專利名稱：內部發(fā)光的按鈕開關單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新穎的內部發(fā)光的按鈕開關單元，或者更確切說，涉及這樣一種內部發(fā)光的按鈕開關單元，其即使在黑暗的位置也能被識別，并用作在各種電子裝置上的開關單元，該電子裝置安裝在運動物體例如車載音響裝置、汽車電話之類以及在用于辦公室和家庭的電子裝置包括便攜式計算器、電話之類上使用。
為了能保證即使在黑暗的位置下識別或例如在鈕頂部上的標記外觀的能見度，以前已經對可供使用的按鈕開關單元提出了各種提議和進行嘗試。一種方案是利用一種可發(fā)光的按鈕開關單元，其中用于按鈕開關的覆蓋元件裝在一個發(fā)光體例如LED(發(fā)光二極管)上。附

圖13描述了這樣一種可發(fā)光的按鈕開關單元的實例，該單元通常由基底部分27、上升部分26以及鈕頂部分21構成，它們均由透光材料制成，其中在其下表面帶有一個由導電材料構成的動觸點的鈕頂部分21裝在單元的頂表面上，其上具有由具有透孔23的遮光著色層24所覆蓋的透光層22，以便顯示例如文字、記號、符號標志之類的標記，同時光源25例如LED之類裝在基座部分27中的某處。
用于制造上述可發(fā)光的按鈕開關單元的覆蓋元件的典型方法包含的步驟是，在由透光材料制成的鈕頂部分21的頂表面上進行網板印刷形成透光著色層22，然后形成遮光著色覆蓋層24，以便覆蓋鈕頂部分的頂表面和側表面，接著通過形成透孔23以便顯示利用激光刻制器之類形成的標記。適宜用作覆蓋元件的材料的實例包括硅橡膠和有機熱塑性的彈性體例如以氨基甲酸乙酯為基的上述物質以及其它，這是根據透光度要求以便保證能見度以及根據回彈性的要求，以便保證開關動作提出來的。
來自光源25的光進入在基座部分27處的覆蓋元件并且通過覆蓋元件到達鈕頂部分21，并且經由遮光著色層24的頂表面上形成標志的透孔23向外發(fā)光。由于在透孔23中的透光層22上形成具有一種適當顏色例如白色的半透明的光漫射層，由來自光源25的光均勻照射由透孔23限定的標記，使得當該半透明的光漫射層為淺顏色時，由于與遮光著色層24相對比，使得在黑暗位置以及在良好照明位置均能形成良好的能見度。
上述類型的按鈕開關覆蓋層必須滿足幾個要求1)應當保證操作開關時指端運動的推動作用平穩(wěn)；2)由推動的手指能夠感到動觸點相對定觸點的轉換移動具有可靠性；3)在多次重復轉換動作之后，可以在很長時間內維持在鈕頂的頂表面上顯現(xiàn)的標記的能見度，如此等等。關于第一個要求，由于由以橡膠為基的材料例如硅橡膠或一種有機熱塑性的彈性體本身具有的膠粘性不能保證指端運動的推動作用充分平穩(wěn)性，現(xiàn)行使用的按鈕開關覆蓋元件不能總是讓人滿意。近些年來，考慮到對于按鈕開關覆蓋層的要求，該覆蓋層越來越降低高度，采取的一人措施是降低上升部分26的高度，以便當在轉換操作過程中由于卡搭接觸通過手指端感覺上升部分26的彎曲和回彈而感知可靠性，由于按鈕開關的推動行程降低，使上述第二個要求不太得到滿足。由于多次重復推動作用的結果，由于摩擦引起的磨損也使對于標記的持久能見度的第三個要求不能總是滿足的。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種新穎的改進的內部發(fā)光的按鈕開關單元，其不存在上述問題以及在上述先有技術的常規(guī)的內部發(fā)光的按鈕開關單元中的缺點。
因此，本發(fā)明的內部發(fā)光的按鈕開關單元是一個組件，其包含(a)上部片狀元件，其由第一彈性片和鈕頂部分整體構成，第一彈性片具有這樣一種透光性使得能夠保證圖像的能見度，而鈕頂部分由透光的合成樹脂構成，具有的肖氏D級硬度至少為40，并且在第一彈性片的上表面上隆起；(b)下部片狀元件，其由第二透光彈性片和由透光材料制成的，在第二彈性片的下表面上伸出的定位板加壓件整體構成，下部片狀元件位于上部片狀元件(a)的下方；(c)位于下部片狀元件的下方的光導板；(d)位于下部片狀元件下方的定位板；(e)位于下部片狀元件的電路板；以及(f)位于下部片狀元件下方和電路板上方的光源，至少第一和第二彈性片的其中的任一個裝在具有著色層的各表面的其中至少一個表面上。
圖1到圖3每一個均表示本發(fā)明的內部發(fā)光的按鈕開關單元的一個實例的豎直斷面圖。
圖4是表示在本發(fā)明的內部發(fā)光的按鈕開關單元中的上部片狀元件的一個實例的透視圖。
圖5是表示在本發(fā)明的內部發(fā)光的按鈕開關單元中的下部片狀元件的一個實例的透視圖。
圖6到圖12每一個均表示在本發(fā)明的內部發(fā)光的按鈕開關單元中的由上部片狀元件和下部片狀元件構成的組件的實例的豎直斷面圖。
圖13是表示常規(guī)的內部發(fā)光的按鈕開關單元的一個實例的豎直斷面圖。
如上所述，本發(fā)明的內部發(fā)光的按鈕開關單元的各個部分都是由具有透光性的聚合材料制成的，而術語“透光性”在這里意指，在元件一側的圖像能夠通過該元件在元件的另一側由觀察者識別，使得該元件不必要求保持完全透明，不含著色劑或粉末材料。
本發(fā)明的內部發(fā)光的按鈕開關單元的主要部分包括(a)由第一彈性片和在第一彈性片的上表面上向上隆起的鈕頂部分整體構成的上部片狀元件，(b)在上部片狀元件(a)下方的下部片狀元件，其由第二彈性片和在第二彈性片的下表面上向下伸出的定位板加壓件整體構成，(c)光導板，(d)定位板，(e)電路板以及(f)光源，各個部分(c)、(d)、(e)和(f)每個都位于下部片狀元件(b)的下方。
圖1以豎直斷面圖的方式介紹了本發(fā)明的內部發(fā)光的按鈕開關單元的一個典型實例。在該圖中，上部片狀元件A由第一彈性片1和鈕頂部分2整體構成，第一彈性片1具有透光性，帶有遮光著色層3和透光著色層4，在其下表面上設有通過印刷形成的標記以便表示該開關單元功能，該標記占滿遮光著色層3中的開孔，而鈕頂部分2由透光的合成樹脂制成，具有肖氏D級硬度至少為40，由第一彈性片1的上表面向上隆起。位于上部片狀元件A下方的下部片狀元件B由第二透光彈性片5和定位板加壓件6整體構成，加壓件6由透光材料制成，在正對鈕頂部分2下方的第二彈性片5的下表面上向下伸出。在下部片狀元件B的下方設有光導板7、定位板8、電路板9和光源10，同時動觸點12裝在定位板18的下表面上，一對定觸點11裝在電路板9上，面對動觸點12。這種組件作為一個整體包含在外殼13之內。
由于在圖1中介紹的開關單元中的第一彈性片1和鈕頂部分2都是由透光材料制成的，借助于由下方光源10的照明，從上方清晰地識別在遮光著色層4的表面上通過印刷形成的標記，由于印刷的標記決不會直接與指端接觸，避免磨損而絕對安全，從而保證持久的識別能力。當用于指端或其它物體向下按動鈕頂部分2時，在下部片狀元件B的第二彈性片5的下表面上伸出的定位板加壓件6通過定位板8向下推動可動觸點12，使得在動觸點12和在電路板9上的定觸點11之間的電路閉合。由定位板8的定位動作引起各個部分的移動，使得開關操作者在指端感受到定位的可靠接觸的感覺。
構成第一彈性片1的透光彈性材料的實例包括各種硅橡膠和熱塑性彈性體例如以氨基甲酸乙酯為基的彈性體。構成鈕頂部分2的透光樹脂材料的實例包括丙烯酸和異丁烯酸樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂，聚酯樹脂，聚碳酸酯樹脂，二甲基二苯基有機多分子硅醚樹脂等等，該材料的肖氏D級硬度必須為40或其以上。在第一彈性片1的下表面上的遮光著色層3例如由一種例如為硅橡膠與顏料或例如為碳黑之類的填充劑的混合物制成。占滿在遮光層3中的開孔的透光彈性層4例如由透光的硅橡膠和一種適當的著色劑的混合物制成。假如需要，利用例如由與遮光顏料例如二氧化鈦相混合的液態(tài)氨基甲酸乙酯樹脂制備的糊狀印刷劑進行印刷，在透光著色層4的下表面上形成標記。
在下部片狀元件B，利用可與在上部片狀元件A中的第一彈性片1構成材料相同的一種透光的彈性體構成第二彈性片5。不必特別限定，可以由具有適當硬度的一種硅橡膠構成定位板加壓件6。
另外還用作下部片狀元件B和定位板8或電路板9之間的襯墊的光導板7由一種高透光材料制成，例如丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、硅橡膠之類材料。在其下表面上帶有動觸點12的定位板8用以對操作者的指端提供卡搭接觸的感覺，所以該材料要求在剛性和回彈性之間具有良好的平衡。適宜材料的實例包括例如聚酯樹脂的各種合成樹脂和例如為鋁或鋁基合金的金屬材料。電路板9由酚醛樹脂、聚酯樹脂之類制成。不需特別限定，光源10可以為一LED或一指示燈。
圖2介紹圖1中所示的本發(fā)明的開關單元的一種改型。在圖1中的定位板8作為一整體并用作為光導板7和電路板9之間的襯墊，在這個實施例中，定位板8被分成圓帽狀的定位板8′和墊片19。當由金屬材料制成定位板8′時，可以將圖1中的動觸點12略去。在這個實施例中希望，如在鈕頂部分2中一樣由具有高硬度的剛性樹脂制成定位板加壓件6。
在圖3所表示的第三實施例中，略去了圖1中的在定位板8下表面上的動觸點12和在電路板9上的定觸點11，代之以將觸點14裝在定位板加壓件6的下表面上，定位板8在面向定位板加壓件6的上表面上裝有片15，其由聚酯樹脂類制成，具有高回彈性并帶有一對觸點11′，使得能在定位板加壓件6和定位板8之間產生開關動作。
圖1到圖3每個都表示對于一單個開關單元的實施例，當然可以任選該單元為一個包含多個開關單元的整體構成的多開關單元，如圖4所示，多開關單元的上部片狀元件A包含按照上下和左右為3乘3個分布的方式的9個單元以及9個鈕頂部分2。當然，這種多元件的上部片狀元件A可以和具有9個定位板加壓件6的如圖5所示的(上下側)多元件的下部片狀元件B相結合。
根據圖1到圖3所示的第一到第三實施例可以進行各種改型。在圖6所示的一個實施例中，略去了占滿遮光彈性層3的開孔的透光彈性層4，使得不再提供通過在該層4下表面上進行印刷形成的標記。代之以在遮光彈性層3中的開孔以透孔結構形成，其外形輪廓按照所希望標記的形狀，例如文字、記號、符號之類，使得觀察者在內部發(fā)光的條件下由上方可以識別該標記。
在圖7所示實施例中，透光著色層4′形成在鈕頂部分2的頂面上。當該著色層4′的色調對在第一彈性片1的下表面上的遮光著色層3形成高反差時，即使在光線良好的位置，也可以清晰地識別由該層4′所提供的標記。
在圖8所示的實施例中，遮光著色層4不是形成在上部片狀元件A的第一彈性片1的下表面而是在其上表面上。在遮光層3中的開孔被由樹脂制成的鈕頂部分2所占滿。在圖9所示的實施例中，遮光著色層3和透光著色層4不是裝在上部片狀元件A的第一彈性片1的下表面上而是裝在下部片狀元件B的第二彈性片5的上表面上。在圖10所示的實施例中，遮光著色層3和透光著色層4不是彼此直接接觸，而是前者裝在上部片狀元件A的第一彈性片1的下表面上，后者裝在下部片狀元件B中的第二彈性片5的上表面上。
在圖11所示的實施例中，該圖表示3件多開關單元，每個定位板加壓件6可以附加在下部片狀元件B的第二彈性片5中的凹槽16內，圍繞加壓件6形成薄壁的區(qū)域，使得可以用比在圖1中所示實施例中要小的力將加壓件6按下。在圖12所示實施例中，在上部片狀元件A中的第一彈性片1各處設有一些凹槽或腔17，而下部片狀元件B中的第二彈性片5則具有一些凸起18，每個凸起18的位置與在第一彈性片1中的其中一個腔17相對應，使得當將鈕頂部分2按下時，以凸起18插入腔17的方式使腔17和凸起18實現(xiàn)嚙合，以便防止上下片狀元件A和B的相對位移。
當包含作為一套的多個上部片狀元件A和作為一套的多個下部片狀元件的多開關單元構成時，可以任選，即各下部片狀元件B單獨以一個整體的多下部片狀元件成形，以及各上部片狀元件A與其按幾組方式相結合，每一組在結構、顏色或其它方面彼此不同，或者各上部片狀元件A單獨按照一個完整的多上部片狀元件A成形，以便和具有不同功能的幾組下部半片狀元件B相結合。
當在上部和下部片狀元件中的第一和第二彈性片中的任一個或兩個分雖裝上遮光和透光著色層中的一個或兩個時，這些著色層用于顯現(xiàn)表示各個開關單元的功能的標記或者賦于開關單元以裝飾感。
對于鈕頂部分的基本要求在于，除了對于肖氏D級硬度的要求之外，從上方通過鈕頂部分能夠看見在著色層下方或在著色層之上的標記。在談到上述通過觀察需滿足能見度而言，并不總是要求鈕頂部分的材料是高度透明的。例如，通過混合少量的色劑使樹脂材料呈淺顏色著色或者為了賦予美麗的閃光的外觀，與少量的金屬粉末相混合。
可以通過將鈕頂部分整體模壓在事前形成的彈性片上的方法制備由第一彈性片和鈕頂部分整體構成的上部片狀元件，或者可以將分別制備的彈性片和鈕頂部分粘接來制備上部片狀元件。
與常規(guī)的按鈕開關覆蓋元件相比，在常規(guī)技術中，表示各個開關器件功能的標志以在鈕頂表面上的凸起層的形式利用網板印刷或墊式印刷(pad printing)，在本發(fā)明的開關單元中的標記總是設在上部或下部片狀元件的彈性片上，沒有暴露在鈕頂部分的頂面上，產生的優(yōu)點在于，標記具有較好的外觀和圖像質量，鈕頂表面的平整度和光滑度決不會由于標記而降低以及該標記可免于被磨損，保證了長的使用壽命。
在下文中通過舉例的方式更詳細地說明本發(fā)明的按鈕開關單元。實例1用于鈕頂部分的金屬模具的刻制腔體用液態(tài)的熱固性的丙烯酸類樹脂的預聚物充滿，其在金屬模具中被加熱以便固化成為具有透光性的鈕頂部分。固化之后的鈕頂部分具有肖氏D級硬度為40或其以上。在此之后，將用于模壓彈性片的同一金屬模具的刻制腔體用透光的硅橡膠混合物注充以便覆蓋先前形成的鈕頂部分，混合物是按重量計100份硅像膠化合物(KE941U，Shin—Etsu ChemicalCo.生產品)和按重量計2份由制造商推薦的固化劑(C-2，由先前同一公司的生產品)的混合物，通過在壓力下進行加熱，該硅橡膠混合物被固化，因此得到由硅橡膠片和鈕頂部分構成的整體片狀元件。
在鄰近的位置，通過在下表面上進行印刷形成具有用于形成一個字母的透孔的遮光著色層，即彈性片的背向鈕頂部分的表面以及在其上的透光著色層通過整個表面進行印刷而形成標記，以便充滿在遮光著色層中的透孔，使得完成上部片狀元件。
采用與上述相似的方式，通過對定位板加壓件采用相同液態(tài)的丙烯酸類樹脂和對第二彈性片采用相同的硅橡膠混合物，在金屬模具中另外制備由第二透光彈性片和定位板加壓件整體構成的下部片狀元件。
將因此制備的上部和下部片狀元件安裝在塑料樹脂制成的外殼中，一起安裝的還有由聚酯樹脂制的，在與定位板加壓件相對的位置上具有動觸點的定位板、由聚碳酸酯樹脂制成的光導板、作為光源的LED以及一電路板，在電路板上面向定位板上的動觸點的位置上有一對定觸點，從而制成本發(fā)明的內部發(fā)光的按鈕開關單元。
通過實際開關轉換操作，這種按鈕開關單元的實驗鑒定結果是非常令人滿意的，在鈕頂表面上沒有膠粘性，并且使操作者的指端有非常明顯的卡搭接觸的感覺。當用在黑暗位置時，由透光著色層形成的標記通過鈕端部分的識別能力是優(yōu)異的。無須說，即使在很多次重復轉換操作之后，由于沒有磨損，標記絕對沒有毛病。實例2除去如下部分以外，即在下部片狀元件中定位板加壓件是由硅橡膠混合物而不是丙烯酸類樹脂模壓，在定位板加壓件的朝下的表面上形成導電層，以用作動觸點以外，由上部片狀元件和下部片狀元件構成的組件一般與在實例1中相同。
由鋁制備定位板，并且代替在電路板上形成的各定觸點，具有通過印刷形成導電圖形的聚酯薄膜用作定觸點，將該薄膜裝在鋁制的定位板上面向定位板加壓件的表面上，將上部和下部片狀元件以及定位板與光導板、LED和電路板一起安裝在外殼中，以便完成一個內部發(fā)光的按鈕開關單元。
這種開關單元的實驗鑒定結果與實例1一樣令人滿意。
權利要求
1.一種內部發(fā)光的按鈕開關單元，作為一個組件其包含(a)上部片狀元件，其由第一彈性片和鈕頂部分整體構成，第一彈性片具有這樣一種透光性，通過它能保證圖像的能見度、鈕頂部分由透光合成樹脂構成，具有的肖氏D級硬度至少為40，由第一彈性片的上表面上隆起；(b)下部片狀元件，由第二透光彈性片和一定位板加壓件整體構成，該加壓件透光材料制成并由第二彈性片的下表面上伸出，下部片狀元件位于在上部片狀元件的下方；(c)位于下部片狀元件下方的光導板；(d)位于下部片狀元件下方的定位板；(e)位于下部片狀元件下方的電路板；以及(f)位于下部片狀元件下方和電路板上方的光源，第一和第二彈性片中的至少任一個裝在具有著色層的各表面中的至少一個表面上。
2.如權利要求1所述的內部發(fā)光的按鈕開關單元，其中第一和第二彈性片中的至少任一個彈性片裝有一個透光著色層和一個具有一開孔的遮光著色層，該開孔在利用光源照明的條件下通過鈕頂部分能夠看到透光著色層。
3.如權利要求1所述的內部發(fā)光的按鈕開關單元，其中的定位板在其下表面上具有一動觸點，電路板具有面向動觸點的一對定觸點，使得當鈕頂部分被按下時，實現(xiàn)一對定觸點與動觸點相接觸。
全文摘要
一種改進的內部發(fā)光的按鈕開關單元，作為一個組件其包含上部片狀元件，由第一彈性片和鈕頂部分整體構成；下部片狀元件，由第二透光彈性片和一定位板加壓件整體構成，位于下部片狀元件的下方的光導板；位于下部片狀元件下方的定位板；位于下部片狀元件的電路板；以及位于下部片狀元件下方和電路板上方的光源，第一和第二彈性片中的至少任一個彈性片裝在帶有著色層的各表面中的至少一個表面上。
文檔編號H05B33/10GK1128401SQ9511554
公開日1996年8月7日 申請日期1995年8月10日 優(yōu)先權日1994年8月10日
發(fā)明者中野禎夫, 清澤干男, 中藤登, 本木俊弘 申請人:信越高分子材料株式會社