JP2007053063A

JP2007053063A - シートスイッチモジュール

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Publication number: JP2007053063A
Application number: JP2005239129A
Authority: JP
Inventors: Kenji Aihara; 健志相原; Isao Miyashita; 功宮下
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: JP4728067B2; CN1917113B; CN1917113A

Abstract

【課題】発光素子から発せられる光を漏れなく且つ効率よく押圧部に向けて導光させると共に、前記押圧部をバラツキなく高輝度で発光表示させることのできるキースイッチと照明機能とが一体となったシートスイッチモジュールを提供することである。
【解決手段】固定接点２２が配置されたＦＰＣ２４と、このＦＰＣ２４上に配置される発光素子２７と、前記ＦＰＣ２４上に被覆され、固定接点２２の上方に被さるように配置される可動接点２５を被覆保持するシート材とを備え、このシート材の上から前記可動接点２５を押圧することによって前記固定接点２２に導通してスイッチング回路を形成するシートスイッチ２１において、前記シート材は、前記発光素子２７から出射される光を前記可動接点２５の上面に沿って導光する導光性シート２６で構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器の操作パネルに搭載される照明機能を有したシートスイッチモジュールに関するものである。

従来、携帯電話機や携帯情報端末機等の各種電子機器に搭載されている操作パネルには、照明機能を組み込んだキースイッチを用いて構成されているものが多い。このような照明機能としては、前記キースイッチを構成する個々の押圧部（キートップ）に光源（発光素子）を個別に対応して配置させたり、導光板を使用することで、最小限の発光素子で効率よく各キートップを照明させたりするといった構成がとられている（特許文献１）。図８は、導光板を使用したキースイッチ１の構成例を示したものである。このキースイッチ１は、固定接点３や配線パターンが形成された回路基板２と、前記固定接点３上に配設されるタクトバネからなる可動接点４と、回路基板２上に配置される導光板５と、この導光板５の側面を照射する発光素子６と、前記導光板５を貫通して可動接点４を押圧するキートップ７とで構成されている。このキースイッチ１では、前記導光板５を貫通するキートップ７の下端部に前記発光素子６から導光された光を照射することでキートップ７全体を照明するようになっている。

また、近年の電子機器の薄型化に対応させるため、照明機能を有しながら、さらに薄型化したキースイッチ（特許文献２）も知られている。図９は、特許文献２に記載されているキースイッチ１１の断面構造を示したものである。このキースイッチ１１は、固定接点１３が形成された回路基板１２、前記固定接点１３上に配置される可動接点１４からなるシートスイッチ部１８と、このシートスイッチ部１８の上方を覆う導光板１５と、この導光板１５の前記可動接点１４が形成されている上部に位置するキートップ１７とを有して形成されている。このキースイッチ１１にあっては、前記回路基板１２の一端に配設された発光素子１６から発せられる光を導光板１５の側面に照射することで、導光板１５全体を発光させ、前記キートップ１７を下面側から照明する構造となっている。
特開２００４−６９７５１号公報（第９図）特開２００４−６９７５１号公報（第６図）

上述したような、個々のキートップの近傍に発光素子を個別に配設したような構造のキースイッチにあっては、キートップの数が増えるにしたがって発光素子を増設しなければならないため、消費電力の増加と共に、キースイッチ自体が大型化してしまうといった問題がある。また、図８に示したキースイッチ１にあっては、導光板５によって光をキートップに向けて導光させるため、発光素子６の個数は少なくて済むが、この発光素子６から発せられる光を漏れなく効率よく側面側から導くために、導光板５の厚みを一定以上厚くして形成しなければならない。しかしながら、前記導光板５を厚くすると、これに伴ってキースイッチ１全体の厚みも増すため、薄型化が図られないという問題がある。

一方、上記図９に示したキースイッチ１１にあっては、発光素子１６から出射される光を導光板１５の一端に入射させて全体に導光する構造であるため、発光素子１６から離れた箇所のキートップ１７の輝度が低くなり、輝度のバラツキが目立つといった問題があった。また、前記導光板１５は、シートスイッチ部１８の上に載置しただけの構成になっているので、導光板１５とシートスイッチ部１８との間に隙間が生じやすく、さらに、前記導光板１５の端部に配置される発光素子１６との間にも隙間が生じやすい構造となっている。このような隙間が前記導光板１５の周辺に存在すると、この隙間から発光漏れが生じてしまい、キートップ１７に透過する光量の不足や輝度バラツキが発生するといった問題があった。このため、キートップ１７のみを集中的に発光させるといったような照明効果が得られなかった。

そこで、本発明の目的は、発光素子から発せられる光を漏れなく且つ効率よく押圧部に向けて導光させると共に、前記押圧部をバラツキなく高輝度で発光表示させることのできるキースイッチと照明機能とが一体となったシートスイッチモジュールを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のシートスイッチモジュールは、固定接点が配置された回路基板と、この回路基板上に配置される発光素子と、前記回路基板上に被覆され、固定接点の上方に被さるように配置される可動接点を被覆保持するシート材とを備え、このシート材の上から前記可動接点を押圧することによって前記固定接点に導通してスイッチング回路を形成するシートスイッチモジュールにおいて、前記シート材は、前記発光素子から出射される光を前記可動接点の上面に沿って導光する導光性シートで構成されていることを特徴とする。

本発明のシートスイッチモジュールは、導光性シートがスイッチ操作の押圧部である可動接点の上面に沿って被覆されているため、前記発光素子から出射された光を可動接点に沿って導光させながら上方に向けて高輝度で発光表示させることができる。これによって、暗所でのキー入力操作が容易になると共に、キートップを配置した際にもその表面に印刷等で形成されている文字や記号等を視認性よく表示させることができる。

以下、添付図面に基づいて本発明に係るシートスイッチモジュールの実施形態を詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、本発明のシートスイッチモジュール（以下、単にシートスイッチという）２１は、固定接点２２及び電極パターン２３、その他図示しないコネクタ等が形成されたフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）２４と、前記固定接点２２上に配置される可動接点２５と、この可動接点２５の上面に密着してＦＰＣ２４全体を被覆する導光性シート２６と、この導光性シート２６の一端に配置される発光素子２７とで構成されている。

ＦＰＣ２４は、例えば、携帯電話機の操作パネルのシートスイッチとして形成される場合は、その操作パネルと略同様な形状及び大きさに形成され、数字キーやアルファベットキー、その他のファンクションキー等が配置される箇所に合わせて前記固定接点２２が複数設けられる。前記可動接点２５は、適度なクリック感を得るために薄い金属材によるドーム型のタクトバネで形成され、前記各固定接点２２に対応してその上方に被さるように配置されている。また、可動接点２５の上面は、一例では反射率を高めるために鏡面加工が施されており、前記ＦＰＣ２４上に実装されている発光素子２７から導光性シート２６によって導かれる光を効率よく反射する。

導光性シート２６は、前記ＦＰＣ２４と略同じ形状及び大きさに形成された透明若しくは半透明の薄いシート材からなり、例えば、アクリル樹脂、シリコン樹脂、ポリカーボネート樹脂又はポリエチレンテレフタレート樹脂など導光性の高い材料によって形成するのが好ましい。また、導光性シート２６の厚みは特に限定されるものではないが、導光効率及び前記可動接点２５への密着性を考慮して０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、特に０．１ｍｍ前後で形成されるのが好ましい。この導光性シート２６には、図１乃至図３に示すように、前記可動接点２５を被覆保持する箇所にエンボス部２９を予め形成しておくのが望ましい。このエンボス部２９は、前記可動接点２５の外形形状に対応して形成されるもので、その周囲全体に立ち上がり部３２が形成されている。この立ち上がり部３２は、後述するように、導光性シート２６の内部に導かれた光が可動接点２５の周囲近傍で光の進路を変更させ易くするためのもので、それによって可動接点２５の上面で光を散乱し易くしている。シートスイッチ２１を実際に組み立てる際には、エンボス部２９を含む導光性シート２６の裏面全体に透明な粘着剤２８を一様に塗布し、エンボス部２９の粘着面に可動接点２５を接着保持させ、これを前記固定接点２２が形成されているＦＰＣ２４の上面に位置合わせした後、密着させてＦＰＣ２４の上面を被覆する。なお、前記導光性シート２６に上述したようなエンボス部２９を予め設けずに、平面状シートのまま直接前記可動接点２５を粘着させ、これを加熱及び加圧等の手段によって、可動接点２５の外形形状に沿って密着成形させることも可能であり、この場合にも可動接点２５との境には前記のような立ち上がり部３２が形成される。

なお、ＦＰＣ２４の上面に導光性シート２６を被覆する際、図４に示すように、エンボス部２９には粘着剤２８を塗布せずに可動接点２５に直接密着させて被覆保持することもできる。このように、前記可動接点２５の上面に粘着剤２８を介さずに導光性シート２６を直接密着させることで、粘着剤２８による光の吸収及び減衰を抑えることができ、より一層上方に向けた高い反射効果が得られることになる。

発光素子２７は、図１に示される例では側面発光型の発光ダイオードが使用される。図１及び図２に示されるように、発光素子２７の発光面２７ａを導光性シート２６の外周側面３３に向けた状態でＦＰＣ２４の外周部に配置される。その配置箇所や配置数は、ＦＰＣ２４の形状や大きさ、固定接点２２及び可動接点２５の配列数に応じて適宜設定されるが、例えば、携帯電話機のような数字キーやファンクションキーなどが配置されるような四角形状のシートスイッチであれば、各辺に数個等間隔で配置される。また、この発光素子２７の発光面２７ａから出射される光を漏れなく効率よく前記導光性シート２６の外周側面３３に入射させるため、前記導光性シート２６の端部を発光素子２７の発光面２７ａの高さに合わせて厚く形成した入射部３４を設けるとよい。さらに、前記発光素子２７の発光面２７ａと導光性シート２６の入射部３４の外周側面３３との間の隙間に透明樹脂３１を充填して塞ぐことによって、前記発光面２７ａから出射される光を漏れなく導光性シート２６の入射部３４に導くことができる。この透明樹脂３１には上記導光性シート２６と同じ樹脂材が使用されるのが好ましく、また、隙間を塞ぐ形状には特に限定されない。なお、発光素子２７は上記のようにＦＰＣ２４の外周部に配置されるだけでなく、各可動接点２５の周囲に配置される場合があり、その場合には周囲を均等に照射する必要があることから上面発光型の発光素子が使用される。

次に、図５に基づいて、上記構成によるシートスイッチ２１の照明作用について説明する。発光素子２７には、ＦＰＣ２４に設けられているコネクタ（図示せず）を介してマザーボード等から電流が供給される。発光素子２７の発光面２７ａから出射された光は、透明樹脂３１を介して導光性シート２６の外周側面３３に形成された入射部３４から入射される。入射された光は導光性シート２６の内部をＦＰＣ２４面と平行に導光される。そして、エンボス部２９の立ち上がり部３２に到達した光は、立ち上がり部３２で反射すると共に急激に進路が変更されることで、可動接点２５の上面に沿って導光シート２６内で反射を繰り返しながら導光される。また、可動接点２５が金属バネで形成されていることから、可動接点２５の上面全体での反射効率も大きく、可動接点２５の上方に向けて放射状に散乱光として反射される。このように、導光性シート２６が可動接点２５の外形形状に沿って隙間なく密着して形成されているため、発光素子２７から出射された光をキー操作の押圧部となる可動接点２５の上方を高輝度でバラツキなく照明させることができる。

また、前述したように、導光性シート２６が密着する可動接点２５の上面を鏡面加工し上面全体に鏡面部を設けたり、微細な凹凸加工を施した凹凸部やシボ加工等を施したりすることによって、反射率の向上や光散乱効果による輝度の向上化を図ることもできる。なお、前記可動接点２５は、金属材で形成する場合に限らず、例えば、伸縮性を備えた樹脂板をタクトバネのようにエンボス加工してドーム状に成形し、裏面に固定接点２２と導通する可動接点電極、表面に反射用の金属膜をメッキ又は蒸着によって形成したり、光反射効果のある微細な金属粒子やガラス粒子を含んだ塗料で塗布したりして形成することもできる。可動接点２５を構成する部位をこのような樹脂板で形成することで、前述した全体が金属のタクトバネとは異なった柔らかいクリック感を得ることができる。

また、前記導光性シート２６内に取り込んだ光を有効に可動接点２５の上方に向けて導光させる手段として、前記導光性シート２６の裏面あるいは表面に光反射部材や光散乱部を形成する方法がある。例えば、前記導光性シート２６の裏面に白色系又は銀色系の塗料からなる光反射部材を塗布することで、導光性シート２６の内部に導いた光がＦＰＣ２４に吸収されることなく、可動接点２５を集中的に照射させることができる。また、前記導光性シート２６の上面に多数の凹凸を有する光散乱部を形成することで、この導光性シート２６内に導いた光を拡散させながら押圧部に向けて出射させるようにすることができる。このような光散乱部は、導光性シート２６を製作する際に用いられる成形金型にシボ加工等を施すことによって、容易に形成が可能である。

なお、上記実施形態のシートスイッチ２１は、可動接点２５上を被覆する導光性シート２６に各種のスイッチ操作を表す文字や記号等を印刷することで、押圧部としてそのまま使用することができるが、前記可動接点に対応した箇所以外の導光性シート２６面に遮光性を有した塗料を塗布したり、薄い遮光部材を被せたりすることで、前記可動接点２５の上方を特に明るく照明させるようにすることができる。

図６は、発光素子５２を導光性シート５６の端部に配置すると共に、端部以外の所定箇所にも適宜配置することで、光量のアップを図った構成のシートスイッチ５１を示したものである。この実施形態のシートスイッチ５１にあっては、ＦＰＣ２４上に実装されている発光素子５２，５３を収納するための凹部が設けられる。この凹部は、導光性シート５６の端部に設けられる切欠き部５４やこの端部以外の箇所に設けられる孔部５５によって形成されている。前記切欠き部５４に配置される発光素子５２は、側面発光型の発光ダイオードが使用され、前記孔部５５内に配置される発光素子５３は、四方に均等に発光させるために上面発光型の発光ダイオードが使用される。また、前記切欠き部５４や孔部５５の内周面に透明樹脂３１を充填することで、発光素子５２，５３との隙間を埋め、導光性シート５６内への放射効率を高めることができる。さらに、前記発光素子５２，５３の高さに合わせて傾斜する入射部３４を設けることで、発光素子５２，５３から出射された光を漏らさず導光性シート５６内に導光させることができる。なお、その他の固定接点２２、可動接点２５、エンボス部２９等の構造は、前記シートスイッチ２１と同様であるので説明は省略する。

図７は、上記シートスイッチ２１を組み込んだ操作パネル４１の構成例を示したものである。この操作パネル４１は、前記シートスイッチ２１をマザーボード等の装置基板４６上に両面粘着テープ４２を介して接合し、上方には、透光性を有したラバーシート４３と、透光性を有したキートップ４４が所定箇所に複数設けられる表面シート４５とによって構成したものである。

前記ラバーシート４３は、前記ＦＰＣ２４と略同じ大きさに形成され、そのうちの少なくともキートップ４４に対応する部分が透明又は半透明に形成されている。また、前記可動接点２５に対応する押圧部が僅かな厚みを持って形成されている。このラバーシート４３は、押圧部が可動接点２５の上端に接するように、前記シートスイッチ２１と平行に配設される。なお、このラバーシート４３を前記シートスイッチ２１に安定して配設するために、両者間にスペーサ（図示せず）を挟んで高さ調整してもよい。

前記表面シート４５は、このシートスイッチ２１を搭載する電子機器の操作パネルの表示面を構成するものであり、一般にはゴム等の軟質性の樹脂材で形成され、前記可動接点２５に対応する部分が肉厚のキートップ４４となっている。この表面シート４５は、前記ラバーシート４３の上方を覆うようにして配置される。また、前記キートップ４４は、透光性を有して形成され、その表面には各種の文字や記号等が印刷あるいは凹凸状に形成されている。前記キートップ４４を除いた部分は、光を通さない遮光部材で形成される。また、前記遮光部材の裏面側に金属膜を形成することで、前記導光性シート２６内での導光作用を高めることもできる。

前記シートスイッチ２１の発光素子２７から出射された光は、導光性シート２６内の隅々に向けて導光される。前記可動接点２５上に導光されてきた光は、可動接点２５の金属面によって上方に向けて反射される。この可動接点２５上で反射された光は、ラバーシート４３を透過してキートップ４４に入射され、このキートップ４４の上面（操作面）を明るく照明することができる。上述したように、前記導光性シート２６がドーム状に湾曲しているタクトバネの表面に密着しているため、このタクトバネ上に導光されてきた光は周囲に漏れることなく、大部分の光がキートップ４４に向けて反射させることができ、高輝度で照明することができる。

本発明のシートスイッチ２１は、ＦＰＣ２４をベースにして形成され、折り曲げ可能であると共に、導光性シート２６が前記ＦＰＣ２４に密着して設けられているため、上記実施形態で示したような平面状の操作パネルに限らず、電子機器等の形状に合わせて曲面形状に形成された操作パネルにも搭載可能である。

本発明に係るシートスイッチモジュールの断面図である。上記シートスイッチモジュールの透視斜視図である。上記シートスイッチモジュールの組立例を示す説明図である。粘着剤を用いずに導光性シートを可動接点に密着したシートスイッチモジュールの断面図である。導光性シートにおける発光作用を示す説明図である。発光素子の他の配置例によるシートスイッチの透視斜視図である。上記シートスイッチモジュールを組み込んだ操作パネルの一例を示す断面図である。従来の照光式キースイッチの断面図である。従来の他の構成例による照光式キースイッチの断面図である。

符号の説明

２１シートスイッチ
２２固定接点
２３電極パターン
２４ＦＰＣ
２５可動接点
２６導光性シート
２７発光素子
２８粘着剤
２９エンボス部
３１透明樹脂
３２立ち上がり部
３３外側側面
３４入射部
４１操作パネル
４２両面粘着テープ
４３ラバーシート
４４キートップ
４５表面シート
４６装置基板

Claims

固定接点が配置された回路基板と、この回路基板上に配置される発光素子と、前記回路基板上に被覆され、固定接点の上方に被さるように配置される可動接点を被覆保持するシート材とを備え、このシート材の上から前記可動接点を押圧することによって前記固定接点に導通してスイッチング回路を形成するシートスイッチモジュールにおいて、
前記シート材は、前記発光素子から出射される光を前記可動接点の上面に沿って導光する導光性シートで構成されていることを特徴とするシートスイッチモジュール。
前記導光性シートは、前記可動接点の上面に粘着剤を介して被覆され、あるいは、可動接点の上面に粘着剤を介さずに直接密着するように被覆されている請求項１記載のシートスイッチモジュール。
前記導光性シートは、前記可動接点の周囲近傍で光の進路を変更させる立ち上がり部を有して形成されている請求項１記載のシートスイッチモジュール。
前記立ち上がり部は、前記可動接点の外形形状に対応して形成されたエンボス部の周囲に形成されている請求項３記載のシートスイッチモジュール。
前記導光性シートは、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ厚のアクリル樹脂、シリコン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のいずれかによって形成される請求項１乃至３のいずれかに記載のシートスイッチモジュール。
前記導光性シートの端部と、この端部近傍に配置される前記発光素子との間に生ずる隙間を透明樹脂で塞ぐ請求項１記載のシートスイッチモジュール。
前記導光性シートに発光素子を収納する凹部を設け、この凹部に収納した発光素子と凹部の内周面との間に生ずる隙間を透明樹脂で塞ぐ請求項１記載のシートスイッチモジュール。
前記凹部は、前記導光性シートの端部に形成される切欠き部又は端部以外の箇所に開設される孔部である請求項７記載のシートスイッチモジュール。
前記可動接点は、ドーム型の金属バネによって形成されている請求項１記載のシートスイッチモジュール。
前記可動接点の上面に光反射用の鏡面部が形成されている請求項１又は９記載のシートスイッチモジュール。
前記可動接点の上面に光散乱用の凹凸部が形成されている請求項１又は９記載のシートスイッチモジュール。