スイッチモジュール及び該スイッチモジュールを備えた電子部品

【課題】小型化が図れ、簡便に色調を変えることが可能で、導光板への光の結合効率の向上を図ったスイッチモジュールを提供すること。
【解決手段】導光板１、導光板１の一側面１ａ側に沿って並んで配された１以上の光源２、導光板１にある１以上の蛍光体３、導光板１の一面１ｂ側に配された基板４、及び基板４の導光板１と対向する面４ａ側にあって、蛍光体３と相対する位置に配されたスイッチ素子５、から少なくともなること。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチモジュールに関わり、より詳しくは、簡便に色調を変えることが可能なスイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の電子機器において、夜間や暗所でのキー操作向上のため、キートップを背面から照光することが良く行われている。
【０００３】
例えば図１２に示すような特許文献１に記載のキーパッド２２０は、内部に光が進入する導光層２２１と、この導光層２２１の上面側に配置されたキーボタン２２６と、導光層２２１の上面とは反対側の下面に配置された下部弾性層２２３と、下部弾性層２２３の上面側又は下面側に形成され、導光層２２１の内部に進入する光の一部をキーボタン２２６に向けて反射する反射パターン２２４とからなっている。この構造であると、キーボタン２２６を照光する光の色調はＬＥＤ２２７の色調によって決まり、たとえばボタンごとに色調を変えるデザインなどに対応できず、デザイン性が限定されてしまう。
【０００４】
また、例えば図１３に示すような特許文献２では、ＬＥＤ２３１から出射された光が蛍光体２３３により波長変換され、キーパット２３２を照光している。例えば特許文献１のように、従来では、キーパットを照光する光の色を変えるにはＬＥＤを交換しなくてはならなかった。特許文献２によれば蛍光体２３３はキーパット２３２に設置されているためにＬＥＤ２３１自体を交換する必要はなく、蛍光体２３３を交換することによってキーパットの照光色をかえることができる。しかしながら、この構造ではキーパット２３２直下に照光用ＬＥＤ２３１があるため、スイッチ素子を設置することが困難である。また、蛍光体２３３の近傍にＬＥＤ２３１が配置されているため、蛍光体２３３によりＬＥＤ２３１から放射された光が散乱されてしまい、キーパット２３２への光結合効率が低下してしまう虞がある。さらに、ＬＥＤ２３１からの発熱により、蛍光体２３３の発光効率が低下してしまう虞もある。
【０００５】
さらに、例えば図１４に示すような特許文献３では、光源２４１から出射した光が導光空間部２４２を通り、キーパット２４４を照光する。導光空間部２４２の内壁２４３に蛍光体が塗布され、光源２４１からの光を受けて発光する。特許文献２とは異なり、比較的キーパット２４４の直下にスイッチ素子が配置してある。しかし、この構造であるとスイッチ素子はかなり大きなものが必要であり、導光空間２４２の存在も小型化の妨げとなり、スイッチモジュール全体が大きくなってしまう。そのため、近年、ますます小型化が進む電子部品に実装する際に、困難が生じてくる虞がある。
【特許文献１】特開２００６−３１８９０５号公報
【特許文献２】特開２００４−２９５１８７号公報
【特許文献３】特開平０７−７４８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、小型化が図れ、簡便に色調を変えることが可能で、導光板への光の結合効率の向上を図ったスイッチモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載のスイッチモジュールは、導光板、前記導光板の一側面側に並んで配された１以上の光源、前記導光板にある１以上の蛍光体、前記導光板の一面側に配された基板、及び前記基板が前記導光板と対向する面側にあって、前記蛍光体と相対する位置に配されたスイッチ素子、から少なくともなることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のスイッチモジュールは、請求項１において、前記導光板の内部に蛍光体が配されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載のスイッチモジュールは、請求項１または２において、前記導光板には、前記スイッチ素子の各々と相対する位置に貫通孔が配され、それぞれの前記貫通孔の内壁に前記蛍光体が配されていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載のスイッチモジュールは、請求項１において、前記蛍光体は前記導光板の一面に配されていることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載のスイッチモジュールは、請求項１において、前記蛍光体は前記導光板の他面に配されていることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載のスイッチモジュールは、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記スイッチ素子はメタルドームからなることを特徴とする。
本発明の請求項７に記載のスイッチモジュールは、請求項６において、前記導光板と前記基板との間にシートを有し、前記シートの基板側の一面にメタルドームが配されていることを特徴とする。
本発明の請求項８に記載のスイッチモジュールは、請求項７において、前記シートの前記導光板側の面は反射面となっていることを特徴とする。
本発明の請求項９に記載のスイッチモジュールは、請求項７または８において、前記シートが導光板の一面に配されていることを特徴とする。
本発明の請求項１０に記載のスイッチモジュールは、請求項６〜９のいずれかにおいて、前記基板は、前記メタルドームによりスイッチングされる電極を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項１０に記載の電子部品は、請求項１〜９のいずれかに記載のスイッチモジュールを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光源から放射された指向性の高い光は直接導光板に入射するため、該光の導光板への結合効率を高くすることができる。そのため、迷光を減少させることができ、視認性に優れたスイッチモジュールを得ることができる。また、蛍光体は導光板に配されているので、該蛍光体の種類を変えるだけで簡便に色調を変えることができる。ゆえに、色配置の自由度が高く、混色のおき難いスイッチモジュールを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した断面図である。本実施形態におけるスイッチモジュール１０（１０Ａ）は、導光板１、導光板１の一側面１ａ側に並んで配された複数の光源２、導光板１にある１以上の蛍光体３、導光板１の一面１ｂ側に配された基板４、及び基板４が導光板１と対向する面４ａ側にあって、蛍光体３と相対する位置に配されたスイッチ素子５、からから概略構成されている。また、導光板１の内部に蛍光体３が配されている。以下、それぞれを詳細に説明する。
【００１２】
導光板１は、可撓性を有し、光源２から出射された光を導光するもので、内部に蛍光体３が１以上配されている。この導光板１としては、透明で、かつ光源２から出射された光を導光するものであれば特に限定されるものではないが、例えばポリカーボネイト、アクリル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。可撓性であることを考慮すると、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂等が好ましい。
導光板１の厚さとしては、特に限定されるものではないが、スイッチモジュールに組み込むことを考慮すると、１ｍｍ以下が好ましい。また、光源２からの光の取り込みを考慮すると、０．１ｍｍ以下がより好ましい。導光板１としてポリカーボネイトや、アクリル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂などのやや固めの樹脂を用いる場合には、十分な可撓性をもたせるため、導光板１の厚さは０．２ｍｍ以下とすることが好ましい。
導光板１の大きさも、特に限定されるものではなく適用する電子部品等に応じて適宜調節すればよいが、例えばパーソナルコンピューターのキーボードに適用する場合であれば１０〜３０ｃｍ角程度、携帯端末・携帯電話に適用する場合であれば数ｃｍ〜１０ｃｍ角程度である。
【００１３】
光源２は、光源２から放射された光が導光板１に入射し、導光板１を介して蛍光体３を発光させるものである。この光源２としては蛍光体３を発光できれば特に限定されるものではないが、指向性の高いＬＥＤを用いることが好ましい。
また、光源２の色、あるいは波長は特に限定されるものではないが、波長の短いものであれば蛍光体３における波長変換が容易となる。このような光源２としては、例えば、発光波長が３８０ｎｍ〜４３０ｎｍの青紫ＬＥＤなどが挙げられ、ＧａＮ系のＬＥＤが望ましい。あるいは、安価であるという点では、ＺｎＯ系のＬＥＤが望ましい。また、紫外ＬＥＤを用いることも可能である。非可視光であるので目障りとなる迷光が発生せず、コントラストよく蛍光体３を発光させることができる。また、赤外ＬＥＤを用いれば、紫外ＬＥＤを用いた際と同様に非可視光であるので、目障りとなる迷光が発生せず、コントラストよく蛍光体３を発光させることができる。
本発明において、光源２から放射される指向性の高い光は、直接導光板１へと入射されるため、導光板１への光の結合率が高いものとなる。
【００１４】
蛍光体３は、光源２から放射された光を吸収し、波長を変換して発光するものである。この蛍光体３の発光により、導光板１の上（導光板の他面１ｃ側）に設けられたキーマット（図中、非表示）を照光することができる。蛍光体３としては特に限定されるものではないが、励起帯域が広く、信頼性に優れ、温度消光も小さい酸窒化物、あるいは窒化物蛍光体を用いることが好ましい。
蛍光体３が従来のようにＬＥＤ（光源２）に実装されている場合であると、蛍光体により光が散乱されてしまうため、導光板への光の結合効率が下がってしまう。また、ＬＥＤからの発熱により、蛍光体の発光効率が下がることも考えられる。しかし、本発明では光源２の近傍ではなく、キーマットの近傍（導光板１）に蛍光体３を配置しているため、光源２から放射された指向性の高い光を直接的に導光板１へ導光させることができ、導光板１への光の結合効率を高めることができる。さらに、各キー（各スイッチ素子５）に対応する蛍光体３の種類を変えるだけで、各キーの色調を変えることができる。すなわち、蛍光体３の選択により様々な色調で各キーを発光させることが可能となる。したがって、従来のように光源（ＬＥＤ）自体の色を変えることによって各キーの色調を変える場合よりも、簡便に各キーの色調を変化させることができ、さらには混色が置き難い構成とすることができる。
【００１５】
基板４の導光板１と対向する面４ａには、それぞれの蛍光体３に対応した位置にスイッチ素子５が配されており、また、各スイッチ素子５に対応した回路（図中、非表示）が配されている。このような基板４と回路としては、特に限定されるものではなく、従来公知のものを用いることができる。
【００１６】
スイッチ素子５としては特に限定されるものではなく、メンブレンスイッチやタッチパネル、メタルドーム等の公知のものを適宜選択して用いることができる。
【００１７】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に関わるスイッチモジュール１０Ｂを模式的に示した分解斜視図である。第１実施形態と同様なものには同一な符号を付し、説明を省略することがある。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、導光板１のスイッチ素子５に対応した位置に貫通孔２１が設けられ、この貫通孔２１の内壁２１ａに蛍光体２３が配されている点である。
【００１８】
貫通孔２１は、導光板１上のキーマット（図中、非表示）からスイッチ素子５を操作するためのものである。その大きさは、スイッチ素子５を操作するためのキーマットに設けられた突起（図中、非表示）が通る程度であればよい。貫通孔２１の大きさは、キーマットに設けられた突起により適宜調節して設けることができるが、例えば０．２ｍｍ〜数ｍｍ程度で、貫通孔２１を設ける際の加工性を考慮すると１ｍｍ程度が望ましい。
【００１９】
蛍光体２３は、第１実施形態と同様の蛍光体材料を貫通孔２１内壁２１ａに塗布して形成されたもので、その厚さは、作製作業性を考慮し、数μｍ程度〜数１００μｍ程度が好ましい。
【００２０】
本実施形態によれば、貫通孔２１が導光板１に設けられているため、導光板１の他面１ｃ側からスイッチ素子５を操作することができる。すなわち、スイッチ素子５の操作性を阻害することなくキーマットを蛍光体２３により所望の色で照光することが可能である。また、第１実施形態と同様に、光源２に蛍光体２３が配されていないため指向性が高く、導光板１への光の結合効率が高くなる。ゆえに、キーマットをより明るくすることができ、かつ、迷光を減少させることができる。
【００２１】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に関わるスイッチモジュール１０Ｃを模式的に示した分解斜視図である。本実施形態が第２実施形態と異なる点は、貫通孔２１の内壁２１ａに配された蛍光体３３が、第２実施形態の蛍光体２３と比較し、より厚みを増して配されている点である。
【００２２】
本実施形態における蛍光体３３は、貫通孔２１の内壁２１ａをなす部分に、蛍光体３３が混入して配されたものである。蛍光体３３が混入した部位の厚さは、例えば数１００μｍ〜数ｍｍである。このように蛍光体３３が混入された導光板３１の作製方法は、特に限定されるものではないが、例えば、図４〜図５に示す方法である。
【００２３】
まず、図４に示すように、あらかじめスイッチ素子５に対応する場所に蛍光体３３を混入させた導光板３１を用意する。なお、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＬ−Ｌ断面図である。
【００２４】
次に、図５に示すように、蛍光体３３が混入された部分に例えば穿孔機やレーザ等で貫通孔２１を設ける。
【００２５】
本実施形態のように、導光板３１に予め蛍光体３３を混入させてから貫通孔２１を設けることで、貫通孔２１を設ける際の位置ずれのクリアランスを大きくすることができる。ゆえに、スイッチモジュールを作製する際の作業性・歩止りの向上が図れる。
【００２６】
＜第４実施形態＞
図６は、本発明の第４実施形態に関わるスイッチモジュール１０Ｄを模式的に示した断面図である。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、蛍光体３が導光板１の一面１ｂに配されていることである。
【００２７】
本実施形態における蛍光体３は、導光板１の一面１ｂに塗布、印刷、貼り付け、あるいは固着により配されている。このように蛍光体３が導光板１の一面１ｂにあることで、蛍光体３を通過した光がキーパットを照射するのではなく、光源２からの光が蛍光体３に反射してキーパットを照射する。ゆえに、蛍光体３での光の散乱を防ぐことができるため、光の利用効率が高くなり照度の増加が図れる。
【００２８】
＜第５実施形態＞
図７は、本発明の第５実施形態に関わるスイッチモジュール１０Ｅを模式的に示した断面図である。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、蛍光体３が導光板１の他面１ｃに配されていることである。
【００２９】
本実施形態における蛍光体３は、第４実施形態と同様に導光板１の他面１ｃに塗布、印刷、貼り付け、あるいは固着させることで得ることができる。このように蛍光体３が導光板１の他面１ｃに配されていることで、よりキーパットの近くに蛍光体３を配することができるので、それぞれの蛍光体３の色が異なる場合、混色をより効果的に抑制することができる。また、本実施形態のスイッチモジュール１０Ｅを作製する際に、最終工程で蛍光体３を設けることができるので、蛍光体３を位置精度よく設置でき、生産性良くスイッチモジュールを作製することができる。
【００３０】
＜第６実施形態＞
図８は、本発明の第６実施形態に関わるスイッチモジュール１０Ｆを模式的に示した断面図である。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、スイッチ素子５がメタルドーム６５からなることである。
【００３１】
メタルドーム６５としては、従来公知のものであれば特に限定されるものではないが、直径２ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものがキーパット向けのメタルドームとして操作性が良い。
メタルドーム６５を用いることで、蛍光体３からの光の取り出し効率に影響を与えることなく、簡便な構造で薄いスイッチモジュールを構成することができる。
【００３２】
なお、本実施形態においても、上述した第２実施形態〜第３実施形態のように、導光板１に設けた貫通孔２１に蛍光体３，２３を設けてもよいし、第５実施形態のように導光板１の他面１ｃに蛍光体３を設けてもよい。
【００３３】
＜第７実施形態＞
図９は、本発明の第７実施形態に関わるスイッチモジュール１０Ｇを模式的に示した断面図である。本実施形態が第６実施形態と異なる点は、メタルドーム６５が導光板１の一面１ｂに配されている点である。
このように、メタルドーム６５を導光板１の一面１ｂに直接設けることで、簡便な構造でスイッチ機能と照光機能が組み込まれたスイッチモジュールを得ることができる。
【００３４】
なお、本実施形態においても、上述した第４実施形態のように、蛍光体３を導光板１の他面１ｃに配してもよい。
【００３５】
＜第８実施形態＞
図１０は、本発明の第７実施形態に関わるスイッチモジュール１０Ｈを模式的に示した断面図である。本実施形態が第６実施形態と異なる点は、導光板１と基板４（８４）との間にシート７が設けられ、このシート７の基板８４側の一面７ａにスイッチ素子としてのメタルドーム６５が配されている点である。
【００３６】
シート７としては、特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネイト、アクリル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。スイッチを押した際の感触を考慮すると、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂などの柔らかい樹脂が望ましい。ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネイト、アクリル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂などのやや固めの樹脂を用いる場合は、スイッチを押した際の感触を考慮し、厚さ５０μｍ程度以下の薄めのものがよい。適度な力でスイッチ操作が行え、操作性が向上する。
【００３７】
また、シート７の導光板１側の他面７ｂは、反射率の高い反射面となっていることが好ましい。導光板１の一面１ｂにより多くの光が照射して光の利用効率が増加するので、キーパットをより明るく照らすことが可能となる。反射率を上げるために、導光板１側の他面７ｂを白色にしたり銀やアルミニウムを蒸着することが好ましい。
【００３８】
基板８４には、メタルドーム６５によりスイッチングされる回路（図中、非表示）が形成されている。このような回路としては、従来公知のものを用いることができ、特に限定されるものではない。
【００３９】
本実施形態によれば、導光板１と、メタルドーム６５が配されているシート７と、基板８４とを積層するだけで組み立てられるので、作業性のよいスイッチモジュールを得ることができる。
【００４０】
＜第９実施形態＞
図１１は、本発明の第９実施形態に関わるスイッチモジュール１０Ｉを模式的に示した断面図である。本実施形態が第８実施形態と異なる点は、メタルドーム６５が設けられたシート７が導光板１の一面１ｂに配されている点である。
【００４１】
本実施形態のように、メタルドーム６５が設けられたシート７が導光板１の一面１ｂに配されていることで、蛍光体３の位置とメタルドーム６５の位置とを正確に合わせることができ、位置精度の向上、及び歩止りの向上が図れる。
【００４２】
上述した本実施形態１〜９のいずれかのスイッチモジュールを電子部品、例えばパーソナルコンピューターのキーボードや携帯端末・携帯電話等に適用することで、各キーパットを簡便に様々な色で照光することができ、光によるデザイン性の高いキーパットを備えた電子部品を得ることができる。また、所望の色で各キーパットを照光できることから、使用用途（使用状況）に応じて各キーパットを色によるグループ分けすることができ、使い勝手の良い電子部品を得ることができる。さらに、本発明のスイッチモジュールでは、導光板への光結合効率が上がることから、該スイッチモジュールを搭載した電子部品を暗所で使用する際、従来と同じ電力でより明るくキーパットを照らすことができる。ゆえに、暗所でも視認性に優れた電子部品を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
パーソナルコンピューターのキーボードや、携帯端末・携帯電話等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した分解斜視図である。
【図３】本発明の第３実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した分解斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態に関わるスイッチモジュールの導光板を模式的に示した図である。
【図５】本発明の第３実施形態に関わるスイッチモジュールの導光板に、貫通孔を設けたものを模式的に示した図である。
【図６】本発明の第４実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した断面図である。
【図９】本発明の第７実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した断面図である。
【図１０】本発明の第８実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した断面図である。
【図１１】本発明の第９実施形態に関わるスイッチモジュールを模式的に示した断面図である。
【図１２】従来のスイッチモジュールの一例を模式的に示した断面図である。
【図１３】従来のスイッチモジュールの他の一例を模式的に示した断面図である。
【図１４】従来のスイッチモジュールの他の一例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，３１導光板、１ａ導光板の一側面、１ｂ導光板の一面、１ｃ導光板の他面、２光源、３，２３，３３蛍光体、４，８４基板、５スイッチ素子、２１貫通孔、２１ａ貫通孔の内壁、７シート、１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ）スイッチモジュール、６５メタルドーム。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板、
前記導光板の一側面側に沿って並んで配された１以上の光源、
前記導光板にある１以上の蛍光体、
前記導光板の一面側に配された基板、
及び前記基板の前記導光板と対向する面側にあって、前記蛍光体と相対する位置に配されたスイッチ素子、
から少なくともなることを特徴とするスイッチモジュール。
【請求項２】
前記導光板の内部に蛍光体が配されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチモジュール。
【請求項３】
前記導光板には、前記スイッチ素子の各々と相対する位置に貫通孔が配され、それぞれの前記貫通孔の内壁に前記蛍光体が配されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチモジュール。
【請求項４】
前記蛍光体は前記導光板の一面に配されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチモジュール。
【請求項５】
前記蛍光体は前記導光板の他面に配されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチモジュール。
【請求項６】
前記スイッチ素子はメタルドームからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスイッチモジュール。
【請求項７】
前記導光板と前記基板との間にシートを有し、前記シートの基板側の一面にメタルドームが配されていることを特徴とする請求項６に記載のスイッチモジュール。
【請求項８】
前記シートの前記導光板側の他面は反射面となっていることを特徴とする請求項７に記載のスイッチモジュール。
【請求項９】
前記シートが導光板の一面に配されていることを特徴とする請求項７または８に記載のスイッチモジュール。
【請求項１０】
前記基板は、前記メタルドームによりスイッチングされる電極を有していることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のスイッチモジュール。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のスイッチモジュールを備えたことを特徴とする電子部品。

【図１】