JP5930393B2 - キーボードユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えばパーソナルコンピュータ等のキーボードに好適なキーボードユニットに関する。

パーソナルコンピュータ等に用いられているキーボードには、種々のスイッチ機構が採用されているが、薄型に対応可能なことからノート型パーソナルコンピュータ等にはパンタグラフ式のキースイッチ部が多く採用されている。
また、このようなキーボードには、キースイッチ部の下面にバックライトユニットを設置してキー照明を行うものが広く採用されている。

例えば、特許文献１には、パンタグラフ形式のキーモジュールと、キーボードベースと、導光板と、発光ダイオードの光源と、導光板の底表面下方に設けられた反射シートとを備えた発光キーボードが記載されている。この発光キーボードでは、白色の光沢面反射材料で形成された反射シートを用いてキー照明を行っている。

特開２０１０−２４４５０８号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来のバックライトユニットを有するキーボードユニットでは、キーモジュールのパンタグラフ部が樹脂製であるため、剛性が低く、ガタつきが生じ易いと共に、キートップの端部を押し下げた際にリンク部材が撓んでキートップが斜めに押し下げられてしまう不都合があった。このため、キートップの中心部を押し下げた際とキートップの端部を押し下げた際とでスイッチ特性の差が大きくなってしまい、キートップの遊びが増えてスイッチの操作感が悪化してしまう問題があった。このため、パンタグラフ部を剛性の高い金属製にすることも考えられるが、樹脂製の場合に比べるとバックライトユニットからの光を遮断してしまい、キー照明が暗くなる不都合があった。
さらに、光の反射効率を上げるために反射シートを白色の反射面から銀色の反射面に変更することも考えられるが、銀色の反射シートでは、通常表面に保護膜としてＰＥＴフィルムが貼られており、反射した光がＰＥＴフィルムを透過して色味が変わり、白色光であった光の色度が黄色寄りにずれてしまう問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、キー輝度の低下と色度のずれとを調整することができるキーボードユニットを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るキーボードユニットは、複数のキースイッチ部と、前記キースイッチ部の下面側に設置されたバックライトユニットとからなるキーボードユニットであって、前記キースイッチ部が、キートップと、該キートップの下方に設けられ複数の開口部を有するベースプレートと、前記キートップと前記ベースプレートとの間に配され前記キートップを上下動可能に支持するパンタグラフ部と、前記キートップを上方に付勢する付勢機構とを備え、前記バックライトユニットが、前記ベースプレートの下面側に設置され、透光性の板材で構成されその端面から入射された光を導光すると共に光路変換してその上面から照明光として前記開口部内に出射する導光板と、該導光板の端面に配されて前記導光板内に光を出射する光源と、前記導光板下に配されて上面に反射面を有する反射シートとを備え、前記反射シートが、前記反射面として銀色の光沢面を有すると共に反射された光が反射前の光より黄色成分が多くなる特性を有し、前記光源が、基準白色から青色側にずれた色度を有する白色に近似した光を出射するＬＥＤ光源であることを特徴とする。

このキーボードユニットでは、反射シートが、反射面として銀色の光沢面を有すると共に反射された光が反射前の光より黄色成分が多くなる特性を有しているので、白色の反射面よりも正反射率の高い銀色光沢面の反射面で高輝度なキー照光が実現する。さらに、光源が、基準白色から青色側にずれた色度を有する白色に近似した光を出射するＬＥＤ光源であるので、反射シートに入射する光を青色寄りに予め色度をずらしており、反射シートで反射された光が黄色寄りに色度がずれても、色度が調整されて色度ずれの少ない白色光に戻すことができる。

第２の発明に係るキーボードユニットは、第１の発明において、前記パンタグラフ部が、金属製であることを特徴とする。
すなわち、このキーボードユニットでは、パンタグラフ部が、金属製であるので、高剛性な金属製のパンタグラフ部によってキースイッチ部のガタつきが抑制される。なお、金属製のパンタグラフ部を採用しても、上記反射シート及び光源を備えているので、良好なキー輝度を確保することができる。

第３の発明に係るキーボードユニットは、第１又は第２の発明において、前記導光板の表裏面の少なくとも一方に、反射膜が少なくとも一部に形成され、該反射膜が、反射された光が反射前の光より青色成分が多くなる特性を有していることを特徴とする。
すなわち、このキーボードユニットでは、導光板の反射膜が、反射された光が反射前の光より青色成分が多くなる特性を有しているので、上記色度調整用のＬＥＤ光源を用いても色度の調整が不十分である場合でも、上記反射膜により色調を青色側にシフトさせることで、より正確な色度調整が可能になる。

第４の発明に係るキーボードユニットは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記反射シートが、Ａｇの反射層と、該反射層の上に積層されたＰＥＴフィルム層とを有していることを特徴とする。
すなわち、このキーボードユニットでは、反射シートが、Ａｇの反射層と、該反射層の上に積層されたＰＥＴフィルム層とを有しているが、上記色度調整されたＬＥＤ光源からの光を入射させることで、ＰＥＴフィルム層を介して反射された光が黄色寄りに色度が変化しても、良好な白色を得ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明に係るキーボードユニットによれば、反射シートが、反射面として銀色の光沢面を有するので、白色の反射面よりも正反射率の高い銀色光沢面の反射面で高輝度なキー照光が実現する。さらに、光源が、基準白色から青色側にずれた色度を有する白色に近似した光を出射するＬＥＤ光源であるので、反射シートに入射する光を青色寄りに予め色度をずらしており、反射シートで反射された光が黄色寄りに色度がずれても、色度が調整されて色度ずれの少ない白色光に戻すことができる。
したがって、高剛性が得られる金属製のパンタグラフ部を採用しても、光源の追加や多量の電流を流さずに、従来と同様のキー輝度が得られ、さらに色度ずれが抑制された良好な白色光でキー照明を行うことができる。

本発明に係るキーボードユニットの一実施形態において、２つのキースイッチ部を有した例で示す断面図である。 本実施形態において、反射シートを示す簡易的な要部の拡大断面図である。 本実施形態において、キースイッチ部を示す中央で切断した際の断面図である。 本実施形態において、ベースプレート上に設置したパンタグラフ部を示す斜視図である。 本実施形態において、ラバードームスイッチから上の部材を示すキースイッチ部の分解斜視図である。 本実施形態において、ラバードームスイッチより下の部材を示すキースイッチ部の分解斜視図である。 本発明に係るキーボードユニットの実施例及び比較例において、ＬＥＤ光源ランク別の色度座標を示すグラフである。 図７の要部を拡大したＬＥＤ光源ランク別の色度座標を示すグラフである。

以下、本発明に係るキーボードユニットの一実施形態を、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態におけるキーボードユニット１は、図１に示すように、複数のキースイッチ部２と、キースイッチ部２の下面側に設置されたバックライトユニットＢＬとからなるキーボードユニットである。

上記キースイッチ部２は、図３から図６に示すように、裏面に複数の上部係止部３を有するキートップ４と、該キートップ４の下方に設けられ複数の下部係止部５と複数の開口部とを有するベースプレート６と、キートップ４とベースプレート６との間に配されキートップ４を上下動可能に支持するパンタグラフ部７と、キートップ４を上方に付勢する付勢機構付として機能するラバードームスイッチ８とを備えている。

上記バックライトユニットＢＬは、ベースプレート６の下面側に設置され、透光性の板材で構成されその端面から入射された光を導光すると共に光路変換してその上面から照明光として上記開口部内に出射する導光板２１と、該導光板２１の端面に配されて導光板２１内に光を出射する光源Ｌと、導光板２１下に配されて上面に反射面を有する反射シート２２と、導光板２１の上に設置された遮光マスク２３とを備えている。

上記反射シート２２は、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。この反射シート２２は、反射面として銀色の光沢面を有すると共に反射された光が反射前の光より黄色成分が多くなる特性を有している。すなわち、図２に示すように、反射シート２２は、ＰＥＴフィルム層等の下地層２２ａの上にトップコート層（図示略）等を介してＡｇ蒸着等で形成されたＡｇの反射層２２ｂと、該反射層２２ｂの上に接着層であるアンカーコート層（図示略）を介して積層されたＰＥＴフィルム層２２ｃとを有している。

上記光源Ｌは、ＬＥＤ光源であって、導光板２１の端面に光出射面である先端面を対向させて設置された白色ＬＥＤである。この白色ＬＥＤは、例えば基板上の半導体発光素子を樹脂材で封止したものであり、半導体発光素子として、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。上記樹脂材は、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばＹＡＧ蛍光体が添加されている。このＹＡＧ蛍光体は、半導体発光素子からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により基準白色の白色光に近い光を生じさせるものである。

本実施形態の光源Ｌは、基準白色から青色側にずれた色度を有する白色に近似した光を出射するＬＥＤ光源である。この光源Ｌは、反射シート２２で反射される光の色度ずれに応じて種々のＬＥＤランク範囲から選択したＬＥＤ光源が採用される。すなわち、反射シート２２で反射される光が黄色寄りに色度がずれるほど、色度のＬＥＤランク範囲のうち青色寄りに色度がずれたＬＥＤ光源を光源Ｌとして採用することが好ましい。

なお、光源Ｌは、ＬＥＤ回路基板２４上に複数が導光板２１の端面に沿って並んで実装されている。
上記遮光マスク２３は、銀色の反射面を下面側に有しており、キースイッチ部２の直下に照明用孔２３ａが形成されている。

上記導光板２１は、入光面である端面に配した光源Ｌから入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する薄板状の導光体である。例えば、導光板２１は、ポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等の透光性樹脂材料で構成されている。
この導光板２１の表裏面の少なくとも一方には、反射膜２１ａが少なくとも一部に形成されている。この反射膜２１ａは、反射された光が反射前の光より青色成分が多くなる特性を有している。

本実施形態では、遮光マスク２３の照明用孔２３ａの直下に反射膜２１ａを形成している。
この反射膜２１ａは、例えば白インキに青インキが僅かに添加されて印刷されたものであり、インキとしては、市販のＵＶ硬化型インキや蒸発乾燥型インキの白インキ及び青インキが採用可能である。

上記キースイッチ部２は、ベースプレート６上に設置されスイッチ配線が内蔵されたメンブレンスイッチであるメンブレン９と、該メンブレン９上に設置されたラバーキーシート１０とを備えている。なお、上記ラバードームスイッチ８は、ラバーキーシート１０上に設置され上端がキートップ４の裏面に当接している。

上記キートップ４は、例えば図５に示すように、略四角形状であって上面に文字や記号等が印字されている。このキートップ４は、下方からの照明光が透過又は半透過可能な材料で形成されている。
上記ラバードームスイッチ８は、図３に示すように、内部の中心軸上にコネクティングピン８ａが一体形成されており、キートップ４と共に上部が押し下げられるとコネクティングピン８ａの下端が下方のラバーキーシート１０の中央孔を通してメンブレン９の中央を押し下げ、該中央に形成された接点を電気的に接続するようになっている。

上記パンタグラフ部７は、金属製であり、図５に示すように、互いに平行に配されそれぞれ上部係止部３に回動可能に係止された上部内側シャフト部材１１及び上部外側シャフト部材１２と、上部内側シャフト部材１１及び上部外側シャフト部材１２に平行に配されそれぞれ下部係止部５に回動可能に係止された下部内側シャフト部材１３及び下部外側シャフト部材１４と、上部内側シャフト部材１１の両端にそれぞれ一端が固定されていると共に下部内側シャフト部材１３に他端が固定され中間に内側貫通孔が形成された一対の内側リンク部材１５と、上部外側シャフト部材１２の両端にそれぞれ一端が固定されていると共に下部外側シャフト部材１４に他端が固定され中間に外側貫通孔が形成された一対の外側リンク部材１６と、互いに隣接して配された内側貫通孔と外側貫通孔とに挿通された一対の結合ピン１７とを備えている。

上記の上部内側シャフト部材１１，上部外側シャフト部材１２，下部内側シャフト部材１３，下部外側シャフト部材１４，内側リンク部材１５及び外側リンク部材１６は、全て金属で形成されている。さらに、ベースプレート６も金属板で形成されている。例えば、上部内側シャフト部材１１，上部外側シャフト部材１２，下部内側シャフト部材１３及び下部外側シャフト部材１４は、例えばアルミニウム合金で形成され、内側リンク部材１５及び外側リンク部材１６は、Ｆｅ系金属で形成されている。

上記上部係止部３としては、断面略コ字状に形成され上部外側シャフト部材１２の両端部を回動可能に支持する一対の第１係止部３ａと、断面略コ字状に形成され上部内側シャフト部材１１の両端部を回動可能に嵌め込んで支持する一対の第２係止部３ｂとがキートップ４の裏面に設けられている。なお、上部外側シャフト部材１２は、その延在方向に直交する方向かつキートップ４の平面方向にスライド可能に当該方向に開口した一対の第１係止部３ａに支持されている。

上記下部係止部５としては、断面略コ字状に形成され下部内側シャフト部材１３の両端部を回動可能に支持する一対の第３係止部５ａと、断面円弧状に形成され下部外側シャフト部材１４の中央の２箇所を支持する一対の第４係止部５ｂとがベースプレート６の上面に形成されている。なお、下部内側シャフト部材１３は、その延在方向に直交する方向かつキートップ４の平面方向にスライド可能に当該方向に開口した一対の第３係止部５ａに支持されている。

上記下部外側シャフト部材１４は、軸方向の他の部分と径の異なる段差部として、中央に他の部分よりも径の大きい大径部１４ａが形成されており、下部外側シャフト部材１４の中央に嵌め込まれる一対の第４係止部５ｂが、大径部１４ａの両側に該大径部１４ａを挟むように設けられている。すなわち、一対の第４係止部５ｂは、下部外側シャフト部材１４が嵌め込まれた状態で大径部１４ａの端部に当接して下部外側シャフト部材１４の軸方向の移動を規制すると共に内側曲面で下部外側シャフト部材１４の外周面を摺動可能に支持する。
したがって、下部外側シャフト部材１４がスナップフィット的に一対の第４係止部５ｂに嵌め込まれて支持されている。また、一対の第４係止部５ｂが、大径部１４ａの両側に嵌め込まれているので、下部外側シャフト部材１４が延在方向に動くことを規制している。

また、ベースプレート６には、下部外側シャフト部材１４の両端部を回動可能に支持する一対の受け部６ｂが形成されている。これらの受け部６ｂは、下部外側シャフト部材１４の両端部の外径に対応して上方に開口した円弧状に形成されている。
内側リンク部材１５の両端部には、上部内側シャフト部材１１又は下部内側シャフト部材１３の端部が嵌め込まれる内側用端部孔１５ｂが形成され、外側リンク部材１６の両端部には、上部外側シャフト部材１２又は下部外側シャフト部材１４の端部が嵌め込まれる外側用端部孔１６ｂが形成されている。

内側リンク部材１５の内側貫通孔が形成された部分（中央部）と内側用端部孔が形成された部分（両端部）は、軸方向の他の部分よりも幅広に形成されて剛性が低下しないように設定されている。また、同様に、外側リンク部材１６の外側貫通孔が形成された部分（中央部）と外側用端部孔１６ｂが形成された部分（両端部）は、軸方向の他の部分よりも幅広に形成されて剛性が低下しないように設定されている。

さらに、ベースプレート６は、一対の結合ピン１７の直下に形成された一対の中間逃げ孔部６ｃと一対の結合ピン１７の外側かつ中間逃げ孔部６ｃの縁に立設された一対のピン押さえ部６ｄとを有している。
なお、上記各下部係止部５，受け部６ｂ及びピン押さえ部６ｄは、金属板のベースプレート６を曲げ加工することにより形成されている。

さらに、ベースプレート６は、内側リンク部材１５及び外側リンク部材１６の各両端部の直下に形成された４つの端部逃げ孔部６ｅと、第４係止部５ｂの直下に形成された大径部逃げ孔部６ｆとを有している。端部逃げ孔部６ｅは、内側リンク部材１５及び外側リンク部材１６の各両端部がベースプレート６に当接しないように空けられたものであり、大径部逃げ孔部６ｆは、大径部１４ａがベースプレート６に当接しないように空けられたものである。
なお、ベースプレート６には、上述した複数の孔部が形成されており、これらの孔部は下方からの照明光を通すための開口部ともなっている。

このように本実施形態のキーボードユニット１では、反射シート２２が、反射面として銀色の光沢面を有すると共に反射された光が反射前の光より黄色成分が多くなる特性を有しているので、白色の反射面よりも正反射率の高い銀色光沢面の反射面で高輝度なキー照光が実現する。
また、パンタグラフ部７が金属製であるので、高剛性なパンタグラフ部７によってキースイッチ部２のガタつきが抑制される。

さらに、光源Ｌが、基準白色から青色側にずれた色度を有する白色に近似した光を出射するＬＥＤ光源であるので、反射シート２２に入射する光を青色寄りに予め色度をずらしており、反射シート２２で反射された光が黄色寄りに色度がずれても、色度が調整されて色度ずれの少ない白色光に戻すことができる。
特に、反射シート２２が、Ａｇの反射層２２ｂと、該反射層２２ｂの上に積層されたＰＥＴフィルム層２２ｃとを有しているが、上記色度調整されたＬＥＤ光源からの光を入射させることで、ＰＥＴフィルム層２２ｃを介して反射された光が黄色寄りに色度が変化しても、良好な白色を得ることができる。

また、導光板２１の反射膜２１ａが、反射された光が反射前の光より青色成分が多くなる特性を有しているので、上記色度調整用のＬＥＤ光源を用いても色度の調整が不十分である場合でも、上記反射膜２１ａにより色調を青色側にシフトさせることで、より正確な色度調整が可能になる。

さらに、上部内側シャフト部材１１，上部外側シャフト部材１２，下部内側シャフト部材１３，下部外側シャフト部材１４，内側リンク部材１５及び外側リンク部材１６が、全て金属で形成されているので、パンタグラフ部７全体が高剛性になり、キートップ４が押し下げられた際の撓みが抑制される。特に、一対の内側リンク部材１５が金属製の上部内側シャフト部材１１及び下部内側シャフト部材１３で連結されていると共に一対の外側リンク部材１６も金属製の上部外側シャフト部材１２及び下部外側シャフト部材１４で連結されていることで、シャフト部材の延在方向において撓みが生じ難くキートップ４が斜めに押し下げられ難くなる。したがって、キートップ４の中心部を押し下げた際とキートップ４の端部を押し下げた際とのスイッチ特性の差が低減し、さらにオーバーストローク等も抑制でき、キートップ４の遊びも減って操作感が向上する。

次に、本実施形態のキーボードユニットにおいて、反射シートと種々のＬＥＤランク範囲の光源とを組み合わせた際のＬＥＤランク別の色度座標を調べた結果を、図７及び図８に示す。
この色度座標は、ＣＩＥ表色系の座標系であって、図中、本発明の実施例である反射シートは「銀シート」と記載している。また、比較例として従来の反射シートは「白黒シート」と記載している。さらに、ＬＥＤ光源としては、図中の「（１）」「（２）」「（３）」「（４）」の４つのＬＥＤランク範囲のものを用意した。なお、これらのうち基準白色に最も近い従来のＬＥＤ光源は「（２）」であり、最も青色寄りの白色光のＬＥＤ光源は「（４）」である。

図７及び図８からわかるように、従来の反射シートとＬＥＤ光源とを組み合わせた「白黒シート＋（１）」は、基準白色に近い白色光が得られているが、輝度向上のために銀色の反射面を有する反射シートを使用すると、従来と同じランクのＬＥＤ光源では「銀シート＋（１）」で示されるように、色度が「黄」側にずれてしまう。これに対して、本発明の実施例では、ＬＥＤ光源のランクを青色寄りの色度を有する「（４）」変更しているため、「銀シート＋（４）」で示されているように、色度が「青」側に戻されている。さらに、この実施例では、従来の色度まで戻りきらなかったため、導光板の反射膜に上述した「青インキ」を白インキに１％添加して印刷した実施例を用いると、「銀シート＋（４）＋青１％」に示すように、従来とほぼ同じ色度を得ることができている。

なお、各ＬＥＤランク範囲と各実施例及び比較例との色度を、表１に示す。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

１…キーボードユニット、２…キースイッチ部、４…キートップ、６…ベースプレート、７…パンタグラフ部、８…ラバードームスイッチ（付勢機構）、２１…導光板、２２…反射シート、２１ａ…反射膜、２２ｂ…反射層、２２ｃ…ＰＥＴフィルム層、ＢＬ…バックライトユニット、Ｌ…光源

Claims (4)

1. 複数のキースイッチ部と、前記キースイッチ部の下面側に設置されたバックライトユニットとからなるキーボードユニットであって、
   前記キースイッチ部が、キートップと、該キートップの下方に設けられ複数の開口部を有するベースプレートと、前記キートップと前記ベースプレートとの間に配され前記キートップを上下動可能に支持するパンタグラフ部と、前記キートップを上方に付勢する付勢機構とを備え、
   前記バックライトユニットが、前記ベースプレートの下面側に設置され、透光性の板材で構成されその端面から入射された光を導光すると共に光路変換してその上面から照明光として前記開口部内に出射する導光板と、該導光板の端面に配されて前記導光板内に光を出射する光源と、前記導光板下に配されて上面に反射面を有する反射シートとを備え、
   前記反射シートが、前記反射面として銀色の光沢面を有すると共に反射された光が反射前の光より黄色成分が多くなる特性を有し、
   前記光源が、基準白色から青色側にずれた色度を有する白色に近似した光を出射するＬＥＤ光源であり、
   前記キートップが裏面に複数の上部係止部を有し、
   前記ベースプレートが複数の下部係止部を有し、
   前記パンタグラフ部が、互いに平行に配されそれぞれ前記上部係止部に回動可能に係止された上部内側シャフト部材及び上部外側シャフト部材と、
   前記上部内側シャフト部材及び前記上部外側シャフト部材に平行に配されそれぞれ前記下部係止部に回動可能に係止された下部内側シャフト部材及び下部外側シャフト部材と、
   前記上部内側シャフト部材の両端にそれぞれ一端が固定されていると共に前記下部内側シャフト部材に他端が固定され中間に内側貫通孔が形成された一対の内側リンク部材と、
   前記上部外側シャフト部材の両端にそれぞれ一端が固定されていると共に前記下部外側シャフト部材に他端が固定され中間に外側貫通孔が形成された一対の外側リンク部材と、
   互いに隣接して配された前記内側貫通孔と前記外側貫通孔とに挿通された一対の結合ピンとを備え、
   前記ベースプレートが、一対の前記結合ピンの直下に形成された一対の中間逃げ孔部と、一対の前記結合ピンの外側かつ前記中間逃げ孔部の縁に立設された一対のピン押さえ部とを有していることを特徴とするキーボードユニット。
2. 請求項１に記載のキーボードユニットにおいて、
   前記パンタグラフ部が、金属製であることを特徴とするキーボードユニット。
3. 請求項１又は２に記載のキーボードユニットにおいて、
   前記導光板の表裏面の少なくとも一方に、反射膜が少なくとも一部に形成され、
   該反射膜が、反射された光が反射前の光より青色成分が多くなる特性を有していることを特徴とするキーボードユニット。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のキーボードユニットにおいて、
   前記反射シートが、Ａｇの反射層と、
   該反射層の上に積層されたＰＥＴフィルム層とを有していることを特徴とするキーボードユニット。