CN101090040A - 片状开关模块 - Google Patents

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Abstract

一种片状开关模块，包含：电路板(22)，至少一个按键开关(25)，配置在该电路板上，以及具挠性的导光片(31)，该导光片配置在该按键开关上并装配以覆盖该电路板，当该导光片配置在该电路板上时，该导光片以具挠性方式配置安装在该按键开关之上并对应该按键开关的外表面之该按键开关的形状。

Description

片状开关模块
相关申请的交互参照
本申请是基于2006年6月5日提出的日本专利申请案第2006-156525号，并主张其优先权，其揭露的内容并入本文中作为整体的参考。
技术领域
本发明涉及安装在移动电话、移动终端装置等的开关面板上的片状开关模块。
背景技术
如图7中所示的片状开关10传统上使用在许多种类的电子设备(诸如移动电话、移动终端装置等)的按键输入部分。一些片状开关的每个片状开关具有照明功能包含按键开关8，以及光源或发光组件6，其中每个发光组件6配置在各按键开关8的附近。
另一方面，图8显示传统片状开关1其包含一个或多个发光组件6与平板型导光板(light guiding plate)5的截面结构(参考日本专利申请案公告第2004-69751号，图9)。片状开关1进一步包含设置有固定接点(fixed contacts)3、接线图案(wiring pattern)、可动接点(movable contacts)4的电路板2和按键顶部7，其中每个可动接点4配置在电路板2上以覆盖每个固定接点3，并包含轻触弹簧(tactspring)，以及按键顶部7，以按压可动接点4。导光板5配置在电路板2之上。发光组件6照明导光板5的一侧表面。每个按键顶部7具有较低部分，其通过导光板5并面对对应的可动接点4。在片状开关1中，按键顶部7的整体可以由发出自发光组件6的导引光而照明，该导引光通过导光板5而照至每个按键顶部7的较低部分。
同样已知的是具有照明功能平坦较薄的片状开关，其响应电子仪器朝向薄化的最近趋势(参考日本专利申请案公告第2004-69751号，图6与图9)。图9显示在日本专利申请案公告第2004-69751号提及的片状开关11的截面结构。片状开关11包含电路板12、设置在电路板12上的片状开关部18并包括多个固定接点13与多个可动接点14，其中每个可动接点14配置以覆盖各固定接点，导光板15配置在片状开关部18之上，按键顶部17配置在导光板15之上以面对可动接点14以及一个或多个发光组件16配置在电路板12的一末端部分上。在片状开关11中，从发光组件16发出的光进入导光板15的侧表面，因此照亮整体导光板15以从下照明按键顶部17。
然而，如图7所示，在片状开关10中，其中发光组件6配置在按键开关8的附近，因为当按键开关8数量增加时，必须设置额外的发光组件6，而产生了电力消耗与片状开关10整体尺寸增加的问题。
此外，如图8中所示，在片状开关1中，因为从发光组件6发出的光经由导光板5而照向按键顶部7，使用小数量的发光组件6即已足够，但是必须使用具有大于通常厚度的导光板5以有效引导从发光组件6发出的光而无泄漏。使用厚的导光板5引致整体片状开关1厚度的增加，因而使实现薄的片状开关很困难。
另一方面，如图9中所示在片状开关11中，因为从发光组件16发出的光经由通过其中一末端而进入导光板15且被导引而遍及整体导光板15，从发光组件16远程的按键顶部17的明亮度减少，如此突显了明亮度整体变化的问题。因为导光板15由丙烯酸树脂(acrylicresin)等在平面状态形成并仅放置在片状开关部18上，如此在导光板15与片状开关部18间，或甚至在导光板15与每个发光组件16间易于产生大的余隙(clearance)。在导光板15附近的大的余隙引起经由该大余隙的光泄漏，而发生导引至按键顶部17的光量有缺陷或有明亮度变化的问题。
同样地，在片状开关11中，当按压按键顶部17时，因为可动接点14经由导光板15移动，若导光板15由硬树脂的材料形成，则会失去按压的感觉，而对开关特性有不利的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种片状开关模块，能够均衡地导引光，该光进入具有挠性的导光片(light guiding sheet)的端部至设在电路板上的按键开关，以及该片状开关模块通过放置导光片于该按键开关上以弹性调适该按键开关而具有改进的开关特性和整体薄的结构。
欲达成上述目的，依照本发明的一个实施例的片状开关模块包含电路板，至少一个按键开关，配置在该电路板上，以及具有挠性的导光片，该导光片配置在该按键开关上并设置以覆盖该电路板。
当该导光片配置在该电路板上时，该导光片配置在该按键开关上而其重量造成该导光片弹性地调适至该按键开关的外表面。
附图说明
图1是根据本发明，显示片状开关模块的一个实施例的分解透视图；
图2是显示于图1的片状开关模块的截面图；
图3是显示于图1的片状开关模块的主要部分的截面图；
图4是显示设图1的片状开关模块中，LED与导光片间的关系的截面图；
图5是与片状开关模块与按键顶部片组合的开关面板的分解透视图；
图6是如图5所示的开关面板的截面图；
图7是传统片状开关模块的平面图，其中配置了多个光源；
图8是另一个包含了多个光源与导光板的传统的片状开关模块的截面图；以及
图9是进一步传统片状开关模块的截面图，其具有一个光源配置面对着导光板的侧。
附图标记说明
1传统片状开关    2电路板
3固定接点        4可动接点
5平板型导光板    6光源或发光组件
7按键顶部         8按键开关
10片状开关        11片状开关
12电路板          13固定接点
14可动接点        15导光板
16发光组件        17按键顶部
18片状开关部      21片状开关模块
22电路板          23固定接点
24可动接点        25按键开关
26LED             27发射表面
28印刷区域        29固定片、导光片
29a凹入部分       30入射表面
31导光片          32余隙
33按键顶部片      34按键顶部
36a、36b突出物    41开关面板
42LED             43组件基板
44发光组件        45透光密封树脂
具体实施方式
以下将参考所附图详细解释本发明的较佳实施例。
图1显示根据本发明的片状开关模块21。片状开关模块21包含电路板22、配置在电路板22上的固定片29、以及配置在固定片29上的导光片31。
电路板22、固定片29与导光片31有大体上相似的形状与尺寸。电路板22具有，例如，一般矩形的形状。较佳的情况是，电路板22相对薄以便减少片状开关模块的整体厚度，且至少一个按键开关设置在电路板22上。在实施例中，多个按键开关25设置在表面上，例如，电路板22的上表面(参见图1)。多个按键开关25的每个按键开关包括，例如，凸出部分，更具体的为一般半球面的突出物。或者，可设置一个按键开关在电路板22上。
设置至少一个发光二极管(light emitting diode，简称LED)以照射导光片31。在此实施例中，多个LED其中的每一个是侧发出型(sideemission type)，设置在电路板22的上表面上。LED设置在，例如，电路板22的相对边缘处(参见图1)。
固定片29具有多个凹入部分29a，该凹入部分29a的每一个配置对应在电路板22上的各按键开关25。各凹入部分29a的尺寸设定使得半球面的按键开关25可平滑地插入凹入部分29a。设置固定片29以覆盖电路板22的上表面而紧密接触每个按键开关，且配置导光片31在固定片29上以覆盖整体固定片。在此情况，配置固定片29在电路板22上使得按键开关25插入凹入部分29a中。
电路板22包括由玻璃环氧物等制成的树脂平板或可弯曲具有挠性的印刷电路板(flexible print circuit board，简称FPC)。电极区域(electrode section)与从电极区域延伸的接线图案用于安装按键开关25而在电路板22上的LED 26形成在电路板22的上表面。
每个按键开关25包含固定接点23，排列在电路板22上，以及可动接点24，设置以覆盖在固定接点23之上而不与该固定接点接触，并包括半球面的轻触弹簧(tact spring)等。每个LED 26具有其中较低表面的一对组件电极部包括阳极与阴极，其电性连接至形成在电路板22上的上述电极区域，而一侧表面或发射表面27配置以面对导光片31的一末端表面。因此，从LED发出的光进入导光片31的一末端表面并经由导光片31导引(参见第3与4图)。
由白色或金属色类型的相对薄片形成以反射光的固定片29配置而紧密接触按键开关25与电路板22以覆盖按键开关25的外表面。固定片29固定按键开关25在电路板22上并通过有效地反射光于向上方向而进一步增强在按键开关25的照明效果。
同时，固定片29允许按键开关25正确地位在电路板22上，因为每个按键开关25系调适于各凹入部分29a。
导光片31具有小于或等于配置在电路板22上的每个LED 26的高度的厚度，并较佳的可由硅片形成。由该硅片形成的导光片31本质上具有合适的表面黏性与特性，使得在该片的重量下，甚至在正常温度，该片灵活的变形。因此，仅通过放置导光片31于固定片29上，导光片31平滑的接触固定片29的部分，而该固定片面对每个按键开关25的顶部部分，如图2所示，该导光片31并可配置在固定片29上以自然且灵活地调适面对按键开关25的固定片29的部分。以此方法，因为导光片31不能完全接触每个按键开关25在边缘部份，且在状态中，使得固定片29面对每个按键开关25而每个按键开关的外外围部分存有余隙32，且没有大的弯曲部分发生在导光片31中。
结果，因为能够设置导光片31，使得该导光片31相对于电路板22在某种程度上保持平行状态，该导光片能够平稳地导引从设置在该电路板22的相对边缘部的LED 26所发出的光而没有整体的变动。此外，因为由固定片29面对各按键开关25的部分与导光片31之间的余隙32所产生的空气层产生允许完全反射的作用，所以从LED 26所发出的光能到达导光片31的角落。
导光片31是透明或半透明的，用来传送光线。在此情形，能够通过设置用来显示诸如数字、记号、线条等等的印刷区域28(例如，对应于按键开关25的导光片31的部分)而直接地显示按键开关25的功能。当印刷区域28由白色类型的涂料(coating material)印刷以及从LED26所发出的光被引入导光片31时，光在按键开关25上的反射能够达到视觉效果，其中白色类型的印刷区域28微微地引人注目。
如图1所示，通过形成印刷区域28，使得各印刷区域的印刷宽度从导光片31的相对端朝其中央部分逐渐增加，而能够以远离LED 26的方式在印刷区域28上增加反射比。换言之，前述的印刷区域28的设置能够补充倾向于在导光片31之中央区域附近衰减的光线亮度，并亦能够根据各按键开关25的位置来限制照明变动。
此外，将至少一种粉状的光扩散剂或填料混合于用于形成印刷区域28的涂料中。粉状的光扩散剂是由氧化钛(titanic oxide)、二氧化硅(silicon dioxide)、氧化铝(aluminum oxide)或之类所制成。通过在导光片31的中央区域附近增加光扩散剂的比例，可能能够增加光反射效率。因此，此种设置能够抑制导光片31在远离LED 26处发生亮度衰减。可将粉状的光扩散剂或填料仅混合在涂料中，而与该粉状的光扩散剂或填料混合的该涂料可以仅印刷于导光片31上。可通过双射成型(double shot molding)或之类来代替印刷以形成印刷区域28。
并且，可针对印刷区域28使用荧光材料和颜料来代替白色类型涂料，造成获得不同的照明效果。再者，可依照印刷区域28将棱镜和粗隆(tuberositas)设置在导光片的表面上，造成获得光扩散效果。
在片状开关模块21中，从各LED 26的发射表面27所发出的光系以平行于电路板22的方向发射出，并直接进入导光片31的入射表面30。进入入射表面30的光系经由沿着电路板22和按键开关25的弹性波浪状的导光片29被导引沿着该电路板22的上表面及沿着各该按键开关25的可动接点24。通过将光反射于固定片29与导光片31的接触部分，该导光片31能被该反射光照亮，使得按键开关25由该导光片31的表面而显得醒目。若印刷区域28形成于导光片31的背表面，通过将光反射通过该印刷区域28能够增强该印刷区域28的可见度。此外，因为导光片31能够自然覆盖按键开关25，以其自身重量随着各该按键开关25的形状而安装于其上，故能以低制造成本达到整体薄化的片状开关模块21。
导光片31具有端部，该端部系配置成调适至各LED 26的高度，或该端部的厚度配置成调适至各LED 26的高度，因而从LED 26所发出的光能够有效地进入该导光片31。并且，当具有一个或多个如图4所示的LED 42时，发光组件44的安装位置从组件基板43的中央部分偏向其下侧，使得能够让光有效地进入对应于薄型的导光片31的厚度的大致中间部分。
此外，从发光组件44所发出的光通过利用除了面对导光片31的端部的各LED 42的地方的遮光构件部分来覆盖透光密封树脂45，而能有效地进入导光片31的入射表面30而不会从周围漏出光。
再者，当电路板22由FPC形成且导光片31覆盖该电路板22的上表面时，根据FPC的变形，该导光片31亦会变形以随着按键开关25的形状而安装于其上。结果，能够将导光片31装配于操作面板或是具有凹型或凸型的电子仪器的外部表面上，而不会产生不需要的余隙。
在此同时，在上述的实施例中，已针对导光片31使用硅片，但亦能使用具有相似的导光特性和弹性的压克力片(acryl sheet)或聚碳酸酯片(polycarbonate sheet)或之类。若使用压克力片或聚碳酸酯片或之类，该片必须形成比硅片还薄以获得相同的弹性。
图5和图6显示包含片状开关模块21的开关面板41。开关面板41包含设置在片状开关模块21上的按键顶部片(key top sheet)33。开关面板41能够直接装配在各种不同的电子仪器的操作面板上。
按键顶部片33是由片状的聚酰亚胺(polyimide)、聚碳酸酯或之类的树脂材料，或是诸如薄硅橡胶(silicon rubber)或之类的软树脂材料所形成。对应于可动接点的按键顶部片33的部分厚度增加作为按键顶部34。各按键顶部34可以是透明或半透明的并在其顶面具有显示各按键开关25的输入功能的数字字符、记号、印刷、印记或之类。
在开关面板41中，从各LED 26的发射表面27所发出的光直接进入导光片31的入射表面30并沿着按键开关25而被导引。所导引的光系向上反射在按键开关25的可动接点24上而通过固定片29。按键顶部34系通过反射光而被照亮。在开关面板41中，导光片31以使得在各按键开关25的周围设有由突出物36a和36b(设在按键顶部片33的背表面)所提供的小空间的状态，而设置在按键顶部片33与电路板22之间。通过按压各按键顶部34，可动接点24系向下屈曲并与固定接点23作接触，使得该可动与固定接点之间发生导电。此外，当使用者的手指从被按压的按键顶部34离开时，可动接点24的弹力使其本身离开固定接点23并与该接点23失去接触，因此打断了导电。
若如图1所示的印刷区域28(例如数字、记号或之类)系形成于面对按键开关25的导光片31的背表面，则在面对该印刷区域28的各按键顶部34中设有显示窗(未图标)，其中该显示窗系与该印刷区域28形状相似且是透明的或通过打孔(punching)形成。因而，显示窗能通过反射于印刷区域28的光而明亮地照亮。
应注意到，提供比形成于按键顶部34中的透明部分或打孔部分较大的印刷区域28，使得能够达成数字或记号之类的更平均的发射显示于该按键顶部34中。
如上所述，因为根据本发明构成片状开关模块21的导光片31是由具有导光特性和弹性的薄硅片所形成，其能自然地随着按键开关25的凹形及凸形而安装于电路板22上，而不会完全紧密地和该按键开关25合在一起。结果，进入导光片31的端部的光能平稳地且平均地沿着各按键开关25的外表面而完全地被导引。尤其，能够明亮地照亮整个导光片31，特别是与按键开关接触的该导光片31的部分。此外，因为导光片31被薄化且具有弹性，故在可动接点24上不会失去按键感觉。因此，增强了开关特性。再者，因为能形成具有1mm以下的厚度的硅片，故整个片状开关模块能进一步被薄化。
虽然已描述本发明的较佳实施例，但本发明不受限于这些实施例，并能对所述实施例作修饰及改变。

Claims (13)

1.一种片状开关模块，包括：
电路板；
配置在该电路板上的至少一个按键开关；以及
具有挠性的导光片，该导光片配置在该按键开关上并配置以覆盖该电路板的上表面，
其中，在该导光片配置在该电路板上时，该导光片弹性地安装在该按键开关上并沿着该按键开关的外表面。
2.根据权利要求1所述的片状开关模块，
其中，有多个按键开关设在该电路板上。
3.根据权利要求2所述的片状开关模块，
其中，该导光片配置成与该多个按键开关接触。
4.根据权利要求2所述的片状开关模块，
其中，在该导光片配置在整个该多个按键开关上时，在该导光片和环绕各按键开关的边缘的该电路板之间留有余隙。
5.根据权利要求1所述的片状开关模块，
其中，该导光片由具有挠性的薄硅片形成。
6.根据权利要求1所述的片状开关模块，
其中，该按键开关包含设在该电路板上的固定接点，和设在该电路板上以覆盖该固定接点的可动接点，
该可动接点由固定片覆盖，以定位该可动接点于该电路板上，以及
该导光片配置在该固定片上。
7.根据权利要求1所述的片状开关模块，
还包括至少一侧发射型发光二极管，设置为面对该导光片的入射表面，
其中，该发光二极管的发射表面设置在较该导光片的入射表面低的位置。
8.根据权利要求7所述的片状开关模块，
其中，该发光二极管包含组件基板、安装在该组件基板上的发光组件、和密封该发光组件的密封树脂，
其中，在该发光二极管安装在该电路板上时，该发光组件安装在该组件基板上的安装位置设置得较该导光片的该入射表面的高度低。
9.根据权利要求1所述的片状开关模块，
其中，至少一个印刷区域设于该导光片上对应面对该按键开关的位置。
10.根据权利要求9所述的片状开关模块，
其中，该印刷区域包括至少一种光扩散媒介。
11.根据权利要求9所述的片状开关模块，其中，该印刷区域配置于该导光片中。
12.根据权利要求10所述的片状开关模块，
其中，该光扩散媒介为一种填料，包括氧化钛、二氧化硅、和氧化铝其中之一。
13.一种片状开关模块，包括：
电路板；
配置在该电路板上的至少一个按键开关；
配置在该电路板和该按键开关上的固定片；以及
具有挠性的导光片，该导光片配置在该按键开关上并设置以覆盖该电路板，
其中，该导光片以具有挠性方式配置安装在该电路板之上，并对应该固定片面对该电路板上的该按键开关的外表面的该固定片部分的形状。
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