JP2010146988A - 押釦スイッチ用部材およびそれを用いてなる電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】押釦部分をより均一に、かつ高輝度に照光できる押釦スイッチ用部材およびその押釦スイッチ用部材を用いてなる電子機器を提供すること。
【解決手段】複数のキートップ２と、当該キートップ２の裏側に設けられる透光性導光板３０とを少なくとも含む押釦スイッチ用部材５０であって、キートップ２と透光性導光板３０との間にレンズシート２０が配置され、当該レンズシートには、キートップ２と対向する位置に、透光性導光板３０の内部を通ってきた光を集光してキートップ２に向かって照光させるためのレンズ部２１を備えている押釦スイッチ用部材５０とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子機器などに好適に用いられる押釦スイッチ用部材およびそれを用いてなる電子機器に関する。

近年、携帯電話、携帯情報端末装置などの電子機器に代表される押釦スイッチ用部材として、暗所でキートップ部の視認性を確保できる照光機能を有する照光式押釦スイッチが多く用いられている。このため、成形した照光式押釦スイッチ用部材については、均一な照光性および高輝度を有するものが強く要求されている。

この問題に対応して、次のような電子機器などの照光用に用いられる押釦スイッチ用部材が提案されている。例えば、機器を操作する複数個の操作キーと、該複数個の操作キーの下方に配置され、操作キーの押圧によってスイッチングを行う複数個のスイッチング素子と、操作キーとスイッチング素子との間に配置される導光板とからなる押釦スイッチ用部材であって、導光板の側面または周縁部に配置された光源から入射した光を導入して導光板内で光を拡散させることにより操作キーの下面に向かって投射してその操作キーの表面に下方から光を供給するという発明が知られている。（例えば、特許文献１を参照）。

また、次のような押釦スイッチ用部材も知られている。透明なシリコーンゴムにより一体形成されたキートップ部とベース部を有する押釦スイッチ用部材であって、ベース部の直下に配置された導光板は、押釦スイッチ用部材と回路基板との間にＬＥＤなどの発光源からの光を供給することによりキートップ部の表面を照光する（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００１−１６７６５５号公報（特許請求の範囲など） 特開平０８−２７３４７４号公報（特許請求の範囲など）

しかしながら、上記従来の照光式の押釦スイッチ用部材には、次のような問題がある。特許文献１および特許文献２に開示される押釦スイッチ用部材の場合には、ある程度の押釦部分の明瞭な照光を実現することができる。しかし、このような押釦スイッチ用部材では、導光板の側端面から光を入射させ、透光性導光板内部の反射を利用し、光を導光板の全域に遍く伝播させるので、押釦部分と対応する光出射面から出射した光は、面内光量分布にばらつきが大きい。このため、押釦部分の表面を均一に照光することが難しく、照光ムラもしくは輝度ムラが生じやすいという問題がある。また、光源からの発光の一部しか押釦部分の視認性向上に寄与できず、大きな消費電力を使用したとしても、輝度が低く、押釦部分の視認性が低下する。さらに、押釦の特定の文字部分だけを強く照光したり、昼間の外光が強い状況でも照光による視認性を確保しようとするときには、高い輝度を実現できない。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、押釦部分をより均一に、かつ高輝度に照光できる押釦スイッチ用部材およびその押釦スイッチ用部材を用いてなる電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、複数のキートップと、当該キートップの裏側に設けられる透光性導光板とを少なくとも含む押釦スイッチ用部材であって、キートップと透光性導光板との間にレンズシートが配置され、レンズシートには、キートップと対向する位置に、透光性導光板の内部を通ってきた光を集光してキートップに向かって照光させるためのレンズ部を備えている押釦スイッチ用部材としている。

上述のような押釦スイッチ用部材とすることで、キートップの部分をより均一に、かつ高輝度に照光できる押釦スイッチ用部材となる。すなわち、キートップと透光性導光板との間に配置されるレンズシートは、キートップと対向する位置に、透光性導光板の内部を通ってきた光を集光してキートップに向かって照光させるためのレンズ部を備えることによって、外装ケースに押釦スイッチ用部材を装着した後、光源からの光は、透光性導光板を通じてレンズシートに入射された後、レンズシートのレンズ部により光の方向を修正されるので、元々方向性に優れなかった光を集光され、キートップへ出射される光は出射方向のばらつきが発生しない。このため、押釦スイッチ用部材のキートップの部分を均一に照光することができ、照光ムラもしくは輝度ムラが生じにくい。また、光源からの光は、レンズシートを介して均一な平行光となり、キートップの視認性向上に寄与するため、照光エネルギーを無駄なく、照光の輝度を高くすることができる。このように、従来のレンズシートが配置されていない構造と比べると、均一な照光性および高輝度性を出しやすいので、キートップの部分の視認性の向上を図ることができる。

また、別の発明は、上述の発明に加え、レンズシートの裏側において、レンズ部以外の非レンズ部に、透光性導光板から出射しようとする光を当該透光性導光板の内部へ反射させる光反射層を設けている押釦スイッチ用部材としている。

このような押釦スイッチ用部材とすることで、光源からの光は透光性導光板の内部に反射しながら導光される際に、非レンズ部に飛び出した光を反射して、再び透光性導光板の内部に戻す働きをしている。このため、非レンズ部から漏れる光が少なくなり、レンズ部を通じて押釦スイッチ用部材のキートップを効率良く照光することができる。

また、別の発明は、上述の発明に加え、レンズシートの裏側において、レンズ部以外の非レンズ部に、当該レンズシートよりも低屈折率の材料からなる低屈折率層を設けている押釦スイッチ用部材としている。

このような押釦スイッチ用部材とすることで、光源からの光は、レンズ部を通じて押釦スイッチ用部材のキートップを効率良く照光することができる。

また、別の発明は、上述の発明に加え、透光性導光板は、その表側または裏側の少なくともいずれか一方の面において、キートップと対向する位置に、透光性導光板の内部を通ってきた光を拡散させて、キートップを照光するための光拡散部を備える押釦スイッチ用部材としている。

このような押釦スイッチ用部材とすることで、光源からの光は、透光性導光板の光拡散部によって透光性導光板の表面方向へ反射されるため、キートップの照光性および高輝度性の向上を図ることができる。

また、別の発明では、上述の発明に加え、さらに、透光性導光板とレンズシートとの間に、光の均一度を高めるための光拡散シートを設けている押釦スイッチ用部材としている。

このような押釦スイッチ用部材とすることで、透光性導光板から出射された光を光拡散シートによって平面状に拡散して光の強度を均一にすることができる。このため、均一な照光性および高輝度性を出しやすく、キートップの視認性の向上を図ることができる。

また、別の発明では、上述の発明に加え、レンズシートは、フレネルレンズシートである押釦スイッチ用部材としている。

このため、光源からの光を十分に導光できると共に、押釦スイッチ用部材を搭載した電子機器の薄型化を図ることができる。

また、本発明は、請求項１から６いずれか１項に記載の押釦スイッチ用部材を用いてなる電子機器としている。

このため、キートップの部分をより均一に、かつ高輝度に照光を可能とする電子機器となる。

本発明に係る押釦スイッチ用部材に用いられるキートップの材料としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などの材料が挙げられる。これらの樹脂などは、キートップの裏面に設けられる種々の層にて加飾層を形成し、キートップの表面からこの加飾層を視認できるように、可視光線を効率良く透過する透明性の高い材料である必要がある。そのため、完全に透明な材質であることが好ましいが、少なくとも可視光線透過率で７０％以上の透明性を有していることより望ましい。さらに、加工性を考慮すると、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂を用いるのがより好ましい。ただし、上述の樹脂材料は一例に過ぎず、他の樹脂材料を採用しても良い。なお、樹脂材料は、上記のような一種類の樹脂材料でも、二種類以上の樹脂材料の混合物でも良い。また、本発明に係る押釦スイッチ用部材を抜き文字照光式とする場合には、キートップを構成する材料に、金属系材料、ガラスあるいはセラミックスなどを用いることもできる。金属系材料としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛、チタニウムなど金属と、またはこれらの合金類とを好適に用いることもできる。

本発明によれば、押釦部分をより均一に、かつ高輝度に照光できる押釦スイッチ用部材およびその押釦スイッチ用部材を用いてなる電子機器を提供することができる。

以下に、本発明に係る押釦スイッチ用部材およびその押釦スイッチ用部材を用いてなる電子機器の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に説明する好適な各実施の形態に何ら限定されるものではない。

(第１の実施の形態)
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材５０を備える携帯電話機（電子機器の一形態）１００を操作面側から見た斜視図である。図２は、図１に示す押釦スイッチ用部材５０のＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、携帯電話機１００は、押釦スイッチ用部材５０と、その背面に配置される回路基板（以下、「基板」といい、図示せず）と、上述押釦スイッチ用部材５０の一端面に近接して当該基板に配置されている光源とを主に備えている。この実施の形態では、光源はＬＥＤである。ＬＥＤとしては、例えば、白色ＬＥＤが好ましいが、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤを用いても良い。また、複数種のＬＥＤを用いても良く、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの三色のＬＥＤから白色光を得るようにしても良い。

また、図２に示すように、押釦スイッチ用部材５０は、キートップ２を備えているキートップシート１０とレンズシート２０と透光性導光板３０とを積層して構成される。キートップシート１０は、好適には、ポリエステル樹脂シート、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート、アクリル樹脂シート、ポリカーボネート樹脂シートである。キートップ２の表面または底面の全面もしくは一部には、文字、数字あるいは図柄などの模様を有する装飾層が形成されても良い。装飾層の形成方法は、特に限定されず、インクまたは塗料などを用いた公知の方法によって形成することができる。なお、インクまたは塗料などの定着性、密着性あるいは発色性などを改善するために、キートップ２の表面または底面に、予め各種公知の表面処理などを施して改質するのが好ましい。装飾層を形成することによって、キートップシート１０の美的効果を向上させることができる。また、キートップ２の表面に装飾層を形成する場合、装飾層の外側表面に透明樹脂から成る保護層を形成するのが好ましい。このような保護層を形成すれば、装飾層を外傷から効果的に保護できる。

レンズシート２０は、透光性導光板３０の表面から出射された光を集光することによって、押釦スイッチ用部材５０のキートップ２を均一に照光し、またキートップ２の照光輝度を上げるための部材である。この実施の形態では、レンズシート２０は透光性基材から形成される。透光性基材としては、アクリル樹脂シート、ポリカーボネート樹脂シート、ポリスチレン樹脂シート、ポリエステル樹脂シート、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート、ポリブチレンテレフタレート樹脂シートなど柔軟性を持つ熱可塑性樹脂などが好適に用いられる。また、紫外線もしくは電子線にて架橋された多官能のウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのアクリレート、または不飽和ポリエステルなど柔軟性を持つ透明な樹脂、あるいはポリメタアクリル酸メチル，ポリアクリル酸メチルなどのアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルの単独もしくは共重合体樹脂を用いても良い。また、これら熱可塑性樹脂と架橋された樹脂などとの複合されたものであっても良い。レンズシート２０の好適な厚さは、１５０μｍ以下の範囲であり、特に好ましい厚さは、５０μｍである。透光性基材に要求される透光性は、各用途の使用に支障のない程度に、出射光を最低限透過するように選定する必要があり、無色透明が一番望ましいが、用途によっては着色透明であっても良い。

透光性導光板３０は、基板に配置されている光源から発せられる光をその表面から押釦スイッチ用部材５０のキートップ２に向けて出射する平面状のものであり、好適には、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）製の透光性部材である。ただし、透光性導光板３０を、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）以外の樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ベンジルメタクリレート樹脂、ＭＳ樹脂、あるいはシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）のような光学的に透明な樹脂などから成るものとしても良い。

また、透光性導光板３０の製造方法は、特に制限されるものではなく、公知の技術を用いることができる。例えば、透明性樹脂の原料を使用したキャスト成形あるいは押出成形、射出成形、プレス成形などによって製造される。

図３は、図２の一点鎖線で示す領域Ｂの構成を拡大して示す拡大断面図である。

図３に示すように、キートップシート１０と透光性導光板３０との間に配置されるレンズシート２０には、キートップ２と対向する位置に、レンズ部２１が設けられる。レンズシート２０は、キートップ２と対向するレンズ部２１の裏面より入射された散乱光を、光路制御して表面よりキートップ２に垂直な方向に効率良く出射することができる。本実施の形態では、レンズシート２０の片面または両面、特に、片面に凹凸構造からなるレンズ部２１を有するものが好ましく用いることができる。そのレンズ部２１を形成する凹凸構造は、レンズシート２０を透過した光の光路を制御してその透過光をキートップ２の天面方向に集光する機能を発揮するものであれば良い。その凹凸構造の例としては、例えば、断面三角形などの線状の溝または突起がストライプ状、格子状、同心円状または渦巻き状に多数配列したもの、あるいは三角錐または四角錐、その他の多角錐または円錐などの底面形状を有する錐体状の微小突起が点状に多数配列したものなどが挙げられる。なお、線状または点状の凹凸構造は、球状レンズまたは非球面レンズ、半円筒レンズなどであっても良く、適宜なレンズ形態を有するものであって良い。特に、光源からの光を十分に導光できると共に、押釦スイッチ用部材の薄型化を図るために、フレネルレンズシートを好適に用いることができる。

前述した線状または点状の凹凸構造のレンズ部２１を有するレンズシート２０の形成は、例えば、所定の凹凸構造が形成されるように形成した金型に樹脂液または樹脂形成用のモノマーを充填し必要に応じ重合処理して当該金型の凹凸構造を転写する方式あるいは当該金型に樹脂シートを加熱圧着してその凹凸構造を転写する方式などの適宜な方式にて行うことができる。なお、レンズシート２０は、シートにレンズ部２１の形態を付加したものの如く同種または異種の樹脂層の二層以上の重畳層などとして形成されていても良い。

また、透光性導光板３０は、その表側または裏側の少なくともいずれか一方の面において、キートップシート１０のキートップ２と対向する位置に光拡散部３１が設けられる。光拡散部３１は、透光性導光板３０の表面側に光を効率良くレンズシート２０に出射させるための構成である。本発明の実施の形態では、図３に示すように、透光性導光板３０の裏面に複数のコーン状凹部の光拡散部３１が形成される。ただし、片面のコーン状凹部に代えて、透光性導光板３０の片面または両面に微小な凹凸構造などを多数設けても良い。凹凸構造の形状は特に限定されることなく、ラウンドドット、スクエアドット、チェーンドットなどの任意の形状であっても良い。また、ドットの代わりにストライプ状に形成しても良い。また、白色などのドット状の印刷としても良い。また、拡散部３１に散乱性粒子を配置しても良い。光拡散部３１を形成する方法については、公知の方法を用いることができ、例えば、予め透光性導光板３０の表面または裏面に光拡散部３１を構成する凸状体を成形する方法または透光性導光板３０の後工程にて凸状体を印刷する方法などを利用できる。

また、レンズシート２０の裏側において、レンズ部２１以外の部分、すなわち非レンズ部２５に光反射層２８が設けられている。光反射層２８は、透光性導光板３０から出射しようとする光を当該透光性導光板３０の内部へ反射させる層である。光反射層２８を形成する方法については、公知の方法を用いることができ、例えば、レンズシート２０の非レンズ部２５の裏側に、高隠蔽性かつ白色度の高い顔料である二酸化チタン，アルミニウムなどの粉末を分散させた白色層を塗装などによって形成したり、アルミニウム，クロム，銀などのような金属をメッキまたは蒸着などして、金属薄膜層を形成したりしても良い。このため、光源からの光が透光性導光板３０内を全反射しながら導光する際に、非レンズ部２５から飛び出すような光を反射して、再び透光性導光板３０内に戻す働きをしている。したがって、非レンズ部２５から漏れる光が少なくなり、レンズ部２１を通じて押釦スイッチ用部材５０のキートップ２を効率良く照光することができる。

このような押釦スイッチ用部材５０では、光源から放射された光が、直接に透光性導光板３０へ入射される。大部分の入射光は、透光性導光板３０の裏面に設けた光拡散部３１によって乱反射されて、レンズシート２０に入射する。レンズシート２０は、レンズ部２１によって入射光を集光し、当該レンズ部２１からキートップ２へ平行状の光が照射される。このため、押釦スイッチ用部材５０のキートップ２を均一に照光することができ、照光ムラもしくは輝度ムラが生じない。また、光源からの光は、均一な平行光となるため、照光エネルギーを無駄なく、照光の輝度を高くすることができ、キートップ２の視認性向上に寄与できる。

(第２の実施の形態)
次に、本発明の第２の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材６０について説明する。

第２の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材６０は、先に説明した第１の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材５０と共通の部分を有している。なお、以後、第２の実施の形態以降の実施の形態の説明において、各共通の部分については、第１の実施の形態と同じ符号にて示し、また、同じ構造の部分については、重複する説明を省略する。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材６０における図２の一点鎖線で示す領域Ｂと同様の構成を拡大して示す拡大断面図である。

第２の実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、押釦スイッチ用部材６０において、透光性導光板３０とレンズシート２０との間に、光の均一度を高めるための光拡散シート３５が設けられている。また、レンズシート２０の裏側において、光反射層２８に代わって当該レンズシート２０よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層２９が設けられている。低屈折率層２９は、フッ素系材料にて形成されるコーティング層または両面テープとするのが好ましい。このような押釦スイッチ用部材６０とすることで、透光性導光板３０から出射された光は、レンズシート２０に入射される前に、平面状に拡散して光の強度を均一にすることができる。このため、より均一な照光性および高輝度性を出しやすく、キートップ２の視認性の向上を図ることができる。光拡散シート３５は、透光性導光板３０からの出射光を拡散して発光を均一化し、視認性を向上させることなどを目的に用いられるので、出射光の偏光特性ができるだけ解消されない拡散度のものが好ましく用いられる。かかる偏光維持性に優れる光拡散シート３５としては、例えば、バフ処理などにより表面を粗面化したシート、またはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化インジウムなどの無機系微粒子、もしくは架橋ないし未架橋のポリマーなどの有機系微粒子などの透明微粒子を含有させた樹脂シートなどが挙げられる。

このような押釦スイッチ用部材６０では、光源から放射された光が、直接に透光性導光板３０へ入射される。大部分の入射光は、透光性導光板３０の裏面に設けた光拡散部３１によって乱反射されると共に、光拡散シート３５に入射する。光拡散シート３５は、入射光を平面状に拡散して光の強度を均一にした後、レンズシート２０に入射する。レンズシート２０は、レンズ部２１によって平面状に拡散された光を集光し、当該レンズ部２１からキートップ２へ平行状の光が照射される。このため、押釦スイッチ用部材６０のキートップ２を均一に照光することができる。この結果、キートップ２間の照光ムラあるいは輝度ムラが生じにくい。また、光源からの光は、均一な平行光となるため、光エネルギーを無駄なく、キートップ２の照光に使用でき、キートップ２の視認性をより向上できる。

以上、本発明実施の形態に係る押釦スイッチ用部材５０，６０およびその押釦スイッチ用部材を用いてなる電子機器１００について説明したが、本発明に係る押釦スイッチ用部材５０，６０およびその押釦スイッチ用部材を用いてなる電子機器１００は、上述の各実施の形態に限定されず、種々変形した形態にて実施可能である。

例えば、レンズ部２１の形状、大きさ、配置あるいは個数は、要求されるキートップ２のデザインに応じて適切に変更することが可能である。

また、キートップシート１０に代わって、ベースフィルム１０の直下に各々のキートップ２と対応させるレンズ部２１を有するレンズシート２０を形成した構成でも良い。

本発明は、押釦スイッチ用部材およびその押釦スイッチ用部材を用いてなる電子機器を製造あるいは使用する産業において利用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材を備える携帯電話機（電子機器の一形態）を操作面側から見た斜視図である。 図１に示す押釦スイッチ用部材のＡ−Ａ線断面図である。 図２の一点鎖線で示す領域Ｂの構成を拡大して示す拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材における図２の一点鎖線で示す領域Ｂと同様の構成を拡大して示す拡大断面図である。

符号の説明

２…キートップ
１０…キートップシート
２０…レンズシート
２１…レンズ部
２５…非レンズ部
２８…光反射層
２９…低屈折率層
３０…透光性導光板
３１…光拡散部
３５…光拡散シート
５０，６０…押釦スイッチ用部材
１００…携帯電話機（電子機器）

Claims (7)

1. 複数のキートップと、当該キートップの裏側に設けられる透光性導光板とを少なくとも含む押釦スイッチ用部材であって、
   上記キートップと上記透光性導光板との間にレンズシートが配置され、上記レンズシートには、上記キートップと対向する位置に、上記透光性導光板の内部を通ってきた光を集光して上記キートップに向かって照光させるためのレンズ部を備えていることを特徴とする押釦スイッチ用部材。
2. 前記レンズシートの裏側において、前記レンズ部以外の非レンズ部に、前記透光性導光板から出射しようとする光を当該透光性導光板の内部へ反射させる光反射層を設けていることを特徴とする請求項１に記載の押釦スイッチ用部材。
3. 前記レンズシートの裏側において、前記レンズ部以外の非レンズ部に、当該レンズシートよりも低屈折率の材料からなる低屈折率層を設けていることを特徴とする請求項１に記載の押釦スイッチ用部材。
4. 前記透光性導光板は、その表側または裏側の少なくともいずれか一方の面において、前記キートップと対向する位置に、前記透光性導光板の内部を通ってきた光を拡散させて、上記キートップを照光するための光拡散部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の押釦スイッチ用部材。
5. さらに、前記透光性導光板と前記レンズシートとの間に、光の均一度を高めるための光拡散シートを設けていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の押釦スイッチ用部材。
6. 前記レンズシートは、フレネルレンズシートであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の押釦スイッチ用部材。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の押釦スイッチ用部材を用いてなることを特徴とする電子機器。

Images