KR20030019456A - 누름버튼스위치용 부재와 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

광에너지를 낭비 없이 표시부의 조광에 사용하는 것으로, 소비전력을 억제하면서도 휘도 농담이 없이 표시부의 조광이 실현될 수 있고, 시인성이 높고 두께가 얇은 경량의 누름버튼스위치용 부재(1)를 제공하는 것을 과제로 하며, 키톱부(3)와 그 키톱부(3)를 소정의 위치에 배치해서 회로기판(5) 상에 취부하기 위한 커버기재를 갖는 한편, 키톱부(3)에 설치된 스위치기능을 표시하는 표시부(2)와 일체의 면발광체(4)를 갖는 누름버튼스위치용 부재(1)에 있어서, 면발광체(4)는 베이스전극(14)과 베이스전극(14)에 대향하는 투명전극(10)의 사이에 형성된 발광체층(13)을 가지며, 표시부(2)에 접해서 설치된 투명전극(10)을 투명도전성 폴리머로 했다.

Description

누름버튼스위치용 부재와 그 제조방법{MEMBER FOR PUSH BUTTON SWITCH AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
종래, 이 종류의 입력장치에 이용되는 누름버튼스위치용 부재는 야간의 사용에 있어서 누름스위치의 기능을 나타내는 표시부를 조광하는, 소위 문자 조광기능이 필요로 된다.
예컨대, 휴대전화기 등의 입력장치에 사용되는 누름버튼스위치(30)에서는 도 18 또는 도 19에 나타낸 바와 같이, 조작키를 구성하는 복수의 키톱부(31)를 일체로 형성한 커버 기재(32)와 회로기판(33)이 마주보는 상태에서 목적하는 입력장치의 케이스 내에 조립되어 누름버튼스위치(30)의 스위치기능을 실현할 수 있도록 한다. 그리고, 어두운 곳에서도 누름버튼스위치(30)의 기능을 알 수 있도록 각각의 조작키로 되는 키톱부(31)의 천장면부 또는 이면부에는 각각의 스위치 기능에 따른문자, 부호 또는 도안 등의 표시를 실시한 표시부(34)가 설치되고, 회로기판(33) 상에 설치된 LED(35)나 전구(36) 등의 광원으로부터 보내지는 직사광 및 이 직사광이 주변의 부분에 반사해서 생기는 반사광이 키톱부(31)의 이면부로부터 천장면부로 투과하는 것으로, 표시부(34)의 표시내용이 표면에 드러나서 시인될 수 있도록 되어 있다. 이에 의해, 야간에도 지장 없이 휴대전화 등을 사용할 수 있다.
또한, 보다 균일한 밝기가 요구되는 경우에는 도 20 또는 도 21에 나타낸 바와 같이, LED(35)와 키톱부(31)의 사이에 박판 형상의 도광부재(37)를 삽입하거나, 광원으로서 면발광하는 EL(일렉트로루미너슨스)시트(38)를 사용하는 것으로 발광표면적을 크게 하는 것이 시도되고 있다.
그러나, LED(35), 전구(36), EL시트(38) 등의 광원 및 광원으로부터의 직사광을 안내하는 도광부재(37)는 회로기판(33) 상의 접점부(39)와 키톱부(31)의 접촉동작을 저해하는 일이 없도록 키톱부(31)로부터 떨어진 곳에 배치되기 때문에, 광원(35,36,38)이나 도광부재(37)와 표시부(34)가 떨어진 위치 관계로 되고, LED(35)나 전구(36)의 수를 증가하거나 도광부재(37)를 보충하거나 혹은, 고가인 EL시트(38)를 이용한 경우에는 부품 점수가 증가하는 것에 의한 설계의 곤란성이 크게 되는 것에 비해서는 어두운 곳에서 표시부(4)의 표시 내용을 확인할 만큼의 충분한 광량을 공급할 수 없는 경우가 생겨서 그 실효성이 부족했다.
특히, 전지로 구동하는 휴대전화기에서는 저소비전력이 요구되고, 적은 수의 광원으로 충분한 광량을 확보하는 것이 바람직하지만, 상기된 종래의 방법에서는 광원으로부터 발산되는 광의 일부밖에 표시부(34)의 시인성 향상에 기여할 수 없어, 큰 소비전력을 사용해도 시인성을 향상할 수 없다는 모순이 생겼다.
더욱이, 키톱부(31)와 이에 대응하는 고정기판(33)에 설치된 접점부(39) 사이에 광원(35,36,38)이나 도광부재(37)를 설치하기 때문에, 누름버튼스위치(30)의 두께를 얇게 할 수 없고, 나아가서는 입력장치나 기기본체의 두께를 얇게 하는 것에 제약이 생기는 동시에 중량의 증가를 초래하는 것으로 되었다.
그래서, 이상과 같은 문제를 해소하기 위해서, 일본국특허공개공보 평성11년 제232954호 또는 2000년 제285760호에 기재된 발명과 같이 키톱부의 천장면부에 자체 발광하는 면발광체를 설치해서 표시부의 근방에 광원을 취부하는 것으로, 광의 확산과 장해물에 의한 광량의 손실을 방지하는 고안이 행해지고 있는 것이 알려져 있다.
이들의 면발광체는, 투명도전층이 투명절연필름 상에 산화주석, 산화주석인듐이나, 산화안티몬주석 등을 이온스퍼터법 등으로 세라믹층 형성한 것 또는, 세라믹 가루를 투명절연성수지에 분산 혼합한 투명도전성 잉크를 스크린인쇄 등으로 형성한 것이다.
그러나, 투명도전층을 산화주석 등의 이온스퍼터법 등으로 세라믹층 형성하는 경우는 세라믹층 자체가 취약하고, 거의 신장되지 않기 때문에 기재인 투명절연성 필름을 소망하는 키톱형상으로 연신하려고 해도 투명도전층이 그 형상을 추종할 수 없어, 급속히 저항이 상승해버린다는 불이익이 있었다. 또한, 세라믹 분말을 투명절연성수지에 분산 배합한 투명도전성 잉크에 의해 인쇄 형성해서 이루어지는 투명도전층은 분체의 연쇄(連鎖)에 의해 도전성을 확보하는 메커니즘이지만 세라믹분말 함유량이 많아도 그다지 저항값은 낮아지지 않아 분체(粉體)의 균일 분산작업에도 어려움이 있고, 기재인 투명절연성 필름을 소망의 키톱형상으로 연신하도려고 하면, 투명전도층의 세라믹분체 연쇄가 용이하게 파괴되기 때문에 저항값의 상승을 초래하여 휘도가 일정치 않게 하고 있다.
그래서, 본 발명은 이상과 같은 종래의 키톱부의 표시부를 조광하는 누름버튼스위치용 부재의 문제를 해소하기 위해서 고려된 것으로, 광에너지를 낭비 없이 표시부의 조광에 사용함으로써, 소비전력을 억제하면서도 휘도가 일정하고, 발광효율이 높은 표시부의 조광을 실현할 수 있으며, 시인성이 높고 두께가 얇아 경량의 누름버튼스위치용 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 휴대전화기, PDA 등의 휴대단말, 카스테레오, 자동차 탑재용 보드컴퓨터, 오디오, 계산기, 퍼스널컴퓨터 등의 입력장치에서 스위치기능을 표시하는 표시부를 갖는 누름버튼스위치용 부재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 어두운 곳에서 표시부를 비추어 낼 수 있는 조명식의 누름버튼스위치용 부재와 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태1에 따른 누름버튼스위치용 부재를 나타낸 요부 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 누름스위치용 부재의 표시부의 제1형태(실시형태 1에 대응하는)를 나타낸 요부 단면도,
도 3은 동 표시부의 제2실시형태를 나타낸 요부 단면도,
도 4는 동 표시부의 제3실시형태를 나타낸 요부 단면도,
도 5는 동 표시부의 제4실시형태를 나타낸 요부 단면도,
도 6은 동 표시부의 제5실시형태를 나타낸 요부 단면도,
도 7은 동 표시부의 제6실시형태를 나타낸 요부 단면도,
도 8은 동 표시부의 제7실시형태를 나타낸 요부 단면도,
도 9는 동 표시부의 제8실시형태를 나타낸 요부 단면도,
도 10은 동 표시부의 제9실시형태를 나타낸 요부 단면도,
도 11은 동 표시부의 제10실시형태를 나타낸 요부 단면도,
도 12는 본 발명의 실시형태2에 따른 누름버튼스위치용 부재의 요부를 나타내고, 도 3의 상세한 설명에 상당하는 구성을 나타내는 확대 단면도,
도 13은 동 누름버튼스위치용 부재의 베이스전극과 연결하는 도전체의 패턴을 나타낸 평면도,
도 14는 동 누름버튼스위치용 부재의 투명전극과 이에 연결되는 도전체의 패턴을 나타낸 평면도,
도 15는 동 누름버튼스위치용 부재의 베이스전극과 이에 연결되는 도전체의 패턴에 투명전극과 이에 연결되는 도전체의 패턴을 겹친 상태를 나타낸 평면도,
도 16은 도 11에 나타낸 표시부와 동일한 디자인으로 베이스전극의 구조를 보다 구체적으로 나타낸 확대 단면도,
도 17은 본 발명의 실시형태3에 따른 누름버튼스위치용 부재를 나타낸 요부 단면도,
도 18은 종래의 광원에 LED를 사용한 누름버튼스위치용 부재의 요부 단면도,
도 19는 종래 광원에 전구를 사용한 누름버튼스위치용 부재의 요부 단면도,
도 20은 종래의 도광부재를 채용한 누름버튼스위치용 부재의 요부 단면도,
도 21은 종래의 광원에 EL시트를 사용한 누름버튼스위치용 부재의 요부 단면도이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제1발명은 회로기판 상의 고정접점에 대향해서 배치되는 가동접점을 상기 고정접점에 접촉시키는 방향으로 누르기 위한 키톱부와, 그 키톱부를 소정의 위치에 배치해서 상기 회로기판 상에 취부하기 위한 커버 기재를 갖는 한편, 상기 키톱부에 스위치기능을 나타내는 표시부와 일체의 면발광체를 갖는 누름버튼스위치용 부재에 있어서, 상기 면발광체는 베이스전극과 그 베이스전극에 대향하는 투명전극 사이에 발광체층을 갖고, 상기 표시부에 접해서 설치된 상기 투명전극을 투명도전성 폴리머로 한 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 표시부 자체가 발광하기 위한 키톱부의 시인성이 대폭 향상한다.
또한, 면발광체의 발광체층을 키톱부에만 사용량을 한정할 수 있기 때문에 제조비용을 저감할 수 있는 동시에 조광에 사용하는 소비전력도 억제할 수 있다.더욱이, 키톱부와 이에 대응하는 고정기판에 설치한 접점부 사이에 광원이나 도광부재를 설치할 필요가 없기 때문에 두께가 얇은 누름버튼스위치용 부재를 제공할 수 있다. 이에 의해, 누름버튼스위치용 부재를 조립한 입력장치나 기계 본체도 얇은 것으로 할 수 있다.
제2발명은, 제1발명의 구성에 더해서, 상기 투명전극의 표면저항이 10Ω/? 이상에서 광선투과율이 90% 이하인 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 투명도, 연신성을 유지하면서 소비전력을 작게 할 수 있다.
제3발명은 제1 또는 제2발명의 구성에 더해서, 상기 투명전극에 선 직경이 0.5㎛ 이하에서 애스팩트비가 20 이상인 도전성 섬유를 함유해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 좁힘 가공에 의한 인장력이 작용한 경우라도 투명도와 도전성이 유지되기 때문에, 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 효과에 더해서 스위치기능의 신뢰성이 한층 향상한다.
제4발명은, 제1 내지 제3발명 중 어느 하나의 구성에 더해서 상기 투명전극이 착색되어 있는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 표시부를 구성하는 부재를 작게 할 수 있기 때문에, 한층 제조비용을 저감할 수 있다.
제5발명은, 제1 내지 제4발명 중 어느 하나의 구성에 더해서, 상기 투명도전성 폴리머가 폴리피롤, 폴리티오펜 혹은 폴리아니린 중 어느 하나의 유전체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
투명도전성 폴리머재료가 산소나 온도에 대한 안정성이 높고, 투명성이 있으며 도전성이 높기 때문에, 키톱부의 시인성과 스위치기능의 신뢰성이 일층 향상한다.
제6발명은, 제1 내지 제5발명의 구성에 더해서, 상기 베이스전극과 투명전극에는 연신성을 갖는 도전체가 연결되고, 그 도전체의 적어도 형성 시에 인장력이 작용하는 연신부가 연신성이 있는 절연성 박막에 의해 피복되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 절연성 박막이 베이스전극에 연결되는 도전체의 재료의 흐름을 규제하는 것으로 되고, 베이스전극의 저항값의 상승을 억제할 수 있어, 균일한 발광을 하는 표시부가 얻어진다. 또한, 표시부에 근접해서 작은 발광체층을 구비하기 때문에, 저소비전력에도 불구하고, 디자인적으로도 시인성이 좋고, 게다가 다른 여분의 부품, 부재를 필요로 하지 않기 때문에, 경박단소하면서 월등한 경제성을 갖는 누름버튼스위치용 부재를 제공할 수 있다.
제7발명은, 제6발명의 구성에 더해서, 평면으로 봄에 있어서, 상기 베이스전극에 연결되는 도전체와 투명전극에 연결되는 도전체가 중첩되는 일이 없도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 성형 시 및 성형 후의 완제품으로서 사용할 때에, 베이스전극과 투명전극이 접촉해서 손상되거나 파단(破斷)하는 일이 없고, 안정된 조광이 얻어진다.
제8발명은, 제6 또는 제7발명의 구성에 더해서, 상기 절연성 박막의 재료의형성온도에서 저장탄성률이 상기 베이스전극에 연결되는 도전체와 투명전극에 연결되는 도전체의 형성온도에서의 저장탄성률 보다도 큰 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 키톱형상을 성형하는데 있어서, 보다 그 성형성이 향상한다.
제9발명은, 제6 내지 제8의 발명 중 어느 한 구성에 더해서, 상기 베이스전극과 베이스전극에 연결되는 도전체가 유기폴리머와 도전성 필러를 갖는 도전층으로 이루어지고, 상기 도전성 필러의 실질적으로 적어도 한변의 길이가 그 도전층의 두께의 1/3 이하인 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 성형 후에도 도전 필러끼리의 얽힘이 유지된 상태로 있기 때문에 도전성능을 보다 확실하게 확보할 수 있다.
제10발명은, 제9발명의 구성에 더해서, 상기 도전층에 도전성 폴리머층을 부가하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 더욱 도전성능을 보증할 수 있다.
제11발명은 제9 또는 제10의 발명의 구성에 더해서, 상기 도전성 필러가 선 직경 1㎛ 이하의 섬유형상물인 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 성형시에 도전성 필러가 용이하게 배향될 수 있기 때문에 200%를 넘는 과도한 연신이 행해져도 필요로 하는 도전성을 유지할 수 있다.
제12발명은, 제6 내지 제11발명의 구성에 더해서 상기 베이스전극과 베이스전극에 연결되는 도전체가 도전성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 연신에 의한 과도한 저항상승이 일어나기 어렵게 되고 성형가공의 수율이 용이하게 안정된다.
제13발명은 제1 내지 제12발명 중 어느 하나의 구성에 더해서, 상기 키톱부는 상기 베이스전극의 이면에 소망하는 키톱형상을 한 키톱본체를 갖고, 그 키톱본체의 이면에는 상기 고정접점에 상기 가동접점을 접촉시키기 위한 누름돌기부를 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 누름돌기부가 가동접점을 확실히 고정접점에 접촉시키는 것으로 되기 때문에 스위치기능의 신뢰성이 높아진다.
제14발명은 제1 내지 제12발명 중 어느 하나의 구성에 더해서, 상기 키톱부는 상기 투명전극의 표면에 투명절연성 필름을 매개로 소망의 키톱형상을 한 투명한 제1수지성형체를 갖고, 상기 베이스전극의 이면에 상기 고정접점에 상기 가동접점을 접촉시키기 위한 누름돌기부를 형성한 제2수지성형체를 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 누름돌기부가 가동접점을 확실히 고정접점에 접촉시키는 것으로 되기 때문에, 스위치기능의 신뢰성이 높아진다.
제15발명은, 제1 내지 제12발명 중 어느 하나의 구성에 더해서, 복수의 상기 키톱부와 그 복수의 키톱부에 대응하는 상기 베이스전극과 투명전극에 의한 복수의 스위치회로가 상기 커버 기재에 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 복수의 키톱부가 균일하게 밝게 조광되기 때문에, 휴대전화 등의 복수의 키톱을 필요로 하는 전기·전자기구에 적용한 경우에 보다 디자인성과 사용성의 향상이 두드러진다.
제16발명은 제1 내지 제15발명 중 어느 하나에 기재된 누름버튼스위치용 부재의 제조방법에 있어서, 투명절연성 필름의 편면에 상기 투명전극을 형성한 것을 좁힘 가공해서 소망의 키톱형상을 형성할 때에, 적어도 좁힘 가공 시에 인장력이 작용하는 연신부의 상기 투명전극에 연신성이 있는 도전성 폴리머를 사용한 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 형성가공에 의한 도전 불량을 발생하는 일이 없게 되기 때문에, 키톱부의 측면부에서의 도전 불량에 의한 불량이 없게 되어 제조효율이 향상한다.
제17발명은, 제16발명의 구성에 더해서, 적어도 좁힘 가공 전의 상기 투명전극의 연신부를 두께가 두껍게 형성한 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 성형 가공에 의한 투명전극의 연신부에서의 도전성이 유지되기 때문에 투명전극의 굴곡부에서의 도전 불량이 없게 되어 제조효율이 향상한다.
제18발명은 제6 내지 제15발명 중 어느 하나에 기재된 누름버튼스위치용 부재의 제조방법에 있어서, 키톱부의 외표면을 덮는 투명절연성 필름의 편면의 상기 키톱부에 대응한 개소에 투명전극을 형성하고, 그 투명전극 위에 발광층을 형성하며, 그 발광층 위에 베이스전극을 형성하고, 그 베이스전극 및 상기 투명전극에 연결되는 연신성을 갖는 도전체를 형성한 좁힘 가공 전의 인쇄완료시트를 제작하는 공정과, 그 인쇄완료시트를 좁힘 가공해서 소망의 키톱형상을 성형하는 공정을 갖고, 좁힘 가공 시에 인장력이 작용하는 상기 도전체의 일부의 연신부에는 연신성이 있는 절연성 박막이 피복되는 것을 특징으로 한다
이에 의해, 절연성 박막이 베이스전극에 연결되는 유전체의 재료의 흐름을 규제하는 것으로 되고, 베이스전극의 저항값의 상승을 억제할 수 있으며, 균일한발광을 하는 표시부가 얻어진다. 또한, 표시부에 근접해서 작은 발광체층을 구비하기 때문에, 저소비전력에도 불구하고 디자인적으로도 시인성이 좋고, 게다가 다른 여분의 부품, 부재를 필요로 하지 않기 때문에, 경박단소하면서 월등한 경제성을 갖는 누름버튼스위치용 부재의 제조방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조로 상세히 설명한다.
[발명의 실시형태1]
도 1은 본 발명의 실시형태1에 따른 누름버튼스위치용 부재를 나타낸 요부 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 실시형태1에 따른 누름버튼스위치용 부재(1)는 문자, 부호 또는 도안 등에 의한 스위치기능을 표시한 표시부(2)를 키톱부(3)의 천장면부 측에 설치된 것으로, 표시부(2)에 자체 발광하는 면발광체(4)를 채용한 것이다.
실시형태1에 따른 누름버튼스위치용 부재(1)에는 회로기판(5) 상의 고정접점(6)에 대향시켜 배치되는 가동접점(7)이 설치된다. 구체적으로는 키톱부(3)의 이면부 중앙에 설치된 누름돌기부(8)의 선단에 가동접점(7)을 형성하고, 키톱부(3)를 회로기판(5)측으로 누르는 것에 의해 가동접점(7)이 고정접점(6)으로 접촉될 수 있도록 하고 있다.
또한, 키톱부(3)의 외주부에서, 그리고 누름버튼스위치용 부재(1)와 회로기판(5) 사이에는 소정의 위치에 배치된 복수의 키톱부(3)를 실리콘 고무 등의 탄성재료의 커버 기재(도시생략)가 설치되고, 키톱부(3)를 누를 때에 커버 기재의 일부가 회로기판(5)측으로 탄성 변형해서 키톱부(3)로부터 손을 떼었을 때에 커버 기재의 탄성 복원력에 의해 키톱부(3)가 원래 위치로 복귀할 수 있도록 하고 있다.
키톱부(3)의 실질적인 형상을 결정하는 키톱본체(16)의 재료는 경질 또는 연질 수지 혹은 엘라스토머 등으로부터 선택된다. 열가소성 혹은 열경화성 중 어느 것이라도 되고, 필름형상, 팔레트형상, 액상 등 소재의 형태에 한정되는 것도 아니지만, 액상 열경화성 수지는 주입작업이 용이하고 바람직하다.
키톱부(3)의 이면부를 제거한 외주표면에는 투명절연성 필름(9)이 피복되고, 이 투명절연성 필름(9)의 이면에는 키톱부(3)의 측면으로부터 키톱부(3)의 천장면부에 도달하는 범위에서 면발광체(4)의 한쪽의 전극으로 되는 투명전극(10)이 설치된다. 그리고, 투명전극(10)의 이면 및 투명전극(10)이 설치되지 않는 투명절연성 필름(9)의 이면에는 차광성 및 절연성을 갖는 불투명 착색층(11)이 설치된다. 그리고, 불투명 착색층(11)에는 표시부(2)의 문자 부호 또는 도안 등의 형태에 맞추어진 발형부(12:拔型部)가 형성된다. 불투명 착색층(11)의 이면에는 발형부(12)를 포함한 키톱부(3)의 천장면부의 크기 보다 약간 작은 크기의 발광체층(13)을 설치한다. 따라서, 발형부(12)는 발광체층(13)으로 매립되어, 문자, 부호 또는 도안 등으로 이루어지는 모양부가 형성되며, 이 모양부와 발형부(12)의 주위의 불투명 착색층(11)으로 이루어지는 지부에 의해서 표시부(2)의 디자인이 완성되는 것으로 된다. 그리고, 발광체층(13)의 이면에는 또 한쪽의 전극을 형성하는 베이스전극(14)을 설치한다.
키톱부(3)의 외표면의 투명절연성 필름(9)은, 두께가 25~500㎛ 정도의 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테라프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스틸렌, 폴리플로로에틸렌프로필렌, 폴리클로로트리플로로에틸렌, 폴리비닐덴, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리페닐렌셀파이드, 폴리아미드, 폴리아릴레이트 혹은, 스틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계 등의 열가소에라스토머나, 이들의 공중합물, 아로이 등의 변성물 이외에, 여러 종류의 필름을 라미네이션한 복층품 등이 사용할 수 있다. 여기서는 키톱형상의 형성이 용이한 연화점이 50~200℃ 이하, 바람직하게는 100~150℃ 이하의 수지가 좋고, 가스투과가 작은 것이 바람직하다. 성형 후, 외측에 산화규소, 산화알루미늄 등의 무기산화물을 증착법, 졸겔(sol-gel)법 등의 방법으로 가스배리어층으로서 형성하는 것은 발광체층(13)을 보호하고, 긴 수명화에 바람직하다.
투명전극(10)에 이용되는 도전성 폴리머는, 폴리아세틸렌, 폴리파라페닐렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아니린, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리세레노펜, 폴리아조렌, 폴리피렌, 폴리칼베졸, 폴리비리다딘, 폴리나프틸렌, 폴리플로렌이나 이들의 알킬화나 알콕실 등의 치환기를 도입한 폴리에틸렌디옥시티오펜, 폴리티에니렌비닐렌, 폴리(3메틸티오펜), 폴리(3,4-디메틸티오펜), 폴리(3-티오펜-β-에탄슬페널), 폴리메틸피롤, 폴리(3헥실피롤), 폴리(3-메틸-4-피롤카르본산메틸), 폴리시아노페닐렌비닐렌, 폴로디메톡시페닐렌비닐렌유도체 혹은 폴리이소프렌 변성물 등의 공역계 도전성 폴리머가 열거된다.
이 중, 도펀트의 영향도 있지만, 산소나 온도에 대해서 안정성이 높고, 투명성이 있고 도전성이 높은 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아니린의 유도체는 바람직하다. 유기 EL에 사용하는 경우는 양극으로서 높은 일함수를 갖는 폴리아니린, 폴리티오펜의 유도체가 바람직하다.
도전성 폴리머는 그 골격이 공역2중결합이기 때문에, 강직해서 접착성이 결여된다. 이에 따라, 기재와의 충분한 밀착성을 얻기 위해서는 높은 극성을 갖는 앵커코트를 부가하는 것이 바람직하고, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아크릴아미드 등이나 아미노기, 수산기, 니트릴기, 카르복실기, 시아노기를 측쇄로 갖는 폴리머 등을 이용할 수 있다.
또한, 도전성 폴리머 단체(單體)로서는 충분한 저항값을 얻을 수 없기 때문에, 도핑할 필요가 있고, 엑셉터로서는 요오드, 브롬 등의 할로겐, PF5, AsF5,BF3등의 루이스산(Lewis acid), HF, HCl, H2SO4등의 프로톤산이나 파라톨루엔술폰, 파라메톡시에틸톨루엔술폰산 등의 유기산, FeCl3, TiCl4등의 천이금속화합물, 테트라시아노디메탄, 테트라시아노테트라아제나프틸렌, 크로라닐 등의 유기물질 혹은 도너로서는 Li, Na, K 등의 알카리금속, Ca, Sr, Ba 등의 알카리금속토류 등이 나열된다.
습도, 온도에 의한 안정성을 높이기 위해서, 탈도프에는 주의가 필요하고, 전해질 애니온, 카티온은 회피되는 편이 좋고, 도전성 폴리머와의 배치결합이나 공중합 등은 고정에 대한 유효한 방법이다. 특히, 도펀트를 AB2형의 모노머를 출발원료로 하고, 중심핵 분자로부터 순차 결합시켜서 합성된 덴도리마나 폴리스틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리우레탄 등의 올리고머, 폴리머 혹은 프라렌분자에 도입하고, 관능기로서 담지하는 것은 간편하고, 투명절연성 필름(9)으로의 밀착성을 높이기 때문에, 특히 바람직하다. 또한, 이와 같은 담체를 중심으로 다관능으로 된 도펀트는 전도적으로는 도전성 폴리머분자 사이를 브리지시켜서 안정화하고 저항을 낮추는 것으로도 되기 때문에 대단히 유용하다. 도전성 폴리머가 밀봉된 상태에서는 탈도프의 영향은 대단히 작게 되므로, 성형체 중에 받아들이도록 하는 쪽이 좋다. 더욱이, 도전성을 저하시키기 위해서는 도전성 폴리머를 연신하고, 도전성 폴리머의 분자간 거리를 축소하는 것은 유용해서 성형 시의 연신을 이용할 수 있다.
좁힘 가공 시에는, 특히 키톱부(3)의 측면에 상당하는 개소(연신부)에 인장력이 작용해서 연신되기 때문에 투명절연성 필름(9), 투명전극(10)은 이에 적합한 재료가 아니면 않으면 안되고, 파단이나 저항 상승하기 어려운 것이 선택된다. 도전성 폴리머는 이에 적합한 재료이다. 성형에 의해 도전성 폴리머의 고유저항값은 변화하지 않지만, 물리적인 두께가 얇아지고, 연신하기 때문에 저항값은 상승한다. 이에 따라, 연신률이 높은 표시부(2)의 모양부의 주위(연신부)의 도전성 폴리머를 두껍게 형성하고, 저항값의 절대값을 억제할 수 있다. 표시부(2)의 지부 혹은 키톱부(3) 측면이 불투명인 경우는, 후술하는 도전성 잉크에 의해서 보충하는 것도 가능하다.
100%를 초과하는 과도한 연신이 행해졌을 때는 저항이 상승할 우려가 있다. 이 경우, 도전성 폴리머에 선 직경이 0.5㎛ 이하의 미세한 도전성 섬유를 혼합함으로써 도전성을 유지할 수 있다. 선 직경이 0.5㎛를 넘으면, 실질적으로 투명하지 않게 되고 섬유가 강직하게 되기 때문에 성형의 장애로 된다. 애스팩트비는 10 이상, 바람직하게는 20 이상, 더욱 바람직하게는 50 이상이 좋다. 인쇄성이라는 점으로부터 길이는 0.1mm 이하가 좋다.
더욱이, 200%를 넘는 과도한 연신이 행해졌을 때는 도전성 폴리머에 선 직경이 1㎛ 이하의 미세한 도전성 섬유를 혼합하면 성형 시에 배향하여 도전성을 유지할 수 있다.
도전성 섬유로서는, 폴리아크릴로니트릴계 등의 카본파이버를 찢은 것, 산화아연, 티탄산칼륨 등의 세라믹스위스카에 카본코트 혹은 은도금을 실시한 것 등이열거되지만, 유연한 것이 좋고, 아크릴, 레이욘, 폴리에스테르, 페놀 등의 합성섬유에 은도금 등을 실시한 것, 혹은 싱글월나노튜브, 멀티월나노튜브 등이 열거되고, 나노튜브는 선 직경이 0.2㎛ 이하의 도전성 섬유로 대단히 알맞다. 배합량은 소망의 저항값에 의해 결정되지만, 0.1로부터 20wt%이다. 직경이 미세한 만큼 및 배합량이 작은 만큼 투명성이 높은 것은 말할 필요도 없다.
도전성 폴리머는 전구체 모노머를 산화제나 촉매를 이용해서 중합하는 화학적 중합법, 비공역 폴리머로 이루어지는 중간체를 열처리해서 얻는 방법 혹은, 방향족 화합물을 모노머로서 전기화학적으로 산화 혹은 환원해서 중합하는 전해 중합법 등이 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
투명절연성 필름(9) 상에는 도전성 폴리머의 저분자품을 증착 등으로 설치하던가 물 혹은 용제에 용해한 상태 혹은 분산한 에멀젼 상태에서 일반적인 인쇄 도포방법으로 형성할 수 있다. 그 막 두께는 대략 0.1~25㎛ 정도이다. 도전성 폴리머의 경우는 막 두께와 저항은 비오움적인 경우가 많고, 두껍게 해도 그에 걸맞는 저항 감소를 얻을 수 없는 경우도 있고, 광선투과율이 악화될 뿐이다. 이에 따라, 미리 필요한 두께를 결정해 둘 필요가 있다.
투명전극(10)의 표면저항은 10Ω/?이상, 바람직하게는 100Ω/?이상으로 하고, 광선투과율은 90% 이하, 바람직하게는 80% 이하로 한다. 표면저항값과 광선투과율은 반대 관계에 있고, 표면저항이 10Ω/? 미만이면, 도펀트량이 증대하고, 착색이 강하게 되며, 소망하는 색을 얻을 수 없으며, 도전성 폴리머도 경질화되고, 충분한 신장도를 나타내지 않는다. 광선투과율은 높은 쪽이 좋지만, 90%를 초과하면 표면저항이 지나치게 증대하여 소비전력이 증가한다.
면발광체(4)의 발광체층(13)이 발광하는 구조는, 전기-광변환의 메커니즘을 이용하면 좋고, 표시부(2)의 영역을 균일하게 발광시키고, 수지의 성형체와의 복합화를 고려하면 유기계의 무기 EL, 유기 EL 혹은, LEC(Light Emitting Electrochemical Cell:전기화학발광소자) 등을 들 수 있고, 직접 가시 발광하는 것이나, 가시광 외, 예컨대 자외발광을 하고, 이를 가시발광으로 변환한 것 등이 포함된다. 이들은 모도 급전을 위해 대향하는 전극이 필요하지만, 실시형태1에서는 한쪽의 전극을 투명한 투명전극(10)으로 하고, 다른 쪽을 베이스전극(14)으로 하고 있다.
무기 EL은 대향하는 적어도 한쪽이 투명한 2전극 사이에 약 5~50㎛ 두께의 발광체층(13)을 설치하고, 20~100V, 50~400Hz 등의 교류를 인가해서 발광시킨다. 휴대기구 등의 직류전지의 경우는 인버터 등에 의해서 승압하고, 교류로 변환할 필요가 있다.
발광체층(13)은 황화아연 등의 무기형광체 분말을 시아노에틸셀룰로우즈, 시아노에틸세카로즈, 시아노에틸프롤란 등 고유전체 유기물 바인더에 분산시키고, 아세트니트릴, 디메틸보룸아미드, 디메틸아세트아미드 등으로 용액화하고, 습식으로 가공을 실시할 수 있다. 특히, 형광체에는 동, 철 등의 금속을 도핑하고 다색화가 도모된다. 또한, 형광체를 플라즈마 중합 혹은 졸겔법, 그 밖의 기존의 방법에 의해 세라믹스로 마이크로캡슐화하고, 내습성이나 기재로의 밀착성 등의 안정성을 높이는 것이 가능하다. 그밖에, 이 바인더에는 티탄산바륨, 티탄산칼륨 등의 고유전체를 더욱 배합한 여기반사층 등에 의해 전계효과를 높일 수 있다.
접착성이 낮은 도전성 폴리머로 이루어지는 투명전극(10)에 양호하게 접착하기 위해서는 상기된 앵커코트의 재료와 등등한 것을 이용하는 것이 바람직하다.
발광체층(13)의 발광재료로서는 황화아연에 동 등을 도핑한 형광체분말을 시아노에틸셀롤로우즈나 시아노에틸세카로우즈, 시아노에틸프롤란 등의 강유전체 바인더에 필요하다면 티탄산바리움 등의 강유전세라믹 분말을 아세트니트릴 등의 극성용제에 용해한 잉크나, 폴리비닐칼바졸 등의 홀 수송성 바인더에 트리스히드록시키노리노라알루미늄 착체 등의 전자 수송성 색소를 혼합한 톨루엔 용액 등을 들 수 있다.
무기 EL시트는 종래부터 면형상광원으로서도 이용되고 있지만 본 발명에서는 표시부(2)에만 채용하기 때문에, 그 면적은 종래 백라이트로서 사용한 것의 약 1/5~1/100이라고 하는 작은 양으로 충분하고, 그에 비례해서 소비전력을 저감할 수 있다.
유기 EL은 사용하는 발광체 재료에 의해서, 저분자형과 고분자형이 있다. 그 중, 막 두께가 두꺼운 고분자형은 가공이 용이하고, 본 발명에서는 이에 한정해서 설명하면, 대향하는 적어도 한쪽이 투명한 2전극 사이에 발광체층(13)을 끼우고, 대략 0.1~0.15㎛의 발광체층(13)과, 필요하다면 전자주입층, 정공주입층, 수송층 등의 기능층을 설치하고, 직류 5~20V를 인가한다. 발광체층(13)은 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리디알킬플로렌, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리비닐칼바졸 유도체 등의 가용성 π공역폴리머가 있다 (시엠시 발행, 「유기 EL 재료와 디스플레이」). 이들 용액을 스핀코트, 잉크제트 인쇄 등으로 설치할 수 있고, 색은 각 물질이 갖는 에너지 갭으로 결정되며, 에너지 갭이 클수록 단파장측으로 된다. 발광체층(13)과 상하의 전극층은 전자와 정공주입의 밸런스를 음미해서 설계한다. 고분자형 중 색소분산형은 구조가 간단하다. 폴리비닐칼바졸이나 폴리페닐렌비닐렌에 트리스히드록시키노리라알미늄 착체 등의 분자수송성 혹은 옥사디아졸 유도체 등의 정공수송성분을 혼합하고, 도펀트로서 크마린 유도체, 퀴나크도린, 루프렌 등의 레이저 색소를 혼합한 층을 전극에 끼운 것이다. 그밖에, δ공역폴리머의 폴리메틸페닐실란 등은 자외선 근방에서 발광피크를 갖고 부틸벤조옥사졸티오펜, 벤조피라논 유도체 등의 레이저 색소를 혼합하는 것에 의해 가시 발광할 수 있다.
LEC는 대향하는 적어도 한쪽이 투명한 2전극 사이에 발광체층(13)을 끼우고, 약 15㎛의 발광체층(13)만의 구조로, 발광체층(13)은 유기 EL과 동일한 공역 폴리머와 에틸렌옥사이드, 포스파센 등의 폴리머 혹은 올리고머의 전해질 물질과 트리플로로메탄술폰산리튬염 등의 금속염을 혼합한 것이다. 직류 3~5V 전압을 인가하면, 염의 카티온, 애니온은 공역폴리머를 전기 화학 도핑하고, P형 및 N형 반도체를 전기 화학적으로 밸런스 좋게 생성하며, 공역폴리머에 전자 혹은 정공을 효율 좋게 공급하는 것으로 되어, 유기 EL과 마찬가지로 발광한다 (WO96/00968).
이상 3종의 면발광체(4) 중, 무기 EL은 막 두께 제어가 용이해서 환경에 대한 안정성이 있고, LEC는 구조가 심플해서 전극재료에 제한이 없으며, 막 두께 제어가 용이해서 저소비전력이기 때문에 바람직하다.
투명전극(10)과 대향하는 베이스전극(14)은, 금, 은, 동, 니켈, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 리튬, 발라듐, 백금 등의 금속 혹은, 합금 혹은 텅스텐 카바이드, 탄화규소, 염화주석, 염화인듐 등의 도전성 세라믹 혹은 프라렌을 광중합, 전자선 조사중합, 플라즈마 중합, 전해 중합 등으로 형성할 수 있다. 발광체층(13)이 유기 EL인 경우는, 투명전극(10)과 일함수의 차이가 큰 재료가 선택된다. 그밖에, 이들 미립자 이외에 카본블랙, 그라파이트 등의 도전성 필러를 에폭시수지, 우레탄수지, 실리콘수지 등의 절연성수지 용액에 혼합한 도전성 잉크에 의해서도 형성될 수 있다.
투명전극(10)과 동일하게, 연신에 의한 저항변화를 억제하기 위해서, 상기된 바와 같은 도전성 세라믹의 미립자, 카본블랙, 그라파이트 등의 도전성 필러를 에폭시수지, 우레탄수지, 실리콘수지 등의 저가교의 열경화성수지 혹은 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 염소화폴리올레핀이나 미가류합성고무, 열가소성 에라스토머 등의 분자량이 큰 열가소성수지 등의 유기 폴리머에 혼합해서 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 이 베이스전극(14)을 유기폴리머를 대신해서 상기와 같은 도전성 폴리머로부터 형성해도 된다.
도전성 폴리머로 한 경우는 바인더 자체도 도전성으로 되는 것이기 때문에 도전성 필러의 연쇄가 파괴되어도 도통을 유지할 수 있으므로, 더욱 바람직하다. 더욱이, 도전성 섬유 혹은 가요성이 있는 카본나노튜브를 혼합한 경우는 바이패스 효과로 저항을 내리고, 유지할 수 있으므로 바람직하다.
다음에, 실시형태1에 따른 누름버튼스위치용 부재(1)의 제조방법에 대해서설명한다.
평탄한 투명절연성 필름(9)을 가장 아래로 하여 이 투명절연성 필름(9)의 키톱부(3)가 위치하는 개소에 키톱부(3)의 천장면의 폭과 거의 동등한 띠형상의 투명전극(10)을 형성하고, 이 투명전극(10)의 위로부터 키톱부(3)의 천장면부에 해당하는 개소를 중심으로 해서 차광성 및 절연성을 갖는 불투명착색잉크에 의한 네가인쇄를 행하는 것으로 키톱부(3)의 이면부를 제외한 외주표면을 덮기에 충분한 크기의 불투명착색층(11)을 형성한다. 이때, 불투명착색층(11)의 키톱부(3)의 천장면부가 위치하는 개소에는 스위치기능을 표시한 표시부(2)의 모양부 형상을 모방한 발형부(12)를 형성해 둔다.
다음에, 불투명착색층(11) 상에는 발형부(12)를 포함한 키톱부(3)의 천장면부의 크기 보다 약간 작은 크기로 발광재료를 인쇄해서 발광체층(13)을 형성한다. 이에 의해, 발형부(12)에는 발광체층(13)이 충전된다. 더욱이, 발광체층(13) 위에 발광체층(13)과 거의 동일한 크기의 베이스전극(14)을 형성해서 발광체층(13)이 불투명착색층(11)의 발형부(12)에 남도록 하는 것으로, 좁힘 가공전의 인쇄완료 시트(도시생략)를 완성한다.
광발광체층(13)의 발광재료로서는, 황화아연에 동 등을 도핑한 형광체 분말을 시아노에틸셀롤로우즈나, 시아노에틸사카로우즈, 시아노에틸플란 등의 강유전체 바인더에, 필요하다면 티탄산바리움 등의 강유전세라믹 분말을 아세토니트릴 등의 극성용제에 용해한 잉크나, 폴리비닐칼바졸 등의 홀수송성 바인더에 트리스히드록시키노리노라알루미늄 착체 등의 전자수송성 색소를 혼합한 톨루엔 용액 등을 들수 있다.
표시부(2)의 모양부와 지부 및 불투명 착색층(11) 등의 형상은, 통상의 투명, 불투명 잉크를 스크린인쇄, 잉크제트인쇄, 열전사인쇄, 그라비아인쇄, 스프레이도장, 딥코팅, 스핀코팅, 증착 등의 수법을 이용해서 행하면 좋다. 또한, 인쇄기판의 색을 그대로 이용할 수도 있다.
다음에, 상기된 좁힘 가공 전의 인쇄완료시트를 공압·진공성형이나 프레스성형 등에 의해 소망의 키톱부(3)의 형상으로 맞춘 좁힘 가공을 행하고, 키톱본체(16)가 설치되는 凹부를 갖는 부형시트를 작성한다. 이 때, 투명전극(10)과 베이스전극(14)의 저항값이 크게 변화되지 않도록 투명전극(10)의 굴곡부는 충분한 둥글기를 확보하는 것이 필요하다.
다음에, 좁힘 가공에 의해서 형성된 부형시트의 凹부에 열경화성수지를 주입해서 금형 내에서 경화시킨다. 그 후, 키톱부(3)의 누름돌기부(8)의 선단에 도전성 잉크를 도포하는 것으로 가동접점(7)을 형성해서 실시형태1에 따른 누름버튼스위치용 부재를 완성한다.
지부 및 착색층, 발광체층(13) 등의 형성은 통상의 스크린인쇄, 잉크제트인쇄, 열전사인쇄, 그라비아인쇄, 탄포인쇄, 스프레이도장, 딥코팅, 스핀코팅, 증착 등을 이용한다.
투명착색층(15)과 불투명착색층(11)은 경질의 수지나 엘라스토머를 바인더로 해서 염료나 안료를 혼합한 것으로, 상기 투명절연성 필름(9)에 밀착하고, 동일하게 연신성이 있는 것이 좋으며, 동일한 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 그 두께는 1~20㎛로 되지만 인쇄 등에서 설치가 용이한 3㎛ 이상이고 전체 두께가 얇은 쪽이 성형이 용이하므로, 10㎛ 이하가 바람직하다.
키톱형상의 부형은 통상 이용되는 블로우형성, 진공성형, 금형성형 등이 채용된다. 표시부(2)의 의장의 위치 오차를 없애기 위해서는, 금형성형이 좋고, 투명절연성 필름(9)을 그 표시부(2)가 있는 곳을 제외하고, 열변형온도로 가열하며, 금형을 따른 형상으로 유지한 후, 압력을 제거하기 전에 냉각하면 정밀도가 좋은 형상을 얻을 수 있다. 연신 속도가 빠를 수록, 도전체의 저항값이 상승하기 쉽기 때문에, 100mm/분 이하, 바람직하게는 50mm/분 이하가 좋다.
플랜지부 등을 형성하는 키톱본체(16)에 충전되는 재료는 경질 또는 연질의 수지나, 엘라스토머로부터 선택된다. 열가소성, 열경화성, 팰릿형상, 액상 등으로 한정하는 것은 아니지만 액상열경화성수지는 주입작업이 용이해서 바람직하다. 그 형성에는 사출성형, 트랜스퍼성형, 폿팅 등에 의해서 행할 수 있고, 사전에 성형한 것을 접착해서 설치하는 것도 가능하다.
다음에, 표시부(2)의 각종 형태에 대해서 설명한다.
표시부(2)는 문자, 부호 또는 도안 등의 모양부와 그 지부로 이루어지고, 그 적어도 어느 하나가 자체 발광하는 것으로, 자체 발광하는 부분은 한 쌍중 어느 한쪽이 투명전극(10)과 베이스전극(14)에 끼인된 발광체층(13)으로 이루어진다.
표시부(2)의 모양부로 되는 문자, 부호 또는 문양 등은 통상의 인쇄방법에 의해 설치할 수 있고, 표시부(2)의 배경과의 관계에 의해서, 투과광, 자발광, 반사광 및 색차 조합에 의해서 다양한 디자인이 고안된다.
도 2 내지 도 11은 디자인이 다른 표시부를 나타낸 요부 단면도이다. 이 중, 도 2 내지 도 8은 문자, 부호 또는 도안 등이 발광하는 표시부의 패턴을 나타내고, 도 8 내지 도 10은 지부가 발광하는 표시부의 패턴을 나타낸다.
도 2에 나타낸 표시부(2)의 제1형태는 위로부터 순차적으로 투명절연성 필름(9), 투명전극(10), 발형부(12)를 갖는 불투명착색층(11), 발형부(12)를 매립하는 발광체층(13) 및 베이스전극(14)을 갖고 있고, 도 1에 나타낸 실시형태1과 동일한 구성이다.
도 3에 나타낸 표시부(2)의 제2형태는 위로부터 순차적으로 투명절연성 필름(9), 발형부(12)를 갖는 지부를 구성하는 불투명착색층(11), 발형부(12)를 매립하는 모양부를 구성하는 투명착색층(15), 투명전극(10), 발광체층(13) 및, 베이스전극(14)을 갖는다.
도 4에 나타낸 표시부(2)의 제3형태는 위로부터 순차적으로 투명절연성 필름(9), 발형부(12)를 갖는 지부를 구성하는 불투명착색층(11), 발형부(12)에 삽입되는 모양부를 구성하는 착색투명전극(10a), 착색투명전극(10a)을 매개로 발형부(12)를 매립하는 발광체층(13) 및, 베이스전극(14)을 갖는다.
도 5에 나타낸 표시부(2)의 제4형태는 위로부터 순차적으로 투명절연성 필름(9), 투명전극(10), 발형부(12)를 갖는 지부를 구성하는 불투명착색층(11), 발형부(12)를 매립하는 모양부를 구성하는 투명착색층(15), 발광체층(13) 및, 베이스전극(14)을 갖는다.
도 6에 나타낸 표시부(2)의 제5형태는 위로부터 순차적으로 투명한 오버코트층(16), 발형부(12)를 갖는 지부를 구성하는 불투명착색층(11:발형부(12)는 오버코트층(16)으로 매립된다), 모양부를 구성하는 투명착색층(15), 투명절연성 필름(9), 투명전극(10), 발광체층(13) 및, 베이스전극(14)을 갖는다.
도 7에 나타낸 표시부(2)의 제6형태는 위로부터 순차적으로 투명절연성 필름(9), 투명전극(10), 모양부를 구성하는 불투명착색층(11)과 지부를 구성하는 투명착색층(15), 발광체층(13) 및, 베이스전극(14)을 갖는다.
도 8에 나타낸 표시부(2)의 제7형태는 위로부터 순차적으로 투명절연성 필름(9), 투명전극(10), 모양부를 구성하는 발색체층(13), 착색유전체층(18a) 및, 베이스전극(14)을 갖는다.
도 9에 나타낸 표시부(2)의 제8형태는 위로부터 순차적으로 투명절연성 필름(9), 투명전극(10), 모양부를 구성하는 불투명착색층(11), 불투명착색층(11)의 외주를 덮는 지부를 구성하는 투명착색층(15), 발광체층(13) 및, 베이스전극(14)을 갖는다.
도 10에 나타낸 표시부(2)의 제9형태는 위로부터 순차적으로 투명절연성 필름(9), 모양부를 구성하는 불투명착색층(11)과 지부를 구성하는 투명착색층(15), 불투명착색층(11)과 투명착색층(15)의 외주를 덮는 투명전극(10), 발광체층(13) 및, 베이스전극(14)을 갖는다.
도 11에 나타낸 표시부(2)의 제10형태는 위로부터 순차적으로 투명한 투명절연성 필름(9), 모양부를 구성하는 불투명착색층(11), 불투명착색층(11)의 외주를 덮는 투명착색전극(10a), 발광체층(13) 및, 베이스전극(14)을 갖는다.
이 중, 도 4 및 도 11에 나타낸 것은 투명전극(10)을 착색해서 투명착색전극(10a)으로 한 것이고, 이 경우에는 투명착색층(15)을 사용하지 않아도 되기 때문에, 제조공정이 간단하게 되어 제조비용이 저감될 수 있다.
또한, 도 8에 나타낸 것은 발광체층(13)에 의해 문자, 부호 또는 도형 등이 형성되므로, 불투명착색층의 인쇄를 생략할 수 있고, 인쇄 회수를 작게 해서 제조공정을 간단히 할 수 있다.
또한, 투명착색층(15)과 불투명착색층(11)은 연질의 수지나 엘라스토머를 바인더로 하고, 염료나 안료를 혼합한 것으로, 투명절연성 필름(9)에 밀착하고, 동일하게 연신성이 있는 것이 좋으며, 투명절연성 필름(9)과 동일하게 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
[발명의 실시형태2]
본 발명의 실시형태의 누름버튼스위치용 부재는 투명전극과 베이스전극에 연결되는 도전체를 설치한 것 이외는, 실시형태1과 동일하다. 본 실시형태에 따른 키톱부의 천장면부 근방의 구성에 대해서 도 3의 상세하게 상당하는 층 구성을 나타낸 도 12에 따라서 상세하게 설명한다.
투명절연성 필름(9)의 아래에 은폐층으로서 불투명착색층(11)과 표시부(2)인 투명착색층(15)이 설치된다. 다음에, 투명전극(10)의 밀착성을 높이기 위해서 앵커코트(17)층이 설치된다. 이 앵커코트층(17)은 투명착색층(15)이 동일 기능을 갖는 경우는 생략하는 것이 가능하다. 투명전극(10)은 불필요하게 크게 하는 일 없이 베이스전극(14)과의 절연을 유지하기 위해서 베이스전극(14)에 연결되는도전체(14d)와는 중복되지 않도록 형성하는 것이 매우 중요하다. 발광체층(13)과 유전체층(18b)은 베이스전극(14)과 투명전극(10)이 절연성을 유지해야 하는 필요성 때문에 투명전극(10)과 베이스전극(14)이 겹치는 부분에 있어서는 투명전극(10)을 덮도록 형성할 필요가 있다. 베이스전극(14)은 절연박막층(19)으로 덮인다. 이에 의해, 베이스전극(14)과 투명전극(10)은 절연성을 유지하고, 동시에 베이스전극(14)의 형성의 연신 시에, 연화유동하는 베이스전극(14)의 도전체(14d)의 재료의 흐름을 규제하고, 베이스전극(14)의 저항값 상승을 억제하는 작용을 하는 것이다.
유전체층(18b)의 바인더에는 티탄산바륨, 타탄산칼륨 등의 고유전체를 더욱 배합하고, 전계효율을 상승시킬 수 있다. 투명전극(10)과 베이스전극(14)을 절연하기 위해서는 이 유전체층(18b)의 체적저항과 막 두께가 중요하고, DC100V 인가로 13승 이상의 체적저항이 필요하고 막 두께는 적어도 10㎛ 이상 필요하다. 이 절연성이 저하하면, 발광 휘도가 낮아지고, 효율이 떨어지므로 주의가 매우 중요하다. 물론, 핀홀이나 이물질의 혼입 등이 있어서는 안된다. 무용제잉크 등의 고농도 잉크를 이용하면, 한번에 두꺼운 막이 형성되어, 용제휘발에 의해 핀홀 등이 저감하고, 절연성을 유지하기 쉽다.
이 바인더의 성형온도에서 저장탄성률은 기재 및 절연성 박막층(19)의 그것 보다 작아서는 안되고, 그것들 보다 빠른 유동상태로 되며, 용이하게 연신되는 것이 필요하다. 동적점탄성을 측정하면, 그 저장탄성률은 1자리수 이하, 더욱 바람직하게는 2자리수 이하인 것이 바람직하다. 동적점탄성을 측정하는 것에는 충분한시료의 크기가 아닌 경우는 미소경도계를 이용하고, 시료를 필요한 온도로 유지한 상태에서 대소의 판별은 행할 수 있다.
키톱부(3)의 천장면부 근방은 성형에 의해서 왜곡되지 않고, 대개 연신되는 일은 없지만, 키톱측면의 부분이 최대로 연신되기 때문에, 그 천장면부 근방에 각 층의 재료의 경계면, 특히 투명전극(10)이나 이에 연결되는 도전체(10d)와 베이스전극(14)과 이에 연결되는 도전체(14d)의 중첩되는 부분에 있어서는 손상, 파단 등이 생기기 쉽기 때문에 회피되지 않으면 안 된다.
또한 성형의 오차에 의한 불의의 파단 혹은 저항값의 상승을 회피하기 위해서, 용장회로로서, 복수의 스위치회로가 투명전극(10)과 베이스전극(14)의 각각에 연결되는 것을 발광의 안정성에 매우 바람직하다.
도 13은 본 발명의 실시형태2에 따른 누름버튼용 부재에 사용하는 복수의 베이스전극과 이에 연결되는 도전체의 패턴의 일례를 나타낸 평면도이다.
복수의 키톱부(3)의 표시부(2)에 대응하는 베이스전극(14)은 발광체층(13)의 저면측을 완전히 덮기에 충분한 크기를 갖는 거의 원형 내지 타원형을 갖고, 이들의 베이스전극(14)의 외주로부터 각 2개씩의 띠형상의 도전체(14d)가 연장되어 나오고 있고, 이들 2개의 도전체(14d)가 경로선(14k)을 경유해서 최종적으로는 1개의 주간(14s)에 합쳐지는 누름버튼스위치용 부재(1)의 전극단자로 접속되도록 되어 있다.
도 14는 본 발명의 실시형태2에 따른 누름버튼스위치용 부재에 사용하는 복수의 투명전극과 이에 연결되는 도전체의 패턴의 일례를 나타낸 평면도이다.
복수의 키톱부(3)의 표시부(2)에 대응하는 투명전극(10)은 발광체층(13)의 상면측을 완전히 덮기에 충분한 크기를 갖는 거의 원형 내지 타원형을 갖고, 이들의 투명전극(10)의 외주로부터 대략 2본씩의 띠형상의 도전체(10d)가 연장되어 나오게 하고, 이들 2개의 도전체(10d)가 경로선(10k)을 경유해서 최종적으로는 1개의 주간(10s)에 합쳐지는 누름버튼스위치용 부재(1)의 전극단자로 접속되도록 되어 있다.
도면에서는 투명전극(10)의 외형이 베이스전극(14) 보다 일회 큰 경우를 나타내고, 베이스전극(14)의 패턴에 투명전극(10)의 패턴을 중첩하면 도 15에 나타낸 상태로 된다. 결국, 베이스전극(14)은 투명전극(10)으로 덮이지만 (완성품에 있어서는 양자의 사이에 발광체층(13)을 끼워 넣는다), 베이스전극(14)으로부터 연장되어 나오는 도전체(14d)와 투명전극(10)으로부터 연장되어 나오는 도전체(10d)는 서로 중첩되는 일이 없으면서 베이스전극(14E)의 경로선(14K) 및 주간(14S)과 투명전극(10)의 경로선(10K) 및 주간(10S)이 중첩하지 않도록 배치된다.
이에 의해, 베이스전극(14)에 연결되는 도전체(14d)와 투명전극(10)에 연결되는 도전체(10d)가 접촉해서 부상이나 파단이 생길 우려가 없어지기 때문에 안정된 조광이 보증된다.
도 16은 도 12에 나타낸 표시부와 동일한 디자인에서, 베이스전극(14)의 구조를 보다 구체적으로 나타낸 확대단면도이다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 베이스전극(14)을 도전성 폴리머층(20)과 유기폴리머 도전성 필러로 이루어지는 도전성 필러층(21)의 복합체의 도전층으로 한 경우에는 도전성 필러의 연쇄가 무너져도 도전성 폴리머층(20)을 보강하는 것으로 도통을 유지하는 것이 가능하므로, 더욱 바람직하다.
베이스전극(14) 및 이에 연결되는 도전체(14d)의 막 두께는 성형 후에 얇게 된 막 두께가 도전 필러의 크기의 3배 이상, 바람직하게는 5배 이상이 좋다. 바인더의 흐름, 변형에 따라서, 도전성 필러도 동일하게 이동하는 것이 필요하므로, 형상은 구형에 가까운 입상이 좋다.
입자 연쇄를 확실하게 하기 위해서는 그 밖의 섬유형상, 평면형상의 필러도 선택되지만, 섬유형상의 것은 흐름에 따라 배향하고, 저항값을 유지하기 용이하므로, 매우 바람직하다. 섬유형상 도전 필러의 애스펙트비는 10 이상, 바람직하게는 20 이상, 더욱 바람직하게는 50 이상이 좋다. 길이는 인쇄성의 점으로부터 0.1mm 이하가 좋다. 폴리아크릴로니트릴계 등의 카본화이버를 찢은 것, 산화아연, 티탄산칼륨 등의 세라믹스웨이스카에 카본코트 혹은 은도금을 실시한 것 등을 들 수 있지만, 유연한 것이 좋고, 아크릴, 레이온, 폴리에스테르, 페놀 등의 합성섬유에 은도금 등을 실시한 것, 혹은 싱글월나노튜브, 멀티월나노튜브 등이 열거되고, 나노튜브는 선 직경이 0.2㎛ 이하의 도전성 섬유로 대단히 사정이 좋다. 배합량은 소망하는 저항값에 의해서 결정되는데, 0.2~20wt%이다.
[발명의 실시형태3]
도 17은 본 발명의 실시형태3에 따른 누름버튼스위치용 부재를 나타내고 있다.
도 17에 나타낸 실시형태3에 따른 누름버튼스위치용 부재(1)는 문자, 부호또는 도안 등에 의한 표시부(2)를 키톱부(3)의 중간부에 설치한 것에 있어서, 표시부(2)에 자체 발광하는 면발광체(4)를 채용한 것이다.
실시형태2에 따른 누름버튼스위치용 부재(1)에는 회로기판(5) 상의 고정접점(6)의 배치에 맞추어서 이 고정접점(6)과 대향하는 위치에 가동접점(7)을 배치하도록 탄성변형가능한 돔부(22)의 내면에 가동접점(7)을 설치한 접점시트부재(23)와, 접점시트부재(23)의 돔부(22)의 중앙부를 키톱부(3)의 이면부에 설치한 누름돌기부(8)로 누를 수 있도록 배치된 키톱부(3)가 일체로 형성된다.
여기서, 투명절연성 필름(9)의 표면에는 소망의 키톱형상으로 형성된 제1수지성형체(24)가 일체로 설치되고, 투명절연성 필름(9)의 이면에는 투명전극(10)이 설치된다.
투명전극(10)의 이면에는 키톱부(3)의 천장면부에 맞닿는 개소에 투명한 착색잉크로 표시부(2)의 모양부를 형성한 투명착색층(15)이 형성된다. 표시부(2)는 키톱부(3)의 천장면부의 일부분에 형성되지만, 투명착색층(15)의 이면 및 투명착색층(15)의 주위의 투명전극(10)의 이면에는 발광재료로 이루어지는 발광체층(13)이 설치된다. 또한, 발광체층(13)의 이면에는 은페이스트에 의한 베이스전극(14)이 설치된다. 베이스전극(14)의 이면에는 키톱부(3)의 이면 중앙부에 맞닿는 개소에 누름돌기부(8)를 설치한 제2수지성형체(25)를 일체로 형성한다.
또한, 실시형태3에서 각 부재의 재료에 대해서는 실시형태1과 동일하기 때문에 실시형태1의 설명을 참조할 것.
다음에, 실시형태3에 따른 누름버튼스위치용 부재(1)의 제조방법에 대해서설명한다.
우선, 투명절연성 필름(9)의 이면의 키톱(3)이 위치하는 개소에, 키톱(3)의 천장면의 폭과 거의 동일한 띠형상의 투명전극(10)을 형성하고, 이 투명전극(10) 상에 투명한 착색잉크로 표시부(2)의 모양부를 형성한다. 다음에, 발광재료를 키톱(3)의 이면측의 투명전극(10) 및 표시부(2)의 위에 도포해서 발광체층(13)을 형성한다. 다음에, 발광체층(13)의 키톱(3)의 이면부 중앙에 맞닿는 개소를 제거해서, 차광성 및 절연성을 갖는 절연성잉크를 발광체층(13)의 외주부와 투명전극(10) 상에 도포해서 불투명착색층(11)을 형성한다. 발광체층(13) 위에는 대향 전극으로서 베이스전극(14)을 인쇄하고, 불투명착색층(11)의 인쇄영역 내에 잔류시킨다. 베이스전극(14) 상에는 제2수지성형체(25)와 그 이면 중앙부의 누름돌기부(8)를 일체로 형성한다.
다음에, 제2수지성형체(25)를 형성한 투명절연성 필름(9)의 대응하는 위치의 표면측에 사전에 소망의 키톱형상으로 형성된 제1수지성형체(24)를 접착 고정해서 누름버튼스위치용 부재(1)를 완성한다.
실시형태3에서는 발광체층(13)이 제1수지성형체(24)와 제2수지성형체(25)의 사이에 배치된 키톱부(3)의 중간부의 위치에 설치되기 때문에, 발광체층(13)이 외부분위기로부터 격리되 환경상태로 보존되기 때문에, 수분이나 산소의 영향을 받는 일이 없이 장기간 사용해서도 발광성능이 저하하지 않는다.
또한, 실시형태1, 실시형태2에서는 표시부(2)를 키톱부(3)의 천장면부에 설치하고, 실시형태3에서는 표시부(2)를 키톱부(3)의 중간부에 설치했지만,표시부(2)는 키톱부(3)의 천장면부 또는 이면부 혹은 중간부 등 키톱부(3)와 일체적이면 그 위치를 한정하는 것이 아니라, 디자인의 취향에 의해서 결정하면 된다.
더욱이, 표시부(2)의 키톱부(3) 내의 위치는 투명전극(10)이 투명절연성 필름(9) 상에 있기 때문에 키톱부(3)의 상부로 되는 것이 일반적이지만, 발광체층(13)은 수분이나 산소에 그 수명을 영향받기 때문에, 표시부(2)가 인쇄 도포된 투명절연성 필름(9)을 성형한 후, 상부에 투명절연성 수지로 이루어지는 성형체를 점착시키거나 인몰드로 일체 형성하고, 키톱부(3)의 중앙부에 표시부(2)를 형성하면, 상부, 하부로부터의 수분이나 산소의 침입을 균등화할 수 있으므로, 유효적인 긴 수명화 방책으로 된다.
종래의 면형상 광원으로서 무기 EL 시트를 이용한 경우에는, 그 사용면적이 늘었지만 본 발명에 따른 누름버튼스위치용 부재에서는 키톱부의 표시부에만 발광체층을 설치하기 때문에 그 사용면적은 종래의 무기 EL시트 방식에 비해서 약 1/5~1/100으로 되고, 이에 비례해서 소비전력도 대폭 저감할 수 있다.
실시예
이하, 실시형태1 내지 실시형태3에 대해서 평가를 행하기 위해 제작된 실시예1 내지 실시예5와 그 비교 대조품으로서 제작된 비교예1 및 비교예2에 대해서 설명한다.
[예비시험]
이하, 본 발명에 따른 누름버튼스위치용 부재(1)를 성형하기 전의 인쇄완료시트에 대해서 그 성능을 확인하기 위해 행한 예비시험에 대해서 설명한다.
(열가소성 바인더의 조정)
100℃에서 저장탄성률이 1×10E6(Pa)과 5×10E8(Pa)의 열가소성 폴리에스테르(도요보 제조, 상품명 바이론)를 각각 고형분이 50%로 되도록 세로소르브아세테이트에 용해시키고, 절연성 바인더용액(전자를 IL로 후자를 IH로 이하 축약해서 표시)을 제조했다.
(은페이스트의 조정)
IL에 평균 입자 직경 2.5㎛와 0.3㎛의 입상 은분(후쿠타킨조쿠하쿠분고교(주) 제조 상품명 시루코트 및 디엠시스크웨어 제조 시루바 파우더)을 본적저항이 1×10E-3부터 5×10E-2로 되도록 소망 량을 혼합 분산하고, 은페이스트를 얻었다 (각각 ILSL, ILSS라 함). 동일하게, IH에 가해지고, IHSL과 IHSS를 얻었다.
(인장시험)
상기 조건에 의해서 제작된 4종류의 은페이스트를 사용해서 10종류의 시료를 제작하고, 50㎛ 두께의 비정성폴리에틸렌테레프탈레이트시트 상에 이들의 은페이스트를 인쇄하며, 건조 후 더욱 절연성 바인더용액을 코트하며, 10㎛ 두께의 피막으로 덮었다. 이 인쇄물을 앞쪽의 폭이 2mm인 덤벨형으로 펀칭하고, 100℃의 분위기 중에서 텐시론을 이용하며, 인장속도 100mm/분으로 인장시험을 행하고, 수시로 200%까지의 신장률과 저항을 측정했다. 시험종료 후, 시험편 상의 은페이스트의 막 두께를 측정했다.
이상의 10종류의 시료에 대한 시험결과를 표1 및 표2에 나타낸다.
표1
시료번호 시료1 시료2 시료3 시료4 시료5
은페이스트 종류 ILSS ILSL IHSS IHSL ILSS
초기 막 두께(㎛) 10 25 10 25 10
연신 후(㎛) 3 9 3 9 3
코트재 종류 IH IH IL IL 없음
초기저항(RO)(Ω) 2.3 0.7 2.3 0.8 2.1
연신 후 저항(RO)(Ω) 193 72 252 161 4225
R/RO 84 103 110 201 2012
표2
시료번호 시료6 시료7 시료8 시료9 시료10
은페이스트 종류 IHLS ILSS ILSL ILSS ILSL
초기 막 두께(㎛) 25 2 10 5 10
연신 후(㎛) 9 0.8 3 2 3
코트재 종류 없음 IH IH 없음 없음
초기저항(RO)(Ω) 0.7 5.7 2.1 5.5 2.1
연신 후 저항(RO)(Ω) 2621 349142 930027 OVER OVER
R/RO 3744 61253 44287 ∞ ∞
이 예비시험의 결과에 의하면, 절연코트가 없는 시료5와 시료 6은 절연코트가 있는 경우와 비교해서 인장시험 후의 저항 상승이 크다. 또한, 인장시험 후의 막 두께가 도전입자의 크기의 3배 미만의 시료7, 시료8에서는 저항상승이 심한 것으로 되었다.
[실시예1]
실시예1은 본 발명의 실시형태1에 대응하는 것이다.
우선, 100㎛의 폴리메틸메타크릴레이트(아크리프렌, 미츠비시레이온(주) 제조)의 편면에 술폰화폴리스틸렌을 도핑한 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(데나트론4001, 나가세산교(주) 제조) 용액에 그 고형분에 대해 3%의 멀티월나노튜브(선 직경 0.01㎛, 평균 선 길이 5㎛, 바이페리온사 제조)를 호모디나이저를 이용하여 분산시켜 투명한 처리액을 얻었다. 다음에, 처리액을 투명절연 필름(9)의 편면에 그라비아코터에 의해 전면 도포하고, 1㎛ 두께의 투명전극(10)을 형성했다. 이것의 전광선투과율은 70%(JIS-K7105에 준해서 측정)에서 표면저항은 500Ω/?(JIS-K6911에 준해서 측정)이었다.
불투명착색층(11)을 차폐성 및 절연성이 있는 흑색의 착색잉크로 표시부(2)의 지부를 스크린인쇄 해서 표시부(2)의 모양부 및 제2의 전극단자부를 제외해서 전면에 도포했다. 녹색의 발광색을 갖는 황화아연을 시아노에틸셀롤로우즈에 분산시킨 무기 EL페이스트를 지부의 발형부(12)에 인쇄해서 20㎛의 발광체층(13)을, 이어서 티탄산바륨 분말을 시아노에틸셀롤로우즈에 분산시킨 10㎛의 여기반사층을 설치했다. 최후로, 베이스전극(14:티덴트NH-030A, 열가소성폴리아미드바인더, 니혼한다(주) 제조)으로 발광체층(13) 상에 대향전극과 이에 이어지는 단자전극을 불투명착색층(11)에 설치했다 인쇄공정 완료 후, 진공건조장치에서 잘 건조시켜 인쇄완료필름을 얻었다.
직경 12mm, 깊이 7.8mm, 저면이 R50(mm)의 요곡면을 갖는 12개의 캐비티를 갖는 금형과, 이에 의해 본뜬 경도 90°(쇼어 A)의 탄성체로 이루어지는 제1웅형(雄型)을 이용하고, 표시부(2)의 모양부에 단열을 위한 직경 8mm의 금속편을 설치하며, 적외선에 의해 110℃로 가열하고, 금속편을 제거하는 즉시 인쇄완료필름을 냉간에서 압축 형성했다. 웅형을 제거한 후, 키톱본체(16)로서 경도 80°(쇼어 A)의 액상실리콘고무를 필요량 주형하고, 도 1에 나타낸 단면형상을 갖는 제2웅형에 의해 키톱본체(16)의 이면부에 누름돌기부(8)를 형성했다. 이 누름돌기부(8)에 카본블랙을 함유하는 실리콘잉크에 의해 가동접점(7)을 성형하고, 누름버튼스위치용 부재(1;실시형태1에 대응하는 것)를 얻었다.
누름버튼스위치용 부재(1)의 전극단자와 회로기판(5) 상의 전극단자를 합쳐서 탑재하고, 발광체층(13)에 50V, 100Hz의 교류를 인가하면, 표시부(2)는 전체 녹색의 발광을 나타내고, 휘도는 5.2니트였다.
[비교예1]
비교예1은 실시예1을 평가하기 위한 것이다.
비교예1은 투명전극(10)이 투명세라믹 분자를 분산시킨 ITO잉크(스키토모오사카시멘트(주) 제조)로 형성된 것 이외에(나노튜브 없음), 실시예1과 동일하다.
비교예1에 따른 누름버튼스위치용 부재를 점등시키면 5개소 점등되지 않고, 나머지는 휘도가 제각각이어서 점등한 것으로 판단하기가 곤란한 것으로 되었다.
[실시예2]
실시예2는 본 발명의 실시형태1에 대응하는 것이다.
실시예2에서는 투명전극(10)으로서 실시예1과 동일한 도전성 폴리머에 적색으로 착색시킨다. 발광체층(13)은 백색의 황화아연으로 이루어진다.
우선, 100㎛ 폴리메틸메타크릴레이트(미츠비시레이욘(주) 제조, 아크리프렌)의 편면에 술폰화폴리스틸렌을 도핑한 폴리(3,4에틸렌디옥시티오펜)(데나트론4001, 나가세산교(주) 제조) 용액에 그 고형분에 대해서 3%의 멀티월나노튜브(선 직경 0.01㎛, 평균 선 길이 5㎛, 하이페리온사 제조)와 아조화합물로 이루어지는 염료를 고형분에 대해서 0.1wt% 첨가하고, 호모디나이저를 이용하여 분산시켜 투명한 적색의 처리액을 얻었다. 다음에, 처리액을 투명절연성 필름(9)의 편면에 그라비아코트에 의해 전면 도포하고, 1㎛ 두께의 적색 투명전극(10)을 형성했다. 더욱이, 착색되지 않은 상기 도전성 폴리머용액을 표시부(2)의 모양부의 주위에 스크린인쇄에 의해 도포했다.
그 이후, 실시예1과 동일하게 처리하고 누름버튼스위치용 부재(1)를 얻었다.
누름버튼스위치용 부재(1)의 전극단자와 회로기판(5) 상의 전극단자를 합쳐서 탑재하고, 발광체층(13)에 50V, 100Hz의 교류를 인가하면 표시부(2)는 전부 발광을 나타내고, 휘도는 6.0니트였다.
[실시예3]
실시예3은 본 발명의 실시형태2에 대응하는 것이다.
우선, 100㎛의 폴리메틸메타크릴레이트(아크릴페렌, 미츠비시레이욘(주) 제조)의 편면에 술폰화폴리스틸렌을 도핑한 폴리(3,4에틸렌디옥시티오펜)(데나트론4001, 나가세산교(주) 제조)용액에 그 고형분에 대해서 3%의 멀티월나노튜브(하이페리온사 제조, 선 직경 0.01㎛, 평균 선 길이 5㎛)를 호모디나이저를 이용하여 분산시켜 투명한 처리액을 얻었다.
다음에, 이 처리액을 투명절연성 필름(9)의 편면에 그라비아코트에 의해 전면 도포하고, 1㎛ 두께의 투명전극(10)을 형성했다. 이것의 전광선투과율은 70%(JIS-K7105에 준해서 측정)이고, 표면저항은 500Ω/?(JIS-K6911에 준해서 측정)이었다.
불투명착색층(11)을 은폐성이 있는 절연성의 흑색의 착색잉크로 표시부(2)의 지부를 스크린인쇄해서 표시부(2) 및 제2전극단자부를 제외하여 전면에 도포했다. 녹색의 발광색을 갖는 황화아연을 시아노에틸셀롤로우즈에 분산시킨 무기 EL페이스트를 지부의 개구 부분 최소한에 동일하게 인쇄해서 20㎛의 발광체층(13)을, 이어서 티탄산바륨 분말을 시아노에틸셀롤로우즈에 분산시킨 10㎛의 유전체층(18b)을 설치했다. 최후로, 은페이스트(ILSS)로 유전체층(18b) 상에 베이스전극(14)과 이에 연결되는 도전체(14d)로 이루어지는 단자전극을 불투명착색층(11)에 설치했다. 이 베이스전극(14)과 이에 연결되는 도전체(14d)를 덮도록 상기한 열가소성 바인더(IH)로 인쇄했다. 인쇄공정 종료 후, 진공건조장치에서 잘 건조시켜 인쇄필름을 얻었다.
직경 12mm, 깊이 78mm, 저면이 50mmR의 凹면을 갖는 12개의 캐비티를 갖는 금형과, 이에 의해 본뜬 경도 90°(쇼어 A)의 탄성체로 이루어지는 웅형을 이용하고, 표시부(2)에 단열을 위한 직경 8mm의 금속편을 설치하며, 적외선에 의해 110℃로 가열하고, 금속편을 제거하는 즉시 인쇄완료필름을 냉간에서 압축 형성했다. 웅형을 제거한 후, 키톱본체(26)로서 경도 80°(쇼어 A)의 액상실리콘고무를 필요량 주형하고, 도 1에 나타낸 단면형상을 갖는 제2웅형에 의해 코어부에 돌기를 형성했다. 이 돌기부에 카본블랙을 함유하는 실리콘잉크에 의해 접점부를 형성하고, 복수의 키톱부(3)를 갖는 누름버튼스위치용 부재(1)를 얻었다.
누름버튼스위치용 부재(1)의 전극단자와 기판상의 전극단자를 맞추어서 배치하고, 발광체층(13)에 50V, 100Hz를 인가하면, 복수의 키톱부(3)의 표시부(2)는 전부 녹색의 발광을 나타내며, 휘도는 6.2니트로 충분한 밝기를 얻을 수 있었다.
[실시예4]
실시예4도 실시예3과 동일하게 본 발명의 실시형태2에 대응하는 것이다.
실시예4에서는 투명전극(10)으로서 실시예3과 동일한 도전성 폴리머에 적색으로 착색시킨 것을 이용했다. 발광체층(13)은 백색의 황화아연으로 이루어진다.
우선, 100㎛의 폴리메틸메타크릴레이트(아크릴페렌, 미츠비시레이욘(주) 제조)의 편면에 술폰화폴리스틸렌을 도핑한 폴리(3,4에틸렌디옥시티오펜)(데나트론4001, 나가세산교(주) 제조)용액에 그 고형분에 대해서 3%의 멀티월나노튜브(하이페리온사 제조, 선 직경 0.01㎛, 평균 선 길이 5㎛)와 아조화합물로 이루어지는 염료를 고형분에 대해서 0.1wt% 첨가하고, 호모디나이저를 이용하여 분산시켜 투명한 적색 처리액을 얻었다.
다음에, 이 처리액을 투명절연성 필름(9)의 편면에 그라비아코트에 의해 전면 도포하고, 1㎛ 두께의 적색의 투명전극(10)을 형성했다. 더욱이, 착색되지 않은 상기 도전성 폴리머용액을 의장패턴 주위에 스크린인쇄에 의해 도포했다. 이후, 실시예1과 동일하게 유전체층(18b)까지 처리했다. 다음에, 베이스전극(14)을 투명전극(10)과 동일한 도전성 폴리머에 20%의 멀티월나노튜브를 혼합한 도전성 잉크로 형성하고, 그 위에 은페이스트(ILSL)를 10㎛ 두께로 인쇄했다. 이후, 실시예2와 동일하게 해서 복수의 키톱부를 갖는 누름버튼스위치용 부재(1)를 얻었다.
누름버튼스위치용 부재(1)의 전극단자와 기판 상의 전극단자를 합쳐서 탑재하고, 발광체층(13)에 50V, 100Hz를 인가하면, 복수의 키톱부(3)의 표시부(2)는 전부 발광을 나타내고, 휘도는 7.0니트로 충분한 밝기를 갖는 것을 들 수 있었다.
[실시예5]
실시예5는 본 발명의 실시형태3에 대응하는 것이다.
실시예5에서는 투명절연성 필름(9)으로서 양면플라즈마처리를 실시한 100㎛의 폴리프로필렌필름의 양면에 15㎛의 에틸렌비닐알콜코폴리머필름을 라미네이트했다. 녹색의 불투명착색잉크로 표시부(2)의 지부를 스크린인쇄로, 표시부(2)의 모양부를 제외한 전면에 도포했다. 그 위에, 폴리아니린의 구조 단위의 1/6몰의 술폰화디트리마(디아미노부탄, DSM사 제조)와 시아노에틸렌을 출발물질로 한 디트리마(DAB(PA)8)에 벤젠술폰산을 반응시킨 도펀트를 포함하는 폴리아니린용액을 잉크제트인쇄에 의해 표시부(2)의 모양부와 이에 이어지는 단자전극을 형성했다. 더욱이, 폴리아니린용액의 고형분의 75wt%의 은분(실코트, 후쿠타킨조쿠하쿠분고교(주) 제조)을 혼합한 도전성 폴리머잉크를 표시부(2)의 모양부의 주위로부터 단자부까지, 폴리어니린을 덮도록 5㎛의 형성층을 인쇄했다. 투명전극(10)의 전광선투과율은 65%(JIS-K7105에 의존해서 측정)에서 표시저항은 700Ω/?(JIS-K6911에 준해서 측정)이었다.
폴리(p-페닐렌-2,6벤조이미디졸)와 폴리에틸렌옥사이드와 톨루엔술폰산리튬염으로 이루어지는 LEC용 잉크를 동일하게 잉크제트인쇄에 의해 투명전극(10)을 덮도록 두께 15㎛의 발광체층(13)을 형성했다. 다음에, 은혼합 도전성 폴리머잉크로 발광체층(13)의 베이스전극(14)과 이에 이어지는 전극단자를 상기 형성층으로부터 떨어뜨려 형성했다. 인쇄공정 종료 후, 진공건조장치에서 잘 건조시켜 인쇄완료필름을 얻었다.
3mm×5mm, 깊이 1.5mm의 저면이 평탄한 凹부를 형성한 15개의 캐비티를 갖는자형(雌型)과, 2.8mm×4.8mm, 높이 0.9mm의 천장면이 평탄한 凸부를 갖는 웅형을 이용하고, 표시부(2)의 모양부에 단열을 위한 2.6mm×4.6mm의 금속편을 설치하고, 적외선조사에 의해 100℃로 가열하며, 금속편을 제거하는 즉시 인쇄완료필름을 냉간에서 압축 형성했다. 웅형을 제거한 후, 산소제거제로서, 10wt%의 철분을 포함하는 액상에폭시수지를 필요량 주형하며, 도 11에 나타낸 것과 동일한 단면형상을 갖는 제2의 웅형에 의해 제2수지성형체(20)와 그 이면 중앙부의 누름돌기부(8)를 형성했다.
더욱이, 아크릴수지로 이루어지는 소망의 키톱형상을 한 제1수지성형체(19)를 2액성아크릴 접착제로 점착했다. 얻어진 형성체의 전극부분을 마스크해서, 아미노시라놀을 촉매로 하는 시라놀용액에 디프하고, 40℃로 건조시키며, 반응시키고, 성형체 표면에 2㎛ 두께의 실리카층을 형성하고, 균일한 누름버튼스위치용 부재(1:실시형태2에 대응한 것)를 얻었다.
누름버튼스위치용 부재(1)의 전극단자와 회로기판(5) 상의 전극단자를 합해서 배치하고, 발광체층(13)에 직류 4V를 인가하면, 표시부(2)는 전부 발광을 나타내고, 휘도는 6.5니트였다.
[비교예2]
비교예2는 실시예5를 평가하기 위한 것이다.
비교예2로서 투명전극(10)이 산화인듐주석을 이온스퍼터링으로 형성된 것 이외는 실시예3과 동일한 것을 제작했다.
비교예2에 따른 누름버튼스위치용 부재를 점등시키면 전혀 점등되지 않았다.
본 발명은 휴대전화기 PDA 등의 휴대단말, 카스테레오, 자동차 탑재용 보드컴퓨터, 오디오, 계측기, 퍼스널컴퓨터 등의 입력장치에서 스위치기능을 표시하는 표시부를 갖는 누름버튼스위치용 부재 중, 어두운 장소에서 표시부를 비추어 드러낼 수 있는 조광식의 누름버튼스위치용 부재에 유효하게 이용된다.

Claims (18)

  1. 회로기판 상의 고정접점에 대향해서 배치되는 가동접점을 상기 고정접점에 접촉시키는 방향으로 누르기 위한 키톱부와, 그 키톱부를 소정의 위치에 배치해서 상기 회로기판 상에 취부하기 위한 커버 기재를 갖는 한편, 상기 키톱부에 스위치기능을 표시하는 표시부와 일체의 면발광체를 갖는 누름버튼스위치용 부재에 있어서, 상기 면발광체는 베이스전극과 그 베이스전극에 대향하는 투명전극의 사이에 발광체층을 갖고, 상기 표시부에 접해서 설치된 상기 투명전극을 투명도전성 폴리머로 한 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명전극의 표면저항이 10Ω/? 이상에서 광선투과율이 90% 이하인 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명전극에 선 직경이 0.5㎛ 이하에서 애스팩트비가 20 이상인 도전성 섬유를 함유해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명전극이 착색되어 있는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명도전성 폴리머가 폴리피롤, 폴리티오펜 혹은 폴리아니린 중 어느 하나의 유도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스전극과 투명전극에는 연신성을 갖는 도전체가 연결되고, 그 도전체의 적어도 성형시에 인장력이 작용하는 연신부가 연신성이 있는 절연성 박막에 의해 피복되는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  7. 제6항에 있어서, 평면으로 봄에 있어서, 상기 베이스전극에 연결되는 도전체와 투명전극에 연결되는 도전체가 중첩되는 일이 없도록 배치되는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 절연성 박막의 재료의 성형온도에서 저장탄성률이 상기 베이스전극에 연결되는 도전체와 투명전극에 연결되는 도전체의 형성온도에서의 저장탄성률 보다도 큰 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스전극과 베이스전극에 연결되는 도전체가 유기폴리머와 도전성 필러를 갖는 도전층으로 이루어지고, 상기 도전성 필러의 실질적으로 적어도 한변의 길이가 그 도전층의 두께의 1/3 이하인것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  10. 제9항에 있어서, 상기 도전층에 도전성 폴리머층을 부가하는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 도전성 필러가 선 직경 1㎛ 이하의 섬유형상물인 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스전극과 베이스전극에 연결되는 도전체가 도전성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 키톱부는 상기 베이스전극의 이면에 소망의 키톱형상을 한 키톱본체를 갖고, 그 키톱본체의 이면에는 상기 고정접점에 상기 가동접점을 접촉시키기 위한 누름돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 키톱부는 상기 투명전극의 표면에 투명절연성 필름을 매개로 소망의 키톱형상을 한 투명한 제1수지성형체를 갖고, 상기 베이스전극의 이면에 상기 고정접점에 상기 가동접점을 접촉시키기 위한 누름돌기부를 형성한 제2수지성형체를 갖는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 키톱부와 그 복수의 키톱부에 대응하는 상기 베이스전극과 투명전극에 의한 복수의 스위치회로가 상기 커버 기재에 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재.
  16. 투명절연성 필름의 편면에 상기 투명전극을 형성한 것을 좁힘 가공해서 소망의 키톱형상을 성형할 때에, 적어도 좁힘 가공 시에 인장력이 작용하는 연신부의 상기 투명전극에 연신성이 있는 도전성 폴리머를 사용하는 청구항 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 누름버튼스위치용 부재의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 적어도 좁힘 가공 전의 상기 투명전극의 연신부를 두께가 두껍게 형성한 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재의 제조방법.
  18. 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 키톱부의 외표면을 덮는 투명절연성 필름의 편면의 상기 키톱부에 대응한 개소에 투명전극을 형성하고, 그 투명전극 위에 발광층을 형성하며, 그 발광층 위에 베이스전극을 형성하고, 그 베이스전극 및 상기 투명전극에 연결되는 연신성을 갖는 도전체를 형성한 좁힘 가공 전의 인쇄완료시트를 제작하는 공정과, 그 인쇄완료시트를 좁힘 가공해서 소망의 키톱형상을 형성하는 공정을 갖고, 좁힘 가공 시에 인장력이 작용하는 상기 도전체의 일부의 연신부에는 연신성이 있는 절연성 박막이 피복되는 것을 특징으로 하는 누름버튼스위치용 부재의 제조방법.
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