JP2007324100A - シートスイッチモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 回路基板上に設けられる複数のキースイッチ部の外表面にしなやかに沿うようにして載置することで、端部から入射した光をムラなく各キースイッチ部に導光させることができると共に、スイッチング特性の向上及び全体の薄型化を図ることができる柔軟性の導光シートを備えたシートスイッチモジュールを提供することである。
【解決手段】 回路基板２２と、この回路基板２２上に配置される凸状のキースイッチ部２５と、このキースイッチ部２５の上に載置されて前記回路基板２２を被覆する柔軟性の導光シート３１とを備え、この導光シート３１がその自重によって前記キースイッチ部２５の外表面にしなやかに沿うように配置した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、携帯電話機や携帯情報端末機等のスイッチパネルに搭載されるシートスイッチモジュールに関するものである。

従来、携帯電話機や携帯情報端末機等の各種電子機器に搭載されているキー入力部には、図７に示すようなシートスイッチ１０が用いられ、キースイッチ部８の周囲に光源（発光素子）６を組み込むことによって、照明機能を持たせているものが多い。これに対して、図８は、発光素子６と平板状の導光板５を使用した従来のシートスイッチ１の断面構造を示したものである（特許文献１（第９図））。このシートスイッチ１は、固定接点３や配線パターンが形成された回路基板２と、前記固定接点３上に配設されるタクトバネからなる可動接点４と、回路基板２上に配置される導光板５と、この導光板５の一側面を照射する発光素子６と、前記導光板５を貫通して可動接点４を押圧するキートップ７とで構成されている。このシートスイッチ１では、前記導光板５を貫通するキートップ７の下端部に前記発光素子６から導光された光を照射することでキートップ７全体を照明するようになっている。

また、近年の電子機器の薄型化に対応させるため、照明機能を有しながら、さらに薄型化したシートスイッチ（特許文献１（第６図））も知られている。図９は、この特許文献１（第６図）に記載されているシートスイッチ１１の断面構造を示したものである。このシートスイッチ１１は、固定接点１３が形成された回路基板１２、前記固定接点１３上に配置される可動接点１４からなるシートスイッチ部１８と、このシートスイッチ部１８の上方を覆う導光板１５と、この導光板１５の前記可動接点１４が形成されている上部に位置するキートップ１７とを有して形成されている。このキースイッチ１１にあっては、前記回路基板１２の一端に配設された発光素子１６から発せられる光を導光板１５の側面に照射することで、導光板１５全体を発光させ、前記キートップ１７を下面側から照明する構造となっている。
特開２００４−６９７５１号公報 （第９図、第６図）

上記図７に示したような、キースイッチ部８の近傍に発光素子６を個別に配設したような構造のシートスイッチ１０では、キースイッチ部８の数が増えるにしたがって発光素子６を増設しなければならないため、消費電力の増加と共に、シートスイッチ１０自体が大型化してしまうといった問題がある。また、図８に示したシートスイッチ１にあっては、導光板５によって光をキートップ７に向けて導光させるため、発光素子６の個数は少なくて済むが、この発光素子６から発せられる光を漏れなく効率よく側面側から導くために、導光板５の厚みを一定以上厚くして形成しなければならない。しかしながら、前記導光板５を厚くすると、これに伴ってキースイッチ１全体の厚みも増すため、薄型化が図られないといった問題がある。

一方、上記図９に示したキースイッチ１１にあっては、発光素子１６から出射される光を導光板１５の一端に入射させて全体に導光する構造であるため、発光素子１６から離れた箇所のキートップ１７の輝度が低くなり、全体的に輝度のバラツキが目立つといった問題があった。前記導光板１５は、アクリル樹脂等で平面状に形成され、シートスイッチ部１８の上にそのままの状態で載置しただけの構成になっているので、導光板１５とシートスイッチ部１８との間に大きな隙間が生じやすく、さらに、前記導光板１５の端部に配置される発光素子１６との間にも隙間が生じやすい構造となっている。このような大きな隙間が前記導光板１５の周辺に存在すると、この隙間から発光漏れが生じてしまい、キートップ１７に透過する光量の不足や輝度バラツキが発生するといった問題があった。

また、前記キースイッチ１１の構造においては、キートップ１７をクリックする際に、導光板１５を介して可動接点１４を可動させるため、導光板１５が硬質性の樹脂材で形成されているとクリック感が損なわれ、スイッチングの特性に悪影響を及ぼすといったおそれがある。

そこで、本発明の目的は、回路基板上に設けられる複数のキースイッチ部の外表面にしなやかに沿うようにして載置することで、端部から入射した光をムラなく各キースイッチ部に導光させることができると共に、スイッチング特性の向上及び全体の薄型化を図ることができる柔軟性の導光シートを備えたシートスイッチモジュールを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のシートスイッチモジュールは、回路基板と、この回路基板上に配置される凸状のキースイッチ部と、このキースイッチ部の上に載置されて前記回路基板を被覆する柔軟性の導光シートとを備えたことを特徴とする。

また、前記導光シートがその自重によって前記キースイッチ部の外表面にしなやかに沿うように配置されることを特徴とする。

本発明に係るシートスイッチモジュールによれば、各キースイッチ部に光を導く導光シートが柔軟性を有した薄いシリコンシートで成形されているため、この導光シートを前記回路基板上にセットすることで、その自重によって前記キースイッチ部の外表面にしなやかに沿うように載置させることができる。このため、前記導光シートの端部に配置した発光ダイオードから発せられる光を導光シート全体にスムーズに導光させることができ、特に、各キースイッチ部に接している部分を中心にして明るく照明することができる。また、前記導光シートによってキースイッチ部のクリック感が損なわれず、スイッチング特性の向上効果も得られる。さらに、前記導光シートが柔軟性を有した薄いシリコンシートで成形されているため、シートスイッチモジュール全体の薄型化が図られる。

以下、添付図面に基づいて本発明に係るシートスイッチモジュールの実施形態を詳細に説明する。

図１に示すように、本発明のシートスイッチモジュール２１は、回路基板２２と、この回路基板２２の表面に実装配置される複数のキースイッチ部２５と、前記回路基板２２の外周に実装配置される側面発光型の発光ダイオード（ＬＥＤ）２６と、前記回路基板２２の上方から前記キースイッチ部２５に密着して被覆固定される固定シート２９と、この固定シート２９で被覆されている前記キースイッチ部２５の上に接するように載置される導光シート３１とを備えて構成される。

前記回路基板２２は、ガラスエポキシ等の樹脂基板や折り曲げ自在なフレキシブル基板（ＦＰＣ）からなり、表面に前記キースイッチ部２５やＬＥＤ２６を実装するための電極部及びこの電極部から延びる配線パターンが形成されている。前記キースイッチ部２５は、前記回路基板２２上に配列形成される固定接点２３と、この固定接点２３に接触しないように上方を覆う半球状のタクトバネ等からなる可動接点２４とで構成されている。ＬＥＤ２６は、下面に前記電極部に導通接続されるアノード及びカソードからなる一対の素子電極部を有し、一側面（出射面）２７が前記回路基板２２の内側に向かうように平行に配置される。

前記固定シート２９は、光を反射させるための白色又は金属色系の薄いシートによって形成され、各キースイッチ部２５の外表面を覆うようにして密着される。この固定シート２９は、各キースイッチ部２５を固定すると共に、このキースイッチ部２５に向けて導光されてくる光を効率よく上方に反射させることで、前記キースイッチ部２５の照明効果をさらに高めるために設けられる。なお、この固定シート２９は、前記キースイッチ部２５の凸形状に適合させるための凹み部２９ａを予め設けておくことで、前記各キースイッチ部２５を回路基板２２に精度よく位置決め固定させることができる。

前記導光シート３１は、回路基板２２と略同じ形状及び大きさを有し、ＬＥＤ２６の高さ幅以下の厚みを有するシリコンシートによって形成されている。このようなシリコンシートで形成された導光シート３１は、元々表面が粘性を有すると共に、常温状態でもその自重によって撓み変形する性質を有している。このため、図２に示したように、回路基板２２上に載置するだけで前記キースイッチ部２５の頂点部分に接し、このキースイッチ部２５の外表面に自然にしなやかに沿うようにして被覆することができる。このように、前記導光シート３１は、前記キースイッチ部２５の凸形状には完全に密着せずに、キースイッチ部２５の外周部分に隙間３２を有した状態となっているため、導光シート３１には大きな屈曲部が生じない。したがって、前記導光シート３１が回路基板２２に沿ってある程度の平行状態を保持することができるので、端部に配置したＬＥＤ２６から出射される光を全体にムラなくスムーズに導光させることができる。また、前記導光シート３１と可動接点２４との間に生じる隙間３２の空気層によって、全反射作用を持たせることができるため、導光シート３１の奥の方まで光を到達させることができる。

前記導光シート３１は、透光性を持たせるため、透明又は半透明に形成されるが、裏面側に前記キースイッチ部２５に対応する部分等に数字、記号又は表示用のライン等の印刷部２８を設けることによって、前記各キースイッチ部２５の機能を直接表すことができる。また、前記印刷部２８を白色系にすることによって、導光シート３１にＬＥＤ２６から光を取り入れた際に、その光の反射によって、白色系の印刷部２８が淡く浮き出たような視覚効果を持たせることができる。

また、図１に示したように、前記印刷部２８を導光シート３１の端部から中央部に向かって順次印刷幅が広くなるように形成することで、この印刷部２８における反射率をＬＥＤ２６から遠ざかるにつれて高めることができる。このため、導光シート３１の中央部に行くにしたがって減衰するＬＥＤ２６からの出射光の輝度を補い、各キースイッチ部２５の配置位置による発光のバラツキを抑えることができる。

さらに、前記印刷部２８に酸化チタン、二酸化珪素、酸化アルミニウム等を粉末状にした光拡散剤（フィラー）を混入すると共に、このフィラーの含有量をＬＥＤ２６から遠ざかるにつれて多くすることで、導光シート３１の中央部における光反射効率を高めることができる。これによって、ＬＥＤ２６から離れた箇所での発光輝度の低下を抑えることができる。前記フィラーは、２色成型などによって、導光シート３１の印刷部２８にのみ含有させる。

前記印刷部２８は、白色系の印刷塗料の代わりに蛍光体や顔料などによって印刷することで、ＬＥＤ２６と異なった発光効果を得ることができる。また、前記印刷部２８に相当する箇所をプリズム状に形成したり、シート表面を粗く形成したりすることで、光散乱効果も得ることができる。

前記シートスイッチモジュール２１は、図３に示すように、各ＬＥＤ２６の出射面２７から発せられた光が回路基板２２に対して平行方向に発せられ、前記導光シート３１の入射面３０に直接入射される。この入射面３０から取り入れた光は、前記回路基板２２上をキースイッチ部２５の可動接点２４に沿って屈曲しながら順次導光され、また、固定シート２９と導光シート３１の接触部によって反射されることによって、各キースイッチ部２５が浮き出るように明るく照明させることができる。また、前記導光シート３１の裏面側に前記印刷部２８を形成した場合にあっては、その印刷部２８を介して反射することによって、視認性を高めることができる。さらに、前記導光シート３１は、その自重によってキースイッチ部２５の形状に沿うように自然に覆うことができるので、製造コストが安価であり、シートスイッチモジュール２１全体の薄型化が図られる。

前記導光シート３１は、端部がＬＥＤ２６の高さに適合するようにして回路基板２２上に配設するか、その厚みを前記ＬＥＤ２６の高さに適合するように形成することによって、ＬＥＤ２６から出射される光を効率よく入射させることができる。また、図４に示すＬＥＤ４２のように、発光素子４４の実装位置を素子基板４３の中央から下側にずらせて形成することで、薄型化に対応した導光シート３１の厚みの略中間部に光を効率よく入射させることができる。さらに、ＬＥＤ４２の前記導光シート３１の端部に面した箇所以外の透明な封止樹脂４５を遮光部材で覆うことによって、前記発光素子４４から出射される光を周囲に漏らすことなく有効に導光シート３１の入射面３０に照射させることができる。

また、回路基板２２をＦＰＣで形成し、その上に前記導光シート３１を被覆することで、前記ＦＰＣの変形に応じて導光シート３１もキースイッチ部２５に沿って追従して変形させることが可能となる。したがって、曲面形状や凹凸形状を有した電子機器の操作パネルや外装面にも隙間なく装着させることができる。

なお、上記実施形態では、導光シート３１にシリコンシートを用いたが、同じような導光性及び柔軟性を備えるアクリルシートやポリカーボネートシートなども使用することが可能である。ただし、前記アクリルシートやポリカーボネートシートなどを使用する場合は、前述したような柔軟性を得るために、シリコンシートよりも薄く形成する必要がある。

図５及び図６は、前記シートスイッチモジュール２１を備えて構成されたスイッチパネル４１を示したものである。このスイッチパネル４１は、前記シートスイッチモジュール２１の上にキートップシート３３を組み合わせて構成されている。このスイッチパネル４１は、そのまま各種の電子機器の操作パネルとして搭載することができる。

前記キートップシート３３は、ポリイミド、ポリカーボネイト等のシート状の樹脂材又は薄いシリコンゴム等の軟質性の樹脂材で形成され、前記可動接点２４に対応する部分が肉厚のキートップ３４となっている。このキートップ３４は、透明又は半透明であり、表面に各キースイッチ部２５の入力機能を示す数字や記号などが印刷あるいは刻印等によって記されている。

前記スイッチパネル４１によれば、各ＬＥＤ２６の出射面２７から発せられた光は、そのまま導光シート３１の入射面３０から取り込まれ、キースイッチ部２５に沿って導光される。そして、前記キースイッチ部２５の可動接点２４から固定シート２９を介して上方に反射され、この反射光によってキートップ３４を照射する。このスイッチパネル４１は、前記キートップシート３３の裏面側に設けられている突起部３６ａ，３６ｂによって、導光シート３１をキースイッチ部２５の周囲に僅かな隙間を保持した状態で支持され、キートップ３４を押圧することによって、可動接点２４が下方に撓み、固定接点２３と接触し、電気的導通が図られる。また、押圧しているキートップ３４から指を離すと、前記可動接点２４の弾性力によって、固定接点２３から離れ導通状態から解除される。

また、前記導光シート３１のキースイッチ部２５に対応する裏面に図１に示したような数字や記号等の印刷部２８を形成した場合は、この印刷部２８と対応するキートップ３４に前記印刷部２８と同じ形状の透明性あるいは打ち抜きによる表示窓部３７を設けて形成される。これによって、前記表示窓部３７を印刷部２８の反射光によって明るく発光表示させることができる。なお、前記印刷部２８を前記キートップ３４に形成される透明部分や打ち抜き部分に対して大きく設定した方が、前記キートップ３４における数字や記号等の発光表示がムラなく均一に行える。

以上説明したように、本発明のシートスイッチモジュール２１を構成する導光シート３１が導光性及び柔軟性を備えた薄いシリコンシートで形成されているため、凹凸形状を有している前記キースイッチ部２５に完全に密着せずにしなやかに沿うように自然に載置させることができる。このため、導光シート３１の端部から入射した光を前記各キースイッチ部２５の外表面の沿って全体にムラなく導光させることができる。また、前記導光シート３１が薄く且つ柔軟性を有しているため、可動接点２４に対するクリック感を損なうことがない。このため、スイッチング特性の向上も得られる。さらに、前記シリコンシートが１ｍｍ以下の薄さに形成することができるので、シートスイッチモジュール２１全体のさらなる薄型化が図られる。

本発明に係るシートスイッチモジュールの分解斜視図である。 上記シートスイッチモジュールの断面図である。 上記シートスイッチモジュールの導光作用を示す要部断面図である。 発光素子の実装位置を導光シートの厚みに応じてずらして形成されたＬＥＤによって構成されるシートスイッチモジュールの断面図である。 上記シートスイッチモジュールによって形成したスイッチパネルの分解斜視図である。 上記スイッチパネルの断面図である。 複数の光源を配置して構成された従来のシートスイッチモジュールの平面図である。 複数の光源及び導光板からなる従来のシートスイッチモジュールの断面図である。 前記光源を導光板の一端に配置した従来のシートスイッチモジュールの断面図である。

符号の説明

２１ シートスイッチモジュール
２２ 回路基板
２３ 固定接点
２４ 可動接点
２５ キースイッチ部
２６ ＬＥＤ
２７ 出射面
２８ 印刷部
２９ 固定シート
２９ａ 凹み部
３０ 入射面
３１ 導光シート
３２ 隙間
３３ キートップシート
３４ キートップ
３６ａ，３６ｂ 突起部
３７ 表示窓部
４１ スイッチパネル
４２ ＬＥＤ
４３ 素子基板
４４ 発光素子
４５ 封止樹脂

Claims (11)

1. 回路基板と、この回路基板上に配置される凸状のキースイッチ部と、このキースイッチ部の上に載置されて前記回路基板を被覆する柔軟性の導光シートとを備えたことを特徴とするシートスイッチモジュール。
2. 前記導光シートがその自重によって前記キースイッチ部の外表面にしなやかに沿う請求項１記載のシートスイッチモジュール。
3. 前記導光シートが全てのキースイッチ部の上に接して載置される請求項１又は２記載のシートスイッチモジュール。
4. 前記導光シートを前記キースイッチ部の上に載置した際に、前記導光シートと回路基板との間に隙間が設けられる請求項１記載のシートスイッチモジュール。
5. 前記導光シートが柔軟性を備えた薄いシリコンシートによって形成される請求項１又は２記載のシートスイッチモジュール。
6. 前記キースイッチ部が前記回路基板上に形成される固定接点と、この固定接点上を覆う凸状の可動接点とで構成され、この可動接点が前記回路基板に位置決めするための固定シートで被覆され、この固定シート上に前記導光シートが載置される請求項１記載のシートスイッチモジュール。
7. 前記導光シートの周囲に側面発光型の発光ダイオードが配置され、この発光ダイオードの出射面が前記導光シートの側面側の入射面より低く設定される請求項１記載のシートスイッチモジュール。
8. 前記発光ダイオードは、素子基板と、この素子基板上に実装される発光素子と、この発光素子を封止する封止樹脂とで構成され、この発光ダイオードを前記回路基板上に実装した際に、前記発光素子の素子基板上の実装位置が前記導光シートの入射面の高さより低く設定される請求項７記載のシートスイッチモジュール。
9. 前記導光シートには、表示用の白色印刷が前記キースイッチ部と対応する部分に設けられ、この白色印刷が前記発光ダイオードから遠ざかるにしたがって、印刷面を広くして形成される請求項１記載のシートスイッチモジュール。
10. 前記導光シートの内部に光拡散剤を混入して形成される請求項１記載のシートスイッチモジュール。
11. 前記光拡散剤は、酸化チタン、二酸化珪素、酸化アルミニウムのいずれかからなるフィラーである請求項１０記載のシートスイッチモジュール。