技術分野この発明は、携帯電話機、ＰＤＡ等の携帯端末、カーステレオ、車載用ボードコンピュータ、オーディオ、計測器、パーソナルコンピュータ等の入力装置におけるスイッチ機能を表示する表示部を有する押釦スイッチ用部材に関するものであり、より詳しくは、暗い所で表示部を照らし出すことのできる照光式の押釦スイッチ用部材とその製造方法に関するものである。
背景技術従来、この種の入力装置に用いられる押釦スイッチ用部材は、夜間時の使用において押釦スイッチの機能を示した表示部を照光するいわゆる文字照光機能が必要とされている。
例えば、携帯電話機等の入力装置に使用される押釦スイッチ３０では、第１８図又は第１９図に示したように、操作キーを構成する複数のキートップ部３１を一体に形成したカバー基材３２と回路基板３３とが向かい合った状態で、目的とする入力装置の筐体内に組み込まれて押釦スイッチ３０のスイッチ機能を実現できるようにしている。 そして、暗い所でも押釦スイッチ３０の機能がわかるように、各々の操作キーとなるキートップ部３１の天面部又は裏面部には、それぞれのスイッチ機能に応じた文字、符号又は図柄等の表示を施した表示部３４が設けられており、回路基板３３上に設けたＬＥＤ３５や電球３６等の光源から発せられる直射光及びこの直射光が周辺の部材に反射して生じる反射光がキートップ部３１の裏面部から天面部に透過することで、表示部３４の表示内容が浮かび上がって視認できるようになっている。 これにより、夜間時でも支障なく携帯電話等を使用することができる。
また、より均一な明るさが要求される場合には、第２０図又は第２１図に示したように、ＬＥＤ３５とキートップ部３１との間に薄板上の導光部材３７を挿入したり、光源として面発光するＥＬ（エレクトロルミネセンス）シート３８を使用することで発光表面積を大きくすることが試みられていた。
しかしながら、ＬＥＤ３５、電球３６、ＥＬシート３８等の光源及び光源からの直射光を導く導光部材３７は、回路基板３３上の接点部３９とキートップ部３１との接触動作を阻害することのないよう、キートップ部３１から離れた所に配置されているため、光源３５，３６，３８や導光部材３７と表示部３４とが離れた位置関係となり、ＬＥＤ３５や電球３６の数を増やしたり、導光部材３７を補ったり、或いは高価なＥＬシート３８を用いた場合にあっては、部品点数が増加することによる設計の困難性が高くなる割には、暗い所で表示部３４の表示内容を確認するだけの十分な光量を供給できない場合が生じ、その実効性に乏しかった。
特に、電池駆動する携帯電話機にあっては、低消費電力が求められており、少ない数の光源で十分な光量を確保することが望まれるが、上述した従来の方法では光源から発せられる光の一部しか表示部３４の視認性向上に寄与できず、大きな消費電力を使用しても視認性を向上することができないといった矛盾が生じていた。
さらに、キートップ部３１とこれに対応する固定基板３３に設けた接点部３９の間に、光源３５，３６，３８や導光部材３７を設けるため押釦スイッチ３０の厚みを薄くすることができず、ひいては入力装置や機器本体の厚みを薄くすることに制約が生じると共に重量の増加を招くこととなっていた。
そこで、以上のような不具合を解消するため、日本国特許公開公報平成１１年第２３２９５４号又は２０００年第２８５７６０号に記載された発明のように、キートップ部の天面部に自発光する面発光体を設けて表示部の近傍に光源を取り付けることで、光の拡散と障害物による光量の損失を防ぐ工夫が行われているものが知られている。
これらの面発光体は、透明導電層が透明絶縁フィルム上に、酸化スズ、酸化スズインジウムや酸化アンチモンスズ等をイオンスパッタ法等でセラミック層形成したもの又はセラミック粉を透明絶縁性樹脂に分散混合した透明導電性インクをスクリーン印刷等で形成したものである。
ところが透明導電層を酸化スズ等のイオンスパッタ法等でセラミック層形成する場合は、セラミック層自体が脆く、ほとんど伸びないことから、基材である透明絶縁性フィルムを所望のキートップ形状に延伸しようとしても、透明導電層がその形に追従できず、急激に抵抗が上昇してしまうという不利があった。 また、セラミック粉を透明絶縁性樹脂に分散配合した透明導電性インクにより印刷形成してなる透明導電層は粉体の連鎖により導電性を確保するメカニズムであるが、セラミック粉含有量が多くてもさほど抵抗値は低くならず、粉体の均一分散作業にも難があり、基材である透明絶縁性フィルムを所望のキートップ形状に延伸しようとすると、透明電動層のセラミック粉体連鎖が容易に破壊されることから抵抗値の上昇を招き、輝度むらを発生させていた。
そこで、この発明は、以上のような従来のキートップ部の表示部を照光する押釦スイッチ用部材の問題を解消するために考えられたものであって、光エネルギーを無駄なく表示部の照光に使用することで、消費電力を押さえながらも輝度むらがなく、発光効率の高い表示部の照光が実現でき、視認性が高く厚みが薄くて軽い押釦スイッチ用部材を提供することを目的としている。
発明の開示上記課題を解決するために、第１の発明は、回路基板上の固定接点に対向して配置される可動接点を前記固定接点に接触させる方向に押圧するためのキートップ部と、該キートップ部を所定の位置に配して前記回路基板上に取り付けるためのカバー基材とを有すると共に、前記キートップ部にスイッチ機能を表示する表示部と一体の面発光体を有する押釦スイッチ用部材であって、前記面発光体はベース電極と該ベース電極に対向する透明電極との間に発光体層を有し、前記表示部に接して設けた前記透明電極を透明導電性ポリマーとしたことを特徴としている。
これにより、表示部自体が発光するためキートップ部の視認性が大幅に向上する。
また、面発光体の発光体層をキートップ部のみに使用量を限定できるため、製造コストが低減できると共に照光に使用する消費電力も抑えられる。 さらに、キートップ部とこれに対応する固定基板に設けた接点部の間に、光源や導光部材を設ける必要がないため、厚みの薄い押釦スイッチ用部材を提供することができる。 これにより、押釦スイッチ用部材を組み込んだ入力装置や機器本体も薄いものとすることができる。
第２の発明は、第１の発明の構成に加えて、前記透明電極の表面抵抗が１０Ω／□以上で、光線透過率が９０％以下であることを特徴としている。
これにより、透明度、延伸性を保ちつつ消費電力を小さくすることができる。
第３の発明は、第１または２の発明の構成に加えて、前記透明電極に線径が０．５μｍ以下でアスペクト比が２０以上の導電性繊維を含有してなることを特徴としている。
これにより、絞り加工による引っ張り力が作用した場合でも透明度と導電性が維持されるため、請求項１乃至３のいずれか１つの効果に加え、スイッチ機能の信頼性が一層向上する。
第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれか１つの構成に加えて、前記透明電極が着色されていることを特徴としている。
これにより、表示部を構成する部材を少なくすることができるから一層製造コストを低減することができる。
第５の発明は、第１乃至４の発明のいずれか１つの構成に加えて、前記透明導電性ポリマーがポリピロール、ポリチオフェン或いはポリアニリンのいずれか１つの誘導体からなることを特徴としている。
透明導電性ポリマー材料が酸素や湿度に対する安定性が高く、透明性があり導電性が高いため、キートップ部の視認性とスイッチ機能の信頼性が一層向上する。
第６の発明は、第１乃至５の発明の構成に加えて、前記ベース電極と透明電極とには延伸性を有する導電体が連なっており、該導電体の少なくとも成形時に引っ張り力が作用する延伸部が延伸性のある絶縁性薄膜によって被覆されていることを特徴としている。
これにより、絶縁性薄膜がベース電極に連なる導電体の材料の流れを規制することとなり、ベース電極の抵抗値の上昇を抑えることができ、均一な発光をする表示部が得られる。 また、表示部に近接して小さな発光体層を備えたため、低消費電力にも拘わらずデザイン的にも視認性が良く、しかも他の余分な部品、部材を必要としないことから、軽薄短小かつ優れた経済性をもたらす押釦スイッチ用部材を提供することができる。
第７の発明は、第６の発明の構成に加えて、平面視において前記ベース電極に連なる導電体と透明電極に連なる導電体とが重なることがないように配置されていることを特徴としている。
これにより、成形時及び成形後の完成品として使用しているときに、ベース電極と透明電極とが接触して損傷や破断するようなことがなく、安定した照光が得られる。
第８の発明は、第６または７の発明の構成に加えて、前記絶縁性薄膜の材料の成形温度における貯蔵弾性率が、前記ベース電極に連なる導電体と透明電極に連なる導電体の成形温度における貯蔵弾性率よりも大きいことを特徴としている。
これにより、キートップ形状を成形するに当たってよりその成形性が向上する。
第９の発明は、第６乃至８の発明の何れか１つの構成に加えて、前記ベース電極とベース電極に連なる導電体が有機ポリマーと導電性フィラーとを有する導電層からなり、前記導電性フィラーの実質的に少なくとも一辺の長さが該導電層の厚みの１／３以下であることを特徴している。
これにより、成形後でも導電フィラー同士の絡み合いが保たれた状態にあるから、導電性能をより確実に確保することができる。
第１０の発明は、第９の発明の構成に加えて、前記導電層に導電性ポリマー層を付加していることを特徴としている。
これにより、さらに導電性能を保証することができる。
第１１の発明は、第９または１０の発明の構成に加えて、前記導電性フィラーが線径１μｍ以下の繊維状物であることを特徴としている。
これにより、成形時に導電性フィラーが容易に配向できるから、２００％を超えるような過度の延伸が行われても必要とする導電性を維持できる。
第１２の発明は、第６乃至１１の発明の構成に加えて、前記ベース電極とベース電極に連なる導電体が、導電性ポリマーからなることを特徴としている。
これにより、延伸による過度の抵抗上昇が起こりにくく、成形加工の収率が安定し易い。
第１３の発明は、第１乃至１２の発明の何れか１つの構成に加えて、前記キートップ部は、前記ベース電極の裏面に所望のキートップ形状をしたキートップ本体を有し、該キートップ本体の裏面には前記固定接点に前記可動接点を接触させるための押圧突部を有することを特徴としている。
これにより、押圧突部が可動接点を確実に固定接点に接触させることとなるため、スイッチ機能の信頼性が高まる。
第１４の発明は、第１乃至１２の発明の何れか１つの構成に加えて、前記キートップ部は、前記透明電極の表面に透明絶縁性フィルムを介して所望のキートップ形状をした透明の第１樹脂成形体を有し、前記ベース電極の裏面に前記固定接点に前記可動接点を接触させるための押圧突部を形成した第２樹脂成形体とを有することを特徴としている。
これにより、押圧突部が可動接点を確実に固定接点に接触させることとなるため、スイッチ機能の信頼性が高まる。
第１５の発明は、第１乃至１２の発明の何れか１つの構成に加えて、複数の前記キートップ部と該複数のキートップ部に対応する前記ベース電極と透明電極とによる複数のスイッチ回路とが前記カバー基材に一体的に形成されていることを特徴としている。
これにより、複数のキートップ部が均一に明るく照光されるから、携帯電話等の複数のキートップを必要とする電気・電子機器に適用した場合に、よりデザイン性と使用性の向上が際立つ。
第１６の発明は、第１乃至１５の発明のいずれか１つに記載の押釦スイッチ用部材の製造方法であって、透明絶縁性フィルムの片面に前記透明電極を形成したものを絞り加工して所望のキートップ形状を成形する際に、少なくとも絞り加工時に引っ張り力が作用する延伸部の前記透明電極に、延伸性のある導電性ポリマーを使用したことを特徴としている。
これにより、成形加工による導電不良を生じることがなくなるため、キートップ部の側面部での導電不良による不良がなくなり製造効率が向上する。
第１７の発明は、第１６の発明の構成に加えて、少なくとも絞り加工前の前記透明電極の延伸部を肉厚に形成したことを特徴としている。
これにより、成形加工による透明電極の延伸部での導電性が維持されるため、透明電極の屈曲部での導電不良がなくなり製造効率が向上する。
第１８の発明は、第６乃至１５の発明のいずれか１つに記載の押釦スイッチ用部材の製造方法であって、キートップ部の外表面を覆う透明絶縁性フィルムの片面の前記キートップ部に対応した箇所に透明電極を形成し、該透明電極の上に発光層を形成し、該発光層の上にベース電極を形成し、該ベース電極及び前記透明電極に連なる延伸性を有する導電体を形成した絞り加工前の印刷済みシートを製作する工程と、該印刷済みシートを絞り加工して所望のキートップ形状を成形する工程とを有し、絞り加工時に引っ張り力が作用する前記導電体の一部の延伸部には延伸性のある絶縁性薄膜が被覆されていることを特徴としている。
これにより、絶縁性薄膜がベース電極に連なる導電体の材料の流れを規制することとなり、ベース電極の抵抗値の上昇を抑えることができ、均一な発光をする表示部が得られる。 また、表示部に近接して小さな発光体層を備えたため、低消費電力にも拘わらずデザイン的にも視認性が良く、しかも他の余分な部品、部材を必要としないことから、軽薄短小かつ優れた経済性をもたらす押釦スイッチ用部材の製造方法を提供することができる。
発明を実施するための最良の形態以下、この発明の実施の形態について、図面に従って詳細に説明する。
［発明の実施の形態１］
第１図は、この発明の実施の形態１に係る押釦スイッチ用部材を示した要部断面図である。
第１図に示した実施の形態１に係る押釦スイッチ用部材１は、文字、符号又は図柄等によるスイッチ機能を表示した表示部２をキートップ部３の天面部側に設けたものであって、表示部２に自発光する面発光体４を採用したものである。
実施の形態１に係る押釦スイッチ用部材１には、回路基板５上の固定接点６に対向させて配置される可動接点７が設けられている。 具体的には、キートップ部３の裏面部中央に設けた押圧突部８の先端に可動接点７を形成し、キートップ部３を回路基板５側へ押圧することにより可動接点７が固定接点６へ接触できるようにしている。
また、キートップ部３の外周部でかつ押釦スイッチ用部材１と回路基板５との間には、所定の位置に配された複数のキートップ部３をシリコーンゴム等の弾性材料のカバー基材（図示せず）が設けられており、キートップ部３を押圧した際にカバー基材の一部が回路基板５側に弾性変形して、キートップ部３から手を離した際にカバー基材の弾性復元力によりキートップ部３が元の位置に復帰できるようにしている。
キートップ部３の実質的な形状を決定するキートップ本体１６の材料は硬質又は軟質樹脂或いはエラストマー等から選ばれる。 熱可塑性又は熱硬化性のいずれでもよく、フィルム状、ペレット状、液状等素材の形態に限定されることもないが、液状熱硬化性樹脂は注入作業が容易であり好ましい。
キートップ部３の裏面部を除いた外周表面には透明絶縁性フィルム９が被覆されており、この透明絶縁性フィルム９の裏面にはキートップ部３の側面からキートップ部３の天面部に達する範囲で、面発光体４の一方の電極となる透明電極１０が設けられている。 そして、透明電極１０の裏面及び透明電極１０が設けられていない透明絶縁性フィルム９の裏面には、遮光性及び絶縁性を有する不透明着色層１１が設けられている。 そして、不透明着色層１１には表示部２の文字、符号又は図柄等の形態に合わせた抜き型部１２が形成されている。 不透明着色層１１の裏面には、抜き型部１２を含めたキートップ部３の天面部の大きさより僅かに小さな大きさの発光体層１３を設けている。 したがって、抜き型部１２は発光体層１３で埋められ、文字、符号又は図柄等からなる模様部が形成され、この模様部と抜き型部１２の周囲の不透明着色層１１からなる地部とによって表示部２のデザインが完成されることになる。 そして、発光体層１３の裏面には、もう一方の電極を形成するベース電極１４を設けている。
キートップ部３の外表面の透明絶縁性フィルム９は、厚みが２５〜５００μｍ程度のポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフロロエチレンプロピレン、ポリクロロトリフロロエチレン、ポリビニリデン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリアリレート、或いはスチレン系、ポリエステル系、ポリアミド系等の熱可塑エラストマーや、それらの共重合物、アロイ等の変性物のほか、数種のフィルムをラミネーションした複層品等が使用できる。 ここでは、キートップ形状の形成が容易な、軟化点が５０〜２００℃以下、好ましくは１００〜１５０℃以下の樹脂がよく、ガス透過の小さいものが望ましい。 成形後、外側に酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物を蒸着法、ゾルゲル法等の方法でガスバリアー層として形成することは、発光体層１３を保護し、長寿命化に好ましい。
透明電極１０に用いられる導電性ポリマーは、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリセレノフェン、ポリアズレン、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリピリダジン、ポリナフチレン、ポリフルオレンやそれらのアルキル化やアルコキシル化等の置換基を導入したポリエチレンジオキシチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ（３メチルチオフェン）、ポリ（３，４−ジメチルチオフェン）、ポリ（３−チオフェン−β−エタンスルフォネール）、ポリメチルピロール、ポリ（３ヘキシルピロール）、ポリ（３−メチル−４−ピロールカルボン酸メチル）、ポリシアノフェニレンビニレン、ポリジメトキシフェニレンビニレン誘導体、或いはポリイソプレ� �変成物等の共役系導電性ポリマーが挙げられる。
このうち、ドーパントの影響もあるが、酸素や湿度に対して安定性が高く、透明性があり導電性が高い、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンの誘導体は好ましい。 有機ＥＬに使用する場合は、陽極として高い仕事関数を持ったポリアニリン、ポリチオフェンの誘導体が好ましい。
導電性ポリマーは、その骨格が共役二重結合であることから剛直で、接着性が乏しい。 そのため、基材との十分な密着性を得るには、高い極性を有するアンカーコートを付加することが好ましく、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアクリルアミド等や、アミノ基、水酸基、ニトリル基、カルボキシル基、シアノ基を側鎖に有するポリマー等を用いることができる。
また、導電性ポリマー単体では、十分な抵抗値を得ることができないため、ドーピングする必要があり、アクセプターとしてヨウ素、臭素などのハロゲン、ＰＦ ５ 、ＡｓＦ ５ 、ＢＦ ３等のルイス酸、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ ２ ＳＯ ４等のプロトン酸やパラトルエンスルホン酸、パラメトキシエチルトルエンスルホン酸等の有機酸、ＦｅＣｌ ３ 、ＴｉＣｌ ４等の遷移金属化合物、テトラシアノジメタン、テトラシアノテトラアザナフタレン、クロラニル等の有機物質或いはドナーとしてはＬｉ、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ金属土類等が挙げられる。
湿度、温度による安定性を高めるため、脱ドープには注意が必要で、電解質アニオン、カチオンは避ける方がよく、導電性ポリマーとの配位結合や共重合等は固定に対し有効な方法である。 特に、ドーパントをＡＢ２型のモノマーを出発原料とし、中心核分子から順次結合させて合成されたデンドリマーやポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン等のオリゴマー、ポリマー或いはフラーレン分子に導入し、官能基として担持することは簡便であり、透明絶縁性フィルム９への密着性が高まることから、特に望ましい。 また、このような担体を中心に多官能となったドーパントは、伝導的には、導電性ポリマー分子間をブリッジさせ、安定化し抵抗を下げることにもなるため、非常に有用である。 導電性ポリマーが封止された状態では脱ドープの影響は非常に小さくなるので、成形体中に収めるようにする方がよい。 さらに、導電性を低下させるためには、導電性ポリマーを延伸し、導電性ポリマーの分子間距離を縮めることは有用で、成形時の延伸を利用することができる。
絞り加工時には、特にキートップ部３の側面に相当する箇所（延伸部）に引っ張り力が作用して延伸されるため、透明絶縁性フィルム９、透明電極１０はこれに適した材料でなければならず、破断や抵抗上昇しにくいものが選ばれる。 導電性ポリマーはこれに適した材料である。 成形により、導電性ポリマーの固有抵抗値は変化しないものの、物理的に厚みが薄くなり、延伸することから抵抗値は上昇する。 そのため、延伸率が高い表示部２の模様部の周囲（延伸部）の導電性ポリマーを厚く形成し、抵抗値の絶対値を抑えることができる。 表示部２の地部或いはキートップ部３側面が不透明の場合は、後述する導電性インクによって補うことも可能である。
１００％を超えるような過度の延伸が行われた時は、抵抗が上昇する恐れがある。 この場合、導電性ポリマーに線径が０．５μｍ以下の微細な導電性繊維を混合することにより、導電性を維持することができる。 線径が０．５μｍを越えると実質的に透明でなくなること、及び繊維が剛直になるため成形の障害となる。 アスペクト比は１０以上望ましくは２０以上、さらに望ましくは５０以上がよい。 印刷性の点から、長さは０．１ｍｍ以下がよい。
さらに、２００％を超えるような過度の延伸が行われた時は、導電性ポリマーに線径が１μｍ以下の微細な導電性繊維を混合すると、成形時に配向し導電性を維持することができる。
導電性繊維としては、ポリアクリロニトリル系等のカーボンファイバーを裂いたもの、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等のセラミックスウィスカーにカーボンコート或いは銀メッキを施したもの等が挙げられるが、柔軟なものがよく、アクリル、レーヨン、ポリエステル、フェノール等の合成繊維に銀メッキ等を施したもの、或いはシングルウォールナノチューブ、マルチウォールナノチューブ等が挙げられ、ナノチューブは線径が０．２μｍ以下の導電性繊維で非常に都合がよい。 配合量は所望の抵抗値によって決定されるが、０．１から２０ｗｔ％である。 径が細いほど及び配合量が少ないほど透明性が高いことはいうまでもない。
導電性ポリマーは、その前駆体モノマーを酸化剤や触媒を用いて重合する化学的重合法、非共役ポリマーからなる中間体を熱処理して得る方法、或いは芳香族化合物をモノマーとして電気化学的に酸化或いは還元して重合する電解重合法等があるが、これらに限定されるものではない。
透明絶縁性フィルム９上には、導電性ポリマーの低分子品を蒸着等で設けるか、水或いは溶剤に溶解した状態或いは分散したエマルジョン状態で、一般的な印刷塗布方法で形成することができる。 その膜厚は、おおよそ０．１〜２５μｍ程度である。 導電性ポリマーの場合は膜厚と抵抗は非オーミックである場合が多く、厚くしても、それに見合った抵抗減少が得られない場合もあり、光線透過率が悪くなるだけである。 そのため、前もって必要な厚みを決定しておく必要がある。
透明電極１０の表面抵抗は１０Ω／□以上、望ましくは１００Ω／□以上とし、光線透過率は９０％以下望ましく８０％以下とする。 表面抵抗値と光線透過率は裏腹の関係にあり、表面抵抗が１０Ω／□未満であると、ドーパント量が増大し、着色が強くなり、所望の色を得ることができず、導電性ポリマーも硬質化し、十分な伸度を示さない。 光線透過率は高い方が良いが、９０％を超えると表面抵抗が増大しすぎ、消費電力が増加する。
面発光体４の発光体層１３が発光する構造は、電気−光変換のメカニズムを利用すればよく、表示部２の領域を均一に発光させ、樹脂の成形体との複合化を考えると、有機系の無機ＥＬ、有機ＥＬ或いはＬＥＣ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｅｌｌ：電気化学発光素子）等が挙げられ、直接、可視発光するものや、可視光外、例えば紫外発光をし、これを可視発光に変換したもの等が含まれる。 これらは、いずれも給電のために対向する電極が必要であるが、実施の形態１では、一方の電極を透明とした透明電極１０とし、他方をベース電極１４としている。
無機ＥＬは、対向する少なくとも一方が透明の２電極間に、約５〜５０μｍ厚の発光体層１３を設け、２０〜１００Ｖ、５０〜４００Ｈｚ等の交流を印加して発光させる。 携帯機器等の直流電池の場合は、インバーター等によって昇圧し、交流に変換する必要がある。
発光体層１３は、硫化亜鉛等の無機蛍光体粉末をシアノエチルセルロース、シアノエチルサッカロース、シアノエチルプルラン等高誘電体有機物バインダーに分散させ、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等で溶液化し、湿式にて加工を施すことができる。 特に、蛍光体には銅、鉄等の金属をドーピングし多色化が図られている。 また、蛍光体をプラズマ重合或いはゾルゲル法、その他既存の方法により、セラミックスでマイクロカプセル化し、耐湿性や基材への密着性等の安定性を高めることが可能である。 その他、このバインダーにはチタン酸バリウム、チタン酸カリウム等の高誘電体をさらに配合した励起反射層等により電界効率を上げることができる。
接着性の低い導電性ポリマーからなる透明電極１０に、良好に接着するためには、前記したアンカーコートの材料と同等のものを用いることが好ましい。
発光体層１３の発光材料としては、硫化亜鉛に銅等をドーピングした蛍光体粉末をシアノエチルセルロースやシアノエチルサッカロース、シアノエチルプルラン等の強誘電体バインダーに必要ならばチタン酸バリウム等の強誘電セラミック粉末をアセトニトリル等の極性溶剤に溶いたインクや、ポリビニルカルバゾール等のホール輸送性バインダーにトリスヒドロキシキノリノラアルミニウム錯体等の電子輸送性色素を混合したトルエン溶液等が挙げられる。
無機ＥＬシートは、従来から面状光源としても用いられているが、この発明では表示部２のみに採用するため、その面積は従来バックライトとして使用されていたものの約１／５〜１／１００といった僅かな量で足り、それに比例して消費電力を低減することができる。
有機ＥＬは、使用する発光体材料によって、低分子型と高分子型とがある。 そのうち、膜厚が厚い高分子型は加工がし易く、この発明ではこれに限定して説明すると、対向する少なくとも一方が透明の２電極間に発光体層１３を挟持し、約０．１〜０．１５μｍの発光体層１３と、必要ならば、電子注入層、正孔注入層、輸送層等の機能層を設け、直流５〜２０Ｖを印加する。 発光体層１３は、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリジアルキルフルオレン、ポリパラフェニレン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体等の可溶性π共役ポリマーがある（シーエムシー発行、「有機ＥＬ材料とディスプレー」）。 これら溶液をスピンコート、インクジェット印刷等で設けることができ、色は各物質が持つエネルギーギャップで決定され、エネルギーギャップが大きいほど短波長側になる。 発光体層１３と上下の電極層は電子と正孔注入のバランスを吟味して設計される。 高分子型のうち、色素分散型のものは構造が簡単である。 ポリビニルカルバゾールやポリフェニレンビニレンに、トリスヒドロキシキノリラアルミニウム錯体等の電子輸送性或いはオキサジアゾール誘導体等の正孔輸送成分を混合し、ドーパントとしてクマリン誘導体、キナクドリン、ルブレン等のレーザー色素を混合した層を電極に挟持したものである。 この他、σ共役ポリマーのポリメチルフェニルシラン等は近紫外に発光ピークを持ちブチルベンゾオキサゾリルチオフェン、ベンゾピラノン誘導体等のレーザー色素を混合することにより可視発光とすることができる。
ＬＥＣは、対向する少なくとも一方が透明の２電極間に発光体層１３を挟持し、約１５μｍの発光体層１３のみの構造で、発光体層１３は有機ＥＬと同様の共役ポリマーとエチレンオキサイド、フォスファゼン等のポリマー或いはオリゴマーの電解質物質とトリフロロメタンスルホン酸リチウム塩等の金属塩を混合したものである。 直流の３〜５Ｖの電圧を印加すると、塩のカチオン、アニオンは共役ポリマーを電気化学ドーピングし、Ｐ型及びＮ型半導体を電気化学的にバランスよく生成し、共役ポリマーに電子或いは正孔を効率よく供給することになり、有機ＥＬ同様に発光する（ＷＯ９６／００９６８）。
以上３種の面発光体４のうち、無機ＥＬは膜厚制御が容易で環境に対する安定性があり、ＬＥＣは構造がシンプルで電極材料に制限がなく、膜厚制御が容易で、低消費電力であることから好ましい。
透明電極１０と対向するベース電極１４は、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、パラジウム、白金等の金属又は合金或いはタングステンカーバイト、炭化珪素、酸化スズ、酸化インジウム等の導電性セラミックス或いはフラーレンを光重合、電子線照射重合、プラズマ重合、電解重合等で形成できる。 発光体層１３が有機ＥＬである場合は、透明電極１０と仕事関数の差が大きい材料が選ばれる。 この他それら微粒子のほか、カーボンブラック、グラファイト等の導電性フィラーをエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の絶縁性樹脂溶液に混合した導電性インクによっても形成できる。
透明電極１０と同様に、延伸による抵抗変化を抑えるため、前述のような導電性セラミックスの微粒子、カーボンブラック、グラファイト等の導電性フィラーをエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の低架橋の熱硬化性樹脂、或いは、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリル、塩素化ポリオレフィンや未加硫合成ゴム、熱可塑性エラストマー等の分子量の大きな熱可塑性樹脂などの有機ポリマーに混合して形成することは好ましい。 また、このベース電極１４を、有機ポリマーの代わりに、前述のような導電性ポリマーから形成してもよい。
導電性ポリマーとした場合は、バインダー自体も導電性となることから導電性フィラーの連鎖が壊れても導通を維持することができるので、さらに好ましい。 さらに、導電性繊維或いは可撓性のあるカーボンナノチューブを混合した場合は、バイパス効果で抵抗を下げ、維持することができるので好ましい。
次に、実施の形態１に係る押釦スイッチ用部材１の製造方法について説明する。
平らな透明絶縁性フィルム９を一番下にして、この透明絶縁性フィルム９のキートップ部３が位置する箇所に、キートップ部３の天面の幅とほぼ等しい帯状の透明電極１０を形成し、この透明電極１０の上からキートップ部３の天面部に該当する箇所を中心にして遮光性及び絶縁性を有する不透明着色インクによるネガ印刷を行うことで、キートップ部３の裏面部を除いた外周表面を覆うに十分な大きさの不透明着色層１１を形成する。 この際、不透明着色層１１のキートップ部３の天面部が位置する箇所には、スイッチ機能を表示した表示部２の模様部の形状を象った抜き型部１２を形成しておく。
次に、不透明着色層１１の上には、抜き型部１２を含めたキートップ部３の天面部の大きさより僅かに小さな大きさに発光材料を印刷して発光体層１３を形成する。 これにより、抜き型部１２には発光体層１３が充填される。 さらに、発光体層１３の上に発光体層１３とほぼ同じ大きさのベース電極１４を形成して、発光体層１３が不透明着色層１１の抜き型部１２に留まるようにすることで、絞り加工前の印刷済みシート（図示せず）が完成する。
発光体層１３の発光材料としては、硫化亜鉛に銅等をドーピングした蛍光体粉末をシアノエチルセルロースやシアノエチルサッカロース、シアノエチルプルラン等の強誘電体バインダーに必要ならばチタン酸バリウム等の強誘電セラミック粉末をアセトニトリル等の極性溶剤に溶いたインクや、ポリビニルカルバゾール等のホール輸送性バインダーにトリスヒドロキシキノリノラアルミニウム錯体等の電子輸送性色素を混合したトルエン溶液等が挙げられる。
表示部２の模様部と地部及び不透明着色層１１等の形成は、通常の透明、不透明インクをスクリーン印刷、インクジェット印刷、熱転写印刷、グラビア印刷、吹き付け塗装、ディップコーティング、スピンコーティング、蒸着等の手法を用いて行えばよい。 また、印刷基体の色をそのまま利用することもできる。
次に、前述した絞り加工前の印刷済みシートを圧空・真空成形やプレス成形等により所望のキートップ部３の形状に合わせた絞り加工を行い、キートップ本体１６が設けられる凹部を有する賦形シートを作成する。 このとき、透明電極１０とベース電極１４の抵抗値が大きく変化しないように、透明電極１０の屈曲部は十分な丸みを確保することが必要である。
次に、絞り加工によって成形された賦形シートの凹部に熱硬化性樹脂を注入して金型内で硬化させる。 その後、キートップ部３の押圧突部８の先端に導電性インクを塗布することで可動接点７を形成して実施の形態１に係る押釦スイッチ用部材が完成する。
地部及び着色層、発光体層１３等の形成は、通常のスクリーン印刷、インクジェット印刷、熱転写印刷、グラビア印刷、タンポ印刷、吹き付け塗装、ディップコーティング、スピンコーティング、蒸着等を用いる。
透明着色層１５と不透明着色層１１とは、軟質の樹脂やエラストマーをバインダーにし、染料や顔料を混合したもので、前記透明絶縁性フィルム９に密着し、同じく延伸性のあるものがよく、同様の樹脂を用いることが好ましい。 その厚みは１〜２０μｍとされるが、印刷等で設け易い３μｍ以上で、全厚の薄いほうが成型し易いことから、１０μｍ以下が好ましい。
キートップ形状の賦形は、通常用いられる、ブロー成形、真空成形、金型成形等が採用される。 表示部２の意匠の位置ずれをなくすためには、金型成形がよく、透明絶縁性フィルム９を、その表示部２のあるところを除いて、熱変形温度に加熱し、金型に沿った形状に保持した後、除圧前に、冷却すると精度のよい形状を得ることができる。 延伸の速度が、速い程、導電体の抵抗値が上昇し易いため、１００ｍｍ／分以下、望ましくは５０ｍｍ／分以下がよい。
プランジャー部等を形成するキートップ本体１６に充填される材料は、硬質又は軟質の樹脂や、エラストマーから選ばれる。 熱可塑性、熱硬化性、ペレット状、液状等限定するものではないが、液状熱硬化性樹脂は注入作業が容易で好ましい。 この形成には、射出成型、トランスファー成型、ポッティング等によって行うことができ、予め成型したものを接着して設けることも可能である。
次に、表示部２の各種態様について説明する。
表示部２は文字、符号又は図柄等の模様部とその地部からなり、その少なくともいずれか一方が自発光するもので、自発光する部分は、一対のいずれか一方が透明電極１０とベース電極１４とに挟持された発光体層１３からなっている。
表示部２の模様部となる文字、符号又は図柄等は通常の印刷方法により設けることができ、表示部２の背景との関わりによって、透過光、自発光、反射光及び色差の組み合わせによって種々のデザインが考案される。
第２図乃至第１１図は、デザインの異なる表示部を示した要部断面図である。 このうち、第２図乃至第８図は文字、符号又は図柄等が発光する表示部のパターンを示し、第８図乃至第１０図は地部が発光する表示部のパターンを示している。
第２図に示した表示部２の第１の態様は、上から順番に透明絶縁性フィルム９、透明電極１０、抜き型部１２を有する不透明着色層１１、抜き型部１２を埋める発光体層１３及びベース電極１４を有しており、第１図に示した実施の形態１と同じ構成である。
第３図に示した表示部２の第２の態様は、上から順番に透明絶縁性フィルム９、抜き型部１２を有する地部を構成する不透明着色層１１、抜き型部１２を埋める模様部を構成する透明着色層１５、透明電極１０、発光体層１３及びベース電極１４を有している。
第４図に示した表示部２の第３の態様は、上から順番に透明絶縁性フィルム９、抜き型部１２を有する地部を構成する不透明着色層１１、抜き型部１２に挿入される模様部を構成する着色透明電極１０ａ、着色透明電極１０ａを介して抜き型部１２を埋める発光体層１３及びベース電極１４を有している。
第５図に示した表示部２の第４の態様は、上から順番に透明絶縁性フィルム９、透明電極１０、抜き型部１２を有する地部を構成する不透明着色層１１、抜き型部１２を埋める模様部を構成する透明着色層１５、発光体層１３及びベース電極１４を有している。
第６図に示した表示部２の第５の態様は、上から順番に透明のオーバーコート層１６、抜き型部１２を有する地部を構成する不透明着色層１１（抜き型部１２はオーバーコート層１６で埋められている）、模様部を構成する透明着色層１５、透明絶縁性フィルム９、透明電極１０、発光体層１３及びベース電極１４を有している。
第７図に示した表示部２の第６の態様は、上から順番に透明絶縁性フィルム９、透明電極１０、模様部を構成する不透明着色層１１と地部を構成する透明着色層１５、発光体層１３及びベース電極１４を有している。
第８図に示した表示部２の第７の形態は、上から順番に透明絶縁性フィルム９、透明電極１０、模様部を構成する発色体層１３、着色誘電体層１８ａ及びベース電極１４を有している。
第９図に示した表示部２の第８の態様は、上から順番に透明絶縁性フィルム９、透明電極１０、模様部を構成する不透明着色層１１、不透明着色層１１の外周を覆い地部を構成する透明着色層１５、発光体層１３及びベース電極１４を有している。
第１０図に示した表示部２の第９の態様は、上から順番に透明絶縁性フィルム９、模様部を構成する不透明着色層１１と地部を構成する透明着色層１５、不透明着色層１１と透明着色層１５との外周を覆う透明電極１０、発光体層１３及びベース電極１４を有している。
第１１図に示した表示部２の第１０の態様は、上から順番に透明の透明絶縁性フィルム９、模様部を構成する不透明着色層１１、不透明着色層１１の外周を覆う透明着色電極１０ａ、発光体層１３及びベース電極１４を有している。
このうち、第４図と第１１図に示したものは、透明電極１０を着色して透明着色電極１０ａとしたものであり、この場合には透明着色層１５を使用しなくてよいため、製造工程が簡単となり製造コストが低減できる。
また、第８図に示したものは、発光体層１３により文字、符号又は図形等が形成されているので、不透明着色層の印刷を省くことができ、印刷回数を少なくして製造工程を簡単にすることができる。
なお、透明着色層１５と不透明着色層１１とは、軟質の樹脂やエラストマーをバインダーにし、染料や顔料を混合したもので、透明絶縁性フィルム９に密着し、同じく延伸性のあるものがよく、透明絶縁性フィルム９と同様に樹脂を用いることが好ましい。
［発明の実施の形態２］
この実施の形態の押釦スイッチ用部材は、透明電極とベース電極とに連なる導電体を設けた他は、実施の形態１と同じである。 この実施の形態に係るキートップ部の天面部近傍の構成について、第３図の詳細に相当する層構成を示した第１２図に従って詳しく説明する。
透明絶縁性フィルム９の下に、隠蔽層として不透明着色層１１と表示部２である透明着色層１５が設けられている。 次いで、透明電極１０の密着性を高めるために、アンカーコート１７層が設けられている。 このアンカーコート層１７は透明着色層１５が同機能を持つ場合は、省略することが可能である。 透明電極１０は不必要に大きくすることなく、ベース電極１４との絶縁を保つために、ベース電極１４に連なる導電体１４ｄとは重なることがないように形成することが肝要である。 発光体層１３と誘電体層１８ｂはベース電極１４と透明電極１０の絶縁性を保つ必要から、透明電極１０とベース電極１４が重なる部分においては、透明電極１０を覆うように形成する必要がある。 ベース電極１４は、絶縁薄膜層１９で覆われている。 これにより、ベース電極１４と透明電極１０とは絶縁性を保ち、同時にベース電極１４の成形の延伸時に、軟化流動しているベース電極１４の導電体１４ｄの材料の流れを規制し、ベース電極１４の抵抗値上昇を抑える働きをするものである。
誘電体層１８ｂのバインダーにはチタン酸バリウム、チタン酸カリウム等の高誘電体をさらに配合し、電界効率を上げることができる。 透明電極１０とベース電極１４を絶縁するには、この誘電体層１８ｂの体積抵抗と膜厚が重要で、ＤＣ１００Ｖ印加で１３乗以上の体積抵抗が必要で、膜厚は少なくとも１０μｍ以上必要である。 この絶縁性が低下すると、発光輝度が低くなり、効率が落ちるので注意が肝心である。 もちろん、ピンホールや異物の混入等があってはならない。 無溶剤インク等の高濃度インクを用いると、一度に厚膜が形成され、溶剤揮発によるピンホール等が低減し、絶縁性を維持しやすい。
このバインダーの成形温度における貯蔵弾性率は、基材及び絶縁性薄膜層１９のそれより小さくてはならず、それらより早く流動状態になり、容易に延伸されることが必要である。 動的粘弾性を測定すると、その貯蔵弾性率は１桁以下、さらに好ましくは２桁以下であることが好ましい。 動的粘弾性を測定するのに十分な試料の大きさがない場合は、微小硬度計を用い、試料を必要な温度に維持した状態で、大小の判別は行うことができる。
キートップ部３の天面部近傍は成形によって歪まず、ほとんど延伸されることはないが、キートップ側面の部分が最大に延伸されるため、この天面部近傍に、各層の材料の界面、特に、透明電極１０やそれに連なる導電体１０ｄとベース電極１４とそれに連なる導電体１４ｄの重なる部分があっては、損傷、破断が生じやすいため、避けなければならない。
また、成形のばらつき等による、不慮の破断或いは抵抗値の上昇を避けるために、冗長回路として、複数のスイッチ回路が透明電極１０とベース電極１４のそれぞれに連なることは、発光の安定性に大変好ましい。
第１３図は、この発明の実施の形態２に係る押釦スイッチ用部材に使用する複数のベース電極とそれに連なる導電体のパターンの一例を示した平面図である。
複数のキートップ部３の表示部２に対応するベース電極１４は、発光体層１３の底面側を覆い尽くすに十分な大きさを有する略円形乃至楕円形をし、それらのベース電極１４の外周から各２本ずつの帯状の導電体１４ｄが延出しており、それら２本の導電体１４ｄが経路線１４ｋを経由して最終的には１本の主幹１４ｓにまとめられ押釦スイッチ用部材１の電極端子へと接続されるようになっている。
第１４図は、この発明の実施の形態２に係る押釦スイッチ用部材に使用する複数の透明電極とそれに連なる導電体のパターンの一例を示した平面図である。
複数のキートップ部３の表示部２に対応する透明電極１０は、発光体層１３の上面側を覆い尽くすに十分な大きさを有する略円形乃至楕円形をし、それらの透明電極１０の外周から各２本ずつの帯状の導電体１０ｄが延出しており、それら２本の導電体１０ｄが経路線１０ｋを経由して最終的には１本の主幹１０ｓにまとめられ押釦スイッチ用部材１の電極端子へと接続されるようになっている。
図面では、透明電極１０の外形がベース電極１４より一回り大きい場合を示しており、ベース電極１４のパターンに透明電極１０のパターンを重ねると、第１５図に示した状態となる。 つまり、ベース電極１４は透明電極１０で覆われるが（完成品にあっては、両者の間に発光体層１３が挟み込まれる）、ベース電極１４から延出する導電体１４ｄと透明電極１０から延出する導電体１０ｄとは互いに重なることなく、かつベース電極１４の経路線１４ｋ及び主幹１４ｓと透明電極１０の経路線１０ｋ及び主幹１０ｓとが重なることがないように配置される。
これにより、ベース電極１４に連なる導電体１４ｄと透明電極１０に連なる導電体１０ｄとが接触して損傷や破断が生じるおそれがなくなるため、安定した照光が保証される。
第１６図は、第１２図に示した表示部と同様のデザインにおいて、ベース電極１４の構造をより具体的に示した拡大断面図である。
第１６図に示したように、ベース電極１４を導電性ポリマー層２０と有機ポリマーと導電性フィラーとからなる導電性フィラー層２１との複合体の導電層とした場合には、導電性フィラーの連鎖が壊れても、導電性ポリマー層２０が補うことで、導通を維持することができるので、さらに好ましい。
ベース電極１４及びそれに連なる導電体１４ｄの膜厚は、成形後に薄くなった膜厚が導電フィラーの大きさの３倍以上、好ましくは５倍以上がよい。 バインダーの流れ、変形に伴い、導電性フィラーも同様に移動することが必要で、形状は球形に近い粒状がよい。
粒子連鎖を確実にするためには、このほか繊維状、平面状のフィラーも選択されるが、繊維状のものは、流れに伴い配向し、抵抗値を維持し易く、大変好都合である。 繊維状導電フィラーのアスペクト比は１０以上望ましくは２０以上、さらに望ましくは５０以上がよい。 長さは、印刷性の点から０．１ｍｍ以下がよい。 ポリアクリロニトリル系等のカーボンファイバーを裂いたもの、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等のセラミックスウィスカーにカーボンコート或いは銀メッキを施したもの等が挙げられるが、柔軟なものがよく、アクリル、レーヨン、ポリエステル、フェノール等の合成繊維に銀メッキ等を施したもの、或いはシングルウォールナノチューブ、マルチウォールナノチューブ等が挙げられ、ナノチューブは線径が０．２μｍ以下の導電性繊維で非常に都合がよい。 配合量は所望の抵抗値によって決定されるが、０．１〜２０ｗｔ％である。
［発明の実施の形態３］
第１７図は、この発明の実施の形態３に係る押釦スイッチ用部材を示している。
第１７図に示した実施の形態３に係る押釦スイッチ用部材１は、文字、符号又は図柄等による表示部２をキートップ部３の中間部に設けたものであって、表示部２に自発光する面発光体４を採用したものである。
実施の形態２に係る押釦スイッチ用部材１には、回路基板５上の固定接点６の配置に合わせてこの固定接点６と対向する位置に可動接点７を配するように弾性変形可能なドーム部２２の内面に可動接点７を設けた接点シート部材２３と、接点シート部材２３のドーム部２２の中央部をキートップ部３の裏面部に設けた押圧突部８で押圧できるように配置されたキートップ部３が一体に形成されている。
そこで、透明絶縁性フィルム９の表面には、所望のキートップ形状に成形された第１樹脂成形体２４が一体に設けられており、透明絶縁性フィルム９の裏面には、透明電極１０が設けられている。
透明電極１０の裏面には、キートップ部３の天面部に当たる箇所に透明な着色インクで表示部２の模様部を形成した透明着色層１５が形成されている。 表示部２はキートップ部３の天面部の一部分に形成されるが、透明着色層１５の裏面及び透明着色層１５の周囲の透明電極１０の裏面には、発光材料からなる発光体層１３が設けられている。 また、発光体層１３の裏面には銀ペーストによるベース電極１４が設けられている。 ベース電極１４の裏面には、キートップ部３の裏面中央部に当たる箇所に押圧突部８を設けた第２樹脂成形体２５を一体に形成している。
なお、実施の形態３おける各部材の材料については、実施の形態１と同様であるため、実施の形態１の説明を参照のこと。
次に、実施の形態３に係る押釦スイッチ用部材１の製造方法について説明する。
まず、透明絶縁性フィルム９の裏面のキートップ３が位置する箇所に、キートップ３の天面の幅とほぼ等しい帯状の透明電極１０を形成し、この透明電極１０の上に透明な着色インクで表示部２の模様部を形成する。 次に、発光材料をキートップ３の裏面側の透明電極１０及び表示部２の上に塗布して発光体層１３を形成する。 次に、発光体層１３のキートップ３の裏面部中央に当たる箇所を除いて、遮光性及び絶縁性を有する絶縁性インクを発光体層１３の外周部と透明電極１０の上に塗布して不透明着色層１１を形成する。 発光体層１３の上には対向電極としてベース電極１４を印刷し、不透明着色層１１の印刷エリア内に留める。 ベース電極１４の上には、第２樹脂成形体２５とその裏面中央部の押圧突部８を一体に形成する。
次に、第２樹脂成形体２５を形成した透明絶縁性フィルム９の対応する位置の表面側に、予め所望のキートップ形状に形成した第１樹脂成形体２４を接着固定して、押釦スイッチ用部材１を完成する。
実施の形態３にあっては、発光体層１３が第１樹脂成形体２４と第２樹脂成形体２５との間に配置されキートップ部３の中間部の位置に設けられているため、発光体層１３が外部雰囲気から隔離された環境状態に保たれているため、水分や酸素の影響を受けることがなく長期に使用しても発光性能が低下することがない。
なお、実施の形態１、２では表示部２をキートップ部３の天面部に設け、実施の形態３では表示部２をキートップ部３の中間部に設けたが、表示部２はキートップ部３の天面部又は裏面部或いは中間部等、キートップ部３と一体的であればその位置を限定するものでなく、デザインの好みによって決定すればよい。
さらに、表示部２のキートップ部３内の位置は、透明電極１０が透明絶縁フィルム９上にあるため、キートップ部３の上部になることが一般的であるが、発光体層１３は水分や酸素にその寿命が影響されることから、表示部２が印刷塗布された透明絶縁性フィルム９を成形後、上部に透明絶縁性樹脂からなる成形体を貼着させあるいはインモールドで一体形成し、キートップ部３の中央部に表示部２を形成すると、上部、下部からの水分や酸素の浸入を均等化することができるので有効的な長寿命化策となる。
従来の面状光源として無機ＥＬシートを用いていた場合には、その使用面積が広かったが、この発明に係る押釦スイッチ用部材にあっては、キートップ部の表示部のみに発光体層を設けるため、その使用面積は従来の無機ＥＬシート方式に比べ約１／５〜１／１００となり、それに比例して消費電力も大幅に低減することができる。
実施例以下、実施の形態１ないし３についての評価を行うために製作した実施例１乃至５と、その比較対照品として製作した比較例１及び比較例２について説明する。
［予備試験］
以下、この発明に係る押釦スイッチ用部材１を成形する前の印刷済みシートについて、その性能を確認するために行った予備試験について説明する。
（熱可塑性バインダーの調整）
１００℃における貯蔵弾性率が１×１０Ｅ６（Ｐａ）と５×１０Ｅ８（Ｐａ）の熱可塑性ポリエステル（東洋紡製、商品名バイロン）をそれぞれ、固形分が５０％となるようにセロソルブアセテートに溶解させ、絶縁性バインダー溶液（前者をＩＬと後者をＩＨと以下略して表示。）を作製した。
（銀ペーストの調整）
ＩＬに平均粒子径２．５μｍと０．３μｍの粒状銀粉（福田金属箔粉工業（株）製商品名シルコート及びディーエムシースクウェアー製シルバーパウダー）を、体積抵抗が１×１０Ｅ−３から５×１０Ｅ−２になるよう所望量を混合分散し、銀ペーストを得た（それぞれＩＬＳＬ、ＩＬＳＳという。）。 同様にＩＨにも加え、ＩＨＳＬとＩＨＳＳを得た。
（引張試験）
上記条件によって作製した４種類の銀ペーストを使用して１０種類の試料を作製し、５０μｍ厚の非晶性ポリエチレンテレフタレートシート上にこれらの銀ペーストを印刷し、乾燥後、さらに絶縁性バインダー溶液をコートし、１０μｍ厚の皮膜で覆った。 この印刷物を首の幅が２ｍｍのダンベル状に打ち抜き、１００℃の雰囲気中で、テンシロンを用い、引張速度１００ｍｍ／分で引張試験を行い、随時２００％までの伸び率と抵抗を測定した。 試験終了後、試験片上の銀ペーストの膜厚を測定した。
以上の１０種類の試料についての試験結果を表１及び表２に示す。
この予備試験の結果によれば、絶縁コートの無い試料５、６は、絶縁コートのある場合に比べて、引張試験後の抵抗上昇が大きい。 また、引張試験後の膜厚が導電粒子の大きさの３倍未満の試料７、８では、抵抗上昇が甚だしいものとなった。
［実施例１］
実施例１は、この発明の実施の形態１に対応するものである。
まず、１００μｍのポリメチルメタクリレート（アクリプレン、三菱レーヨン（株）製）の片面にスルホン化ポリスチレンをドーピングしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（デナトロン４００１、長瀬産業（株）製）溶液にその固形分に対し３％のマルチウォールナノチューブ（線径０．０１μｍ、平均線長５μｍ、ハイペリオン社製）をホモジナイザーを用い分散させ透明な処理液を得た。 次に、処理液を透明絶縁フィルム９の片面にグラビアコーターにより全面塗布し、１μｍ厚の透明電極１０を形成した。 このものの全光線透過率は７０％（ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定）で表面抵抗は５００Ω／□（ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じて測定）であった。
不透明着色層１１を遮蔽性及び絶縁性のある黒色の着色インクで表示部２の地部をスクリーン印刷で、表示部２の模様部及び第２の電極端子部を除き全面に塗布した。 緑色の発光色を有する硫化亜鉛をシアノエチルセルロースに分散させた無機ＥＬペーストを地部の抜き型部１２に印刷で２０μｍの発光体層１３を、ついでチタン酸バリウム粉末をシアノエチルセルロースに分散させた１０μｍの励起反射層を設けた。 最後に、ベース電極（ドーデントＮＨ−０３０Ａ、熱可塑性ポリアミドバインダー、ニホンハンダ（株）製）１４で発光体層１３上に対向電極とそれに繋がる端子電極を不透明着色層１１に設けた。 印刷工程終了後、真空乾燥装置でよく乾燥させ印刷済みフィルムを得た。
直径１２ｍｍ、深さ７．８ｍｍ、底面がＲ５０（ｍｍ）の凹曲面を有する１２個のキャビティーを有する金型と、これにより型取りした硬度９０°（ショアーＡ）の弾性体からなる第１の雄型を用い、表示部２の模様部に断熱のため直径８ｍｍの金属片を置き、赤外線により１１０℃に加熱し、金属片を取り去り直ちに、印刷済みフィルムを冷間で圧縮成形した。 雄型を取り除いた後、キートップ本体１６として硬度８０°（ショアーＡ）の液状シリコーンゴムを必要量注型し、第１図に示した断面形状を有する第２の雄型により、キートップ本体１６の裏面部に押圧突部８を成形した。 この押圧突部８にカーボンブラックを含有するシリコーンインクにより可動接点７を形成し、押釦スイッチ用部材１（実施の形態１に対応するもの）を得た。
押釦スイッチ用部材１の電極端子と回路基板５上の電極端子とを合わせて載置し、発光体層１３に５０Ｖ、１００Ｈｚの交流を印加すると表示部２は全て緑色の発光を呈し、輝度は５．２ニットであった。
［比較例１］
比較例１は実施例１を評価するためのものである。
比較例１は、透明電極１０が透明セラミックス粒子を分散させたＩＴＯインク（住友大阪セメント（株）製）で形成されていること以外（ナノチューブ無し）、実施例１と同じである。
比較例１に係る押釦スイッチ用部材を点灯させると、５箇所点灯せず、残りは輝度がまちまちで、点灯したと判断するのが困難なものもあった。
［実施例２］
実施例２はこの発明の実施の形態１に対応するものである。
実施例２では、透明電極１０として実施例１と同様の導電性ポリマーに、赤く着色させた。 発光体層１３は白色の硫化亜鉛からなる。
まず、１００μｍポリメチルメタクリレート（三菱レーヨン（株）製、アクリプレン）の片面にスルホン化ポリスチレンをドーピングしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（デナトロン４００１、長瀬産業（株）製）溶液にその固形分に対し３％のマルチウォールナノチューブ（線径０．０１μｍ、平均線長５μｍ、ハイペリオン社製）とアゾ化合物からなる染料を固形分に対して０．１ｗｔ％添加し、ホモジナイザーを用い分散させ透明な赤色の処理液を得た。 次に、処理液を透明絶縁性フィルム９の片面にグラビアコーターにより全面塗布し、１μｍ厚の赤い透明電極１０を形成した。 さらに、着色されていない前記の導電性ポリマー溶液を表示部２の模様部の周囲にスクリーン印刷により塗布した。
これ以降、実施例１と同様の処理し、押釦スイッチ用部材１を得た。
押釦スイッチ用部材１の電極端子と回路基板５上の電極端子とを合わせて載置し、発光体層１３に５０Ｖ、１００Ｈｚの交流を印加すると表示部２は全て発光を呈し、輝度は６．０ニットであった。
［実施例３］
実施例３は、この発明の実施の形態２に対応するものである。
まず、１００μｍのポリメチルメタクリレート（アクリプレン、三菱レーヨン（株）製）の片面にスルホン化ポリスチレンをドーピングしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（デナトロン４００１、長瀬産業（株）製）溶液にその固形分に対し３％のマルチウォールナノチューブ（ハイペリオン社製、線径０．０１μｍ、平均線長５μｍ）をホモジナイザーを用い分散させ透明な処理液を得た。
次に、この処理液を透明絶縁性フィルム９の片面にグラビアコーターにより全面塗布し、１μｍ厚の透明電極１０を形成した。 このものの全光線透過率は７０％（ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定）で、表面抵抗は５００Ω／□（ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じて測定）であった。
不透明着色層１１を隠蔽性のある絶縁性で黒色の着色インクで表示部２の地部をスクリーン印刷で、表示部２及び第２の電極端子部を除き全面に塗布した。 緑色の発光色を有する硫化亜鉛をシアノエチルセルロースに分散させた無機ＥＬペーストを地部の開口部分最小限に同様に印刷で２０μｍの発光体層１３を、ついでチタン酸バリウム粉末をシアノエチルセルロースに分散させた１０μｍの誘電体層１８ｂを設けた。 最後に、銀ペースト（ＩＬＳＳ）で誘電体層１８ｂ上にベース電極１４とそれに連なる導電体１４ｄからなる端子電極を不透明着色層１１に設けた。 このベース電極１４とそれに連なる導電体１４ｄを覆うように、前記した熱可塑性バインダー（ＩＨ）で印刷した。 印刷工程終了後、真空乾燥装置でよく乾燥させ印刷フィルムを得た。
直径１２ｍｍ深さ７８ｍｍ、底面５０ｍｍＲの凹面を有する１２個のキャビティーを有する金型と、これにより型取りした硬度９０°（ショアーＡ）の弾性体からなる雄型を用い、表示部２に断熱のため直径８ｍｍの金属片を置き、赤外線により１１０℃に加熱し、金属片を取り去り直ちに、前記印刷フィルムを冷間で圧縮成形をした。 雄型を取り除いた後、キートップ本体２６として硬度８０°（ショアーＡ）の液状シリコーンゴムを必要量注型し、第１図に示す断面形状を有する第２の雄型により、コア部に突起を成形した。 この突起部にカーボンブラックを含有するシリコーンインクにより接点部を形成し、複数のキートップ部３を有する押釦スイッチ用部材１を得た。
押釦スイッチ用部材１の電極端子と基板上の電極端子とを合わせて載置し、発光体層１３に５０Ｖ、１００Ｈｚを印加すると、複数のキートップ部３の表示部２はすべて緑色の発光を呈し、輝度は６．２ニットで十分な明るさを得ることができた。
［実施例４］
実施例４も実施例３同様に、この発明の実施の形態２に対応するものである。
実施例４では、透明電極１０として実施例３と同様の導電性ポリマーに、赤く着色させたものを用いた。 発光体層１３は白色の硫化亜鉛からなる。
まず、１００μｍのポリメチルメタクリレート（アクリプレン、三菱レーヨン（株）製）の片面にスルホン化ポリスチレンをドーピングしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（デナトロン４００１、長瀬産業（株）製）溶液にその固形分に対し３％のマルチウォールナノチューブ（ハイペリオン社製、線径０．０１μｍ、平均線長５μｍ）とアゾ化合物からなる染料を固形分に対して０．１ｗｔ％添加し、ホモジナイザーを用い分散させ透明な赤色の処理液を得た。
次に、この処理液を透明絶縁性フィルム９の片面にグラビアコーターにより全面塗布し、１μｍ厚の赤い透明電極を形成した。 さらに、着色されていない前記導電性ポリマー溶液を意匠パターン周囲にスクリーン印刷により塗布した。 以後、実施例１と同様に誘電体層１８ｂまで処理した。 次いで、ベース電極１４を透明電極１０と同様の導電性ポリマーに２０％のマルチウォールナノチューブを混合した導電性インクで形成し、その上に、銀ペースト（ＩＬＳＬ）を１０μｍ厚に印刷した。 以後、実施例２と同様にして、複数のキートップ部を有する押釦スイッチ用部材１を得た。
押釦スイッチ用部材１の電極端子と基板上の電極端子とを合わせて載置し、発光体層１３に５０Ｖ、１００Ｈｚを印加すると、複数のキートップ部３の表示部２はすべて発光を呈し、輝度は７．０ニットで十分な明るさを得ることができた。
［実施例５］
実施例５は、この発明の実施の形態３に対応するものである。
実施例５では、透明絶縁体フィルム９として、両面プラズマ処理を施した１００μｍのポリプロピレンフィルムの両面に１５μｍのエチレンビニルアルコールコポリマーフィルムをラミネートした。 緑色の不透明着色インクで表示部２の地部をスクリーン印刷で、表示部２の模様部を除いた全面に塗布した。 その上に、ポリアニリンの構造単位の１／６モルのスルホン化デンドリマー（ジアミノブタン、ＤＳＭ社製）とシアノエチレンを出発物質としたデンドリマー（ＤＡＢ（ＰＡ）８）にベンゼンスルホン酸を反応させたドーパントを含むポニアニリン溶液をインクジェット印刷により表示部２の模様部とそれに繋がる端子電極を形成した。 さらに、ポリアニリン溶液の固形分の７５ｗｔ％の銀粉（シルコート、福田金属箔粉工業（株）製）を混合した導電性ポリマーインクを表示部２の模様部の周囲から端子部まで、ポリアニリンを覆うように５μｍの形成層を印刷した。 透明電極１０の全光線透過率は６５％（ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定）で、表面抵抗は７００Ω／□（ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じて測定）であった。
ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾイミダゾール）とポリエチレンオキサイドとトルエンスルホン酸リチウム塩とからなるＬＥＣ用インクを同様にインクジェット印刷により、透明電極１０を覆うように、厚さ１５μｍの発光体層１３を形成した。 次いで、銀混合導電性ポリマーインクで、発光体層１３のベース電極１４とそれに繋がる電極端子を、前記形成層から離して形成した。 印刷工程終了後、真空乾燥装置でよく乾燥させ印刷済みフィルムを得た。
３ｍｍ×５ｍｍ、深さ１．５ｍｍの底面が平坦な凹部を形成した１５個のキャビティーを有する雌型と２．８ｍｍ×４．８ｍｍ、高さ０．９ｍｍの天面が平坦な凸部を有する雄型を用い、表示部２の模様部に断熱のため２．６ｍｍ×４．６ｍｍの金属片を置き、赤外線照射により１００℃に加熱し、金属片を取り去り直ちに、印刷済みフィルムを冷間で圧縮成形した。 雄型を取り除いた後、酸素除去剤として１０ｗｔ％の鉄分を含む液状エポキシ樹脂を必要量注型し、第１１図に示すものと同じ断面形状を有する第２の雄型により、第２樹脂成形体２０とその裏面中央部の押圧突部８を成形した。
さらに、アクリル樹脂からなる所望のキートップ形状をした第１樹脂成形体１９を二液性アクリル接着剤で貼着した。 得られた成形体の電極部分をマスクして、アミノシラノールを触媒とするシラノール溶液にディップし、４０℃で乾燥させ、反応させ、成形体表面に２μｍ厚のシリカ層を形成し、均一な押釦スイッチ用部材１（実施の形態２に対応したもの）を得た。
押釦スイッチ用部材１の電極端子と回路基板５上の電極端子とを合わせて載置し、発光体層１３に直流４Ｖを印加すると表示部２は全て発光を呈し、輝度は６．５ニットであった。
［比較例２］
比較例２は、実施例５を評価するためのものである。
比較例２として、透明電極１０が酸化インジウムスズをイオンスパッタリングで形成されていること以外は、実施例３と同じものを製作した。
比較例２に係る押釦スイッチ用部材を点灯させると、全く点灯しなかった。
産業上の利用可能性この発明は、携帯電話機、ＰＤＡ等の携帯端末、カーステレオ、車載用ボードコンピュータ、オーディオ、計測器、パーソナルコンピュータ等の入力装置におけるスイッチ機能を表示する表示部を有する押釦スイッチ用部材のうち、暗い所で表示部を照らし出すことのできる照光式の押釦スイッチ用部材に有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態１に係る押釦スイッチ用部材を示した要部断面図である。
第２図は、この発明に係る押釦スイッチ用部材の表示部の第１の態様（実施の形態１に対応したもの）を示した要部断面図である。
第３図は、同表示部の第２の態様を示した要部断面図である。
第４図は、同表示部の第３の態様を示した要部断面図である。
第５図は、同表示部の第４の態様を示した要部断面図である。
第６図は、同表示部の第５の態様を示した要部断面図である。
第７図は、同表示部の第６の態様を示した要部断面図である。
第８図は、同表示部の第７の態様を示した要部断面図である。
第９図は、同表示部の第８の態様を示した要部断面図である。
第１０図は、同表示部の第９の態様を示した要部断面図である。
第１１図は、同表示部の第１０の態様を示した要部断面図である。
第１２図は、この発明の実施の形態２に係る押釦スイッチ用部材の要部を示し、第３図の詳細に相当する構成を示す拡大断面図である。
第１３図は、同押釦スイッチ用部材ベース電極とそれに連なる導電体のパターンを示した平面図である。
第１４図は、同押釦スイッチ用部材の透明電極とそれに連なる導電体のパターンを示した平面図である。
第１５図は、同押釦スイッチ用部材のベース電極とそれに連なる導電体のパターンに透明電極とそれに連なる導電体のパターンを重ねた状態を示した平面図である。
図１６は、第１１図に示した表示部と同様のデザインにおいて、ベース電極の構造をより具体的に示した拡大断面図である。
第１７図は、この発明の実施の形態３に係る押釦スイッチ用部材を示した要部断面図である。
第１８図は、従来の光源にＬＥＤを使用した押釦スイッチ用部材の要部断面図である。
第１９図は、従来の光源に電球を使用した押釦スイッチ用部材の要部断面図である。
第２０図は、従来の導光部材を採用した押釦スイッチ用部材の要部断面図である。
第２１図は、従来の光源にＥＬシートを使用した押釦スイッチ用部材の要部断面図である。
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