WO2007132781A1 - 照光機能付き入力装置 - Google Patents

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WO2007132781A1
WO2007132781A1 PCT/JP2007/059764 JP2007059764W WO2007132781A1 WO 2007132781 A1 WO2007132781 A1 WO 2007132781A1 JP 2007059764 W JP2007059764 W JP 2007059764W WO 2007132781 A1 WO2007132781 A1 WO 2007132781A1
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light guide
light
planar light
input device
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PCT/JP2007/059764
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Inventor
Tsuyoshi Hayama
Hideaki Nagakubo
Koichi Yamamoto
Original Assignee
Alps Electric Co., Ltd.
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    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/83Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by legends, e.g. Braille, liquid crystal displays, light emitting or optical elements
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    • H01H2219/054Optical elements
    • H01H2219/062Light conductor

Definitions

  • the present invention relates to an input device with an illumination function provided in a mobile phone or the like, and more particularly to a means for uniformly illuminating the entire surface of the input device with a small number of light sources.
  • a printed circuit board 101 on which a required wiring pattern including a fixed contact of a push button switch is formed and a printed circuit board
  • the dome-shaped metal panel contact 105 which is the movable contact of the pushbutton switch
  • a transparent or colored translucent push button portion 108 provided at the portion to be touched (see, for example, Patent Document 1).
  • the light emitted from the light emitting diode 103 is guided to the vicinity of the push button portion 108 by the light guide member 102 and is emitted in the cavity 104.
  • the operation surface of the push button unit 108 can be illuminated by the light emitted through the push button unit 108.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-356028
  • the present invention has been made in order to solve the deficiencies in the prior art, and the object of the present invention is to provide an input device with an illumination function that can be manufactured inexpensively and in a small size with low power consumption. I will.
  • the present invention firstly includes an input device with an illumination function, a wiring board on which a required wiring pattern including a fixed contact of a pushbutton switch is formed, a light emitting diode, A planar light guide plate that guides light emitted from the light emitting diode in a plane direction, a metal dome that is a movable contact of the pushbutton switch, and a cover sheet that is provided with an actuator for pressing the metal dome.
  • the wiring board is formed of a light-shielding white material at least on a surface in contact with the light guide plate, and the planar light guide plate has a surface in contact with the wiring board or a surface to which the cover sheet is attached.
  • a plurality of prism grooves each having a gentle slope portion and a steep slope portion having a steeper slope than the gentle slope portion are formed, and the metal dots are formed in portions corresponding to the fixed contact formation portion.
  • a through-hole is provided for housing the space, and an air layer is provided between the surface of the planar light guide plate on the prism groove forming side and the wiring board or the cover sheet.
  • the surface of the wiring board that contacts the planar light guide plate is formed of a light-shielding white material
  • the amount of light reflected from the wiring board side to the cover sheet side can be increased, and waste of light emitted from the light emitting diode can be reduced. Can be reduced.
  • the planar light guide is formed. The propagation of light in the surface direction of the optical plate can be made uniform.
  • an air layer is provided between the surface of the planar light guide plate on the prism groove forming side and the wiring board or cover sheet, the critical angle of reflected light at the interface between the planar light guide plate and the air layer can be increased.
  • the amount of reflected light at the interface can be increased, and the light propagation in the surface direction of the planar light guide plate can be made uniform. If the light transmitted through the planar light guide plate and emitted into the through hole is reflected by the metal dome, the portion corresponding to the through hole can be illuminated. Therefore, even when a planar light guide plate with through holes is used, light can be uniformly guided to the entire surface of the planar light guide plate with a small number of light emitting diodes, and the cover sheet is irradiated. The uniformity of the emitted light can be increased.
  • the cover sheet When a plurality of prism grooves are formed on the surface of the planar light guide plate to which the cover sheet is attached, the light propagating in the planar light guide plate is reflected to the wiring board side by the prism grooves, and this light is reflected. Since it can be reflected again by the wiring board and incident on the cover sheet, the cover sheet should be illuminated uniformly compared to the case where multiple prism grooves are formed on the surface of the planar light guide plate that contacts the wiring board. Can do.
  • the prism grooves can be formed on one surface of the light guide plate in a stripe shape, an arc shape, a waveform, or the like.
  • the through hole is formed in a mortar shape having an inclination angle of 60 ° to 70 °.
  • the light propagating through the light guide plate can be efficiently guided into the through hole. Therefore, the light that has entered the through hole is reflected by the metal dome so as to penetrate the light. The illuminance at the portion corresponding to the through hole can be increased.
  • the positioning portion of the metal dome is formed at the end portion of the through hole.
  • the displacement of the metal dome in the through-hole is suppressed, so that the fixed contact formed on the wiring board by the metal dome can be reliably interrupted and the push button switch is reliable. Can increase the sex.
  • the optical path changing part is formed.
  • the amount of light around the optical path changing part can be adjusted as appropriate, so the uniformity of the light irradiated to the cover sheet is not affected by the number or arrangement of through holes. You can raise it.
  • the light emitted from the light-emitting diode is emitted on the side surface of the planar light guide plate.
  • a linear light guide plate is provided to guide the light guide plate in the lateral direction.
  • the surface of the wiring board that contacts the planar light guide plate is formed of a light-shielding white material, and a plurality of prism grooves are formed in stripes on the surface of the planar light guide plate.
  • an air layer is provided in the portion of the planar light guide plate that contacts the surface on the prism groove forming side, and light that propagates through the planar light guide plate and enters the through-hole is reflected by the metal dome.
  • 1 is an exploded perspective view of an input device with an illumination function according to the embodiment
  • FIG. 2 is an exploded side view of the input device with an illumination function according to the embodiment
  • FIG. 3 is an assembled state of the input device with an illumination function according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view
  • FIG. 4 is a main part plan view showing the configuration of the linear light guide plate according to the embodiment and the arrangement of the linear light guide plates with respect to the planar light guide plate
  • FIG. 5 is a plan view of the planar light guide plate according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the planar light guide plate according to the embodiment
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part showing an assembled state of the wiring board, the light guide plate, and the metal dome according to the embodiment
  • FIG. It is principal part sectional drawing which shows the assembly state of the light guide plate and cover sheet which concern. As shown in FIGS.
  • the input device with an illumination function includes a fixed contact 1a and a wiring board 1 on which a required wiring pattern including a wiring is formed, A light emitting diode 2 disposed at one end of the light guide plate 4, a linear light guide plate 4 and a planar light guide plate 5 for guiding light emitted from the light emitting diode 2 in a predetermined direction, and a push button switch for intermittently connecting the fixed contact la.
  • the metal dome 6 is a movable contact, and a cover sheet 8 provided with an actuator 7 for pressing the metal dome 6 is mainly configured.
  • the wiring board 1 scatters the light emitted from the light emitting diode 2 to improve the uniformity of the light applied to the cover sheet 8, so that at least the surface in contact with the planar light guide plate 5 has a light-shielding white material. It is formed with a charge.
  • the wiring board 1 can be entirely formed of a light-shielding white material, or the surface of the wiring board body formed of a material other than the white light-shielding material can be used. It is also possible to use a material coated with a cover layer. Examples of the light-shielding white material include reinforced plastics based on liquid crystal polymers and polyimides, and rigids such as glass epoxy and low-temperature fired ceramics. Note that the wiring board 1 can have a single-layer structure or a multi-layer laminated structure as required.
  • the linear light guide plate 4 guides light emitted from the light emitting diode 2 in a direction along one side surface of the planar light guide plate 5.
  • the planar light guide plate 5 passes through the linear light guide plate 4.
  • the light emitted from the light-emitting diode 2 incident from one side surface is guided in the plane direction, and each of them has a predetermined transparency with a highly transparent resin material such as acrylic resin, polycarbonate resin, and cyclic polyolefin resin. It is formed into a shape.
  • the linear light guide plate 4 is attached to one side surface portion of the planar light guide plate 5 by a holder 4a having a U-shaped cross section. Further, as shown in FIG. 4, the light emitting surface of the light emitting diode 2 is disposed opposite to one end portion of the linear light guide plate 4 in a state of being attached to one side surface portion of the planar light guide plate 5. . As shown in FIG. 4, the outer surface of the linear light guide plate 4, that is, the surface opposite to the planar light guide plate 5, is a prism surface in which a plurality of wedge-shaped grooves 4b are formed in parallel to each other.
  • the light emitted from the light emitting diode 2 propagates in the linear light guide plate 4 in the length direction of the linear light guide plate 4, is reflected by the inner surface of the wedge-shaped groove 4b, and exits to the planar light guide plate 5 side. Be shot.
  • the wedge-shaped groove 4b is formed at a position away from the setting portion of the light emitting diode 1. The deeper the groove is formed, the light can be uniformly incident on the side surface of the planar light guide plate 5.
  • a reflective film 4c made of a highly reflective metal thin film such as A1 or Ag is formed on the prism surface of the linear light guide plate 4.
  • the reflective film 4c increases the reflectivity of the prism surface to form a surface. The amount of light incident on the light guide plate 4 is increased.
  • the number of light-emitting diodes 2 is not limited to one, and a plurality of light-emitting diodes 2 can be installed facing one end of the linear light-guide plate 4 or the linear light-guide plate 4 One to a plurality of light emitting diodes 2 can be installed respectively at both ends of the LED.
  • the gentle slope portion 11a and the gentle slope portion 11a are steeper than the gentle slope portion 11a.
  • a plurality of prism grooves 11 each having a steep slope portion 1 lb having an arbitrary inclination angle are formed in a stripe shape.
  • the gentle slope portion 11a is formed so that the inclination angle is increased as it is closer to the light incident portion (side where the linear light guide plate 4 is installed) 12a, and the inclination angle is reduced as it is farther from the light incidence portion 12a. Can improve the uniformity of brightness.
  • the planar light guide plate 5 reflects light propagating from the right side to the left side of the drawing toward the wiring board 1 side by the steep slope portion l ib and reflected by the wiring board 1. Light is emitted toward the cover sheet 8 through the gentle slope 11 a.
  • the inclination angle 0 1 of the gentle slope portion 11a is in the range of 1 ° to 10 ° with respect to the reference plane N, and the inclination angle ⁇ 2 of the steep slope portion l ib is 41 ° to 45 ° It is considered as a range. With such a range, the light propagating in the planar light guide plate 5 can be efficiently emitted toward the cover sheet 8 side, the brightness of the cover sheet 8 is increased, and the planar light guide plate 5 The amount of emitted light can be made uniform with respect to the surface direction.
  • the range of the inclination angle ⁇ 1 of the gentle slope is less than 1 °, the average brightness of the front light will decrease, and if it exceeds 10 °, the amount of light emitted within the light guide plate should be made uniform. Can not be.
  • the inclination angle 02 of the steeply inclined surface portion is less than 41 ° or exceeds 45 °, there is a deviation between the propagation direction of the light reflected by the steeply inclined surface portion 1 lb and the normal direction of the exit surface. The amount of light emitted from the light exit surface, that is, the brightness of the cover sheet 8 is lowered, which is not preferable.
  • the width of the steep slope l ib is formed so as to increase with increasing distance from the light incident part 12a, and the width of the steep slope l ib in the vicinity of the light incident part 12a is 1.0.
  • the width of the steep slope l ib in the vicinity of the side opposite to the light incident part 12a is 1.1 or more and 1.5 or less.
  • the amount of light propagating in the planar light guide plate 5 is the largest in the light incident portion 12a, while a part of the light amount propagates through the planar light guide plate 5 by the prism groove 11 from the light emitting surface 12b. Since the light is emitted, the amount of light propagating through the interior decreases as the distance from the light incident portion 12a increases.
  • the planar light guide plate 5 of this example changes the ratio of the incident light amount to the propagating light amount according to the change in the internal light amount, according to the distance from the light incident part 12a. Therefore, the distribution of the emitted light quantity in the planar light guide plate 5 can be made uniform, and the luminance distribution of the cover sheet 8 can be made uniform.
  • the width of the steep slope portion 1 lb of the prism groove 11 is predetermined so that the width of the steep slope portion l ib far from the light incident portion 12a is not required to be large between all adjacent prism grooves 11. This is done by increasing the width of the steep slope 1 lb on the side far from the light incident part 12a stepwise for each width or predetermined number.
  • the pitch P1 of the prism grooves 11 (the interval between the bottom tops of the prism grooves 11) is constant with respect to the surface direction. That is, the prism grooves 11 are formed in parallel with each other at a predetermined interval. Furthermore, in this example, the depth of the prism groove 11 (the distance between the reference plane N and the top of the bottom of the prism groove 11) is also constant. In this way, the pitch P1 and the depth of the prism groove 11 are fixed, and as described above, the steeply inclined surface portion 1 lb becomes closer to the prism groove at a position away from the light incident portion 12a of the planar light guide plate 5.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the steep slope 1 lb is the largest in the prism groove 11 on the light incident part 12a side, and the light incident part 12a gradually decreases as the force increases.
  • the pitch P1 and the depth of the prism grooves 11 are not necessarily constant, and the prism grooves 11 can be formed by changing them without exceeding the technical scope of the present invention. That is, it is possible to fix the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the respective prism grooves 11 and determine the width of the steep slope portion l ib by adjusting the pitch and the depth.
  • an optical path changing unit 13 that changes the path of light propagating through the planar light guide plate 5 can be formed as shown in FIG.
  • the optical path changing unit 13 includes a concave portion, a through hole, a protrusion having a plane shape of an arbitrary shape such as a triangle, a circle, or a polygon. Can be formed.
  • the optical path changing portion 13 is formed on the surface of the planar light guide plate 5, the amount of light around the optical path changing portion 13 can be adjusted as appropriate, so that it is not affected by the number and arrangement of the through holes 14 and is behind the through holes 14. Even in the portion, the uniformity of the light applied to the cover sheet 8 can be improved.
  • the planar light guide plate 5 can make the amount of emitted light uniform as the whole light guide plate as the plate thickness is increased, it is preferable to have a plate thickness of 0.8 mm or more. It is more preferable. Also, when the plate thickness is 1.2 mm or more, the brightness does not change significantly from the thickness of 1. Omm to l.5 mm, so the upper limit of the plate thickness is 1.5 mm in terms of the point of thinning the input device. It is good to do.
  • a through hole 14 that is a housing portion for the metal dome 6 is opened at a position corresponding to the fixed contact la formed on the wiring board 1.
  • the through hole 14 includes a positioning portion 14a of the metal dome 6 formed with a straight hole and a light emitting portion formed with a mortar-shaped tapered hole with an inclination angle of 60 ° to 70 °. Formed from 14b.
  • the positioning portion 14a is set to have a diameter slightly larger than the outer diameter of the metal dome 6, for example, a diameter of D + O. 1 mm, where D is the outer diameter of the metal dome 6.
  • the inclination angle of the light emitting part 14b was set to 60 ° to 70 ° because the amount of light emitted into the through hole 13 was reduced when the inclination angle of the through hole 14 was set within this angle as a result of simulation. This is because we know that we can do the most.
  • the metal dome 6 functions as a movable contact of the push button switch, and is formed by forming a metal plate, for example, a stainless steel plate into a circular shape.
  • a metal plate for example, a stainless steel plate into a circular shape.
  • gold or silver is used as necessary to improve the electrical connection with the fixed contact la and improve wear resistance. You can also add a tag.
  • the outer surface of the metal dome 6 can be gold-plated, silver-plated, or aluminum-deposited as necessary to increase the light reflectivity. Further, the outer surface of the metal dome 6 can be made into a mirror surface to increase the reflectivity, and can also have a diffusion effect as a satin finish.
  • the cover sheet 8 also includes a resin film excellent in elasticity such as polyethylene terephthalate. Formed.
  • the cover sheet 8 can be formed of a translucent white material, can be formed of a transparent material whose surface is subjected to light diffusion treatment, or can be formed of a transparent material.
  • the cover sheet 8 is formed of a translucent white material or formed of a transparent material whose surface has been subjected to light diffusion treatment, the light emitted from the light emitting diode 2 is scattered on the surface of the cover sheet 8. Therefore, the uniformity of the light irradiated on the cover sheet 8 can be improved.
  • the cover sheet 8 when the cover sheet 8 is formed of a transparent material, the amount of light transmitted through the cover sheet 8 can be increased, so that the brightness of the cover sheet 8 can be increased.
  • the peripheral portion of the cover sheet 8 is bonded to the peripheral portion of the planar light guide plate 5 via an adhesive layer 15. Therefore, an air layer 16 corresponding to the thickness of the adhesive layer 15 is formed between the light emitting surface 12 b of the planar light guide plate 5 and the cover sheet 8.
  • the air layer 16 is provided between the planar light guide plate 5 and the cover sheet 8, the critical angle of the reflected light at the interface between the planar light guide plate 5 and the air layer 16 can be increased.
  • the amount of reflected light can be increased, and the propagation of light in the plane direction of the planar light guide plate 5 can be made uniform.
  • the actuator 7 presses the metal dome 6 and is set at a position corresponding to the central portion of the step portion 11 formed on the light guide plate 4 on one side of the cover sheet 8.
  • the actuator 7 can be formed of a light-shielding white material or a transparent material.
  • an input device with an illumination function that selectively illuminates the peripheral portion of the actuator can be obtained.
  • an input device with an illumination function that illuminates the entire surface of the cover sheet 8 including the setting portion of the actuator 7 can be obtained.
  • the input device with an illumination function of this example is assembled in the following procedure. That is, first, the light emitting diode 2 is attached to a predetermined position of the linear light guide plate 4. Further, the linear light guide plate 4 is attached to the holder 4a. Further, the actuators 7 are attached to one side of the cover sheet 8 in the required arrangement. Thereafter, the planar light guide plate 5 is positioned and attached to the surface of the wiring board 1 where the fixed terminal la is formed. As a result, the fixed terminal la formed on the wiring board 1 is disposed in the through hole 14 formed in the planar light guide plate 5. As an assembling method of the wiring board 1 and the planar light guide plate 5, adhesion, snap coupling, or the like can be used.
  • planar light guide plates 5 The linear light guide plate 4 is attached to the side via the holder 4a.
  • the metal dome 6 is accommodated in the through hole 14 of the planar light guide plate 5 with the upper side protruding.
  • cover sheet 8 is bonded to the surface of the planar light guide plate 5 in a state where the actuator 7 is housed in the stepped portion 9.
  • the surface that contacts the planar light guide plate 5 of the wiring board 1 is formed of a light-shielding white material, and the surface of the planar light guide plate 5 on the cover sheet attaching side is formed.
  • a plurality of prism grooves 11 are formed in a stripe shape, an air layer 16 is provided between the surface of the planar light guide plate 5 on the prism groove forming side and the cover sheet 8, and propagates through the planar light guide plate 5 to penetrate through holes.
  • the light emitted in 14 is reflected by the metal dome 6, the light can be uniformly guided to the entire surface of the planar light guide plate 6 by a small number of light emitting diodes, and the uniformity of the light irradiated on the cover sheet 8 Can be increased. Therefore, it is possible to reduce the size, cost and power consumption of the input device with an illumination function by reducing the number of parts.
  • the plurality of prism grooves 11 are formed in stripes on the upper surface of the planar light guide plate 5, that is, on the cover sheet 8 side, but the gist of the present invention is not limited to this. Instead, a plurality of prism grooves 11 can be formed in a stripe shape on the lower surface of the planar light guide plate 5, that is, on the wiring board 1 side.
  • the actuator 7 and the cover sheet 8 formed separately are joined afterwards, but the gist of the present invention is not limited to this.
  • the light-emitting diode 2 is provided on the linear light guide plate 4.
  • the gist of the present invention is not limited to this, and the light-emitting diode is provided on the wiring board 1.
  • a configuration may be adopted in which the light guide plate 2 is mounted and directly incident on the planar light guide plate 5.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an input device with an illumination function according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded side view of the input device with an illumination function according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the assembled input device with an illumination function according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view of the main part showing the configuration of the linear light guide plate according to the embodiment and the arrangement of the linear light guide plate with respect to the planar light guide plate.
  • FIG. 5 is a plan view of a planar light guide plate according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a principal part showing an assembled state of the wiring board, the light guide plate, and the metal dome according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a principal part showing an assembled state of the light guide plate and the cover sheet according to the embodiment.
  • FIG. 9 is an exploded side view of an input device with an illumination function according to a conventional example.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Input From Keyboards Or The Like (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)

Abstract

【課題】安価かつ小型に製造できて消費電力の小さい照光機能付き入力装置を提供する。 【解決手段】固定接点1aを含む所要の配線パターンが形成された配線板1と、発光ダイオード2と、発光ダイオード2の出射光を面方向に導く面状導光板5と、可動接点であるメタルドーム6と、メタルドーム6を押圧操作するためのアクチュエータ7が設けられたカバーシート8とから、照光機能付き入力装置を構成する。配線板1は、遮光性白色材料をもって形成する。面状導光板5の表面には、複数のプリズム溝11をストライプ状に形成すると共に、所定の部分にメタルドーム収納用の貫通孔14を開設する。面状導光板5のプリズム溝形成側の面とカバーシート8との間には空気層16を設ける。メタルドーム6により、貫通孔14内に放光された光をカバーシート8側に反射する。

Description

明 細 書
照光機能付き入力装置
技術分野
[0001] 本発明は、携帯電話などに備えられる照光機能付き入力装置に係り、特に、少ない 光源数で入力装置の全面を均一に照光する手段に関する。
背景技術
[0002] 従来より、携帯電話などに備えられる照光機能付き入力装置としては、図 9に示す ように、押釦スィッチの固定接点を含む所要の配線パターンが形成されたプリント基 板 101と、プリント基板 101の片面に配置された導光部材 102と、導光部材 102の側 面に配置された複数個の発光ダイオード 103と、導光部材 102に開設された空洞( 貫通孔) 104内に収納された押釦スィッチの可動接点であるドーム状金属パネ接点 1 05と、ドーム状金属パネ接点 105と対向する部分に突起 106が形成された弾性シー ト 107と、弾性シート 107の外面の突起 106と対応する部分に設けられた透明又は着 色半透明の押釦部 108とを備えたものが知られている(例えば、特許文献 1参照。 ) o
[0003] この照光機能付き入力装置によれば、発光ダイオード 103から出射された光が導 光部材 102によって押釦部 108の近傍まで導かれ、空洞 104において放光されるの で、弾性シート 107及び押釦部 108を透過した放光により押釦部 108の操作面を光 輝させることができる。
特許文献 1:特開 2004— 356028号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力しながら、前記公知例に係る照光機能付き入力装置は、導光部材 102にドー ム状金属パネ接点 105を収納するための多数の空洞(貫通孔) 104が開設されてい るので、 1つの発光ダイオード 103から出射された光を広い範囲にわたって均一に導 くことが難しぐ全ての押釦部 108を均一に光輝させるためには、必然的に複数個( 前記公知例では、 6個)の発光ダイオードを必要とする。このため、部品点数及び組 立工数が多くなつて装置の製造コストが高価になる、装置が大形化する、消費電力 が大き 、などの解決すべき諸問題を有して 、る。
[0005] なお、導光部材 102と発光ダイオード 103とを用いる構成に代えて、 EL (エレクト口 ルミネッセンス)素子を発光体として用いれば、全ての押釦部 108を均一に光輝させ ることができる。しかし EL素子は高コストで、電磁ノイズを生じやすぐ長期使用に対 する信頼性が低い。さらに、 EL素子の上力 接点部を動作させるため、押釦部 108 の操作フィーリングが劣化し、また EL素子がさらに劣化しやすくなるという課題があつ た。
[0006] 本発明は、力かる従来技術の不備を解決するためになされたものであり、その目的 は、安価かつ小型に製造できて消費電力の小さい照光機能付き入力装置を提供す ることにめる。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明は、上記の課題を解決するため、第 1に、照光機能付き入力装置を、押釦ス イッチの固定接点を含む所要の配線パターンが形成された配線板と、発光ダイォー ドと、当該発光ダイオードからの出射光を面方向に導く面状導光板と、押釦スィッチ の可動接点であるメタルドームと、当該メタルドームを押圧操作するためのァクチユエ ータが設けられたカバーシートとを備え、前記配線板は、少なくとも前記導光板と接 する面が遮光性白色材料をもって形成され、前記面状導光板には、前記配線板と接 する面又は前記カバーシートが被着される面のいずれかに、緩斜面部と当該緩斜面 部よりも急な傾斜角度を有する急斜面部とからなる複数のプリズム溝が形成されると 共に、前記固定接点の形成部と対応する部分に前記メタルドームを収納するための 貫通孔が開設され、前記面状導光板のプリズム溝形成側の面と前記配線板又は前 記カバーシートとの間には空気層が設けられ、前記メタルドームは、前記面状導光板 に開設された貫通孔内に収納され、前記面状導光板内を伝搬して前記貫通孔内に 放光された前記発光ダイオードの出射光を前記カバーシート側に反射する機能を有 しているという構成にした。
[0008] 配線板の面状導光板と接する面を遮光性白色材料にて形成すると、配線板側から カバーシート側への反射光量を増やすことができ、発光ダイオードからの出射光の無 駄を減少できる。また、面状導光板の表面に複数のプリズム溝を形成すると、面状導 光板の面方向への光の伝搬を均一化することができる。さらに、面状導光板のプリズ ム溝形成側の面と配線板又はカバーシートとの間に空気層を設けると、面状導光板 と空気層との界面における反射光の臨界角を大きくできるので、当該界面における 光の反射量を増加でき、面状導光板の面方向への光の伝搬を均一化することができ る。カロえて、面状導光板内を伝搬して貫通孔内に放光された光をメタルドームによつ て反射させると、貫通孔と対応する部分の照光が可能になる。よって、これらのことか ら、貫通孔が開設された面状導光板を用いた場合にも、少数の発光ダイオードで面 状導光板の全面に光を均一に導くことができ、カバーシートに照射される光の均一性 を高めることができる。なお、面状導光板のカバーシートが被着される面に複数のプ リズム溝を形成すると、面状導光板内を伝搬する光をプリズム溝にて配線板側に反 射し、この光を配線板にて再度反射してカバーシートに入射させることができるので、 面状導光板の配線板と接する面に複数のプリズム溝を形成する場合に比べて、カバ 一シートを均一に照光することができる。プリズム溝は、導光板の一面にストライプ状 、円弧状、波形などで形成することができる。
[0009] また本発明は、第 2に、前記第 1の構成の照光機能付き入力装置において、前記 貫通孔を、傾斜角度が 60° 〜70° のすり鉢状に形成するという構成にした。
[0010] 力かる構成によると、導光板内を伝搬してきた光を効率的に貫通孔内に導くことが できるので、この貫通孔内に進入した光をメタルドームにて反射させることにより、貫 通孔と対応する部分の照度を高めることができる。
[0011] また本発明は、第 3に、前記第 1又は第 2の構成の照光機能付き入力装置におい て、前記貫通孔の末端部に前記メタルドームの位置決め部を形成するという構成に した。
[0012] 力かる構成によると、貫通孔内におけるメタルドームの位置ずれが抑制されるので、 メタルドームによる配線板に形成された固定接点の断続を確実に行うことができ、押 釦スィッチの信頼性を高めることができる。
[0013] また本発明は、第 4に、前記第 1乃至第 3の構成の照光機能付き入力装置におい て、前記面状導光板の表面に、前記面状導光板内を伝搬する光の進路を変更する 光路変更部を形成するという構成にした。 [0014] 複数個の貫通孔が互いに接近して開設されている部位においては、前記第 1の構 成によっても、光を均一に伝搬できない場合を生じ得る。面状導光板の表面に光路 変更部を形成すると、光路変更部の周囲における光量を適宜調整できるので、貫通 孔の開設数や配列に影響されずにカバーシートに照射される光の均一性を高めるこ とがでさる。
[0015] また本発明は、第 5に、前記第 1乃至第 4の構成の照光機能付き入力装置におい て、前記面状導光板の側面に、前記発光ダイオードから出射された光を前記面状導 光板の側面方向に導く線状導光板を備えるという構成にした。
[0016] このように、面状導光板の側面に所要の線状導光板を備えると、面状導光板の側 面に沿って複数個の発光ダイオードを配置する必要がな 、ので、発光ダイオードの 設定数をさらに減少することができる。
発明の効果
[0017] 本発明の照光機能付き入力装置は、配線板の面状導光板と接する面を遮光性白 色材料にて形成し、面状導光板の表面に複数のプリズム溝をストライプ状に形成し、 面状導光板のプリズム溝形成側の面と接する部分に空気層を設け、面状導光板内を 伝搬して貫通孔内に進入した光をメタルドームによって反射させるので、少数の発光 ダイオードで面状導光板の全面に光を均一に導くことができ、カバーシートに照射さ れる光の均一性を高めることができる。よって、部品点数の削減による照光機能付き 入力装置の小型化及び低コストィ匕並びに省電力化を図ることができる。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明に係る照光機能付き入力装置の実施形態を、図 1乃至図 8を用いて 説明する。図 1は実施形態に係る照光機能付き入力装置の分解斜視図、図 2は実施 形態に係る照光機能付き入力装置の分解側面図、図 3は実施形態に係る照光機能 付き入力装置の組立状態の断面図、図 4は実施形態に係る線状導光板の構成と面 状導光板に対する線状導光板の配列とを示す要部平面図、図 5は実施形態に係る 面状導光板の平面図、図 6は実施形態に係る面状導光板の要部断面図、図 7は実 施形態に係る配線板と導光板とメタルドームの組立状態を示す要部断面図、図 8は 実施形態に係る導光板とカバーシートの組立状態を示す要部断面図である。 [0019] 図 1乃至図 3に示すように、実施形態に係る照光機能付き入力装置は、固定接点 1 a及び図示しな 、配線を含む所要の配線パターンが形成された配線板 1と、線状導 光板 4の一端に配置された発光ダイオード 2と、発光ダイオード 2からの出射光を所定 の方向に導く線状導光板 4及び面状導光板 5と、固定接点 laを断続する押釦スイツ チの可動接点であるメタルドーム 6と、メタルドーム 6を押圧操作するためのァクチユエ ータ 7が設けられたカバーシート 8とから主に構成されている。
[0020] 配線板 1は、発光ダイオード 2からの出射光を散乱させてカバーシート 8に照射され る光の均一性を高めるため、少なくとも面状導光板 5と接する側の面が遮光性白色材 料をもって形成される。即ち、配線板 1としては、全体が遮光性白色材料をもって形 成されたものを用いることもできるし、白色遮光性材料以外の材料をもって形成され た配線板本体の表面に遮光性白色材料カゝらなるカバー層が被覆されたものを用いる こともできる。遮光性白色材料としては、液晶ポリマーやポリイミドなどを基材とする強 化プラスチック系やガラスエポキシや低温焼成セラミックなどのリジッド系などを挙げる ことができる。なお、配線板 1は、必要に応じて、単層構造とすることもできるし、複数 層の積層構造とすることもできる。
[0021] 線状導光板 4は、発光ダイオード 2からの出射光を面状導光板 5の一側面に沿う方 向に導くものであり、面状導光板 5は、線状導光板 4を介して一側面部から入射され た発光ダイオード 2の出射光を面方向に導くものであって、それぞれアクリル榭脂、ポ リカーボネート榭脂、環状ポリオレフイン榭脂などの透明度の高い榭脂材料をもって 所定の形状に形成される。
[0022] 図 1に示すように、線状導光板 4は、断面形状がコの字形のホルダ 4aによって面状 導光板 5の一側面部に取り付けられる。また、図 4に示すように、面状導光板 5の一側 面部に取り付けられた状態で、線状導光板 4の一端部には、発光ダイオード 2の光出 射面が対向に配置される。線状導光板 4の外面、即ち、面状導光板 5と反対側の面 は、図 4に示すように、複数のくさび状の溝 4bが互いに平行に形成されたプリズム面 とされており、発光ダイオード 2から放射された光は、線状導光板 4内を、線状導光板 4の長さ方向に伝搬され、くさび状の溝 4bの内面で反射されて面状導光板 5側に出 射される。くさび状の溝 4bは、発光ダイオード 1の設定部から離れた位置に形成され るものほど深い溝に形成されており、面状導光板 5の側面に均一に光を入射できるよ うになつている。また、線状導光板 4のプリズム面には、 A1や Ag等の高反射率の金属 薄膜からなる反射膜 4cが形成されており、この反射膜 4cによりプリズム面の反射率を 高めて面状導光板 4に入射する光量を増加させるようになつている。なお、発光ダイ オード 2の数量は、 1個に限定されるものではなぐ線状導光板 4の一端部に対向し て複数個の発光ダイオード 2を設置することもできるし、線状導光板 4の両端部に対 向してそれぞれ 1乃至複数個の発光ダイオード 2を設置することもできる。
[0023] 面状導光板 5の上面、即ち、カバーシート 8が被着される側の面には、図 5及び図 6 に示すように、緩斜面部 11aと当該緩斜面部 11aよりも急な傾斜角度を有する急斜面 部 1 lbとからなる複数のプリズム溝 11がストライプ状に形成されて 、る。緩斜面部 11 aは、光入射部 (線状導光板 4が設置される辺) 12aに近いほど傾斜角度を大きぐ光 入射部 12aから遠いほど傾斜角度を小さく形成することで、カバーシート 8の輝度の 均一性を高めることができる。なお、この面状導光板 5は、図 6に示すように、図の右 側から左側へ伝搬する光を、急斜面部 l ibにより配線板 1側へ反射し、配線板 1にて 反射された光を緩斜面部 11 aを通してカバーシート 8側に向けて出射する。
[0024] 緩斜面部 11aの傾斜角度 0 1は、基準面 Nに対して 1° 以上 10° 以下の範囲とさ れ、急斜面部 l ibの傾斜角度 Θ 2は、 41° 以上 45° 以下の範囲とされている。この ような範囲とすることで、面状導光板 5内を伝搬する光を効率よくカバーシート 8側に 向けて出射することができ、カバーシート 8の輝度が高められると共に、面状導光板 5 力もの出射光量を面方向に関して均一化することができる。前記緩斜面部の傾斜角 度 Θ 1の範囲が、 1° 未満では、フロントライトの平均輝度が低下し、 10° を越える場 合には、導光板面内での出射光量を均一化することができなくなる。また、前記急斜 面部の傾斜角度 0 2が、 41° 未満の場合及び 45° を越える場合には、急斜面部 1 lbにより反射された光の伝搬方向と出射面の法線方向とのずれか大きくなり、出射 面からの出射光量、即ち、カバーシート 8の輝度が低下するため好ましくない。
[0025] また、急斜面部 l ibの幅は、光入射部 12aから離れた位置ほど大きくなるように形 成され、光入射部 12aの近傍における急斜面部 l ibの幅を 1. 0としたとき、光入射部 12aとは反対側の辺の近傍における急斜面部 l ibの幅が 1. 1以上 1. 5以下となるよ うに各プリズム溝 11が形成されている。このような構成とすることで、本実施形態にお V、ては、面方向に関して出射光量の均一性に優れる面状導光板 5を実現して 、る。 より詳細には、面状導光板 5の内部を伝搬する光量は、光入射部 12aで最も大きぐ 面状導光板 5内を伝搬する間にその一部がプリズム溝 11により光出射面 12bから出 射されるようになっているので、光入射部 12aから離れるに従って、内部を伝搬する 光量は少なくなる。本例の面状導光板 5は、このような内部の光量の変化に応じて、 伝搬している光量に対する落射光量の割合を光入射部 12aからの距離に応じて変 化させるようにして 、るため、面状導光板 5内における出射光量の分布を均一化する ことができ、カバーシート 8の輝度分布を均一化することができる。
[0026] なお、プリズム溝 11の急斜面部 1 lbの幅は、隣接する全てのプリズム溝 11の間で、 光入射部 12aから遠い側の急斜面部 l ibの幅を大きく形成する必要はなぐ所定幅 又は所定本数毎に段階的に光入射部 12aから遠い側の急斜面部 1 lbの幅を大きく することちでさる。
[0027] また、上記プリズム溝 11のピッチ P1 (プリズム溝 11の底頂部の間隔)は、面方向に 関して一定とされる。即ち、各プリズム溝 11は、所定の間隔で互いに平行に形成され る。さらに、本例においては、プリズム溝 11の深さ(基準面 Nと、プリズム溝 11の底頂 部との距離)も一定とされる。このように、プリズム溝 11は、そのピッチ P1と深さが固定 されており、また上述したように、面状導光板 5の光入射部 12aから離れた位置のプリ ズム溝ほど急斜面部 1 lbの幅が大きくなるように形成されて!ヽるので、急斜面部 1 lb の傾斜角度 Θ 2は、光入射部 12a側のプリズム溝 11で最も大きくなり、光入射部 12a 力も離れるに従って順次小さくなる。なお、プリズム溝 11のピッチ P1及び深さは、必 ずしも一定とする必要はなぐこれらを変化させてプリズム溝 11を形成しても本発明 の技術範囲を超えるものではない。つまり、それぞれのプリズム溝 11の傾斜角度 Θ 1 及び Θ 2を固定し、ピッチと深さの調整により急斜面部 l ibの幅を決定することもでき る。
[0028] 前記面状導光板 5には、必要に応じて、図 5に示すように、面状導光板 5内を伝搬 する光の進路を変更する光路変更部 13を形成することができる。光路変更部 13は、 平面形状が三角形、円形、多角形などの任意の形状を有する凹部、貫通孔、突起な どをもって形成することができる。面状導光板 5の表面に光路変更部 13を形成すると 、光路変更部 13の周囲における光量を適宜調整できるので、貫通孔 14の開設数や 配列に影響されず、貫通孔 14の陰になる部分においてもカバーシート 8に照射され る光の均一性を高めることができる。
[0029] 面状導光板 5は、その板厚を大きくするほど導光板全体として出射光量を均一化で きるので、 0. 8mm以上の板厚とすることが好ましぐ 1. Omm以上とすることがより好 ましい。また、板厚 1. 2mm以上では、 1. Omm〜l. 5mmの板厚のものと輝度が大 きく変わらないため、入力装置の薄型化の点力もも、板厚の上限は 1. 5mmとするの が良い。
[0030] 面状導光板 5には、配線板 1に形成された固定接点 laと対応する位置に、メタルド ーム 6の収納部である貫通孔 14が開設される。貫通孔 14は、図 7に示すように、スト レート孔をもって形成されるメタルドーム 6の位置決め部 14aと、傾斜角度が 60° 〜7 0° のすり鉢状のテーパ孔をもって形成される放光部 14bとから形成される。位置決 め部 14aは、メタルドーム 6の外径よりもやや大きい直径、例えばメタルドーム 6の外 径を Dとしたとき、 D + O. 1mm程度の直径に設定される。これ〖こより、貫通孔 14内に おけるメタルドーム 6の位置ずれを抑制できるので、メタルドーム 6による配線板 1に形 成された固定接点 laの断続を確実に行うことができ、押釦スィッチの信頼性を高める ことができる。放光部 14bについて、その傾斜角度を 60° 〜70° としたのは、シミュ レーシヨンの結果、貫通孔 14の傾斜角度をこの角度内に設定したときに、貫通孔 13 内への放光量を最も多くできることが分かったことによる。
[0031] メタルドーム 6は、押釦スィッチの可動接点として機能するもので、金属板、例えば ステンレス板を円椀状に成形してなる。メタルドーム 6の電極接点側(内面側)には、 固定接点 laとの間の電気的接続を良好なものにするため及び耐摩耗性を改善する ため、必要に応じて金めつきや銀めつきを施すこともできる。また、メタルドーム 6の外 面にも、光の反射率を高めるため、必要に応じて金めつき、銀めつき、アルミニウム蒸 着などを施すことができる。また、メタルドーム 6の外面は、鏡面にして反射率を高め ることもできるし、梨地として拡散効果を持たせることもできる。
[0032] カバーシート 8は、ポリエチレンテレフタレートなどの弾性に優れた榭脂フィルムをも つて形成される。このカバーシート 8は、半透明の白色材料をもって形成することもで きるし、表面に光拡散処理が施された透明材料をもって形成することもできし、透明 材料にて形成することもできる。カバーシート 8を半透明の白色材料をもって形成した 場合、及び表面に光拡散処理が施された透明材料をもって形成した場合には、カバ 一シート 8の表面で発光ダイオード 2から出射された光を散乱させることができるので 、カバーシート 8に照射される光の均一性を高めることができる。一方、カバーシート 8 を透明材料をもって形成した場合には、カバーシート 8を透過する光量を多くできる ので、カバーシート 8の輝度を高めることができる。カバーシート 8は、図 8に示すよう に、その周辺部が面状導光板 5の周辺部に接着剤層 15を介して接着される。したが つて、面状導光板 5の光出射面 12bとカバーシート 8との間には、接着剤層 15の厚み 分に相当する空気層 16が形成される。このように、面状導光板 5とカバーシート 8との 間に空気層 16を設けると、面状導光板 5と空気層 16との界面における反射光の臨界 角を大きくできるので、当該界面における光の反射量を増加でき、面状導光板 5の面 方向への光の伝搬を均一化することができる。
[0033] ァクチユエータ 7は、メタルドーム 6を押圧操作するもので、カバーシート 8の片面の 導光板 4に形成された段差部 11の中央部分と対応する位置に設定される。このァク チユエータ 7は、遮光性白色材料にて形成することもできるし、透明材料にて形成す ることもできる。ァクチユエータ 7を遮光性白色材料にて形成した場合には、ァクチュ エータの周囲部分を選択的に照光する照光機能付き入力装置が得られる。一方、ァ クチユエータ 7を透明材料にて形成した場合には、ァクチユエータ 7の設定部分を含 むカバーシート 8の全面を照光する照光機能付き入力装置が得られる。
[0034] 本例の照光機能付き入力装置は、以下の手順で組み立てられる。即ち、まず、線 状導光板 4の所定の位置に発光ダイオード 2を取り付ける。また、線状導光板 4をホ ルダ 4aに取り付ける。さらに、カバーシート 8の片面に所要の配列でァクチユエータ 7 を取り付ける。しかる後に、配線板 1における固定端子 laの形成面に面状導光板 5を 位置決めして取り付ける。これにより、配線板 1に形成された固定端子 laが面状導光 板 5に開設された貫通孔 14内に配置される。配線板 1と面状導光板 5の組立方法と しては、接着又はスナップ結合等を用いることができる。次いで、面状導光板 5の一 側辺に、ホルダ 4aを介して線状導光板 4を取り付ける。次いで、面状導光板 5の貫通 孔 14内にメタルドーム 6を上を凸にして収納する。最後に、ァクチユエータ 7を段差部 9内に収納した状態で、カバーシート 8を面状導光板 5の表面に接着する。
[0035] 本例の照光機能付き入力装置は、配線板 1の面状導光板 5と接する面を遮光性白 色材料にて形成し、面状導光板 5のカバーシート被着側の面に複数のプリズム溝 11 をストライプ状に形成し、面状導光板 5のプリズム溝形成側の面とカバーシート 8との 間に空気層 16を設け、面状導光板 5内を伝搬して貫通孔 14内に放光された光をメタ ルドーム 6によって反射させるので、少数の発光ダイオードで面状導光板 6の全面に 光を均一に導くことができ、カバーシート 8に照射される光の均一性を高めることがで きる。よって、部品点数の削減による照光機能付き入力装置の小型化及び低コストィ匕 並びに省電力化を図ることができる。
[0036] なお、前記実施形態においては、面状導光板 5の上面、即ち、カバーシート 8側に 複数のプリズム溝 11をストライプ状に形成したが、本発明の要旨はこれに限定される ものではなく、面状導光板 5の下面、即ち、配線板 1側に複数のプリズム溝 11をストラ イブ状に形成することもできる。
[0037] また、前記実施形態においては、別体に形成されたァクチユエータ 7とカバーシート 8とを事後的に接合するという構成にしたが、本発明の要旨はこれに限定されるもの ではなぐ例えば射出成形などにより得られるァクチユエータ付きのカバーシートを用 いることちでさる。
[0038] また、前記実施形態においては、線状導光板 4に発光ダイオード 2が設けられた構 成としたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなぐ配線板 1に発光ダイォ ード 2を実装して、面状導光板 5に直接入射する構成としても良い。
図面の簡単な説明
[0039] [図 1]実施形態に係る照光機能付き入力装置の分解斜視図である。
[図 2]実施形態に係る照光機能付き入力装置の分解側面図である。
[図 3]実施形態に係る照光機能付き入力装置の組立状態の断面図である。
[図 4]実施形態に係る線状導光板の構成と面状導光板に対する線状導光板の配列と を示す要部平面図である。 圆 5]実施形態に係る面状導光板の平面図である。
圆 6]実施形態に係る面状導光板の要部断面図である。
圆 7]実施形態に係る配線板と導光板とメタルドームの組立状態を示す要部断面図 である。
圆 8]実施形態に係る導光板とカバーシートの組立状態を示す要部断面図である。 圆 9]従来例に係る照光機能付き入力装置の分解側面図である。
符号の説明
1 配線板
la 固定接点
2 発光ダイオード
4 線状導光板
5 面状導光板
6 メタルドーム
7 ァクチユエータ
8 カバーシート
11 プリズム溝
13 光路変更部
14 貫通孔
16 空気層

Claims

請求の範囲
[1] 押釦スィッチの固定接点を含む所要の配線パターンが形成された配線板と、発光 ダイオードと、当該発光ダイオードからの出射光を面方向に導く面状導光板と、押釦 スィッチの可動接点であるメタルドームと、当該メタルドームを押圧操作するためのァ クチユエータが設けられたカバーシートとを備え、
前記配線板は、少なくとも前記導光板と接する面が遮光性白色材料をもって形成さ れ、 前記面状導光板には、前記配線板と接する面又は前記カバーシートが被着さ れる面のいずれかに、緩斜面部と当該緩斜面部よりも急な傾斜角度を有する急斜面 部とからなる複数のプリズム溝が形成されると共に、前記固定接点の形成部と対応す る部分に前記メタルドームを収納するための貫通孔が開設され、
前記面状導光板のプリズム溝形成側の面と前記配線板又は前記カバーシートとの 間には空気層が設けられ、
前記メタルドームは、前記面状導光板に開設された貫通孔内に収納され、前記面 状導光板内を伝搬して前記貫通孔内に放光された前記発光ダイオードの出射光を 前記カバーシート側に反射する機能を有していることを特徴とする照光機能付き入 力装置。
[2] 前記貫通孔を、傾斜角度が 60° 〜70° のすり鉢状に形成したことを特徴とする請 求項 1に記載の照光機能付き入力装置。
[3] 前記貫通孔の末端部に前記メタルドームの位置決め部を形成したことを特徴とする 請求項 1に記載の照光機能付き入力装置。
[4] 前記面状導光板に、前記導光板内を伝搬する光の進路を変更する光路変更部を 形成したことを特徴とする請求項 1に記載の照光機能付き入力装置。
[5] 前記面状導光板の側面に、前記発光ダイオードから出射された光を前記面状導光 板の側面方向に導く線状導光板を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の照光機 能付き入力装置。
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