Switch Module |
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申请号 | JP2010032568 | 申请日 | 2010-02-17 | 公开(公告)号 | JP5427637B2 | 公开(公告)日 | 2014-02-26 |
申请人 | 日本メクトロン株式会社; | 发明人 | 仁 内田; 学 大類; 孝寿 赤塚; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | キー部を有するキー基板に対向して設けられるスイッチモジュールであって、 前記キー基板に対向する表面に電極層が形成された回路基板と、 前記キー基板と前記回路基板との間に設けられている導光部材と、 光を射出する光源素子と、 前記光源素子から射出された光を前記導光部材の端部から前記導光部材内に入射させる反射部材と、 を備え、 前記電極層に対して前記キー部が移動することで、スイッチのON、OFFが切り換えられると共に、前記導光部材内に入射した光によって前記導光部材内から前記キー部を照明可能であるスイッチモジュールにおいて、 前記導光部材は、前記キー基板と対向する第1の面と、その反対側にあって前記回路基板と対向する第2の面とを有し、前記反射部材が前記端部における第1の面を覆うようにして設けられていると共に、 前記導光部材において前記反射部材の内側には、 前記反射部材によって前記導光部材内に入射された光であって、前記反射部材のエッジ部近傍から第1の面を透過する光の光路上に、前記エッジ部近傍から第1の面を透過する光の光量を低減させるための減光用の光散乱加工が施されていることを特徴とするスイッチモジュール。 前記導光部材には、 前記導光部材内に入射した光を散乱させ、散乱した光によって前記導光部材内から前記キー部を照明可能な照明用の光散乱加工が施されていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチモジュール。 前記減光用の光散乱加工、及び前記照明用の光散乱加工とは、 光散乱性を有するインクを前記導光部材に印刷する印刷加工、又は、 光散乱性を有する3次元形状を前記導光部材に形成する3次元形状加工、 であることを特徴とする請求項2に記載のスイッチモジュール。 前記減光用の光散乱加工、及び前記照明用の光散乱加工が、 共に前記導光部材の第2の面に施されていることを特徴とする請求項2また3に記載のスイッチモジュール。 前記導光部材には、 厚さが100μm以上300μm以下の光透過性を有するシート部材が用いられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のスイッチモジュール。 |
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说明书全文 | 本発明は、携帯電話、ノートPC等の電子機器のキー基板に対向して設けられるスイッチモジュールに関する。 従来、携帯電話、ノートPC等の電子機器には、キー部を有するキー基板が設けられており、さらにキートップの接触、非接触によって電気的接続のON、OFFを切り替えるスイッチモジュールがキー基板に対向配置されている。 図4に、複数のキー部70を有するキー基板80に対向配置されている従来のスイッチモジュール100の概略斜視図を示す。 また、図5に、図4に図示したスイッチモジュール100の概略断面図を示す。 図5(a)に示すように、スイッチモジュール100には、電極55を内包するメタルドーム50、回路基板60、導光部材30、及び発光素子としてのLED(Light Emitting Diode)20が設けられている。 メタルドーム50は、メタルドームシート40によって回路基板60上に一体に保持されており、導光部材30は、粘着層35によって、所定の間隔を空けてメタルドームシート40に取り付けられている。 また、導光部材30の下面には、白色インクがドット状に印刷される印刷加工、又はプリズム加工等の光散乱加工部30aが設けられており、導光部材30とLED20との間には、LED20から射出された光を効率的に導光部材30の端部から導光部材30内に導くためのリフレクター(反射部材)25が設けられている。 なお、リフレクター25の端部は、導光部材30の上面を覆う位置まで延びている。 かかる構成によると、キー部70が下方に押圧されてメタルドーム50が変形することによる、メタルドーム50と電極55との電気的な接触、非接触によって、スイッチのON、OFFを切り替えることが可能になると共に、キー基板80の裏面、即ち、キー基板80とメタルドームシート40との間に導光部材30が設けられているので、LED20から射出されて導光部材30内に入射した光を光散乱加工部30aで散乱させることにより、導光部材30内から各々のキー部70を照明することが可能になる。 なお、関連する技術が特許文献1〜6に開示されている。 しかしながら、上記従来の構成には以下の課題がある。 図5(b)に、導光部材30内における光の進行方向を模式的に示す。 LED20から射出され、リフレクター25によって導光部材30の端部から導光部材30内に入射した光は、例えば図中L1に示す光のように、導光部材30の上面及び下面における反射を繰り返しながら導光部材30内を進んでいく。 また、図中L2に示す光のように、導光部材30の上面からキー部70の方向へ抜け出すように、光散乱加工部30aで散乱される光もある。 しかしながら、導光部材30内に入射される光には、図中L3、L4に示す光のように、光散乱加工部30aが形成されていないにも関わらず、リフレクター25のエッジ部近傍において導光部材30の上面からキー基板80の方向へ漏れ出る光が存在する。 その結果、キー基板80の表面では、L3、L4の光が漏れ出る領域、即ちLED20近傍の領域が他の領域と比較すると極端に光り過ぎるといった課題がある。 一方、一般的に、キー部を照明可能なスイッチモジュールに対しては、複数のキー部をできる限り均一な輝度で照明するといった「輝度均一性」の要求がある。 しかし上述の構成において「輝度均一性」の要求を満たすためには、LED20近傍の光り過ぎる領域にキー部70を配置することを避けねばならず、LED20と(LED20に最も近い)キー部70との距離を離す必要がある。 即ち、図5(b)に示す「距離a」を大きく設定する必要があり、LED20の近傍にキー部7を配置することが出来ない。 よって、このことがキー部70の配置の設計上、デザイン上の制約につながっている。 すなわち、従来の構成では、輝度均一性の要求を満たしつつ、さらにキー部70の配置の設計上、デザイン上の制約を緩和するといった要求を満たすことは不可能であった。 そこで本発明は、キー基板に対向して設けられるスイッチモジュールにおいて、リフレクターのエッジ部近傍からキー部の方向へ漏れ出る光の光量を低減し、導光部材内を進む光によってキー部を均一に照明することが可能なスイッチモジュールを提供することを目的とする。 上記目的を達成するために本発明にあっては、 かかる構成によると、反射部材のエッジ部近傍から第1の面を透過する光の光路上に、光量を低減させるための減光用の光散乱加工が施されているので、反射部材のエッジ部近傍から漏れ出る光の光量を低減することができる。 その結果、光源素子に対してキー部を近づけて配置しても、そのキー部が他のキー部と比較して光り過ぎるといった問題を回避できるので、キー部配置に関する設計上、デザイン上の制約を緩和出来ると共に、輝度均一性の要求を満たすことができる。 なお、減光用の光散乱加工は、反射部材のエッジ部近傍から漏れ出る光の光路上にのみ形成されているものである。 よって、導光部材内を進む他の光(エッジ部近傍から漏れ出ない光)は、減光用の光散乱加工で散乱されることなく、キー部を十分に照明することが可能になる。 また、 かかる構成によると、導光部材内に入射した光を照明用の光散乱加工によって散乱させることで、散乱された光によって導光部材内からキー部を好適に照明することが可能になる。 また、 かかる構成によると、簡易な加工方法によって導光部材に光散乱加工を施すことが可能になる。 なお、ここでいう印刷加工とは、例えば白色インクを印刷するような加工が挙げられ、さらに3次元形状加工とは、金型加工、レーザ加工等の加工方法によって、反射部材に凹凸、プリズム等を形成する加工が挙げられる。 また、 かかる構成によると、減光用の光散乱加工、及び照明用の光散乱加工が導光部材の同一面に施されることになるので、同一の製造工程内においてこれらの加工を位置精度よく施すことができ、生産効率の向上、製造コストの低減を図ることができる。 特に、光散乱加工として印刷加工を採用する場合は、製造工程において、同一の印刷機器を用いてこれらを同一工程内で位置精度よく印刷することができるので、生産効率をより向上させることが可能になる。 また、 かかる構成によると、厚さの薄い光透過性を有するシート部材を用いることにより、スイッチモジュール全体の小型化を図れる他、キー部と電極層との間に介在する導光部材の厚さが薄いので、ユーザがキー部を操作する際にユーザに伝わるクリック感を向上させることができる。 以上説明したように、本発明によれば、キー基板に対向して設けられるスイッチモジュールにおいて、反射部材のエッジ部近傍からキー部の方向へ漏れ出る光の光量を低減し、導光部材内を進む光によってキー部を均一に照明することが可能なスイッチモジュールを提供することが可能になる。 以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。 ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 [実施形態] 本実施形態に係るスイッチモジュール1は、キー部7を有するキー基板8に対向配置されており、例えば、携帯電話、ノートPC等の電子機器における10キー基板、QWERTYキー基板に用いることが可能である。 また、タッチパネル等にも用いることが可能である。 図1(a)に示すように、スイッチモジュール1は、発光素子としてのLED2、電極11を有する回路基板6、それぞれの電極11を覆うメタルドーム5を有するメタルドームシート4(電極層)、及びメタルドームシート4上に粘着層10によって取り付けられる導光シート3(導光部材)を備えている。 回路基板6には、FPC基板(Flexible Printed Circuit)を用いることが可能である。 また、LED2と導光シート3との間には、LED2から射出された光をLED2の端部から効率的に導光シート3内に入射させるリフレクター9(反射部材)が設けられており、導光シート3端部の上面を覆う位置までリフレクター9の端部が延びている。 かかる構成によると、キートップ7aが図中下方に移動してメタルドームシート4を押圧し、これによってメタルドーム5が変形してメタルドーム5と電極11とが接触することにより、メタルドーム5と電極11とが電気的に接続された状態となり、即ち、スイッチがOFFからONの状態に切り換えられる。 なお、一般的にスイッチモジュールには、操作性の観点から、キー部を押したときにユーザに十分なクリック感が伝わることが望ましいとされているが、本実施形態によれば、一定の強度を有するメタルドーム5の変形によってスイッチのON、OFFが切り換わるようにしているので、ユーザに対して十分なクリック感を伝えることができる。 なお、それぞれのメタルドーム5はメタルドームシート4に対して一体に接着されており、製造過程では、メタルドーム5が実装済みのメタルドームシート4を回路基板6に取り付けることで、複数の電極11に対してメタルドーム5を精度良く、かつ簡易な工程で取り付けることが可能になる。 <2:導光シートについて> 本実施形態では、このように厚さの薄い導光シート3を用いているので、スイッチモジュール1の小型化を達成できる他、さらに、上述したクリック感の感度を向上させることが可能になる。 なお、以下では、導光シート3の表面において、キー基板8と対向する側の面(図中上面)を「第1の面3b」、回路基板6と対向する側の面(図中下面)を「第2の面3c」として説明する。 導光シート3には、第2の面3cに、導光シート3に入射した光を散乱させ、散乱した光(図1(b)中L2の光)によって導光シート3内からキー部7を照明可能な照明用の光散乱加工が施されている。 ここでは照明用の光散乱加工として、白色インク(光散乱性を有するインク)によるドット印刷(印刷加工)がインクジェットプリンタによって施されており、これにより、第2の面3cには白色ドット3aが印刷されている(ここでは光散乱性を有するインクとして白色インクを採用しているが、光散乱性を有していれば白色以外のインクを用いてもよい)。 白色ドット3aは、キー部7に対応する位置にそれぞれ印刷されており、これにより、LED2から導光シート3内に入射した光を白色ドット3aで散乱させ、散乱された光によって、導光シート3内からキー部7を照明することが可能になる。 なお、白色ドット3aのドット密度、形状等は特に限定されるものではないが、例えば、LED2から離れた領域(光が減衰して伝わる領域)で白色ドット3aのドット数を多くすることにより、LED2から離れた領域に配置されるキー部7であっても十分な光量で照明することが可能になる。 また、照明用の光散乱加工の形態はこれに限られるものではなく、金型加工、レーザ加工等による3次元形状加工を所定の位置に施し、導光シート3に凹凸形状、プリズム形状を形成する形態であってもよい。 この場合も、白色ドット3aと同様に、3次元形状加工が施された部分によって光を散乱させることで、キー部7を好適に照明することが可能になる。 なお、印刷加工(白色ドット3a)は第2の面3cに施されるものであるが、3次元形状加工は、導光シート3の第1の面3bに施されてもよい。 この場合も、第1の面3bに施された3次元形状加工において光が散乱することで、光を第1の面3bからキー部7の方向に透過させ、キー部7を好適に照明することが可能になる。 <3:リフレクターについて> <4:光の進み方> LED2から射出された光は、リフレクター9によって導光シート3の端部から導光シート3内に入射される(リフレクター9を介さずに直接導光シート3内に入射する光もある)。 本実施形態では、導光シート3の第1の面3b、第2の面3cが、共に空気層と接しており、屈折率の違い(空気層の屈折率を1.0とすると、導光シート3の屈折率は約1.45である)から、導光シート3内を進む光は、図中L1、L2のように、第1の面3b、及び第2の面3cにおける反射を繰り返しながら、導光シート3の他方の端部に向かって進むことになる。 そして、その光路上に白色ドット3aがある場合は、白色ドット3aにおいて光が散乱し、L2に示す光のように、導光シート3内からキー部7の方向に光が抜け出すことになる。 なお、LED2から射出された後に、粘着層10を透過してメタルドームシート4内に入射する光もあるが、この光も、メタルドーム5の表面等で反射され、粘着層10を透過して再び導光シート3内に入射することになる。 <5:光の漏れを低減する構成について> 上述したように、LED2に近い導光シート3の端部近傍では、第1の面3bを透過する光が存在し(図1(b)、図1(c)のL3の点線部分)、従来の構成では、このような光によってリフレクターのエッジ部から光が漏れ出るといった現象が生じていた。 そこで本実施形態では、この課題を解決すべく、リフレクター9のエッジ部近傍から第1の面を3bを透過する光の光路上に、漏れ出る光の光量を低減させるための減光用の光散乱加工が施されている点を特徴とする。 より具体的には、リフレクター9の内側(リフレクター9のエッジ部よりもLED2側)の第2の面3cであって、かつ、図1(b)、図1(c)に示す光L3の光路上、即ち、リフレクター9のエッジ部を透過する光の光路上に、減光用の光散乱加工として、白色インクによる印刷パターン12(印刷加工)を形成した。 かかる構成によれば、リフレクター9のエッジ部から漏れ出る光L3を、第2の面3cに形成された印刷パターン12において散乱させることができるので、リフレクター9のエッジ部から漏れる光の光量を低減することができる(散乱された光は、回路基板6に吸収されたり、外部に放射されることになる)。 なお、ここでは白色インクとして、白色UV硬化インク(主剤:光重合組成物70〜90質量%、顔料:二酸化チタン10〜20質量%、その他:重合開始剤1〜5質量%、を含むもの)を、UV硬化装置としてSubzero(Integration社製)を用い、ピエゾ式(360dpi、液滴量14pl)のインクジェット方式で導光シート3にパターン印刷しているが、光散乱性のインクは、必ずしも白色インクに限定されるものではない。 さらに、減光用の光散乱加工は印刷加工に限られるものでもなく、金型加工、レーザ加工等による3次元形状加工を所定の位置に施し、導光シート3に凹凸形状、プリズム形状を形成する形態であってもよい。 この場合も、白色インクによる印刷パターン12と同様に、3次元形状加工が施された部分によって光を散乱させることで、リフレクター9のエッジ部近傍から漏れ出る光の光量を低減することができる。 なお、本実施形態では、減光用の光散乱加工としての印刷パターン12(又は3次元形状加工)をリフレクター9の第2の面3cに印刷しているが、これらの光散乱加工をリフレクター9の第1の面3bに施してもよい。 この場合であっても、リフレクター9のエッジ部近傍から漏れ出る光の光量を低減することが可能である。 ここで付言すると、減光用の光散乱加工(印刷加工、3次元形状加工)は、導光シート3の第1の面3b、第2の面3cのどちらに施されてもよいが、少なくともリフレクター9の内側に施される必要がある。 リフレクター9の外側に減光用の光散乱加工が施されると、本来、キー部7を照射するために使用される光が、減光用の光散乱加工部によって散乱されることになり、これにより、キー部7を十分な光量で照明することが困難になる。 <6:印刷パターンの位置、形状について> 白色インクによる印刷パターン12が形成される位置は、リフレクター9の内側であって、リフレクター9のエッジ部近傍から漏れ出る光の光路上にあれば、特に限定されるものではない。 例えば、図2(a)〜図2(c)に示すような位置に印刷パターン12が形成されているとよい。 また、図2(a)〜図2(c)における「照光エリア」とは、キー部7に対応する領域を示すものであるが、「照光エリア」とLED2との相対的な位置関係を考慮して、印刷パターン12を形成する位置を決めるとより効果的である。 例えば、図2(a)のように、LED2の正面にスリットが出来るように印刷パターン12を形成すると、「照光エリア」の光り過ぎを抑制しつつ、図中下方(Y方向)へLED2からの光をより多く通すことができるので、LED2から離れた位置にあるキー部7であっても、十分な光量で照明することができる。 また、図2(b)のように、LED2の正面にスリットを設けることなく印刷パターン12を形成すれば、より確実に「照光エリア」の光り過ぎを抑制することができる。 また、図2(c)のように、LED2の正面に「照光エリア」がある場合は、LED2の正面に印刷パターン12を形成すれば、「照光エリア」の光り過ぎを好適に抑制することができる。 すなわち、「照光エリア」から漏れ出す光を散乱可能な位置であれば、第2の面3c上における印刷パターン12の位置はどのような位置であってもよい。 また、本実施形態では、図2(a)〜図2(c)に示すように、印刷パターン12を長方形状に形成している。 本発明者らの鋭意検討によれば、奥行き(図2中Y方向)を0.2mm〜1.0mm、幅(図2中X方向)を2.0mm〜5.0mmとすれば、キー部7を照明する他の光の光路に干渉することなく、リフレクター9のエッジ部から漏れ出る光のみを効果的に散乱できることがわかっている。 また、リフレクター9のエッジ部から0.3mm以上内側に印刷パターン12があれば、他の光に干渉することなく、より効果的に光を散乱できることがわかっている。 しかしながら、印刷パターン12の形状は特に限定されるものではなく、例えば楕円形、円形、ドットの集合等であってもよい。 また、寸法についても、LED2の放射角度と「照光エリア」の位置等を鑑みて、リフレクター9のエッジ部から漏れ出る光のみを効果的に散乱できる寸法であればよい。 <7:検証実験について> (比較例) (実施例) 次に、図3(b)に、(比較例)と(実施例)とにおける、図3(a)の左上の「照光エリア」の輝度等高線図を示す。 図3(b)において上側に示すものが、左上の「照光エリア」を上面から見た場合の輝度等高線図であり、下側に示すものが、左上の「照光エリア」の3次元輝度等高線図である。 図示するように、(比較例)では、「照光エリア」全体で輝度が高く、特にLED2に近い左上領域は極端に高い輝度を示していることがわかる。 これに対して(実施例)では、全体的に輝度が低下していることがわかる。 すなわち、白色インクの印刷パターン12を形成することで、「光り過ぎ」を確実に抑制できていることがわかる。 <8:本実施形態の効果について> (キー部配置の設計上、デザイン上の制約について) (輝度均一性について) (生産効率、製造コストについて) 以上より、本実施形態によれば、キー基板に対向して設けられるスイッチモジュールにおいて、リフレクターのエッジ部近傍からキー部の方向へ漏れ出る光の光量を低減し、導光部材内を進む光によってキー部を均一に照明することが可能なスイッチモジュールを提供することが可能になる。 1…スイッチモジュール 2…LED 3…導光シート 3a…白色ドット 3b…第1の面 3c…第2の面 4…メタルドームシート 5…メタルドーム 6…回路基板 7…キー部 8…キー基板 9…リフレクター 10…粘着層 11…電極 12…白色インクによる印刷パターン |