开关模块 |
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| 申请号 | CN201080061276.0 | 申请日 | 2010-10-28 | 公开(公告)号 | CN102714104B | 公开(公告)日 | 2015-06-10 |
| 申请人 | 日本梅克特隆株式会社; | 发明人 | 内田仁; 大类学; 赤塚孝寿; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种与按键 基板 对置设置的按键模 块 ，其可降低从反射部件边缘部附近向按键部方向 泄漏 的光的光量，并可利用在导光部件内传播的光均匀地对按键部照明。该可对按键部（7）照明的 开关 模块（1）包括，在与按键基板（8）对置的表面上安装有 金属弹片 膜（4）的 电路 基板（6）；设置于按键基板（8）和电路基板（6）之间的导光板（4）；LED（2）；和使从LED（2）射出的光从导光板（3）的端部入射至导光板（3）内的反射镜（9），在导光部件（3）内侧对着反射镜（9）处，在从反射镜（9）的边缘附近透过第一表面（3b）的光的光路上形成有使光散射的由白墨印制的印刷图案（12）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种与具有按键部的按键基板对置设置的开关模块，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 开关模块技术领域背景技术[0002] 现有的手机、笔记本电脑等电子设备中，设置有带按键部的按键基板，并设置有与按键基板对置的开关模块，其通过使按键顶部接触或非接触来切换电连接的ON、OFF。图4是与具有多个按键部70的按键基板80对置的现有的开关模块100的示意立体图。图5为图4所示开关模块100的示意截面图。 [0003] 如图5（a）所示，开关模块100设置有，内部包围电极55的金属弹片（锅仔片）50、电路基板60、导光部件30、和发光元件LED（Light Emitting Diode：发光二极管）20。金属弹片50通过金属弹片膜（metal dome sheet）40一体地保持于电路基板60，并利用粘接层35将导光部件30间隔规定距离安装于金属弹片膜40。在导光部件30的下表面设有通过将白墨印刷成点状的印刷加工、或棱镜加工等形成的光散射部30a，在导光部件30和LED20之间设置有用于将从LED20射出的光高效地从导光部件30的端部引导至导光部件30内的反射镜（反射部件）25。另外反射镜25的端部延伸至并覆盖导光部件30的上表面。 [0004] 根据上述结构，通过向下按压按键部70，使金属弹片50变形，可以使金属弹片50与电极55的电接触或非接触，从而可切换开关的ON、OFF，并且在按键基板80的背面，即在按键基板80和金属弹片膜40间设置有导光部件30，因此由LED20射出后入射到导光部件30内的光，通过被光散射部件30a散射，可从导光部件30内对按键部70照明。专利文献 1～6公开了相关的现有技术。 [0005] 现有技术文献 [0006] 专利文献 [0007] 日本发明专利公开第2009-246821号公报 [0008] 日本发明专利公开第2008-152951号公报 [0009] 日本发明专利公开第2009-140871号公报 [0010] 日本发明专利公开第2009-187855号公报 [0011] 日本发明专利公开第2004-139983号公报 [0012] 日本发明专利公开第2008-226844号公报 发明内容[0013] 上述现有结构存在以下问题。 [0014] 图5（b）模式地表示光在导光部件30内的行进方向。由LED20射出的光，通过反射镜25从导光部件30的端部入射至导光部件30内，例如图中L1所示的光，在导光部件30的上表面和下表面反复反射，而在导光部件30内行进。还存在例如图中L2所示的光，使其在光散射部件30a发生散射，以从导光部件30的上表面向按键部70的方向射出。 [0015] 但是，在入射到导光部件30内的光中，如图中L3、L4所示，尽管未形成光散射处理部30a，还是存在在反射镜25边缘部附近从导光部件30的上表面向按键基板80泄漏的光。其结果是，在按键基板80表面，L3、L4的光泄漏区域，即LED20附近的区域较其他区域极端过亮。 [0016] 另一方面，在一般情况下对于可照明按键部的开关模块，要求尽可能以均匀的亮度对多个按键部照明。但是在上述结构中，为了满足“亮度均匀性”的要求，需要避免将按键部70配置于LED20附近的过亮的区域，而必须将LED20与（最近于LED20的）按键部70隔开距离。即，需要在LED20附近设定如图5（b）所示“距离a”那样大的距离，不能用于配置按键部70。因此，在设计上制约了按键部70的配置。利用现有的结构不能满足均匀性的要求，且不能满足缓解按键部70配置在设计上受到的制约的要求。 [0017] 因此，本发明的目的在于提供一种与按键基板对置设置的开关模块，其可降低从导光部件端部附近向按键部方向的泄漏的光的光量，可利用在导光部件内传播的光均匀地对按键部照明。 [0018] 解决问题的手段 [0019] 为了达成上述发明目的，本发明的与具有按键部的按键基板对置设置的开关模块，其特征在于，包括： [0020] 在与所述按键基板对置的表面上形成有电极层的电路基板； [0021] 设置于所述按键基板和所述电路基板之间的导光部件； [0023] 使从所述光源元件射出的光从所述导光部件端部入射至所述导光部件内的反射部件， [0024] 通过使所述按键部相对于所述电极层移动来切换开关的ON、OFF，且利用入射到所述导光部件内的光对所述按键部照明， [0025] 所述导光部件包括： [0026] 与所述按键基板对置的第一表面；和 [0027] 位于其相反侧，与所述电路基板对置的第二表面， [0028] 所述反射部件覆盖所述端部处的第一表面，且 [0029] 在所述导光部件处，在所述反射部件的内侧， [0030] 在经所述反射部件入射到所述导光部件内，且从所述反射部件的边缘部附近透过第一表面的光的光路上，实施有用于减少从所述端部附近透过第一表面的光的光量的减光用光散射处理。 [0031] 根据上述结构，由于在从反射部件的边缘部附近透过第一表面的光的光路上，实施了用于减小光量的减光用散射处理，因此能够小从反射部件的边缘部附近泄漏的光的光量。其结果是，即使将按键部设置于光源元件附近，也可避免其按键部比其他按键部过亮的问题，因此能缓解设计上对按键部配置的制约，并能够满足亮度均匀性的要求。减光用光散射处理仅形成在从反射部件的边缘部附近泄漏的光的光路上。因此，在导光部件内传播的其他的光（不从边缘部附近泄漏的光），不会被光散射处理部散射，可以充分地对按键部照明。 [0032] 优选对所述导光部件实施有，使入射至所述导光部件内的光散射，并利用散射的光从所述导光部件内对所述按键部照明的照明用光散射处理。 [0033] 根据上述结构，利用照明用光散射处理使入射到导光部件内的光散射，并利用被散射的光从导光部件内对按键部照明。 [0034] 优选所述减光用光散射处理及照明用光散射处理是将具有光散射性的墨印刷在所述导光部件上的印刷加工，或者是在导光部件上形成具有光散射性的三维形状的三维形状加工。 [0035] 根据上述结构，可以利用简单的加工方法对导光部件实施光散射处理。在此所谓印刷加工可例举有，例如印刷白墨的加工等，所谓三维形状加工可例举有，利用模具加工、激光加工等方法在反射部件上形成凹凸形状、棱镜等加工。 [0036] 优选在所述导光部件的第二表面上也实施有所述减光用散射处理或照明用光散射处理。 [0037] 根据上述结构，由于在导光部件的同一面上实施减光用光散射处理和照明用光散射处理，因此可在同一制造工序内，位置精度良好地实施上述加工，可提供生产效率，降低制造成本。特别是在光散射处理中采用印刷加工时，在制造工序中，可以使用同一印刷设备在同一工序内以良好的位置精度印刷，因此可提高生产效率。 [0038] 优选所述导光部件使用厚度为100μm以上300μm以下的具有光透性的薄片部件。 [0039] 根据上述结构，提高使用厚度薄的具有透光性的片材，可使开关模块整体小型化，并且因为置于按键部和电极层间的导光部件的厚度薄，所以能提高用户操作按键时的触感。 [0040] 发明效果 [0042] 图1是本发明实施方式的开关模块的示意截面图。 [0043] 图2是本发明实施方式的开关模块的上表面图。 [0044] 图3是用于说明本发明实施方式的开关模块的效果的图。 [0045] 图4是现有的开关模块的示意立体图。 [0046] 图5是现有的开关模块的示意截面图。 [0047] 符号说明 [0048] 1…开关模块 [0049] 2…LED [0050] 3…导光板 [0051] 3a…白色网点 [0052] 3b…第一表面 [0053] 3c…第二表面 [0054] 4…金属弹片膜 [0055] 5…金属弹片 [0056] 6…电路基板 [0057] 7…按键部 [0058] 8…按键基板 [0059] 9…反射镜 [0060] 10…粘接层 [0061] 11…电极 [0062] 12…由白墨印制的印刷图案 具体实施方式[0063] 下面结合附图，以示例详细说明用于实施本发明的具体实施方式。除非有特别说明，否则本发明的范围并不限定于以下实施方式记载的部件的尺寸、材质、形状、相对配置等。 [0064] [实施方式] [0065] ＜1∶关于开关模块的整体结构＞ [0066] 下面结合图1（a）对可适用本发明的实施方式中的开关模块1的整体结构进行说明。图1（a）是本发明实施方式的开关模块1的示意截面图。 [0067] 本实施方式的开关模块1与具有按键部7的按键基板8对置设置，例如可用于手机、笔记本电脑等电子设备10的按键基板、QWERTY基板，还可用于触摸面板等。 [0068] 如图1（a）所示，开关模块1包括：作为发光元件的LED2，具有电极11的电路基板6，具有覆盖各电极11的金属弹片5的金属弹片膜4（电极层）和通过粘接层10安装在金属弹片膜4上的导光板3（导光部件）。电路基板6可以采用FPC（Flexible Printed Circuit：挠性印制电路）基板。在LED2和导光板3间设置有将从LED2射出的光高效地的从LED2的端部入射至导光板3内的反射镜9（反射部件），反射镜9的端部延伸到覆盖导光部件3端部上表面的位置。 [0069] 根据上述结构，通过使按键顶部7a向图中下方移动，而按压金属弹片膜4，使金属弹片5变形，并使金属弹片5与电极11接触，由此使金属弹片5与电极11成为电接触状态，即，使开关从OFF（断开）状态切换为ON（接通）状态。通常对于开关模块从操作性的角度来讲，最好能在按动按键部时给用户传达充分的按键触感，根据本实施方式，由于通过使具有一定强度的金属弹片5变形来切换开关的ON、OFF，因此能给用户传达充分的该触感。由于金属弹片5是一体粘接于金属弹片膜4，并且在制造过程中，通过将已装好的金属弹片膜4安装于电路基板6来安装金属弹片5，因此使金属弹片5相对于多个电极11的精度良好，且安装工序简单。 [0070] ＜2∶关于导光板＞ [0071] 下面对本实施方式中使用的导光板3进行说明。在本实施方式中，采用厚度125μm、肖氏硬度97，具有光透过性的氨甲酸酯橡胶片（热硬化性），但用于导光板3的材料不限于此，还可采用聚碳酸酯膜、硅树脂橡胶板等透明膜等透明片材。对导光板3的厚度没有特别限定，但其厚度适宜在100μm以上300μm以下。所述“透明片材”不意味着是无色透明板，只要可使从LED2射出的光透过即可，导光板3并不限定于“无色透明”。 [0072] 在本实施方式中，如上所述，由于使用厚度薄的导光板3可使开关模块1小型化并能提高按键触感。在以下的说明中，称导光板3上与按键基板8对置一侧的面（图中的上表面）为“第一表面3b”，与电路基板6对置一侧的面（图中的下表面）为“第二表面3c”。 [0073] 在导光板3中，对第二表面3c实施照明用光散射处理，以使入射光到导光板3的光散射，利用散射光（图1（b）中L2的光）从导光板内对按键部7照明。在此，照明用的光散射处理是指使用喷墨打印机利用白墨（具有光散射性的墨）进行网点印刷，由此在第二表面3c上印制白色网点3a（在此具有光散射性的墨采用白墨，但只要具有光散射性，也可以使用白墨以外的墨）。白色网点3a分别被印刷在与按键部7对应的位置，使从LED2入射到导光板3的光散射，利用被散射的光从导光板3内对按键部7照明。另外对白色网点3a的网点密度、形状等没有限定,例如在远离LED2区域（光衰减的区域）设置更多的白色网点3a，从而即使是配置在远离LED2的区域的按键部7，也可以以充分的光量对其进行照明。 [0074] 另外，照明用光散射处理的方式并不限定于上述说明，也可以在规定的位置利用模具加工、激光加工等实施三维形状加工，而在导光板3上形成凹凸形状、棱镜形状等。此时，与白色网点3a同样地，利用进行了三维形状加工后的部分使光散射，从而可良好地对按键部7照明。对第二表面3c进行印刷加工（白色网点3a），但还可以对导光板3的第一表面3b进行三维形状加工。此时，光在第一表面3b的进行了三维形状加工的部位发生散射，使光从第一表面3b向按键部7的方向透过，可良好地对按键部7照明。 [0075] ＜3∶关于反射镜＞ [0076] 在本实施方式中，设置有反射镜9，其用于使从LED2射出的光从导光板3的端部高效地入射到导光板3内。在如本实施方式所示使用厚度薄的导光板3的情形下，多是导光板3的厚度比LED2的光射出区域的宽度薄，此时为了使从LED2射出的光高效地入射至导光板板3内，有效的做法是在LED2和导光板3之间设置反射镜9。在本实施方式中，为更高效地使光线入射，在导光板3的端部设置反射镜9，且使其覆盖第一表面3b，对于反射镜9的形状没有特别的限定。另外反射镜9和第一面3b间可以设置规定的间隔，也可以不设置间隔使反射镜9粘附在第一面3b上。 [0077] ＜4∶光的行进方式＞ [0078] 结合图1（b）说明本实施方式中光在导光板3内行进的方式。图1（b）是将图1（a）所示开关模块1中LED2附近放大后的截面图。 [0079] 从LED2射出的光，通过反射镜9从导光板3的端部入射到导光板3的内（也有未经反射镜9而直接入射到导光板3内的光）。本实施方式中，导光板3的第一表面3b，第二表面3c都与空气层接触，因折射率不同（若设空气层的折射率为1.0，则导光板3的折射率约为1.45），使得在导光板3内行进的光如图中L1、L2所示，在第一表面3b和第二表面3c上反复反射，并向导光板3的另一端的端部行进。当其光路上存在白色网点3a时，光在白色网点3a处发生散射，如L2所示的光那样从导光板3内向按键部7的方向射出。还存在从LED2射出后透过粘接层10而入射到金属弹片膜4的光，该光被金属弹片5的表面等反射，透过粘接层10再次入射到导光板3内。 [0080] ＜5∶关于减少漏光的结构＞ [0081] 结合图1（b）、图1（c）说明能够降低现有技术的问题中提到的“漏光”的结构。图1（c）是表示图1（b）所示光L3的行进方式的扩大图。 [0082] 如上所述，在离LED2近的导光板3的端部附近，存在透过第一表面3b的光（图1（b）、图1（c）的L3的虚线部分），在现有的构造中，由于上述光而产生从反射镜的边缘漏光的现象。在本实施方式中，为解决上述问题，在从反射镜9的边缘部附近透过的第一表面3b的光的光路上，实施减光用散射处理以减少泄漏的光量。 [0083] 具体而言，在反射镜9的内侧（比反射镜9的边缘部靠近LED2侧）的第二表面3c，且图1（b），图1（c）所示的L3的光路上，即在从反射镜9的边缘部透过的光的光路上，作为减光用的光散射处理，形成由白墨制作的印刷图案12（印刷加工）。 [0084] 根据上述结构，在形成于第二表面3c的印刷图案12处，可使要从反射镜9边缘部泄漏的光L3散射，因此降低了从反射镜9的边缘部泄漏的光量（被散射的光或被电路基板6吸收，或被辐射）。在此白墨使用白色UV硬化墨（主剂：光聚作用组成物70～90质量%、颜料：二氧化钛10～20质量%、其他：包含聚合引导剂1～5质量%等），UV硬化装置使用Subzero（Integration公司制造），以压电式的（360dpi，液滴量14pl）喷墨打印方式，在导光板3上印刷图案，但是，光散射性的墨不必限于白墨。 [0085] 减光用散射处理不限定于印刷加工，也可以在规定位置实施基于模具加工、激光加工等的三维形状加工，在导光板3上形成凹凸形状或棱镜形状。在此情形下，与由白墨形成的印刷图案12同样地，利用实施了三维形状加工的部分使光发生散射，可以减少从反射镜9的边缘部泄漏的光的光量。 [0086] 另外在本实施方式中，将作为减光用散射处理的印刷图案12（或三维形状加工）印刷在反射镜9处的第二表面3c，也可以在反射镜9处的第一面3b实施上述光散射处理。在此情形下，也可以减少从反射镜9的边缘部附近泄漏的光的光量。 [0087] 需要说明的是，可以在导光板3的第一表面3b或第二表面3c的任意面实施减光用散射处理（印刷加工、三维形状加工），但至少需要实施在反射镜9的内侧。若在反射镜9的外侧实施减光用的散射处理，则本来用于照明按键部7的光会被减光用的光散射处理部散射，因此很难以充分的光量对按键部7照明。 [0088] ＜6∶关于印刷图案的位置、形状＞ [0089] 结合图2对印刷图案12的位置、形状进行说明。图2是本实施方式的开关模块1的上表面图，特别是以模式表示了形成印刷图案12的位置。 [0090] 形成有由白墨印制的印刷图案12的位置，只要是在反射镜9的内侧，且是从反射镜9边缘部附近泄漏的光的光路上，则没有特别的限定。例如，可在图2（a）～图2（c）所示的位置形成印刷图案12。 [0091] 图2（a）～图2（f）中的“照明区域”表示与按键部7相应的区域，可根据“照明区域”与LED2的相对位置关系，有效地确定形成印刷图案12的位置。例如，如图2（a）所示，若在LED2正面隔开缝隙而形成印刷图案12，则可抑制“照明区域”过亮，并可使更多的来自LED2的光向图中下方（Y方向）通过，因此即使对于远离LED2的按键部7也能够以充分的光量照明。另外，如图2（b）所示，若形成印刷图案12而不在LED2的正面设置缝隙，则可以更切实地抑制“照明区域”过亮。如图2（c）所示，当在LED2的正面有“照明区域”时，若在LED2的正面形成印刷图案12，则可良好地抑制“照明区域”过亮。即，只要可以散射从“照明区域”泄漏的光的位置，则印刷图案12可以是在第二表面3c上的任何位置。 [0092] 在本实施方式中，如图2（a）～图2（c）所示，使印刷图案12形成为长方形。根据本发明人的研究，若使纵向尺寸（图2中Y方向）为0.2mm～1.0mm，宽度为2.0mm～5.0mm的范围内，就不会对照明按键部分7的其他的光的光路造成干扰，可以有效地散射从反射部9边缘部泄漏的光。若在反射镜9内侧距边缘部0.3mm以上处形成印刷图案12，则不会对其他光造成干扰，可以高效地散射光。但是，对于印刷图案12的形状没有特别的限定，例如可以是椭圆形、圆形或是点的集合等。对于其尺寸，可根据LED2的放射角度和“照明区域”的位置等确定，只要能够有效地仅散射从反射镜9的边缘部泄漏的光的尺寸即可。 [0093] ＜7∶关于验证实验＞ [0094] 对于比较例和实施例，分别进行用于验证可抑制“照明区域”过亮的效果的验证实验。结合图3（a）、图3（b）说明验证实验的条件和结果。图3（a）是表示用于验证实验的“照明区域”（与按键部相应的区域）、LED2的配置的示意图，图3（b）是在比较例（左）和实施例（右）中，分别测量的亮度等高线图（上方是从上表面观看的图，下方是以三维表示的图）。在此，作为亮度测量装置，使用HI-LAND公司制造的RISA-COLOR/ONEII。 [0095] （比较例） [0096] 作为比较例，当在图3（a）所示的“照明区域”（按键部）的配置中，在不形成白墨2 印制的印刷图案12的情形下，测量“照明区域”的亮度（cd/m）。根据本发明人的研究，图示多个“照明区域”中，位于左上和右上的“照明区域”（由斜线部表示的区域）中会发生显著的“过亮”现象，由此确认了“亮度均匀性”不能达到令人满意的水平。因而，以位于左上和右上的“照明区域”为对象，在比较例和实施例中比较其亮度。而且，在比较例中，左上的 2 2 “照明区域”的亮度是39.6cd/m，右上的“照明区域”的亮度是37.2cd/m，与其他“照明区域”相比，具有更高的亮度，从局部看可以确认，在左上的“照明区域”处靠近LED2的左上区域，和在右上的“照明区域”处靠近LED2的右上区域，过亮现象严重。 [0097] （实施例） [0098] 在实施例中，如图3（a）所示，形成白墨印制的印刷图案12，使印刷图案12的纵向（图中Y方向）尺寸为0.5mm，宽度（图中X方向）为4.0mm。在上述条件下测量其亮度的2 结果是，分别确认了左上的“照明区域”的亮度大幅下降为26.2cd/m（比较例中为39.6cd/ 2 2 2 m），右上的“照明区域”的亮度大幅下降为25.1cd/m（比较例中为37.2cd/m）。另外，在其他的“照明区域”中，几乎未观察到亮度下降。即，可以抑制“过亮”，并满足了“亮度均匀性”的要求。 [0099] 图3（b）为比较例与实施例中，图3（a）中左上“照明区域”的亮度等高线图。图3（b）中上方表示从上表面观察时，左上的“照明区域”的亮度等高线图，下方表示左上的“照明区域”的三维亮度等高线图。如图所示可知，在比较例中“照明区域”整体亮度高，特别是靠近LED2左上区域的亮度极高。与此相对，在实施例中整体地亮度下降。即，可知，通过形成白墨印制的印刷图案12，可确实地抑制“过亮”。 [0100] ＜8∶关于本实施方式的效果＞ [0101] 根据本实施方式的开关模块1，可以得到现有结构所不能达到的以下效果。 [0102] （关于按键部配置的设计制约） [0103] 根据本实施方式的开关模块1，利用上述结构，可以降低从反射镜9边缘部附近泄漏的光的光量。因而，在现有的结构中，如将按键部配置于LED的近处，会产生因泄漏的光使位于LED附近的按键部极度过亮的问题，因此不能将按键部接近LED配置，对设计产生制约，但在本实施方式中，即使将按键部7接近LED2配置，也不会产生上述过亮的问题。因此，可使图1（b）所示的距离a（与LED2最接近的按键部7、和LED2的间隔）更窄，即，可将按键部7接近LED2设置，能够缓解按键部在设计上的制约。 [0104] （关于亮度均匀性） [0105] 根据本实施方式，能够抑制配置于LED2附近的按键部7比其他按键部7极端过亮的现象。形成在第二表面3c上的白墨印制的印刷图案12，仅形成于从反射镜9的边缘部泄漏的光的光路上，所以不会对用以照明按键部7的其他光（例如图1（b）的L1、L2）造成任何影响，因此，即使对于远离LED2的按键部7也可以以充分的光量照明。因此，能够对配置于按键基板8的多个按键部7以大致均匀亮度照明，满足“亮度均匀性”的要求。 [0106] （关于生产效率、制造成本） [0107] 在导光板3的第二表面3c上，作为减光用光散射处理由白墨印制印刷图案12，另外在第二表面3c上作为照明用光散射处理印制白色网点3a的情形下，利用喷墨式打印机在导光板3的同一面（第二表面3c），印制白色网点3a以及由白墨印制印刷图案12，在制造过程中使用同一制造设备（喷墨式打印机），在同一面同一工序内，以良好的位置精度印制白色网点3a和由白墨印制的印刷图案12，因此，使生产效率提高，降低制造成本（可以使用同一种墨）。另外作为减光用散射加工处理或照明用散射处理都选用三维形状加工的情形下，可在同一面实施三维形状加工，因此可以得到同样的效果。 [0108] 如上所述，根据本实施方式，提供了一种与按键基板对置设置的开关模块，其可降低从反射镜边缘部向按键部方向的泄漏的光的光量，并能够利用在导光部件内传播的光均匀地对按键部照明。 |
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