TW201506975A - 開關以及使用該開關的鍵盤 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有均勻亮度的區域廣的開關。為此，該開關使從位於在光源的正上方配置的導光體(50)的下端面的入射面入射的上述光源的光，經由位於上述導光體(50)的上端面的出射面出射。特別是，在上述導光體(50)的入射面形成有凹透鏡(52)，並且上述出射面設為微透鏡陣列(53)。

Description

開關以及使用該開關的鍵盤

本發明關於開關，特別是關於具有在基板的表面上安裝的光源的發光式鍵盤開關。

習知，作為發光式開關，例如具有在基板的表面上安裝的LED3正上方配置使光透過的導光部7的橡膠開關(參照專利文獻1)。

另外，例如，具有在基板的表面上安裝的LED60的正上方配置無色透明的透鏡20的開關裝置(參照專利文獻2)。接著，將透鏡20的下表面設為凹面，而且將其上表面設為經皺褶加工之凸面，藉此抑制亮度不均。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2006-302555號公報

[專利文獻2]日本專利特開2009-123662號公報

但是，在專利文獻1的橡膠開關中，如專利文獻1的圖4所示，上述導光部7的上端面以及下端面為平坦面。因此，從導光 部7的下端面入射的LED的光，在光的指向性以及發光分佈沒有被改善的狀態下，從導光部7的上端面出射。結果，具有如下問題，即於通過上述導光部7的光的亮度出現偏差，從而不能夠得到亮度均勻性良好的開關。

另一方面，在專利文獻2的開關裝置中，在因與接點機構等之佔有面積的關係而透鏡20的截面積被限定的情況下，具有亮度均勻性良好之區域狹小的問題。

本發明鑒於上述問題，以提供一種亮度均勻性良好的區域廣的開關為課題。

為了解決上述課題，本發明的開關係使從位於在光源的正上方配置的導光體的下端面的入射面入射的上述光源的光，經由位於上述導光體的上端面的出射面出射，且構成為在上述導光體的入射面形成有凹透鏡，並且將上述出射面設為微透鏡陣列之構造。

根據本發明，從位於導光體的下端面的入射面入射的光源的光經由形成在上述入射面的凹透鏡，成為光的分佈為具有2個峰值之區域較廣的分佈，並且，藉由形成在上述出射面的微透鏡陣列結構，能夠緩和光的指向性，改善亮度均勻性。因此，可獲得從導光體出射的光的亮度均勻，且亮度均勻性良好的區域廣的開關。

作為本發明的實施形態，亦可以採用將上述光源直接安裝在基板上的結構。

根據本實施形態，能夠獲得適用範圍廣且設計自由度廣的通用性的開關。

作為本發明的其他實施形態，上述導光體可以為圓柱形狀，另外，上述導光體亦可以為多角柱形狀。進而，當然亦可以為圓錐台或多角錐台。

根據本實施形態，能夠按照需要選擇導光體的形狀，而能夠獲得使用方便的開關。

作為本發明的其他的實施形態，上述凹透鏡的傾斜角度亦可以構成為在55度以下。

根據本實施形態，能夠獲得可有效利用光源發出的光之60%的開關。

作為本發明的不同的實施形態，上述微透鏡陣列結構可以為將鄰接的微透鏡配置為格子狀而形成的，也可以為將鄰接的微透鏡配置為蜂窩結構而形成的，另外，也可以將上述微透鏡的外周緣部相互重疊而形成。

根據本實施形態，按照用途而選擇的範圍廣，設計的自由度廣，因此易於設計。

作為本發明的新的實施形態，上述微透鏡的直徑亦可以為1mm以下。

根據本實施形態，能夠獲得亮度均勻性良好的開關。

作為本實施形態之實施形態，上述微透鏡的傾斜角度亦可以為20度以上且60度以下。

根據本實施形態，若傾斜角度為20度以上，則能夠獲得亮度的偏差小且亮度均勻性良好的開關。另外，若傾斜角度未滿60度， 則能夠獲得導光體的模具容易製造的開關。

本發明的鍵盤係只要具有上述的開關即可。

根據本發明，從位於導光體的下端面的入射面入射的光源的光經由形成在上述入射面的凹透鏡，成為光的分佈為具有2個峰值的區域廣之分佈，並且，藉由形成在上述出射面的微透鏡陣列結構，能夠緩和光的指向性，改善亮度均勻性。因此，具有如下之效果：可獲得具備從導光體出射的光的亮度均勻，且亮度均勻性良好的區域廣的開關之鍵盤。

10‧‧‧基板

11‧‧‧光源(LED等)

12‧‧‧定位孔

13‧‧‧端子孔

20‧‧‧箱型基座

21‧‧‧環狀稜

21a‧‧‧卡合承受部

21b‧‧‧引導突部

22‧‧‧支柱台

22a‧‧‧補強稜

23‧‧‧插入孔

24‧‧‧圓環狀稜

24a,24b‧‧‧壓入用突部

25‧‧‧環狀槽

26‧‧‧抵接段部

26a‧‧‧壓入用突部

26b‧‧‧引導槽

26c‧‧‧防脫離突起

27‧‧‧定位突部

28‧‧‧端子孔

30,40‧‧‧接點端子

31,41‧‧‧端子部

32,42‧‧‧可動接觸片

32a,42a‧‧‧可動接點

33,43‧‧‧防脫離舌片

34,44‧‧‧可動接點

35,45‧‧‧按壓承受部

36,46‧‧‧定位部

37,47‧‧‧固定接觸片

38,48‧‧‧固定接點

50‧‧‧導光體

51‧‧‧定位突起

52‧‧‧凹透鏡

53‧‧‧微透鏡陣列

60‧‧‧復位彈簧

70‧‧‧按鈕

71‧‧‧滑動部

72‧‧‧環狀段部

72a‧‧‧切口部

73‧‧‧彈性接觸片

73a‧‧‧抵接突起

74‧‧‧按壓稜

75‧‧‧按鈕本體部

75a‧‧‧圓環狀槽

76‧‧‧嵌合孔

77‧‧‧錐面

78‧‧‧卡合稜

80‧‧‧框狀外罩

81‧‧‧限位稜

82‧‧‧彈性卡合部

83‧‧‧嵌合切口部

90‧‧‧鍵頂受光面

圖1A、圖1B係表示本發明的開關的第一實施形態之從不同角度觀察之整體立體圖。

圖2係圖1A所圖示之開關的分解立體圖。

圖3係圖1B所圖示之開關的分解立體圖。

圖4A、圖4B係從不同角度觀察圖2、圖3所圖示之箱形基座的放大立體圖。

圖5係從不同角度觀察圖4所圖示之箱形基座的放大立體圖。

圖6A、圖6B係從不同角度觀察圖2、圖3所圖示之接點端子的放大立體圖。

圖7A、圖7B、圖7C係從不同角度觀察圖2、圖3所圖示之導光體的放大立體圖以及剖面圖。

圖8A、圖8B係從不同角度觀察圖2、圖3所圖示之按鈕的放大立體圖。

圖9A、圖9B係表示圖1所圖示之開關的動作前的縱剖面立體 圖以及俯視剖面圖。

圖10A、圖10B係表示圖1所圖示之開關的動作後的縱剖面立體圖以及俯視剖面圖。

圖11A、圖11B係表示本發明之開關的第二實施形態之動作前後的縱剖面立體圖。

圖12係從不同角度觀察圖11所圖示之開關的按鈕的放大立體圖。

圖13係從不同角度觀察圖11所圖示之開關的框狀外罩的放大立體圖。

圖14係用於說明本發明的開關的實施例1的分析條件的概略圖。

圖15係表示關於本發明的開關的實施例1的分析結果的曲線圖。

圖16A、圖16B係圖示上述實施例2、3的分析結果的分佈圖。

圖17A、圖17B係圖示相對於上述實施例之比較例1、2的分析結果的分佈圖。

圖18係用於說明本發明的開關的實施例4的分析條件的剖面立體圖。

圖19係圖示實施例4的分析結果的分佈圖。

圖20係圖示實施例4的分析結果的其他分佈圖。

圖21係圖示實施例4的分析結果的另一分佈圖。

按照圖1至圖21之添附圖式說明本發明的開關。

如圖1至圖10所示，第一實施形態的開關具有安裝在基板10 上的箱形基座20、組裝在上述箱形基座20上的1對接點端子30、40、導光體50、復位彈簧60、按鈕70、框狀外罩80，其中，在基板10的表面上安裝有LED等光源11。

如圖2所示，在上述基板10上，將在表面上安裝的光源11置於其間而設置一對定位孔12、12，並且將上述光源11置於其間而設置一對端子孔13、13。

如圖4以及圖5所示，上述箱形基座20為俯視呈方形的樹脂成形品，沿著其開口緣部形成環狀稜21，並且切掉上述環狀稜21的相向的邊的中央而形成卡合承受部21a。另外，在上述箱形基座20的開口緣部的角部突出設置剖面為大致L字形的引導突部21b。進而，在上述箱形基座20的底面中央突出設置之支柱台22上形成俯視呈方形的插入孔23，並且在上述支柱台22的外周面一體形成具有錐面的補強稜22a。

另外，如圖5所示，在上述箱形基座20上，在上述支柱台22的周圍同心圓狀地突出設置圓環狀稜24而形成環狀槽25。另外，在上述圓環狀稜24的外周面上，向側方平行地突出一對壓入用突部24a、24b。進而，在上述箱形基座20之與上述壓入用突部24a、24b對向的內側面突出設置抵接段部26，並且在上述抵接段部26的內側面的一邊單側緣部突出設置一對壓入用突部26a、26a，而形成引導槽26b，另一方面，在另一邊單側緣部突出設置防脫離突起26c。而且，如圖4B所示，在上述箱形基座20的下表面將上述插入孔23置於其間而設置有一對定位突部27、27，並且設置有一對端子孔28、28。上述端子孔28係連通於上述引導槽26b。

如圖6所示，一對接點端子30、40具有相同形狀，並 且點對稱地配置在上述箱形基座20上。

上述接點端子30是對導電性薄板進行鑽孔而進行衝壓加工而成，並實施突出加工而形成端子部31。並且，從上述端子部31的一邊單側緣部，延伸形成彎曲的可動接觸片32和防脫離舌片33。進而，在上述可動接觸片32的自由端部的外向面設置有可動接點34，並且從上述自由端部向側方延伸形成按壓承受部35。

另外，從上述端子部31的另一邊單側緣部，延伸形成大致L字形的定位部36，並且從上述定位部36延伸形成固定接觸片37。在上述固定接觸片37的內側面緣部設置固定接點38。

此外，接點端子40具有與上述接點端子30相同的形狀，因此在接點端子40上附上以接點端子30為基準的編號，而省略說明。

並且，若將上述接點端子30、40的端子部31、41沿著上述箱形基座20的引導槽26b插入端子孔28，則上述端子部31、41的兩側被壓入上述壓入用突部26a、26a與上述箱形基座20的壓入用突部24a、24b之間，而被定位在板厚方向上。進而，藉由壓入上述接點端子30、40，上述接點端子30、40的定位部36、46與上述箱形基座20的壓入用突部24b、24b抵接而被定位在上下方向上。並且，上述接點端子30、40的防脫離舌片33、43係分別與上述箱形基座20的防脫離突起26c、26c卡止，而防止脫落。藉此，可動接點34、44分別與固定接點48、38壓接(圖10B)。

此外，本實施形態的接點端子30、40具有相同形狀，因此具有能夠實現零件的共用化，並且能夠降低製造成本的優點。

如圖7所示，導光體50為由透光性樹脂(聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂等)形成的四角柱狀，在導光體50的外側面突出設 置有定位突起51，並且在作為導光體50的下端面的入射面形成有凹透鏡52，另一方面，在作為導光體50的上端面的出射面形成有微透鏡陣列53。

在本實施形態中，藉由利用入射面的凹透鏡52將光源11的光的亮度分為2個峰值，以確保寬度廣的亮度分佈，另一方面，藉由利用出射面的微透鏡陣列53緩和光源11的光的指向性，可確保亮度均勻性良好的區域廣。此外，上述導光體50不限於上述形狀，亦可以為圓柱形狀或三角柱等多角柱形狀，另外，亦可以為圓錐台或多角錐台。

較佳為上述入射面的凹透鏡52的傾斜角度為55度以下，特別是在50度以內。其原因在於，若超過55度，則難於同時滿足亮度均勻性和亮度效率的要求。

另外，形成在上述出射面上的微透鏡陣列53的直徑較佳為在1mm以下。其原因在於，若直徑超過1mm，則亮度均勻性惡化。

進而，較佳為微透鏡的傾斜角度為20度以上且60度以下。其原因在於，若未滿20度，則光的混合不充分，而不能夠確保所希望的均勻性，若超過60度，則相鄰的微透鏡間的角度變得過小，從而模具之製造變得困難。

另外，較佳為微透鏡係均勻配置，特別較佳為以不產生平坦的間隙的方式鄰接配置。因此，作為配置方法，例如可以配置為格子狀或配置為在1個微透鏡的周圍相鄰有6個微透鏡之所謂蜂窩結構。另外，微透鏡不僅可以相互相鄰配置，而且亦可以將一部分重疊配置。

並且，上述導光體50插入在上述箱形基座20上設置的 支柱台22的插入孔23內，藉由將導光體50的定位突起51卡止在上述支柱台22的上端面而進行定位。

如圖2以及圖3所示，復位彈簧60為螺旋彈簧，定位在上述箱形基座20的環狀槽25，向上方對下述之按鈕70賦能。

如圖8所示，按鈕70設置有：滑動部71，其具有能夠從上述箱形基座20的開口部滑動地嵌合的平面形狀；框狀的按鈕本體部75，其具有能夠在上述滑動部71的上表面形成環狀段部72的平面形狀。

上述滑動部71具有能夠沿著上述箱形基座20的開口部滑動的外形尺寸，從其內向面的對向的緣部分別突出設置懸臂梁狀的彈性接觸片73和按壓稜74。另外，上述滑動部71係將抵接突起73a設置於上述彈性接觸片73的自由端部，並且在位於上述彈性接觸片73上方的上述環狀段部72上形成切口部72a。

另一方面，在按鈕本體部75的底面中央設置方形的嵌合孔76，並且在其開口緣部形成研缽狀的錐面77。另外，在上述按鈕本體部75的對向的外側面，在上下方向上，分別並列設置用於與印有文字等的蓋(未圖示)卡合的一對卡合稜78，並且在上述按鈕本體部75的下表面中央設置有圓環狀槽75a(圖8B)。

並且，上述按鈕70藉由使其之滑動部71與上述箱形基座20的開口部嵌合，而在上述圓環狀槽75a中嵌合上述復位彈簧60的上端部，並且在嵌合孔76中嵌合導光體50。另外，上述按鈕70的按壓稜74能夠按壓上述接點端子30、40的按壓承受部35、45，使可動接觸片32、42彈性變形，藉此，可動接點34、44係分別從固定接點48、38離開。

如圖2以及圖3所示，框狀外罩80具有能夠安裝在上述箱形基座20的環狀稜21上的平面形狀，並且具有能夠與上述按鈕70的環狀段部72卡止而防止脫落的剖面形狀。另外，在上述框狀外罩80的內側面的對向的開口緣部突出設置有限位稜81。並且，從上述框狀外罩80的對向的一對外側面分別突出設置彈性卡合部82，並且在上述框狀外罩80的其他之對向的側面設置嵌合切口部83。

並且，上述框狀外罩80藉由與上述箱形基座20嵌合，上述按鈕70的卡合稜78能夠滑動地嵌合於嵌合切口部83，並且藉由上述彈性卡合部82與上述箱形基座20的卡合承受部21a彈性卡合，能夠防止上述按鈕70脫落。

接著，對由上述構成零件構成的開關的動作進行說明。

此外，在本實施形態中，將接點端子30、40配置為點對稱，因此以接點端子30為中心進行說明。

首先，如圖9所示，在沒有按壓按鈕70的情況下，在框狀外罩80的限位棱81上抵接有按鈕70的彈性接觸片73。另一方面，由於上述按鈕70的按壓稜74按壓接點端子30的按壓承受部35，所以可動接觸片32彈性變形，可動接點34從接點端子40的固定接點48離開。

然後，如圖10所示，若克服復位彈簧60的彈力，而按壓上述按鈕70，則按壓稜74從可動接觸片32的按壓承受部35脫離。因此，上述可動接觸片32進行彈性復原，使可動接點34與接點端子40的固定接點48接觸，而一對接點端子30、40導通，輸出操作信號。結果，經由未圖示的控制電路，使光源11點亮，從上述導光體50的 入射面的凹透鏡52經由出射面的微透鏡陣列53出射光，並通過未圖示的鍵頂的發光面。此時，雖然上述按鈕70的彈性接觸片73的抵接突起73a與上述箱形基座20的抵接段部26的上端面抵接，但是上述彈性接觸片73的彈性變形以及抵接突起73a的接觸面積小，藉此不產生大的衝擊音，而能夠得到靜音型開關。

然後，若解除上述按鈕70的按壓，則由於復位彈簧60的彈力，按鈕70被向上推起，按壓稜74再次按壓可動接觸片32的按壓承受部35，可動接點34從固定接點48離開。另外，若上述按鈕70復原至原來的位置，則即使上述按鈕70的彈性接觸片73與框狀外罩80的限位稜81抵接，也會彈性變形而抑制衝擊音的產生。特別是，在上述彈性接觸片73與限位稜81抵接時，上述限位稜81與按鈕70的切口部72a嵌合，按鈕70的內部空間和外部空間係被分隔。因此，若藉由本實施形態，則能夠獲得動作音以及復原音小的靜音型開關。

接著，在關閉上述光源11的情形時，與上述的操作相同，只要藉由按壓上述按鈕70輸出操作信號，經由未圖示的控制電路關閉上述光源11即可。

在本實施形態中，說明了藉由操作按鈕70點亮或關閉光源11的情況，但是亦可以與上述按鈕70的操作無關，例如，經由未圖示的控制電路使上述光源11始終點亮或關閉。

如圖11至圖13所示，第二實施形態的基本的構成與上述的第一實施形態大致相同，不同點在於按鈕70以及框狀外罩80的形狀。

如圖12所示，上述按鈕70與第一實施形態大致相同， 不同點在於，彈性接觸片73為大致T字形狀。另外，如圖13所示，上述框狀外罩80與上述第一實施形態大致相同，不同點在於，設置一對限位稜81、81。其他與上述第一實施形態相同，因此在相同部分上附上相同編號並省略說明。

上述按鈕70的按壓或解除的動作、復原動作與上述第一實施形態大致相同。不同點在於，在按鈕70動作以及復原時，彈性接觸片73的兩端部分別與上述箱形基座20的抵接段部26的上端面以及上述框狀外罩80的一對限位稜81、81抵接。因此，將衝擊能量分散在4個點，較第一實施形態衝擊音變小，因此具有能夠獲得更安靜的靜音型開關的優點。

[實施例1]

如圖14所示，在自光源11僅離開距離為0.2mm的正上方配置直徑為3.2mm且長度為7.5mm的圓柱狀的導光體50，並分析到達自上述導光體50的出射面距離9mm之一邊10cm的鍵頂受光面90的光的量，與上述凹透鏡52的傾斜角度之相關關係。形成在出射面上的微透鏡陣列結構係將直徑為0.4mm、傾斜角度為30度的微透鏡配置為蜂窩結構而形成。圖15的曲線圖示出分析結果。

如圖15可卻得知，為了超過所希望的亮度效率60%，上述凹透鏡52的傾斜角度至少需要在55度以下，為超過亮度效率80%，更佳為上述凹透鏡52的傾斜角度需要在30度以下。

[實施例2]

針對入射面上的凹透鏡的傾斜角度為20度，並且在出射面將直徑為0.4mm的微透鏡鄰接配置為蜂窩結構的圓柱形狀的導光體，以其他方面與上述實施例1相同的條件，分析在鍵頂受光面 的亮度分佈。圖16A的分佈圖示出分析結果。

[實施例3]

針對一邊3.2mm之四角柱狀的導光體，以其他方面與上述實施例2相同的條件分析亮度分佈。圖16B的分佈圖示出分析結果。

[比較例1]

除了在入射面形成與實施例3相同的凹透鏡，並且在出射面形成經皺褶加工的凸透鏡外，以其他方面與上述的實施例3相同的條件分析亮度分佈。圖17A的分佈圖示出分析結果。

[比較例2]

除了將入射面、出射面形成為平坦面外，以其他方面與上述實施例3相同的條件分析亮度分佈。圖17B的分佈圖示出分析結果。

藉由比較實施例2、3和比較例1、2的分佈圖可知，實施例2、3的亮度均勻性良好的區域較比較例1、2之任一者的亮度均勻性良好的區域更廣。

另外，比較實施例2和實施例3的分佈圖可知，四角柱狀的導光體的亮度均勻性較圓柱形狀的導光體的亮度均勻性優良。

[實施例4]

如圖18所示，針對直徑為3.2mm、長度為7.5mm，並且在出射面將直徑為0.4mm的微透鏡鄰接為蜂窩結構的圓柱形狀的導光體，進行分析，以瞭解微透鏡的傾斜角度與從組裝有上述導光體的按鈕至鍵頂的距離之相關關係。特別是，如圖18所示，以按下按鈕前的開口緣部(距離0mm)為基準，按照距鍵頂的距離為2mm、 4mm、6mm，改變上述微透鏡的傾斜角度，分析亮度分佈。圖19、圖20、圖21的分佈圖示出分析結果。

藉由比較研究圖19、圖20、圖21可知，由於可判斷為微透鏡的角度在0度或10度，混合光的效果少，亮度均勻性差，因此較佳為微透鏡的傾斜角度至少為20度以上。特別是，即使在距鍵頂的距離變化的情況，其傾向也不變。

另外，從距鍵頂的距離越長，越可將廣區域發光的觀點來看可知，較佳為在自未按下的按鈕的開口緣部距離2mm以上的位置配置鍵頂發光面。

[產業上之可利用性]

本發明的開關係不僅適用於鍵盤開關，當然也可適用於其他開關。

50‧‧‧導光體

51‧‧‧定位突起

52‧‧‧凹透鏡

53‧‧‧微透鏡陣列

Claims (11)

1. 一種開關，其特徵在於，使從位於在光源的正上方配置的導光體的下端面的入射面入射的上述光源的光，經由位於上述導光體的上端面的出射面出射，其中，在上述導光體的入射面形成有凹透鏡，並且將上述出射面設為微透鏡陣列結構。
2. 如申請專利範圍第1項之開關，其中，上述光源直接安裝在基板上。
3. 如申請專利範圍第1或2項之開關，其中，上述導光體為圓柱形狀。
4. 如申請專利範圍第1或2項之開關，其中，上述導光體為多角柱形狀。
5. 如申請專利範圍第1或2項之開關，其中，上述凹透鏡的傾斜角度為55度以下。
6. 如申請專利範圍第1或2項之開關，其中，上述微透鏡陣列結構係將鄰接之微透鏡配置為格子狀。
7. 如申請專利範圍第1或2項之開關，其中，上述微透鏡陣列結構係將鄰接之微透鏡配置為蜂窩結構。
8. 如申請專利範圍第1或2項之開關，其中，將上述微透鏡的外周緣部相互重疊而成為微透鏡陣列結構。
9. 如申請專利範圍第1或2項之開關，其中，上述微透鏡的直徑為1mm以下。
10. 如申請專利範圍第1或2項之開關，其中，上述微透鏡的傾斜角度為20度以上且60度以下。
11. 一種鍵盤，其特徵在於，具備申請專利範圍第1至10項中之任一項之開關。