特許 7511599 キーボード装置及び電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-27

(45)【発行日】2024-07-05

(54)【発明の名称】キーボード装置及び電子機器

(51)【国際特許分類】

   H01H 13/02 20060101AFI20240628BHJP

   H01H 13/52 20060101ALI20240628BHJP

   H01H 9/16 20060101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

H01H13/02 A

H01H13/52 E

H01H9/16 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022065122

(22)【出願日】2022-04-11

(65)【公開番号】P2023155663

(43)【公開日】2023-10-23

【審査請求日】2023-03-16

(73)【特許権者】

【識別番号】311012169

【氏名又は名称】ＮＥＣパーソナルコンピュータ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 正人

(72)【発明者】

【氏名】舟山 高弘

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開平６－６８７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平５－３１０４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－８９０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００２５８５８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部から、下側シート、スペーサシート、上側シート及び光源実装シートが順次積層された４層のメンブレンシートを有し、
前記下側シートの上面には、固定接点を接続する第１のマトリクス配線パターンが形成され、
前記上側シートの下面には、可動接点を接続する第２のマトリクス配線パターンが形成され、
前記スペーサシートは、前記固定接点と前記可動接点との接触を可能にする貫通孔の空隙部を形成し、
前記光源実装シートの上面には、光源及び前記光源を接続する光源配線パターンが形成され、
前記光源実装シートは、キートップによって押下される領域に貫通孔を設けたキーボード装置。

【請求項2】

下部から、下側シート、スペーサシート、上側シート及び光源実装シートが順次積層された４層のメンブレンシートを有し、
前記下側シートの上面には、固定接点を接続する第１のマトリクス配線パターンが形成され、
前記上側シートの下面には、可動接点を接続する第２のマトリクス配線パターンが形成され、
前記スペーサシートは、前記固定接点と前記可動接点との接触を可能にする貫通孔の空隙部を形成し、
前記光源実装シートの上面には、光源及び前記光源を接続する光源配線パターンが形成され、
前記光源配線パターンは、キートップによって押下される領域外に形成されるキーボード装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のキーボード装置であって、
筐体を形成するフレーム及び／又は前記キートップは、前記光源に対応する位置に透光部が形成されるキーボード装置。

【請求項4】

請求項１または２に記載のキーボード装置が搭載あるいは接続される電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メンブレンシート上の光源配線パターンとキースイッチのマトリクス配線パターンとの干渉を簡易な構成で抑止し、配線強度も維持することができるキーボード装置及び電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ノートＰＣなどの電子機器に搭載されるキーボード装置やパソコンなどに外部接続されるキーボード装置では、キートップの下に膜状のメンブレンスイッチを配置してキー入力を検出する構成が知られている（例えば特許文献１）。メンブレンスイッチは、キー構造の直下に配置されキー入力を検知する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１５７５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のようなキーボード装置では、ＬＥＤ光源を用いてキーボード装置上に動作状態を示す各種のインジケーターが設けられる。この各種のインジケーターは、キーボード装置の四方に分散して表示される場合がある。特に、電子機器に外部接続されるワイヤレスのキーボード装置では、キー自体に限らず、独立したバッテリ表示や接続状態表示などが必要となる。このため、ＬＥＤ光源を接続する光源配線パターンは広範囲にわたる。一方、メンブレンスイッチの接点に接続されるマトリクス配線パターンも広範囲にわたる。

【0005】

ここで、メンブレンスイッチを有するメンブレンシートは、スペーサシートを挟んで上側シートと下側シートとを有し、メンブレンスイッチの接点は、スペーサシートの空隙部で向かい合って形成される。そして、各接点を接続するマトリクス配線パターンは、上側シート及び下側シートにそれぞれ形成される。一方、光源配線パターンは、上側シートあるいは下側シートに形成される。下側シートに光源配線パターンが形成される場合、下側シートには光源配線パターンとマトリクス配線パターンとが広範囲に形成されるため、干渉する場合がある。この場合、下側シートには光源配線パターンとマトリクス配線パターンとの干渉部分には、絶縁膜などのジャンパを形成する必要があり、パターン印刷が複雑になるとともに、干渉部分のパターン形成が難しく、配線強度の維持も困難な場合が発生する。

【0006】

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、メンブレンシート上の光源配線パターンとキースイッチのマトリクス配線パターンとの干渉を簡易な構成で抑止し、配線強度も維持することができるキーボード装置及び電子機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１態様に係るキーボード装置は、下部から、下側シート、スペーサシート、上側シート及び光源実装シートが順次積層された４層のメンブレンシートを有し、前記下側シートの上面には、固定接点を接続する第１のマトリクス配線パターンが形成され、前記上側シートの下面には、可動接点を接続する第２のマトリクス配線パターンが形成され、前記スペーサシートは、前記固定接点と前記可動接点との接触を可能にする貫通孔の空隙部を形成し、前記光源実装シートの上面には、光源及び前記光源を接続する光源配線パターンが形成されている。

【0008】

このような構成によれば、光源配線パターンと、第１のマトリクス配線パターンと、第２のマトリクス配線パターンとは、それぞれ異なるシート上に印刷される。これにより、メンブレンシート上の光源配線パターンと第１のマトリクス配線パターンと第２のマトリクス配線パターンとの干渉を簡易な構成で抑止することができるとともに、配線強度も維持することができる。

【0009】

さらに、前記空隙部の径は、前記光源実装シートの弾性係数に応じて拡幅されるようにしてもよい。これにより、前記光源実装シートを設けない場合と同様なキータッチを実現できる。

【0010】

また、前記光源実装シートは、キートップによって押下される領域に貫通孔を設けるようにしてもよい。これにより、前記光源実装シートを設けない場合と同様なキータッチを実現できる。

【0011】

さらに、前記光源配線パターンは、キートップによって押下される領域外に形成するとよい。これにより、光源配線パターンの配線強度が劣化することがない。

【0012】

また、筐体を形成するフレーム及び／又はキートップは、前記光源に対応する位置に透光部が形成されるようにしてもよい。これにより、透光部がインジケーターとして機能する。

【0013】

さらに、上記のキーボード装置が搭載あるいは接続される電子機器であってもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の上記態様によれば、メンブレンシート上の光源配線パターンとキースイッチのマトリクス配線パターンとの干渉を簡易な構成で抑止し、配線強度も維持することができるキーボード装置及び電子機器を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、一実施形態に係るキーボード装置の平面図である。

【図2】図２は、キーボード装置の内部構造を模式的に示す要部拡大側面断面図である。

【図3】図３は、メンブレンシートの分解斜視図である。

【図4】図４は、メンブレンシートの内部構造を模式的に示す要部拡大側面断面図である。

【図5】図５は、従来のメンブレンシートの分解斜視図である。

【図6】図６は、従来のメンブレンシートの内部構造を模式的に示す要部拡大側面断面図である。

【図7】図７は、変形例によるメンブレンシート３１の内部構造を模式的に示す要部拡大側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係るキーボード装置及び電子機器について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【0017】

＜キーボード装置の構造＞
図１は、一実施形態に係るキーボード装置１２の平面図である。なお、キーボード装置１２を使用するユーザから見た方向を基準とし、手前側を前、奥側を後、厚み方向を上下、幅方向を左右と呼んで説明する。

【0018】

キーボード装置１２は、複数のキースイッチ２４を有する。キーボード装置１２は、各キースイッチ２４の操作面となるキートップ２４ａの周囲をフレーム２６で仕切っている。

【0019】

フレーム２６は、樹脂や金属等で形成されている。フレーム２６は、網目状の枠体である。本実施形態のフレーム２６は、キーボード装置１２のカバー部材として機能する。フレーム２６は、各キートップ２４ａが上下動可能に挿入された複数の孔部２６ａを有する。

【0020】

フレーム２６上には、前後左右にわたって広範囲にインジケーターとして機能する透光部２７（２７ａ～２７ｇ）が配置される。なお、後述するように、透光部２７の下側にＬＥＤ光源が配置される。透光部２７ａ，２７ｂは、キーボード装置１２の左端側のキーに配置される。透光部２７ａは、ＣａｐｓＬｏｃｋキーの右上に配置されてＣａｐｓＬｏｃｋロックの状態を表示する。透光部２７ｂは、ＦｎＬｏｃｋキーの右下に配置されてＦｎＬｏｃｋ状態を表示する。

【0021】

透光部２７ｃ～２７ｆは、キーボード装置１２の右後端側のキーに配置される。透光部２７ｃは、無線ＬＡＮによる本体接続キーの右上に配置されて無線ＬＡＮを介した本体との接続状態を表示する。透光部２７ｄ，２７ｅは、それぞれＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）機器接続キーの右上に配置されてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）機器接続の状態を表示する。透光部２７ｆは、ＮｕｍＬｏｃｋキーの右上に配置されてＮｕｍＬｏｃｋ状態を表示する。さらに、透光部２７ｇは、キーボード装置１２の右前端側に配置される。透光部２７ｇは、バッテリの状態を表示する。なお、キーボード装置１２はワイヤレスキーボード装置として説明する。また、各透光部２７ａ～２７ｇの近くには、各透光部２７ａ～２７ｇの表示内容を示す標識が描かれている。

【0022】

図２は、キーボード装置１２の内部構造を模式的に示す要部拡大側面断面図である。図２に示すように、キーボード装置１２は、底面を形成する底板３２とフレーム２６との間にメンブレンシート３１とベースプレート３０とが収容される。メンブレンシート３１は、ベースプレート３０を介して底板３２上に配置される。

【0023】

各キースイッチ２４は、キートップ２４ａと、ガイド機構２４ｂと、ラバードーム２４ｃとを有する。ガイド機構２４ｂは、キートップ２４ａをベースプレート３０の上面側で上下動可能に支持するものである。ガイド機構２４ｂは、キートップ２４ａの下面とベースプレート３０の上面との間を連結するシザー機構である。ラバードーム２４ｃは、シリコーンゴム等の可撓性を有する弾性材料で形成されたドーム形状部材である。ラバードーム２４ｃは、メンブレンシート３１とキートップ２４ａとの間に配設される。ラバードーム２４ｃは、キートップ２４ａが押下された場合にメンブレンシート３１を押圧すると共に、キートップ２４ａの押下操作が解除された際にキートップ２４ａを元の位置に復帰させる弾性部材である。

【0024】

ベースプレート３０は、各キースイッチ２４などを取り付けるものであり、薄いステンレス板やアルミニウム板等、金属製の板状部材に切り起こし成形や打ち抜き成形を施したものである。

【0025】

＜メンブレンシートの構造＞
図３は、メンブレンシート３１の分解斜視図である。また、図４は、メンブレンシート３１の内部構造を模式的に示す要部拡大側面断面図である。図３及び図４に示すように、メンブレンシート３１は、下部から、下側シート４、スペーサシート３、上側シート２、光源実装シート１が順次積層される。下側シート４の上面と上側シート２の下面とには、それぞれ対向配置される固定接点Ｓ４と可動接点Ｓ２が形成されている。この固定接点Ｓ４及び可動接点Ｓ２が配置される領域においてスペーサシート３は、空隙部３ａとしての円形の貫通孔を形成している。

【0026】

そして、キートップ２４ａが押下されることによってラバードーム２４ｃが下降すると、上側シート２の可動接点Ｓ２は光源実装シート１とともに下降し、下側シート４の固定接点Ｓ４に密着して接点を閉じる。

【0027】

下側シート４の上面には、固定接点Ｓ４を接続するためのマトリクス配線パターンＬ４が印刷されている。また、上側シート２の下面には、可動接点Ｓ２を接続するためのマトリクス配線パターンＬ２が印刷されている。

【0028】

一方、光源実装シート１の上面には、インジケーターとして機能する透光部２７に対応した位置にＬＥＤ光源４０が配置され、このＬＥＤ光源を接続するための光源配線パターンＬ４０が印刷されている。したがって、光源配線パターンＬ４０、マトリクス配線パターンＬ２、マトリクス配線パターンＬ４は、それぞれ異なるシート上に形成されることになる。

【0029】

この結果、光源配線パターンＬ４０と、マトリクス配線パターンＬ４，Ｌ２とが重なっても、干渉防止のための絶縁パターンを形成する必要もなく、断線や短絡も生じにくく、それぞれ独立した配線パターンを形成するため、配線強度も維持されることになる。

【0030】

＜従来のメンブレンシートとの比較＞
図５は、従来のメンブレンシートの分解斜視図である。また、図６は、従来のメンブレンシートの内部構造を模式的に示す要部拡大側面断面図である。図５及び図６に示すように、従来のメンブレンシートは、上側シート２、スペーサシート３、下側シート４の３層構造であった。そして、上側シート２の下面には可動接点Ｓ２とマトリクス配線パターンＬ２とが形成されていた。さらに、下側シート４の上面には、固定接点Ｓ４とマトリクス配線パターンＬ４、及び、ＬＥＤ光源４０と光源配線パターンＬ４０が配置されていた。

【0031】

このため、従来のメンブレンシートでは、図６に示すように、下側シート４にマトリクス配線パターンＬ４と光源配線パターンＬ４０とが交差する干渉領域Ｅ１～Ｅ３が発生していた。この干渉領域Ｅ１～Ｅ３では、例えば、マトリクス配線パターンＬ４と光源配線パターンＬ４０との間に絶縁層を新たに形成する必要がある。このため、マトリクス配線パターンＬ４と光源配線パターンＬ４０との形成工程が複雑になるとともに、配線強度を高く維持することができない。また、上側シート２及びスペーサシート３には、ＬＥＤ光源４０を配置するための貫通孔を形成する必要があった。

【0032】

なお、上側シート２の上面にＬＥＤ光源４０を配置し、光源配線パターンＬ４０を形成する両面印刷も考えられるが、上側シート２の薄さ及び両面印刷の位置決めの難しさがあり、困難である。

【0033】

また、キートップ２４ａの押下に伴うラバードーム２４ｃの下降の際、光源実装シート１も同時に下降することになるため、可動接点Ｓ２と固定接点Ｓ４とのスイッチングに余分な荷重が必要となる場合、空隙部３ａの径を大きくすればよい。すなわち、空隙部３ａの径は、光源実装シート１の弾性係数に応じて拡幅される。

【0034】

これに対し、本実施形態では、上側シート２の上層に、光源配線パターンＬ４０とＬＥＤ光源４０を配置して、光源配線パターンＬ４０とマトリクス配線パターンＬ４とを同一平面上に形成しないようにしているので、メンブレンシート３１上の光源配線パターンＬ４０とマトリクス配線パターンＬ２，Ｌ４との干渉を簡易な構成で抑止し、配線強度も維持することができる。

【0035】

＜変形例＞
図７は、変形例によるメンブレンシート３１の内部構造を模式的に示す要部拡大側面断面図である。図７に示すように、この変形例では、光源実装シート１においてラバードーム２４ｃが当接する領域に貫通孔１ａを形成している。これにより、ラバードーム２４ｃの下端は、直接、上側シート２を押圧することになり、光源実装シート１を設けない従来のメンブレンシートと同様の設計を行うことができる。この場合、光源実装シート１上の光源配線パターンＬ４０は、ラバードーム２４ｃが当接するラバードーム当接領域を除いて形成されることになる。なお、上記の実施形態においても、ラバードーム当接領域には、ラバードーム２４ｃの荷重がかかるため、光源配線パターンＬ４０は形成しない。

【0036】

なお、上記の実施形態及び変形例では、キートップ２４ａの下部にＬＥＤ光源４０を配置するものと配置しないものとが混在していたが、キートップ２４ａの下部にＬＥＤ光源４０を配置する場合、キートップ２４ａの下部であってラバードーム当接領域外にＬＥＤ光源４０を配置するとよい。この場合、キートップ２４ａに透光部を設け、キートップ２４ａの下部に配置されたＬＥＤ光源４０によってキートップ２４ａの透光部を照射する。

【0037】

また、上記の実施形態及び変形例では、独立して外部接続するワイヤレスのキーボード装置として説明したが、有線接続のキーボード装置であってもよい。また、ノートＰＣなどの電子機器に搭載されたキーボード装置であってもよい。

【0038】

さらに、ＬＥＤ光源４０の光照射を側面に向けるとともに、透光部をキーボード装置１２の側面に設けてもよい。

【0039】

なお、上記の実施の形態及び変形例で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【符号の説明】

【0040】

１ 光源実装シート
１ａ 貫通孔
２ 上側シート
３ スペーサシート
３ａ 空隙部
４ 下側シート
１２ キーボード装置
２４ キースイッチ
２４ａ キートップ
２４ｂ ガイド機構
２４ｃ ラバードーム
２６ フレーム
２６ａ 孔部
２７，２７ａ～２７ｇ 透光部
３０ ベースプレート
３１ メンブレンシート
３２ 底板
４０ ＬＥＤ光源
Ｅ１～Ｅ３ 干渉領域
Ｌ２，Ｌ４ マトリクス配線パターン
Ｌ４０ 光源配線パターン
Ｓ２ 可動接点
Ｓ４ 固定接点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】