Movable contact point body and switch using the same

本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられる可動接点体、及びこれを用いたスイッチに関するものである。

近年、各種電子機器、特に携帯電話等の携帯端末機器においては、周囲が暗い場合でも、押釦や表示シート等の識別や操作が容易に行えるように、発光ダイオードやＥＬ素子等を発光させて操作部の照光を行うものが増えており、これらの機器に用いられる可動接点体やスイッチにも、安価で視認し易い照光を行えるものが求められている。

このような従来の可動接点体やスイッチについて、図７を用いて説明する。

なお、構成を判り易くするために、図面は厚さ方向の寸法を拡大して表している。

図７は従来のスイッチの断面図であり、同図において、１はフィルム状で光透過性の下ベースシート、２は帯状で酸化インジウム錫等の光透過性の下電極で、下ベースシート１上面に複数の下電極２が所定間隔で配列されている。

また、３はフィルム状で光透過性の上ベースシート、４は帯状で酸化インジウム錫等の光透過性の上電極で、上ベースシート３上面に複数の上電極４が所定間隔で、下電極２とは直交方向に配列されている。

さらに、５はフィルム状で光透過性の保護シートで、下ベースシート１の上面に上ベースシート３が、上ベースシート３の上面に保護シート５が各々積重されると共に、これらが接着剤（図示せず）等によって貼り合わされて、タッチパネル６が構成されている。

そして、７はフィルム状のカバーシート、８は略ドーム状で導電金属薄板製の可動接点で、カバーシート７外周の所定箇所が、接着剤（図示せず）によってタッチパネル６下面に貼付されると共に、複数の可動接点８がカバーシート７下面に貼付されて、可動接点体９が構成されている。

また、１０は上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板で、上面には略円形状の中央固定接点１１Ａと、これを囲む略馬蹄状または略リング状の外側固定接点１１Ｂから形成された、複数の固定接点１１が設けられている。

さらに、この配線基板１０上面に可動接点体９が、各々の可動接点８の外周が外側固定接点１１Ｂ上に載置され、可動接点８の下面中央が中央固定接点１１Ａと所定の間隙を空けて、対向するように貼付されている。

そして、１２は発光ダイオード等の発光素子で、複数の発光素子１２が配線基板１０上面に実装され、これらが発光面を上方に向け、複数の可動接点８の間に配置されている。

また、１３は光透過性でフィルム状の表示シートで、下面に印刷等によって形成された遮光部１３Ａの所定箇所が、文字や記号等の形状にくり抜かれて複数の表示部１３Ｂが形成され、この表示部１３Ｂが可動接点８上方に配置されて、スイッチが構成されている。

そして、このように構成されたスイッチが、電子機器の操作面に装着されると共に、タッチパネル６の下電極２や上電極４、中央固定接点１１Ａや外側固定接点１１Ｂ、発光素子１２が配線パターンやリード線（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、電子回路から複数の下電極２と上電極４へ順次電圧が印加された状態で、表示シート１３上面を指等で軽く触れて接触操作すると、この指にタッチパネル６の電荷の一部が導電し、操作した箇所の下電極２と上電極４の間の容量が変化するため、これによって表示シート１３のどの箇所が接触操作されたかを電子回路が検出する。

また、表示シート１３の所定の表示部１３Ｂを下方へ押圧操作すると、表示シート１３やタッチパネル６が撓んで、可動接点８の略ドーム状の中央部が押圧され、所定の押圧力が加わると、可動接点８がクリック感を伴って下方へ弾性反転し、可動接点８の下面中央が中央固定接点１１Ａに接触することによって、中央固定接点１１Ａと外側固定接点１１Ｂが、可動接点８を介して電気的に接続された状態となり、これによってどの表示部１３Ｂが押圧操作されたかを電子回路が検出する。

なお、表示シート１３への押圧力を解除すると、弾性復帰力によって可動接点８が上方へ弾性反転し、可動接点８の下面中央が中央固定接点１１Ａから離れて、中央固定接点１１Ａと外側固定接点１１Ｂが電気的に切断された状態となる。

そして、これらの接触操作や押圧操作に応じて、機器の様々な機能の切換えが行われると共に、機器の電子回路から発光素子１２に電源が供給されると、複数の発光素子１２が発光し、この光がタッチパネル６を通って、表示シート１３の複数の表示部１３Ｂを下方から照光することによって、周囲が暗い場合でも、表示部１３Ｂの文字や記号等の表示が識別でき、操作を容易に行うことが可能なようになっている。

つまり、電子回路がタッチパネル６の容量変化によって、表示シート１３の接触操作された箇所を、固定接点１１の電気的接離によって、押圧操作された箇所を各々検出すると共に、複数の発光素子１２を発光させることによって、表示シート１３の複数の表示部１３Ｂを照光するように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００７−１４１２６９号公報

しかしながら、上記従来の可動接点体９及びこれを用いたスイッチにおいては、複数の発光素子１２を複数の可動接点８の間に配置し、この発光素子１２を発光させることによって、表示シート１３の複数の表示部１３Ｂの照光を行っているため、多くの発光素子１２が必要となり、製作にも時間を要し、高価なものになってしまうという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、安価で良好な照光が可能な可動接点体及びこれを用いたスイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、光透過性のベースシート上面に略帯状で光透過性の複数の下電極と上電極が、所定の間隙を空けて直交方向に形成されたタッチパネルと、このタッチパネル下面に装着された略ドーム状で導電金属薄板製の可動接点の間に、光透過性の基材に複数の凹凸状の発光部が形成された導光シートを設けて可動接点体を構成したものであり、導光シートによって複数の表示部に発光素子の光が導かれるようになっているため、一つまたは二つ程度の少ない発光素子でムラのない照光を行うことができ、安価で良好な照光が可能な可動接点体を得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、タッチパネルの下電極及び上電極を、導電樹脂製の複数の透光部と、この複数の透光部を連結する複数の導電部から形成したものであり、印刷等の簡易な方法で下電極と上電極を形成できると共に、導電部を銀やカーボン等で形成することによって、下電極と上電極の抵抗値を小さなものとし、安定した確実な操作を行うことができるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の可動接点体を、上面に可動接点と対向する固定接点が形成された配線基板の上面に貼付してスイッチを構成したものであり、安価で良好な照光が可能なスイッチを実現することができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、安価で良好な照光が可能な可動接点体及びこれを用いたスイッチを実現することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。

なお、これらの図面のうち断面図は、構成を判り易くするために厚さ方向の寸法を拡大して表している。

また、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による可動接点体の断面図、図２は同タッチパネルの分解斜視図であり、同図において、２１はポリエーテルサルホンやポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム状で光透過性の下ベースシート、２２は略帯状で光透過性の下電極で、下ベースシート２１上面に複数の下電極２２が所定間隔で配列されている。

また、２３は下ベースシート２１と同様のフィルム状で光透過性の上ベースシート、２４は略帯状で光透過性の上電極で、上ベースシート２３上面に複数の上電極２４が所定間隔で、下電極２２とは直交方向に配列されている。

そして、この複数の下電極２２や上電極２４は、ポリチオフェンやポリアニリン等の導電樹脂から形成された略方形の複数の透光部２２Ａや２４Ａと、この複数の透光部２２Ａや２４Ａを連結する、銀やカーボン等を分散したポリエステルやエポキシ等の、略矩形の複数の導電部２２Ｂや２４Ｂから形成されている。

さらに、複数の下電極２２や上電極２４の間には、略方形の複数の空隙部２２Ｃや２４Ｃが設けられると共に、下ベースシート２１と上ベースシート２３が、複数の透光部２２Ａと空隙部２４Ｃ、複数の空隙部２２Ｃと透光部２４Ａが各々交互に重なり、上下に位置するように積重され、所定の間隙を空けて対向するように、アクリルやゴム等の接着剤（図示せず）によって貼り合わされている。

つまり、グレー色や黒色の導電部２２Ｂと２４Ｂが重なった箇所以外の、光透過性の透光部２２Ａと空隙部２４Ｃ、空隙部２２Ｃと透光部２４Ａが各々重なった、ほぼ全面にわたって光が透過するように構成されている。

また、このような複数の下電極２２や上電極２４は、下ベースシート２１と上ベースシート２３上面に、先ず、複数の透光部２２Ａや２４Ａをスクリーン印刷等によって印刷形成し乾燥した後、同じく複数の導電部２２Ｂや２４Ｂを印刷形成し乾燥することで、比較的短時間で容易に製作することができる。

そして、２５はフィルム状で光透過性の保護シートで、下ベースシート２１の上面に上ベースシート２３が、上ベースシート２３の上面に保護シート２５が各々積重されると共に、これらが接着剤（図示せず）等によって貼り合わされて、タッチパネル２６が構成されている。

また、２７はフィルム状でポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、ポリウレタン、シリコーン等の可撓性を有する光透過性の基材で、この基材２７下面の所定箇所に、アクリルやポリエステル、エポキシやシリコーン等の、複数の凹凸状の発光部２８が印刷や貼付等によって、ドット状に形成されて導光シート２９が構成されると共に、この導光シート２９がタッチパネル２６下面に貼付されている。

そして、７はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状で可撓性を有するカバーシート、８は略ドーム状で銅合金や鋼等の導電金属薄板製の可動接点で、カバーシート７外周の所定箇所が、接着剤（図示せず）によって導光シート２９下面に貼付されると共に、複数の可動接点８が発光部２８下方のカバーシート７下面に貼付されている。

さらに、３０はポリエチレンテレフタレート等のフィルム状のセパレータで、このセパレータ３０がカバーシート７下面全面を覆うように貼付され、保管・搬送時に可動接点８下面に塵埃等が付着しないようにして、可動接点体３１が構成されている。

また、図３はこのような可動接点体３１を用いたスイッチの断面図であり、同図において、１０はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状、または紙フェノールやガラス入りエポキシ等の板状の配線基板で、上下面に銅等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、上面には銅やカーボン等によって、略円形状の中央固定接点１１Ａと、これを囲む略馬蹄状または略リング状の外側固定接点１１Ｂから形成された複数の固定接点１１が設けられている。

そして、この配線基板１０上面にセパレータ３０を剥離した可動接点体３１が、各々の可動接点８の外周が外側固定接点１１Ｂ上に載置され、可動接点８の下面中央が中央固定接点１１Ａと所定の間隙を空けて対向するように貼付されて、タッチパネル２６下面に複数のスイッチ接点が形成されている。

また、３２は発光ダイオード等の発光素子で、この発光素子３２が導光シート２９右方の配線基板１０上面に実装されると共に、導光シート２９の右端側面に発光面を向けて配置されている。

さらに、１３は光透過性でフィルム状の表示シートで、下面に印刷等によって形成された遮光部１３Ａの所定箇所が、文字や記号等の形状にくり抜かれて複数の表示部１３Ｂが形成され、この表示部１３Ｂが導光シート２９の発光部２８上方に配置されて、スイッチが構成されている。

そして、このように構成されたスイッチが、電子機器の操作面に装着されると共に、タッチパネル２６の下電極２２や上電極２４、複数の固定接点１１や発光素子３２が配線パターンやリード線（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、電子回路から複数の下電極２２と上電極２４へ順次電圧が印加された状態で、表示シート１３上面を指等で軽く触れて接触操作すると、この指にタッチパネル２６の電荷の一部が導電し、操作した箇所の下電極２２と上電極２４の容量が変化するため、これによって表示シート１３のどの箇所が接触操作されたかを電子回路が検出する。

なお、この時、複数の下電極２２と上電極２４が、透光部２２Ａに空隙部２４Ｃ、空隙部２２Ｃに透光部２４Ａが各々交互に重なり、上下に位置するように積重されると共に、指による容量の変化を下電極２２と上電極２４の間ではなく、操作された箇所近傍の下電極２２と上電極２４の各々の容量変化によって検出するようになっているため、電子回路による操作箇所の検出を簡易に行えるようになっている。

つまり、複数の下電極２２と上電極２４の間の容量変化を検出する場合には、例えば、下電極２２と上電極２４を各５本とすると、１本ずつの下電極２２について全ての上電極２４との組み合わせ回数分、すなわち２５回の検出が必要となる。

これに対し、透光部２２Ａと２４Ａが上下に交互に形成され、操作された箇所近傍の下電極２２と上電極２４の容量変化を検出する本発明の場合には、複数の下電極２２と上電極２４を合わせた本数分、すなわち１０回の検出ですむため、簡易に操作箇所の検出を行うことが可能となっている。

また、表示シート１３の所定の表示部１３Ｂを下方へ押圧操作すると、タッチパネル２６や導光シート２９が撓んで可動接点８の略ドーム状の中央部が押圧され、所定の押圧力が加わると、可動接点８がクリック感を伴って下方へ弾性反転し、可動接点８の下面中央が中央固定接点１１Ａに接触することによって、中央固定接点１１Ａと外側固定接点１１Ｂが、可動接点８を介して電気的に接続された状態となり、これによってどの表示部１３Ｂが押圧操作されたかを電子回路が検出する。

なお、表示シート１３への押圧力を解除すると、弾性復帰力によって可動接点８が上方へ弾性反転し、可動接点８の下面中央が中央固定接点１１Ａから離れて、中央固定接点１１Ａと外側固定接点１１Ｂが電気的に切断された状態となる。

そして、これらの接触操作や押圧操作に応じて、機器の様々な機能の切換えが行われると共に、機器の電子回路から発光素子３２に電源が供給されると、発光素子３２が発光し、この光が右端側面から導光シート２９内に入射して、基材２７内を反射しながら左方へ進む。

さらに、この光が導光シート２９下面の複数の発光部２８で拡散され反射して、これがタッチパネル２６を通って、表示シート１３の複数の表示部１３Ｂを下方から照光することによって、周囲が暗い場合でも、表示部１３Ｂの文字や記号等の表示が識別でき、操作を容易に行うことが可能なようになっている。

つまり、電子回路がタッチパネル２６の容量変化によって、表示シート１３の接触操作された箇所を、固定接点１１の電気的接離によって、押圧操作された箇所を各々検出すると共に、発光素子３２の光を右端側面から導光シート２９内に導入し、複数の発光部２８を発光させることによって、表示シート１３の複数の表示部１３Ｂを照光するように構成されている。

そして、この時、発光素子３２の光が導光シート２９内に導かれて複数の発光部２８が発光し、これによって複数の表示部１３Ｂの照光が行われるため、一つまたは二つ程度の少ない発光素子３２で、複数の表示部１３Ｂをムラなく明るく照光することが可能なようになっている。

また、この時、複数の発光部２８からの光は、タッチパネル２６を通って複数の表示部１３Ｂを照光するが、上述したように、下電極２２と上電極２４の導電部２２Ｂと２４Ｂが重なった以外の殆どの箇所は、光透過性で導電樹脂製の透光部２２Ａと２４Ａ、空隙部２４Ｃと２２Ｃが各々重なって形成されているため、タッチパネル２６によって輝度が損なわれることはなく、明るく良好な照光が行えるように形成されている。

さらに、タッチパネル２６の下電極２２と上電極２４が導電樹脂から形成されているため、例えば酸化インジウム錫等で形成した場合のように、エッチング加工や洗浄といった手間をかけることなく、上述したように、スクリーン印刷等の簡易な方法でタッチパネル２６を形成できるようになっている。

また、タッチパネル２６の下電極２２と上電極２４が複数の透光部２２Ａ、２４Ａと、この複数の透光部２２Ａ、２４Ａを連結する導電部２２Ｂ、２４Ｂから形成されているため、下電極２２と上電極２４の抵抗値を小さなものとし、タッチパネル２６の安定した確実な接触操作を行うことができるように構成されている。

つまり、下電極２２や上電極２４全体を、面積抵抗が５００Ω〜１．５ｋΩ／□と比較的大きな抵抗値の、ポリチオフェンやポリアニリン等の導電性樹脂から形成するのではなく、この導電性樹脂から形成された複数の透光部２２Ａや２４Ａを、面積抵抗が１０Ω〜３００Ω／□と小さな抵抗値の、銀やカーボン等を分散したポリエステルやエポキシ等の導電部２２Ｂや２４Ｂで連結し接続することによって、下電極２２や上電極２４の抵抗値を小さなものとすることが可能なようになっている。

このように本実施の形態によれば、光透過性の下ベースシート２１と上ベースシート２３上面に略帯状で光透過性の複数の下電極２２と上電極２４が、所定の間隙を空けて直交方向に形成されたタッチパネル２６と、このタッチパネル下面に装着された略ドーム状で導電金属薄板製の可動接点８の間に、光透過性の基材２７に複数の凹凸状の発光部２８が形成された導光シート２９を設けて可動接点体３１を構成することで、導光シート２９によって複数の表示部１３Ｂに発光素子３２の光が導かれるようになっているため、一つまたは二つ程度の少ない発光素子でムラのない照光を行うことができ、安価で良好な照光が可能な可動接点体及びこれを用いたスイッチを得ることができるものである。

なお、以上の説明では、導光シート２９の基材２７下面に、印刷や貼付等によって複数の凹凸状の発光部２８をドット状に形成した構成について説明したが、図４の断面図に示すように、成形やプレス加工等によって基材２７下面に、角錐状または鋸歯状の複数の凹凸状の発光部２８Ａを設けた構成としても、本発明の実施は可能である。

そして、以上の説明では、可動接点８上方の導光シート２９の下面に、複数の凹凸状の発光部２８や２８Ａを形成した構成について説明したが、導光シート２９の下面ではなく、上面に発光部２８や２８Ａを設け、これによって光を拡散・反射して照光を行う構成としてもよい。

また、以上の説明では、上面に複数の略帯状の下電極２２が形成された下ベースシート２１の上面に、上面に複数の帯状の上電極２４が形成された上ベースシート２３を重ねることによって、下電極２２とこれに直交方向の上電極２４が所定の間隙を空けて形成されたタッチパネル２６の構成について説明したが、図５の断面図に示すように、これらを１枚のベースシート上に印刷によって重ねて形成することも可能である。

すなわち、同図に示すように、フィルム状で光透過性のベースシート３３の上面に、先ずスクリーン印刷等によって複数の略帯状の下電極２２を形成し乾燥した後、これを覆うようにエポキシやポリエステル樹脂等の光透過性の下絶縁層３４Ａを形成し、この上面に下電極２２とは直交方向の複数の上電極２４と、これを覆うように光透過性の上絶縁層３４Ｂを各々順次重ねて印刷形成して、下電極２２と上電極２４が所定の間隙を空けたタッチパネルを構成すれば、ベースシートが１枚ですむと共に、保護シート２５も不要となり、より安価にタッチパネルを形成することができる。

さらに、以上の説明では、タッチパネル２６の略帯状で光透過性の複数の下電極２２や上電極２４を、略方形の複数の透光部２２Ａや２４Ａと、これらを連結する略矩形の複数の導電部２２Ｂや２４Ｂから形成した構成について説明したが、図６（ａ）の部分平面図に示すように、光透過性の導電樹脂によって、複数の帯状の下電極３５や上電極を形成した構成や、あるいは図６（ｂ）に示すように、略矩形の複数の透光部３６Ａを複数の導電部３６Ｂで帯状に連結して、下電極３６や上電極を形成した構成とし、これら電極間の静電容量の変化によって接触操作された箇所を検出するものとしても、本発明の実施は可能である。

なお、これら下電極２２、３５、３６や上電極２４を、やや製作に手間はかかるが、光透過性の酸化インジウム錫や酸化錫等で形成してもよい。

また、以上の説明では、タッチパネル２６を導光シート２９、及び下面に複数の可動接点８を貼付したカバーシート７を重ね、これらを貼付した構成の可動接点体３１について説明したが、タッチパネル２６の下ベースシート２１を導光シートとして用い、この下面に複数の発光部２８を設けた構成や、あるいは導光シート２９下面に、複数の可動接点８を直接貼付した構成とすれば、さらに安価に可動接点体を形成することも可能となる。

本発明による可動接点体及びこれを用いたスイッチは、安価で良好な照光が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、各種電子機器の操作用として有用である。

本発明の一実施の形態による可動接点体の断面図

同タッチパネルの分解斜視図

同スイッチの断面図

同他の実施の形態による可動接点体の断面図

同他の実施の形態によるタッチパネルの断面図

同部分平面図

従来のスイッチの断面図

符号の説明

７ カバーシート ８ 可動接点 １０ 配線基板 １１ 固定接点 １１Ａ 中央固定接点 １１Ｂ 外側固定接点 １３ 表示シート １３Ａ 遮光部 １３Ｂ 表示部 ２１ 下ベースシート ２２、３５、３６ 下電極 ２２Ａ、２４Ａ、３６Ａ 透光部 ２２Ｂ、２４Ｂ、３６Ｂ 導電部 ２２Ｃ、２４Ｃ 空隙部 ２３ 上ベースシート ２４ 上電極 ２５ 保護シート ２６ タッチパネル ２７ 基材 ２８、２８Ａ 発光部 ２９ 導光シート ３０ セパレータ ３１ 可動接点体 ３２ 発光素子 ３３ ベースシート ３４Ａ 下絶縁層 ３４Ｂ 上絶縁層