JP3172234U - 導光構造、導光構造を含むキーパッド、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キーパッド構造を含む成形された導光構造を提供する。【解決手段】導光構造は、導光層１０、集光構造１２及び微細構造領域１４を備える。集光構造は、導光層上に設けられ、光源からの光を導光層に集め、導光層が光を透過させるのを可能とする。微細構造領域は、導光層上に設けられ、導光層によって透過された光を反射又は屈折して、光を出射させる。集光構造及び微細構造領域は、導光層と共に、共通の成形工程によって形成される。【選択図】図４

Description

本考案は、導光体に関する。より詳細には、本考案は、薄型のキーパッド構造に適用される導光体に関する。

電話、携帯電話、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、電子翻訳機等の電子機器は、多くの場合、キーパッドのキーボードを備える。利便性及び見た目の美しさの観点から、キーパッドキーボードには、光源からの光が必要である。光源からの光を、キーパッドキーボードの特定の位置に透過させるのに、導光板が使用されている。

従来の技術では、上方照明型の光源が採用され、導光板（ＬＧＰ）（導光フィルム（ＬＧＦ）とも称される）の底面から、キーパッドの表面へと光が透過するようになっていた。その結果、上記のようなキーパッド構造の厚みが、相対的に大きくなっていた。薄型及び小型構造の要求を満たすために、上方照明型の光源に替えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成された側方照明型の光源が使用されている。側方照明型の発光ダイオード（側方照明ＬＥＤ）で生成された光は、ＬＧＰの側面からＬＧＰへと入射する。しかしながら、ＬＧＰの場所によって、光の伝播距離が異なるために、ＬＧＰ内での光分布は均一ではなかった。そこで、図１に示すように、複数の導光要素６を有する基板４を備えたＬＧＰ２が設けられ、導光要素６の分布が、まばらな状態から高密度に配置された状態となるように構成することにより、光の分布の均一性を改善させている。基板４の前面側には、２つのＬＥＤ８が設けられている。

また、従来技術では、導光構造が形成される時点では、導光構造はキーパッドの圧縮手段と結合しておらず、例えば、導光構造とプランジャは別々に形成されていた。したがって、導光構造とプランジャとを組み立てる更なる工程が必要となり、製造工程を複雑にしていた。

相対的に薄型のキーパッド構造を容易に製造するために、新規の導光構造及びその製造方法が求められている。

本考案は、キーパッド構造を含む成形された導光構造及びその製造方法を提供することを目的とする。成形による導光構造は、小型で、製造が容易である。

一側面において、本考案の成形導光構造は、導光層、集光構造及び微細構造領域を備える。集光構造は、導光層上に設けられ、光源からの光を導光層に集め、導光層により光が透過するのを可能にする。集光構造は、導光層と共に成形される。微細構造領域は、導光層上に設けられ、導光層によって透過された光を反射又は屈折して、光を出射させる。微細構造領域は、導光層と共に成形される。

別の側面において、本考案に係るキーパッド構造は、基板と、基板上に設けられる上記の成形導光構造とを備え、光源が、集光構造の近傍に、集光構造の下に、又は集光構造の角部付近に配置され、キートップ構造が、導光層の第２面の上方に配置される。

更なる側面において、本考案に係る導光構造を形成する方法は、第１面及び第２面を有する導光層を設ける工程と、硬化した後に光透過性を有する成形材料を供給する工程と、導光層及び成形材料に対して共通の成形プロセスを実行して、成形材料を、集光構造及び微細構造領域へと、導光層の第１面上に成形する工程とを備える。

本考案の好ましい一実施形態において、導光層、集光構造及び微細構造領域は、共に、共通の成形プロセスで成形されるため、上方照明型構造又は側方照明型ＬＥＤ構造における光の分布の均一性を改善させることができ、薄型のキーパッド構造を提供することが可能となる。本考案の別の好ましい実施形態では、導光構造及びキーパッド構造の押圧手段を、一体化構造とすることができる。したがって、キーパッドを薄くすることができ、また、キーパッド形成の複雑さを低減させることができる。

本考案のこれら及びその他の特徴は、以下の好ましい実施形態の説明及び添付の図面を参照することにより、当業者に明らかとなるであろう。

従来の導光構造を示した図である。 本考案の一実施形態を示す概略的な三次元の図である。 図２に示した実施形態の概略拡大図である。 本考案の一実施形態の概略的な断面図である。 本考案のある実施形態に係るキーパッド構造を示した概略的断面図である。 本考案のある実施形態に係るキーパッド構造を示した概略的断面図である。 本考案のある実施形態に係るキーパッド構造を示した概略的断面図である。 本考案のある実施形態に係るキーパッド構造を示した概略的断面図である。 本考案の別の実施形態に係るフローチャートである。

図２は分解図であり、図３は、部分拡大図であり、図４は、断面図である。本考案の好ましい実施形態に係る成形された導光構造は、導光層１０、集光構造１２、及び微細構造領域１４を備える。導光層１０は、導光性質を有する薄膜、薄型シート又は薄型の板であってもよく、例えば、板形状のポリカーボネート（ＰＣ）材を含む導光板又は導光フィルムあってもよい。本考案において、"導光層"とは、導光板及び導光フィルムを含む意味の言葉である。集光構造１２は、導光層１０に設けられ、光源からの光を導光層１０に集めて、導光層１０から光を透過させるのを可能にする。本考案では、光源からの光を導光層１０へと集めることができるかぎり、いかなる構造を集光構造として採用してもよい。例えば、図３には、好ましい一実施形態の拡大図が示されている。集光構造１２は、垂直面１３ａ及び曲面になった斜面１３ｂを有する。垂直面１３ａの一方の端部は導光層１０に配置され、曲面になった斜面１３ｂの一方の端部は、垂直面１３ａの他方の端部に接続されており、曲面の斜面１３ｂの他方の端部は、斜めに曲線を描いて導光層１０にまで延びている。曲面になった斜面１３ｂは、外側に向いて僅かに曲げられた傾斜面であってもよい。垂直面１３ａは、光源からの光を受け取る受光面として機能してもよい。光が曲面になった斜面１３ｂに到達すると、光は斜面で反射されて導光層１０に入る。光源はＬＥＤであってもよい。成形によって形成されることを考え、集光構造１２の形状は、面取り角を有する形状であってもよい。

集光構造４０は、例えば、第１集光構造及び第２集光構造の両方又は一方を備えてもよい。第１集光構造及び第２集光構造は共に、上記の垂直面１３ａ及び曲面になった斜面１３ｂを有する。集光構造が、第１集光構造及び第２集光構造の両方を備える場合には、これらの２つの構造は、それぞれの垂直面１３ａ同士によって分離され、互いに対向している。しかしながら、集光構造１２は、必ずしも２つの部分に分けられる必要はなく、必要であれば、それぞれの垂直面が円の中心を向くように円形状に配置された複数部分に分けられてもよい。

微細構造領域１４は、導光層１０に設けられて、導光層１０からの光を反射する又は屈折することにより、成形された導光構造から光が出射することを可能にしている。微細構造領域１４は、光を屈折する又は反射することができるあらゆる種類の微細構造で構成されていてもよく、例えば、複数の微小な球体構造、半球構造、ひし形形状又はピラミッド形状の構造で構成されていてもよいし、又は不規則な凹凸面であってもよい。

集光構造１２及び微細構造領域１４は、導光層１０と共に成形されてもよく、すなわち、集光構造１２及び微細構造領域１４と導光層１０との形成及び結合を、１つの共通の成形段階で達成してもよい。集光構造１２及び微細構造領域１４の材料は、ある種の光学材料である。必要とされる機能及び特定の形成方法に応じて、使用する光学材料の種類が選択される。構造全体における導光の必要条件を満たし、導光層１０と共に成形できるように成形材料を選択することが望ましく、例えば、光透過性の光硬化樹脂（例えば、ＵＶ硬化樹脂）又は光透過性の熱硬化樹脂（例えば、熱硬化シリコンゴム）を形成する、透明な光硬化性樹脂（例えば、ＵＶ硬化性樹脂）又は透明な熱硬化性樹脂（例えば、熱硬化性シリコン樹脂）であってもよい。

本考案に係る成形導光構造は、例えば、キーパッド構造に好適であり、成形された導光構造は更に、必要であれば、例えば、図２−４に示すプランジャ１６のようなプランジャ構造を備えてもよい。プランジャ１６は、集光構造１２及び導光層１０と微細構造領域１４と共に、同一の成形材料によって、共に成形されてもよい。さらに、図２に示すように、キーパッド構造に光を反射する反射層１８を備えることが望ましく、それにより、出射領域により多くの光を集めることができ、光強度を高めることができる。さらに、図２に示すように、光を必要としない特定の領域に対して光を遮断するための遮光層２０を設けることが望ましい。光を出射するための光透過領域２２が、遮光層２０内に設けられている。光透過領域２２の位置は、プランジャ１６及び微細構造領域１４の位置に対応している。さらに、キーパッド構造内の導光構造と基板との間の距離を保つために、スペーサー２４を設けてもよい。スペーサー２４も、導光層１０と共に成形されてもよい。

図２−４に示すように、集光構造１２の第１集光構造及び第２集光構造の間に位置する導光層１０の一部を取り除いて、空洞領域１１を形成してもよく、それにより、より良好な集光特性を提供してもよい。

図５−８には、本考案に係る成形された導光構造をキーパッド構造に適用した好ましい実施形態が示されている。図５に示すように、本考案の一実施形態によれば、キーパッド構造は、基板２６、上述した成形され基板２６上に配置された導光構造、集光構造１２の下に配置された光源３２、及び導光層１０の上方に配置されたキートップ構造３４を備える。

好ましい実施形態において、キーパッド構造におけるキートップ構造は、例えば、光を出射する透光領域を有するキー形状の部品少なくとも１つ備えてもよい。本考案のキートップ構造は、従来のキーパターン層を備えてもよい。例えば、パターンは、必要に応じて、文字、記号又は絵であってもよい。パターンは、印刷工程又は膜蒸着によって形成されてもよい。キー形状の部品は、微細構造領域の上方に配置されて、微細構造領域で反射された光又は屈折された光を受け取る。上述の反射層１８及び遮光層２０の両方又は一方が、キートップ構造３４と成形された導光構造との間に配置されてもよい。上述のプランジャ１６は、微細構造領域１４に配置されて、プランジャ１６は、導光層１０と共に成形されてもよい。導電ドーム２８（例えば、金属のドーム）を、プランジャ１６の下の基板２６に設けてもよく、導電ドーム２８は、ドームシート３０で覆われて基板２６上に固定されてもよい。反射層１９をさらに、基板２６に設けて、基板２６に入射する光を、成形された導光構造へと反射させてもよい。基板２６は、プリント回路を備えるプリント基板を含んでもよい。

図５に示すように、基板２６上であって集光構造１２の下に設けられた光源３２は、集光構造１２に光を供給する。好ましい本実施形態によれば、集光構造１２は、第１集光構造及び第２集光構造を有する。第１集光構造と第２集光構造との間には十分な空間（ねじれ空間とも称することができる）が存在し、キーが押された時に、集光構造１２が光源３２とぶつかるのを防いでいる、すなわち、プランジャ１６が導電ドーム２８へと押圧される時に、光源３２の集光構造１２に対する相対的な運動を実行する。導光層１０における上述した空洞領域１１は、光源３２が上昇するのに十分な空間を提供できる。したがって、キーパッド構造全体の厚みをさらに低減することができる。

図５に示すように、集光構造１２が、第１集光構造及び第２集光構造のどちらか一方のみを含む場合には、基板２６に設けられた光源３２は、集光構造の角部周辺に位置していてもよい。

上記の光源３２は、上方照明型の光源である。光源３２の上面から出射する光は、光を導光層１０へと集める集光構造１２の垂直面によって受光される。

図６に示すように、別の好ましい実施形態によれば、光源３８は、集光構造４０の一方の面に配置される。光源は、側方照明型の光源であって、側面から光を出射し、集光構造４０の垂直面に入射する。集光構造４０は、光を導光層１０に集める。

図７には、図５に関連する好ましい実施形態に係る上方照明型の光源３２、及びタッチパネル及びパターン層を有するキートップ構造３６が示されている。パターン層は、キーに対して所望のパターンを提供し、タッチパネル及び導光層１０との間に配置される。パターン層は、光を出射するための光透過領域を有する。光透過領域は、好ましくは、微細構造領域１４の上方に設けられる。別の側面では、キートップ構造は、タッチパネル及び液晶ディスプレイパネルを有する。液晶ディスプレイパネルは、タッチパネルと導光層との間に配置されて、キーにパターンを提供する。したがって、プランジャ１６を設けなくてもよい。すなわち、導電ドーム、ドームシート及びプリント回路は、基板２６に設けられないが、反射層１９は変わらず設けられる。

図８には、上記のタッチパネルを含むキートップ構造３６、及び側方照明型光源３８を備えるキーパッド構造が示されている。

本考案の別の側面では、導光構造を形成する方法を提供する。図９に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、導光層及び成形材料が、ステップ１０１及びステップ１０２で提供される。そして、ステップ１０３において、共成形プロセスを実行して、導光層及び成形材料を共に成形してもよく、成形材料によって、集光構造及び微細構造領域を、導光層状に形成する。より詳細には、成形材料を、集光構造及び微細構造領域の特定の形状を有する型の凹部に充填する。成形材料が充填された型を、導光層に接触させて押し当て、凹部内の成形材料を照射工程又は熱処理によって硬化させる。したがって、集光構造及び微細構造領域が形成されると同時に、集光構造及び微細構造領域が導光層に強固に接着される。成形された構造を、必要に応じて乾燥させる（ＵＶ硬化の場合には、通常、乾燥工程が必要となる）。そして、型が取り除かれて、成形された導光構造が形成される。

プランジャの使用が望まれる場合には、設けられる集光構造及び微細構造領域の形成と同時に、成形材料を使用してプランジャを、集光構造及び微細構造領域が設けられている導光層上の同じ面に形成してもよい。加えて、反射層又は遮光層の両方又は一方が、導光層の別の面に設けられる。反射層又は導光層は、印刷工程又は膜堆積によって形成されてもよい。成形された導光構造を担持するキャリアプレートを採用してもよく、キャリアプレートは、後に行うキーパッド組み立て工程において取り除かれる。

ボタン型のキーパッド構造では、回路基板モジュールを、導光層上の集光構造と同じ側にさらに設けてもよい。回路基板モジュールは、プリント回路、光源、導電ドーム、ドームシート及びその他所望の部品を含む。

本考案の好ましい一実施形態では、導光構造を形成する方法は、集光構造の付近の導光層の一部を部分的に取り除いて空洞領域を形成する押抜き工程を更に備える。また、本考案によれば、複数の集光構造、複数の微細構造領域、及び／又は複数のプランジャの形成を、１枚の大きなシート状の導光層と共通の成形工程によって行い、複数の成形された導光構造を形成することができる。そして、押抜き工程を上記の導光構造に適用して、個別の成形された導光構造に分離してもよい。空洞領域を形成する押抜き工程を、導光構造を分離する押抜き工程と組み合わせて行ってもよく、それにより導光構造の形成を容易にすることができる。

当業者であれば、本考案の教示するところを維持しつつ、装置及び方法の数多くの改良及び代替が可能であることは、明らかである。

Claims (13)

1. 導光層と
   前記導光層上に設けられ、光源からの光を前記導光層に集め、前記導光層が前記光を透過させるのを可能とする集光構造と、
   前記導光層上に設けられ、前記導光層によって透過された光を反射又は屈折して、成形導光構造から前記光を出射させる微細構造領域と
   を備え、
   前記集光構造及び前記微細構造領域は、前記導光層と共に成形される成形導光構造。
2. 前記集光構造は、垂直面及び曲面の斜面を有し、
   前記垂直面の一方の端部は前記導光層に位置し、前記曲面の斜面の一方の端部は、前記垂直面の他方の端部に接続され、前記曲面の斜面の他方の端部は、斜めに曲線を描いて前記導光層にまで延びる請求項１に記載の成形導光構造。
3. 前記集光構造は、第１集光構造及び第２集光構造を有し、
   前記第１集光構造及び前記第２集光構造はそれぞれ、垂直面及び曲面の斜面を含み、
   前記垂直面それぞれの一方の端部は、前記導光層に位置し、前記曲面の斜面それぞれの一方の端部は、前記垂直面それぞれの他方の端部に接続され、前記曲面の斜面それぞれの他方の端部は、斜めに曲線を描いて前記導光層にまで延び、
   前記第１集光構造及び前記第２集光構造は、それぞれの垂直面によって互いに分離され対向している請求項１に記載の成形導光構造。
4. 基板と、
   前記基板上に設けられる成形導光構造と
   を備え、
   前記成形導光構造は、
   前記基板に面する第１面と、第２面とを有する導光層と、
   前記導光層の前記第１面上に設けられ、光を前記導光層に集め、前記導光層が前記光を透過させるのを可能とする集光構造と、
   前記導光層の前記第１面上に設けられ、前記導光層によって透過された光を反射又は屈折して、前記成形導光構造から前記光を出射させる微細構造領域と、
   前記集光構造の近傍に、前記集光構造の下に、又は前記集光構造の角部付近に配置されて、前記光を前記集光構造に提供する光源と、
   前記導光層の前記第２面の上方に配置されるキートップ構造と
   を有し、
   前記集光構造及び前記微細構造領域は、前記導光層と共に成形されているキーパッド構造。
5. 前記導光層の前記第２面又は前記基板に配置される反射層を更に備える請求項４に記載のキーパッド構造。
6. 前記導光層の前記第２面と前記キートップ構造との間に配置される遮光層を更に備える請求項４または５に記載のキーパッド構造。
7. 前記集光構造は、垂直面及び曲面の斜面を有し、
   前記垂直面の一方の端部は、前記導光層に位置し、前記曲面の斜面の一方の端部は、前記垂直面の他方の端部に接続され、前記曲面の斜面の他方の端部は、斜めに曲線を描いて前記導光層にまで延び、
   前記光源は、前記集光構造の前記垂直面の近傍、又は前記集光構造の角部付近に配置される請求項４から６の何れか１項に記載のキーパッド構造。
8. 前記集光構造は、第１集光構造及び第２集光構造を有し、
   前記第１集光構造及び前記第２集光構造はそれぞれ、垂直面及び曲面の斜面を含み、
   前記垂直面それぞれの一方の端部は、前記導光層に位置し、前記曲面の斜面それぞれの一方の端部は、前記垂直面それぞれの他方の端部に接続され、前記曲面の斜面それぞれの他方の端部は、斜めに曲線を描いて前記導光層にまで延び、
   前記第１集光構造及び前記第２集光構造は、それぞれの垂直面によって互いに分離され対向しており、
   前記光源は、前記集光構造の前記垂直面の下であって前記第１集光構造及び前記第２集光構造の一方の角部付近に配置される請求項４から６の何れか１項に記載のキーパッド構造。
9. 前記光源の上方に位置する前記導光層の一部が、空洞になっている請求項７に記載のキーパッド構造。
10. 前記光源の上方に位置する前記導光層の一部が、空洞になっている請求項８に記載のキーパッド構造。
11. 前記キートップ構造は、前記光を出射させる透光領域を有する少なくも１つのキー形状部品を含み、
    前記キー形状部品は、前記微細構造領域の上方に配置され、前記キー形状部品は、前記微細構造領域に配置されるプランジャと、前記プランジャの下方に位置する前記基板上に配置される金属ドームとを含み、
    前記プランジャは前記導光層と共に成形され、
    前記基板は、プリント配線基板を含む請求項４から１０の何れか１項に記載のキーパッド構造。
12. 前記キートップ構造は、
    タッチパネルと
    前記タッチパネル及び前記導光層の間に配置されるパターン層と
    を有し、
    前記パターン層は、前記光を出射させる透光領域を含み、
    前記透光領域は、前記微細構造領域の上方に配置される請求項４から１１の何れか１項に記載のキーパッド構造。
13. 前記キートップ構造は、
    タッチパネルと
    前記タッチパネルと前記導光層との間に配置され、キーのパターンを提供する液晶ディスプレイパネルとを含む請求項４から１２の何れか１項に記載のキーパッド構造。

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