JP2008250322A - キーパッドアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】照明が均一で、明るく、電力消費が減少し、単純な構成を有するキーパッドアセンブリを提供する。
【解決手段】本発明は、その内部に光が伝播する導光板と、導光板に設けられ、導光板内に伝播する光を導光板の外部に出射するための少なくとも一つの光抽出パターンと、少なくとも一つのスイッチを備えるスイッチ基板と、導光板の内部に光を結合させるための少なくとも一つの光源とを含み、導光板の厚さは０.３〜０.６mmであるキーパッドアセンブリを提供する。
【選択図】図３

Description

本発明はキーパッドアセンブリに関して、特に導光板を有するキーパッド及びキーパッドアセンブリに関するものである。

図１は、従来技術の第１例によるキーパッドアセンブリを示す断面図である。キーパッドアセンブリ１００は、キーパッド１１０と、スイッチ基板１５０と、複数のＬＥＤ(Light Emitting Diode：ＬＥＤ)１７０とを含む。
キーパッド１１０は、弾性パッド１２０と、弾性パッド１２０の上面１２２上に形成され、その上面に記号、符号、文字などがプリントされた複数のキーボタン１４０と、弾性パッド１２０の下面１２４上に形成された複数の突起１３０とを含む。各キーボタン１４０は、該当突起１３０及び該当スイッチ１６０とキーパッドアセンブリ１００の厚さ方向に整列される。弾性パッド１２０の下面１２４上には複数の溝(groove)１２６が形成される。溝１２６は、ＬＥＤ１７０と突起１３０との干渉を避けるように各突起１３０の周囲に形成される。
スイッチ基板１５０は、プリント回路基板(Printed Circuit Board：ＰＣＢ）１５５と、キーパッド１１０と対向するＰＣＢ１５５の上面に形成された複数のスイッチ１６０とを含む。各スイッチ１６０は、導電性のコンタクト部材(contact member)１６２と、このコンタクト部材１６２を完全に覆う導電性ドーム(dome)１６４とを有する。
複数のＬＥＤ１７０は、ＰＣＢ１５５の上面に装着され、弾性パッド１２０の該当溝１２６によって覆われるように位置する。

ユーザーがキーボタン１４０の一つのキーを押すと、キーボタン１４０の下方に位置するキーパッド１１０の部分がスイッチ基板１５０側に変形される。その結果、変形された部分に属する突起１３０が、該当ドーム１６４を押すようになる。この押されたドーム１６４は、該当コンタクト部材１６２と電気的接触をなすようになる。

図２は、従来の第２の例によるキーパッドアセンブリを示す断面図である。キーパッドアセンブリ２００は、キーパッド２１０、電界発光シート(electroluminescence sheet)２６０、スイッチ基板２５０、及び駆動部２８０を含む。
キーパッド２１０は、弾性パッド２２０と、弾性パッド２２０の上面に形成され、その上面に文字などが印刷された複数のキーボタン２３０と、弾性パッド２２０の下面に形成された複数の突起２４０とを含む。各キーボタン２３０は、該当突起２４０及びスイッチ２７０とキーパッドアセンブリ２００の厚さ方向に整列される。
スイッチ基板２５０は、ＰＣＢ２５５と、このＰＣＢ２５５の上面に形成された複数のスイッチ２７０とを備える。各スイッチ２７０は、導電性コンタクト部材２７２と、コンタクト部材２７２を完全に覆う導電性ドーム２７４とから構成される。
電界発光シート２６０は、スイッチ２７０を介在してＰＣＢ２５５の上面を覆うように配置され、印加された駆動信号によって発光する。
駆動部２８０は、電界発光シート２６０の片側に位置するようにＰＣＢ２５５の上面に装着され、電界発光シート２６０に駆動信号を印加する。

しかしながら、上述したようなキーパッドアセンブリ１００・２００は次のような問題点を有する。
まず、第１の例によるキーパッドアセンブリ１００は、各ＬＥＤ１７０から発光される光が弾性パッド１２０を通過して該当キーボタン１４０を斜角(oblique angle)で照明する。その結果、キーボタン１４０の照明が不均一で、暗いという問題点があった。特に、キーボタン１４０の中心部分はその周辺より暗く照明される。しかしながら、キーボタン１４０を均一で、明るく照明するためにより多くのＬＥＤを使用すれば、構成が複雑になり、電力消費及び製造コストが増加する。
第２の例によるキーパッドアセンブリ２００は、第１の例に比べて一層暗い照明を提供する。
したがって、均一で、明るい照明を提供し、電力消費が小さく、構成が単純なキーパッドアセンブリが要求される。

上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、照明が均一で明るく、電力消費が減少し、単純な構成を有するキーパッドアセンブリを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の一側面によるキーパッドアセンブリは、その内部に光が伝播する導光板と、前記導光板に設けられ、前記導光板内に伝播する光を前記導光板の外部に出射するための少なくとも一つの光抽出パターンと、少なくとも一つのスイッチを備えるスイッチ基板と、前記導光板の内部に光を結合させるための少なくとも一つの光源とを含み、前記導光板の厚さは０.３〜０.６mmであることを特徴とする。

本発明によるキーパッドアセンブリは、導光板と少数の光源を用いて明るく、均一の照明を得ることができ、かつコスト及び電力消費が低減する効果を有する。
また、キーパッドアセンブリは、導光板の厚さ及び導光板と光源との間の距離を制限することによって、高い照明輝度、製造工程で発生する不良率の最小化、及びスリム化が得られる効果を有する。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記に、本発明に関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。

図３は、本発明の望ましい第１の実施形態によるキーパッドアセンブリの構成を示す。キーパッドアセンブリ３００は、キーパッド３１０と、スイッチ基板３６０と、少なくとも一つの光源３９０とを含む。
キーパッド３１０は、キーシート(key sheet)３２０と、導光板３３０とを含む。キーシート３２０は、フィルム(film）３２２と、複数のキーボタン３２４とを含む。導光板３３０は、複数の突起３４０と、複数の光抽出パターン(light extracting pattern）３５０とを含む。

フィルム３２２は、四角形の板などの多様な形態を有し、その上面に配置された複数のキーボタン３２４を備える。フィルム３２２は弾性を有し、そのため、キーボタン３２４がユーザーによって押された後に、再び原位置に戻ることができる。すなわち、フィルム３２２の自己復元力は、キーボタン３２４が変形された後に元の形態に復元させる。光漏れ現象を防止するために、キーボタン３２４が配置されていないフィルム３２２の上面部分は、例えば、ハウジング(housing)(例えば、携帯用無線端末機のハウジング)によって覆われ、或いは黒色インクでプリントされることができる。フィルム３２２は、導光板３３０との間に空気層を維持するために、導光板３３０から離隔された状態で固定される。例えば、フィルム３２２の縁は、接着剤を用いて導光板３３０の縁に付着されることができる。それによって、導光板３３０の中央部で光が漏れることを防止できる。光は、導光板３３０と空気層との境界で全反射(total reflection)する。導光板３３０と接着剤との境界で全反射条件を満たしていないと、不必要な光の漏れが発生する可能性がある。光の一部分はキーボタン３２４を照明し、残りの部分は導光板３３０の縁に到達するため、導光板３３０の縁はフィルム３２２の縁に付着されることが望ましい。また、キーボタン３２４がその上面に配置されたフィルム３２２の中央部が導光板３３０の上面に付着されると、導光板３３０との間に空気層を維持することができない。したがって、フィルム３２２は、導光板３３０の上面に付着されない表面特性を有することが好ましい。導光板３３０から容易に分離することができるように、フィルムの下面を粗くし、或いは離型剤(releasing agent)でコーティングすることができる。フィルム３２２は、低い硬度、高い弾性変形率、高い弾性復元力、及び高い光透過度を有する高透明ゴム材質で形成される。望ましくは、フィルム３２２は、ポリウレタン(polyurethane)又はシリコン(silicone)で形成される。

別の実施形態によると、フィルム３２２は、導光板３３０の上面全体に密着又は付着されることができる。この場合に、フィルム３２２又は接着剤の屈折率は導光板３３０の屈折率より低くすることができる。
キーボタン３２４は、フィルム３２２の上面に配置される。特に、キーボタン３２４は、接着剤を用いてフィルム３２２の上面に付着され、或いは射出成形などを通じてフィルム３２２と一体に形成されることができる。各キーボタン３２４は、フィルム３２２と同一の材質で形成され、或いはポリカーボネート(polycarbonate)又はアクリル系樹脂(acryl-based resin)で形成されることができる。キーボタン３２４は四角ブロックの形状を有するが、円柱、楕円柱のような他の形状も有することができる。また、フィルム３２２を除去し、キーボタン３２４は導光板３３０の上面に直接付着することもできる。

他の実施形態によると、導光板３３０にフィルム３２２の機能を組み込むことで、フィルム３２２を除去することができる。このような場合に、キーボタン３２４は、導光板３３０の上面に直接付着することができる。導光板３３０は、キーボタン３２４がユーザーによって押された後に再び元の位置に戻るようにする。例えば、導光板３３０は、外部環境の変化に関係なく光を安定的に導波させるように、相対的に低い屈折率の物質でコーティングされた両面を有する導電性フィルムで構成される。
導光板３３０は、四角形の板などの多様な形態を有し、その上面３３２がフィルム３２２の下面に対向するように配置される。図示のように、光源３９０と光学的に接続されるように、導光板３３０の周辺部(peripheral portion)３３６がＰＣＢ３８０の上面まで曲がるとともに、延出している。
光源３９０は、その発光面が導光板３３０の周辺部３３６の第１の側面と対向するようにＰＣＢ３８０の上面に装着される。光源３９０によって出射された光は、導光板３３０の第１の側面を通じてその内部に結合される。光源３９０として、通常のＬＥＤが使用可能である。

導光板３３０は、その内部に結合された光を導波させる。結合された光は、導光板３３０の第１の側面からその反対側に位置する第２の側面に伝播する。ここで、導光板３３０の第１の側面は、光源３９０からの光が結合される一つの側面を表す。導光板３３０の内部に結合された光は、導光板３３０とその外部空気層との境界で全反射され、導光板３３０の内部に伝播する。導光板３３０は、弾性(すなわち、自己復元力）を有し、キーボタン３２４の操作によって変形された後に元の形に復元されることができる。導光板３３０は、低い硬度、高い弾性変形率、高い弾性復元力、及び高い光透過度を有する材質で形成されることができる。望ましくは、導光板３３０は、ポリカーボネート、ポリウレタン、ＰＭＭＡ(polymethylmethacrylate)、又はシリコン材質で形成される。

複数の突起３４０は、導光板３３０の下面３３４上に形成される。突起３４０は、導光板３３０と同一の材質又は異なる材質で一体的に形成される。また、突起３４０は、別途に形成された後に、導光板３３０の下面３３４に付着される。各突起３４０は、円錐台(truncated cones)、台形六面体(trapezoidal hexahedra)などの任意の形状を有することができる。突起３４０は、該当キーボタン３２４とキーパッドアセンブリ３００の厚さ方向に整列される。

導光板３３０は、導光板３３０内に伝播する光の一部を導光板３３０の外部に抽出することによって、該当キーボタン３２４に入射させる複数の光抽出パターン(light extracting pattern）３５０を有する。各光抽出パターン３５０は、該当キーボタン３２４とキーパッドアセンブリ３００の厚さ方向に整列される。各光抽出パターン３５０の中央部分３５２は該当突起３４０の下面に形成され、光抽出パターン３５０の周辺部３５４は突起３４０の周辺に形成される。光抽出パターン３５０は、導光板３３０の上面３３２に形成されることもできる。光抽出パターン３５０の中央部分は、各突起３４０の下面でなく、導光板３３０と突起３４０との間に形成することもできる。

光抽出パターン３５０は、導光板３３０の上面に形成された少なくとも一つのＶ字形の要素(すなわち、Ｖ字形の断面を有する溝、凹凸など)で構成され、或いはピラミッド形態を有する複数の溝又は凹凸で構成されることができる。光抽出パターン３５０がＶ字形の要素である場合に、このＶ字形の要素は、導光板３３０の一つの側面からその反対側に位置する他の側面まで伸びることができる。Ｖ字形の要素は、鋸歯(saw tooth)状を有し、或いは任意の設計要件により多少変形された形状を有することができる。
その上、必要に応じて、各光抽出パターン３５０は、導光板３３０の上面に形成された多様な形態の溝又は複数の突起で構成されることができる。例えば、光抽出パターン３５０は、複数の溝又は突起で構成され、これらそれぞれは半球(semi-sphere)、三角錐(triangular pyramid)などの多様な形態で構成されることができる。必要によって、光抽出パターン３５０は、スクラッチ又は印刷によって形成された反射又は散乱パターンでも実現されることができる。

各光抽出パターン３５０は、導光板３３０内に伝播する光の一部を導光板３３０の外部に抽出することによって、該当キーボタン３２４に入射させる。図示のように、光抽出パターン３５０が導光板３３０の下面に形成された場合に、光抽出パターン３５０は、入射される光の少なくとも一部を該当キーボタン３２４側に反射する。この反射は、正反射(mirror reflection)又は散乱反射(scattering (diffuse) reflection)でありうる。必要によって、光抽出パターン３５０は、導光板３３０の上面３３２に形成されることができる。この場合に、光抽出パターン３５０は、入射される光を該当キーボタン３２４側に散乱して透過させる。図示のように、全反射されて導光板３３０内に伝播する光は、光抽出パターン３５０に入射され、光抽出パターン３５０によってキーボタン３２４側に反射された光の大部分は全反射条件を満たしていないため(入射角が臨界角より小さい場合)、導光板３３０及びキーシート３２０を透過して外部に出射される。また、光抽出パターン３５０によって反射されずにそのまま通過する光と、反射された光の一部は全反射条件を満足しつつ導光板３３０内に継続して伝播し、それによって、他のキーボタンを照明するのに寄与することができる。

導光板３３０内の光が光源３９０に隣接した第１の側面から第２の側面に伝播しつつ、一方で減衰するに従って、キーパッドアセンブリ３００の上側に現れる輝度分布は、導光板３３０の第１の側面から第２の側面へ行くほど徐々に減少する。このような輝度の不均一を解消するために、全体のパターンサイズを同一に保ちながら、光抽出パターン３５０の密度を導光板３３０の第１の側面から第２の側面に進行するほど順次に増加させることができる。このとき、光抽出パターン３５０の密度変化は、その構成体の個数を変化させ、或いは全体又は構成体のサイズを変化させることによって実現することができる。光抽出パターン３５０の密度は、単位面積当たりの光抽出パターン３５０が占める面積として定義される。または、光抽出パターン３５０のサイズを導光板３３０の第１の側面から第２の側面に徐々に増加させることができる。光抽出パターン３５０がＶ字形の要素で実現される場合に、光抽出パターン３５０の密度は、全体のパターン及び要素サイズが同一であるという条件で、Ｖ字形の要素のピーク(peak)間隔として定義され、光抽出パターン３５０のピーク間隔を導光板３３０の第１の側面から第２の側面に進行するほど徐々に狭めることができる。

スイッチ基板３６０は、ＰＣＢ３８０と、ドームシート３７０とを含む。
ＰＣＢ３８０は、その上面に形成された複数の導電性コンタクト部材３８２を有する。各コンタクト部材３８２は、該当ドーム３７２と共にスイッチを構成する。また、各スイッチ３８２・３７２は、該当キーボタン３２４とキーパッドアセンブリ３００の厚さ方向に整列される。
ドームシート３７０は、ＰＣＢ３８０の上面に付着され、半球形状を有する複数の導電性ドーム３７２を有する。各ドーム３７２は、該当コンタクト部材３８２を完全に覆う。

ユーザーがキーボタン３２４のいずれか一つのキーを押す場合に、キーボタン３２４の下に位置するキーパッド３１０の一部がスイッチ基板３６０側に変形されることによって、変形された部分に属する該当突起３４０が該当ドーム３７２を押す。その結果、押されたドーム３７２は、該当コンタクト部材３８２と電気的接触をなす。結果的に、スイッチはオン状態となる。このような電気接触によって発生されるキー信号を感知することによって、ユーザーがキーボタン３２４を押すことを検知する。

突起３４０がゴム材質である場合に、突起３４０の表面は粘り気があるため、ドーム３７２が突起３４０に容易に付着される。突起３４０から容易に分離するために、各ドーム３７２の表面を粗くし、離型剤でコーティングすることができる。別の実施形態によると、突起３４０は、導光板３３０に形成せずに、ドーム３７２の上端に付着させることができる。

図４は、本発明の望ましい第２の実施形態によるキーパッドアセンブリの構成を示す。キーパッドアセンブリ４００は、キーパッド４１０と、スイッチ基板４５０と、少なくとも一つの光源４８０とを含む。キーパッド４１０は、キーシート４２０と、導光板４３０とを含む。キーシート４２０は、フィルム４２２と、複数のキーボタン４２４と、複数の突起４２６とを含む。導光板４３０は、複数の光抽出パターン４４０を含む。キーパッドアセンブリ４００は、突起４２６の位置と導光板４３０の設置形態を除き、図３に示すキーパッドアセンブリ３００と類似した構成を有する。したがって、重複する説明は省略して簡略に説明する。

フィルム４２２は、四角形の板などの多様な形態を有し、その上面に配置された複数のキーボタン４２４と、その下面に配置された複数の突起４２６とを含む。フィルム４２２は、弾性を有することによって、キーボタン４２４がユーザーによって押された場合に、元の位置に戻ることができる。すなわち、フィルム４２２の自己復元力は、キーボタン４２４が変形された後に元の形に戻るようにする。
キーボタン４２４は、フィルム４２２の上面に配置される。特に、キーボタン４２４は、接着剤を用いてフィルム４２２の上面に付着され、或いは射出成形によってフィルム４２２と一体に形成されることができる。
突起４２６は、フィルム４２２の下面に形成される。
導光板４３０は、四角形の板などの多様な形態を有し、キーシート４２０とスイッチ基板４５０との間に介在される。

光源４８０は、その発光面が導光板４３０の第１の側面に対向するようにＰＣＢ４７０の上面に装着される。この光源４８０から出射された光は、導光板４３０の第１の側面を通じてその内部に結合する。
導光板４３０は、導光板４３０の第１の側面からその反対側に位置する第２の側面に光を導波させる。ここで、導光板４３０の第１の側面は、光源４８０から光が結合される一つの側面を表す。導光板４３０は、弾性(すなわち、自己復元力）を有することによって、キーボタン４２４の作動により変形された後に元の形に復元することができる。
導光板４３０は、導光板４３０内に伝播する光の一部を導光板４３０の外部に抽出することによって、該当キーボタン４２４に入射させる複数の光抽出パターン４４０を有する。光抽出パターン４４０は、該当キーボタン４２４とキーパッドアセンブリ４００の厚さ方向に整列される。光抽出パターン４４０は、導光板４３０の下面でなく上面に形成することができる。

各光抽出パターン４４０は、導光板４３０内に伝播する光の一部を導光板４３０の外部に抽出することによって該当キーボタン４２４に入射させる。図示のように、光抽出パターン４４０が導光板４３０の下面に形成された場合に、光抽出パターン４４０は、入射された光の少なくとも一部を該当キーボタン４２４側に反射する。必要によって、各光抽出パターン４４０は、導光板４３０の上面に形成されることができる。この場合に、光抽出パターン４４０は、入射される光を該当キーボタン４２４側に散乱して透過させる。

スイッチ基板４５０は、ＰＣＢ４７０及びドームシート４６０を含む。
ＰＣＢ４７０は、その上面に形成された複数の導電性コンタクト部材４７２を備える。各コンタクト部材４７２は、該当ドーム４６２と共にスイッチを構成する。また、各スイッチ４６２・４７２は、該当キーボタン４２４とキーパッドアセンブリ４００の厚さ方向に整列される。
ドームシート４６０は、ＰＣＢ４７０の上面に付着され、半球状を有する複数の導電性ドーム４６２を備える。各ドーム４６２は、該当コンタクト部材４７２を完全に覆う。

ユーザーがキーボタン４２４の一つを押すと、押されたキーボタン４２４の下に位置するキーパッド４１０の一部分がスイッチ基板４５０側に変形される。すると、変形された部分に属する突起４２６は、導光板４３０を介して該当ドーム４６２を押し付けるようになる。このドーム４６２は、該当コンタクト部材４７２と電気的接触をなす。結果的に、スイッチがオン状態となる。

上述した本発明の第１及び第２の実施形態において、キーパッドアセンブリの照明輝度は、導光板の厚さ、光源と導光板との間の間隔(距離)、光源の輝度、光抽出パターンの形状、サイズ及び間隔、キーボタンのプリント方式、導光板の屈折率などによって影響を受け、その中で導光板の厚さと光源及び導光板の間隔によっく大きく左右される。

以下、本発明の第２の実施形態に基づき、最適の輝度を得るための導光板４３０の厚さ及び光源４８０と導光板４３０との間隔の範囲を提供する。このような範囲は、第１の実施形態にも適用可能である。

まず、導光板４３０の厚さ及び光源４８０と導光板４３０との間隔を決定することにおいて、予め与えられる値は次のようであり、これらの値は、照明用輝度に微小な影響を及ぼすため、設計要件により選択されることができる。
光抽出パターン４４０は、複数の半球体で構成され、各半球体は直径０.０３mmの範囲を有し、半球体間の間隔は０.０６mmの範囲である。光抽出パターン４４０は、多様な形態の部材(member)で構成可能であるが、半球体は低コストな製造方式である熱圧着方式又はレーザエッチング方式によって容易に形成されることができる。
キーボタン４２４は、白色又は灰色インクでプリントされ、０.２〜２mmの範囲の厚さを有することができる。望ましくは、キーボタン４２４は、白色インクでプリントされ、０.２mmの厚さを有する。

光源４８０は、１２００〜１６００mcd(milli-candela)の輝度、１００゜〜１３０゜の放射角、０.４〜０.６mmの厚さを有することができる。望ましくは、光源４８０は、１４００mcdの輝度、１２０゜の放射角、０.６mmの厚さを有する。光源４８０の厚さは、その発光面の高さと同一であると仮定する。もし、両者が同一でない場合には、後者を基準とする。また、光源４８０と導光板４３０は、その厚さ方向にその中心が相互に一致するように整列される。
導光板４３０は、１.４〜１.６範囲の屈折率を有し、望ましくは１.５８(ポリカーボネートの屈折率）の屈折率を有する。

図５は、導光板４３０の厚さと、光源４８０と導光板４３０との間隔と、照明用輝度の関係を示すグラフである。図示のように、照明用輝度は、導光板４３０の厚さに比例し、光源４８０と導光板４３０との間隔に反比例する。

図６は、導光板４３０の厚さと、光源４８０と導光板４３０との間隔と、照明用輝度の関係を示す等高線図である。図示のように、照明用輝度が増加するほど、導光板４３０の厚さ及び光源４８０と導光板４３０との間隔の組合選択の幅が狭くなる。

照明用輝度が導光板４３０と光源４８０との間隔に反比例するので、間隔の下限値を０に設定することができる。しかしながら、この間隔の縮小は、光源４８０と導光板４３０との間の非常に精密な整列を要求するため、製造コスト及び時間の増加をもたらす。したがって、この間隔は、照明用輝度の下限値を保証できる範囲内で最大限大きく設定することが望ましい。この照明輝度の下限値は、一般に１nitである。この値は、図２に示すように、電界発光シート２６０を用いるキーパッドアセンブリ２００に対して業界から一般に提案される下限値である。図５に示すように、導光板４３０と光源４８０との間隔が０.７５mm程度であると、照明用輝度の下限値を１nit以上に保証することができる。このようなキーパッドアセンブリの製造業界から一般に認められた最大公差は０.５mm程度である。間隔が０.７５mm程度であると、照明用輝度の下限値を保証すると同時に工程中の不良率も最小化できる。例えば、光源４８０をＰＣＢ４７０に装着する過程で発生する位置公差、導光板４３０を切断する過程で発生する公差、導光板４３０と光源４８０を位置合わせする過程で発生する公差を考慮すれば、最大公差は約０.５mm程度である。上述したように、０.７５mmの間隔でも１nit以上の照明が保証されるため、０.７５mmを間隔の上限値とする。したがって、導光板４３０と光源４８０との間隔は、照明用輝度を最大化し、製造工程上の不良率を最小化することができる範囲０〜０.７５mmに限定でき、望ましくは０〜０.５mmの範囲に限定できる。

図５に示すように、照明用輝度は導光板４３０の厚さに比例して増加するが、これはキーパッドアセンブリ４００の全体の厚さを増加させる結果をもたらすので、その範囲が制限されなければならない。また、導光板４３０の厚さが一定値を超えると、輝度の増加が低減される。これは、一定値を超えると、キーパッドアセンブリ４００の厚さが増加するだけで、照明用輝度には大きく寄与しないようになることを意味する。要約すれば、導光板４３０の厚さは適切に制限されなければならない。図５を参照すると、導光板４３０の厚さが０.４〜０.６mmの範囲に至ったときに、輝度の増加が顕著に鈍化する。また、導光板４３０の厚さが一定値を超えると、照明用輝度が低下する現象が発生する。例えば、導光板４３０及び光源４８０との間隔が０である場合に、導光板４３０の厚さが０.６mmを超えると、この照明用輝度が低下する。これは、光結合効率(optical coupling efficiency）が一定になり、光損失(optical loss）が増加するためである。これは、導光板４３０の厚さが、使用される光源４８０の厚さより大きく設定される必要がないことを意味する。

以上、光源４８０と導光板４３０との関係について説明した。以下に、導光板４３０の厚さの影響を受けるクリック感について説明する。
前述したように、キーボタン４２４の操作によってスイッチ４６２・４７２が作動されなければならない。スイッチ４６２・４７２とキーボタン４２４との間に位置する導光板４３０は、弾性を有し、それによってキーボタン４２４を操作すると容易に変形されて復元されることができる。このような性能、すなわちキーボタン４２４の押し動作が容易になされる程度を一般にクリック感と称する。このクリック感は、導光板４３０の材質と厚さによって影響を受ける。

図７は、キーボタン４２４の操作によるスイッチ４６２・４７２の作動を説明するための図である。図８は、キーボタン４２４に加えられる圧力曲線５１０とキーボタン４２４に及ぼす反発力曲線５２０を示すグラフである。
キーボタン４２４の操作(すなわち、ユーザーがキーボタン４２４を押す場合)によって、キーシート４２０の該当部分が下側に変形され、キーボタン４２４と整列される突起４２６が導光板４３０を押す。導光板４３０がこの圧力によって下側に変形されると同時に、キーボタン４２４と整列されるドーム４６２が下側に変形される。このような変形は、ドーム４６２がコンタクト部材４７２に密着されてこれ以上変形されない時点(Ｔ_B)まで継続してなされる。その時点以後にユーザーがキーボタン４２４から手を離すと、キーボタン４２４に力が加えられる。これは、図８に示す時間軸に対する圧力変化の逆に該当する。

図８を参照すると、ユーザーによってキーボタン４２４に加えられる圧力は、区間０−Ｔ_Ａで非線形的に増加し、区間Ｔ_Ａ−Ｔ_Ｂで減少し、Ｔ_Ｂ以後の区間で線形的に増加する。Ｔ_Ｂ以後の区間での圧力の線形的な増加は、ユーザーがキーボタン４２４に継続して圧力を加えることを意味する。
図８において、区間０−Ｔ_Ｂでキーボタン４２４に加えられる最大圧力を動作力と称し、Ｔ_Ｂでの反発力を復元力と称する。通常、クリック感は、動作力と復元力との比によって示される。クリック感が大きいほど、ユーザーは、クリックが確実かつ容易に行われたことを認識するようになる。動作力と復元力は、導光板４３０の曲げ強度に関係している。すなわち、導光板４３０の曲げ強度が高いほど、導光板４３０を変形することがより難しくなる。言い換えれば、ユーザーは、キーボタン４２４をクリックするために一層大きな力を加えなければならない。

下記の＜表１＞は、多様なキーパッドアセンブリ構造において動作力及びクリック感とを比較して示すものである。

上記の＜表１＞において、ポリカーボネート材質の導光板４３０が１２５μm、１７８μmの厚さを有する場合を比較する。
＜表１＞からわかるように、導光板４３０を使用した場合に、クリック感は、導光板４３０の厚さが大きいほど減少する。実験的に、導光板４３０の厚さが０.３mm以下である場合に、良好なクリック感が維持されることを確認することができる。したがって、導光板４３０がポリカーボネート材質である場合に、その厚さの上限値は、クリック感を考慮するときに０.３mmに制限することが望ましい。
導光板４３０がＰＭＭＡ材質である場合には、曲げ強度がポリカーボネートより大きいため、より薄い厚さで良好なクリック感が維持される(実験的に、厚さが０.２mm以下である場合)。

ゴム系列の材質(例えば、シリコン及びポリウレタン)は、プラスチック系列の材質(例えば、ポリカーボネート及びＰＭＭＡ)に比べて数十〜数百倍大きい曲げ強度を有する。これは、ゴム材質の場合には非常に大きい厚さでも、良好なクリック感が維持されることを意味する。しかしながら、前述したように、光源４８０の厚さを超えると、照明用輝度の増加が鈍化されるため、望ましくない。また、これより大きい厚さでは、光源４８０の中心と導光板４３０の中心とが一致しない場合が発生して輝度が減少する。したがって、前述した材質に対して、導光板４３０の最大厚さは０.６mmに制限することが望ましい。導光板４３０の最小厚さは、照明用輝度によって制限される。特に、導光板４３０の厚さが薄いと、光結合の効率が低下して照明輝度が減少する。この厚さは、基準輝度以上の輝度を保証できるように制限され、一般に、キーボタンの文字が認識可能な基準輝度は１nitである。これは、図２に示す電界発光シート２６０を用いるキーパッドアセンブリ２００に対して要求される基準輝度である。

一側面において、このような基準輝度を保証するために、導光板４３０の最小厚さはおおよそ０.０３mmでなければならない。
つまり、良好なクリック感及び基準輝度を提供する導光板４３０の厚さの範囲は、ゴム系列の材質(例えば、シリコン、ポリウレタン)である場合に０.０３〜０.６mmであり、プラスチック系列の材質(例えば、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ)である場合に０.０３〜０．２mmである。これは、非常に薄い導光板４３０の製造工程が難しく、高コストとなることを考慮し、それに基づいた範囲である。

以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

従来技術の第１例によるキーパッドアセンブリを示す断面図である。 従来技術の第２例によるキーパッドアセンブリを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態によるキーパッドアセンブリの構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態によるキーパッドアセンブリの構成を示す図である。 導光板の厚さ、光源と導光板との間隔、及び照明輝度の関係を示すグラフである。 導光板の厚さ、光源と導光板との間隔、及び照明輝度の関係を示す等高線図である。 キーボタンの操作によるスイッチ作動を説明するための図である。 キーボタンに加えられる圧力とキーボタンに伝えられる反発力を示すグラフである。

符号の説明

３００ キーパッドアセンブリ
３１０ キーパッド
３２０ キーシート
３２２ フィルム
３２４ キーボタン
３３０ 導光板
３３２ 導光板上面
３３４ 導光板下面
３３６ 導光板周辺部
３４０ 突起
３５０ 光抽出パターン
３５２ 光抽出パターン中央部
３５４ 光抽出パターン周辺部
３６０ スイッチ基板
３７０ ドームシート
３７２ ドーム
３８０ ＰＣＢ
３８２ コンタクト部材
３９０ 光源

Claims (20)

1. ０.３〜０.６mmの厚さを有する導光板と、
   前記導光板に設けられ、前記導光板内に伝播する光を前記導光板の外部に出射するための少なくとも一つの光抽出パターンと、
   少なくとも一つのスイッチを備えるスイッチ基板と、
   前記導光板の内部に光を結合させるための少なくとも一つの光源と、
   を含むことを特徴とするキーパッドアセンブリ。
2. 前記導光板と前記光源との間隔は０.７５mm以下であることを特徴とする請求項１に記載のキーパッドアセンブリ。
3. 前記導光板は、プラスチック系列の材質からなり、０.０３〜０.２mmの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のキーパッドアセンブリ。
4. 前記導光板は、ゴム系列の材質からなり、０.３〜０.４mmの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のキーパッドアセンブリ。
5. 前記導光板及び前記光源の間隔は０.５mm以下であることを特徴とする請求項２記載のキーパッドアセンブリ。
6. 少なくとも一つのキーボタンと、その上面に前記キーボタンが形成されたフィルムを有するキーシートをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のキーパッドアセンブリ。
7. 前記フィルムと前記導光板との間に空気層が維持されることを特徴とする請求項６に記載のキーパッドアセンブリ。
8. 前記フィルムは前記導光板の上面に付着されることを特徴とする請求項６に記載のキーパッドアセンブリ。
9. 前記導光板は、その下面に形成された少なくとも一つの突起をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のキーパッドアセンブリ。
10. 前記光抽出パターンは、前記導光板の下面に形成され、前記突起の周辺に形成されることを特徴とする請求項９に記載のキーパッドアセンブリ。
11. 前記導光板の周辺部は前記スイッチ基板の上面まで曲がるとともに、延出していることを特徴とする請求項１に記載のキーパッドアセンブリ。
12. 前記導光板は、外部圧力により変形された後に元の形に戻ることを特徴とする請求項１に記載のキーパッドアセンブリ。
13. 前記キーシートは、前記フィルムの下面に形成された少なくとも一つの突起をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のキーパッドアセンブリ。
14. 前記光抽出パターンの密度は、前記導光板内に伝播する光の方向に増加することを特徴とする請求項１０に記載のキーパッドアセンブリ。
15. 前記光抽出パターンの要素はＶ字形であることを特徴とする請求項１０に記載のキーパッドアセンブリ。
16. 前記光源は１２００〜１６００mcdの輝度であることを特徴とする請求項１０に記載のキーパッドアセンブリ。
17. ０.０３〜０.６mmの厚さを有する導光板と、
    前記導光板上に形成された複数のＶ字形の要素で構成され、前記導光板内に伝播する光の方向に密度が増加する少なくとも一つの光抽出パターンと、
    少なくとも一つのスイッチを備えるスイッチ基板と、
    前記導光板の内部に光を結合させるための少なくとも一つの光源と、
    を含むことを特徴とするキーパッドアセンブリ。
18. 前記導光板は自己復元力を有する材質からなることを特徴とする請求項１７に記載のキーパッドアセンブリ。
19. 前記導光板と前記光源との間隔は０.７５mm以下であることを特徴とする請求項１７に記載のキーパッドアセンブリ。
20. 前記間隔は前記導光板の前記材質によって決定されることを特徴とする請求項１９に記載のキーパッドアセンブリ。

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