴とする請求項５に記載の薄型キーユニット。
- 前記キートップの裏面に、キーの機能を示す文字、記号、図形などの表示への照明を行うための光源として、所望の形状の樹脂フィルム上にＥＬ素子が配列されて成るＥＬ光源が配設されていることを特徴とする請求項４に記載の薄型キーユニット。
- 前記クッション用ガスケットは、紫外線硬化性、熱硬化性等の樹脂を液状でキートップの裏面又はプリント回路基板表面に線状又はドット状になるようにディスペンサーによって供給、又は、印刷によって形成し、プリント回路基板上にキートップを配置した後に硬化させてキートップとプリント回路基板とを接着するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の薄型キーユニット。
- 前記キートップは、樹脂製の場合には厚さ０．６ｍｍ程度、金属製の場合には厚さ０．１乃至０．３ｍｍであり、キートップの表面からプリント回路基板の表面迄の厚みが０．６乃至１．１ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の薄型キーユニット。
- 前記プリント回路基板上のスイッチ要素に対応させて、キートップ裏面にディスペンサーによって液状樹脂を供給後硬化させること又は印刷によって押圧突起を形成したことを特徴とする請求項４に記載の薄型キーユニット。
- 金属製又は樹脂製で、キーの機能を示す文字、記号、図形などの表示を有する単数又は複数のキートップと、該キートップへの押圧によって電気回路のオン・オフを行う回路パターンが形成されたプリント回路基板とを含み、上記キートップとその下方に配置された上記プリント回路基板との間に発泡ウレタン等の発泡材又は各種軟質エラストマー等の軟質材を介在させたことを特徴とする薄型キーユニット。
- 前記キートップの裏面に、キー機能を示す文字、記号、図形などの表示への照明を行うための光源として、ＥＬ素子から成るＥＬ光源が印刷によって形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の薄型キーユニット。
- 前記個々のＥＬ素子への配線は、キートップ裏面に蒸着、スパッタリング等の金属薄膜の成膜法によって形成された配線パターンとプリント回路基板の配線パターンとを導電性ゴム等から成る接点突起によって接続したものであることを特徴とする請求項１２に記載の薄型キーユニット。
- 前記キートップの裏面に、キー機能を示す文字、記号、図形などの表示への照明を行うための光源として、所望の形状の樹脂フィルム上にＥＬ素子が配列されて成るＥＬ光源が配設されていることを特徴とする請求項１１に記載の薄型キーユニット。
- 前記キートップは、樹脂製の場合には厚さ０．６ｍｍ程度、金属製の場合には厚さ０．１乃至０．３ｍｍであり、キートップの表面からプリント回路基板の表面迄の厚みが０．６乃至１．１ｍｍであることを特徴とする請求項１１に記載の薄型キーユニット。
- 前記プリント回路基板上のスイッチ要素の位置に対応させて、キートップ裏面にディスペンサーによって液状樹脂を供給後硬化させること又は印刷によって押圧突起を形成したことを特徴とする請求項１１に記載の薄型キーユニット。
- 上記キートップとその下方に配置されたプリント回路基板との間には、キートップの外周内面沿いに配設された適宜な弾性を有するクッション用ガスケットと発泡ウレタン等の発泡材又は各種軟質エラストマー等の軟質材とを介在させたことを特徴とする請求項１１に記載の薄型キーユニット。
- 前記クッション用ガスケットは、紫外線硬化性、熱硬化性等の樹脂を液状でキートップの裏面又はプリント回路基板表面に線状又はドット状になるようにディスペンサーによって供給、又は、印刷によって形成し、プリント回路基板上にキートップを配置した後に硬化させてキートップとプリント回路基板とを接着するようにしたことを特徴とする請求項１７に記載の薄型キーユニット。
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