JP4904599B2 - 配線モジュールおよび電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、配線モジュールおよび電子機器に関し、より具体的には、携帯電話等の電子機器に組み込まれる配線モジュールおよび当該電子機器に関するものである。

携帯電話機などの携帯情報端末の急速な普及につれて、薄型化、高機能化、使い易さの追求などの動きが急ピッチで進んでいる。携帯情報端末の入力キーは数が多いので、夜間や暗い場所で数字や文字などのキーを識別するために、照明部品を内蔵させている。キーの照明方式は、消費電力、光源部品コスト等の理由から、キーの後面に導光シートを配置して、ＬＥＤからの光を導光シートの端面から取り込み、導光シート面から出射させ、キーを照明する間接照明方式が用いられている（特許文献１）。これによって、ＬＥＤの配置数を減らして、消費電力の低減、ＬＥＤの配置数の低減を実現することができる。さらに、ＬＥＤからの光の利用効率の向上をはかった導光シートの構成の提案もなされている（特許文献２）。
特開２００４−６９７５１号公報 特開２００８−１５２９５１号公報

上述の薄型化は、デザイン性またはファッション性を高めるため、非常に強く求められ、上記の導光シートを含めて、スイッチ類にも、高い厚み利用効率が求められている。この薄型化と、キー部の適切な照明（少ない光源で十分明るい照明）とを共に満たすという点から見ると、上記の特許文献１および２に開示された導光シートおよびスイッチを含む配線モジュールでは、十分とはいえない。たとえば、上記の特許文献１および２の配線モジュールには、漏れた光を戻して有効活用するなどの配慮はされておらず、導光シート周辺部分において薄型化は十分ではない。本発明は、キー部の照明を適切に行いながら、薄型化を推進することができる配線モジュール、および当該配線モジュールを用いた電子機器を提供することを目的とする。

本発明の配線モジュールは、光源の配置部およびスイッチ部を有するプリント配線板と、プリント配線板上に印刷された光反射層と、光源からの光を内部に導光して、光反射層と反対側のシート面から光を出射するために、光反射層に接するように配置された導光シートとを備える。そして、光反射層の、導光シート側の面に、複数の、突起が設けられており、光反射層が厚み５μｍ〜５０μｍ程度の印刷層であり、突起が、光反射層の印刷層上に、高さ２μｍ〜４０μｍ程度で、根元の直径１００μｍ〜１０００μｍで、印刷層で形成されていることを特徴とする。

上記の光反射層と突起とを印刷された層とする。光反射層は、スクリーン印刷などによる印刷層とすることによって、シート材の場合の貼り付け工数、および接着剤、シート材自体の材料コスト等と比較して、全体的に費用節減を得ることができる。また、薄型化にも有利である。また突起を高さ２μｍ〜４０μｍ程度で、根元の直径１００μｍ〜１０００μｍで、印刷層で形成することで、根元が広い低い山とすることができる。
上記の構成によれば、（１）プリント配線板に印刷された光反射層／導光シートの積層体は、相互に接しながら配置されている。このため、薄型化を実現することができる。
一方で、上記の薄型化の追求の結果、光反射層と導光シートとの間に密着箇所が生じるおそれがあり、密着箇所では、導光シートから光が漏れてしまい、明るく輝いてしまう。このため、キー位置と関係ない位置で光が漏れてしまい、キー位置への照明が不十分になる。光反射層の、導光シート側の面に、上記のように、複数の、突起を設けることにより、光反射層と導光シートとの密着の発生を防止し、これにより光の漏れを防止することができる。
よって、上記の構成により、光を効率よく用いて適正な照明を行いながら、配線モジュールの薄型化を実現することができる。
なお、光反射層は、導光シートから密着以外の原因で漏れた光を、導光シートに戻すために挿入される層である。

上記のプリント配線板をフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Print Circuit）とすることができる。プリント配線板は、硬質プリント配線板でもよいが、使用可能な状況下でＦＰＣを用いることによって、薄型化をさらに推進することができる。

上記のスイッチ部を、容量変化による、電圧変化を検知するための、相対向する電極を配置して構成することができる。スイッチ部は、ドームスイッチとしてもよいが、ドームスイッチの場合、動接点やドームシートを、光反射層とスイッチ部を含むプリント配線板との間に介在させる必要があり、厚みが増大する。上記の容量変化による電圧変化を検知するための電極は、ドームに比べて厚みを非常に薄くすることができる。このため、薄型化の推進に有益である。

上記の導光シートには、光反射層と反対側の面から光を出射させるために、光反射層と反対側の面または前記光反射層側の面に、複数の、凹部もしくは凸部の配置パターンまたは光散乱剤を含む印刷パターンを設け、かつ、光源からの距離によらず出射される光の量を揃えるために、パターンの密度が距離が遠い位置ほど大きくなるように、パターンの大きさを距離が遠い位置ほど大きくする、または、パターンのパターン間の間隔を距離が遠い位置ほど小さくする構造をとることができる。これによって、薄型化を実現しながら、照明の均一性を向上させることができる。すなわち、光源からの距離が遠い位置ほど、（出射される光量）／（当該位置での導光シート内の光量）の比を大きくすることができ、導光シート内の光量が減った位置でも、その低い光量から多くの比率を出射させることができ、上記照明の均一性を向上することができる。

上記の印刷パターン内の光散乱剤の密度を上記距離が遠い位置ほど大きくするか、または印刷パターン内の光散乱剤の種類を上記距離が遠い位置ほど光反射性能の高いものとすることができる。これによって、印刷パターンによって、照明を均一にすることができる。

上記のスイッチ部に対応する位置に、上記の配置パターンおよび／または印刷パターンを、文字の形態に形成することができる。これによって、キーごとに識別性を向上させることができる。また、文字の形状や色（印刷インクの色などによる）によっては、デザイン性やファッション性を向上させることができる。

本発明の電子機器は、上記のいずれかの配線モジュールを備えることを特徴とする。これによって、薄型化およびキー部の確実な照明ができる、携帯電話、携帯情報端末等を得ることができる。

本発明の配線モジュールおよび電子機器によれば、薄型化を実現しながら、光の無駄なくキー部を確実に照明することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における携帯電話機を示す斜視図である。この携帯電話機５０は、手のひらサイズの範囲内で表示画面３１を大きくとるために、表示画面３１に広く占められた上層筐体２１から下層筐体２２をスライドして引き出す２層スライド方式を採用している。下層筐体２２には図示しない文字キーなどが配置されている。厚み方向には２つの筐体が積層されるので、各筐体内に配置される部品は、厚み方向の高い利用効率が求められる。上層筐体の表示画面３１の縁に、キー１１，１２，１３が配置されている。図示はしないが、キー１１，１２，１３が上層筐体２１と一体化されているものもある。すなわち、上層筐体２１そのものに、位置を表すために、キー１１，１２，１３と表示されているものもある。

図２は、キー１２を含む配線モジュール１０の断面図である。図２において、フレキシブルプリント配線板内に、スイッチ部が設けられている。スイッチ部は、相対向する電極部２ａを主構成要素とする。電極部２ａおよびその周囲は、接着層および樹脂層（カバー層）２ｂで被覆されている。相対向する電極部２ａは、コンデンサ（容量）の電極部を構成する。２つの電極部２ａの中間位置の上方には、図１に示すキー１２が位置している。ヒトの指がキー１２にさわると、２つの電極部間の誘電物質に変化が生じ、コンデンサの容量が変化する。このため、コンデンサの蓄電量（電荷）一定下で電圧変化、また電圧一定下で電荷量変化もしくは電流が生じる。この電圧変化または電荷量変化（電流）を検知して、スイッチのオンオフを知ることができる。このスイッチ部を構成する電極部２ａの厚みは、ドームスイッチのドーム高さに比べると非常に小さい。
カバー層（接着層および樹脂層）２ｂの上に、白色印刷層３ｂが印刷され、さらにその白色印刷層３ｂの上に、突起パターン３ｄが、やはり印刷されている。光反射層３は、白色印刷層３ｂと、突起パターン３ｄとを有する。この突起３ｄに接して、導光シート５が積層されている。導光シート５は、カバー層２ｂまたは白色印刷層３ｂに、両面接着テープなどの接着材料で接着されている。導光シート５には、光源のＬＥＤから光が導入され、導光シート５内を全反射しながらガイドされる。導光シート５には、光をキー部１２の側に出射する出射増強部５ｃが設けられている。図２に示す出射増強部５ｃは、光反射層と反対側の面に設けられた、凹部配置パターンであり、凹部配置パターンによって表面での全反射条件を壊して、ガイドされた光を表面からキー部１２へと出射させている。出射増強部５ｃは、複数の凹部に限定されず、表面における全反射条件を壊すことができれば、複数の凸部でもよいし、光散乱剤を含むインクで印刷された印刷部としてもよい。上層筐体２１と導光シート５とは、図２に示すように接触していてもよいし、隙間をあけていてもよい。

上述のように、光反射層は、漏れた光を、導光シートに戻すために挿入される層である。この光反射層３における白色印刷層３ｂがないと、キー部１２の照明は暗くなり、良好な照明を得ることができない。光源のＬＥＤの数をできるだけ減らして、キー部に対する明るい良好な照明を得るには、白色印刷層３ｂは必須である。しかし、導光シート５と、白色印刷層３ｂとは密着が生じやすく、両者が密着すると、その密着箇所で不要な照明がなされて光が失われる。換言すれば、密着箇所で、意図しない出射増強作用が生じ、無駄な照明がなされる。図２に示す配線モジュール１０では、導光シート５と、光反射層３を形成する、白色印刷層３ｂ／突起３ｄとは、突起３ｄがあるために密着することはない。

図３は、配線モジュール１０を示す平面図である。ＦＰＣ１の上に白色印刷層３ｂが、スクリーン印刷によって形成され、その白色印刷層３ｂの上に複数の突起３ｄが、やはりスクリーン印刷によって形成されている。図３では、スイッチ部を形成する相対向する電極２ａの端部が認められる。また、ＦＰＣ１に、光源であるＬＥＤが配置されるＬＥＤ配置部８ｂが設けられている。

図４は、図３に引き続いて、白色印刷層３ｂを被覆するように、導光シート５を配置した状態を示す図である。導光シート５の固定は、側縁の接着部５ｅに両面接着テープを粘着して、他方の粘着面をカバー層２または白色印刷層３ｂに粘着して行う。導光シート５の一端側には、ＬＥＤを３方から囲むように、ＬＥＤ周縁部５ｋが形成されている。このＬＥＤ周縁部５ｋから、ＬＥＤの光を取り込み、全反射により内側にガイドする。導光シート５には、図２に示したように出射増強部の凹部配置パターン５ｃが設けられる。複数の凹部５ｃの密度は、光源であるＬＥＤからの距離に応じて、Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の領域に分かれる。

図５は、導光シート５を示す平面図である。この導光シート５には、図２に示すように凹部配置パターン５ｃが、領域Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３について異なる密度で設けられている。ＬＥＤ周縁部５ｋに最も近い領域Ｓ_１では、凹部５ｃの密度が最も低く、上記距離が大きくなるにつれて、凹部５ｃの密度は大きくされている。凹部配置パターン５ｃは、ホットスタンピング、射出成形、マイクロブラスト、レーザなどの加工方法によって得ることができる。凸部配置パターンについても同様である。
ホットスタンピングでは、任意の配置パターンが形成されたスタンパ金型を加熱して、所定の圧力のもとで導光シートに押し付けることによって、スタンパ金型に形成されたは配置パターンを導光シートに反転して転写して凹部または凸部の配置パターンを得る。また、射出成形では、製作された配置パターン金型または枠を使用することで、導光シートに凹部または凸部の配置パターンを形成する。また、マイクロブラストでは、スプレーで砂粒、ガラス粒などのような微小物質を導光シートに向けて噴射することによって、凹部または凸部のパターンを形成する。
上記のような配列密度の配分によって、出射光の光量と、各領域または各位置の導光シート５における光量との比（（出射光の光量）／（各位置の導光シート内の光量））は、上記距離の増大につれて大きくなる。この結果、ＬＥＤ周縁部５ｋからの距離が大きくなり、導光シート５内の光量が少なくなった位置においても、出射する光量の割合を増やすことで、出射する光量を他の位置と同じにすることができる。領域Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３は、キー部１１，１２，１３に対応しており、上記の密度をもつ凹部配置パターン５ｃによって、キー部１１，１２，１３に対して均一な照明をすることができる。

１．白色印刷層３ｂおよび突起３ｄ
図６に、光反射層３、すなわち白色印刷層３ｂおよび突起配置パターン３ｄを作製する方法を示す。白色印刷層３ｂは、型を用いたスクリーン印刷法で印刷し、硬化処理するのがよい。白色印刷剤には、白色顔料、バインダーの樹脂、有機溶剤等を含んだ、市販のインクを用いるのがよい。バインダーの樹脂には、加熱硬化型エポキシ樹脂、加熱硬化型アクリル樹脂、加熱硬化型ポリエステル樹脂、紫外線硬化型アクリレート樹脂などを用いたものがよい。このうち特に、加熱硬化型ポリエステル樹脂は、ＦＰＣへのスクリーン印刷に適している。市販の加熱硬化型ポリエステル樹脂系インクを用いる場合、スクリーン印刷後に、通常、１２０℃〜１５０℃程度に５分間〜２０分間程度保持する加熱処理または硬化処理を行う。白色印刷層３ｂの厚みは、５μｍ〜５０μｍ程度とするのがよい。なお、白色印刷層３ｂは、照明にプラスに作用するのであれば、白色でなくてもよく、意匠性等を考慮した任意の色、銀色、金色などの金属光沢を有していてもよい。この場合、当然、顔料を当該色彩または金属光沢を発色するものとする。
上記のスクリーン印刷および硬化処理によって形成された白色印刷層３ｂの上に、突起配置パターン３ｄを形成する。突起３ｄは、やはりスクリーン印刷法によって、白色印刷層３ｂ（または反射シート）上に形成することができる。材料は、白色印刷層３ｂと同じ白色の熱硬化型ポリエステル樹脂系インクを用いてもよいし、異なってもよい。ただし、光を反射する材料とするのがよい。突起配置パターンを、加熱硬化型ポリエステル樹脂系インクを用いてスクリーン印刷した場合、やはり白色印刷層と同様の加熱処理を行うのがよい。突起の高さは、２μｍ〜４０μｍ程度とするのがよく、また根元での直径は、０．１ｍｍ〜１ｍｍとするのがよい。なお、突起３ｄは横（水平）断面が円状のものとしたが、細長い矩形状や三角形などどのようなものでもよい。
２．導光シート５
導光シート５の材料には、屈折率が空気の屈折率（ほぼ１）より高く、たとえば屈折率が１．３以上で、透光性があれば任意の材料を用いることができる。たとえばポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリウレタン、シリコンなどを用いることができる。導光シート５の厚みは、キーによる押圧力を伝えやすく、導光が可能な２０μｍ〜５００μｍｍ程度とするのがよい。

３．導光シート５における出射増強部
キー全体にわたって出射される光の明るさが揃うように、ＬＥＤ周縁部５ｋからの距離に応じて、凹部や凸部の配置パターン内の配置密度、配置パターンの大きさや、配置パターン間の間隔を調整することができる。以下に説明する導光シートの出射増強部は、どれも照明を均一にするためのものである。
図７は、光散乱剤を含むインクによる印刷パターン１７の大きさを、ＬＥＤ周縁部５ｋからの距離が大きくなるにつれて、大きくする構造を示す。上記の印刷パターンは、導光シートの後面に、光散乱剤を含むインクを所定のサイズに印刷することで、形成される。照明の明るさを各キー位置で同じにするには、図示はしないが、印刷パターンの間隔を対応領域ごとに変えることでも実現できる。また、印刷パターンのサイズは同じにして、配合する光散乱剤の密度を、ＬＥＤ周縁部５ｋからの距離が大きくなるにつれて、大きくしてもよい。
図８は、図１のキー部１１，１２，１３のそれぞれに文字形状の照明をするための導光シート５を示す図である。この導光シート５の出射増強部は、複数の凹部の配置５ｃで構成されており、その複数の凹部５ｃが文字Ｋ、Ｅ、Ｙの形状に分布している。そして、均一な照明になるように、ＬＥＤ周縁部５ｋからの距離につれて、凹部の密度を大きくしてある。これによって、キー部１３にＫ状、キー部１２にＥ状，キー部１１にＹ状の照明を、均一な照度で行うことができる。上記の凹部または凸部は、横（水平）断面が円でも、細長い矩形でも、三角形でもよい。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における携帯電話機の部分断面図である。本実施の形態では、ＦＰＣ１のスイッチ部は、固定接点２ｃと絶縁層２ｅとを含む。そのＦＰＣ１の上に動接点２ｄとドームシート２ｆとが配置される。換言すれば、動接点２ｄおよびドームシート２ｆが、ＦＰＣ（固定接点２ｃおよび絶縁層２ｅを含む）１と、白色印刷層３ｂとの間に、挿入される。配線モジュール１０におけるスイッチにドームスイッチを用い、スイッチが、固定接点２ｃと、絶縁層２ｅと、動接点２ｄと、ドームシート２ｆとで構成される点が、実施の形態１と相違する。
白色印刷層３ｂは、ドームシート２ｆ上に、ドームに沿って積層され、その白色印刷層３ｂ上に、複数の突起３ｄが印刷されている。導光シート５は、突起３ｄに接しながら白色印刷層３ｂ上に位置するが、突起３ｄが全面にあるために、白色印刷層３ｂと密着する箇所を生じない。この結果、容量変化による電圧変化検知型のスイッチに比べれば、薄型化は徹底しないが、ドームスイッチの使用が不可避の場合、光の有効利用を図りながら、薄型化を推進することができる。

（他の実施の形態）
実施の形態１および２以外の変形例について、言及する。
１．プリント配線基板は、フレキシブルプリント配線板に限定されず、硬質のプリント配線基板であってもよい。
２．光反射層は、色彩、光沢は任意である。
３．導光シートに設けられる出射増強部は、凹部配置パターンに限定されず、凸部配置パターン、光散乱剤を含むインクによる印刷パターンなど、表面での全反射条件を壊す構造であれば、何でもよい。
また、照明を均一にするために、光源からの距離の増大につれて、調整するものは、出射増強部の領域の大きさでもよいし、出射増強の強度を増やすための構成要素の密度（凹部または凸部の密度、光散乱剤の密度、凹部または凸部配置パターンの間隔、印刷層パターンの間隔など）を大きくしてもよい。
４．光源は、ＬＥＤについて言及したが、ＬＥＤに限定されず、どのような種類の光源であってもよい。たとえば半導体レーザまたはレーザダイオード（ＬＤ）であってもよい。

上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明により、携帯電話機等において、簡単な機構によって、確実で適切なキー部の照明を得ながら、薄型化を推進することができる。

本発明の実施の形態１における携帯電話機を示す斜視図である。 図１の携帯電話機のキー部の断面図である。 図１の携帯電話機に用いる配線モジュールにおいて、光反射層を形成した状態を示す平面図である。 図３の光反射層の上に導光シートを配置した状態を示す平面図である。 図４の導光シートを示す平面図である。 図２に示す配線モジュールの白色印刷層および突起配置パターンを形成する方法のフローチャートである。 図５とは別の本発明の導光シートを示す平面図である。 上記とは異なる本発明の導光シートを示す平面図である。 本発明の実施の形態１における携帯電話機のキー部の断面図である。

１ フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）、２ａ 電極、２ｂ カバー層、２ｃ 固定接点、２ｄ 動接点、２ｅ 絶縁層、２ｆ ドームシート、３ 光反射層、３ｂ 白色印刷層、３ｄ 突起（配置パターン）、５ 導光シート、５ｃ 凹部（配置パターン）、５ｅ 接着部、５ｋ ＬＥＤ周縁部、８ｂ ＬＥＤ固定部、１０ 配線モジュール、１１，１２，１３ キー部、１７ 光散乱剤を含む印刷層、２１ 上層筐体、２２ 下層筐体、３１ 表示画面、５０ 携帯電話機。

Claims (7)

1. 光源の配置部およびスイッチ部を有するプリント配線板と、
   前記プリント配線板上に印刷された光反射層と、
   前記光源からの光を内部に導光して、前記光反射層と反対側のシート面から光を出射するために、前記光反射層に接するように配置された導光シートとを備え、
   前記光反射層の、前記導光シート側の面に、複数の、突起が設けられており、
   前記光反射層が厚み５μｍ〜５０μｍ程度の印刷層であり、
   前記突起が、前記光反射層の印刷層上に、高さ２μｍ〜４０μｍ程度で、根元の直径１００μｍ〜１０００μｍで、印刷層で形成されていることを特徴とする、配線モジュール。
2. 前記プリント配線板がフレキシブルプリント配線板であることを特徴とする、請求項１に記載の配線モジュール。
3. 前記スイッチ部が、容量変化による、電圧変化を検知するための、相対向する電極を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の配線モジュール。
4. 前記導光シートには、前記光反射層と反対側の面から光を出射させるために、前記光反射層と反対側の面または前記光反射層側の面に、複数の、凹部もしくは凸部の配置パターンまたは光散乱剤を含む印刷パターンを設け、かつ、前記光源からの距離によらず前記出射される光の量を揃えるために、前記パターンの密度が前記距離が遠い位置ほど大きくなるように、前記パターンの大きさを前記距離が遠い位置ほど大きくする、または、前記パターンのパターン間の間隔を前記距離が遠い位置ほど小さくすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の配線モジュール。
5. 前記印刷パターン内の光散乱剤の密度を前記距離が遠い位置ほど大きくするか、または前記印刷パターン内の光散乱剤の種類を前記距離が遠い位置ほど光反射性能の高いものとすることを特徴とする、請求項４に記載の配線モジュール。
6. 前記スイッチ部に対応する位置に、前記配置パターンおよび／または印刷パターンが文字の形態に形成されていることを特徴とする、請求項４または５に記載の配線モジュール。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の配線モジュールを備えることを特徴とする、電子機器。

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