JP5194173B2 - 面状発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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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、キーボタンの照明に用いる面状発光装置及びその製造方法に関する。
本願は、2009年06月24日に、日本に出願された特願2009−150305号、及び2009年06月24日に、日本に出願された特願2009−150306号に基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。
携帯電話、PDA、パーソナルコンピュータなどの操作ボタンや、キーボタンを暗所で操作する際に、操作ボタンやキーボタンの位置を見易くするために、これらのボタンやキーを照明する。
従来、携帯電話などのキーボタンを明るく照明するために、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、この側面発光方式の面状発光装置は、液晶パネルなどの表示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側端面に配置される光源とから構成されている。また、この面状発光装置に適用される光源として、LED(LightEmitting Diode)、冷陰極管などを例示することができる。
この照明装置の一例として、例えば、特許文献1には、押ボタンスイッチ式の照明装置が開示されている。この押ボタンスイッチ式の照明装置は、図11に示すように、上ケース101と下ケース102とからなるケースの内部に、基板103が配置されている。この基板103の上方に、複数の操作キー104を備えたキーパッド105が配置されている。このキーパッド105と基板103の間に導光板106が配置されるとともに、前記基板103の上面側に前記各操作キー104に対応するスイッチング素子107が配置されている。前記キーパッド105の各操作キー104は、上ケース101に複数形成された操作孔101aを介し外部に露出される。それとともに、前記基板103の端部上には液晶パネルなどの表示装置109が設けられている。この表示装置109は、上ケース101に形成されている表示窓101bを介し外部から視認できる。
そして、前記基板103とキーパッド105との間に設けられている導光板106は、操作キー104を裏面側(内側)から照明する。導光板106の一端部に光源108が設けられている。導光板106は、この光源108から導光板106に入射された光をキーパッド105の裏面側に投射して操作キー104を裏面側から照明する。
また、この導光板を備えた面状発光装置の他の構造例として、図12、図13に示すように、ライトガイド110の端部側に複数のLEDの光源111が配置されている。ライトガイド110の裏面側(図面では下面側)に、スイッチシート112が配置されている。ライトガイド110の表面側(図面では上面側)にキーマット113が配置される。ライトガイド110の必要位置に、複数の凹凸部からなる光取出部110aが設けられて、この光取出部110aを介してライトガイド110の表面側(上面側)に照明光を導く。
近年、このような面状発光装置において、特定の操作キーのみを選択的に発光させるか、あるいは、特定の操作キーのみを選択的に発光させないように、操作キーを照明することが望まれている。
この課題を実現する方法として、例えば、特許文献2には、ライトガイドに非光透過性樹脂からなる遮光部を設ける構造が開示されている。すなわち、この構造において、前述のライトガイドを複数の領域に区分し、各領域の境界となる部分にスリットを設け、そのスリットの内部に非光透過性樹脂を充填することにより、ライトガイドの各領域の境界に非光透過性樹脂からなる遮光部を設ける。この構造を実現するために特許文献2に記載の構造では、図14A〜図14Dに示すようなキャリアベース150の上にスピンコート法によりUV硬化性の樹脂膜151を形成し、樹脂膜を硬化した後、選択的エッチングにより必要な位置にスリット152を形成する。その後、樹脂ディスペンサ153を用いて、スリット152に黒色樹脂155を充填し、この樹脂155を硬化させることで、遮光部156を形成する。
また、例えば、特許文献3には、1つの導光体のみを用いて、押しボタンの上部及び下部を各々照明することができる照明装置が開示されている。この照明装置は、切欠部を有する遮光リブと、この遮光リブに取り付けられた導光体とを備える。この導光体は、押しボタンの上部および下部を各々照明する第1の導光部と、第2の導光部とを備え、これらの第1及び第2の導光部がクランク状の接続部を介して一体化されている。前記遮光リブの切欠部に、前記クランク状の接続部を嵌合させることにより、導光体が遮光リブに取り付けられる。このように、1つの導光体のみを用いることで、分離照明を行うことができる。
更に、例えば、特許文献4には、少ない発光素子で、複数のキースイッチをグループ毎に発光させることができるスイッチシートモジュールが開示されている。このスイッチシートモジュールはキースイッチの上面を被覆する導光シート部を備え、この導光シート部は、少なくとも一部が重なり合う複数の導光性シート材により構成され、各導光性シート材にLEDが配置されている。
日本国特開2001−167655号公報 日本国特開2008−41431号公報 日本国実開平5−53070号公報 日本国特開2008−152951号公報
特許文献2の段落0034〜段落0035に記載された方法は、スピンコート法によりライトガイドとなるUV硬化性の樹脂膜151(図14A〜図14Cに示す)を作製し、この樹脂膜151をUV硬化した後、選択的エッチングによりスリット152を形成する。その後、そのスリット152内に樹脂を注入し、この樹脂を硬化することにより、硬質の遮光部156を形成する。従って、特許文献2に係る方法は、製作に非常に手間が掛かるという問題があった。
また、特許文献2の段落0036〜段落0037に示されたように、インサート成形技術を適用した方法を採用した場合でも、金型に黒色の硬質の樹脂を挟み、両側からライトガイド材料を流し込む工程を必要とするため、製作に非常に手間が掛かるという問題があった。
特許文献2に開示されている方法は、スピンコート法により形成した厚さ0.3〜2mm程度の樹脂膜151に遮光部156を設ける方法であり、樹脂膜151のスリット152に充填形成される遮光部156の厚みが0.3mm〜2mmであって非常に厚い。そして、特許文献2の図5及び図6に示されているように、一体成形された遮光部156と樹脂膜151とが完全に密着している。従って、遮光部156を構成する材料と樹脂膜151を構成する材料とが異なる場合、これら材料の線膨張係数の差に起因して、環境温度の変化などによって遮光部156が剥離する可能性がある。また、スリット152の全部を遮光部156で埋め込む構造であると、樹脂膜151のスリット形成部分周りの熱はけが悪化し、使用温度環境によって、ライトガイドを構成する樹脂材料に変色を発生する可能性がある。
更に、特許文献3に記載の技術を適用して、特許文献1に記載の押ボタンスイッチ式の照明装置に遮光部材を設けることが考えられる。しかしながら、特許文献3に記載の技術の適用分野はカーオーディオであり、スペースに余裕がある場合に適用可能な構造である。一方、携帯電話の分野では、出来る限り全体の厚みを薄くすることが望まれており、特許文献3に記載の技術を適用することは容易ではない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構造によって、特定の操作キーのみを選択的に発光させるか、あるいは、特定の操作キーのみを選択的に発光させないようにする領域の区分けが面状発光装置において容易に実現できるとともに、環境の温度変化に伴う熱応力やキースイッチの操作による繰り返しの押圧力を受けても、遮光接着層が剥離し難く、遮光接着層まわりの熱拡散も良好とする事が可能であり、従って、選択的に発光させる領域どうしにおいて光漏れが発生し難い面状発光装置及びその製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決する本発明は、以下の構成を採用している。
(1)本発明の一態様に係る面状発光装置は、光源と;前記光源に近接配置されて、面方向に前記光源からの光を導光し、且つ複数の発光領域、及び、これら各発光領域の間に形成されて前記ライトガイドをその厚み方向に貫通する貫通スリットを有するシート状のライトガイドと;前記ライトガイドの表面及び裏面のうちの一方に対向するように配置されたスイッチシートと;前記貫通スリットの開口縁部を覆うフランジ部と、前記フランジ部に連続し且つ前記貫通スリットの内部に空間を形成するように前記貫通スリットの互いに対向する内壁面の少なくとも一方を覆う本体部と、前記本体部の下部から延設された底部とを有する遮光層と;を備える。
(2)前記遮光層の前記底部は、前記貫通スリットに対向する前記スイッチシートの表面に形成されていてもよい。
(3)前記貫通スリットと前記スイッチシートとの間に形成されたスペーサをさらに備え;前記遮光層の前記底部は、前記貫通スリットに対向する前記スペーサの表面に形成されていてもよい。
(4)前記遮光層の前記本体部は、前記貫通スリットの互いに対向する前記内壁面の両方を覆うように形成され;前記両側の内壁面に形成された前記本体部は、前記遮光層の底部を介して連続しており;前記貫通スリットの内部に形成された前記空間は、前記両側の内壁面に形成された前記本体部と前記遮光層の前記底部とにより囲まれた凹部であってもよい。
(5)前記貫通スリットの幅が0.1mm〜1mmの範囲にあってもよい。
(6)前記遮光層の前記底部は、前記貫通スリットの底部と、前記スイッチシート及び前記スイッチシートに形成されたスペーサのうちの一方との間を埋めてもよい。
(7)前記遮光層は、インク塗布により形成された遮光層であってもよい。
(8)前記遮光層は、ホットメルト層を介して、前記ライトガイドと、前記スイッチシート及び前記スイッチシートに形成されたスペーサのうちの一方とに接着されていてもよい。
(9)本発明の一態様に係る面状発光装置の製造方法は、ライトガイドに、その厚み方向に貫通する貫通スリットを形成し;前記ライトガイドの表面及び裏面のうちの一方側にスイッチシートを貼り合わせ;前記貫通スリットの内部に空間を残しながら、前記ライトガイドの前記貫通スリットの開口縁部と、前記貫通スリットの互いに対向する内壁面の少なくとも一方とに亘り連続に形成され、且つ前記内壁面の下部からさらに延設されるように遮光層を形成する。
(10)前記貫通スリットの前記開口部分の外側からディスペンサにより、前記貫通スリットの内側に遮光材料のインクを塗布し、前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口縁部と、前記内壁面と、前記内壁面に近接した前記スイッチシートの表面とに亘るように、前記遮光層を形成してもよい。
(11)前記貫通スリットの底部と前記スイッチシートとの間にスペーサを介挿して、前記ライトガイドに前記スイッチシートを貼り合わせ;前記貫通スリットの前記開口部分の外側からディスペンサにより、前記貫通スリットの内側に遮光材料のインクを塗布し、前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口縁部と、前記内壁面と、前記内壁面に近接した前記スペーサの表面とに亘るように、前記遮光層を形成してもよい。
(12)前記貫通スリットの前記開口部分に、ホットメルト層と遮光層を有する遮光接着材を配置し;前記貫通スリットの幅と深さに対応する凸部を有する熱プレス治具を用いて、前記開口部分の外側から、前記遮光接着材を熱変形させながら前記貫通スリット内に押し込み、前記ホットメルト層を前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口縁部と前記スイッチシートに接着して、前記遮光層を形成してもよい。
(13)前記貫通スリットの底部と前記スイッチシートとの間にスペーサを介挿して、前記ライトガイドに前記スイッチシートを貼り合わせ;前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口部分に、ホットメルト層と遮光層を有する遮光接着材を配置し;前記貫通スリットの幅と深さに対応する凸部を有する熱プレス治具を用いて、前記開口部分の外側から、前記遮光接着材を熱変形させながら前記貫通スリット内に押し込み、前記ホットメルト層を前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口縁部と前記スイッチシートに形成されたスペーサに接着して、前記遮光層を形成してもよい。
(14)前記熱プレス治具は、前記凸部の幅方向両側に副押圧部を備え;前記貫通スリットに前記凸部を挿入した状態において、前記副押圧部により前記貫通スリットの前記開口縁部に位置する前記遮光接着材を押圧して、前記貫通スリット部の前記開口縁部に被着する前記遮光層のフランジ部を形成してもよい。
(15)前記貫通スリットの互いに対向する前記内壁面の両方を覆うように前記遮光層を形成し;前記内壁面の両方を覆う前記遮光層は、前記内壁面の下部からさらに延設された遮光層介して連続するように形成し;前記内壁面の下部からさらに延設された遮光層介して連続する前記内壁面の両方を覆う前記遮光層により、凹部を形成してもよい。
本発明の一態様に係る上記面状発光装置において、遮光層が貫通スリットの開口縁部を覆い、且つこれに連続して貫通スリットの内壁面を覆っている。さらに、前記遮光層は、前記内壁面の下部から延設された底部を備えているので、貫通スリットを介して隣接する領域への光漏れが殆ど生じない構造を提供することができる。また、貫通スリットからライトガイドの外部へ光が漏出することも防止することができる。
また、貫通スリットの内部に空間を置いて遮光層を設けたので、遮光層の形成部分周りにおいて熱がこもることを防止して、熱はけの良好な構造を提供することができ、貫通スリット部分周りのライトガイドにおいて変色や熱劣化のおそれが少ない構造を提供することができる。更にこの構造により、ライトガイドの熱膨張の繰り返しにより貫通スリットの幅を狭めるか広げるようにライトガイドが熱収縮と熱膨張を繰り返し行い、遮光層に繰り返し応力を作用させることがあっても、遮光層は空間を狭めるか、広げる方向に容易に変形できるので、応力緩衝に有利な構造となっている。
本発明の態様に係る製造方法によれば、上述した優れた作用効果を奏する面状発光装置を簡便に得ることができる。
本発明の第1実施形態に係る面状発光装置の概略を示す平面図である。 図1AのA−A’線に沿う断面図である。 図1Bに示す面状発光装置の貫通スリット部分の拡大断面図である。 図1Bに示す面状発光装置に組み込まれるスイッチシートの一構造例を示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係る面状発光装置の製造方法の一例を説明するための図であり、ライトガイドに貫通スリットを形成した状態を示す断面図である。 図3Aに示すライトガイドにスイッチシートを積層した状態を示す断面図である。 図3Bに示す貫通スリットの上に遮光接着材を配置した状態を示す断面図である。 図3Cに示す遮光接着材の上に加熱プレス治具を配置した状態を示す断面図である。 図3Dに示す貫通スリットの内側に遮光接着層を形成した状態を示す断面図である。 貫通スリットが横断面V字状の幅広の場合に遮光接着層を形成した状態を示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係る面状発光装置の製造方法の他の例を説明するための図であり、粘着層を備えたライトガイドに貫通スリットを形成した状態を示す断面図である。 図4Aに示すライトガイドにスイッチシートを積層した状態を示す断面図である。 図4Bに示す貫通スリットの上に遮光接着材を配置した状態を示す断面図である。 図4Cに示す遮光接着材の上に加熱プレス治具を配置した状態を示す断面図である。 図4Dに示す貫通スリットと粘着層の内側に遮光接着層を形成した状態を示す断面図である。 遮光接着層の底部が第二の粘着材の表面に形成された例を示す断面図である。 本発明に係る構造を備えた実施例の面状発光装置を用いてなされた遮光試験の結果を説明するための略図であり、3列×4行の操作スイッチ構造に適用した場合の遮光試験結果を示す図である。 本発明に係る構造を備えた面状発光装置を用いてなされた遮光試験の結果を説明するための略図であり、平面視U字形の貫通スリットに適用した場合の遮光試験結果を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る面状発光装置の概略を示す平面図である。 図6AのA−A’線に沿う断面図である。 図6Bに示す面状発光装置の貫通スリット部分の拡大断面図である。 本発明の第2実施形態に係る面状発光装置の変形例を示す拡大断面図である。 本発明の第2実施形態に係る面状発光装置の他の変形例を示す拡大断面図である。 本発明の第2実施形態に係る面状発光装置の製造方法の一例を説明するための図であり、粘着材を備えたライトガイドに貫通スリットを形成した状態を示す断面図である。 図8Aに示すライトガイドにスイッチシートを積層した状態を示す断面図である。 図8Bに示す貫通スリットにディスペンサを用いて遮光層を形成しようとしている状態を示す断面図である。 図8Cに示す貫通スリットと粘着層の内側に遮光層を形成した状態を示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係る面状発光装置の製造方法の他の例を説明するための図であり、粘着材を備えたライトガイドにレーザー光により貫通スリットを形成した状態を示す断面図である。 図9Aに示すライトガイドにスイッチシートを積層した状態を示す断面図である。 図9Bに示す貫通スリットにディスペンサを用いて遮光層を形成しようとしている状態を示す断面図である。 図9Cに示す貫通スリットと粘着層の内側に遮光層を形成した状態を示す断面図である。 面状発光装置を用いてなされた遮光試験の結果を説明するための略図である。 従来の面状発光装置の第1の例を示す分解斜視図である。 従来の面状発光装置の第2の例を示す平面図である。 図12に示す面状発光装置の断面図である。 従来の面状発光装置の他の例に対し適用されるライトガイドの製造方法の一例を示すもので、樹脂膜を形成した状態を示す断面図である。 図14Aに示す樹脂膜にスリットを形成した状態を示す断面図である。 図14Bに示す樹脂膜のスリットに黒色樹脂を充填している状態を示す断面図である。 図14Cに示す樹脂膜のスリットに形成した遮光部を示す断面図である。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態に係る面状発光装置について説明する。
以下の実施形態は、本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。
<第1実施形態>
図1A〜図2Bは、本発明の第1実施形態に係る面状発光装置を示す概略図である。そのうち、図1Aは平面図、図1Bは図1AのA−A’線に沿う断面図、図2Aは図1Bに示す面状発光装置の部分拡大図、図2Bは同面状発光装置に組み込まれるスイッチシートの部分断面図である。
図1A及び図1Bに示すように、本実施形態に係る面状発光装置10は、二つの第一の光源11、11と、一つの第二の光源12と、第一の光源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13と、ライトガイド13の一方の面(裏面;下面)13a側に配置されたスイッチシート20とを備えている。このライトガイド13は、図1Aの平面視において、長方形の形状を構成している。なお、本実施形態において、二つの第一の光源及び一つの第二の光源が設けられているが、これのみに限定されず、例えば必要に応じて一つの第一の光源を設けることも可能である。
図1Bに示すように、スイッチシート20は、ライトガイド13の一方の面(裏面;下面)13aの周縁部に枠状に設けられた第一の粘着材(第一のスペーサ)15を介して、ライトガイド13に接着されている。この構造により、ライトガイド13とスイッチシート20との間に間隙18が設けられている。即ち、ライトガイド13とスイッチシート20とが接することなく、第一の粘着材15の厚みに応じた間隔18をあけて両者が対向配置されている。この第一の粘着材15は、図1Aの点線で示されたように、ライトガイド13の外周に沿って長方形に設けられている。
第一の粘着材15として、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、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。
ライトガイド13とスイッチシート20との間に設けられた間隙18の厚み、すなわち、ライトガイド13とスイッチシート20との距離(換言すると、第一の粘着材15の厚み)は、特に限定されるものではなく、面状発光装置10が使用される状況において、ライトガイド13とスイッチシート20が接しない程度であれば良い。面状発光装置10の全体を薄型化するためには、ライトガイド13とスイッチシート20との距離は、0.01mm〜0.05mm程度、例えば、0.03mm以上0.05mm以下程度であることが好ましい。
本実施形態に係るライトガイド13は、2つの領域に区分されている。すなわち、図1A及び図1Bに示すように、ライトガイド13は、第一の領域13Aと、第二の領域13Bとに区分されている。第一の領域13Aと第二の領域13Bの境界部分に、ライトガイド13を厚み方向に貫通する平面視U字形の貫通スリット13Cが設けられている。すなわち、図1Aに示すように、貫通スリット13Cは、平面視においてU字形を形成している。さらに、図1Bに示すように、この貫通スリット13Cは、ライトガイド13の厚み方向に貫通している。
この第1実施形態に係る面状発光装置10において、図1Aに示すように、第一の光源11に隣接している側のライトガイド13の端部を第1端部にし、この第1端部とは反対側のライトガイド13の端部を第2端部にした場合、この第2端部の中央側に、U字形の貫通スリット13Cの両端13gをライトガイド13の端縁に近接させて配置されている。
ライトガイド13において、第一の領域13Aと第二の領域13Bとは、U字形の貫通スリット13Cの両端13gに隣接するブリッジ部13hによって接続されている。このブリッジ部13hの幅は第一の粘着材15の幅と同程度とされている。これにより、この部分を介する第一の領域13Aと第二の領域13Bの相互間の光の回り込みを最小限に抑えている。図1A及び図1Bにおいて、第一の粘着材15は、図1Aの点線で示されたように、ライトガイド13の外周に沿って長方形に設けられているが、これのみに限定されない。さらに、ライトガイド13の第二の領域13Bの外周において、U字形に沿って第一の粘着材15を設けても良い。さらに、第二の領域13Bに対応するライトガイド13の第一の領域13Aの内周において、U字形に沿って第一の粘着材15を設けても良い。これらの第一の粘着材15は同じ厚みであることが好ましい。
本実施形態の構造では、貫通スリット13Cの両端側にブリッジ部13hを設けた構造である。しかしながら、ブリッジ部13hを略して、貫通スリット13Cをライトガイド13の端部まで到達させた構成としても差し支えない。すなわち、本実施形態において、第一の領域13Aと第二の領域13Bとは、完全に独立しておらず、ブリッジ部13hにより接続されている。しかしながら、本実施形態はこれのみに限定されず、第一の領域13Aと第二の領域13Bが接続されずに、完全に独立した2つの部品になることも可能である。
第一の領域13Aと第二の領域13Bが独立している場合、貫通スリット13Cの周縁側にまで第一の粘着材15を拡張して設け、スイッチシート20上にライトガイド13の第一の領域13Aと第二の領域13Bを第一の粘着材15を用いてそれぞれ個別に接着固定する構造とすることができる。すなわち、第二の領域13Bの外周及び第一の領域13Aの内周において、貫通スリット13CのU字形に沿って第一の粘着材15を設けることも可能である。
また、図1Aに示すように、ライトガイド13の第二の領域13Bの一端部(自由端)13fは、ライトガイド13を平面視した場合に斜めに切り欠いたように形成されている。この一端部13fの外側、且つ貫通スリット13C内において、一端部13fに対向するようにLEDなどの第二の光源12がスイッチシート20の上に設置されている。この第二の光源12はライトガイド13の一端部13fを介して第二の領域13Bに個別に光を入射することができる。
なお、図1Aに示す平面視U字形の貫通スリット13Cにおいて、第二の光源12から第二の領域13Bに光を入射するための一端部13fは、後述する遮光接着層14が略されている。すなわち、遮光接着層14が形成されていない一端部13fを介して、第二の光源12からライトガイド13の第二の領域13Bに光を導入することができる。
本実施形態に係るライトガイド13は、シート状の樹脂からなり、例えば、平面視において、長方形をなしている。
ライトガイド13を構成する樹脂として、光透過性の樹脂であり、かつ、弾性変形可能な樹脂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いずれかが用いられる。
これら樹脂の中でも、ライトガイド13とスイッチシート20との間に設けられた間隙18の幅を一定に保つように、すなわち、ライトガイド13とスイッチシート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い。具体的には、ポリウレタン系樹脂、シリコーン樹脂、あるいは、ポリカーボネート系樹脂が好ましい。
また、ポリウレタン系樹脂やシリコーン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13は、その上面が傷付きにくくなるとともに、スイッチシート20に設けられている後述のスイッチ素子30を押圧した際の感触が良くなる。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という特徴を有する。
ライトガイド13の厚みは特に限定されず、第一の光源11および第二の光源12からの出射光の透過率が高く、操作者が指先やペンなどの操作子でライトガイド13の必要位置を押圧した場合、その操作子がスイッチシート20のスイッチ素子30を入力できる一方、スイッチシート20のスイッチ素子30を押圧しない場合、ライトガイド13とスイッチシート20との間に設けられた間隙18の幅を一定に保つことができる(すなわち、ライトガイド13とスイッチシート20が接しないようにすることができる)程度であれば良い。ライトガイド13の厚みは、面状発光装置10を薄型化するために、0.05mm〜0.3mm、例えば、0.1mm以上0.2mm以下程度であることが好ましい。
そして、ライトガイド13の貫通スリット13Cの内面側に、熱プレスにより形成された遮光接着層14が設けられている。図1Aに示すように、この遮光接着層14は、第二の光源12に対向する一端部13fを除いて、図1Bに示すように、平面視U字形の貫通スリット13Cの内壁面に沿ってその内壁面全体を覆うように形成されている。即ち、この遮光接着層14は、本体部14aと、フランジ部14bと、底部(基部)14cとからなり、横断面で略U字型に形成されている。本体部14aはフランジ部14bに連続され、底部14cは本体部14aの下部から延設されている。そのうち、本体部14aは、貫通スリット13Cの内壁面に密着して、貫通スリット13Cを覆う。フランジ部14bは、この本体部14aの上部側に延出形成されて、貫通スリット13Cの上面開口縁部を所定幅で覆う。底部(基部)14cは、本体部14aの下部側(スイッチシート20側)にライトガイド13の下面から突出して、スイッチシート20の上面(一面)に接着し、かつ貫通スリット13Cの底部とライトガイド13との隙間を埋めるように形成されている。すなわち、底部14cは、スイッチシート20までの貫通スリット13Cの底部の空間を覆う。
遮光接着層14は、貫通スリット13Cの幅よりも薄く形成され、貫通スリット13Cの内壁面全体を覆うように形成されているので、貫通スリット13Cの内側において相対向する本体部14a、14aの間に溝型の凹部16が形成されている。即ち、遮光接着層14は、貫通スリット13Cの内部側(内側)に空間(凹部)を残した状態で形成されている。
図2Aに示すように、本実施形態の遮光接着層14は、貫通スリット13Cの内壁面側およびスイッチシート20の上面側に配置されるホットメルト層14Aと、このホットメルト層14Aに張り合わされた遮光層14Bとからなる2層構造とされている。図2Aに示すように、遮光層14Bは、貫通スリット13Cの開口縁部を覆うフランジ部と、このフランジ部に連続され且つ貫通スリット13Cの内壁面を覆う本体部と、この本体部の下部から延設された底部とを備える。本実施形態において、特に限定がない限り、遮光層14Bと遮光接着層14とは同じ構造を有する。
ホットメルト層14Aとは、初期状態では固形であるが、加熱により軟化して流動可能となり、その後の冷却により硬化して接着する性能を有するホットメルト接着剤からなる層である。
このホットメルト層14Aとして適用できるホットメルト接着剤として、エチレン−酢酸ビニル樹脂ホットメルト接着剤、ポリアミド樹脂ホットメルト接着剤、ポリウレタン樹脂ホットメルト接着剤、ポリオレフィン樹脂ホットメルト接着剤、スチレン系樹脂などを用いることができる。
上述のホットメルト接着剤からなる層を用い、後述する熱プレスにより貫通スリット13Cに沿わせ、熱変形させて貫通スリット13Cに沿った形状に拡張し、その後冷却して接着硬化させることで、ホットメルト層14Aが形成されている。
なお、ホットメルト接着剤には一般的に室温状態で微粘性のタック感があり、室温状態でライトガイド13の表面に仮設置する上で有利であり、後述する熱プレスの際に遮光接着層14を形成するための遮光接着材の仮位置決めが容易な特徴を有する。
遮光層14Bは、前記ホットメルト層14Aと軟化点が近い樹脂からなり、黒ペット(ポリエチレンテレフタレート樹脂にカーボンブラックなどの黒色無機粒子を配合したもの)、黒ウレタン、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)などの遮光性の高い黒色系または暗色系の遮光性の樹脂材料からなる。
なお、本発明において遮光層14Bを構成する遮光性の樹脂材料とは、光を遮断すれば良いので、前述の如く遮光性の高い黒色系樹脂あるいは暗色系の樹脂の他に、光反射性の材料を含む構造でも本発明の遮光性の樹脂の1種とする。例えば、光反射性のフィラーなどを含む光反射性の樹脂製の遮光層14Bを遮光層として適用しても良い。
ここで、貫通スリット13C、遮光接着層14のそれぞれの厚さや幅などの大きさの一例について述べる。
本実施形態の面状発光装置10に適用される貫通スリット13Cの幅は、薄型の電子機器に対応可能なスイッチシートを備えた面状発光装置に適用することを目的とするので、1mm以下であることが好ましく、0.1mm以上1mm以下であるのがより好ましく、例えば0.3mm〜0.4mm程度に形成されることができる。貫通スリット13Cの幅が1mmを超えると、全体に対する貫通スリット幅が大きくなり過ぎるので、好ましくない。
また、遮光接着層14において、貫通スリット13Cの上面開口縁部を所定幅で覆うフランジ部14bの長さ(貫通スリット13Cの幅方向に沿う長さ)は0.05mm〜0.5mm、例えば0.1mm程度に形成することができる。フランジ部14bの長さが0.05mm未満では接着が充分ではなく、0.5mmより大きいと、長くなりすぎて他の部材の弊害となる可能性がある。
更に、遮光接着層14の厚みは貫通スリット13Cの幅に応じて適宜変更して良いが、いずれにおいても貫通スリット13Cをその幅方向に全て埋めないような厚みとして、貫通スリット13Cの内部側に空間を残しておく必要がある。従って、遮光接着層14を構成するホットメルト層14A及び遮光層14Bは厚み10μm〜250μm程度、例えば25μm程度に形成されている。これらの厚みが10μm未満では、接着性や遮光性が充分ではなく、厚みが250μmを超えると貫通スリット13Cを埋めてしまい、貫通スリット13Cの内部側に空間が無くなる可能性がある。
従って、遮光接着層14は、貫通スリット13Cの全部を覆うことなく貫通スリット13Cの内部側に空間を残すように凹部16を形成して貫通スリット13Cの開口縁部と内壁面を覆うとともに、貫通スリット13Cの底部とスイッチシート20の上面との間隙を覆うように形成されている。すなわち、遮光粘着層14は、凹部16を有するU字形に形成されて、U字形の底部がスイッチシート20の上面に接触するまで、U字形の底部から貫通スリット13Cに差し込まれている。
次に、ライトガイド13の一方の面(スイッチシート20側の面)13aに形成された光取出部19は、ライトガイド13を構成する樹脂シートの一方の面13aの必要な領域に凹凸部19Aを形成するなどの構造を採用している。凹凸部19Aを形成した領域において、ライトガイド13の一方の面13aに、ライトガイド13の内部から光が漏れ出る。
ライトガイド13の一方の面13a側に形成されている複数の光取出部19は、スイッチシート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。即ち、図1Bに示すように、光取出部19は、それぞれのスイッチ素子30のメタルプレート23に対して上下に対向するように配置されているが、これらの設置位置は上下に完全に一致していなくても良く、平面視で多少ずれた位置にあっても良い。
図1A及び図2Bに示すように、本実施形態において適用されるスイッチシート20において、基板21のライトガイド13と対向する一方の面(以下、上面と言う。)21aに、複数の接点部22が所定の間隔で設けられている。各接点部22をほぼ中央にして、これを覆うようにドーム形状のメタルプレート23が設けられている。更に、これらのドーム形状のメタルプレート23を覆うように、粘着層24を介して押えシート25が設けられている。
より詳細には、図2B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の上面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、この所定の間隔は、照明するキーボタンの配置位置及び寸法などに応じて設定することができる。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が設けられている。これらの接点部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の上面21aとは反対側に凸状をなす椀型のメタルドームを構成している。すなわち、メタルプレート23は、図2Bの断面視で上方に突出しているアーチ形の可撓性プレートであり、外力を印加すると下方に湾曲し、外力を外すと可撓性により原状に回復することができる。より具体的に、例えば操作者が指などの操作子によりメタルプレート23の上面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の上面21a側に向いて湾曲するように変形する。これにより、メタルプレート23が接点部22に当接して、接点部22と接点部26とが導通する。
したがって、スイッチシート20において、基板21の上面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上に複数設けられている。
また、押えシート25の裏面側(基板21側)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。
前記第一の光源11および第二の光源12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。第一の光源11および第二の光源12がLEDからなる場合、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第一の光源11のケース側面の出射面11a、または、第二の光源12のケース側面の出射面12aから出射できるように構成されている。
また、第一の光源11は、はんだ29によって、基板21上の図示略の電気回路に接続されている。同様に、第二の光源12は、はんだ(図示略)によって、基板21上の他の電気回路に接続されている。
ライトガイド13の第一の領域13Aにおいて、第一の光源11、11からの出射光が、第一の光源に隣接している一方の端面13eに入射されると、その入射光がライトガイド13の一方の面(裏面)13aと他方の面(表面)13bの間で反射を繰り返しながら、ライトガイド13の内部を伝搬してゆく。ライトガイド13の一方の面13aの必要な領域に凹凸部などが形成されていると、内部を伝搬している光が、この凹凸部から漏れ出てくる。これにより、ライトガイド13の光取出部19から外側に光を出射することができ、この光をライトガイド13の外部からライトガイド13を透過して視認することができる。即ち、ライトガイド13の内部を伝搬する光によって、光取出部19から光を出射し、ライトガイド13を介してその外部からこの光を視認することができる。
同様に、ライトガイド13の第二の領域13Bにおいて、第二の光源12からの出射光がその一端部13fに入射されると、その入射光がライトガイド13の一方の面(裏面)13aと他方の面(表面)13bの間で反射しながらライトガイド13の内部を伝搬してゆき、ライトガイド13の一方の面13aに設けられた光取出部19から外側に光を出射し、ライトガイド13を介してその外部からこの光を視認することができる。
光取出部19を構成する凹凸部19Aは、一例として、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13の一方の面13aに形成された微小ドットから構成することができる。しかしながら、この微小ドットのみに限るものではなく、ライトガイド13の一方の面13aに蝕刻などの方法により凹凸部を形成した構造であっても良い。
本実施形態の面状発光装置10は、ライトガイド13の光取出部19の位置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、本実施形態の面状発光装置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19からの漏れ光により位置表示できる。それとともに、光取出部19をペンや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。
本実施形態の面状発光装置10のライトガイド13が、第一の領域13Aと第二の領域13Bに区分されており、これらの2つの領域の間に、貫通スリット13Cが設けられ、この貫通スリット13C内に遮光接着層14が配置されている。したがって、ライトガイド13の第一の領域13Aにおいて、第一の光源11、11からの出射光がその一方の端面13eに入射されると、その入射光により第一の領域13Aに設けられた光取出部19のみを発光させることができるとともに、その入射光により第二の領域13Bに設けられた光取出部19を発光させることがない。また、ライトガイド13の第二の領域13Bにおいて、第二の光源12からの出射光がその一端部13fに入射されると、その入射光により第二の領域13Bに設けられた光取出部19のみを発光させることができるとともに、その入射光により第一の領域13Aに設けられた光取出部19から光を出射することがない。
即ち、本実施形態の構造によれば、ライトガイド13の貫通スリット13Cの開口縁部を遮光接着層14のフランジ部14b(遮光層のフランジ部)で覆い、貫通スリット13Cの内壁面を遮光接着層14の本体部14a(遮光層の本体部)で覆い、貫通スリット13Cの底部とスイッチシート20との隙間の部分を遮光接着層14の底部14c(遮光層の底部)で覆っているので、ライトガイド13の貫通スリット13C部分を介して他の領域側に光が漏れることがない。
また、遮光接着層14は、ホットメルト層14Aで貫通スリット13Cの開口縁部とスイッチシート20の上面(押えシート25の上面)に接着しているので、遮光接着層14をライトガイド13とスイッチシート20の両方に対し強固に接着することができ、設置環境に伴う繰り返しの熱応力を受けたとしても、スイッチシート20に対しスイッチ操作に伴う繰り返しの押圧力を受けたとしても、ライトガイド13あるいはスイッチシート20から遮光接着層14が剥離するおそれが少ない。また、ホットメルト層14Aは後述する熱プレス治具などの加熱加圧治具を用いて熱プレスにより容易に貫通スリット13C部分へ圧入し接着可能であるので、本実施形態の構造を極めて簡便に実施することができる。
次に、遮光接着層14はホットメルト層14Aと遮光層14Bの少なくとも2層を備えているので、ホットメルト層14Aに強い接着力を具備させ、遮光層14Bに優れた遮光性を具備させ、各層の機能分担を図ることができる。したがって、接着力と遮光性能の両方を充分に高いレベルで満足する遮光接着層14を用いて、貫通スリット13Cを覆う構造を実現することができる。ところが、本実施形態はこれのみに限定されず、例えば、ホットメルト層に黒色のフィラーや添加剤を配合して、ホットメルト層自体に遮光性を備えることも可能である。そのような構造である場合、ホットメルト層自体の接着力が低下し過ぎないようにすることが好ましい。
更に、遮光接着層14の底部14c(遮光層の底部)がライトガイド13の貫通スリット13Cの底部とスイッチシート20の間の間隙を埋めるように設けられていると、遮光接着層14が貫通スリットの底部とスイッチシート20との間隙を閉じるので、貫通スリット13Cを介し塵埃がスイッチシート20側に進入することを阻止することができる。従って、スイッチシート20側への異物の混入を防止することができ、防塵、防水性に優れた面状発光装置10を提供することができる。これにより、本実施形態の面状発光装置10を長期間使用した場合であっても、スイッチシート20側への塵埃の侵入を防止することができ、スイッチシートの誤動作を防止することができる。
従って、簡易な構造であって、ライトガイド13を領域区分した隣接する領域への光漏れ防止効果が高いとともに、接着力に優れ、環境温度変化による熱応力や繰り返しの押圧力に耐える遮光構造を備えた、防塵、防水性の高い面状発光装置10を提供することができる。
次に、ライトガイド13の貫通スリット13Cの相対向する内壁面とこれらに近接するスイッチシート20の上面(押えシート25の上面)とに亘るように遮光接着層14を形成し、貫通スリット13Cの内側に凹部16を形成した構造にする。このような構造により、ライトガイド13の熱膨張の繰り返しにより貫通スリット13Cの幅を狭めるか広げるようにライトガイド13が熱収縮と熱膨張を繰り返し行い、遮光接着層14に繰り返し熱応力を作用させることがあっても、遮光接着層14は凹部16を狭めるか、広げる方向に容易に変形追従できるので、応力緩衝に有利な構造となっている。このため、遮光接着層14が貫通スリット13Cから剥離するおそれのない構造を提供することができる。
また、スイッチシート20が、シート状のライトガイド13の一方の面13aに設けられた第一の粘着材15を介して、ライトガイド13に対向配置され、ライトガイド13とスイッチシート20との間に若干の間隙18が設けられている。これにより、ライトガイド13とスイッチシート20が密着していない構造を提供することができる。即ち、ライトガイド13の一方の面13aおよび他方の面13bが、樹脂からなる他の部材と密着することなく、空気層に接している。この構造にすると、ライトガイド13の第一の領域13Aにおいて、第一の光源11からの出射光がその一方の端面13eに入射されると、その入射光がライトガイド13の一方の面13aと他方の面13bの間で反射しながらライトガイド13の内部を確実に伝搬し、光取出部19以外の部分で光が漏れ出る割合が少ない。
ゆえに、第一の光源11からライトガイド13に入射された光は、光取出部19を中心としてライトガイド13の外部に出射するので、ライトガイド13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ることができる。したがって、ライトガイド13の全長に渡って、光取出部19を発光させるために十分な量の光を導くことができる。同様に、ライトガイド13の第二の領域13Bにおいて、第二の光源12からの出射光がその一端部13fに入射されると、ライトガイド13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。したがって、ライトガイド13の第二の領域13Bの全長に渡って、光取出部19を発光させるために十分な量の光を導くことができる。
なお、本実施形態の構造において、第一の粘着材15を用いてライトガイド13とスイッチシート20の間に若干の間隙18を設けた構造を採用したが、粘着材15を略してライトガイド13とスイッチシート20を接着する構造としても良い。
なお、本実施形態では、ライトガイド13が、第一の領域13Aと第二の領域13Bに区分され、第一の領域13Aと第二の領域13Bの間に、ライトガイド13を厚み方向に貫通する貫通スリット13Cが設けられ、さらに、この貫通スリット13C内に、その内壁面を覆った遮光接着層14が設けられた面状発光装置10を例示した。しかしながら、本発明の面状発光装置はこれのみに限定されない。本発明の面状発光装置において、ライトガイドが、3つ以上の任意の形状の領域に区分されていてもよく、各領域の間に設けられる貫通スリットの形状はそれぞれの領域の形状に応じて適宜調整されていればよい。同様に、貫通スリット内に配置される遮光接着層の形状は、貫通スリットの形状に応じて適宜調整されていれば良い。
また、本実施形態では、第一の領域13Aに対応する第一の光源11と、第二の領域13Bに対応する第二の光源12とを備えた面状発光装置10を例示したが、本発明の面状発光装置はこれのみに限定されない。複数に区分されたライトガイドの領域に従って、夫々の領域に対応する光源を設置すればよい。
次に、本実施形態では、ライトガイド13の一方の面13aに、凹凸部19Aからなる光取出部19が設けられた面状発光装置10を例示したが、本発明の面状発光装置はこれのみに限定されない。本発明の面状発光装置は、ライトガイドの他方の面13bに凹凸部からなる光取出部が設けられていても良い。
なお、本実施形態において、遮光接着層14のフランジ部14b及び本体部14aは、ライトガイド13の第二の領域13Bの一端部(自由端)13fを除いて、貫通スリット13Cの開口縁部及び内壁面の全体に形成されている。すなわち、図2Aの断面図において、遮光接着層14の本体部14a及びフランジ部14bは、貫通スリットの両側に形成されている。しかしながら、これのみに限定されず、貫通スリットの片側の開口縁部及び内壁面に遮光接着層14の本体部14a及びフランジ部14bを形成することも可能である。
<第1実施形態に係る面状発光装置の製造方法;一例>
以下、図3A〜図3Eに基づき、図1A〜図2Bに示す面状発光装置10の製造方法の一例を説明する。
まず、ライトガイド13の一方の面(裏面になる面)13aの必要位置に前述の印刷法により凹凸部19Aを形成して光取出部19を形成するとともに、ライトガイド13の一方の面13aの外周側に第一の粘着材15を貼着しておく。
この状態から、図3Aに示すように、ライトガイド13の必要な位置にCOレーザー光などのレーザー光を照射して、ライトガイド13を溶断することにより、平面視でU字形の貫通スリット13Cを形成する。図3Aでは、凹凸部や光取出部などが省略されている。
なお、本例において、ライトガイド13をレーザー光により溶断して貫通スリット13Cを形成したが、これのみに限定されない。金型による打抜加工により貫通スリット13Cを形成しても良く、エッチングにより貫通スリット13Cを形成しても良い。そのうち、レーザー溶断法で貫通スリットを形成する場合、加工速度が速く、大量生産に有利であり、前述のウレタン樹脂などの軟質系の樹脂であっても溶断面を滑らかにして、シャープな溶断面を得ることができる点で好ましい。
貫通スリット13Cを形成した後、図3Bに示すように、ライトガイド13の下面側にスイッチシート20を張り合わせる。なお、図3Bではライトガイド13とスイッチシート20とが密着した状態で示されているが、ライトガイド13の外周部に設ける第一の粘着材15の厚みによって、ライトガイド13とスイッチシート20との間に若干の間隙が形成されている。図3B〜図3Fでは、この間隙が略記されている。なお、ライトガイド13とスイッチシート20との間の間隙は第一の粘着材15の厚みに応じて増減することが可能であり、第一の粘着材15を省略してライトガイド13とスイッチシート20とを接触させてもよく、いずれの構造も本発明に適用される。
その後、図3Cに示すように、貫通スリット13Cをカバーするように、遮光層40Aとホットメルト層40Bとからなる2層構造の遮光接着材40を、ライトガイド13上に仮設置する。この場合、ホットメルト層40Bがライトガイド13の上面に接触するように設置する。ここで、図1Aに示すように、貫通スリット13Cは平面視でU字形である。したがって、遮光接着材40も貫通スリット13Cの平面視形状に合致するU字形に形成し、且つ貫通スリット13Cのスリット幅よりも幅広の遮光接着材40を形成する。
この遮光接着材40の幅について、これから行う熱プレスによる熱変形に応じ、遮光接着材40が変形した場合に貫通スリット13Cの内部全域に行き渡り、スイッチシート20の上面側に到達できることが必要であるので、この変形分を見込んだ幅と厚みのものを用いる。なお、ホットメルト層40Bを構成するホットメルト接着剤は常温で適度なタック感を有するので、ライトガイド13の貫通スリット13C上に載置した場合にライトガイド13上で遮光接着材40が滑り動くことが無く、仮位置決めが容易にできる。
次に、図3Dに示すように、貫通スリット13Cの平面視形状と同じU字形であって、貫通スリット13Cより若干幅の小さい凸部50Aを具備する熱プレス治具50を用意する。なお、この熱プレス治具50の凸部50Aの幅方向両側には、凸部50Aの基部側に段部を形成する平面状の副押圧部50Bが形成されている。
この熱プレス治具50を遮光層40Aとホットメルト層40Bの軟化点以上の温度に加熱し、図3Dに示すように、凸部50Aを貫通スリット13Cの上方から下方(矢印方向)に向けて下降させ、貫通スリット13Cの開口部に仮設置している遮光接着材40を貫通スリット13C内部側に押圧する。軟化点以上に加熱された遮光接着材40は、熱プレス治具50の凸部50Aに押圧されて熱変形し、貫通スリット13Cの内面形状に沿って流動するので、遮光接着材40を冷却すると、図3Eに示すように、貫通スリット13Cの底部と内壁面と開口縁部に被着した状態の遮光接着層14を得ることができる。なお、前記熱プレス治具50は、例えば、ライトガイド13をその上下から挟み付けることができる上型及び下型を有する金型に取り付けて、型締めに従って熱プレス治具50を貫通スリット13Cに圧入できる構成としておけば、金型の成形精度を利用した精密な熱プレスを容易に実施できる。
また、熱プレス治具50の凸部50Aにより遮光接着材40を熱変形させる場合、プレス圧力を調節して凸部50Aにより遮光接着材40のホットメルト層40Bを充分にスイッチシート20側に押圧し、スイッチシート20にホットメルト層14Aを強固に接着できるように熱プレスする。同時に、熱プレス治具50の副押圧部50B、50Bを用いて遮光接着材40のホットメルト層40Bを充分に貫通スリット13Cの開口縁部のライトガイド13に押圧し、ライトガイド13にホットメルト層14Aが強固に接着するように熱プレスする。
以上の熱プレスにより遮光接着層14を貫通スリット13Cの開口部周りのライトガイド13と貫通スリット底部側のスイッチシート20に確実に接着することができる。この熱プレスにより、接着強度の高い、剥離し難い遮光接着層14を形成することができる。
以上に説明したように、熱プレスにより遮光接着層14を形成する場合、貫通スリット13Cが仮に幅狭のスリットであっても、確実にその内壁面と底部側と開口縁部側とに亘る形状の遮光接着層14を形成することができる。したがって、貫通スリット13Cの内部に別途遮光部材などを挿入して配置するなどの方法に比べて、より確実に遮光接着層14を接着することができる。
例えば、貫通スリット13Cの内部に貫通スリット13Cとは別個に自立かつ直立性に優れた樹脂製の遮光部材などを配置する場合、この遮光部材の厚みは0.5mm〜1.8mm程度にする必要がある。しかしながら、前述の熱プレスにより遮光接着層14を形成する場合、数10μm程度、例えば、50μm程度の厚さの遮光接着層14を貫通スリット13Cの内部に確実に形成することができる。したがって、1mm程度以下の幅の貫通スリット13Cに容易に適用することができるので、ライトガイド13の小型化、軽量化に寄与する。
なお、本発明の実施形態では貫通スリット13Cの幅を制限するものではなく、1.8mm程度の幅の貫通スリット13Cに、熱プレスによる遮光接着層14を形成することも可能である。その場合、1.8mm程度の幅の貫通スリットの内側に、数10μm程度の薄い遮光接着層14を配置した構造とすることができる。
以上説明した製造方法によりライトガイド13とスイッチシート20を積層した面状発光装置10を得ることができる。このように製造した面状発光装置10では、遮光接着層14を貫通スリット13Cの内面側に正確な厚みとサイズで良好な接着性で確実に形成することができる。そして、熱プレスにより遮光接着層14を形成するので、大量生産も容易に行うことができ、製造単価を低く抑えることができる。
なお、前述の製造方法において、ライトガイド13の貫通スリット13Cに対し遮光接着材40を熱プレス治具50にて押し込み熱プレスする場合、遮光接着材40の粘着幅は、加工位置合わせ精度を0.3〜0.5mmと見込み、ライトガイド13の厚みを0.2mmとすると、
遮光接着材幅(押し込み前の粘着幅)(1〜1.2mm)=貫通スリット幅(0.35mm)+ライトガイド厚み×2(0.4mm)+位置合わせ精度(0.3〜0.5mm)の関係が成り立つとして、遮光接着材幅(押し込み前の粘着幅)は、貫通スリット幅+0.7mm〜1.2mm程度と仮定してマージンを見込むことで本実施形態の構造を製造可能と思われる。
例えば、貫通スリット幅を0.35mmとすると、遮光性接着材の幅1.0mmで行うことができる。この値は、通常の金型加工で熱プレスを行う場合、充分に実現できるレベルの値であり、貫通スリット13Cの内部に遮光接着層14を形成してライトガイド13を大量生産する場合に支障はない。
また、前述の構造の熱プレス治具50を用いて熱プレスする場合、貫通スリット13Cの開口縁部とスイッチシート20側に対する接着力に比べ、貫通スリット13Cの内壁面に対するホットメルト層14Aの接着力は強力ではない。貫通スリット13Cの内壁面に対してより強い接着力を得ようとする場合、熱プレス治具50による押圧操作に加えてホットメルト層14Aを貫通スリット13Cの内壁面に押圧可能な他の治具を用いて別途押圧作業を行えば、貫通スリット13Cの内壁面に対しても強い接着力を得ることができる。
ライトガイド13にレーザー溶断により貫通スリット13Cを形成する場合、レーザー光の照射状態によって、貫通スリット13Cが横断面V字状に溶断されることが可能である。
このような場合は、レーザー溶断した貫通スリットの形状に合わせた断面形状の遮光接着層が形成される。その一例を図3Fに示す。
この図3Fに示す例では、ライトガイド13に形成された貫通スリット53Cが横断面V字状に形成され、この貫通スリット53Cを覆うように、遮光接着層54が形成されている。
遮光接着層54がホットメルト層54Aと遮光層54Bとからなる2層構造である点は先の説明と同等であり、遮光接着層54が、本体部54aとフランジ部54bと底部54cから構成されている点も先の例と同等である。しかし、この例の遮光接着層54の本体部54aは、貫通スリット53Cの傾斜した内壁面を覆い、フランジ部54bは先の例より幅広とされている貫通スリット53Cの開口縁部を覆い、底部54cはスイッチシート20の上面に接着層とホットメルト層54Aを介し接着されている。
図3Fに示す構造の遮光接着層54は、先の例の遮光接着層14と同等の作用効果を奏する。
なお、図3Fに示す構造を実現する場合、熱プレス治具は図3Dに示す単純な凸部形状ではなく、横断面V字状の貫通スリット53Cに合致するキノコ型(断面V字状の凸部を有する)などの凸部形状の熱プレス治具を用いることができる。このような形状の熱プレス治具により遮光接着層54を形成すると、貫通スリット53Cの開口縁部のライトガイド13上にフランジ部54bを押圧し、スイッチシート20の上面に底部54cを押圧できる上に、貫通スリット53Cの傾斜した内壁面にも本体部54aを押圧できる結果、遮光接着層54がライトガイド13とスイッチシート20に対しより高い接着強度で密着する効果が得られる。
<第1実施形態に係る面状発光装置の製造方法;他の例>
以下、図4A〜図4Eに基づき、面状発光装置の製造方法の他の例について説明する。
図4A〜図4Eに示す製造方法において、図3A〜図3Eに示す一例に係る製造方法と異なっているのは、ライトガイド13の一方の面13aの外周縁部に加え、他の部分にも粘着材(スペーサ)を拡張し張り合わせている点である。
即ち、ライトガイド13の一方の面(裏面になる面)13a側の外周縁部に第一の粘着材(第一のスペーサ)15を貼り付ける。さらに、ライトガイド13の一方の面13a側において、平面視U字形の貫通スリット13Cの形成位置とその周囲部分にも、貫通スリット13Cより幅広の第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aを貼り付けておく。すなわち、ライトガイド13の一方の面13a側の外周縁部に、平面視で長方形の第一の粘着材15を形成し、さらに、貫通スリット13Cより幅広い且つ平面視でU字形の第二の粘着材15Aを、貫通スリット13Cを形成しようとする位置に形成する。この第二の粘着材15Aは、例えばその厚みが小さい場合や、粘着材に黒色などの暗色等を付けた場合に、遮光層として機能することも可能である。
図4A〜図4Eに示す方法においても、図3A〜図3Eに示す一例に係る製造方法と同様に、レーザー溶断によりライトガイド13に貫通スリット13Cを形成する。図4Aに示すように、このレーザー溶断により貫通スリット13Cの下に位置する第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aも溶断し、貫通スリット13Cに連通する孔部15Dを形成する。
この後、図4Bに示すように、第一、第二の粘着材15、15Aを介してライトガイド13にスイッチシート20を張り合わせる。この後、図4Cに示すように遮光接着材40を貫通スリット13Cの上に仮位置させる。上記一例と同じように、貫通スリット13Cを覆うように、ライトガイド13の上に遮光粘着材40を配置する。その後、図4Dに示すように、熱プレス治具50によって遮光接着材40を貫通スリット13Cと孔部15Dに沿って熱変形させながら押圧することで、図4Eに示す遮光接着層14を形成し、ライトガイド13とスイッチシート20が積層された面状発光装置を製造することができる。
ところで、図4A〜図4Eに基づいて説明した他の例にかかる製造方法では、第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aについてレーザー溶断により孔部15Dを形成したが、第二の粘着材15Aをレーザー溶断しないように加工してライトガイドを製造することもできる。
例えば、ライトガイド13にレーザー溶断により貫通スリット部13Cを形成した後、第1の粘着材15と第二の粘着材15Aを貼り合わせてからスイッチシート20に貼り合わせ、この後、図4C〜図4Eにおいて説明したように遮光接着材40を仮設置してから熱プレス治具50によって押圧しても良い。この場合、図4Fに示したように、押圧後に形成される遮光接着層14の底部14cは、スイッチシート20の上面ではなく、スイッチシート20に形成された第2の粘着材(第2のスペーサ)15Aの上面に溶着されることになる。ライトガイドは、角によって光が漏れる量が多くなるが、図4Fに示す形態において、ライトガイドの底部の角13Qの横方向に遮光層の底部が形成されているので、他の部分よりも、遮光層が幅方向に厚く形成され、遮光がより確実である。なお、スイッチシートと第二の粘着材との接着面積が増えるため、耐久性を向上することができる。さらに、他の形態に比べて、遮光層の形成面積が少なくなり、その遮光層の量を節約することが可能である。
また、第二の粘着材15Aをライトガイド13に貼り合わせてからレーザー溶断する場合、第二の粘着材15Aまでにレーザー溶断することなく、ライトガイド13の底面位置でレーザー溶断操作を中止し、第二の粘着材15Aを溶断することなく第二の粘着材15Aを残した状態から、図4C〜図4Eに示すように遮光接着材40を仮設置し、熱プレス治具50により押圧しても良い。
これらのいずれの場合においても、遮光接着層14の底部14cはスイッチシート20上の第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aの上面に接着された構造になる。
これらの製造方法による構造を選択した場合、図4Aに示すように第二の粘着材15Aに孔部15Dが形成されることがなく、図4Aの二点鎖線に示すような第二の粘着材15Aが残るので、図4Fに示すように、この部分に遮光接着層14の底部14cを接着させて遮光接着層14を形成することができる。
即ち、先の実施形態のように底部14cをスイッチシート20の上面に亘るように形成して遮光接着層14を形成しても良く、底部14cをスイッチシート20上の第二の粘着材(第二のスペーサ)15A上に接着して遮光接着層14を形成しても良く、いずれも本願発明の目的を達成することができる。
<実施例>
厚さ0.2mmのウレタン樹脂製のライトガイドを複数枚用い、これらのライトガイドにCOレーザーにより溶断幅0.35mmの貫通スリットを形成して、貫通スリットが形成された複数の試料を得た。形成した貫通スリットの溝幅のばらつきはσにて0.01mmであった。COレーザーは焦点位置にてライトガイドを溶断したので、溝幅のばらつきは充分に小さく、大量生産可能なレベルであることを示している。
この貫通スリットを形成したライトガイドにスイッチシートを張り合わせる。厚さ25μmの黒ペット層と厚さ25μmのスチレン樹脂のホットメルト接着層の2層構造であって、総厚50μmのフィルム(遮光接着材)を用い、貫通スリットを覆うように貫通スリットの開口部にこのフィルムを仮設置する。図3Dに示す凸部を有する熱プレス治具を用いて、このフィルムを押圧して熱プレスを行った。ここで用いた熱プレス治具の凸部の幅は0.35mm、凸部の基部側の熱プレス治具全体の幅は0.8mmである。従って、凸部の両側に幅0.225mmの副押圧部を有する構造の熱プレス治具である。また、凸部の先端が貫通スリットの底部に到達する際、凸部両側の副押圧部がフィルムをライトガイドの上面に押圧できる。熱プレスの条件は加熱温度120℃、押圧時間10秒、押圧力300kPaとした。
上述の条件で形成される遮光接着層を、図5Aに示す携帯電話の操作スイッチの部分のライトガイドに適用して、この遮光接着層の光遮断率を計測する試験を実施した。図5Aに示す面状発光装置において、ライトガイドに形成する凹凸部の光取出部を3列×4行分形成している操作スイッチを有するライトガイドに対し、3列×4行分整列形成された光取出部の4隅のコーナ部分にそれぞれLEDの第一の光源11を配置した。図5Aに示す第1行目の光取出部19の上側に沿って1mm離れた位置と、第4行目の光取出部の下側に沿って1mm離れた位置にそれぞれ上述のサイズの貫通スリット13Cを形成し、LED11を4基点灯した後、貫通スリットの外側に漏れた光の輝度を測定し、光遮断率を測定した。
光遮断率は、1−(光を遮断するべき領域での輝度値合計:漏れ光の輝度値合計)/(ライトガイドの全てのエリアでの輝度合計値)[%]で示される。
本実施例構造では、光遮断率が95%となり、優れた結果を得ることができた。
また、上記構造の面状発光装置を製造する時、貫通スリット幅を0.35mmとした時、熱プレス後の遮光接着層14の幅(遮光接着層14の一方のフランジ部14bの先端部から他方のフランジ部14bの先端部までは幅)は、貫通スリット幅に位置合わせ精度マージンである0.3〜0.5mmを追加した幅となる。
一例として、(粘着幅:0.65〜0.95mm)=(貫通スリット幅:0.35mm)+(位置合わせ精度マージン:0.3〜0.5mm)と表記することができる。
今回の実施例において、熱プレス治具を調整することで0.6mm程度の粘着幅で本実施形態に係る構造を実現することができ、充分に高精度で作製することができることを実証できた。
<耐久試験>
前述の条件で製造した複数のライトガイドの試料(後述の表1、2に示す実施例1〜23)に対し、耐環境試験と繰り返し押圧力の付加試験を行った。各実施例について、遮光層の厚み(μm)、ホットメルト層の厚み(μm)、遮光層材料の種別、ホットメルト層材料の種別、構造、貫通スリット開口縁部を覆っているフランジ部の長さ(横方向片側長さ:mm)、貫通スリット幅(mm)、粘着層の有無を条件として、種々の試料を作成し、各試料について試験した。
耐環境試験として、常温保持状態(25℃、湿度95%)と55℃の高温高湿度環境(湿度95%)に、常温保持9時間、高温保持9時間、繰り返し8回交互に保持する耐環境試験を行った。この試験によりライトガイドは熱膨張と熱収縮を繰り返し、遮光接着層の部分には繰り返し熱応力が印加される。これらの試験結果について、以下の表1及び表2に示す。
[表1]
Figure 0005194173
[表2]
Figure 0005194173
上述の製造方法により作成されたライトガイド試料の遮光接着層はいずれも剥離することなく、環境試験に耐え、高い耐環境性を示すことが判明した。
次に、前述の条件で製造した複数のライトガイドの試料において、平面視でU字形の貫通スリットの中央部分に対し、上から直接、直径1cmの金属製のピストンロッドにより0.8kgの加重を繰り返し100万サイクルで打鍵する繰り返し押圧耐性試験を行った。
この試験により各試料は30万回〜100万回以上の繰り返しに耐え、上述の製造方法により作成された遮光接着層はいずれも繰り返し押圧耐性に優れていることが判明した。
次に、比較のために、貫通スリットに対し、夫々黒色に着色したシリコーン、PET樹脂、及び黒色のフィラーを混合したポリウレタン樹脂を充填して硬化させ、貫通スリットを完全に埋めた遮光部を形成した比較例1〜3について、同様な耐環境試験と繰り返し押圧耐性試験を行った。また、各比較例について先の実施例において行った光遮断率測定試験と同じ試験を行い、光遮断率を測定した。これらの試験結果も表1及び表2に示す。
表1と表2に示す総括的な結果から、本実施形態に係る面状発光装置では耐環境試験、繰り返し押圧試験、光遮断率試験のいずれにおいても優れた結果を得ることができた。
なお、貫通スリットの全部を黒色着色シリコーン樹脂にて覆った比較例1の試料では、耐環境試験において100時間経過後、ウレタン樹脂製のライトガイドが変色を始めた。これは、貫通スリットの全部を樹脂で覆うと、熱はけが悪くなり、ライトガイドを構成するウレタン樹脂の劣化が進行したためであると思われる。ウレタン樹脂の変色が発生すると、ライトガイドとしての光の伝達率が低下するおそれがある。
また、表2の欄において「溝に沿って反射光が光る領域発生」と記載した欄の評価は、図5Bに示すように、図1Aと同等構造のU字形の貫通スリット13Cを形成してなる試料において、LED12から光を照射した場合、図5Bに示すように、LED12からの出射光が対向する側である左側の貫通スリット13Cの部分に光漏れ部分13Dを生じた試料を示す。
<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態に係る面状発光装置について説明する。本実施形態において、第1実施形態と異なる構造について詳しく説明し、同じ構造について其の説明を省略するか又は簡略して説明する。
第1実施形態と同じように、以下の実施形態は、本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6A〜図7Aは、本発明の第2実施形態に係る面状発光装置を示す概略図であり、図6Aは平面図、図6Bは図6AのA−A’線に沿う断面図、図7Aは図6に示す面状発光装置の部分拡大図である。図7B及び図7Cは、本発明の第2実施形態に係る面状発光装置の変形例を示す部分拡大図である。
第1実施形態と同じように、本実施形態に係る面状発光装置10Aは、第一の光源11、11と、第二の光源12と、第一の光源11の出射面11aに近接配置された平面視で長方形のシート状のライトガイド13と、ライトガイド13の一方の面(下面)13a側に配置されたスイッチシート20とを備えている。
図6Aの点線で示すように、ライトガイド13の一方の面13aの周縁部に、平面視で長方形の第一の粘着材(第一のスペーサ)15が枠状に設けられている。さらに、ライトガイド13の一方の面13a側において、貫通スリット13Cの周縁部に第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aが設けられている。図6Bに示すように、スイッチシート20は、第一の粘着材(第一のスペーサ)15と第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aとを介し、ライトガイド13の一方の面13aに接着されている。この構造により、ライトガイド13とスイッチシート20との間に間隙18が設けられている。即ち、ライトガイド13とスイッチシート20とが接することなく、第一の粘着材15と第二の粘着材15Aの厚みに応じた間隔18をおいて両者が対向配置されている。
第一の粘着材15及び第二の粘着材15Aとして、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、第1実施形態における第一の粘着材15と同じものが挙げられる。
ライトガイド13とスイッチシート20との間に設けられた間隙18の厚み、第一の領域13Aと第二の領域13Bとに区分されたライトガイド13の構造、及び貫通スリット13Cの構造は、第1実施形態と同じ、それらの説明を省略する。
本実施形態において、前記貫通スリット13Cのスイッチシート20側の周縁に第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aが設けられ、スイッチシート20上にライトガイド13の第一の領域13Aと第二の領域13Bを第一の粘着材(第一のスペーサ)15と第二の粘着材15Aを用いてそれぞれ接着固定している。
また、第1実施形態と同じように、ライトガイド13の第二の領域13Bの一端部(自由端)13fは、ライトガイド13を平面視した場合に斜めに切り欠いたように形成されている。すなわち、図6Aに示すように、第二の領域13Bの一端部(自由端)13fの隅部が斜めに切り欠いている。
なお、第1実施形態と同じように、図6Aに示す平面視でU字形の貫通スリット13Cにおいて、第二の領域13Bに第二の光源12から光を入射するための一端部13fの部分は、遮光層114が略されていて、第二の光源12から第二の領域13Bのライトガイド13に光を導入することができる。すなわち、後述するように、一端部13fを除いて、ライトガイド13の第二の領域13Bに遮光層114が形成されている。
ライトガイド13の構成材料及び厚みは特に限定されず、第1実施形態と同じ材料が挙げられ、同じ範囲の厚みに設定することができる。
そして、ライトガイド13の貫通スリット13Cの内面側に、後述するディスペンサ装置により形成された遮光層114が設けられている。この遮光層114は、平面視でU字形の貫通スリット13Cの内壁面に沿って、その内壁面全体を覆うように形成されている。即ち、この遮光層114は、貫通スリット13Cの内壁面に密着して、これを覆う本体部114aと、この本体部114aの上部側に延出形成されて貫通スリット13Cの上面開口縁部を所定幅で覆うフランジ部114bと、本体部114aの下部側(スイッチシート20側)にライトガイド13の下面から突出してスイッチシート20の上面(一面)に接着し、かつ、貫通スリット13Cの底部とスイッチシート20との隙間を埋めるように形成された底部(基部)114cとからなる横断面略U字形に形成されている。
遮光層114は、貫通スリット13Cの幅よりも薄く形成され、貫通スリット13Cの内壁面全体を覆うように形成されているので、貫通スリット13Cの内側において相対向する本体部114a、114aの間に溝型の凹部16が形成されている。なお、本実施形態で、発光装置の断面図において、貫通スリット13Cの両側の内壁面を覆うように遮光層114が形成されているが、これのみに限定されず、片方の内壁面のみに遮光層114が形成されても良い。
本実施形態の遮光層114は、黒インクなどの光遮光性の材料から構成されている。
遮光層114は、カーボンブラック、シリコーンなどの遮光性の高い黒色系または暗色系の遮光性の樹脂材料からなる。なお、本実施形態において遮光層114を構成する遮光性の樹脂材料とは、光を遮断すれば良いので、前述の遮光性の高い黒色系樹脂あるいは暗色系の樹脂の他に、光反射性の材料を含む構造でも本実施形態の遮光性の樹脂の1種とする。例えば、光反射性のフィラーなどを含む光反射性の樹脂製の遮光層を遮光層として適用しても良い。本実施形態に係る遮光層114は、第1実施形態に係る遮光層14Bと同じ樹脂を使用することも可能である。
ここで、貫通スリット13C、遮光層114のそれぞれの厚さや幅の一例について述べる。
本実施形態の面状発光装置10に適用される貫通スリット13Cの幅は、薄型の電子機器に対応可能なスイッチシートを備えた面状発光装置に適用することを目的とするので、1mm以下であるのが好ましく、0.1mm以上1mm以下であるのがさらに好ましく、例えば0.1mm〜0.4mm程度に形成される。貫通スリット13Cの幅が0.1mm以上であることを要するのは、現状金型加工にて加工可能な最低幅であり、この幅よりも小さい幅であると金型加工では勿論、レーザー光による溶断加工においても精度面で困難性が高くなる。なお、現状市販のディスペンサ装置における印刷幅の限界も加味し、0.1mm以上とする。
また、遮光層114において貫通スリット13Cの上面開口縁部を所定幅で覆うフランジ部114bの長さ(貫通スリット13Cの幅方向に沿う長さ)は0.05mm〜0.3mm、例えば0.1mm程度に形成することができる。
更に、遮光層114を構成するインク層は厚さ5〜50μm程度、例えば20μm程度に形成されている。
この遮光層114の厚みは貫通スリット13Cの幅に応じて適宜変更して良いが、いずれにおいても貫通スリット13Cをその幅方向に全て埋めないような厚みとして貫通スリット13Cの内部側に空間を残しておく必要がある。遮光層114の厚みが5μm未満では、接着性や遮光性が充分ではなく、厚みが50μmを超えると幅の狭い貫通スリット13Cでは内部側の空間が無くなり、剥離し易くなる。
従って、遮光層114は、貫通スリット13Cの全部を覆うことなく貫通スリット13Cの内部側に空間を残すように凹部16を形成して貫通スリット13Cの開口縁部と内壁面を覆うとともに、貫通スリット13Cの底部とスイッチシート20の上面との間隙を覆うように形成されている。
なお、遮光層114において一方のフランジ部114bの先端から他方のフランジ部114bの先端までの距離、即ち、ディスペンサ装置による印刷幅は0.5mm以上、1.5mm以下とすることができる。これは、前記した貫通スリット13Cのスリット幅0.1mm〜1.0mmに対し、ディスペンサ装置による印刷ズレの誤差である+0.3mm〜+0.5mmを加味した場合の印刷幅の上限、下限に相当する。
次に、第一の光源11、第二の光源12、光取出部19、及び感圧型のスイッチ素子30が取り込まれているスイッチシート20は、それぞれ第1実施形態と同じ、それらの説明を省略する。
本実施形態の構造によれば、ライトガイド13の貫通スリット13Cの開口縁部を遮光層114のフランジ部114bで覆い、貫通スリット13Cの内壁面を遮光層114の本体部114aで覆い、貫通スリット13Cの底部とスイッチシート20との隙間の部分(内壁面の下部から延設された部分)を遮光層114の底部114cで覆っているので、ライトガイド13の貫通スリット13C部分を介して他の領域側に光が漏れることがない。
また、図7Aに示すように、遮光層114は、貫通スリット13Cの開口縁部とスイッチシート20の上面(押えシート25の上面)に接着しているので、遮光層114をライトガイド13とスイッチシート20の両方に対し確実に接着することができ、設置環境に伴う繰り返しの熱応力を受けたとしても、スイッチシート20に対しスイッチ操作に伴う繰り返しの押圧力を受けたとしても、ライトガイド13あるいはスイッチシート20から遮光層114が剥離するおそれが少ない。
更に、遮光層114の底部114cがライトガイド13の貫通スリット13Cの底部とスイッチシート20の間の間隙を埋めるように設けられていると、遮光層114が貫通スリット底部とスイッチシート20との間隙を閉じる。したがって、貫通スリット13Cを介し塵埃がスイッチシート20側に進入することを阻止することができ、スイッチシート20側への異物の混入を防止することができ、防塵、防水性に優れた構造を提供できる。これにより、本実施形態の面状発光装置10を長期間使用した場合であっても、スイッチシート20側への塵埃の侵入を防止することができ、スイッチシートの誤動作を防止できる構造を提供できる。
従って、簡易な構造であって、ライトガイド13を領域区分した隣接する領域への光漏れ防止効果が高いとともに、接着力に優れ、環境温度変化による熱応力や繰り返しの押圧力に耐える遮光構造を備えた、防塵、防水性の高い面状発光装置10を提供することができる。
次に、ライトガイド13の貫通スリット13Cの相対向する内壁面とこれらに近接するスイッチシート20の上面(押えシート25の上面)とに亘るように遮光層114を形成し、貫通スリット13Cの内側に凹部16を形成した構造にする。この場合、ライトガイド13の熱膨張の繰り返しにより貫通スリット13Cの幅を狭めるか広げるようにライトガイド13が熱収縮と熱膨張を繰り返し行い、遮光層114に繰り返し熱応力を作用させることがあっても、遮光層114は凹部16を狭めるか、広げる方向に容易に変形追従できるので、応力緩衝に有利な構造となっており、このため、遮光層114が貫通スリット13Cから剥離するおそれのない構造を提供できる。また、遮光層114を設けることにより、ライトガイド13に入射されている光が貫通スリット13Cの部分に沿って出射されることが無くなるので、貫通スリット13Cに沿ってライトガイド13の外部側へ漏れ光が生じることもない。
また、スイッチシート20が、シート状のライトガイド13の一方の面13aに設けられた第一の粘着材15を介して、ライトガイド13に対向配置され、ライトガイド13とスイッチシート20との間に若干の間隙18が設けられていると、ライトガイド13とスイッチシート20が密着していない構造とすることができる。即ち、ライトガイド13の一方の面13aおよび他方の面13bが、樹脂からなる他の部材と密着することなく、空気層に接している。この構造にすると、ライトガイド13の第一の領域13Aにおいて、その一方の端面13eに対して、第一の光源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13の一方の面13aと他方の面13bの間で反射しながらライトガイド13の内部を確実に伝搬し、光取出部19以外の部分で光が漏れ出る割合が少ない。
ゆえに、第一の光源11からライトガイド13に入射された光は、光取出部19を中心としてライトガイド13の外部に出射するので、ライトガイド13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ることができるから、ライトガイド13の全長に渡って、光取出部19を発光させるために十分な量の光を導くことができる。同様に、ライトガイド13の第二の領域13Bにおいて、第二の光源12からの出射光がその一端部13fに入射されると、ライトガイド13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13の第二の領域13Bの全長に渡って、光取出部19を発光させるために十分な量の光を導くことができる。
なお、第1実施形態と同じように、本実施形態におけるライトガイド13は二つの領域に区分される構造のみに限定されず、3つ以上の任意の形状の領域に区分されていてもよく、各領域の間に設けられる貫通スリットの形状はそれぞれの領域の形状に応じて適宜調整されていればよい。同様に、貫通スリット内に配置される遮光層の形状は、貫通スリットの形状に応じて適宜調整されていれば良い。
また、本実施形態では、第一の領域13Aに対応する第一の光源11と、第二の領域13Bに対応する第二の光源12とを備えた面状発光装置10を例示したが、本発明の面状発光装置はこれのみに限定されない。複数に区分されたライトガイドの領域に従って、夫々も領域に対応する光源を設置することも可能である。
なお、本実施形態は上記に説明した構造のみに限定されない。図7B及び図7Cは、本実施形態に係る面状発光装置の変形例である。
図7Bに示すように、遮光層114の底部114cは、スイッチシート25の表面に形成された第二の粘着材15Aの表面に形成されている。通常、ライトガイドは、角部13Qによって光が漏れる量が多い。図7Bに示す変形例によれば、遮光層114の底部114cは、スイッチシート25の表面に形成されているので、角部13Qの横方向に遮光層114の底部114cが形成されている。従って、他の部分より、角部13Qにおいて、遮光層が幅方向に厚く形成されたので、より良い遮光効果が得られる。なお、スイッチシートと第二の遮光材15Aとの接着面積が増えたので、耐久性が向上される。さらに、遮光層14の形成面積が少なくなり、遮光層用の遮光材料の量が少なくなる。
なお、図7Cに示すように、粘着材を省略して、ライトガイドとスイッチシートとを直接に接着することも可能である。
<第2実施形態に係る面状発光装置の製造方法;一例>
以下、図8A〜図8Dに基づき、図6A〜図7Aに示す面状発光装置10Aの製造方法の一例について説明する。
まず、ライトガイド13の一方の面13aの必要位置に前述の印刷法により凹凸部19Aを形成して光取出部19を形成する。これらの光取出部19については図8Aでは記載を略しているが、図6Bに例示したように、必要な位置に必要数形成することにする。次に、ライトガイド13の一方の面(裏面)13aの外周側に第一の粘着材15を貼着し、ライトガイド13の一方の面13aの貫通スリット形成予定位置を含む部分に貫通スリットよりも幅広の第二の粘着材15Aを貼着しておく。
この状態から、図8Aに示すようにライトガイド13の必要な位置にCOレーザー光などのレーザー光を照射してライトガイド13を溶断するように例えば平面視でU字形に加工し、貫通スリット13Cを形成する。この際、貫通スリット13Cの下の第二の粘着材15Aも同時にレーザー光にて溶断する。
なお、第1実施形態と同じように、金型による打抜加工により貫通スリット13Cを形成しても良く、エッチングにより貫通スリット13Cを形成しても良い。そのうち、レーザー溶断法を採用する場合、加工速度が速く、大量生産に有利であり、前述のウレタン樹脂などの軟質系の樹脂であっても溶断面を滑らかにしてシャープな溶断面を得ることができる点で好ましい。
貫通スリット13Cを形成した後、ライトガイド13の下面側に図8Bに示すようにスイッチシート20を張り合わせる。なお、ライトガイド13とスイッチシート20の間の間隙は第一の粘着材15と第二の粘着材15Aの厚みに応じて増減することが可能である。
続いて遮光性を有する黒色あるいは暗色系のインクを噴出可能なディスペンサ装置50を用い、このディスペンサ装置50の吐出ヘッド51から必要量のインク52を貫通スリット13Cに向けて吐出させる。このディスペンサ装置50では吐出量を正確に制御できるので、吐出量制御により貫通スリット13Cを全部埋めるのではなく、貫通スリット13Cの内壁面を覆い、貫通スリット13Cの開口縁部を所定の幅で覆い、かつ、貫通スリット13Cの底部を閉じるために必要充分な量のインクを吐出できる。したがって、図8Dに示すように貫通スリット13Cの内壁面を本体部114aで覆い、貫通スリット13Cの開口縁部をフランジ部114bで所定幅覆い、貫通スリット13Cの底部を閉じる底部114cからなる遮光層114を形成することができる。なお、これらのフランジ部114b、本体部114a、及び底部114cは連続に形成されている。すなわち、本体部114aはフランジ部114bの端部から連続に延設され、底部114cは本体部114aの下部(スイッチシート側)から連続に延設されている。
なお、インクを吐出して遮光層114を形成する際、吐出ヘッド51を貫通スリット13Cの長さ方向に沿って所定の速度(例えば数mm/sec)で移動させながらインクを吐出することにより、貫通スリット13Cの長さ方向全体にインクを塗布することができる。その場合、吐出ヘッド51と貫通スリット13Cの開口部との距離を1〜数mm程度、例えば、1〜3mm程度とすることができ、ディスペンサ装置50によるインクの吐出圧として例えば数10kPa程度とすることができる。
以上説明のように、ディスペンサ装置50により遮光層114を形成する場合、貫通スリット13Cが仮に幅狭のスリットであっても確実にその内壁面と底部側と開口縁部側に亘る形状の遮光層114を形成することができる。したがって、貫通スリット13Cの内部に別途遮光部材などを挿入して配置するなどの方法によりも確実かつ簡便に遮光層114を形成することができる。
例えば、貫通スリット13Cの内部に貫通スリット13Cとは別個に自立かつ直立性に優れた樹脂製の遮光部材などを配置すると、0.5mm〜1.8mm程度の厚みが必要である。しかしながら、前述のディスペンサ装置50によるインク塗布型の遮光層114である場合、数10μm程度、例えば、50μm程度の厚さの遮光層114を貫通スリット13Cの内部に確実に形成することができるので、1mm程度以下の幅の貫通スリット13Cに容易に適用することができ、ライトガイド13の小型化、軽量化に寄与する。
なお、本例では貫通スリット13Cの幅を制限するものではなく、1.8mm程度の幅の貫通スリット13Cに遮光層14を適用しても良い。その場合、1.8mm程度の幅の貫通スリットの内側に、数10μm程度の薄い遮光層114を配置することができる。
なお、前述の製造方法において、ライトガイド13の貫通スリット13Cに対しディスペンサ装置50により遮光層114を形成する場合、ライトガイド13の厚みを0.2mm、貫通スリット13Cの狙い幅を0.35mmと仮定すると、インク塗布部分の厚み50μm、黒インク印刷幅(貫通スリット開口部の相対向する縁部に被覆形成する対になるフランジ部をディスペンサ印刷の全幅)1mm以内の精度を得ることは、現状市販のディスペンサ装置を用いて容易に実現することができる。
また、ディスペンサ装置50に代えてスクリーン印刷法などの印刷法により貫通スリット部分に遮光層を形成することも考えられるが、スクリーン印刷法はスキージを印刷面(この場合ライトガイドの上面)に対し平行移動させながらインクを貫通スリットに押し込んで印刷する方法である。したがって、印刷面の上を水平移動するスキージではインクを横方向に移動させる力しか効率良く作用させることが難しく、貫通スリットの内壁面やスイッチシートの上面側にまで十分なインク塗布圧力を作用させることは難しいと思われる。これに対してディスペンサ装置50によりインクを噴射して貫通スリット13Cの部分に塗布するならば、塗布するインクを貫通スリット13Cの開口縁部と内壁面とスイッチシート20の上面側のいずれに対しても噴射力を作用させて確実に吹き付け塗布できる結果、これらの各部分に対し遮光層114を強い接着力で均一に塗布形成することが可能となる。従って、ディスペンサ装置50による吐出ヘッド51の移動速度、吐出ヘッド51と貫通スリット13Cとの相対距離(クリアランス)を適宜調整することにより、インク塗布厚を一定に維持したまま効率良くインク塗布して接着強度の高い遮光層114を形成することができる。
<第2実施形態に係る面状発光装置の製造方法;他の例>
レーザー溶断によりライトガイド13に貫通スリット13Cを形成する場合、レーザー光の照射状態によって貫通スリット13Cが横断面V字状に溶断されることがある。
このような場合は、レーザー溶断した貫通スリットの形状に合わせた断面形状の遮光層が形成される。その場合の製造方法の一例について、図9A〜図9Dに基づいて以下に説明する。
図9A〜図9Dに示す製造方法において、図8A〜図8Dに基づいて説明した製造方法と異なっているのは、レーザー光によりライトガイド13を部分的に溶断形成してなる貫通スリットの横断面形状が略V字形である点である。図9Aにレーザー光により溶断して形成された横断面略V字形の貫通スリット13Dを示す。
この貫通スリット13Dが形成されたライトガイド13においても、レーザー光による溶断の前に、ライトガイド13の一方の面13a側の外周縁部に第一の粘着材15を貼り付け、且つ貫通スリット13Dの形成位置とその周囲部分にも貫通スリット13Dより幅広の粘着材を貼り付けておく。レーザー溶断により貫通スリット13Dを形成するので、図9Aに示すように貫通スリット13Dの底部側に第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aが設けられている。
この後、図9Bに示すように、第一の粘着材15及び第二の粘着材15Aを介してライトガイド13にスイッチシート20を張り合わせる。この後、図9Cに示すように、ディスペンサ装置50の吐出ヘッド51から必要量のインク52を貫通スリット13Dに向けて噴出させる。これにより、貫通スリット13Dの内壁面を覆い、貫通スリット13Dの開口縁部を所定の幅で覆い、かつ、貫通スリット13Dの底部を閉じるために必要充分な量のインクを吐出できるので、図9Dに示すように、通スリット13Dの内壁面を本体部34aで覆い、貫通スリット13Cの開口縁部をフランジ部34bで所定幅覆い、貫通スリット13Dの底部を閉じる底部34cからなる遮光層34を形成することができる。以上により、ライトガイド13とスイッチシート20が積層された面状発光装置を製造することができる。
ところで、図8A〜図8D、図9A〜図9Dに基づいて説明した製造方法では、第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aについてレーザー溶断により孔部を形成したが、第二の粘着材15Aをレーザー溶断しないように加工してライトガイドを製造することもできる。すなわち、第二の粘着材15Aをレーザー溶断せずに、図7Bに示す面状発光装置を製造することができる。
例えば、ライトガイド13にレーザー溶断により貫通スリット部13Cを形成した後、第一の粘着材15と第二の粘着材15Aを貼り合わせてからスイッチシート20に貼り合わせ、この後、図8A〜図8Dまたは図9A〜図9Dにおいて説明したように吐出ヘッド51からインクを吐出して遮光層114あるいは遮光層34を形成しても良い。この場合、押圧後に形成される遮光接着層114の底部114cあるいは遮光層34の底部34cは、スイッチシート20の上面ではなく、第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aの上面に接着されることになる。
また、第二の粘着材15Aをライトガイド13に貼り合わせてからレーザー溶断する場合、第二の粘着材15Aまでレーザー溶断することなく、ライトガイド13の底面位置においてレーザー溶断操作を中止し、第二の粘着材15Aを溶断することなく第二の粘着材15Aをそのまま残した状態から、図8A〜図8Dまたは図9A〜図9Dにおいて説明したように吐出ヘッド51からインクを吐出して遮光層114あるいは遮光層34を形成しても良い。
これらのいずれの場合においても、図7Bに示すように、遮光接着層114の底部114cあるいは遮光層34の底部34cはスイッチシート20上の第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aの表面に接着された構造になる。
これらの製造方法による構造を選択した場合、図8A〜図8D、図9A〜図9Dに示すように第二の粘着材15Aに孔部が形成されることがなく、図8A、図9Aに二点鎖線に示すような第二の粘着材15Aが残るので、この部分に遮光接着層114の底部114cあるいは遮光層34の底部34cを接着させて遮光接着層114あるいは遮光層34を形成し、本願発明の目的を達成することとなる。
即ち、先の実施形態において説明したように、底部114c、34cをスイッチシート20の上面に亘るように形成して遮光接着層114、34を設けた構造としても良く、底部114c、34cをスイッチシート20上の第二の粘着材(第二のスペーサ)15Aの表面に接着して遮光接着層114、34を設けた構造としても良く、いずれにおいても本願発明の目的を達成することができる。
[実施例]
厚さ0.2mmのウレタン樹脂製のライトガイドを複数用い、各ライトガイドの裏面の外周縁部に第一の粘着材を貼り付け、貫通スリットの形成位置の部分にも第二の粘着材を貼り付ける。これらのライトガイドにCOレーザーにより溶断幅0.35mmの貫通スリットを形成して、複数の試料を得た。形成した貫通スリットの溝幅のばらつきはσにて0.01mmであった。COレーザーは焦点位置にてライトガイドを溶断したので、溝幅のばらつきは充分に小さく、大量生産可能なレベルであることを示している。
この貫通スリットを形成したライトガイドにスイッチシートを張り合わせた。ライトガイドの外周縁部と貫通スリットの底部開口周縁部に貼り付けた粘着材は、それぞれ厚さ0.05mmであり、それらを介して貼り付けたスイッチシートの厚みは70μmである。
スイッチシートを貼り付けた後、ライトガイドを水平に設置し、貫通スリットの開口部と吐出ヘッドとのクリアランス1mmに設定して、貫通スリットの開口部の上方からディスペンサ装置によりカーボンインク(黒色インク)を吐出し塗布した。吐出ヘッドの移動速度は貫通スリットの長さ方向に沿って3mm/secに設定し、インク吐出圧を40kPaに設定した。
上述の条件にて形成された遮光層について、図10に示すように、携帯電話の操作スイッチの部分のライトガイドに適用して光遮断率を計測する試験を実施した。ライトガイド(横幅35mm、長さ42mm、厚さ0.2mm)に形成する平面視でU字形の貫通スリット(スリット幅0.1mmあるいは0.35mm、U字形部分の長さ18mm×18mm)をライトガイドの一側中央部に設け、貫通スリットにディスペンサ装置によりカーボンインク(黒色)を吐出して遮光層を形成した構造は本発明に係る実施例である。
これらに対し、U字形の貫通スリットの内側にシリコーン製の詰め物、黒色PET製の詰め物、あるいは、ポリウレタン樹脂に黒色フィラーを混合した材料からなる詰め物をそれぞれ作成し、これらの詰め物を貫通スリット内に埋め込み形成した遮光層を形成し、比較例の試料とした。これら各試料の貫通スリットの内側コーナー部分に第二の光源としてLEDを設置し、貫通スリットの外側にどの程度光漏れを生じるか試験した。ディスペンサ装置により貫通スリット部分を覆うように形成した遮光層は厚さ5〜50μm、貫通スリットの開口両縁部に形成した一対のフランジ部の幅(横方向片長さ)0.1mmとした。
[試験]
前述の条件で製造した複数のライトガイド試料に対し、耐環境試験と押圧耐性試験と光遮断率測定試験を行った。
耐環境試験とは、常温環境(25℃、湿度95%)と高温高湿環境(55℃、湿度95%)に、常温保持540分(9時間)、高温高湿保持540分(9時間)、繰り返し8回交互に曝す試験とした。この耐環境試験によりライトガイドは熱膨張と熱収縮を繰り返し、遮光層の部分には繰り返し熱応力が印加される。
次に、前述の試料に対し、平面視でU字形の貫通スリットの中央位置に対し、直接上から直径1cmの金属製のピストンロッドにより0.8kgの加重を繰り返し3サイクル/秒で印加する繰り返し押圧耐性試験を行った。
次に、各試料に対しLEDを発光させ、光遮断率を測定した。
光遮断率は、1−(光を遮断するべき領域での輝度値合計:漏れ光の輝度値合計)/(ライトガイドの全てのエリアでの輝度合計値)[%]で示す。
次に、比較のために、上述の各試料を製造する際、貫通スリットに対し、黒色に着色したシリコーン樹脂を充填して硬化させ、貫通スリットを完全に埋めた遮光部を形成した比較例について同様な耐環境試験と繰り返し押圧耐性試験を行い、光遮断率の測定を行った。また、各比較例について先の実施例において行った光遮断率測定試験と同じ試験を行い、光遮断率を測定した。これらの試験結果を纏めて以下の表3に示す。
[表3]
Figure 0005194173
表3に示す結果から、本実施形態に係る構造では耐環境試験、繰り返し押圧試験、光遮断率試験のいずれにおいても優れた結果を得ることができた。
具体的に本実施形態に係る各試料は30万回〜100万回あるいはそれ以上の繰り返し打鍵に耐え、上述の製造方法により作成された遮光層はいずれにおいても、繰り返し押圧耐性に優れていることが判明した。
各試料において図10に示す2点鎖線の矩形状計測エリア毎の輝度値を測定し、平面視でU字形の遮光層形成部分の外側の輝度測定を行った結果、光遮断率がいずれも90%以上となり、極めて優れた結果を得ることができた。特に、インク層厚み10〜40μmの例では光遮断率95%の優れた特性を得ることができた。
比較例5、6、7の試料では光遮断率は良好となったが、貫通スリットに沿ってライトガイドの外面に漏れる反射光が発生した。これは、貫通スリットに詰め物を押し込んだ場合、必然的に貫通スリットの内壁面を完全に覆うことができず、わずかながら隙間が生じるため、その隙間の空間に起因して漏れ光が貫通スリットに沿って発生したものと思われる。
比較例4、5、6、7の試料では、耐環境試験において100時間以下で剥離したが、本実施形態に係る試料ではいずれにおいても144時間以上経過後も剥離することが無かった。更に、比較例4、5、6、7の試料では10時間経過後、ウレタン樹脂製のライトガイドが変色を始めた。これは、貫通スリットの全部を樹脂で覆うと、熱はけが悪くなり、ライトガイドを構成するウレタン樹脂の劣化が進行したためであると思われる。ウレタン樹脂の変色が発生すると、ライトガイドとしての光の伝達率が低下するおそれがある。
表3に示す試験結果からインク層の厚みについては5〜40μmの範囲で良好な結果が得られ、貫通スリット幅0.1mmの場合、0.35mmの場合、いずれにおいても良好な結果が得られた。
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る面状発光装置は、光源と、この光源に近接配置されて前記光源からの光をその一端面側から導入するとともに、その面方向(厚み方向)に前記光源からの光を導光するシート状のライトガイドと、このライトガイドの一方の面側に配置されたスイッチシートとを備えた面状発光装置であって、前記ライトガイドの一部に遮光用の貫通スリットが形成され、この貫通スリットを介し前記ライトガイドが複数の発光領域に区分されるとともに、前記ライトガイドの貫通スリットの開口縁部と内壁面とこの内壁面に近接する前記スイッチシートの一面に亘るホットメルト層と遮光層を具備する遮光接着層が、前記ホットメルト層により前記貫通スリットの開口縁部と前記スイッチシートに接着し前記貫通スリット内部に空間を残した状態で、前記遮光層により前記内壁面を覆うように、かつ、前記貫通スリットの内部側に空間を残した状態に形成されている。
本発明の実施形態に係る面状発光装置は、光源と、この光源に近接配置されて前記光源からの光をその一端面側から導入するとともに、その面方向に前記光源からの光を導光するシート状のライトガイドと、このライトガイドの一方の面側にスペーサを介し配置されたスイッチシートとを備えた面状発光装置であって、前記ライトガイドの一部に遮光用の貫通スリットが形成され、この貫通スリットを介し前記ライトガイドが複数の発光領域に区分されるとともに、前記ライトガイドの貫通スリットの開口縁部と内壁面と該内壁面に近接する前記スイッチシート上のスペーサの一面に亘るホットメルト層と遮光層を具備する遮光接着層が、前記ホットメルト層により前記貫通スリットの開口縁部と前記スイッチシート上のスペーサに接着し、前記遮光層により前記内壁面を覆うように、かつ、前記貫通スリットの内部側に空間を残した状態に形成されている。
本発明の実施形態において、前記遮光接着層は、前記ライトガイドの貫通スリットの相対向する内壁面とこれらの内壁面に近接する前記スイッチシートの一面またはその上のスペーサとに亘るように形成され、前記貫通スリットの内側に前記遮光接着層により区画された凹部が形成されている。
本発明の実施形態に係る面状発光装置は、前記遮光接着層の底部が前記ライトガイドの貫通スリット底部と前記スイッチシートまたはその上のスペーサとの間を埋めるように設けられている。
本発明の実施形態に係る面状発光装置は、前記遮光接着層のホットメルト層が前記スイッチシートと前記ライトガイドの貫通スリット開口縁部に加え、前記ライトガイドの貫通スリットの内壁面に接着されている。
本発明の実施形態に係る面状発光装置は、前記貫通スリットの幅が0.1mm〜1mmの範囲にある。
本発明の実施形態に係る面状発光装置の製造方法は、先に記載の面状発光装置を製造するに際し、前記ライトガイドに貫通スリットを形成後、スイッチシートと張り合わせ、前記貫通スリットの開口部分に、この開口部分を覆うようにホットメルト層と遮光層を具備する遮光接着材を仮張りした後、前記開口部分の外側から、前記貫通スリットの幅と深さに対応する凸部を有する熱プレス治具を押し込み、前記ホットメルト層と遮光層を具備する遮光接着材を熱変形させながら前記貫通スリット内に押し込み、前記ホットメルト層を前記ライトガイドの開口縁部と前記スイッチシートに接着して遮光接着層を形成する。
本発明の実施形態に係る面状発光装置の製造方法は、先に記載の面状発光装置を製造するに際し、前記ライトガイドに貫通スリットを形成後、スペーサを介しスイッチシートと張り合わせ、前記貫通スリットの開口部分に、この開口部分を覆うようにホットメルト層と遮光層を具備する遮光接着材を仮張りした後、前記開口部分の外側から、前記貫通スリットの幅と深さに対応する凸部を有する熱プレス治具を押し込み、前記ホットメルト層と遮光層を具備する遮光接着材を熱変形させながら前記貫通スリット内に押し込み、前記ホットメルト層を前記ライトガイドの開口縁部と前記スイッチシート上のスペーサに接着して遮光接着層を形成する。
本発明の実施形態に係る面状発光装置の製造方法は、前記凸部を有する熱プレス治具の押し込みにより、遮光接着材を熱変形させて前記貫通スリット内に押し込み接着し、前記遮光接着層を形成する際、前記貫通スリットの相対向する内壁面間に遮光接着層により区画される凹部を形成する。
本発明の実施形態に係る面状発光装置の製造方法は、前記ライトガイドに貫通スリットを形成する際、貫通スリット形成位置にレーザー光を照射する。
本発明の実施形態に係る面状発光装置の製造方法は、前記熱プレス治具として、前記凸部の幅方向両側に、副押圧部を備えた熱プレス治具を用い、前記貫通スリットに対する前記凸部の挿入状態において前記貫通スリットの開口縁部に位置する遮光接着材を押圧して前記貫通スリット部の開口縁部に被着する遮光接着層のフランジ部を形成する。
本発明の実施形態に係る面状発光装置は、光源と、この光源に近接配置されて前記光源からの光をその一端面側から導入するとともに、その面方向に前記光源からの光を導光するシート状のライトガイドと、このライトガイドの一方の面側に配置されたスイッチシートとを備えた面状発光装置であって、前記ライトガイドの一部に遮光用の貫通スリットが形成され、この貫通スリットを介し前記ライトガイドが複数の発光領域に区分されるとともに、前記ライトガイドの貫通スリットの開口縁部と内壁面とこの内壁面に近接した前記スイッチシートの表面とに亘るように、かつ、前記貫通スリットの内部側に空間を残すようにインク塗布により形成された遮光層が設けられてなる。
本発明の実施形態に係る面状発光装置は、前記ライトガイドと前記スイッチシートの間に第一のスペーサが介挿されてそれらの間に間隙が形成され、前記貫通スリットの底部周縁と前記スイッチシートの表面との間に第二のスペーサが配置されて前記貫通スリットの底部側に間隙が形成されている。
本発明の実施形態に係る面状発光装置は、前記遮光層の底部が前記第二のスペーサの内側に位置する前記ライトガイドと前記スイッチシートとの間の間隙を埋めるように配置されている。
本発明の実施形態に係る面状発光装置は、光源と、この光源に近接配置されて前記光源からの光をその一端面側から導入するとともに、その面方向に前記光源からの光を導光するシート状のライトガイドと、このライトガイドの一方の面側にスペーサを介し配置されたスイッチシートとを備えた面状発光装置であって、前記ライトガイドの一部に遮光用の貫通スリットが形成され、この貫通スリットを介し前記ライトガイドが複数の発光領域に区分されるとともに、前記ライトガイドの貫通スリットの開口縁部と内壁面とこの内壁面に近接した前記スイッチシート上のスペーサの表面とに亘るように、かつ、前記貫通スリットの内部側に空間を残すようにインク塗布により形成された遮光層が設けられている。
本発明の実施形態に係る面状発光装置は、前記ライトガイドの貫通スリットの相対向する開口縁部と相対向する内壁面とこの内壁面に近接する前記スイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面に亘る遮光層が、前記貫通スリットの開口縁部と前記内壁面と前記貫通スリットの底部側に位置するスイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面を覆うように被着され、前記貫通スリットの開口部の内側に前記遮光層により区画された凹部が形成され、前記遮光層の底部が前記ライトガイドの貫通スリット底部と前記スイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面との間を埋めるように設けられている。
本発明の実施形態に係る面状発光装置の製造方法は、先のいずれかに記載の面状発光装置を製造するに際し、前記ライトガイドに貫通スリットを形成後、スイッチシートと張り合わせ、前記貫通スリットの開口部の外側からディスペンサにより、前記貫通スリットの内部側に遮光材料のインクを塗布し、前記ライトガイドの貫通スリットの開口縁部と内壁面と該内壁面に近接した前記スイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面とに亘るように遮光層を形成する。
本発明の実施形態に係る面状発光装置の製造方法は、前記ライトガイドの外周部と前記スイッチシートの間に第一のスペーサを介挿し、前記貫通スリットの底部周縁と前記スイッチシートの表面との間に第二のスペーサを介挿して前記ライトガイドとスイッチシートとの間に間隙を形成して両者を貼り合わせ、前記遮光材料のインクの塗布により前記ライトガイドの貫通スリット底部と前記スイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面との間を埋めるように、かつ、前記貫通スリットの開口縁部と前記内壁面に被着する遮光層を形成する。
本発明の実施形態によれば、ライトガイドを貫通する貫通スリットの開口縁部と内壁面とそれに近接するスイッチシートまたはその上のスペーサの一面に亘るホットメルト層と遮光層を有する遮光接着層を有し、ホットメルト層で貫通スリットの開口縁部とスイッチシートまたはその上のスペーサに接着し、貫通スリットの内壁面を遮光層が覆っている。したがって、貫通スリットを介して隣接する領域へ光が漏れる割合をできる限り少なくすることができ、貫通スリット部分を介して隣接する領域への光漏れが殆ど生じない構造を提供することができる。また、本発明の実施形態により、貫通スリット部分からライトガイドの外部へ光が漏出することも防止できる効果がある。
本発明の実施形態によれば、貫通スリットを介してシート状のライトガイドを複数の領域に分割する構造であって、それぞれの領域に光源を設け、各領域を個別の光源にて照明している構造になっても、貫通スリットの部分からの光漏れを生じない構造とすることができる。
また、遮光接着層をホットメルト層でライトガイドとスイッチシートの両方に対し、あるいは、ライトガイドとスイッチシート上のスペーサに対し、強固に接着することができ、繰り返しの温度履歴に伴う熱応力、あるいは、スイッチシートに対しスイッチ操作に伴う繰り返しの押圧力などを受けたとしても、ライトガイドあるいはスイッチシートまたはその上のスペーサから遮光接着層が剥離するおそれが少ない構造を提供することができる。また、遮光接着層を貫通スリット内に空間を残した状態で設けたので、遮光接着層の形成部分周りにおいて熱がこもることを防止して熱はけの良好な構造とすることができ、貫通スリット部分周りのライトガイドにおいて変色や熱劣化のおそれが少ない構造とすることができる。更にこの構造により、ライトガイドの熱膨張の繰り返しにより貫通スリットの幅を狭めるか広げるようにライトガイドが熱収縮と熱膨張を繰り返し行い、遮光層に繰り返し応力を作用させることがあっても、遮光層は空間を狭めるか、広げる方向に容易に変形できるので、応力緩衝に有利な構造となっている。
前記貫通スリットを被覆するものとして、ホットメルト層と遮光層を備えた遮光接着層を設けており、ホットメルト層は熱プレス治具などを用いて熱プレスにより容易に貫通スリット部分へ圧入可能である。そのため、本発明の実施形態に係る構造は熱プレスにより極めて簡便に実施することができる。
次に、遮光接着層をホットメルト層と遮光層の少なくとも2層を備える構造としたので、ホットメルト層に強い接着力を具備させ、遮光層に優れた遮光性を具備させ、各層の機能分担を図ることができる。したがって、ホットメルト層に具備させる接着力と遮光層に具備させる遮光性能の両方を充分に高いレベルで満足する遮光接着層を実現することができる。
従って、簡易な構造であって、隣接する領域への光漏れ防止効果が高いとともに、接着力に優れ、繰り返しの温度履歴に伴う熱応力やスイッチ操作時の繰り返しの押圧力に耐える強固な遮光構造を備えた面状発光装置を提供することができる。
次に、ライトガイドの貫通スリットの相対向する内壁面とこれらに近接するスイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面に亘るように遮光接着層を形成し、貫通スリットの内側の遮光接着層に凹部を形成すると、ライトガイドの熱膨張の繰り返しにより貫通スリットの幅を狭めるか広げるようにライトガイドが熱収縮と熱膨張を繰り返し行い、遮光接着層に繰り返し応力を作用させることがあっても、遮光接着層は凹部を狭めるか、広げる方向に容易に変形できるので、応力緩衝に有利な構造となっている。
例えば、打鍵などによる繰り返し伸縮作用を受けた場合においても、凹部の存在により遮光層が容易に変形追従できるために、打鍵などによる繰り返し伸縮作用に対する耐久性の面においても有利な構造となっている。
また、ライトガイドの貫通スリットの相対向する内壁面とこれらに近接するスイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面に亘るように遮光接着層を形成すると、貫通スリットの開口縁部の両側部分とそれらに挟まれてそれらよりも下側に位置するスイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面の3箇所でホットメルト層を介し遮光接着層を確実に接着固定できる。したがって、遮光接着層を横断面視で3点支持することができ、スイッチシートに対する繰り返しの温度履歴に伴う熱応力やスイッチ操作に伴う繰り返し押圧力に耐える、剥離し難い遮光接着層を備えた面状発光装置を提供することができる。
次に、遮光接着層の底部がライトガイドの貫通スリット底部とスイッチシートの間、あるいは、貫通スリット底部とスイッチシート上のスペーサとの間を埋めるように設けられている。これにより、遮光接着層が貫通スリット底部とスイッチシートまたはその上のスペーサとの間隙を閉じるので、貫通スリットを介し塵埃がスイッチシート側に進入することを阻止することができ、スイッチシート側への異物の混入を防止することができ、防塵、防水性に優れる。これにより、本発明に係る面状発光装置を長期間使用した場合であっても、スイッチシート側への塵埃の侵入を防止することができ、スイッチシートの誤動作を防止できる構造を提供できる。
更に、貫通スリットの開口縁部とスイッチシートの一面またはその上のスペーサに加え、更に貫通スリットの内壁面にホットメルト層を接着する構造とする場合、より強固な接合構造の遮光接着層を備えた面状発光装置を提供することができる。
また、ホットメルト層と遮光層を備えた遮光接着層を熱プレスにより貫通スリットに押し込み形成した構造であると、幅1mm以下の極めて幅狭の貫通スリットであっても遮光接着層が剥離し難く、耐環境性、繰り返し応力に強い遮光構造を備えたライトガイドを備えた面状発光装置を提供することができる。
前記構造の面状発光装置を製造する時、ライトガイドに貫通スリットを形成後、開口部分を覆うようにホットメルト層と遮光層を備えた遮光接着材を配置し、これを凸部付きの熱プレス治具で貫通スリットに押し込むことで、スイッチシートまたはその上のスペーサの一面と貫通スリットの開口縁部にホットメルト層により確実に接着した構造の遮光接着層を形成することができる。これにより上述した優れた作用効果を奏する面状発光装置を簡便な方法で得ることができる効果がある。
次に、ライトガイドに貫通スリットを形成する場合、レーザー光を照射する方法を採用することができる。これにより任意形状の貫通スリットを簡便にライトガイドに形成することができ、大量生産に有利となる。
面状発光装置の製造方法に用いる熱プレス治具として、凸部の両側に副押圧部を備えた熱プレス治具を用いる場合、凸部によって遮光接着材を貫通スリットに熱変形させながら押込変形させてスイッチシートまたはその上のスペーサの一面側にホットメルト層を熱接着すると同時に、ホットメルト層を貫通スリットの開口縁部に押圧して熱接着することが確実かつ容易に実現できる。したがって、貫通スリットの開口縁部とスイッチシートまたはその上のスペーサの一面に強固に接着した接着強度の高い遮光接着層を備えた面状発光装置を効率良く量産可能となる。
本発明の実施形態によれば、ライトガイドを貫通する貫通スリットの開口縁部と内壁面とそれに近接するスイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面に亘るインク塗布による遮光層を有する。この遮光層で貫通スリットの開口縁部とスイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面に接着し、貫通スリットの内壁面を遮光層が覆っているので、貫通スリットを介して隣接する領域へ光が漏れる割合を可能な限り少なくすることができる。さらに、貫通スリット部分を介して隣接する領域への光漏れが殆ど生じない構造を提供することができる。また、本発明の実施形態に係る構造により、貫通スリット部分からライトガイドの外部へ光が漏出することも防止できる効果がある。
また、遮光接着層を貫通スリット内に空間を残した状態で設けたので、遮光接着層の形成部分周りにおいて熱がこもることを防止して、熱はけの良好な構造とすることができ、貫通スリット部分周りのライトガイドにおいて変色や熱劣化のおそれが少ない構造とすることができる。更にこの構造により、ライトガイドの熱膨張の繰り返しにより貫通スリットの幅を狭めるか広げるようにライトガイドが熱収縮と熱膨張を繰り返し行い、遮光層に繰り返し応力を作用させることがあっても、遮光層は空間を狭めるか、広げる方向に容易に変形できるので、応力緩衝に有利な構造となっている。
次に、遮光層がライトガイドの貫通スリット底部とスイッチシート表面との間またはその上のスペーサの表面との間を埋めるように設けられていると、遮光層が貫通スリット底部とスイッチシートとの間隙またはその上のスペーサとの間隙を閉じる。したがって、貫通スリットを介し塵埃がスイッチシート側に進入することを阻止することができ、スイッチシート側への異物の混入を防止することができ、防塵、防水性に優れる。これにより、本発明の実施形態に係る面状発光装置を長期間使用した場合であっても、スイッチシート側への塵埃の侵入を防止することができ、スイッチシートの誤動作を防止できる構造を提供できる。
次に、ライトガイドの貫通スリットの相対向する開口縁部及び内壁面とこれらに近接するスイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面に亘るように遮光層を形成し、貫通スリットの内側の遮光層に凹部を形成すると、ライトガイドの貫通スリットの相対向する開口縁部及び内壁面とスイッチシートの表面あるいはスペーサの表面を遮光接着層が覆った構造であっても、ライトガイドの熱膨張の繰り返しにより貫通スリットの幅を狭めるか広げるようにライトガイドが熱収縮と熱膨張を繰り返し行い、遮光層に繰り返し応力を作用させることがあっても、遮光層は凹部を狭めるか、広げる方向に容易に変形できるので、応力緩衝により有利な構造となっている。
例えば、打鍵などによる繰り返し伸縮作用を受けた場合においても凹部の存在により遮光層が容易に変形追従できるために、打鍵などによる繰り返し伸縮作用に対する耐久性の面においてもより有利な構造となっている。
前記構造の面状発光装置を製造するにあたり、ライトガイドに貫通スリットを形成後、貫通スリットの開口部分を覆うようにディスペンサによるインク塗布により遮光層を形成することで、スイッチシートの表面またはその上のスペーサの表面と貫通スリットの開口縁部に確実に接着して貫通スリットの内壁面を覆って遮光する構造の遮光層を形成することができる。
これにより上述した優れた作用効果を奏する面状発光装置を簡便な方法で得ることができる効果がある。
本発明の実施形態に係る面状発光装置によれば、簡易な構造で、特定の操作キーのみを選択的に発光させるか、或いは特定の操作キーのみを選択的に発光させないことを確実に実現できる。さらに、環境の温度変化に伴う熱応力などを受けても、遮光接着層が剥離し難く、遮光接着層まわりの熱拡散も良好で、選択的に発光させる領域どうしにおいて光漏れが発生し難い面状発光装置及びその製造方法を提供することができる。
10 面状発光装置
11 第一の光源
12 第二の光源
13 ライトガイド
13A 第一の領域
13B 第二の領域
13C、13C、13C、13D 貫通スリット
14、54 遮光接着層
14A、54A ホットメルト層
14B、54B 遮光層
14a、54a 本体部
14b、54b フランジ部
14c、54c 底部
15 第一の粘着材(第一のスペーサ)
15A 第二の粘着材(第二のスペーサ)
16 凹部
18 間隙
19 光取出部
19A 凹凸部
20 スイッチシート
21 基板
22 接点部
23 メタルプレート
25 押えシート
26 接点部
30 スイッチ素子
40 遮光接着材
40A 遮光層
40B ホットメルト層
50 熱プレス治具
50A 凸部
50B 副押圧部
114、34 遮光層
114a、34a 本体部
114b、34b フランジ部
114c、34c 底部

Claims (15)

  1. 光源と;
    前記光源に近接配置されて、面方向に前記光源からの光を導光し、且つ複数の発光領域、及び、これら各発光領域の間に形成されて前記ライトガイドをその厚み方向に貫通する貫通スリットを有するシート状のライトガイドと;
    前記ライトガイドの表面及び裏面のうちの一方に対向するように配置されたスイッチシートと;
    前記貫通スリットの開口縁部を覆うフランジ部と、前記フランジ部に連続し且つ前記貫通スリットの内部に空間を形成するように前記貫通スリットの互いに対向する内壁面の少なくとも一方を覆う本体部と、前記本体部の下部から延設された底部とを有する遮光層と;
    を備えることを特徴とする面状発光装置。
  2. 前記遮光層の前記底部は、前記貫通スリットに対向する前記スイッチシートの表面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面状発行装置。
  3. 前記貫通スリットと前記スイッチシートとの間に形成されたスペーサをさらに備え;
    前記遮光層の前記底部は、前記貫通スリットに対向する前記スペーサの表面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面状発行装置。
  4. 前記遮光層の前記本体部は、前記貫通スリットの互いに対向する前記内壁面の両方を覆うように形成され;
    前記両側の内壁面に形成された前記本体部は、前記遮光層の底部を介して連続しており;
    前記貫通スリットの内部に形成された前記空間は、前記両側の内壁面に形成された前記本体部と前記遮光層の前記底部とにより囲まれた凹部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の面状発光装置。
  5. 前記貫通スリットの幅が0.1mm〜1mmの範囲にあることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の面状発光装置。
  6. 前記遮光層の前記底部は、前記貫通スリットの底部と、前記スイッチシート及び前記スイッチシートに形成されたスペーサのうちの一方との間を埋めることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の面状発光装置。
  7. 前記遮光層は、インク塗布により形成された遮光層であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の面状発光装置。
  8. 前記遮光層は、ホットメルト層を介して、前記ライトガイドと、前記スイッチシート及び前記スイッチシートに形成されたスペーサのうちの一方とに接着されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の面状発光装置。
  9. ライトガイドに、その厚み方向に貫通する貫通スリットを形成し;
    前記ライトガイドの表面及び裏面のうちの一方側にスイッチシートを貼り合わせ;
    前記貫通スリットの内部に空間を残しながら、前記ライトガイドの前記貫通スリットの開口縁部と、前記貫通スリットの互いに対向する内壁面の少なくとも一方とに亘り連続に形成され、且つ前記内壁面の下部からさらに延設されるように遮光層を形成する;
    ことを特徴とする面状発光装置の製造方法。
  10. 前記貫通スリットの前記開口部分の外側からディスペンサにより、前記貫通スリットの内側に遮光材料のインクを塗布し、前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口縁部と、前記内壁面と、前記内壁面に近接した前記スイッチシートの表面とに亘るように、前記遮光層を形成することを特徴とする請求項9に記載の面状発光装置の製造方法。
  11. 前記貫通スリットの底部と前記スイッチシートとの間にスペーサを介挿して、前記ライトガイドに前記スイッチシートを貼り合わせ;
    前記貫通スリットの前記開口部分の外側からディスペンサにより、前記貫通スリットの内側に遮光材料のインクを塗布し、前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口縁部と、前記内壁面と、前記内壁面に近接した前記スペーサの表面とに亘るように、前記遮光層を形成することを特徴とする請求項9に記載の面状発光装置の製造方法。
  12. 前記貫通スリットの前記開口部分に、ホットメルト層と遮光層を有する遮光接着材を配置し;
    前記貫通スリットの幅と深さに対応する凸部を有する熱プレス治具を用いて、前記開口部分の外側から、前記遮光接着材を熱変形させながら前記貫通スリット内に押し込み、前記ホットメルト層を前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口縁部と前記スイッチシートに接着して、前記遮光層を形成することを特徴とする請求項9に記載の面状発光装置の製造方法。
  13. 前記貫通スリットの底部と前記スイッチシートとの間にスペーサを介挿して、前記ライトガイドに前記スイッチシートを貼り合わせ;
    前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口部分に、ホットメルト層と遮光層を有する遮光接着材を配置し;
    前記貫通スリットの幅と深さに対応する凸部を有する熱プレス治具を用いて、前記開口部分の外側から、前記遮光接着材を熱変形させながら前記貫通スリット内に押し込み、前記ホットメルト層を前記ライトガイドの前記貫通スリットの前記開口縁部と前記スイッチシートに形成されたスペーサに接着して、前記遮光層を形成することを特徴とする請求項9に記載の面状発光装置の製造方法。
  14. 前記熱プレス治具は、前記凸部の幅方向両側に副押圧部を備え;
    前記貫通スリットに前記凸部を挿入した状態において、前記副押圧部により前記貫通スリットの前記開口縁部に位置する前記遮光接着材を押圧して、前記貫通スリット部の前記開口縁部に被着する前記遮光層のフランジ部を形成することを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の面状発光装置の製造方法。
  15. 前記貫通スリットの互いに対向する前記内壁面の両方を覆うように前記遮光層を形成し;
    前記内壁面の両方を覆う前記遮光層は、前記内壁面の下部からさらに延設された遮光層介して連続するように形成し;
    前記内壁面の下部からさらに延設された遮光層介して連続する前記内壁面の両方を覆う前記遮光層により、凹部を形成することを特徴とする請求項9〜14のいずれか一項に記載の面状発光装置の製造方法。
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