(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被操作部への操作が行われて所定の入力信号の入力検出が検出手段によって為されるキースイッチであって、
シート状を為す形状記憶合金部材とシート状を為すスペーサとを積層状に配置し、
形状記憶合金部材に通電するための通電回路を設け、
被操作部への操作が行われないときには通電回路から形状記憶合金部材に通電が為されず、被操作部への操作が行われたときに通電回路から形状記憶合金部材に通電が為されて該形状記憶合金部材が超弾性を呈するようにし、
非通電時における形状記憶合金部材の形状を保持するためのシート状を為すバイアス部材とシート状を為す弾性部材を設け、形状記憶合金部材とバイアス部材と弾性部材とを積層状に配置し、
非通電時における形状記憶合金部材をスペーサ側に突出する曲面形状に形成した
ことを特徴とするキースイッチ。
【請求項２】
被操作部への操作が行われて所定の入力信号の入力検出が検出手段によって為されるキースイッチであって、
シート状を為す形状記憶合金部材とシート状を為すスペーサとを積層状に配置し、
形状記憶合金部材に通電するための通電回路を設け、
被操作部への操作が行われないときには通電回路から形状記憶合金部材に通電が為されず、被操作部への操作が行われたときに通電回路から形状記憶合金部材に通電が為されて該形状記憶合金部材が超弾性を呈するようにし、
非通電時における形状記憶合金部材の形状を保持するためのシート状を為すバイアス部材とシート状を為す弾性部材を設け、形状記憶合金部材とバイアス部材と弾性部材とを積層状に配置し、
非通電時における形状記憶合金部材をスペーサと反対側に突出する曲面形状に形成した
ことを特徴とするキースイッチ。
【請求項３】
複数の形状記憶合金部材とバイアス部材と弾性部材とを交互に積層状に配置した
ことを特徴とする請求項１に記載のキースイッチ。
【請求項４】
複数の形状記憶合金部材とバイアス部材と弾性部材とを交互に積層状に配置した
ことを特徴とする請求項２に記載のキースイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はキースイッチに関する。詳しくは、当該キースイッチの薄型化及び操作性の向上を図る技術分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、キーボード等の入力装置に使用されるキースイッチにおいては、操作性の向上の観点から、操作者が操作を行ったことを感触として受ける所謂クリック感が生じるような構造とする必要がある。
【０００３】
例えば、従来のキースイッチにあっては、ハウジングにスイッチ素子が内蔵されると共にハウジングに昇降自在に被操作部が支持されており、押圧操作が行われていない状態においては被操作部の被操作面が戻しバネによってハウジングから上方へ突出されている。
【０００４】
そして、戻しバネに抗して被操作面を押圧操作すると、被操作部の移動過程において反転バネから成るクリック機構が作動して操作者の指にクリック感触が与えられると共にスイッチ素子の可動接点が固定接点に接触してスイッチのＯＮ動作が行われる。
【０００５】
また、被操作面に対する押圧操作を解除すると、戻しバネのバネ力によって、被操作部が押圧操作前の位置に上昇移動し、スイッチ素子の可動接点が固定接点から離間してスイッチＯＦＦの状態に復帰する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、携帯型の端末装置が普及するに伴って、特にキースイッチの薄型化が要求されているが、上記した従来のキースイッチでは、クリック機構を作動させるための被操作部の移動量が大きく薄型化には限界があった。
【０００７】
また、上記した従来のキースイッチのように、戻しバネや反転バネを用いる機構にあっては、押圧操作時に大きな押圧力が必要とされると共にバネ力の低下である所謂バネのへたり等の問題もあり寿命が短いといった不具合がある。
【０００８】
そこで、本発明キースイッチは、上記した問題点を克服し、当該キースイッチの薄型化及び操作性の向上を図ることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明キースイッチは、上記した課題を解決するために、シート状を為す形状記憶合金部材とシート状を為すスペーサとを積層状に配置し、形状記憶合金部材に通電するための通電回路を設け、被操作部への操作が行われないときには通電回路から形状記憶合金部材に通電が為されず、被操作部への操作が行われたときに通電回路から形状記憶合金部材に通電が為されて該形状記憶合金部材が超弾性を呈するようにし、非通電時における形状記憶合金部材の形状を保持するためのシート状を為すバイアス部材とシート状を為す弾性部材を設け、形状記憶合金部材とバイアス部材と弾性部材とを積層状に配置し、非通電時における形状記憶合金部材をスペーサ側に、またはスペーサと反対側に突出する曲面形状に形成したものである。
【００１０】
従って、本発明キースイッチにあっては、当該キースイッチが薄型になると共に被操作部への操作が為されたときに形状記憶合金部材が記憶された形状に回復し操作者に操作を行ったことが感触として付与される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明キースイッチの実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
【００１２】
先ず、キースイッチ１００の構成の概要を説明する（図１参照）。
【００１３】
キースイッチ１００は、シート状を為す各構成要素、即ち、上方側からトップシート１０１、ストローク感発生部１０２、バイアス手段１０３、形状記憶手段１０４、入力部１０５及びベースシート１０６が積層状に配置されて成る。
【００１４】
次に、キースイッチ１００の各構成要素を具体的に説明する（図２参照）。
【００１５】
トップシート１０１としては、例えば、平板状を為すフィルム部材１が用いられており、該フィルム部材１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の高分子材料や金属材料によって形成されている。そして、フィルム部材１の一部が押圧操作が為される被操作部１ａとして形成されている。
【００１６】
ストローク感発生部１０２としては、例えば、ゴム材料等によって形成された弾性部材２が用いられている。
【００１７】
バイアス手段１０３としては、例えば、クロム（Ｃｒ）等により１ミクロン以下に成膜されたバイアス部材３が用いられており、該バイアス部材３は所定の状態における形状記憶手段１０４の形状を保持するための機能を有する。そして、バイアス部材３は、中央部が僅かに下方へ突出された緩やかな曲面形状に形成されている（図２にはバイアス部材３の突出量を誇張して示している。）。尚、バイアス部材３の上側には弾性部材２が配置されているが、該弾性部材２は、図２に示すように、バイアス部材３の形状に従って下方へ突出された緩やかな曲面形状を為していてもよく、また、平板状を為した状態で配置されていてもよい。
【００１８】
形状記憶手段１０４としては、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）等により形成された形状記憶合金部材４が用いられており、形状回復温度に達すると超弾性を呈し記憶された形状に回復する機能を有する。そして、形状記憶合金部材４は、バイアス部材３の下面に接合され、形状回復温度に達していない状態においてバイアス部材３によって下方へ突出された緩やかな曲面形状を為している。尚、形状記憶合金部材４については、Ｔｉ及びＮｉに他の材料、例えば、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、金（Ａｕ）等の金属を微量に含有させて、形状回復温度を適宜に設定してもよい。
【００１９】
入力部１０５はスペーサ５と電極６とを有し、該電極６は、ベースシート１０６として形成された基板フィルム７上に形成された回路パターン７ａ上にマウントされ、スペーサ５に形成された孔５ａに対応した位置に配置されている。そして、基板フィルム７は、ＰＥＴ等の高分子材料や金属材料によって形成されている。また、スペーサ５上には形状記憶合金部材４が配置され、該形状記憶合金部材４の下方へ突出した部分４ａが孔５ａに対応して位置され、当該部分４ａが電極６と対向した状態とされている。
【００２０】
電極６は通電線８を介して形状記憶合金部材４に接続されており、電極６、通電線８及び基板フィルム７に形成された回路パターン７ａ等によって形状記憶合金部材４に通電を行うための通電回路９が構成される。
【００２１】
尚、上記したバイアス部材３及び形状記憶合金部材４は以下のようにして形成される（図５参照）。
【００２２】
形状記憶合金部材４は、形状記憶合金の材料（Ｔｉ、Ｎｉ等）を平面形状で数ミクロン程度の厚さを有する薄膜として成膜し、５００゜Ｃから７００゜Ｃ程度の高温で熱処理を行い平面形状で形状記憶することにより形成する。
【００２３】
バイアス部材３は、Ｃｒ等の材料に一定の力を加えて曲面形状に形成した状態でバイアス膜として１ミクロン以下で成膜することにより形成する。
【００２４】
以上のようにしてバイアス部材３と形状記憶合金部材４とを形成し、バイアス部材３と形状記憶合金部材４とを、例えば、接着等の適宜の手段により接合する。従って、形状記憶合金部材４は、通電回路９から通電が為されず形状回復温度に達していない状態においてバイアス部材３によって下方へ突出された緩やかな曲面形状を為す。
【００２５】
次に、キースイッチ１００の動作を説明する（図２乃至図４参照）。
【００２６】
上記したように、形状記憶合金部材４が形状回復温度に達していない状態においては、該形状記憶合金部材４がバイアス部材３に従って下方へ突出された緩やかな曲面形状を為している（図２参照）。また、形状記憶合金部材４の部分４ａが電極６と所定の間隔を以って離間し対向した状態とされている（図２参照）。
【００２７】
操作者によってフィルム部材１の被操作部１ａが押圧操作されると、フィルム部材１が屈曲されると共にスペーサ５が変形され弾性部材２及びバイアス部材３を介して形状記憶合金部材４が下方へ移動される（図３参照）。形状記憶合金部材４が下方へ移動される過程においては、図３に示すように、弾性部材２が圧縮されるようにして弾性変形されるため、操作者には押圧操作に伴って被操作部１ａが下方へ移動されたことが感触として付与される所謂ストローク感が付与される。従って、ストローク感の発生によって、キースイッチ１００の良好な操作性を確保することができる。
【００２８】
形状記憶合金部材４が下方へ移動されると、該形状記憶合金部材４の部分４ａの下面が電極６に接触し（図３参照）、通電回路９が閉塞されて形状記憶合金部材４に通電が為される。形状記憶合金部材４に通電が為されると、形状記憶合金部材４の温度が形状回復温度に達し該形状記憶合金部材４が超弾性を呈し記憶された平板形状に回復される（図４参照）。従って、形状記憶合金部材４に従ってバイアス部材３も平板状に変形され、操作者には形状記憶合金部材４が記憶された形状に回復されることによって押圧力に対する反力としての所謂クリック感が付与される。
【００２９】
尚、形状記憶合金部材４が下方へ移動され通電回路９が閉塞されたときに、形状記憶合金部材４に周期的に通電することにより振動を発生させ、操作者にこの振動によるクリック感を付与するようにしてもよい。
【００３０】
形状記憶合金部材４が下方へ移動され部分４ａと電極６とが接触すると、通電回路９から形状記憶合金部材４へ通電が為されると同時に、スイッチＯＮの状態となり図示しない検出手段（検出回路）によって所定の入力信号が検出されるようになっている。
【００３１】
形状記憶合金部材４が超弾性を呈し記憶された平板形状に回復すると、スペーサ５が変形される元の状態に戻って形状記憶合金部材４の部分４ａと電極６とが離間され、スイッチＯＦＦの状態となる（図４参照）。形状記憶合金部材４の部分４ａと電極６とが離間されると、通電回路９からの形状記憶合金部材４への通電が解除され形状記憶合金部材４の温度が下降していく。従って、形状記憶合金部材４は形状回復温度に達する前の状態に戻り、押圧操作を解除することによりキースイッチ１００が操作される前の元の状態に戻る（図２参照）。
【００３２】
キースイッチ１００が操作される前の元の状態に戻ったときには、形状記憶合金部材４はバイアス部材３に従って下方へ突出された緩やかな曲面形状の状態が保持される。従って、形状記憶合金部材４が非操作状態において常に一定の形状に保持され、操作者は操作時において常に一定の操作感覚を得ることができる。また、バイアス部材３と形状記憶合金部材４とが積層されているため、キースイッチ１００の薄型化を図ることができる。
【００３３】
キースイッチ１００にあっては、上記したように、非通電時における形状記憶合金部材４をスペーサ５側に突出する曲面形状に形成しているため、通電されて形状記憶合金部材４が記憶された形状に回復するときに大きな反力が操作者に付与され、良好な操作性を確保することができる。また、形状記憶合金部材４をスペーサ５側に突出する曲面形状に形成することにより、操作時において形状記憶合金部材４と電極６とを確実に接触させることができる。
【００３４】
上記には、非通電時においてスペーサ５側に凸の曲面形状を為す形状記憶合金部材４を有するキースイッチ１００について説明したが、逆に、図６に示すように、非通電時においてスペーサ５と反対側に凸の曲面形状を為す形状記憶合金部材４Ａを有するキースイッチ１００Ａを用いるようにしてもよい。尚、形状記憶合金部材４Ａは、中央部が僅かに上方へ突出された緩やかな曲面形状に形成されたバイアス部材３Ａに接合されている。
【００３５】
このように、スペーサ５と反対側に凸の曲面形状を為す形状記憶合金部材４Ａを有するキースイッチ１００Ａを用いた場合であっても、キースイッチ１００と同様に、形状記憶合金部材４が記憶された形状に回復するときに大きな反力が操作者に付与され、キースイッチ１００Ａの良好な操作性を確保することができる。
【００３６】
以上に記載した通り、キースイッチ１００及びキースイッチ１００Ａにあっては、シート状を為す形状記憶合金部材４とスペーサ５とが積層状に配置されているため、当該キースイッチ１００及びキースイッチ１００Ａの薄型化を図ることができる。また、被操作部１ａへの操作が行われたときに通電回路９から形状記憶合金部材４に通電が為されて該形状記憶合金部材４が超弾性を呈するため、従来のキースイッチのように戻しバネやクリック感を発生させるための反転バネを用いる必要がなく、薄型にも拘らず良好な操作性を確保することができると共にバネのへたり等の問題がなく寿命を長くすることができる。
【００３７】
図７は複数のバイアス部材３と形状記憶合金部材４とを交互に積層したキースイッチ１００Ｂを示す概念図である。
【００３８】
キースイッチ１００Ｂにあっては、ストローク感発生部１０２と入力部１０５との間にバイアス手段１０３、１０３、・・・と形状記憶合金手段１０４、１０４、・・・とが交互に積層状に配置されている。
【００３９】
キースイッチ１００Ｂにあっては、各構成要素が積層状に配置されていることから、キースイッチ１００及びキースイッチ１００Ａと同様に薄型化を図ることができる。また、バイアス手段１０３、１０３、・・・と形状記憶合金手段１０４、１０４、・・・とが交互に積層状に配置されているため、操作時において操作者に特に大きな反力が付与され操作性の一層の向上を図ることができると共に各形状記憶合金手段１０４、１０４、・・・がバイアス手段１０３、１０３、・・・によって非操作状態において常に一定の形状に保持され、操作者が操作時において常に一定の操作感覚を得ることができる。
【００４０】
上記したキースイッチ１００Ｂにあっては、バイアス手段１０３、１０３、・・・を用いているが、例えば、バイアス手段１０３、１０３、・・・を用いずに形状記憶合金手段１０４、１０４・・・のみを積層状に配置することも可能である。このように形状記憶合金手段１０４、１０４、・・・のみを積層状に配置すれば、部品点数の削減を図ることができると共に一層の薄型化を図ることができる。尚、この場合形状記憶合金手段１０４、１０４、・・・間の絶縁を図る必要がある場合でも、通常、形状記憶合金手段１０４、１０４、・・・の表面には酸化膜が形成されるため、この酸化膜が絶縁機能を有することとなり、別に絶縁性を有する部材等を形状記憶合金手段１０４、１０４、・・・間に配置する必要はない。
【００４１】
また、キースイッチ１００Ｂにおける通電は、形状記憶合金手段１０４、１０４、・・・を直列に接続して行ってもよく、また、形状記憶合金手段１０４、１０４、・・・を並列に接続して行ってもよいが、直列に接続する場合の方が並列に接続する場合に比し、消費電力が少なくて済むという効果が奏される。
【００４２】
尚、上記した実施の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明の実施を行うに際しての具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明キースイッチは、被操作部への操作が行われて所定の入力信号の入力検出が検出手段によって為されるキースイッチであって、シート状を為す形状記憶合金部材とシート状を為すスペーサとを積層状に配置し、形状記憶合金部材に通電するための通電回路を設け、被操作部への操作が行われないときには通電回路から形状記憶合金部材に通電が為されず、被操作部への操作が行われたときに通電回路から形状記憶合金部材に通電が為されて該形状記憶合金部材が超弾性を呈するようにし、非通電時における形状記憶合金部材の形状を保持するためのシート状を為すバイアス部材とシート状を為す弾性部材を設け、形状記憶合金部材とバイアス部材と弾性部材とを積層状に配置し、非通電時における形状記憶合金部材をスペーサ側に、またはスペーサと反対側に突出する曲面形状に形成したことを特徴とする。
【００４４】
従って、形状記憶合金部材とスペーサとが積層状に配置されているためキースイッチの薄型化を図ることができ、また、被操作部への操作が為されたときに形状記憶合金部材が超弾性を呈するため薄型にも拘らず良好な操作性を確保することができると共にバネのへたり等の問題がなく寿命を長くすることができる。さらに、形状記憶合金部材とバイアス部材と弾性部材とを積層状に配置したので、キースイッチの一層の薄型化を図ることができるだけでなく、形状記憶合金部材が非操作状態において常に一定の形状に保持され操作者は操作時において常に一定の操作感覚を得ることができ、また、操作時において弾性部材が弾性変形されるため、操作者には被操作部が移動されたことが感触として付与される所謂ストローク感が付与され、ストローク感の発生によって良好な操作性を確保することができる。そして、さらに、非通電時における形状記憶合金部材をスペーサ側に、またはスペーサと反対側に突出する曲面形状に形成したので、通電されて形状記憶合金部材が記憶された形状に回復するときに大きな反力が操作者に付与され、良好な操作性を確保することができる。
【００４７】
請求項３及び請求項４に記載した発明にあっては、複数の形状記憶合金部材とバイアス部材と弾性部材とを交互に積層状に配置したので、操作時において操作者に特に大きな反力が付与され操作性の一層の向上を図ることができると共に、各形状記憶合金部材がバイアス部材によって非操作状態において常に一定の形状に保持され、操作者が操作時において常に一定の操作感覚を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】キースイッチを示す概念図である。
【図２】操作される前の状態を示すキースイッチの概略断面図である。
【図３】操作され形状記憶合金部材が電極と接した状態を示すキースイッチの概略断面図である。
【図４】操作され形状記憶合金部材が超弾性を呈して記憶された形状に回復された状態を示すキースイッチの概略断面図である。
【図５】形状記憶合金部材とバイアス部材とを接合する前後の状態を示す概略断面図である。
【図６】記憶された形状が異なる形状記憶合金部材を有するキースイッチを示す概略断面図である。
【図７】複数のバイアス部材と形状記憶合金部材とが積層されたキースイッチを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１００…キートップ、１０２…ストローク感発生部（弾性部材）、１０３…バイアス手段（バイアス部材）、１０４…形状記憶手段（形状記憶合金部材）、１ａ…被操作部、２…弾性部材、３…バイアス部材、４…形状記憶合金部材、５…スペーサ、９…通電回路
【図１】
0004296453.tif 000002
【図２】
0004296453.tif 000003
【図３】
0004296453.tif 000004
【図４】
0004296453.tif 000005
【図５】
0004296453.tif 000006
【図６】
0004296453.tif 000007
【図７】
0004296453.tif 000008