JP2010086743A - シートスイッチモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ライトガイドを伝搬する光が、その伝搬に伴って減衰する量を最小限に抑えて、ライトガイドの全長に渡って、光取出部を発光させるために十分な量の光を導くことができるとともに、より一層の薄型化が可能なシートスイッチモジュールを提供する。
【解決手段】本発明のシートスイッチモジュール１０は、光源１１と、これに近接配置されて光源１１からの光をその一方の端面１２ｃ側から導入し、その面方向にその光を導光するシート状のライトガイド１２と、ライトガイド１２の一方の面１２ａ側に配置されたシートスイッチ２０とを備え、シートスイッチ２０は、ライトガイド１２の一方の面１２ａの周縁に設けられた粘着材１３を介して、ライトガイド２０に接着され、ライトガイド１２とシートスイッチ２０との間に間隙１４が設けられ、ライトガイド１２の一方の面１２ａ、あるいは、他方の面１２ｂに光取出部１５が複数形成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話、情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、パーソナルコンピュータなどの操作ボタン、キーボタンを暗所にて操作する際、ボタンやキーの位置を見易くするための照明に用いて好適なシートスイッチモジュールに関する。

従来、携帯電話のキーボタン部を明るく照明するための面状発光装置が使用され、この面状発光装置の一形態として、側面発光方式の面状発光装置が広く用いられている。すなわち、表示部である液晶パネルの背面側に配置される導光板（ライトガイドフィルム）と、このライトガイドフィルムの端側面に配置された光源とによって面状発光装置が構成されている。また、この種の面状発光装置に適用される光源としては、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、冷陰極管などを例示することができる。

この種の押ボタンスイッチ式の照明装置の一例としては、複数個の操作キーと、操作キーの下方に配置されて操作キーの押圧によってスイッチングを行うスイッチング素子と、操作キーとスイッチング素子との間に配置され、側面に配置された光源から入射した光を操作キーの下面に向けて投射して下方から照明する可撓性の導光板とからなる構造の照明装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年の電子機器の薄型化に対応するために、可動電極およびスイッチ部を有する表面シート、および、固定電極を備えた固定シートから構成されるスイッチング素子と、その固定シートの裏面側のスイッチ部と対向する位置に貼着された導光板とを備えたシートスイッチが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−１６７６５５号公報 特開２００７−１５７３８４号公報

光源から出射された光をライトガイド中に効率的に伝搬させるためには、ライトガイドを構成する材料の屈折率ｎ１と、ライトガイドの周囲の屈折率ｎ２との差（屈折率差）が大きく、ｎ１とｎ２が、ｎ１＞ｎ２の関係を満たすことが好ましい。
また、一般にライドガイドを構成する材料としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂などが用いられ、その屈折率は１．４６〜１．６２程度である。

しかしながら、特許文献２に開示されているシートスイッチでは、ライトガイドとスイッチング素子が密着している上に、シートスイッチの固定シートを構成する材料としては、ライドガイドを構成する材料と同様のものが用いられているので、ライトガイドと固定シートとの屈折率差がほとんどない。そのため、光源からライトガイドに入射した光の一部が、ライトガイドの固定シート側の界面で反射せずに、固定シート側に漏れてしまうので、ライトガイドを伝搬する光は、その伝搬に伴って減衰が大きくなり、ライトガイドの全長に渡って、すなわち遠くまで十分に光を導くことができないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ライトガイドを伝搬する光が、その伝搬に伴って減衰するのを最小限に抑えて、ライトガイドの全長に渡って、光取出部を発光させるために十分な量の光を導くことができるとともに、より一層の薄型化が可能なシートスイッチモジュールを提供することを目的とする。

本発明のシートスイッチモジュールは、光源と、前記光源に近接配置されて前記光源からの光がその一端面側から導入されるとともに、その面方向に前記光源からの光が導光されるシート状のライトガイドと、該ライトガイドの一方の面側に配置されたシートスイッチとを備えたシートスイッチモジュールであって、前記シートスイッチは、前記ライトガイドの一方の面の周縁に設けられた粘着材を介して、前記ライトガイドに接着され、前記ライトガイドと前記シートスイッチとの間に間隙が設けられたことを特徴とする。

本発明のシートスイッチモジュールにおいて、前記ライトガイドの一方の面、あるいは、前記ライトガイドの一方の面とは反対側の面に光取出部が複数形成されたことが好ましい。

本発明のシートスイッチモジュールにおいて、前記光取出部は、前記シートスイッチに組み込まれた複数の感圧型のスイッチ素子に対して平面視位置合わせされたことが好ましい。

本発明のシートスイッチモジュールにおいて、前記光取出部は、印刷法によって形成された微小ドットからなることが好ましい。

本発明のシートスイッチモジュールにおいて、前記光取出部は、文字、図形あるいは記号を表示可能とされてなることが好ましい。

本発明によれば、シートスイッチが、シート状のライトガイドの一方の面の周縁に設けられた粘着材を介して、ライトガイドに接着され、ライトガイドとシートスイッチとの間に間隙が設けられたので、ライトガイドとシートスイッチとが接していないから、ライトガイドの一端面に対して、光源からの出射光が入射されると、その入射光がライトガイドの一方の面と他方の面の間で反射しながらライトガイドの内部を少ない減衰率で伝搬する。そして、ライトガイドに光取出部を設けた場合、光取出部以外の部分で光が漏れ出る割合が少ないので、光源からライトガイドに入射された光は、光取出部を中心としてライトガイドの外部に出射するので、ライトガイドの全長に渡って、光取出部を発光させるために十分な量の光を導くことができる。また、従来、ライトガイドとシートスイッチとの界面において、ライトガイドの外部に漏れ出した光を、再びライトガイドの内部に戻すために設けられていた反射部材を設ける必要がないので、シートスイッチモジュールをより一層薄型化することができ、ひいては、このシートスイッチモジュールを適用した電子機器をより一層薄型化することができる。

本発明のシートスイッチモジュールの最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明のシートスイッチモジュールの一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２は、本発明のシートスイッチモジュールの一実施形態を示す概略図であり、図１に示すシートスイッチモジュールを分解した分解斜視図である。図３は、図１に示すシートスイッチモジュールに組み込まれるシートスイッチの一例を示す断面図である。
この実施形態のシートスイッチモジュール１０は、光源１１と、光源１１の出射面１１ａに近接配置されたシート状のライトガイド１２と、ライトガイド１２の一方の面（下面）１２ａ側に配置されたシートスイッチ２０とから概略構成されている。

シートスイッチ２０は、ライトガイド１２の一方の面１２ａの周縁に設けられた枠状の粘着材１３を介して、ライトガイド１２に接着されている。これにより、ライトガイド１２とシートスイッチ２０との間に間隙１４が設けられている。すなわち、ライトガイド１２とシートスイッチ２０とが接することなく、粘着材１３の厚みに応じた間隔を置いて対向して配置されている。

この間隙１４内は、通常は空気層とされるが、真空であっても、他の気体が存在していてもよい。間隙１４内に充填する気体としては、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどの不活性ガスが用いられる。
なお、間隙１４内が空気層の場合、その屈折率は１．０である。

ライトガイド１２とシートスイッチ２０との間に設けられた間隙１４の厚み、すなわち、ライトガイド１２とシートスイッチ２０との距離は特に限定されず、シートスイッチモジュール１０が使用される状況において、ライトガイド１２とシートスイッチ２０が接しない程度であり、シートスイッチモジュール１０を薄型化するためには、０．０１ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。

ライトガイド１２のシートスイッチ２０が配置された面、すなわち、ライトガイド１２の一方の面１２ａとは反対側の面（以下、「他方の面」と言う。）１２ｂには、光取出部１５が所定の位置に複数形成されている。このライトガイド１２の他方の面１２ｂが、シートスイッチモジュール１０の上面（表面、発光面）をなしている。
さらに、複数の光取出部１５は、シートスイッチ２０に組み込まれた複数の感圧型のスイッチ素子３０に対して平面視位置合わせされている。すなわち、光取出部１５はそれぞれ、それぞれのスイッチ素子３０のメタルプレート２３に対して対向するように配置されている。

シートスイッチ２０は、基板２１のライトガイド１２と対向する面（以下、「一方の面」と言う。）２１ａに複数の接点部２２が所定の間隔で設けられ、各接点部２２をほぼ中央にして、これを覆うように配置されたドーム形状のメタルプレート２３が設けられ、これらを覆うように、粘着層２４を介して、押えシート２５が設けられた基本構造をなしている。

より詳細には、図３に示すように、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）もしくはＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのプリント配線基板からなる基板２１の一方の面２１ａに、導電性材料からなる複数の接点部２２が所定の間隔で設けられ、これらの接点部２２の周囲に導電性材料からなる環状の接点部２６が設けられ、接点部２２および接点部２６を覆うように、接点部２２および接点部２６との導通、非導通を切り替えるためのドーム形状のメタルプレート２３が設けられている。

これらのメタルプレート２３は、接点部２２に接離可能な可撓性を備え、基板２１の一方の面２１ａとは反対側に凸状をなす椀型のメタルドームとして構成されている。そして、操作者が指などの操作子によりメタルプレート２３の基板２１の一方の面２１ａと対向する面とは反対側の面（以下、「上面」と言う。）２３ａの中央部を押圧すると、メタルプレート２３の上面２３ａの中央部が、基板２１の一方の面２１ａ側に向いて湾曲するように変形し、接点部２２に当接して、接点部２２と接点部２６との導通がとれるようになっている。

したがって、シートスイッチ２０にあっては、基板２１の一方の面２１ａに設けられた接点部２２と、その周囲に設けられた接点部２６と、接点部２２および接点部２６を覆うように設けられたメタルプレート２３と、これらを覆う押えシート２５とにより、１つの感圧型のスイッチ素子３０が構成され、このスイッチ素子３０が基板２１の一方の面２１ａに複数設けられた構造をなしている。
また、押えシート２５の基板２１の一方の面２１ａと対向する面に形成されている粘着層２４によりメタルプレート２３の位置が保持されている。

光源１１としては、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）などの発光素子、冷陰極管などの発光体などからなるものが用いられる。光源１１がＬＥＤからなるものである場合、箱状のケースの内部に発光素子チップが内蔵され、この発光素子チップが出射した光をケース側面の出射面１１ａから出射できるように構成されている。

ライトガイド１２は、シート状の樹脂からなり、例えば、平面視長方形をなしている。
ライトガイド１２を構成する樹脂としては、光透過性の樹脂であり、かつ、弾性変形可能なものであれば特に限定されないが、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート、ＰＭＭＡ）のエラストマー、ウレタンアクリレートからなる群から選択された１種が用いられる。

これらの樹脂の中でも、ライトガイド１２とシートスイッチ２０との間に設けられた間隙１４の幅を一定に保つように、すなわち、ライトガイド１２とシートスイッチ２０が接しないようにするためには、適度な剛性を有する樹脂が好ましく、具体的には、ポリカーボネート系樹脂が好ましい。また、ポリカーボネート系樹脂は、厚みが薄くても光の透過率が高いので好適である。
また、ポリカーボネート系樹脂の代わりに、ポリウレタン系樹脂やシリコーン樹脂を用いれば、これらの樹脂は弾性を有するので、これらの樹脂からなるライトガイド１２は、その上面が傷付きにくくなるとともに、スイッチ素子３０（光取出部１５）を押圧した際の感触がよくなる。

ライトガイド１２の厚みは特に限定されず、光源１１からの出射光の透過率が高く、光取出部１５を操作者が指先やペンなどの操作子で押圧した場合、その操作子がメタルプレート２３を下向きに湾曲させて変形させ、メタルプレート２３の中心部が接点部２２に当接し、接点部２２を接点部２６に導通させることができるが、一方、光取出部１５を押圧しない場合、ライトガイド１２とシートスイッチ２０との間に設けられた間隙１４の幅を一定に保つことができる（すなわち、ライトガイド１２とシートスイッチ２０が接しないようにすることができる）程度であればよく、シートスイッチモジュール１０を薄型化するためには、０．１０ｍｍ以上、０．２０ｍｍ以下であることが好ましい。

粘着材１３としては、それ自体の形状を保持する粘着剤が用いられる。このような粘着剤としては、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、天然ゴム系粘着剤、合成ゴム系粘着剤、あるいは、樹脂や紙からなる基材の両面にこれらの樹脂または粘着材を塗布してなる両面テープなどが挙げられる。
また、粘着材１３の厚みは特に限定されず、シートスイッチモジュール１０が使用される状況において、ライトガイド１２とシートスイッチ２０が接しない程度であればよく、シートスイッチモジュール１０を薄型化するためには、０．０１ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。

ライトガイド１２の他方の面１２ｂに形成された光取出部１５は、ライトガイド１２を構成するシート状の樹脂シートの上面（ライトガイド１２の他方の面１２ｂ）の必要な領域に凹凸部１６を形成するなどの構造を採用し、凹凸部１６を形成した領域において、ライトガイド１２の他方の面１２ｂに、ライトガイド１２の内部から光が漏れ出るように構成されたものである。
また、この実施形態では、ライトガイド１２の他方の面（上面）１２ｂに、凹凸部１６によって０、１〜９の数字と、＊、♯の記号が表されているが、もちろん、他の文字や図形、記号であってもよい。
また、図１では、携帯電話用途の例を示したが、パソコン用のキーボードの用途にも適用可能である。

ライトガイド１２にあっては、その一方の端面１２ｃに対し、光源１１からの出射光が入射されると、その入射光がライトガイド１２の一方の面１２ａと他方の面１２ｂの間で反射しながらライトガイド１２の内部を伝搬してゆくが、ライトガイド１２の他方の面１２ｂの必要な領域に凹凸部などを形成すると、内部を伝搬している光が漏れ出てくる。これにより、ライトガイド１２の光取出部１５から外側に光を出射することができる。すなわち、ライトガイド１２の内部を伝搬する光によって、光取出部１５を発光させることができる。

光取出部１５を構成する凹凸部１６は、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、パッド印刷法などの印刷法により、ライトガイド１２の他方の面１２ｂに形成された微小ドットである。
スクリーン印刷法とは、孔版印刷として版に化学繊維のスクリーンを張ったものを利用し、そのスクリーンに光学的に版膜を作って必要な画線以外の目を塞ぎ、版を作り、その版膜の孔を介してインクを擦りつけることにより版の下に設置した被印刷物の印刷面に印刷を行う方法である。インクはスクリーンの版膜の孔を通過して被印刷面に押し出されて印刷されるので、必要な大きさの凹凸部１６を形成することができる。

スクリーン印刷法により形成された凹凸部１６（光取出部１５）は、数字や文字、図形などとして認識できるので、ライトガイド１２の他方の面１２ｂ上に、操作キーを設ける必要がないから、シートスイッチモジュール１０をより一層薄型化することができ、ひいては、このシートスイッチモジュール１０を適用した電子機器をより一層薄型化することができる。
また、スクリーン印刷法によれば、インクを調整することにより所望の色相の凹凸部１６（光取出部１５）を形成することができるので、カラー表示が可能となり、シートスイッチモジュール１０をより意匠性に優れたものとすることができ、ひいては、このシートスイッチモジュール１０を適用した電子機器をより意匠性に優れたものとすることができる。

グラビア印刷は、印刷しようとする凸などの部分が窪んでいる版を用い、この窪みにインクが入るように適当な方法で版全体にインクを付け、表面をドクターと呼ばれる装置で拭き取りながら余分なインキを掻き落とし、窪みに入っているインキだけを残し、そのインキを被印刷面に押し付けて移し、インクの盛り上がり部分を形成することで凹凸部を形成する印刷方法である。印刷の濃い薄いは、窪みの幅とインキの厚みで表現するため、精巧な凹凸形状を形成可能であり、ライトガイド１２の他方の面１２ｂに所望の凹凸部１６を形成できる。

グラビア印刷法によれば、スクリーン印刷法で形成した場合よりも微小な凹凸部１６を形成することができるので、一見、凹凸部１６が形成されていることを認識できなくすることができる。また、インクや印刷版を調整することにより所望の色相の凹凸部１６（光取出部１５）を形成することができる。したがって、シートスイッチモジュール１０をより意匠性に優れたものとすることができ、ひいては、このシートスイッチモジュール１０を適用した電子機器をより意匠性に優れたものとすることができる。

パッド印刷は、凹版プレートの凹部にインクを盛りつけ、ブレードによって凹部以外の部分のインクを掻き取り、シリコン製などのパッドを凹版に押し付けてインクをパッドに写し取り、このパッドを被印刷物の印刷面に押し付けることで凹凸部を形成する方法である。なお、パッドは球形状やドラム状など、種々のものが適用できる。この方法により３次元形状の転写も正確にできるので、ライトガイド１２の他方の面１２ｂに所望の凹凸部１６を形成できる。

これらの印刷法の中でもスクリーン印刷法は、グラビア印刷法に比べて印刷版が安価でパッド印刷法よりも精度が高いなどの利点がある。また、スクリーン印刷法は、印刷版およびインクを種々変更することにより、所望の凹凸部を形成することができる利点と、優れた再現性、量産性が得られる利点がある。

このシートスイッチモジュール１０は、ライトガイド１２の光取出部１５を操作者が指先やペンなどの操作子で押圧すると、その操作子がメタルプレート２３を下向きに湾曲させて変形させるので、メタルプレート２３の中心部が接点部２２に当接し、接点部２２を接点部２６に導通させることができる。
したがって、シートスイッチモジュール１０によれば、メタルプレート２３が設けられているスイッチ部分の存在を各光取出部１５からの漏れ光により位置表示できるとともに、光取出部１５を指などの操作子により押圧してメタルプレート２３を変形させ、接点部２２と接点部２６との導通を切り替えることで各スイッチ素子３０のオンオフ（導通、非導通）操作を行うことができる。

シートスイッチモジュール１０は、シートスイッチ２０が、シート状のライトガイド１２の一方の面１２ａに設けられた粘着材１３を介して、ライトガイド１２に接着され、ライトガイド１２とシートスイッチ２０との間に間隙１４が設けられているので、ライトガイド１２とシートスイッチ２０とが接していない。すなわち、ライトガイド１２の一方の面１２ａおよび他方の面１２ｂが、樹脂からなる他の部材と接することなく、空気層に接している。したがって、ライトガイド１２の一方の端面１２ｃに対して、光源１１からの出射光が入射されると、その入射光がライトガイド１２の一方の面１２ａと他方の面１２ｂの間で反射しながらライトガイド１２の内部を伝搬して、光取出部１５以外の部分で光が漏れ出る割合が少ない。ゆえに、光源１１からライトガイド１２に入射された光は、光取出部１５を中心としてライトガイド１２の外部に出射するので、ライトガイド１２を伝搬する光が、その伝搬に伴って減衰するのが最小限に抑えられるから、ライトガイド１２の全長に渡って、光取出部１５を発光させるために十分な量の光を導くことができる。また、従来、ライトガイドとシートスイッチとの界面において、ライトガイドの外部に漏れ出した光を、再びライトガイドの内部に戻すために設けられていた反射部材（反射シート）を設ける必要がないので、シートスイッチモジュール１０をより一層薄型化することができ、ひいては、このシートスイッチモジュール１０を適用した電子機器をより一層薄型化することができる。

また、ライトガイド１２の他方の面１２ｂに直接、光取出部１５を形成したので、ライトガイド１２自体が操作キーの機能を有するから、従来のように、ライトガイドの上に操作キーを積層する必要がなくなり、シートスイッチモジュール１０をより一層薄型化することができ、ひいては、このシートスイッチモジュール１０を適用した電子機器をより一層薄型化することができる。

なお、この実施形態では、ライトガイド１２の他方の面１２ｂに、凹凸部１６からなる光取出部１５が設けられたシートスイッチモジュール１０を例示したが、本発明のシートスイッチモジュールはこれに限定されない。本発明のシートスイッチモジュールにあっては、ライトガイドの一方の面、すなわち、ライトガイドのシートスイッチと対向する面に凹凸部からなる光取出部が設けられ、シートスイッチが透光性のものであってもよい。このようにライトガイドのシートスイッチと対向する面に光取出部が設けられていれば、光取出部がシートスイッチモジュールの上面（表面）に露出していないので、光取出部が損傷し難くなり、結果として、光取出部から出射される光の明るさを一定に保つことができ、シートスイッチを透過して光取出部から出射した光を目視可能である。

また、本発明のシートスイッチモジュールにあっては、印刷法により、ライトガイドの他方の面に設けられた光取出部を覆うように光透過性の樹脂からなる保護膜を設けてもよい。このようにすれば、光取出部を傷付き難くすることができる。

本発明のシートスイッチモジュールの一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明のシートスイッチモジュールの一実施形態を示す概略図であり、図１に示すシートスイッチモジュールを分解した分解斜視図である。 図１に示すシートスイッチモジュールに組み込まれるシートスイッチの一例を示す断面図である。

符号の説明

１０・・・シートスイッチモジュール、１１・・・光源、１２・・・ライトガイド、１３・・・粘着材、１４・・・間隙、１５・・・光取出部、１６・・・凹凸部、２０・・・シートスイッチ、２１・・・基板、２２・・・接点部、２３・・・メタルプレート、２４・・・粘着層、２５・・・押えシート、２６・・・接点部、３０・・・スイッチ素子。

Claims (5)

1. 光源と、前記光源に近接配置されて前記光源からの光がその一端面側から導入されるとともに、その面方向に前記光源からの光が導光されるシート状のライトガイドと、該ライトガイドの一方の面側に配置されたシートスイッチとを備えたシートスイッチモジュールであって、
   前記シートスイッチは、前記ライトガイドの一方の面の周縁に設けられた粘着材を介して、前記ライトガイドに接着され、前記ライトガイドと前記シートスイッチとの間に間隙が設けられたことを特徴とするシートスイッチモジュール。
2. 前記ライトガイドの一方の面、あるいは、前記ライトガイドの一方の面とは反対側の面に光取出部が複数形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシートスイッチモジュール。
3. 前記光取出部は、前記シートスイッチに組み込まれた複数の感圧型のスイッチ素子に対して平面視位置合わせされたことを特徴とする請求項１または２に記載のシートスイッチモジュール。
4. 前記光取出部は、印刷法によって形成された微小ドットからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシートスイッチモジュール。
5. 前記光取出部は、文字、図形あるいは記号を表示可能とされてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシートスイッチモジュール。
   

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