JP4194963B2 - 照光式押釦スイッチ用部材の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、携帯電話、ＰＤＡ等の移動体通信機器やＣＤプレーヤー、ＭＤプレーヤー、小型テープレコーダー、若しくは自動車に搭載される小型電気・電子機器の照光式押釦スイッチに用いる照光式押釦スイッチ用部材の製造方法に関する。

従来、移動体通信機器や小型電気・電子機器等の入力装置では、しばしば照光式押釦スイッチが利用されている。この種の入力装置は、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用部材４０では、図５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４１を一体に形成したカバー基材４２と回路基板４３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、押釦スイッチ用部材４０のスイッチ機能を実現している。押釦スイッチ用部材４０は、表示部４４を備えている。回路基板４３上には、ＬＥＤ４５等の光源を設けている。ＬＥＤ４５等の光源から発せられる直射光又はこの直射光の反射光は、キートップ部４１の裏面部から天面部に透過する。こうして、夜間時でもキートップ部４１は明るく、支障なく携帯電話等は使用ができるようになっている。

ところで、本出願人は以前、消費電力を押さえながら、輝度むらのない表示部の照光が実現でき、厚みが薄くて軽い押釦スイッチ用部材とその製造方法に関して特許出願している（特許文献１）。

このような押釦スイッチ用部材は、押釦スイッチの一部を構成する部材で、ＥＬシートを絞り加工して形成しており、このＥＬシートはＥＬ素子を内蔵している。ＥＬシート中のＥＬ素子は、対向電極にカーボン電極や銀フィルム電極を使用しているものであった。
特開２００２−３６７４６９号公報

特許文献１に開示されている押釦スイッチ用部材は、図６に示したように、キートップ部３ａ，３ｂの形状を象った芯材６をＥＬシートで被覆したものである。そして、このような押釦スイッチ用部材では、ＥＬシートをキートップ部の形状に合った絞り加工を行う必要があり、その際にＥＬシート積層体中の電極層回路に、微細なクラック２０が入いる場合がある。すなわち、本発明者は、このクラック２０が、ＥＬ発光に必要な微弱な供給電力を更に弱め、しばしば輝度の安定性を阻害していることを見出した。更に詳細に調査したところ、クラック２０は隣接する押釦相互の間隔幅寸法が押釦の高さより小さい箇所を中心に生じていることを発見した。

そのため、ＥＬシートを絞り加工した押釦スイッチ用部材の場合、クラックの存在によりＥＬ素子の輝度でばらつきが生じ、設計値よりもかなり低い場合が少なくないという問題点があった。

そこで、この発明は、従来の問題点を解消すべく、期待通りの輝度を安定的に発することのできるＥＬ素子を内蔵した照光式押釦スイッチ用部材の製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は、上記の課題を解決するため以下の手段を採った。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ＥＬ素子を含む照光式押釦スイッチ用部材であって、対向電極層回路が第１電極層回路と第２電極層回路とからなり、前記第１電極層回路は複数のキートップ部に敷設され、複数の該第１電極層同士は導通しておらず、前記第２電極層回路は隣接する前記キートップ部同士の間領域に敷設されて隣接する前記第１電極層回路同士を導通させている照光式押釦スイッチ用部材の製造方法であって、前記照光式スイッチ用部材の原材料であるＥＬシートを形成する工程において、該ＥＬシートに次工程で隣接するキートップ部同士の間領域内となる予定の箇所を除いて第１電極層回路を形成し、次に前記ＥＬシートにキートップ形状を賦形加工し、次いで前記間領域内に第２電極層回路を設けることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記ＥＬ素子中の透明電極層が、導電性ポリマーで形成してあることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記第２電極層回路は、前記第１電極層回路を形成している素材と実質的に同種の素材で形成していることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記第２電極層回路は、カーボンブラック又はグラファイトで形成してあることを特徴としている。

請求項１に記載の発明は、電極層回路を、第１電極層回路と第２電極層回路とに分けて設けることによって、成形加工中で電極層回路のクラックを生じる機会がなくなる。

請求項２に記載の発明は、透明電極層が導電性ポリマーで形成してある。導電性ポリマーは一般に成形加工性に優れるから、成形時にクラックが生じにくい。実質的に補助電極層回路又は対向電極層回路についてクラックの発生防止を考えればよい。

請求項３に記載の発明は、対向電極又は補助電極を形成した素材が流用できる。

請求項４に記載の発明は、イオン化抑制に有効な材料で第２電極層回路が形成されている。

請求項１に記載の発明によれば、対向電極層回路が第１電極層回路と第２電極層回路とからなることから、成形加工によって生じるおそれのあるクラックを防止することができ、設計値の輝度を安定的に発することのできるＥＬ素子内蔵の照光式押釦スイッチ用部材を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、透明電極層が柔軟性の高い材料であるため、実質的に対向電極層回路についてだけ、クラックの発生防止を考えればよい。

請求項３に記載の発明によれば、第１電極層回路を形成した素材が流用できるから、素材の選択が容易で、経済性に富む。

請求項４に記載の発明によれば、第２電極層回路の素材が第１電極層回路を形成した素材と同じであれば請求項３と同じ効果が生じる。第１電極層回路の素材とは異なっていても、カーボンはイオン化抑制、安定性に優れ、蛍光体の劣化を抑制でき、その結果、発光性が安定する。

図１は、この発明の最良の実施の形態に係る照光式押釦スイッチ用部材を示した要部断面図である。なお、図１中の天面部断面の一部を円で囲み、図２に、拡大図を示す。

図１に示した実施の形態に係る照光式押釦スイッチ用部材１は、文字、符号又は図柄等を表示した表示部２をキートップ部３ａ，３ｂの天面部側に設けてある。少なくとも、表示部２には、ＥＬ素子を構成する発光層１１を設けてある。キートップ部３ａ，３ｂの下端には、可動接点を押圧するため押圧子５を設けている。

キートップ部３ａ，３ｂの芯材６の材料は、硬質又は軟質樹脂あるいはエラストマー等から選ばれる。キートップ部３ａ，３ｂは、この芯材６を積層体が被覆している。

芯材６を被覆している積層体は、最外周部を透明絶縁性フィルム７で設けてある。最外周面部の透明絶縁性フィルム７の素材としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリフェニルサルファイトなどの各樹脂やアクリル系樹脂を挙げることができる。これらは単独重合体でもよく、共重合体でもよい。アロイ等の変性物も使用できる。なお、例えば、ポリスチレン系、ポリエステル系、ポリアミド系の熱可塑性エラストマーも使用できる。これらは単独重合体でもよく、共重合体でもよい。アロイ等の変性物も使用できる。本発明の目的を損なわない範囲で、単独使用でもよく、組み合わせた使用でもよい。透明絶縁性フィルム７の厚みは１２〜５００μｍが一般的である。

なお、本実施の形態ではキートップ部３を、芯材６が充填された範囲とする。

キートップ部３ａ，３ｂの天面部は、透明絶縁性フィルム７の裏面に遮光性及び絶縁性を有する不透明着色層８を設けている。不透明着色層８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９を設けている。抜き型部９は、キートップ部３ａ，３ｂの天面部の一部にあり、これによって文字、符号又は図柄等からなるネガ模様を形成しているが、これに限らない。具体的には、不透明着色層８で抜き文字を形成し、必要に応じて抜き文字に透明着色層を付加する場合と、不透明着色層８で文字を形成し、必要に応じて透明着色層で裏打ちするといった構成でもよい。

不透明着色層８の裏面には、ＥＬ素子４の一方の電極となる透明電極層１０を設けている。なお、抜き型部９の内側も透明電極層１０が埋めており、これでポジ模様を形成している。透明電極層１０は、例えば導電性ポリマーで形成してある。特に、透明性を有する高導電性のポリピロール、ポリチオフェン又はポリアニリンの誘導体が好ましい。なお、透明電極層１０には、導電性ポリマーより導電性の高い補助電極層回路を設け、これと導通させるとよい。

発光層１１は、硫化亜鉛などの無機蛍光体粉をバインダーに分散してある。バインダーは、フッ素樹脂系、ポリエステル系、アクリル系の単独重合体、共重合体バインダーなども挙げられる。さらに、合成ゴム系バインダーでもよい。これらは、本発明の目的を損なわない範囲で単独でもよく、組み合わせてもよい。耐湿性の点でフッ素樹脂系バインダーが好ましい。

発光層１１の裏側には、誘電層１２を設けてある。誘電層１２には例えばチタン酸バリウム、チタン酸カリウム等の高誘電物質粉を、例えば上記と同様のバインダー中に分散させて配してある。このような高誘電物質を配すると電解効率が上がってよい。

誘電層１２の裏面には、ＥＬ素子４の他方の電極を形成する対向電極層１３を設けてある。対向電極層１３は、分散媒に導電性分散質を分散させた導電性塗料で形成してある。分散媒としては、ポリエステル系、ウレタン系、シリコーン系、又はエポキシ系の各樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は、単独重合体でもよく、共重合体でもよい。本発明の目的を損なわない範囲であれば、単独で使用しても組み合わせて使用してもよい。

導電性分散質としては、金、銀、銅、ニッケル等の金属や合金、あるいはカーボンブラック、グラファイト等の導電性フィラーを用いている。これらを単独で使用しても組み合わせて使用してもよい。

透明電極層１０と発光層１１と誘電層１２と対向電極層１３とでＥＬ素子４を構成している。ＥＬ素子４と不透明着色層８で表示部２を形成している。ＥＬ素子４を含む表示部２が天面部にあり、これがＥＬシートを形成している。

対向電極層１３の裏面、すなわち芯材６との間には、接着層１４を介装している。図１中の天面部断面の一部を円で囲み、図２に、拡大して示す。

図３は、図１中、四角い二点鎖線で囲んだ箇所すなわち、隣接し合うキートップ部３ａとキートップ部３ｂとの間領域の断面の拡大図を示す。

キートップ部３ａとキートップ部３ｂとの間領域２３には、図３に示すように、透明絶縁性フィルム７と、不透明着色層８と対向電極層回路１３ａとがこの順番に積層している領域がある。なお、対向電極層回路１３ａに代え、透明絶縁性フィルム７と、不透明着色層８と、補助電極層回路とがこの順番に積層している領域もある。対向電極層回路１３ａを設けてある箇所では、図７に示すように対向電極層回路１３ａにクラックが入るおそれがあった。特に、引っ張り加工に弱いカーボン系導電材を使用している場合にクラックが入りやすい。

本実施の形態では、賦形加工前のＥＬシートの形成時において、そのようなクラックが入りやすい隣り合うキートップ同士の間領域２３内には対向電極層回路を設けず、少なくともキートップ部となる予定の範囲内には、対向電極層回路１３ａとしての第１電極層回路３１を先に形成しておく。ＥＬシートを賦形加工後に、第１電極層回路３１を設けなかった箇所を中心に対向電極層回路１３ａとしての第２電極層回路３２を形成する。

第２電極層回路３２の裏側には絶縁性材料層２２を設けてある。図３中、第２電極層回路３２を貫くＡ−Ａ線断面図を図４に示す。

クラックの発生するおそれのある箇所２０は、隣接するキートップ部３ａとキートップ部３ｂとの間領域２３であって、その間隔幅寸法Ｗがキートップ部の高さ寸法よりも小さい箇所で生じ易い。したがって、第２電極層回路３２は例えばそのような箇所に形成する。

第２電極層回路３２は、対向電極層１３を形成している導電材と実質的には、例えば同種の導電材で形成する。または、補助電極層回路を形成している導電材と実質的には、例えば同種の導電材で形成する。具体的には、金、銀、銅 ニッケル等の単体金属若しくはこれらを含む合金、又はカーボンブラック若しくはグラファイト等の導電性フィラーで形成してある。これらの材料は単独でも組み合わせてもよい。なお、カーボンブラック、グラファイト等は、導電率が高く、特に好ましい。

ここで、実質的に同種とは、全く同じものという場合の他に、例えば、対向電極層１３に成形性のよい導電材である銀ペースト又は導電性ポリマーを使用し、補助電極層回路に同じく導電材である導電性ポリマー又はカーボンブラックを使用するといったように、材料としては異質であっても導電材という点では同一であるものをも含むという意味である。ただし、互いに腐食又は変性する組み合わせとなるものは含まない。

上記のような照光式押釦スイッチ用部材１は、例えば、以下のようにして製造する。図７は、本実施の形態の製造工程の一例を示す。

透明絶縁性フィルム７を一番下にして、この透明絶縁性フィルム７の上にネガ印刷で不透明着色層８を形成する（Ｋ１）。この際、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の模様部を型取り、抜き型部９を形成する（Ｋ２）。透明着色層８によるネガ印刷にあたっては、遮光性及び絶縁性を有する不透明着色インクを用いる。

不透明着色層８の上に透明電極層１０を形成する（Ｋ３）。この透明電極層１０の形成素材は、抜き型部９内にも充填する。透明電極層１０に通じる補助電極層回路も併せて形成する。

透明電極層１０の上に発光層１１を形成する（Ｋ４）。発光層１１は、キートップ部３ａ，３ｂの天面部だけに印刷すればよい。発光層１１は、硫化亜鉛等の無機蛍光体粉をバインダーに分散したものを湿式で施す。

発光層１１の上に誘電層１２を設ける（Ｋ５）。誘電層１２は、バインダーに高誘電物質を分散させ、塗布する。誘電層１２の上に対向電極層１３を設け、更に第１電極層回路３１としての対向電極層回路１３ａを形成する（Ｋ６）。対向電極層１３と対向電極層回路１３ａとは一続きに導通させる。このようにして賦形加工前のＥＬシートを得る。賦形加工前のＥＬシートには、芯材６と接着する範囲に接着層１４を予め形成するとよい。

各層の積層方法は、例えば、転写法、スプレー、スクリーン印刷、パッド印刷、インクジェット印刷、ポッティング等が挙げられる。

このようにして得られた賦形加工前のＥＬシートを、凸凹形状を施した金型にセツトし、圧空・真空成形、プレス成形等により所望のキートップ部３の形状に合わせて絞り加工を行う（Ｋ７）。対向電極層１３側の裏側から透明電極層１０が近い表側に凸部を突きだした照光式押釦スイッチ用部材１の前駆体を得る。芯材６の形成は、熱可塑性あるいは熱硬化性、光硬化性等の樹脂を注入し金型内で硬化させればよい。

絞り加工によって形成されたキートップとキートップとの間領域２３内に、対向電極層回路としての第２電極層回路を形成する。キートップ部３の高さ値ｈがキートップ相互の間隔幅値Ｗすなわちキーピッチを超えている箇所に、第１電極層回路３１としての対向電極層回路１３ａと導通するよう、第２電極層回路３２を形成する。

第２電極層回路３２の形成方法は、スクリーン印刷のほか、スプレーによる塗布やポッティング等が挙げられる。キートップ形状に掘り込んだ治具にセツトすることによって、パターンの形成精度を向上させることができるのは言うまでもない。

第２電極層回路３２には、絶縁層２２を重ね、これにより押釦スイッチを形成した際の不測の短絡を防止する。

第２電極層回路３２の形成は、絞り加工後の芯材樹脂注入前でもよい。第２電極層回路３２形成の後には絶縁層２２を設けることが好ましい。絶縁層２２の形成は湿式又は溶射にて行う。絶縁層１６の形成素材としては、例えば、ポリエステル、アクリル、ポリカーボネート、又はシリコーン系の各樹脂が挙げられる。本発明の目的を損なわない範囲であれば、単独で使用しても組み合わせて使用してもよい。

上記の実施の形態に準じて照光式押釦スイッチ用部材１を製造した。

１２５μｍのポリカーボネートのアロイフイルム（バイホール／バイエル社製）を透明絶縁性フィルム７とし、これに着色インクをスクリーン印刷して塗布した。このフイルムに、透明電極層１０として導電性ポリマー（Ｏｒｇａｃｏｎ Ｐ３０４０／アグファ社製）をスクリーン印刷した。透明電極層１０に、更に透明電極層１０の接着層１０ａとして（ＪＥＬＣＯＮ ＡＤ−ＨＭ６／十条ケミカル（株）製）をスクリーン印刷にて塗布した。そのあと、発光が必要な箇所に発光体インク（８１５５Ｎ ＥＬミディアム／デュポン社製）をスクリーン印刷し、発光層１１を形成した。

誘電層１２として、絶縁体ペースト（８１５３Ｎ ＥＬ絶縁体ペースト／デュポン社製）にチタン酸バリウムを添加したものを塗布して形成した。対向電極層１３及び第１電極層回路３１としての対向電極層回路１３ａとして、導電性ペースト（７１５２ ＥＬカーボンペースト／デュポン社製）を用い、同様に印刷し、積層体シートを得た。

上記の積層体フィルムには、更に芯材６樹脂と接触する範囲に接着層１４を形成した。接着層１４は、ポリカーボネート系インク（ノリファンＨＴＲ／プロール社製）を印刷した。

ポリカーボネート系インクを印刷したこの印刷フイルムすなわち賦形加工前のＥＬシートを、型温が１２０℃の凹凸形状を施した金型にセットし、絞り加工を行った。

絞り加工が施されたフィルムにはポリカーボネート樹脂の射出成形により凹み部にポリカーボネート樹脂を注入し、照光式押釦スイッチ用部材１の前駆体を得た。

成形された前駆体をキー形状のくぼみがある治具にセツトし、隣接し合うキートップ部３ａとキートップ部３ｂとの間領域にある、対向電極層１３の上に導電性インク（７１５２ ＥＬカーボンペースト／デュポン社製）をポッティング印刷した。こうして、第２電極層回路２２を形成し、照光式押釦スイッチ用部材１を得た。

得られた照光式押釦スイッチ用部材１の裏面に絶縁性材料（ベルガンＺスプレー：東レダウコーニング・シリコーン（株）製）をスプレーした。

その結果、絞り加工による電極の抵抗値上昇を防止でき、輝度が向上した照光式押釦スイッチ用部材１が得られた。

これにより、従来、キートップ部同士の間隔幅寸法２ｍｍの場合、安定して輝度を実現するためにはキートップの高さも２ｍｍ程度と制限があり、２ｍｍより高いキートップ部を形成すると輝度のばらつきを生じていた場合に比較し、実施例のものではキートップ部の高さを５ｍｍとした場合であっても、安定した高輝度の照光が実現できることが確認できており、その用途も広まったといえる。

最良の実施の形態に係る照光式押釦スイッチ用部材の一例を示した要部断面図である。 図１中、丸で囲んだ箇所すなわち、照光式押釦スイッチ用部材の天面部の断面の拡大図である。 図１中、四角で囲んだ箇所すなわち、隣接し合うキートップ部とキートップ部との間領域の断面の拡大図である。 第２電極層回路を貫くＡ−Ａ線断面図である。 従来の押釦スイッチの一例を示す断面図である。 従来の照光式押釦スイッチ用部材の一例を示す断面図である。 最良の実施の形態に係る照光式押釦スイッチ用部材の製造工程の一例を示す流れ図である。

符号の説明

１ 照光式押釦スイッチ用部材
２ 表示部
３ キートップ部
４ ＥＬ素子
５ 可動接点
６ 芯材
７ 透明絶縁性フィルム
８ 不透明着色層
９ 抜き型部
１０ 透明電極層
１１ 発光層
１２ 誘電層
１３ 対向電極層
１３ａ 対向電極層回路
１４ 接着層
２０ クラック
２２ 絶縁性材料層
２３ 間領域
３１ 第１電極層回路
３２ 第２電極層回路

Claims (4)

1. ＥＬ素子を含む照光式押釦スイッチ用部材であって、対向電極層回路が第１電極層回路と第２電極層回路とからなり、前記第１電極層回路は複数のキートップ部に敷設され、複数の該第１電極層同士は導通しておらず、前記第２電極層回路は隣接する前記キートップ部同士の間領域に敷設されて隣接する前記第１電極層回路同士を導通させている照光式押釦スイッチ用部材の製造方法であって、
   前記照光式スイッチ用部材の原材料であるＥＬシートを形成する工程において、該ＥＬシートに次工程で隣接するキートップ部同士の間領域内となる予定の箇所を除いて第１電極層回路を形成し、次に前記ＥＬシートにキートップ形状を賦形加工し、次いで前記間領域内に第２電極層回路を設けることを特徴とする照光式押釦スイッチ用部材の製造方法。
2. 前記ＥＬ素子中の透明電極層が、導電性ポリマーで形成してあることを特徴とする請求項１に記載の照光式押釦スイッチ用部材の製造方法。
3. 前記第２電極層回路は、前記第１電極層回路を形成している素材と実質的に同種の素材で形成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の照光式押釦スイッチ用部材の製造方法。
4. 前記第２電極層回路は、カーボンブラック又はグラファイトで形成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の照光式押釦スイッチ用部材の製造方法。

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