JP2010045036A - キーパッド装置および携帯型端末機 - Google Patents

Abstract

【課題】キーボタンに対して、光を均一な輝度で照射することのできる、携帯型端末機に使用可能なキーパッド装置を提供する。
【解決手段】キーパッド装置２００は、少なくとも一つの弾性層２１１及び弾性層の上に配置された少なくとも一つのキーボタン２１２を備えるキーパッド２１０と、弾性層の下に位置する導光部材２２０と、導光部材に形成され、導光部材の内部の光を各キーボタン側に向けて反射させる反射パターン２２２ａと、導光部材の下に位置し、キーボタンに対応する少なくとも一つのスイッチ２３１ａ、２３３を設けるスイッチ基板２３０と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯型端末機に具備されるキーパッド装置に関し、特に、照明ユニットを含むキーパッド装置および、キーパッド装置を備えた携帯型端末機に関する。

一般に、従来の無線通信端末機などの携帯型端末機に使用されるキーパッド装置は、板状の弾性層、及び弾性層の第１の面上に形成され、各々その表面に文字などが印刷された複数のキーボタンからなるキーパッドと、各キーボタンの押下により電気的に接続され、キーボタンの押下を電気的信号に変換可能な多数のスイッチが実装されたスイッチ基板とを有している。

携帯型端末機は、暗所でもキーパッドを操作できるように、キーパッドを照明する照明ユニットを有している。この照明ユニットは、複数の発光ダイオードを印刷回路基板の上に配列した構造、或いは無機電界発光体を弾性パッド内に挿入した構造を有している。

図１は、従来の多数の発光ダイオードを含むキーパッド装置１００を示す断面図である。図１を参照すれば、従来のキーパッド装置１００は、スイッチ基板１２０と、複数の発光ダイオード１２２と、キーパッド１１０とを有する。

キーパッド１１０は、板状の弾性層１１１と、弾性層１１１の第１の面（操作面となる表面）上に形成され、各々その上面に文字などが印刷された複数のキーボタン１１２と、第１の面の反対側に位置する弾性層１１１の第２の面（裏面）上に形成された複数の突起部１１１ａとを有する。各キーボタン１１２と各突起部１１１ａとは、操作面となる上記第１の面に対して略直交する方向に配置されている。

スイッチ基板１２０は、板状の印刷回路基板１２０ａと、キーパッド１１０に対向するように印刷回路基板１２０ａの上面に形成された複数のスイッチ１２１とを備えている。各スイッチ１２１は、導電性の接触部材と、接触部材を完全に覆う導電性ドームとからなる。発光ダイオード１２２は、印刷回路基板１２０ａの上面に搭載されている。

ここで、上述したように、キーボタン１１２と対応させてスイッチ１２１を配置する必要があるため、各発光ダイオード１２２は、キーボタン１１２に対して操作面と略直交する方向に配置することができない。すなわち、発光ダイオード１２２を、隣り合うスイッチ１２１間に位置する必要があるため、各キーボタン１１２に対しては、発光ダイオード１２２からの光が斜めに入射することになる。このような構成では、各キーボタン１１２の照明が不均一となり、キーボタン１１２が暗くなってしまうという問題点が生じる。

上述した問題点を解決するために、無機電界発光体を弾性層内に挿入したキーパッドを含むキーパッド装置が提案されているが、無機電界発光体を使用するには別途のＡＣ電源を使用しなければならない。つまり、無機電界発光体を含むキーパッド装置では、ＤＣをＡＣに変換させるための別途のインバータをさらに備えなければならず、これにより、キーパッド装置の体積及び製造費用が増加（大型化及びコストアップ）するとともに、ＡＣ変換によるノイズが発生してしまう。

本発明の目的は、キーボタンに対して、光を均一な輝度で照射することのできる携帯型端末機に使用可能なキーパッド装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本願発明のキーパッド装置の主たる構成は、少なくとも一つの弾性層及び前記弾性層の上に配置された少なくとも一つのキーボタンを備えるキーパッドと、前記弾性層の下に位置する導光部材と、前記導光部材に形成され、前記導光部材の内部の光を前記各キーボタン側に向けて反射させる反射パターンと、前記導光部材の下に位置し、前記キーボタンに対応する少なくとも一つのスイッチを設けるスイッチ基板と、を有する。

本発明は、導光部材を介して光をキーボタンに照射させることで、光の損失を抑制でき、導光部材内でガイドされた光がキーボタンを介して端末機の外部に射出するという利点がある。さらに、本発明は、導光部材の一端に発光ダイオード等の光源を位置させることで、キーパッドの構成に必要な発光ダイオード等の光源の数を低減することができる。

従来のキーパッド装置の断面構造を示す図である。 本発明の一実施形態によるキーパッド装置の構造を示す図である。 図２に示す導光部材の一部の拡大図である。 図２に示す導光部材がスイッチ基板の上に配列された状態を示す平面図である。 図２に示す導光部材がキーパッドの下部に配列された一例を示す図である。 図２に示す導光部材がキーパッドの下部に配列された一例を示す図である。 図２に示すスイッチ基板上に導光部材が配列された一例を示す図である。 図２に示すスイッチ基板上に導光部材が配列された一例を示す図である。 図２に示すスイッチ基板上に導光部材が配列された一例を示す図である。 携帯用端末機の正面図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。以下の説明において、公知の機能や構成についての説明は、適宜省略する。

図２は、本発明の一実施形態であるキーパッド装置の構造を示す断面図、図３は、図２に示すキーパッド装置２００の一部の拡大図、図４は、図２に示すスイッチ基板２３０の上に導光部材２２０が配列された状態を示す図である。図２から図４に示すように、キーパッド装置２００は、キーパッド２１０と、導光部材２２０と、複数（１つであってもよい）のスイッチ（ドーム部２３１ａ及び導電性接触部材２３３で構成されている）を有し、導光部材２２０の第２の面２２２の下部に配置されたスイッチ基板２３０と、複数の光源２４１、２４２とを有する。

キーパッド２１０は、弾性層２１１と、弾性層２１１の上面（操作面）に配置された複数（１つであってもよい）のキーボタン２１２とを有する。

弾性層２１１は、板状に形成されており、各キーボタン２１２及び各押圧突起部２１１ａはそれぞれ、弾性層２１１の両面において、弾性層２１１の厚さ方向（言い換えれば、操作面と略直交する方向）に配置されている。キーボタン２１２は、弾性層２１１の上面に配置されており、押圧突起部２１１ａは、弾性層２１１の下面において、導光部材２２０の第１の面２２１と対向するように形成されている。弾性層２１１としては、押下されたキーボタン２１２を押下前の状態に戻すことができるように、ゴム又はシリコンのような弾性力（復元力）に優れた材質を使用することができる。

複数のキーボタン２１２の上面には、文字や数字などを印刷することができる。また、キーボタン２１２は、弾性層２１１と同一又は異なる材質を用いて、弾性層２１１と一体的に形成したり、ポリカーボネート又はアクリル系樹脂などの材質で形成した後に、弾性層２１１の上面に付着したりすることができる。キーボタン２１２は、必要に応じて円、楕円、四角などの任意の形状に形成することができる。なお、弾性層２１１とキーボタン２１２との間に別途のフィルムを挿入した構造も可能であり、弾性層２１１とキーボタン２１２との間に挿入されるフィルムとしては、例えば、ポリウレタンフィルムを用いることができる。

複数の押圧突起部２１１ａは、キーボタン２１２が形成された弾性層２１１の上面と対向する下面に形成されている。本実施形態では、押圧突起部２１１ａが、弾性層２１１と一体的に形成されているが、弾性層２１１とは別に成形してから接着剤などを用いて弾性層２１１に固定することもできる。

導光部材２２０は、弾性層２１１の下面（押圧突起部２１１ａが形成されている面）と対向する第１の面２２１と、キーボタン２１２と対応する位置に反射パターン２２２ａが形成された第２の面２２２とを有している。導光部材２２０の側面には光源２４１、２４２が連結されており、光源２４１、２４２で生成（射出）された光は、導光部材２２０内に入射し、導光部材２２０内で反射する。導光部材２２０としては、ポリカーボネート樹脂又はアクリル系樹脂等の材料（光を透過させることのできる材料）を成形（例えば、射出成形）して形成された導光板や、多数の光ファイバを配列した後、紫外線硬化剤などを用いて結合された少なくとも一つの光ファイバアレイなどを用いることができる。導光部材２２０は、スイッチ２３３と対面する部分が、キースイッチ２１２側に向かって凸となる形状に形成されている。ここで、内部に入射した光を反射させることができれば、導光部材２２０に、凸形状や他の形状を持たせずに、平板状又は実質的に平板な形状に形成することもできる。

反射パターン２２２ａは、押圧突起部２１１ａに対応した位置である、第２の面２２２上の一部に形成されており、導光部材２２０内で反射して反射パターン２２２ａに導かれた光の一部を乱反射させてキーボタン２１２を照明する。反射パターン２２２ａは、スクラッチや印刷などによって形成することができる。反射パターン２２２ａの密度（凹凸形状のピッチ）は、光を均一に反射させるために、位置に応じて異ならせることができる。

図４に示すように、光源２４１、２４２は、スイッチ基板２３０の端部側に取り付けられており、導光部材２２０の側面と、光源２４１、２４２の発光面が対向するようにスイッチ基板２３０上に搭載されている。光源２４１、２４２から照射された光は、導光部材２２０の側面に入射して、導光部材２２０の内部に導かれる。光源２４１、２４２としては、通常、発光ダイオードを用いることができる。

図４に示す導光部材２２０は、この中央領域において一方向に延びるように配置された第１の光ファイバアレイ２２０ａと、第１の光ファイバアレイ２２０ａの周囲を囲むように配置された第２の光ファイバアレイ２２０ｂとを含む。第１の光ファイバアレイ２２０ａは、この一端側が二分されており、この分離された各端部が光源２４１、２４２に連結されている。第２の光ファイバアレイ２２０ｂの両端部は、光源２４１、２４２の各々に連結されている。

スイッチ基板２３０は、この上面に導光部材２２０が配置されている。ここで、図４に示すように、導光部材２２０（光ファイバアレイ２２０ａ、２２０ｂ）を所定の領域にガイドし、導光部材２２０を支持するための複数の支持突起部２５０（図４の○で示す部分）が、スイッチ基板２３０の上面側に突設されている。支持突起部２５０は、光ファイバアレイ２２０ａ、２２０ｂをスイッチ基板２３０の上に組み立てた後に除去することができる。支持突起部２５０を利用して、導光部材２２０をスイッチ基板２３０の側面に位置させたり、スイッチ基板２３０上に位置させたりすることができる。スイッチ基板２３０は、印刷回路基板２３２と、ドームシート２３１とを有する。

印刷回路基板２３２の上面には、複数の導電性接触部材２３３が実装されており、各接触部材２３３は、ドームシート２３１のドーム部２３１ａと共にスイッチを構成する。また、このスイッチは、押圧突起部２１１ａに対して操作面と略直交する方向に配置されている。印刷回路基板２３２としては、ＦＰＣＢ(Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ)を使用することができる。

ドームシート２３１は、印刷回路基板２３２の上面に固定され、半球形状を持つ複数の導電性ドーム部２３１ａを備えている。各ドーム部２３１ａは、接触部材２３３を囲むような形状に形成されている。

ユーザーが何れかのキーボタン２１２を押下すると、キーボタン２１２の下部に位置する弾性層２１１が、導光部材２２０を介して対応するドーム部２３１ａを押下することになる。押下されたドーム部２３１ａは、対応する接触部材２３３と電気的に接続される。

図５及び図６は、図２に示すキーパッド２１０（弾性層２１１）の下部に、導光部材２２０（光ファイバアレイ２２０ａ、２２０ｂ）が配置された状態を示す図である。ここで、図５及び図６は、導光部材における光ファイバアレイの配置構成が異なっている。図５は、キーパッド２１０（弾性層２１１）の下部に配置された導光部材２２０（光ファイバアレイ２２０ａ、２２０ｂ）を示すもので、導光部材２２０が押圧突起部２１１ａの下部に配列された状態を示す。

図６は、キーパッド２１０（弾性層２１１）の下部に配列された導光部材２２０’を示している。ここで、導光部材２２０’は、光ファイバアレイの配置が、上述した導光部材２２０とは異なるものである。すなわち、図６に示すように、キースイッチ２１２側から見たときに、導光部材２２０’の光ファイバアレイが、押圧突起部２１１ａの周囲に位置するように配置されている。

図７から図９は、図２に示すスイッチ基板２３０上に配置される導光部材の構成例を示す図である。図７から図９に示す導光部材では、光ファイバアレイの配置構成が異なっている。図７は、スイッチ基板２３０上に、第１から第３の光ファイバアレイ２２０ａ’〜２２０ｃ’からなる導光部材２２０’が配置された状態を示す図であり、スイッチ基板２３０’上に、導光部材２２０’を支持するための複数の支持突起部２５０’（図７の○で示す部分）が突設されている。これらの支持突起部２５０’は、第１から第３の光ファイバアレイ２２０ａ’〜２２０ｃ’を所定位置で支持するために用いられる。

第１の光ファイバアレイ２２０ａ’は、閉ループを形成しており、両端が光源２４１’に連結している。第２の光ファイバアレイ２２０ｂ’は、閉ループを形成しており、両端が光源２４２’に連結している。第３の光ファイバアレイ２２０ｃ’は、第１及び第２の光ファイバアレイ２２０ａ’、２２０ｂ’の周囲を囲むように配置されており、両端が各々光源２４１’、２４２’に連結している。ここで、光源２４１’から照射された光は、第１の光ファイバアレイ２２０ａ’内および第３の光ファイバアレイ２２０ｃ’内で反射して、これらの光ファイバアレイ２２０ａ’、２２０ｃ’の配置方向に沿って進むことになる。光源２４２’から照射された光は、第２の光ファイバアレイ２２０ｂ’内および第３の光ファイバアレイ２２０ｃ’内で反射して、これらの光ファイバアレイ２２０ｂ’、２２０ｃ’の配置方向に沿って進むことになる。また、第１から第３の光ファイバアレイ２２０ａ’〜２２０ｃ’のうち、特定の領域（キーボタン２１２に対応した領域）には、上述した反射パターン２２２ａ（図７では不図示）が形成されており、光ファイバアレイ２２０ａ’〜２２０ｃ’内で反射した光の少なくとも一部を、キーボタン２１２側に向けて反射させる。

図８は、スイッチ基板２３０”上に、第１及び第２の光ファイバアレイ２２０ａ”、２２０ｂ”からなる導光部材２２０”が配置された状態を示す図であり、スイッチ基板２３０”上には導光部材２２０”を支持するための複数の支持突起部２５０”（図８の○で示す部分）が突設されている。これらの支持突起部２５０”は、第１及び第２の光ファイバアレイ２２０ａ”、２２０ｂ”を所定位置で支持するために用いられる。

第１の光ファイバアレイ２２０ａ”は、略Ｕ字状に配置されており、スイッチ基板２３０”の中央領域において一方向に延びるように配置された第２の光ファイバアレイ２２０ｂ”を囲むように配置されている。第１の光ファイバアレイ２２０ａ”の両端の各々は、光源２４１”、２４３”に連結しており、第２の光ファイバアレイ２２０ｂ”の一端は、光源２４２”に連結している。ここで、光源２４１”から照射された光は、第１の光ファイバアレイ２２０ａ”内で反射して、この光ファイバアレイ２２０ａ”の配置方向に沿って進むことになる。光源２４２”から照射された光は、第２の光ファイバアレイ２２０ｂ”内で反射して、この光ファイバアレイ２２０ｂ”の配置方向に沿って進むことになる。光源２４３”から照射された光は、第１の光ファイバアレイ２２０ａ”内で反射して、この光ファイバアレイ２２０ａ”の配置方向に沿って進むことになる。また、第１及び第２の光ファイバアレイ２２０ａ”、２２０ｂ”のうち、特定の領域（キーボタン２１２に対応した領域）には、上述した反射パターン２２２ａ（図８では不図示）が形成されており、光ファイバアレイ２２０ａ”、２２０ｂ”内で反射した光の少なくとも一部を、キーボタン２１２側に向けて反射させる。

図９は、スイッチ基板２３０’’’上に、第１及び第２の光ファイバアレイ２２０ａ’’’、２２０ｂ’’’からなる導光部材２２０’’’が配置された状態を示す図であり、スイッチ基板２３０’’’の上面には、導光部材２２０’’’を支持するための複数の支持突起部２５０’’’（図９の○で示す部分）が突設されている。これらの支持突起部２５０’’’は、第１及び第２の光ファイバアレイ２２０ａ’’’、２２０ｂ’’’を所定位置で支持するために用いられる。

第１の光ファイバアレイ２２０ａ’’’は、一方向に延びる部分と、曲率を有する部分とを有しており、この一端は、光源２４１’’’に連結している。また、第１の光ファイバアレイ２２０ａ’’’の他端は、第２の光ファイバアレイ２２０ｂ’’’の一端と接続されている。ここで、光源２４１’’’から照射された光は、第１の光ファイバアレイ２２０ａ’’’内で反射して、この光ファイバアレイ２２０ａ’’’の配置方向に沿って進んだ後、第２の光ファイバアレイ２２０ｂ’’’内に入射する。そして、第２の光ファイバアレイ２２０ｂ’’’内で反射して、この光ファイバアレイ２２０ｂの配置方向に沿って進むことになる。このように、光源２４１’’’で生成（照射）された光は、第１の光ファイバアレイ２２０ａ’’’を経て、第２の光ファイバアレイ２２０ｂ’’’に到達するようになっている。また、第１及び第２の光ファイバアレイ２２０ａ’’’、２２０ｂ’’’のうち、特定の領域（キーボタン２１２に対応した領域）には、上述した反射パターン２２２ａ（図９では不図示）が形成されており、光ファイバアレイ２２０ａ’’’、２２０ｂ’’’内で反射した光の少なくとも一部を、キーボタン２１２側に向けて反射させる。

図１０は、図２に示したキーパッド装置を備える携帯用端末機を示す正面図である。携帯用端末機３００は、一般的なバータイプの携帯用端末機であり、従来技術と比較して、キーパッド装置の具体的な構成においてのみ差がある。従って、携帯用端末機３００の内部の構成についての詳細な説明は省略して、外観を中心にして簡略に記述するものとする。
携帯用端末機３００は、全体的な外観を形成するハウジング３１０と、ハウジング３１０の前面に露出したスピーカ装置３２０と、表示装置３３０と、キーパッド装置２００及びマイク装置３４０とを有している。
スピーカ装置３２０は、ハウジング３１０の上部に配置されており、入力された電気信号を音声信号に変換して出力する。マイク装置３４０は、ハウジング３１０の下部に配置されており、入力された音声信号を電気信号へ変換して出力する。
表示装置３３０は、スピーカ装置３２０とマイク装置３４０との間に配置されており、携帯用端末機３００の作動状態を視覚的に表示する。具体的には、表示装置３３０は、アンテナ受信感度、バッテリー充電レベル状態、入力された電話番号などの情報を表示する。
キーパッド装置２００は、表示装置３３０とマイク装置３４０との間に配置されており、図２に示すバーのような構成を有する。図６に示すように、キーパッド装置２００の構成要素のうち、複数のキーボタン２１２のみがハウジング３１０の前面から露出している。
以上、本発明のキーパッド装置がバータイプの携帯用端末機に適用されることを例示したが、本発明のキーパッド装置がホルダータイプ、スライドタイプなどの任意のタイプの携帯用端末機にも適用されることができることは自明である。

なお、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の要旨から逸脱しない範囲内において、上述した実施形態に様々な変更を加えることができる。すなわち、本発明の範囲は、上述した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。

２１０：キーパッド
２１１：弾性層
２１１ａ：押圧突起部
２１２：キーボタン
２２０：導光部材
２２０ａ、２２０ｂ：光ファイバアレイ
２２１：第１の面
２２２：第２の面
２２２ａ：反射パターン
２３０：スイッチ基板
２３１：ドームシート
２３１ａ：ドーム部
２３３：接触部材
２４１、２４２：光源
２５０：支持突起部

Claims (14)

1. 少なくとも一つの弾性層及び前記弾性層の上に配置された少なくとも一つのキーボタンを備えたキーパッドと、
   前記弾性層の下に位置する導光部材と、
   前記導光部材に形成され、前記導光部材の内部の光を前記各キーボタン側に向けて反射させる反射パターンと、
   前記導光部材の下に位置し、前記キーボタンに対応する少なくとも一つのスイッチを設けるスイッチ基板と、を有することを特徴とするキーパッド装置。
2. 前記弾性層は、前記導光部材と対面するように形成された少なくとも一つの押圧突起部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装置。
3. 前記スイッチは、接触部材と半球形状の導電性ドーム部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装置。
4. 前記スイッチ基板は、
   前記接触部材を有する印刷回路基板と、
   前記導電性ドーム部を有するドームシートと、を有することを特徴とする請求項３に記載のキーパッド装置。
5. 前記導光部材は、前記ドームシートの上面に安着されることを特徴とする請求項４に記載のキーパッド装置。
6. 前記導光部材は、導光板であることを特徴とする請求項１に記載のキーパッド装置。
7. 前記反射パターンは、前記導光板の下面に形成されることを特徴とする請求項６に記載のキーパッド装置。
8. 前記各反射パターンは、光の強度を均一に反射させるために、位置によって密度を異にして形成されることを特徴とする請求項１に記載のキーパッド装置。
9. 前記導光部材の側面に入射される光を射出する少なくとも一つの光源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装置。
10. 前記導光部材は、光ファイバアレイであることを特徴とする請求項１に記載のキーパッド装置。
11. 前記光ファイバアレイは、前記スイッチの周囲に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のキーパッド装置。
12. 前記光ファイバアレイは、前記スイッチの上に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のキーパッド装置。
13. 前記スイッチ基板は、前記光ファイバアレイを固定させるための複数の支持突起部を有することを特徴とする請求項１０に記載のキーパッド装置。
14. 請求項１から１３のいずれか１つに記載のキーパッド装置を備えたことを特徴とする携帯型端末機。

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