JP4080271B2 - 導光シート及びこれを組み込んだキースイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話や携帯情報端末等のキー操作部を内部から発光表示させるための導光シート及びこの導光シートを組み込んだキースイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話や携帯情報端末等に装備されるテンキーやファンクションキーには、図９に示すような構造のキースイッチ１が採用されている。このキースイッチ１は、電極３や配線パターンが形成された回路基板２と、前記電極３上に配設されるタクトバネ４と、回路基板２上に配設される導光板５と、この導光板５の側面を照射するバックライト光源（ＬＥＤ６）と、前記導光板５を貫通してタクトバネ４を押圧するキートップ７とで構成されている。このような構造のキースイッチ１にあっては、前記ＬＥＤ６を発光させることで、導光板５を均一に照射し、これによってキートップ７を明るく発光照明させるので、夜間や薄暗い場所等でも容易に押すべきキーを確認して操作することができる。
【０００３】
また、図１０に示す携帯電話１１のように、複数のキースイッチ１２を配列形成したキーパネル１３面の下にＬＥＤ１６を複数個均等に配設し、このＬＥＤ１６からの直接光でその近傍に配設されているキースイッチ１２を照明するものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記図９に示したキースイッチ１にあっては、導光板５によって光を拡散させるため、ＬＥＤ６の個数は少なくて済むが、ＬＥＤ６からの光を漏れなく効率よく側面側から導くために、導光板５の厚みを一定以上厚くして形成しなければならない。しかしながら、前記導光板５を厚くすると、これに伴ってキースイッチ１全体の厚みも増すため、薄型化が図られない。
【０００５】
一方、図１０に示した携帯電話１１のキーパネル１３にあっては、全てのキースイッチ１２を均一且つ明るく照明するには、ＬＥＤ１６を多数使用しなければならない。このため、部品点数の増加に加えて消費電力も嵩むといった問題がある。
【０００６】
また、前記導光板５を使用したキースイッチ１にあっては、ＬＥＤ６から受けた光を導光板５全体に拡散させて均一に発光させることができるが、特にキートップ７の中心部の発光輝度を高めるといったような照明効果が得られにくかった。
【０００７】
そこで、本発明の第１の目的は、バックライト用の光源からの光を漏れなく効率よく側面側から導くと共に、薄型化する携帯電話や携帯情報端末等のキースイッチに搭載可能な導光シートを提供することである。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、バックライト用の光源から入射させた光をキートップが配設される箇所を中心として散乱発光させることで、キーの確認及びキーの操作が容易な導光シートを組み込んだキースイッチを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る導光シートは、平板状に形成された導光本体部の側面に、該導光本体部内に光源からの光を導き入れる受光部が形成される導光シートであって、前記受光部が前記光源と対向する導光本体部の側面の一部を厚くした受光面と、この受光面から前記導光本体部に向けて傾斜するテーパ状の導光部とで一体に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明の導光シートによれば、光を均一に拡散させる導光本体部に対してバックライト用の光源から照射される光を受ける受光部の受光面が大きく形成されているので、前記光源から放射される光を漏れなく取り込むと共に、効率よく導光本体部に導くことができる。したがって、受光する光量を低下させることなく導光本体部の薄型化が可能で、年々小型化及び薄型化する携帯電話や携帯情報端末等のテンキーやファンクションキーを構成するキースイッチに搭載することができる。
【００１１】
また、前記導光部が受光面から導光本体部の中心部に向けて略円錐状に絞り込み形成あるいは前記導光本体部の外周面に向けて広がるように一体に形成されているので、前記受光面で取り入れた光をスムーズに導光本体部に導光させて拡散させることができる。
【００１２】
また、前記受光面を光源の発光面の形状や大きさに合わせて形成することで、光源からの光を漏れなく取り入れることができる。前記光源がＬＥＤ等の点状光源であれば、前記受光面を真円形や楕円形に形成したり、光源が棒状の蛍光管であれば、幅広の長方形状にするといったように、光源の形状に応じて適宜最適な受光面及び導光部を備えた導光シートに形成することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項５に係るキースイッチは、複数の電極が形成された回路基板と、前記電極上に配設されるタクトバネと、前記回路基板の一端に配置される光源と、前記タクトバネ上に配置される平板状に形成された導光本体部及びこの導光本体部内に前記光源からの光を導き入れる受光部を有する導光シートと、この導光シートの上に配設されるキートップとを備えたキースイッチにおいて、前記受光部が前記光源と対向する導光本体部の側面の一部を厚くした受光面と、この受光面から前記導光本体部に向けて傾斜するテーパ状の導光部とで一体に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、導光シートの受光面が厚みを持たせて形成されているので、光源から照射される光を漏れなく導光本体部に導くことができる。このため、導光本体部を薄くしても光拡散効率が低下することがなくなると共に、タクトバネとキートップとの間に前記導光本体部を挿入した場合にキースイッチ全体の厚みを抑えることができる。
【００１５】
また、前記導光本体部のキートップが載置される箇所に複数の凹凸模様からなる光散乱部を設けた場合は、この光散乱部によって光を多方向に散乱させることができる。このような光散乱部を備えた導光シートを携帯電話等のテンキーを構成するキースイッチのバックライトとして採用することで、前記キースイッチを効果的に発光表示させることができる。なお、前記光散乱部は導光シート面を筋状あるいはリング状等に凹設することによって容易に形成することができると共に、凹設する角度や深さを設定することで異なった発光効果が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る導光シートの実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る導光シートの斜視図、図２は前記導光シートの側面図である。
【００１７】
（導光シート）
図１及び図２に示されるように、本発明の第１実施形態に係る導光シート２１は、一枚の薄い導光本体部（シート本体部２２）の一側面に光源（ＬＥＤ２６）からの光を受光する肉厚の受光部２３が一体形成されたものである。前記シート本体部２２は、厚みが０．１ｍｍ程度のアクリル樹脂で形成されている。また、前記受光部２３は、ＬＥＤからの光を受ける受光面２４と、この受光面２４から前記シート本体部２２の表面及び裏面の中ほどに向けて繋がるように絞り込まれた導光部２５とで一体形成されている。なお、前記受光面２３の厚みは、ＬＥＤ２６の大きさによって適宜設定されるが、前記シート本体部２２の厚みが０．１ｍｍの場合は、受光面２４の厚みを０．３ｍｍ以上に設定するのが好ましい。
【００１８】
前記導光シート２１をバックライト用の光源として使用する際には、図２に示したように、受光面２４の中心がＬＥＤ２６の発光面２７の中心と略一致するように置かれる。そして、前記ＬＥＤ２６の発光面２７から放射された光は、受光面２４に照射され、円錐状に絞り込まれた導光部２５を経てシート本体部２２に拡散される。このように、シート本体部２２の側面にＬＥＤ２６の発光面２７と略同じ表面積を有する受光面２４を備えたことによって、ＬＥＤ２６で発光した光を漏れなく入射させることができるので、シート本体部２２を薄く形成した場合でも光量を低下させることなくその表面を均一且つ明るく発光させることが可能となった。
【００１９】
前記導光シート２１は、単一のＬＥＤ２６を使用した場合の構成例であるが、バックライト用の光源の種類や形状あるいは使用形態に応じて様々な形態を取り得る。以下、図３乃至図５に他の実施形態における導光シートについて説明する。ここで、各図の（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）は受光面から見た側面図を示す。図３は第２実施形態の導光シート３１を示したものである。図に示されるように、この導光シート３１の受光部３３は、受光面３４の形状を前記導光シート２１の受光面２４と同一の円形であり、導光部３５を前記受光面３４から放射状に広がるようにシート本体部３２に向けて形成してある。受光部３３がこのような形状をとることで、前記導光シート２１の受光部２３に比べて導光部３５の厚み及び表面積を大きくとることができ、前記受光面３４から入射させた光のシート本体部３２に向かう拡散範囲が広くなるといった利点がある。また、導光部３５の底部が受光面３４と平行になっているので、前記受光面３４に入射した光を幅広くシート本体部３２に向けて伝播させることができる。
【００２０】
また、図４に示した第３実施形態の導光シート４１の受光部４３は、受光面４４を横方向に長く形成した楕円形状をしており、導光部４５を前記受光面４４から放射状に広がるようにシート本体部４２に向けて形成されている。この導光シート４１によれば、受光面４４が横方向に広くなっているので、比較的サイズの大きなＬＥＤを配設した場合でも光を漏らさず有効にシート本体部４２に拡散させることができる。
【００２１】
また、図５に示した第４実施形態の導光シート５１の受光部５３は、受光面５４がシート本体部５２の側面全体を均等に厚くした長方形状となっており、また導光部５５が前記受光面５４からシート本体部５２の厚みに絞り込まれるようになだらかに傾斜している。このように前記受光面５４がシート本体部５２の側面全体に亘って形成されているので、ＬＥＤを前記受光面５４に沿って複数配設したり、ＬＥＤの代わりに棒状の蛍光管を配設することができ、光量を多く取り入れる場合に適している。前記複数のＬＥＤや棒状の蛍光管等を使用して均等且つ平行に受光面５４に入光した場合は、そのまま導光部５５を通過してシート本体部５２に拡散される。このため、シート本体部５２をムラなく均等に照明することができる。
【００２２】
上記構成の導光シート２１，３１，４１，５１によれば、シート本体部２２，３２，４２，５２の側面に幅広の受光面２４，３４，４４，５４を備えた受光部２３，３３，４３，５３を一体形成したので、シート本体部２２，３２，４２，５２を薄く形成した場合にもＬＥＤ等の光源から供給される光を有効に内部に取り入れることができる。また、前記受光部２３，３３，４３，５３がシート本体部２２，３２，４２，５２に一体形成されているので、入射した光をスムーズにシート本体部に伝播させることができる。
【００２３】
また、前記導光シート２１，３１，４１，５１は、シート本体部２２，３２，４２，５２をキースイッチや液晶パネルの下面に配設することで、携帯電話や携帯情報端末等の操作部や表示部の薄型化が図られる。
【００２４】
（導光シートを組み込んだキースイッチ）
次に、前記導光シート２１を組み込んだキースイッチを図６及び図７に基づいて説明する。図６は、主に携帯電話等のテンキー部に採用されているキースイッチ６１の断面構成を示したものである。このキースイッチ６１は、複数の電極部６２が形成された回路基板６３の上にタクトバネ６４を載置し、この上に前記導光シート２１、キートップ６５を順次積層して形成される。また、ＬＥＤ２６は、回路基板６３上にあって、その発光面２７が前記導光シート２１の受光面２４と対向するように位置決め実装される。
【００２５】
前記キースイッチ６１の構成要素である回路基板６３は、ガラスエポキシやＢＴレジン（Bismaleimide Triazine Resin）等によって形成され、表面にスイッチングを行うための電極部６２が配列形成されている。タクトバネ６４は、弾性を備えた導電部材でお椀型に形成されており、前記電極部６２上にお椀をふせた形で載置される。前記導光シート２１は、シート本体部２２をタクトバネ６４上に重ねて載置される。キートップ６５は、透明又は半透明のプラスチック部材を使用してタッチ部６６と脚部６７とで一体形成されており、前記脚部６７の先端がタクトバネ６４上に載置されているシート本体部２２に軽く当接し、タッチ部６６をケース６８の表面に開設された窓部６９から露出させた状態で支持されている。
【００２６】
（光散乱部）
前記シート本体部２２には、キートップ６５の脚部６７が当接する部分に導光した光を部分的に散乱させる光散乱部７１が設けられる。この光散乱部７１は一例として、シート本体部２２の表面を細かく筋状に凹設して形成される。前記光散乱部７１を設けることによって、シート本体部２２に導光した光が多方向に屈折して放射するので、他の表面に比べて明るく発光すると共に、斜めあるいは側面から見た場合にも発光輝度の低下が抑えられる。
【００２７】
前記光散乱部７１は、前記筋状に凹設する他、図８に示すように、シート本体部２２の表面に所定の切込角を有するＶ字溝７２に形成してもよい。このＶ字溝７２は、円形あるいは楕円形に沿って切削形成され、シート本体部２２の表面のＡ点を基準として、このＡ点と対向するＢ点が最大の深さとなるように、Ａ点からＢ点に掛けて徐々に切削量を増しながら形成される。このようなＶ字溝７２を形成することによって、シート本体部２２に導光した光の屈折方向を変化させるといった発光効果が得られる。例えば、前記Ｖ字溝７２を図６に示したようなキートップ６５の一つ一つのタッチ部６６の直下に設けた場合は、光屈折効果によって、各タッチ部６６の輪郭部を際出させて明るく発光表示することができる。一例として、ＬＥＤ２６等のバックライト光源がシート本体部２２の図中右方向から照射される場合は、Ａ点からＢ点に向かうにしたがって光量が徐々に減衰するが、Ｂ点方向にいくにしたがってＶ字溝７２の切込角が大きく設定されているため、この切込角での光散乱効果でシート本体部２２の上面を照射する光量がＡ点と略同じになる。このため、前記キートップ６５の一つ一つのタッチ部６６の輪郭を均等な光量で際出させて照明することが可能となる。また、前記Ｖ字溝７２の切込角を適宜設定することによって、バックライト光源の光量やシート本体部２２の大きさあるいは厚みに応じた光散乱効果を得ることができる。なお、前記Ｖ字溝７２は、円形のタッチ部６６を想定して、それに合うように円形あるいは楕円形に形成したが、前記タッチ部６６が四角形状や多角形状であれば、その形状に合わせてＶ字溝を形成してもよい。また、本実施形態では、前記Ｖ字溝７２を有する光散乱部７１をシート本体部２２の表面に設けたが、その裏面に設けても同様の光散乱効果を得ることができる。
【００２８】
前記光散乱部７１の形成は、シート本体部２２の表面を切削するか、樹脂成形金型内に予め凹凸面を形成しておいて導光シートの形成と同時に一括成形することができる。なお、前記光散乱部７１は前記形状に限らず、格子状、同心リング状あるいは簡単な文字として形成すれば、装飾効果を向上させることができる。
【００２９】
上記構成からなるキースイッチ６１によれば、ＬＥＤ２６から発した光が、前記導光シート２１の受光部２３の受光面２４に漏れなく照射される。そして、前記受光面２４から導光部２５を経てシート本体部２２内に導かれ、キートップ６５を下方から明るく照明することができる。このように、導光シート２１のシート本体部２２の厚みを従来使用していた導光板の厚みの１／１０以下の０．１ｍｍ程度に薄くした場合であっても、ＬＥＤ２６で発した光を漏らさず有効に利用することができる。また、シート本体部２２が薄くなった分、キースイッチ６１全体の薄型化が図られ、年々小型及び薄型化する情報機器等に対応することが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る導光シートによれば、受光部が厚く形成されているので、バックライト光源から放射される光を漏れなく効果的に導光本体部に取り込むことができる。このように、受光部を厚くすることで、受光効率が損なわれることがないので、導光本体部を薄く形成することが可能となり、年々薄型化する携帯電話や携帯情報端末等のテンキーやファンクションキーを構成するキースイッチ類に搭載することができる。
【００３１】
また、前記導光シートをバックライトとしてキースイッチの内部に組み込むことで、携帯電話等のキー操作部の薄型化が可能となる。
【００３２】
また、前記キースイッチにおいて、個々のキートップの直下に当接するシート本体部の所定箇所に凹凸状の光散乱部を形成した場合にあっては、その光散乱部によって部分的に光を多方向に散乱させるので、操作する際に確認が容易となると共に、装飾効果の高いキースイッチを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の導光シートの全体形状を示す斜視図である。
【図２】上記図１の導光シートの側面図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態の導光シートの斜視図及び受光部の側面図である。
【図４】本発明に係る第３実施形態の導光シートの斜視図及び受光部の側面図である。
【図５】本発明に係る第４実施形態の導光シートの斜視図及び受光部の側面図である。
【図６】上記図１の導光シートを組み込んだキースイッチの断面図である。
【図７】上記キースイッチの分解斜視図である。
【図８】導光シートに設ける光散乱部の形成例を示す断面図及びその斜視図である。
【図９】従来の導光板をバックライトとしたキースイッチの断面図である。
【図１０】従来のＬＥＤを直接発光させてキー操作部を発光表示させる携帯電話の内部構造を示す説明図である。
【符号の説明】
２１，３１，４１，５１ 導光シート
２２，３２，４２，５２ シート本体部（導光本体部）
２３，３３，４３，５３ 受光部
２４，３４，４４，５４ 受光面
２５，３５，４５，５５ 導光部
２６ ＬＥＤ（バックライト光源）
２７ 発光面
６１ キースイッチ
６２ 電極
６５ キートップ
７１ 光散乱部

Claims (7)

1. 平板状に形成された導光本体部の側面に、該導光本体部内に光源からの光を導き入れる受光部が形成される導光シートであって、
   前記受光部が前記光源と対向する導光本体部の側面の一部を厚くした受光面と、この受光面から前記導光本体部に向けて傾斜するテーパ状の導光部とで一体に形成されていることを特徴とする導光シート。
2. 前記受光面は、前記光源の発光面に合わせた形状及び大きさに形成されてなる請求項１記載の導光シート。
3. 前記導光部は、前記受光面から前記導光本体部の中心部に向けて略円錐状に絞り込み形成されている請求項１記載の導光シート。
4. 前記導光部は、前記受光面から前記導光本体部の外周面に向けて広がるように形成されている請求項１記載の導光シート。
5. 複数の電極が形成された回路基板と、前記電極上に配設されるタクトバネと、前記回路基板の一端に配置される光源と、前記タクトバネ上に配置される平板状に形成された導光本体部及びこの導光本体部内に前記光源からの光を導き入れる受光部を有する導光シートと、この導光シートの上に配設されるキートップとを備えたキースイッチにおいて、
   前記受光部が前記光源と対向する導光本体部の側面の一部を厚くした受光面と、この受光面から前記導光本体部に向けて傾斜するテーパ状の導光部とで一体に形成されていることを特徴とするキースイッチ。
6. 前記導光本体部は、前記キートップが配設される箇所に光散乱部が形成されてなる請求項５記載のキースイッチ。
7. 前記光散乱部は、複数の凹凸模様からなり、前記キートップの上面の大きさに対応して形成されてなる請求項６記載のキースイッチ。

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