JP2009146687A - 導光シートおよびこれを用いた可動接点体とスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器の操作に用いられる導光シートおよびこれを用いた可動接点体とスイッチに関し、簡易な構成で照光ムラがなく、安価なものを提供することを目的とする。
【解決手段】ベースフィルム１１片面の溝部１１Ａ内に、ベースフィルム１１とは異なる屈折率のポリマーで、導入部１２Ａとこれに連結された略帯状の導通部１２Ｂ、およびこの導通部１２Ｂに連結された略円形状の発光部１２Ｃから形成された導光体１２を設けることによって、簡易な構成で照光ムラがなく、安価な導光シート１４およびこれを用いた可動接点体１８とスイッチを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器の操作部に使用される導光シート、およびこれを用いた可動接点体とスイッチに関するものである。

近年、各種電子機器、特に携帯電話等の携帯機器においては、周囲が暗い場合でも、スイッチや押釦等の識別や操作が可能なように、発光ダイオードやＥＬ素子等を発光させて操作部の照光を行うものが増えており、使い易く安価なものが求められている。

このような従来の導光シートおよびこれを用いたスイッチについて、図６及び図７を用いて説明する。

なお、構成を判り易くするために、図面は厚さ方向の寸法を拡大して表している。

図６は従来のスイッチの断面図、図７は同導光シートの斜視図であり、同図において、１は可撓性を有するフィルム状の導光シートで、導光層１Ａの上下面を上保護層１Ｂと下保護層１Ｃが挟持している。

そして、２は上下面に複数の配線パターンが形成された基板で、上面には略円形状の中央固定接点３Ａと、これを囲む略馬蹄状の外側固定接点３Ｂからなる、複数の固定接点３が形成されている。

また、４は略ドーム状で導電金属薄板製の可動接点で、複数の可動接点４が下面に接着剤が塗布されたシート（図示せず）等によって、外周が外側固定接点３Ｂ上に載置され、中央下面が中央固定接点３Ａと所定の間隙を空けて対向するようにして、貼付されている。

さらに、この可動接点４上方の導光層１Ａには、凹凸状の複数の発光部１Ｄが設けられるとともに、導光シート１下面には可動接点４の中央上面に当接する複数の突起部１Ｅが形成されている。

また、５は発光ダイオード等の発光素子で、この発光素子５が導光シート１左方の基板６に実装され、導光シート１左側面に発光面を向けて配置されて、スイッチが構成されている。

そして、このように構成されたスイッチが、電子機器の操作部に装着され、発光部１Ｄ上方には絶縁樹脂製の複数の操作体（図示せず）が配置されるとともに、中央固定接点３Ａや外側固定接点３Ｂ、発光素子５が配線パターンやコネクタ等によって、機器の電子回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、所定の操作体を下方へ押圧操作すると、操作された箇所の導光シート１が撓み、下面の突起部１Ｅが可動接点４の略ドーム状の中央上面を押圧して、所定の押圧力が可動接点４の中央上部に加わると、可動接点４がクリック感を伴って下方へ弾性反転し、可動接点４の中央下面が中央固定接点３Ａに接触することによって、中央固定接点３Ａと外側固定接点３Ｂが、可動接点４を介して電気的に接続された状態となる。

また、操作体への押圧力を解除すると、弾性復帰力によって可動接点４が上方へ弾性反転し、可動接点４の中央下面が中央固定接点３Ａから離れて、中央固定接点３Ａと外側固定接点３Ｂが電気的に切断された状態となる。

そして、このような固定接点３の電気的接離に応じて、機器の各機能の切換えが行われるとともに、機器の電子回路から発光素子５に電圧が印加されると、発光素子５が発光し、この光が導光シート１の左側面から導光層１Ａに入射し、導光層１Ａ全体が照光される。

さらに、この光が導光層１Ａ内の凹凸状の発光部１Ｄで反射するとともに発光し、上保護層１Ｂを通って操作体を照光するため、周囲が暗い場合でも、操作部の識別や操作を容易に行うことが可能なように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００６−３１８９０５号公報

しかしながら、上記従来の導光シートとこれを用いたスイッチにおいては、発光素子５が導光シート１の導光層１Ａ全体を照光しており、発光素子５から離れた箇所の発光部１Ｄは光量が少なく暗くなり照光ムラが生じ易くなるため、照光ムラの無い均一な照光を行うには、導光シート１の外周に多くの発光素子５を配置する必要があり、構成も複雑で高価なものになるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で照光ムラがなく、安価な導光シートおよびこれを用いた可動接点体とスイッチ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は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、ベースフィルムの溝部内に、ベースフィルムとは異なる屈折率のポリマーで形成した導光体とを備え、この導光体が、導入部とこれに連結する略帯状の導通部と、この導通部に連結する発光部とから形成され、かつ、導通部の分岐箇所に屈折部または反射部を備えて導光シートを構成したものであり、導光シートは導光体のみ照光され、導入部に入力された光が導通部の屈折部および反射部で方向を変えて各発光部に到るため各発光部はムラのない照光を行うことができ、かつ、簡易な構成で安価な導光シートを得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、導通部の屈折部を三角状に形成したものであり、光を屈折することができるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、発光部を凹凸状に形成したものであり、発光部で発光素子の光を拡散させることによって、発光部の明るい照光を行うことができるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項２記載の発明において、屈折部の三角状の長辺を三角歯状に形成したものであり、光を所望の方向に屈折することができるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の導光シート下面に、略ドーム状で導電金属薄板製の複数の可動接点を貼付して可動接点体を構成したものであり、簡易な構成で照光ムラがなく、安価な可動接点体を得ることができるという作用を有する。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の可動接点体を、可動接点と対向する複数の固定接点が形成された基板の上面に貼付してスイッチを構成したものであり、簡易な構成で照光ムラがなく、安価なスイッチを実現することができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で照光ムラがなく、安価な導光シートおよびこれを用いた可動接点体とスイッチを実現することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。

なお、構成を判り易くするために、図面は厚さ方向の寸法を拡大して表している。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による可動接点体の断面図、図２は同導光シートの平面図であり、同図において、１１は厚さ２５〜２５０μｍで屈折率が１〜２のベースフィルムで、シリコーンやウレタン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート系等のポリマーから形成されるとともに、ベースフィルム１１の上面には連結された状態で複数の溝部１１Ａが形成されている。

そして、このベースフィルム１１の溝部１１Ａ内には、ベースフィルム１１と同様の材質で屈折率がベースフィルム１１とは異なるポリマーによって、導入部１２Ａとこれに連結された略帯状の複数の導通部１２Ｂ、およびこの導通部１２Ｂに連結された略円形状の複数の発光部１２Ｃから形成された導光体１２が設けられている。

また、この導光体１２は、図２に示すように、導入部１２Ａに連結する導通部１２Ｂは導入部１２Ａの直線上の上方向に１本の幹部Ｍ、この幹部Ｍに略直交して右方向に３本の辻部Ｎ、この辻部Ｎはそれぞれに略直交して上方向に４本の筋部Ｐを設け、各筋部Ｐの終端に発光部１２Ｃが形成されるとともに、幹部Ｍから辻部Ｎへの分岐箇所、および辻部Ｎから筋部Ｐへの分岐箇所にそれぞれ屈折部１２Ｄ、反射部１２Ｅを設けている。

さらに、ベースフィルム１１の上面には、発光部１２Ｃからの光を外方へ放出する孔部１３Ａを設けたベースフィルム１１と同様の材質のカバー樹脂層１３が貼付されるとともに、発光部１２Ｃの上面は凹凸状に形成されて、導光シート１４が構成されている。

また、図１において、１５は略ドーム状で銅合金や鋼等の導電金属薄板製の可動接点で、この複数の可動接点１５の凸状に形成された中央上面が、発光部１２Ｃ下方の導光シート１４下面に、アクリルやシリコーン、ブチルゴム等の接着層１６によって貼付されている。

そして、１７はポリエチレンテレフタレート等のフィルム状のセパレータで、このセパレータ１７が導光シート１４の下面全面を覆うように貼付され、保管・搬送時に可動接点１５の下面に塵埃等が付着しないように保護して、可動接点体１８が構成されている。

なお、以上のような導光シート１４を製作する際には、先ず、溝部１１Ａの形状が凸状に形成された金型を用意し、この金型をベースフィルム１１上に加圧しながら加熱することでベースフィルム１１に所定の溝部１１Ａを形成する。

次に、溝部１１Ａ内に屈折率がベースフィルム１１とは異なるポリマーを印刷や転写などで充填し、乾燥することで導通部１２Ｂを形成する。

更に、発光部１２Ｃや屈折部１２Ｄも、これらと同形状が凸状に形成された金型を用意し、この金型を導通部１２Ｂ上に加圧しながら加熱することで導通部１２Ｂに所定の発光部１２Ｃや屈折部１２Ｄを形成する。

その後に、ベースフィルム１１の上面に発光部１２Ｃ以外を覆うように、ベースフィルム１１と同じ材料をスクリーン印刷などにより形成したカバー樹脂層１３を設ける。

以上のように導光シート１４は比較的容易に製作することができる。

図３はこのような可動接点体１８を用いたスイッチの断面図であり、同図において、１９は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面には銅等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されるとともに、配線基板１９の上面には銅やカーボン等によって、略円形状の中央固定接点２０Ａと、これを囲む略馬蹄状の外側固定接点２０Ｂからなる、複数の固定接点２０が形成されている。

そして、この配線基板１９上面に、セパレータ１７を剥離した可動接点体１８が、各々の可動接点１５の外周が外側固定接点２０Ｂ上に載置され、可動接点１５の中央下面が中央固定接点２０Ａと所定の間隙を空けて対向するようにして、接着層１６によって貼付されている。

さらに、破線で示す２１は絶縁樹脂製の操作体で、この複数の操作体２１が、可動接点体１８の上方を覆う図示しないケースに上下動可能に装着されるとともに、操作体２１の下面に突出した押圧部２１Ａが、導光シート１４の発光部１２Ｃの上面に当接している。

また、５は発光ダイオード等の発光素子で、例えば厚みが２００μｍ〜３００μｍの発光素子５が基板１９の上面に実装され、対向する導光シート１４の導入部１２Ａに発光面を向けて配置されて、スイッチが構成されている。

そして、このように構成されたスイッチが、電子機器の操作部に装着されるとともに、中央固定接点２０Ａや外側固定接点２０Ｂ、発光素子５が配線パターンやコネクタ等によって、機器の電子回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、所定の操作体２１を下方へ押圧操作すると、操作された箇所の導光シート１４が押圧部２１Ａに押圧されて撓み、カバー樹脂層１３や発光部１２Ｃおよびベースフィルム１１を介して、可動接点１５の略ドーム状の中央上面が押圧され所定の押圧力が加わると、可動接点１５がクリック感を伴って下方へ弾性反転して、可動接点１５の中央下面が中央固定接点２０Ａに接触することによって、中央固定接点２０Ａと外側固定接点２０Ｂが、可動接点１５を介して電気的に接続された状態となる。

また、操作体２１への押圧力を解除すると、可動接点１５は自らの弾性復帰力によって上方へ弾性反転し、可動接点１５の中央下面が中央固定接点２０Ａから離れて、中央固定接点２０Ａと外側固定接点２０Ｂが電気的に切断された状態となる。

そして、このような操作体２１への押圧操作による固定接点２０の電気的接離に応じて、機器の各機能の切換えが行われるとともに、機器の電子回路から発光素子５に電圧が印加されると発光素子５が発光し、この光が導光シート１４の導入部１２Ａに入射する。

さらに、発光素子５の光は、ベースフィルム１１の溝部１１Ａ内に設けられた、ベースフィルム１１と異なる屈折率の略帯状の導光体１２内を、導入部１２Ａから複数の導通部１２Ｂへと屈折あるいは反射しながら導通部１２Ｂの外へは漏れることなく導かれ、導通部１２Ｂの幹部Ｍで略直交する辻部Ｎへ向きを変え、さらに辻部Ｎで略直交する筋部Ｐへ向きを変え、複数の発光部１２Ｃへと導かれるようになっている。

より詳細には導通部１２Ｂを通った光が、幹部Ｍと辻部Ｎの各分岐箇所に設けた屈折部１２Ｄ、反射部１２Ｅで等分に屈折あるいは反射され、凹凸状の発光部１２Ｃに到り拡散して操作体２１を下方から照光するため、周囲が暗い場合でも、操作部の識別や操作を容易に行うことが可能なように構成されている。

つまり、図４に示すように導光シート１４の各部の、まず、屈折部１２Ｄは、例えば図４（ａ）に示す辻部Ｎの分岐箇所は、辻部Ｎから４本の筋部Ｐへの光が等分になるように、Ｄ１×Ｄ２の三角状の部分が、Ｄ１＝Ｐ１、Ｄ２＝１／４×Ｎ１になるように導光体１２の厚み分が肉盗みされ、かつ三角状の長辺部分が三角歯状に形成されている。幹部Ｍの分岐箇所の屈折部１２Ｄは、幹部Ｍから３本の辻部Ｎへの光が等分になるように上記同様の考えと同じに形成されている。

この屈折部１２Ｄは、入力光を直角に屈折させて屈折光を得るため、図４（ｂ）の拡大図に示すように、三角歯状に形成されたＤ３部が辻部Ｎの下辺Ｒを基準にして角度θを有し、この角度θは直角の屈折光を得るためθ＝４５度に形成している。

なお、屈折部１２ＤのＤ３部は、三角歯状に形成されることに限定されるものではなく、三角状の長辺部分を波状や球状などに形成するとしても実施は可能である。

さらに、この屈折部１２Ｄは、図４（ｃ）の模式図に示すように、例えば幹部Ｍの屈折部Ｑ１は３本の各辻部Ｎへの光が等分になるように、入射光の１／３を右方向へ屈折させる。残りの２／３の光は通過する。この屈折部Ｑ１で屈折された光は辻部Ｎの各屈折部１２Ｄ（Ｑ２〜Ｑ４）に対する入射光となる。

また、辻部Ｎの屈折部１２Ｄは４本の各筋部Ｐへの光が等分になるように、手前の屈折部Ｑ２は、入射光の１／４を上方向へ屈折させる。残りの３／４の光は通過する。通過した光は中央の屈折部Ｑ３と後方の屈折部Ｑ４が、各１／４の光をそれぞれ上方向へ屈折させ、残りの１／４の光は通過し反射部１２に到る。これら各屈折光および反射光はそれぞれの筋部Ｐの終端の発光部１２Ｃへと導かれる。

このように、最終的に発光部１２Ｃでの光量を等しくするため分岐箇所の屈折部１２Ｄは、その先に有る発光部１２Ｃの数に比例した光の量を、幹部Ｍから辻部Ｎへ、および辻部Ｎから筋部Ｐへ屈折させる。

上記説明で明らかなように、幹部Ｍ、辻部Ｎの分岐箇所で等分に分岐され筋部Ｐの終端に有る各発光部１２Ｃへ導かれる光量は同じにできる。

また、図４（ｄ）に示す例えば幹部Ｍの反射部１２Ｅは、幹部Ｍの幅Ｍ１と辻部Ｎの幅Ｎ１になるように、導光体１２の厚み分だけ三角状の傾斜を設け、この傾斜部分は、下方向から入る反射光を右方向へ直角に反射するように形成している。

つまり、導光シート１４の外形全体を照光するのではなく、ベースフィルム１１とは屈折率の異なる導光体１２内にのみ発光素子５の光が導かれ、これによって操作体２１を照光するようになっているため、一つの発光素子でもムラのない均一な照光を全ての発光部１２Ｃにおいて行うことが可能なように構成されている。

さらに、導光シート１４上面にベースフィルム１１と同じ材質のカバー樹脂層１３を設け導通部１２Ｂを覆うことによって、ベースフィルム１１と導通部１２Ｂとの境界および導通部１２Ｂとカバー樹脂層１３との境界で光が反射するため導通部１２Ｂからの光漏れを防ぎ、複数の発光部１２Ｃでの明るさの低下が生じないようにしている。

なお、以上の説明では、一つの導入部１２Ａとこれに連結された複数の導通部１２Ｂ、および複数の発光部１２Ｃを設けた導光体１２の構成について説明したが、図５に示すように、導入部１２Ａを三つ設けて、各導入部１２Ａの直線状に単独に導通部１２Ｂと複数の発光部１２Ｃを設け導光体１２を構成しても良い。

この場合の導通部１２Ｂは、導入部１２Ａの直線上に幹部Ｍ、この幹部Ｍの直線上に辻部Ｎを設け、この辻部Ｎはそれぞれに略直交して上方向に４本の筋部Ｐを設け、各筋部Ｐの終端に発光部１２Ｃが形成されるとともに、辻部Ｎから筋部Ｐへの分岐箇所に屈折部１２Ｄ、反射部１２Ｅを設けている。

この三つの導入部１２Ａに個別に発光素子５の光を入射する。このことで発光部１２Ｃは、さらに明るく均一な照光を行うことが可能となる。

また、三つの発光素子５の発光色を異なるものとし、上下三つの導入部１２Ａから異なる発光色を入射することによって、導光体１２の上下三つの発光部１２Ｃを異なる色で発光することができるため、多様な照光を行うこともできる。

このように本実施の形態によれば、ベースフィルム１１片面の溝部１１Ａ内に、ベースフィルム１１とは異なる屈折率のポリマーで、導入部１２Ａとこれに連結された略帯状の導通部１２Ｂ、およびこの導通部１２Ｂに連結された略円形状の発光部１２Ｃから形成され、かつ、屈折部１２Ｄおよび反射部１２Ｅを有する導光体１２とすることによって、簡易な構成で照光ムラがなく、安価な導光シート１４およびこれを用いた可動接点体１８とスイッチを得ることができるものである。

なお、以上の説明では、ベースフィルム１１の上面に溝部１１Ａを設けるとともに、複数の発光部１２Ｃを略円形状に形成した構成について説明したが、ベースフィルム１１の下面に溝部１１Ａを設けた構成や、発光部１２Ｃを略矩形状に形成した構成としても、本発明の実施は可能である。

また、多少構成が複雑になるが、発光素子５を導入部１２Ａに対向する上面に設け、導入部１２Ａ上面のカバー樹脂層１３をくり抜いて実施することもできる。この場合の導入部１２Ａの位置は、ベースフィルム１１の端部に設ける必要が無いため可動接点体やスイッチの設計自由度を高くできる。

本発明による導光シートおよびこれを用いた可動接点体とスイッチは、簡易な構成で照光ムラがなく、安価なものが得られ、各種電子機器の操作用として有用である。

本発明の一実施の形態による可動接点体の断面図 同導光シートの平面図 同スイッチの断面図 同導光体の各部の詳細説明図 同他の実施の形態による導光シートの平面図 従来のスイッチの断面図 同導光シートの斜視図

符号の説明

１１ ベースフィルム
１１Ａ 溝部
１２ 導光体
１２Ａ 導入部
１２Ｂ 導通部
１２Ｃ 発光部
１２Ｄ 屈折部
１２Ｅ 反射部
１３ カバー樹脂層
１３Ａ 孔部（カバー樹脂層）
１４ 導光シート
１５ 可動接点
１６ 接着層
１７ セパレータ
１８ 可動接点体
１９ 配線基板
２０ 固定接点
２０Ａ 中央固定接点
２０Ｂ 外側固定接点
２１ 操作体
２１Ａ 押圧部（操作体）
Ｍ 幹部（導通部）
Ｎ 辻部（導通部）
Ｐ 筋部（導通部）

Claims (6)

1. ベースフィルムと、このベースフィルムの溝部内に前記ベースフィルムとは異なる屈折率のポリマーで形成された導光体とを備え、
   前記導光体が、導入部とこれに連結する略帯状の導通部と、この導通部に連結する発光部とから形成され、かつ、前記導通部の分岐箇所に屈折部または反射部を備え形成した導光シート。
2. 前記屈折部を三角状に形成した請求項１記載の導光シート。
3. 前記発光部を凹凸状に形成した請求項１記載の導光シート。
4. 前記屈折部の三角状の長辺を三角歯状に形成した請求項２記載の導光シート。
5. 請求項１記載の導光シート下面に、略ドーム状で導電金属薄板製の複数の可動接点を貼付した可動接点体。
6. 請求項５記載の可動接点体を、上面に可動接点と対向する複数の固定接点が形成された基板の上面に貼付したスイッチ。

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