照明装置及びこれを備える電子機器
【課題】 光源にＬＥＤを使用し、かつＥＬ並みの薄さで実現可能なキー操作部用の照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 操作部となるキートップと、スイッチ接合部とＬＥＤチップを有するメンブレンスイッチ（メンブレンシート）で構成されるキー照明装置において、メンブレンスイッチの一部のフィルムを導光用フィルムとして使用する。導光用フィルムは、ＬＥＤチップからの光が照射される部分に微細な凹凸形状を形成し、さらにフィルムに設けられた孔の側面部に微細な凹凸を付与する。これら微細な凹凸およびプリズムパターンは、導光用フィルムの製造時、もしくは抜き加工を行なう際に付与する。
【解決手段】 操作部となるキートップと、スイッチ接合部とＬＥＤチップを有するメンブレンスイッチ（メンブレンシート）で構成されるキー照明装置において、メンブレンスイッチの一部のフィルムを導光用フィルムとして使用する。導光用フィルムは、ＬＥＤチップからの光が照射される部分に微細な凹凸形状を形成し、さらにフィルムに設けられた孔の側面部に微細な凹凸を付与する。これら微細な凹凸およびプリズムパターンは、導光用フィルムの製造時、もしくは抜き加工を行なう際に付与する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キー操作部を照明するための照明装置、及びこれを備える携帯情報機器や携帯電話などの電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などを代表とする携帯情報機器はその利便性の高さゆえに、様々な場所での使用が想定されて開発が行なわれている。中でも、暗所での使用を可能にするためキー操作部を照明する装置が、多くの携帯情報機器に組み込まれている。このキー操作部照明装置は、携帯情報機器の内部からキー操作部を照明することにより、夜間や外光が少ない場所でもキー操作を可能にし、時間や場所を問わず使用することを可能にしている。
【０００３】
このキー操作部照明装置による照明方法としては、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を用いたタイプとＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたタイプとに多くは大別される。それぞれの特徴としてＥＬを用いたタイプでは、長所として、均一な面発光が可能、厚みが薄い、など挙げられ、短所として、寿命がＬＥＤタイプに比べて短い、直流→交流インバータが必要、輝度が低い、などが挙げられる。一方ＬＥＤタイプの場合は、長所として、高輝度、ＥＬタイプより長寿命、インバータが不要、などが挙げられ、短所として、均一な面発光のための工夫（導光板など）が必要、厚みが厚い、などが挙げられる。
【０００４】
従来のＬＥＤを使用したキー操作部の照明装置は、ボタンスイッチとして機能するキーシートと、表面にチップＬＥＤとスイッチ接合部を備えたプリント基板と、ＬＥＤからの光を拡散し均一にする導光板とで構成されている。ＬＥＤの光が導光板内で導光し、キーシートのボタンスイッチが照らされ、夜間などの暗所でもキー操作を快適に行なうことができるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
またＥＬタイプのキー操作部用照明装置は、キー操作部を備えた作動部と非作動部を一体に成型したシリコンゴム及びラバーパッドの背面にＥＬシートを配設することにより、クリック操作に影響を及ぼさずにキーパッドの各キーを照明できるようになっている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平９−５５１４３号公報
【特許文献２】特開平１０−２８３０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＥＬタイプ・ＬＥＤタイプ両者ともに前述した欠点があり、機器に要求される仕様に合わせてどちらかを選択する場合が多く、両者の特徴を併せ持った形式のキー操作部用照明装置がないのが現状である。
【０００７】
さらに最近の傾向として、携帯機器の厚みを薄くすることにより携帯感の向上を目指しているため、キー操作部の照明装置には「厚みが薄い」という長所を持ったＥＬタイプが多く採用されているのが現状である。ただしＬＥＤタイプの、高輝度、長寿命、インバータが不要、という長所も重要視されており、厚みの薄いＬＥＤタイプのキー操作部用照明装置が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、光源にＬＥＤを使用し、かつＥＬ並みの薄さで実現可能なキー操作部用の照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明のタッチスイッチ機能付の照明装置は、上電極が形成された上部電極シートと、下電極が形成された下部電極シートと、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムと、スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源を備えており、スペーサフィルムが、光源から発光された光を導光する機能を備えている。また、スペーサフィルムにはメンブレンシートのスイッチ機能を阻害しないための孔が設けられており、この孔から照明光が出射することとした。
【００１０】
また、上部電極シートとスペーサフィルムの間と、下部電極シートとスペーサフィルムの間の少なくとも一方に、反射層を設けることとした。また、孔の側面部に微細凹凸形状を形成することとした。
【００１１】
また、光源に点光源を用い、点光源とスペーサフィルムの入光面の間に、点光源側と入光面側で厚みが異なる形状のライトパイプを配置し、ライトパイプの出光面からスペーサフィルムの入光面に線状光が入光することとした。
【００１２】
さらに、光源からの光が上部電極シートの端面からも入光するように構成し、上部電極シートが光源から発光された光を導光する機能を持つこととした。すなわち、スペーサフィルムと上部電極シートを導光用フィルムとして用いることとした。ここで、上部電極シートの光出射面に反射層を設けた。
【００１３】
本発明を適用したキー操作部用の照明装置は、スイッチ機能を有するメンブレンシート（メンブレンスイッチ）と光源となるＬＥＤチップにより構成される。メンブレンシートはその構造により、「フラットタイプ」「エンボスタイプ」「金属ドームタイプ」などに分けられるが、主流となっているのは「エンボスタイプ」である。これらの共通点は、上部電極シートと下部電極シートと、これらの間に設けられたスペーサ用フィルムで構成されている点である。各電極シートやスペーサ用フィルムにはポリエステル・ポリカーボネイド・塩化ビニール・ポリウレタンなどが用いられ、各フィルムは粘着剤などで接着されている。粘着剤は透過率の優れた光学粘着を使用する。メンブレンシートのスイッチ部に相当する部分の裏側には、導電インクが印刷されており、その種類として銀やカーボンもしくはそれらをブレンドしたものを使用する。メンブレンシートは多数のフィルムで構成されており、一部のフィルムを導光用フィルムとして使用できる。本発明では、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムを導光用フィルムとして用いている。上部電極シートと下部電極シートには、スイッチ部となる箇所に電極が設けられている。導光用フィルムには、スイッチ部の周辺に任意の孔が形成されており、スイッチ機能を阻害しないようになっている。
【００１４】
また、キー操作部のボタン部を明るくするために、導光体フィルムの入光面に微細な凹凸パターンを形成し、ボタン部まで光を到達させる。また導光用フィルムの孔の側面部に微細な凹凸パターンを付与する。これら微細な凹凸およびパターンは、導光用フィルムの製造時、もしくは抜き加工を行なう際に付与される。
【００１５】
本発明の電子機器は、上部電極シートと、下部電極シートと、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムを有するメンブレンシートと、スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源と、メンブレンシートの上部に設けられたキー操作部を備えており、スペーサフィルムに光源から発光された光を導光する機能を持たせてキー操作部を照明するように構成した。さらに、スペーサフィルムにはメンブレンシートのスイッチ機能を阻害しないように孔が設けられており、孔から照明光が出射するように構成した。
【００１６】
また、光源から発光された光が上部電極シートの端面からも入光するように構成されるとともに、上部電極シートに光源から発光された光を導光する機能を持たせてキー操作部を照明するように構成した。
【００１７】
さらに、光源の光で励起する蛍光体を、光源とキー操作部の間の光路中に設けることとした。あるいは、蓄光材を、光源とキー操作部の間の光路中に設けることとした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の照明装置は、ＬＥＤチップの光をキーシートのボタン部に導くためにキーシートを構成するフィルムの一部を使用している。そのため、従来のＬＥＤタイプのキー操作部用照明装置より、導光板一枚分薄くすることができ、ＥＬタイプのキー操作部用照明装置と遜色ない程度の薄さが実現できる。
【００１９】
また、ＬＥＤチップからの光線をより効率良くキー操作部へ到達させるための微細凹凸形状を導光用フィルムに付与しているため、少ないＬＥＤチップで照明を行なうことも可能である。これにより、従来では多数使用していたＬＥＤチップの数を大幅に減らすことが可能となり、低消費電力を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の照明装置は、上電極が形成された上部電極シートと、下電極が形成された下部電極シートと、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムと、スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源を備えており、このスペーサフィルムが光源から発光された光を導光する機能を持っている。ここで、上部電極シートと、下電極シートと、スペーサフィルムがタッチスイッチ機能を担っている。
【００２１】
また、スペーサフィルムには孔が設けられており、スペーサフィルムにより導光された光が照明光として孔から出射する。上部電極シートとスペーサフィルムの間、下部電極シートとスペーサフィルムの間の少なくとも一方に、反射層を設けることによりスペーサフィルム内を導光する光が孔以外から漏れることを防ぐことができる。
【００２２】
本発明では、スペーサ用フィルムを導光用フィルムとして使用している。この導光用フィルムはロール押し出し加工により作製され、ロールシート状で押し出された導光用フィルムは、所定のサイズに、抜き加工される。本発明の光源は導光用フィルムの端辺に設置されており、その部分に光の入射性を向上させる入光部が設けられる。導光用フィルムをシートから各ピースに抜く過程で、抜き刃に微細凹凸形状をつけることにより、端辺に微細凹凸状の入光部が形成される。またスイッチ部の孔を抜き型により形成する過程で、抜き型の刃に、孔の径が抜き方向に対して変化する円錐形状の刃を使用することができる。また前記抜き型の刃をプリズムや波型などの微細な凹凸形状にすることにより、抜き型の刃と同様の形状を孔の側面に設けることができる。これらの形状を孔の側面に設けることにより、導光用フィルムから出射される光はキートップへ向けられ、明るく均一なキーパッド用照明装置を実現できる。
【００２３】
さらに、孔の側面部をテーパ状にすることにより、光が孔の上部へ出光するのを制御できる。また、孔の微細凹凸の形状をＬＥＤ光源近傍では荒く、ＬＥＤ光源遠方の孔では細かくすることにより、孔からの光量を制御して各孔から均一な出光特性を得られる。
【００２４】
また、光源から発光された光が上部電極シートの端面からも入光するように構成し、上部電極シートも光源から発光された光を導光するように構成してもよい。すなわち、スペーサシートと上部電極シートを導光用フィルムとして用いてもよい。その場合、上部電極シートの光出射面側のスイッチ部を除いた領域に反射層を設けるとよい。
【００２５】
光源は、白色ＬＥＤを使用する。直接ＬＥＤから導光用フィルムに入光させる場合は、導光用フィルムと同程度の厚みの薄いＬＥＤを使用する。導光用フィルムより厚みの厚いＬＥＤを使用する場合は、ライトパイプを用いることにより、導光用フィルムへ入光することができる。
【００２６】
また、光源の照射面と導光用フィルムの入光面の間を接合樹脂で充填することにより、全反射現象と入光部における屈折効果を利用して光入射の効率と拡散性を向上させることができる。また、上部電極シートの電極にＩＴＯなどの透明電極を用いることにより、スイッチ部での出射光が妨げられることなく、キートップ部の照明を行なうことができる。
【００２７】
さらに、本発明の電子機器は、上部電極シートと、下部電極シートと、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムを有するメンブレンシートと、スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源と、メンブレンシートの上部に設けられたキー操作部を備えており、スペーサフィルムが光源から発光された光を導光する機能を持ち、キー操作部を照明する構成である。
【００２８】
以下に本発明の照明装置に関する実施例を、図面を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００２９】
本発明のキー操作部照明装置を図１に示す。図１に示す照明装置は、ＬＥＤ光源１、メンブレンシート２で構成されている。さらにメンブレンシート２は、上部電極シート３、下部電極シート４、およびそれらのスペーサの役割とＬＥＤ光源１からの光を導波させるための役割をもったスペーサフィルム５を備えている。上部電極シート３と下部電極シート４には、接触することにより接点出力を出す電極６が印刷されている。ＬＥＤ光源１はスペーサフィルム５の端部に配置されており、ＬＥＤ光源１が電極シートまたは回路基板に実装されている。ＬＥＤ光源１から発光された光は、スペーサフィルム５に入射され、フィルム内部を導光していく。上部電極シート３と下部電極シート４の回路を除いた領域には、反射率の高い白色顔料が印刷もしくは銀蒸着され、反射特性を向上させている。さらにスペーサフィルム５には、上下の電極６の接触を妨げないように孔７が設けられており、この孔７より前記ＬＥＤ光源１からの光を出射させ、光は表面シートもしくはキートップを直接照明する。
なお、本実施例では、ＬＥＤ光源１が回路基板だけでなく、上部電極シート３もしくは下部電極シート４に実装されている場合も想定している。また、図１はエンボス加工されたメンブレンシートによるキー照明装置を示しているが、これは本発明がエンボスタイプのみに限定されることを意味するものではない。
【００３０】
各部材について更に説明を行なう。ＬＥＤ光源１は白色ＬＥＤであり、単一で白色光を出射するものを使用する。ＬＥＤ光源１の大きさは、厚み方向で０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであり、スペーサフィルム５とほぼ同等かそれ以下である。またＬＥＤ光源１は側面発光タイプのものを使用し、導光用フィルムの側面から入光させる。上部電極シート３および下部電極シート４は、主にポリエステル（ＰＥＴ），ポリカーボネイト（ＰＣ），塩化ビニール，ポリウレタンが用いられるが、ここではエンボス加工に適したＰＥＴを使用する。これら電極シートの厚みは、一般的なＰＥＴフィルムの０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍである。スペーサフィルム５は、全光線透過率が高いことが要求され、経時劣化による色味変化を起こしにくい耐候性の高さも要求される。前記条件を満たすものとして、光学用途のＰＥＴやＰＣなどを主に用いる。スペーサフィルム５の厚みは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。ただし、スペーサフィルム５はメンブレンシート２においてスペーサの役割を果たしており、ある程度厚みを必要とする。上部電極シート３、下部電極シート４、スペーサフィルム５は、スイッチ機能を果たす孔７の周辺以外は接着されており、接着剤としては透過率が低下することを防ぐため、光学粘着材を主に使用する。電極６は、導電性インクとしてカーボンペーストや銀ペーストが使用される。もしくは両者を混合したブレンドインクを使用する場合もある。接点部以外は回路保護のため絶縁インクによるレジストを施す。
【００３１】
さらにスペーサフィルム５の詳細について説明する。まずＬＥＤ光源１からスペーサフィルム５に入光する部分に、入射効率を改善するための微細凹凸を形成する。これは導光板などに用いられる入光部と呼ばれるものであり、ＬＥＤ光源からの光の入射効率を高めるともに入射分布を広げる効果がある。入光部の形状としては、図２（ａ）に示すプリズム形状や図２（ｂ）に示す半円プリズム形状が多く、本実施例では他に同様の形状を用いる。図２（ａ）は三角プリズム形状の入光部で高い拡散効果が得られ、図２（ｂ）は半円プリズム形状の入光部で拡散効果と三角プリズムよりも加工しやすい特徴を持つ。また、スペーサフィルム５に抜き加工により孔７を形成する。通常は、円柱型の抜き孔にするが、本発明では抜き型の刃に微細凹凸もしくは微細プリズム、孔７の抜き面に厚み方向の微細プリズムを設ける。微細凹凸形状の例を図３に模式的に示す。図３（ａ）はプリズム型，図３（ｂ）は波状型、図３（ｃ）は歯車型を示している。プリズム型は出光特性が良く波状型は加工し易い。歯車型は両者の中間の特性を示す。孔７から出射された光は、上部電極シート３に達してキートップへ照明光として出射される。一部の光はそのまま再度スペーサフィルム５に入光し、ＬＥＤ光源１側から見て後部に配置された孔７から再び出光されることになる。この微細凹凸形状がＬＥＤ光源１近傍の孔７と、ＬＥＤ光源１から離れた孔７とで異なる形状で形成されることにより、孔７から出射される光量を制御することができる。具体的には、ＬＥＤ光源１近傍の孔７の微細凹凸形状は大きさやピッチが荒いものにし、ＬＥＤ光源１から離れていくに従い微細凹凸形状の大きさやピッチを細かいものにしていく。微細凹凸形状は、ＬＥＤ光源１の配置と孔７の配置により最適化されている。
また、孔７の断面図を図４に示す。図４（ａ）は一般的な円柱型である。更に光出射率を高めるために、図４（ｂ）のようにテーパ状に孔を抜く方法もある。これらにより、光がスペーサフィルム５を導光し孔７に達した際に、孔７の上部へ出光するのを制御することができる。これにより、各キー部での発光強度を調整することができ、均一な発光状態を得ることができた。本実施例により、ＬＥＤ光源を用いた薄くて均一な発光を有するキー照明装置を得ることができた。
【実施例２】
【００３２】
本実施例の照明装置の構成を図５に模式的に示す。この実施例２では、ＬＥＤ光源１がスペーサフィルム５より大きい場合、スペーサフィルム５に入光させる方法として、ライトパイプ２１を用いる方法を示している。ライトパイプ２１は、ＬＥＤ光源１から側面側に入光させ、その光を線光源として出射する機能を有する。本実施例では、現在一般的に用いられている０．４ｍｍ以上のＬＥＤ光源１に対して、０．３ｍｍ以下の発光面を持つライトパイプを用いる。ライトパイプ２１の具体的な構造として、ＬＥＤ光源１側はスロープ状になっており、０．４ｍｍ以上の光源から発した光を０．３ｍｍ以下まで縮小する機能を有する。ライトパイプ２１の入射面および出射面以外の各面は反射材により覆われている。用いられる反射材の種類としては、ＡｌやＡｇまたはＡｇとＰｄとの合金などを蒸着した反射層を形成したものや、内部に反射率の高い白色顔料を混合した透明高分子基材などを用いることができる。このライトパイプ２１により光線厚みを小さくすることができ、かつ線状の均一な光分布をスペーサフィルム５に入光させることができる。この際、図２に示したようなＬＥＤ光源１前方にのみ入光部を形成していたが、本実施例のライトパイプ２１を使用するタイプでは、スペーサフィルム５の入光面側すべてに入光部を形成するのが望ましい。上述の形態により、スペーサフィルム５より厚みのあるＬＥＤ光源を利用して、実施例１と同様の特性を得ることができた。
【実施例３】
【００３３】
図６に本実施例の照明装置を模式的に示す。本実施例では、実施例２と同様にスペーサフィルム５より厚みがあるＬＥＤ光源１を使用するが、ＬＥＤ光源１と導光用フィルムの端辺を接合樹脂２２により一体化する方法を用いる。この接合樹脂２２は、シリコン樹脂・アクリル樹脂・エポキシ樹脂などを用い、接合部分の破損を防ぐため弾性の高い樹脂を使用する。また、ＬＥＤ光源１とスペーサフィルム５を接合しているため、光吸収率が小さく全光線透過率が高いものが望ましい。図６のように、接合樹脂２２をＬＥＤ光源１とスペーサフィルム５の端部に塗布・硬化させることにより、ＬＥＤ光源１の上部へ出射しようとする光を、接合樹脂２２と空気との屈折率の差により、外部への光線損失を抑えた状態でスペーサフィルム５に入光させることができるようになる。上述の形態により、スペーサフィルム５より厚みのあるＬＥＤ光源１を利用して、実施例２と同様の効果を得ることができた。
【実施例４】
【００３４】
本実施例のキー操作部用照明装置の構成を図７に示す。本実施例が実施例１と異なる点は以下の通りである。
【００３５】
本実施例では、ＬＥＤ光源１から出射された光を導光させる部分として、上部電極シート３とスペーサフィルム５を用いる。スペーサフィルム５をそれぞれの電極シートに接着している粘着剤は、透過率の優れた光学粘着を使用し、上部電極シート３とスペーサフィルム５が一体化された導光部となる。ＬＥＤ光源１はこれら導光用部材の端辺に配置され、その部分に光の入射性を向上させるための光の屈折現象を利用し入光部１２を設ける。
【００３６】
また、ＬＥＤ光源１は厚み方向で０．１０ｍｍ〜０．４０ｍｍが望ましく、各導光部材への入光時の光漏れを軽減させるためＬＥＤ光源１とメンブレンシート２を接合樹脂２２により被覆する。被覆する樹脂の形状を、ＬＥＤ光源１から出射される光の角度に対して全反射現象が生じる形状にすることにより、入光時の漏れによる損失を防ぐ。
【００３７】
また、上部電極シート３にはキートップ部１１にのみ光を出射させるために、スペーサフィルム５に設けられた孔７に対応する箇所を除いて、反射層８が設けられている。この反射層８が上部電極シート３から光が漏れるのを防ぎ、効率良くキートップ部１１に光を導く。この反射層８は、反射率の高い白色顔料や銀ペーストなどを印刷、もしくは銀蒸着することにより回路部分以外に形成される。図１は上部電極シート３にのみ反射層を設けているが、更に下部電極シート４に反射層を設ける方法もある。これにより下部電極シート４による光の損失を防ぎ、輝度アップが可能となる。
【００３８】
メンブレンスイッチに使用される電極は、通常カーボンや銀ペーストなどを用いたものを使用するが、本実施例では上部電極シート３側の電極６は光出射の経路になっており、光を透過させるものが望ましい。そこで、ＩＴＯなどの透明電極で電極６を形成する。これにより、光の出射を阻害せずにスイッチ部側へ透過させることができる。
【００３９】
図８はＬＥＤ光源１とメンブレンシート２の代表的な配置を示している。（ａ）はＬＥＤ光源１を片側３灯使用した場合、（ｂ）は片側２灯使用した場合、（ｃ）は両側４灯使用した場合、（ｄ）は片側１灯使用した場合、（ｅ）は両側２灯使用した場合のＬＥＤ光源１とメンブレンシート２の配置の例を示している。ＬＥＤ光源１とメンブレンシート２の孔７の配置は製品仕様により変化するが、ＬＥＤ光源１の灯数を増やすことで輝度が上昇し、両側にＬＥＤ光源１を配置することにより均一性が向上する。さらに本実施例の構成を用いた場合、ＬＥＤ灯数１灯での均一な発光も可能である。
【００４０】
本実施例の形態により、ＬＥＤ光源を用いた薄くて均一な発光を有するキー照明装置を得ることができた。
【実施例５】
【００４１】
本実施例の照明装置の構成を図９に模式的に示す。本実施例は下部電極シート４の回路を除く部分に、反射率の高い白色顔料が印刷または銀蒸着されていることと、孔７の形状がＬＥＤ光源１側の側面部がテーパ状になっている以外は、実施例４と同じである。ＬＥＤ光源１からスペーサフィルム５に入光された光は、孔７の側面に到達し空気層に出光される。このとき、孔７に微細凹凸を設けることにより光出射率の制御を行なえることを実施例１で述べたが、本実施例のように孔７の側面をテーパ状にすることにより、光出射する方向を孔７の真上にすることが可能となる。具体的には、孔７のテーパ部に照射された光は屈折効果により下部電極シート４に進行方向が曲げられる。曲げられた光は下部電極シート４で反射され、上部電極シート３の方向に導かれキートップ部１１に入光することになる。このテーパの角度としては、下部電極シート４に対して４５度の角度とするのが最も望ましい。
【００４２】
上述の構成により、均一でかつ明るい発光を有するキー照明装置を得ることができた。
【実施例６】
【００４３】
本実施例の特徴を示した模式図を図１０に示す。図１０は、ＬＥＤ光源１とメンブレンシート２の一部を示したものである。本実施例では、ＬＥＤ光源１に側面発光型のＬＥＤではなく、直上発光型のＬＥＤと反射構造体２３を用いる。図１０（ａ）および（ｂ）は反射構造体２３の構造の一例である。ＬＥＤを用いてシートなど薄型の導光部材に入光させる場合、光の出射方向と必要とされる導光方向が一致していることから側面発光型の方が入光させやすく、直上発光型を用いることが難しい。ただし、ＬＥＤの厚み方向の傾向として、パッケージ方法の難しさから側面発光型の薄型化は困難であり、実際には直上発光型のＬＥＤの方が薄くなっている。図１０のように、直上発光型のＬＥＤ光源と反射構造体２３を組み合わせることにより、側面発光型のＬＥＤよりも薄くすることができ、かつメンブレンシート２への入光率を向上させることが可能となる。具体的には、ＬＥＤ光源１から直上方向へ出射された光は反射構造体２３に照射され、そこでメンブレンシート２の導光部へ照射される。反射構造体２３はメンブレンシート２の導光部とほぼ同じ大きさであるため、メンブレンシート２の導光部と同じ厚みの側面発光型ＬＥＤを同等の光源として利用できる。反射構造体２３は、アルミニウムなどの金属成型品や銀蒸着などの反射層を施した成型品を用いる。または、実施例３と同様にメンブレンシート２とＬＥＤ光源１を接合樹脂で被覆し、その上に反射層を設ける方法もある。
【００４４】
本実施例の形態により、さらに薄くて均一な発光を有するキー照明装置を得ることができた。
【実施例７】
【００４５】
上述の各実施例では、ＬＥＤ光源１に白色光を発光する白色ＬＥＤを用いたが、本実施例では、青色ＬＥＤと赤・緑蛍光体を組み合わせた光源を用いて白色光を実現している。ここで青色ＬＥＤとは、青色発光ダイオードを発光源として、主に４００ｎｍ〜５００ｎｍの発光スペクトルを持っているものを指す。これらを励起光源として、緑発光蛍光体と赤発光蛍光体を使用することにより、ＲＧＢの発光スペクトルを持った白色光を得ることができる。ここで、緑発光蛍光体は青色ＬＥＤの発光スペクトルを励起光として、主に５００ｎｍ〜６００ｎｍの間に発光ピーク波長を持つ蛍光体であり、赤発光蛍光体は青色ＬＥＤの発光スペクトルを励起光とする主に６００ｎｍ〜７００ｎｍの間に発光ピーク波長を持つ蛍光体を指す。
【００４６】
これら蛍光体は、青色ＬＥＤから発した光を波長変換するため、ＬＥＤからの光が照射される箇所に配置する必要がある。実施例３に適用する場合には、接合樹脂２２に緑発光蛍光体と赤発光蛍光体を混合することにより、ＬＥＤからの光をほぼ全て波長変換することができる。
【００４７】
また、実施例２に適用する場合には、ライトパイプ２１を緑発光蛍光体と赤発光蛍光体を混入することにより、同様の波長変換を行なうことができる。実施例１に適用する場合には、図１１のようにＬＥＤ光源１とスペーサフィルム５の間に、各々の蛍光体を混入した波長変換材３１を配置することで実現できる。また、各実施例ともに光源付近ではなく図１２のようにスペーサフィルム５の孔７の中に、各々の蛍光体を混入した波長変換材３１を配置することにより、色変換を行なうことができる。更には、図１３のようにメンブレンシート２の操作側に各蛍光体を配合した波長変換材３１を樹脂に混ぜて印刷することでも、同様の色変換が実現できる。ここでの印刷方法はスクリーン印刷などが厚み制御と蛍光体濃度制御が容易に行なえるため、印刷に適している。
【００４８】
このような色変換は、青色ＬＥＤと緑色発光蛍光体，赤色発光蛍光体を組み合わせて白色光を得ることを前提としているが、所望する照明光の色によっては、ＲＧＢの各三色のみならずＲ＋Ｇ，Ｒ＋Ｂ，Ｇ＋Ｒの色を波長変換材の蛍光体の含有量で調整して、照明光として用いることが可能である。特に、図１２や図１３に示した構成では、各キー毎に異なる発光色を得ることができ、鮮やかなキー照明装置を実現することができる。本実施例によれば、照明光の色の種類が豊富な照明装置を得ることができる。
【実施例８】
【００４９】
本実施例では、実施例７における蛍光体の代替として蓄光体を使用する。蓄光体とは、励起光となる光が照射されない状態でも、発光を長時間継続している発光材であり、電力をカットした状態でも、長時間の発光が可能な発光材である。蓄光体は主に、近紫外のスペクトル波長を励起光としており、青や緑色の発光色を示す。これら蓄光体は、青色発光ダイオードからの発光スペクトルでも蓄光が行なわれるため、青色ＬＥＤや白色ＬＥＤからの発光光でも、蓄光体を励起させることは可能である。蓄光体の配置方法としては、実施例７の図１３において、メンブレンシート２の操作側に蓄光体を混入した波長変換材３１が混入された樹脂を印刷する。ＬＥＤ光源１が点灯している状態では蓄光体の励起が行なわれ、ある程度時間が経過した時点で、ＬＥＤ光源１への電力をカットし、蓄光体からの蓄光を利用することが可能となる。本実施例によれば、電力供給を適宜に抑えた消費電力の少ないキー操作部照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による照明装置の断面構成を示す模式図である。
【図２】入光部の形状を示す模式図である。
【図３】孔の形状例を説明する模式図である。
【図４】孔の断面形状を示す模式図である。
【図５】ライトパイプを用いた構造を示す模式図である。
【図６】本発明による照明装置の一部構造を示す模式図である。
【図７】本発明による照明装置の断面構成を示す模式図である。
【図８】光源の配置を示す模式図である。
【図９】本発明による照明装置の断面構成を示す模式図である。
【図１０】本発明による照明装置の一部構造を示す模式図である。
【図１１】波長変換材の配置を説明する模式図である。
【図１２】波長変換材の配置を説明する模式図である。
【図１３】波長変換材の配置を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ＬＥＤ光源
２ メンブレンシート
３ 上部電極シート
４ 下部電極シート
５ スペーサフィルム
６ スイッチ接点
７ 孔
８ 反射層
９ 粘着層
１１ キートップ部
１２ 入光部
２１ ライトパイプ
２２ 接合樹脂
２３ 反射構造体
３１ 波長変換材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キー操作部を照明するための照明装置、及びこれを備える携帯情報機器や携帯電話などの電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などを代表とする携帯情報機器はその利便性の高さゆえに、様々な場所での使用が想定されて開発が行なわれている。中でも、暗所での使用を可能にするためキー操作部を照明する装置が、多くの携帯情報機器に組み込まれている。このキー操作部照明装置は、携帯情報機器の内部からキー操作部を照明することにより、夜間や外光が少ない場所でもキー操作を可能にし、時間や場所を問わず使用することを可能にしている。
【０００３】
このキー操作部照明装置による照明方法としては、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を用いたタイプとＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたタイプとに多くは大別される。それぞれの特徴としてＥＬを用いたタイプでは、長所として、均一な面発光が可能、厚みが薄い、など挙げられ、短所として、寿命がＬＥＤタイプに比べて短い、直流→交流インバータが必要、輝度が低い、などが挙げられる。一方ＬＥＤタイプの場合は、長所として、高輝度、ＥＬタイプより長寿命、インバータが不要、などが挙げられ、短所として、均一な面発光のための工夫（導光板など）が必要、厚みが厚い、などが挙げられる。
【０００４】
従来のＬＥＤを使用したキー操作部の照明装置は、ボタンスイッチとして機能するキーシートと、表面にチップＬＥＤとスイッチ接合部を備えたプリント基板と、ＬＥＤからの光を拡散し均一にする導光板とで構成されている。ＬＥＤの光が導光板内で導光し、キーシートのボタンスイッチが照らされ、夜間などの暗所でもキー操作を快適に行なうことができるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
またＥＬタイプのキー操作部用照明装置は、キー操作部を備えた作動部と非作動部を一体に成型したシリコンゴム及びラバーパッドの背面にＥＬシートを配設することにより、クリック操作に影響を及ぼさずにキーパッドの各キーを照明できるようになっている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平９−５５１４３号公報
【特許文献２】特開平１０−２８３０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＥＬタイプ・ＬＥＤタイプ両者ともに前述した欠点があり、機器に要求される仕様に合わせてどちらかを選択する場合が多く、両者の特徴を併せ持った形式のキー操作部用照明装置がないのが現状である。
【０００７】
さらに最近の傾向として、携帯機器の厚みを薄くすることにより携帯感の向上を目指しているため、キー操作部の照明装置には「厚みが薄い」という長所を持ったＥＬタイプが多く採用されているのが現状である。ただしＬＥＤタイプの、高輝度、長寿命、インバータが不要、という長所も重要視されており、厚みの薄いＬＥＤタイプのキー操作部用照明装置が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、光源にＬＥＤを使用し、かつＥＬ並みの薄さで実現可能なキー操作部用の照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明のタッチスイッチ機能付の照明装置は、上電極が形成された上部電極シートと、下電極が形成された下部電極シートと、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムと、スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源を備えており、スペーサフィルムが、光源から発光された光を導光する機能を備えている。また、スペーサフィルムにはメンブレンシートのスイッチ機能を阻害しないための孔が設けられており、この孔から照明光が出射することとした。
【００１０】
また、上部電極シートとスペーサフィルムの間と、下部電極シートとスペーサフィルムの間の少なくとも一方に、反射層を設けることとした。また、孔の側面部に微細凹凸形状を形成することとした。
【００１１】
また、光源に点光源を用い、点光源とスペーサフィルムの入光面の間に、点光源側と入光面側で厚みが異なる形状のライトパイプを配置し、ライトパイプの出光面からスペーサフィルムの入光面に線状光が入光することとした。
【００１２】
さらに、光源からの光が上部電極シートの端面からも入光するように構成し、上部電極シートが光源から発光された光を導光する機能を持つこととした。すなわち、スペーサフィルムと上部電極シートを導光用フィルムとして用いることとした。ここで、上部電極シートの光出射面に反射層を設けた。
【００１３】
本発明を適用したキー操作部用の照明装置は、スイッチ機能を有するメンブレンシート（メンブレンスイッチ）と光源となるＬＥＤチップにより構成される。メンブレンシートはその構造により、「フラットタイプ」「エンボスタイプ」「金属ドームタイプ」などに分けられるが、主流となっているのは「エンボスタイプ」である。これらの共通点は、上部電極シートと下部電極シートと、これらの間に設けられたスペーサ用フィルムで構成されている点である。各電極シートやスペーサ用フィルムにはポリエステル・ポリカーボネイド・塩化ビニール・ポリウレタンなどが用いられ、各フィルムは粘着剤などで接着されている。粘着剤は透過率の優れた光学粘着を使用する。メンブレンシートのスイッチ部に相当する部分の裏側には、導電インクが印刷されており、その種類として銀やカーボンもしくはそれらをブレンドしたものを使用する。メンブレンシートは多数のフィルムで構成されており、一部のフィルムを導光用フィルムとして使用できる。本発明では、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムを導光用フィルムとして用いている。上部電極シートと下部電極シートには、スイッチ部となる箇所に電極が設けられている。導光用フィルムには、スイッチ部の周辺に任意の孔が形成されており、スイッチ機能を阻害しないようになっている。
【００１４】
また、キー操作部のボタン部を明るくするために、導光体フィルムの入光面に微細な凹凸パターンを形成し、ボタン部まで光を到達させる。また導光用フィルムの孔の側面部に微細な凹凸パターンを付与する。これら微細な凹凸およびパターンは、導光用フィルムの製造時、もしくは抜き加工を行なう際に付与される。
【００１５】
本発明の電子機器は、上部電極シートと、下部電極シートと、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムを有するメンブレンシートと、スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源と、メンブレンシートの上部に設けられたキー操作部を備えており、スペーサフィルムに光源から発光された光を導光する機能を持たせてキー操作部を照明するように構成した。さらに、スペーサフィルムにはメンブレンシートのスイッチ機能を阻害しないように孔が設けられており、孔から照明光が出射するように構成した。
【００１６】
また、光源から発光された光が上部電極シートの端面からも入光するように構成されるとともに、上部電極シートに光源から発光された光を導光する機能を持たせてキー操作部を照明するように構成した。
【００１７】
さらに、光源の光で励起する蛍光体を、光源とキー操作部の間の光路中に設けることとした。あるいは、蓄光材を、光源とキー操作部の間の光路中に設けることとした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の照明装置は、ＬＥＤチップの光をキーシートのボタン部に導くためにキーシートを構成するフィルムの一部を使用している。そのため、従来のＬＥＤタイプのキー操作部用照明装置より、導光板一枚分薄くすることができ、ＥＬタイプのキー操作部用照明装置と遜色ない程度の薄さが実現できる。
【００１９】
また、ＬＥＤチップからの光線をより効率良くキー操作部へ到達させるための微細凹凸形状を導光用フィルムに付与しているため、少ないＬＥＤチップで照明を行なうことも可能である。これにより、従来では多数使用していたＬＥＤチップの数を大幅に減らすことが可能となり、低消費電力を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の照明装置は、上電極が形成された上部電極シートと、下電極が形成された下部電極シートと、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムと、スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源を備えており、このスペーサフィルムが光源から発光された光を導光する機能を持っている。ここで、上部電極シートと、下電極シートと、スペーサフィルムがタッチスイッチ機能を担っている。
【００２１】
また、スペーサフィルムには孔が設けられており、スペーサフィルムにより導光された光が照明光として孔から出射する。上部電極シートとスペーサフィルムの間、下部電極シートとスペーサフィルムの間の少なくとも一方に、反射層を設けることによりスペーサフィルム内を導光する光が孔以外から漏れることを防ぐことができる。
【００２２】
本発明では、スペーサ用フィルムを導光用フィルムとして使用している。この導光用フィルムはロール押し出し加工により作製され、ロールシート状で押し出された導光用フィルムは、所定のサイズに、抜き加工される。本発明の光源は導光用フィルムの端辺に設置されており、その部分に光の入射性を向上させる入光部が設けられる。導光用フィルムをシートから各ピースに抜く過程で、抜き刃に微細凹凸形状をつけることにより、端辺に微細凹凸状の入光部が形成される。またスイッチ部の孔を抜き型により形成する過程で、抜き型の刃に、孔の径が抜き方向に対して変化する円錐形状の刃を使用することができる。また前記抜き型の刃をプリズムや波型などの微細な凹凸形状にすることにより、抜き型の刃と同様の形状を孔の側面に設けることができる。これらの形状を孔の側面に設けることにより、導光用フィルムから出射される光はキートップへ向けられ、明るく均一なキーパッド用照明装置を実現できる。
【００２３】
さらに、孔の側面部をテーパ状にすることにより、光が孔の上部へ出光するのを制御できる。また、孔の微細凹凸の形状をＬＥＤ光源近傍では荒く、ＬＥＤ光源遠方の孔では細かくすることにより、孔からの光量を制御して各孔から均一な出光特性を得られる。
【００２４】
また、光源から発光された光が上部電極シートの端面からも入光するように構成し、上部電極シートも光源から発光された光を導光するように構成してもよい。すなわち、スペーサシートと上部電極シートを導光用フィルムとして用いてもよい。その場合、上部電極シートの光出射面側のスイッチ部を除いた領域に反射層を設けるとよい。
【００２５】
光源は、白色ＬＥＤを使用する。直接ＬＥＤから導光用フィルムに入光させる場合は、導光用フィルムと同程度の厚みの薄いＬＥＤを使用する。導光用フィルムより厚みの厚いＬＥＤを使用する場合は、ライトパイプを用いることにより、導光用フィルムへ入光することができる。
【００２６】
また、光源の照射面と導光用フィルムの入光面の間を接合樹脂で充填することにより、全反射現象と入光部における屈折効果を利用して光入射の効率と拡散性を向上させることができる。また、上部電極シートの電極にＩＴＯなどの透明電極を用いることにより、スイッチ部での出射光が妨げられることなく、キートップ部の照明を行なうことができる。
【００２７】
さらに、本発明の電子機器は、上部電極シートと、下部電極シートと、上部電極シートと下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムを有するメンブレンシートと、スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源と、メンブレンシートの上部に設けられたキー操作部を備えており、スペーサフィルムが光源から発光された光を導光する機能を持ち、キー操作部を照明する構成である。
【００２８】
以下に本発明の照明装置に関する実施例を、図面を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００２９】
本発明のキー操作部照明装置を図１に示す。図１に示す照明装置は、ＬＥＤ光源１、メンブレンシート２で構成されている。さらにメンブレンシート２は、上部電極シート３、下部電極シート４、およびそれらのスペーサの役割とＬＥＤ光源１からの光を導波させるための役割をもったスペーサフィルム５を備えている。上部電極シート３と下部電極シート４には、接触することにより接点出力を出す電極６が印刷されている。ＬＥＤ光源１はスペーサフィルム５の端部に配置されており、ＬＥＤ光源１が電極シートまたは回路基板に実装されている。ＬＥＤ光源１から発光された光は、スペーサフィルム５に入射され、フィルム内部を導光していく。上部電極シート３と下部電極シート４の回路を除いた領域には、反射率の高い白色顔料が印刷もしくは銀蒸着され、反射特性を向上させている。さらにスペーサフィルム５には、上下の電極６の接触を妨げないように孔７が設けられており、この孔７より前記ＬＥＤ光源１からの光を出射させ、光は表面シートもしくはキートップを直接照明する。
なお、本実施例では、ＬＥＤ光源１が回路基板だけでなく、上部電極シート３もしくは下部電極シート４に実装されている場合も想定している。また、図１はエンボス加工されたメンブレンシートによるキー照明装置を示しているが、これは本発明がエンボスタイプのみに限定されることを意味するものではない。
【００３０】
各部材について更に説明を行なう。ＬＥＤ光源１は白色ＬＥＤであり、単一で白色光を出射するものを使用する。ＬＥＤ光源１の大きさは、厚み方向で０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであり、スペーサフィルム５とほぼ同等かそれ以下である。またＬＥＤ光源１は側面発光タイプのものを使用し、導光用フィルムの側面から入光させる。上部電極シート３および下部電極シート４は、主にポリエステル（ＰＥＴ），ポリカーボネイト（ＰＣ），塩化ビニール，ポリウレタンが用いられるが、ここではエンボス加工に適したＰＥＴを使用する。これら電極シートの厚みは、一般的なＰＥＴフィルムの０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍである。スペーサフィルム５は、全光線透過率が高いことが要求され、経時劣化による色味変化を起こしにくい耐候性の高さも要求される。前記条件を満たすものとして、光学用途のＰＥＴやＰＣなどを主に用いる。スペーサフィルム５の厚みは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。ただし、スペーサフィルム５はメンブレンシート２においてスペーサの役割を果たしており、ある程度厚みを必要とする。上部電極シート３、下部電極シート４、スペーサフィルム５は、スイッチ機能を果たす孔７の周辺以外は接着されており、接着剤としては透過率が低下することを防ぐため、光学粘着材を主に使用する。電極６は、導電性インクとしてカーボンペーストや銀ペーストが使用される。もしくは両者を混合したブレンドインクを使用する場合もある。接点部以外は回路保護のため絶縁インクによるレジストを施す。
【００３１】
さらにスペーサフィルム５の詳細について説明する。まずＬＥＤ光源１からスペーサフィルム５に入光する部分に、入射効率を改善するための微細凹凸を形成する。これは導光板などに用いられる入光部と呼ばれるものであり、ＬＥＤ光源からの光の入射効率を高めるともに入射分布を広げる効果がある。入光部の形状としては、図２（ａ）に示すプリズム形状や図２（ｂ）に示す半円プリズム形状が多く、本実施例では他に同様の形状を用いる。図２（ａ）は三角プリズム形状の入光部で高い拡散効果が得られ、図２（ｂ）は半円プリズム形状の入光部で拡散効果と三角プリズムよりも加工しやすい特徴を持つ。また、スペーサフィルム５に抜き加工により孔７を形成する。通常は、円柱型の抜き孔にするが、本発明では抜き型の刃に微細凹凸もしくは微細プリズム、孔７の抜き面に厚み方向の微細プリズムを設ける。微細凹凸形状の例を図３に模式的に示す。図３（ａ）はプリズム型，図３（ｂ）は波状型、図３（ｃ）は歯車型を示している。プリズム型は出光特性が良く波状型は加工し易い。歯車型は両者の中間の特性を示す。孔７から出射された光は、上部電極シート３に達してキートップへ照明光として出射される。一部の光はそのまま再度スペーサフィルム５に入光し、ＬＥＤ光源１側から見て後部に配置された孔７から再び出光されることになる。この微細凹凸形状がＬＥＤ光源１近傍の孔７と、ＬＥＤ光源１から離れた孔７とで異なる形状で形成されることにより、孔７から出射される光量を制御することができる。具体的には、ＬＥＤ光源１近傍の孔７の微細凹凸形状は大きさやピッチが荒いものにし、ＬＥＤ光源１から離れていくに従い微細凹凸形状の大きさやピッチを細かいものにしていく。微細凹凸形状は、ＬＥＤ光源１の配置と孔７の配置により最適化されている。
また、孔７の断面図を図４に示す。図４（ａ）は一般的な円柱型である。更に光出射率を高めるために、図４（ｂ）のようにテーパ状に孔を抜く方法もある。これらにより、光がスペーサフィルム５を導光し孔７に達した際に、孔７の上部へ出光するのを制御することができる。これにより、各キー部での発光強度を調整することができ、均一な発光状態を得ることができた。本実施例により、ＬＥＤ光源を用いた薄くて均一な発光を有するキー照明装置を得ることができた。
【実施例２】
【００３２】
本実施例の照明装置の構成を図５に模式的に示す。この実施例２では、ＬＥＤ光源１がスペーサフィルム５より大きい場合、スペーサフィルム５に入光させる方法として、ライトパイプ２１を用いる方法を示している。ライトパイプ２１は、ＬＥＤ光源１から側面側に入光させ、その光を線光源として出射する機能を有する。本実施例では、現在一般的に用いられている０．４ｍｍ以上のＬＥＤ光源１に対して、０．３ｍｍ以下の発光面を持つライトパイプを用いる。ライトパイプ２１の具体的な構造として、ＬＥＤ光源１側はスロープ状になっており、０．４ｍｍ以上の光源から発した光を０．３ｍｍ以下まで縮小する機能を有する。ライトパイプ２１の入射面および出射面以外の各面は反射材により覆われている。用いられる反射材の種類としては、ＡｌやＡｇまたはＡｇとＰｄとの合金などを蒸着した反射層を形成したものや、内部に反射率の高い白色顔料を混合した透明高分子基材などを用いることができる。このライトパイプ２１により光線厚みを小さくすることができ、かつ線状の均一な光分布をスペーサフィルム５に入光させることができる。この際、図２に示したようなＬＥＤ光源１前方にのみ入光部を形成していたが、本実施例のライトパイプ２１を使用するタイプでは、スペーサフィルム５の入光面側すべてに入光部を形成するのが望ましい。上述の形態により、スペーサフィルム５より厚みのあるＬＥＤ光源を利用して、実施例１と同様の特性を得ることができた。
【実施例３】
【００３３】
図６に本実施例の照明装置を模式的に示す。本実施例では、実施例２と同様にスペーサフィルム５より厚みがあるＬＥＤ光源１を使用するが、ＬＥＤ光源１と導光用フィルムの端辺を接合樹脂２２により一体化する方法を用いる。この接合樹脂２２は、シリコン樹脂・アクリル樹脂・エポキシ樹脂などを用い、接合部分の破損を防ぐため弾性の高い樹脂を使用する。また、ＬＥＤ光源１とスペーサフィルム５を接合しているため、光吸収率が小さく全光線透過率が高いものが望ましい。図６のように、接合樹脂２２をＬＥＤ光源１とスペーサフィルム５の端部に塗布・硬化させることにより、ＬＥＤ光源１の上部へ出射しようとする光を、接合樹脂２２と空気との屈折率の差により、外部への光線損失を抑えた状態でスペーサフィルム５に入光させることができるようになる。上述の形態により、スペーサフィルム５より厚みのあるＬＥＤ光源１を利用して、実施例２と同様の効果を得ることができた。
【実施例４】
【００３４】
本実施例のキー操作部用照明装置の構成を図７に示す。本実施例が実施例１と異なる点は以下の通りである。
【００３５】
本実施例では、ＬＥＤ光源１から出射された光を導光させる部分として、上部電極シート３とスペーサフィルム５を用いる。スペーサフィルム５をそれぞれの電極シートに接着している粘着剤は、透過率の優れた光学粘着を使用し、上部電極シート３とスペーサフィルム５が一体化された導光部となる。ＬＥＤ光源１はこれら導光用部材の端辺に配置され、その部分に光の入射性を向上させるための光の屈折現象を利用し入光部１２を設ける。
【００３６】
また、ＬＥＤ光源１は厚み方向で０．１０ｍｍ〜０．４０ｍｍが望ましく、各導光部材への入光時の光漏れを軽減させるためＬＥＤ光源１とメンブレンシート２を接合樹脂２２により被覆する。被覆する樹脂の形状を、ＬＥＤ光源１から出射される光の角度に対して全反射現象が生じる形状にすることにより、入光時の漏れによる損失を防ぐ。
【００３７】
また、上部電極シート３にはキートップ部１１にのみ光を出射させるために、スペーサフィルム５に設けられた孔７に対応する箇所を除いて、反射層８が設けられている。この反射層８が上部電極シート３から光が漏れるのを防ぎ、効率良くキートップ部１１に光を導く。この反射層８は、反射率の高い白色顔料や銀ペーストなどを印刷、もしくは銀蒸着することにより回路部分以外に形成される。図１は上部電極シート３にのみ反射層を設けているが、更に下部電極シート４に反射層を設ける方法もある。これにより下部電極シート４による光の損失を防ぎ、輝度アップが可能となる。
【００３８】
メンブレンスイッチに使用される電極は、通常カーボンや銀ペーストなどを用いたものを使用するが、本実施例では上部電極シート３側の電極６は光出射の経路になっており、光を透過させるものが望ましい。そこで、ＩＴＯなどの透明電極で電極６を形成する。これにより、光の出射を阻害せずにスイッチ部側へ透過させることができる。
【００３９】
図８はＬＥＤ光源１とメンブレンシート２の代表的な配置を示している。（ａ）はＬＥＤ光源１を片側３灯使用した場合、（ｂ）は片側２灯使用した場合、（ｃ）は両側４灯使用した場合、（ｄ）は片側１灯使用した場合、（ｅ）は両側２灯使用した場合のＬＥＤ光源１とメンブレンシート２の配置の例を示している。ＬＥＤ光源１とメンブレンシート２の孔７の配置は製品仕様により変化するが、ＬＥＤ光源１の灯数を増やすことで輝度が上昇し、両側にＬＥＤ光源１を配置することにより均一性が向上する。さらに本実施例の構成を用いた場合、ＬＥＤ灯数１灯での均一な発光も可能である。
【００４０】
本実施例の形態により、ＬＥＤ光源を用いた薄くて均一な発光を有するキー照明装置を得ることができた。
【実施例５】
【００４１】
本実施例の照明装置の構成を図９に模式的に示す。本実施例は下部電極シート４の回路を除く部分に、反射率の高い白色顔料が印刷または銀蒸着されていることと、孔７の形状がＬＥＤ光源１側の側面部がテーパ状になっている以外は、実施例４と同じである。ＬＥＤ光源１からスペーサフィルム５に入光された光は、孔７の側面に到達し空気層に出光される。このとき、孔７に微細凹凸を設けることにより光出射率の制御を行なえることを実施例１で述べたが、本実施例のように孔７の側面をテーパ状にすることにより、光出射する方向を孔７の真上にすることが可能となる。具体的には、孔７のテーパ部に照射された光は屈折効果により下部電極シート４に進行方向が曲げられる。曲げられた光は下部電極シート４で反射され、上部電極シート３の方向に導かれキートップ部１１に入光することになる。このテーパの角度としては、下部電極シート４に対して４５度の角度とするのが最も望ましい。
【００４２】
上述の構成により、均一でかつ明るい発光を有するキー照明装置を得ることができた。
【実施例６】
【００４３】
本実施例の特徴を示した模式図を図１０に示す。図１０は、ＬＥＤ光源１とメンブレンシート２の一部を示したものである。本実施例では、ＬＥＤ光源１に側面発光型のＬＥＤではなく、直上発光型のＬＥＤと反射構造体２３を用いる。図１０（ａ）および（ｂ）は反射構造体２３の構造の一例である。ＬＥＤを用いてシートなど薄型の導光部材に入光させる場合、光の出射方向と必要とされる導光方向が一致していることから側面発光型の方が入光させやすく、直上発光型を用いることが難しい。ただし、ＬＥＤの厚み方向の傾向として、パッケージ方法の難しさから側面発光型の薄型化は困難であり、実際には直上発光型のＬＥＤの方が薄くなっている。図１０のように、直上発光型のＬＥＤ光源と反射構造体２３を組み合わせることにより、側面発光型のＬＥＤよりも薄くすることができ、かつメンブレンシート２への入光率を向上させることが可能となる。具体的には、ＬＥＤ光源１から直上方向へ出射された光は反射構造体２３に照射され、そこでメンブレンシート２の導光部へ照射される。反射構造体２３はメンブレンシート２の導光部とほぼ同じ大きさであるため、メンブレンシート２の導光部と同じ厚みの側面発光型ＬＥＤを同等の光源として利用できる。反射構造体２３は、アルミニウムなどの金属成型品や銀蒸着などの反射層を施した成型品を用いる。または、実施例３と同様にメンブレンシート２とＬＥＤ光源１を接合樹脂で被覆し、その上に反射層を設ける方法もある。
【００４４】
本実施例の形態により、さらに薄くて均一な発光を有するキー照明装置を得ることができた。
【実施例７】
【００４５】
上述の各実施例では、ＬＥＤ光源１に白色光を発光する白色ＬＥＤを用いたが、本実施例では、青色ＬＥＤと赤・緑蛍光体を組み合わせた光源を用いて白色光を実現している。ここで青色ＬＥＤとは、青色発光ダイオードを発光源として、主に４００ｎｍ〜５００ｎｍの発光スペクトルを持っているものを指す。これらを励起光源として、緑発光蛍光体と赤発光蛍光体を使用することにより、ＲＧＢの発光スペクトルを持った白色光を得ることができる。ここで、緑発光蛍光体は青色ＬＥＤの発光スペクトルを励起光として、主に５００ｎｍ〜６００ｎｍの間に発光ピーク波長を持つ蛍光体であり、赤発光蛍光体は青色ＬＥＤの発光スペクトルを励起光とする主に６００ｎｍ〜７００ｎｍの間に発光ピーク波長を持つ蛍光体を指す。
【００４６】
これら蛍光体は、青色ＬＥＤから発した光を波長変換するため、ＬＥＤからの光が照射される箇所に配置する必要がある。実施例３に適用する場合には、接合樹脂２２に緑発光蛍光体と赤発光蛍光体を混合することにより、ＬＥＤからの光をほぼ全て波長変換することができる。
【００４７】
また、実施例２に適用する場合には、ライトパイプ２１を緑発光蛍光体と赤発光蛍光体を混入することにより、同様の波長変換を行なうことができる。実施例１に適用する場合には、図１１のようにＬＥＤ光源１とスペーサフィルム５の間に、各々の蛍光体を混入した波長変換材３１を配置することで実現できる。また、各実施例ともに光源付近ではなく図１２のようにスペーサフィルム５の孔７の中に、各々の蛍光体を混入した波長変換材３１を配置することにより、色変換を行なうことができる。更には、図１３のようにメンブレンシート２の操作側に各蛍光体を配合した波長変換材３１を樹脂に混ぜて印刷することでも、同様の色変換が実現できる。ここでの印刷方法はスクリーン印刷などが厚み制御と蛍光体濃度制御が容易に行なえるため、印刷に適している。
【００４８】
このような色変換は、青色ＬＥＤと緑色発光蛍光体，赤色発光蛍光体を組み合わせて白色光を得ることを前提としているが、所望する照明光の色によっては、ＲＧＢの各三色のみならずＲ＋Ｇ，Ｒ＋Ｂ，Ｇ＋Ｒの色を波長変換材の蛍光体の含有量で調整して、照明光として用いることが可能である。特に、図１２や図１３に示した構成では、各キー毎に異なる発光色を得ることができ、鮮やかなキー照明装置を実現することができる。本実施例によれば、照明光の色の種類が豊富な照明装置を得ることができる。
【実施例８】
【００４９】
本実施例では、実施例７における蛍光体の代替として蓄光体を使用する。蓄光体とは、励起光となる光が照射されない状態でも、発光を長時間継続している発光材であり、電力をカットした状態でも、長時間の発光が可能な発光材である。蓄光体は主に、近紫外のスペクトル波長を励起光としており、青や緑色の発光色を示す。これら蓄光体は、青色発光ダイオードからの発光スペクトルでも蓄光が行なわれるため、青色ＬＥＤや白色ＬＥＤからの発光光でも、蓄光体を励起させることは可能である。蓄光体の配置方法としては、実施例７の図１３において、メンブレンシート２の操作側に蓄光体を混入した波長変換材３１が混入された樹脂を印刷する。ＬＥＤ光源１が点灯している状態では蓄光体の励起が行なわれ、ある程度時間が経過した時点で、ＬＥＤ光源１への電力をカットし、蓄光体からの蓄光を利用することが可能となる。本実施例によれば、電力供給を適宜に抑えた消費電力の少ないキー操作部照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による照明装置の断面構成を示す模式図である。
【図２】入光部の形状を示す模式図である。
【図３】孔の形状例を説明する模式図である。
【図４】孔の断面形状を示す模式図である。
【図５】ライトパイプを用いた構造を示す模式図である。
【図６】本発明による照明装置の一部構造を示す模式図である。
【図７】本発明による照明装置の断面構成を示す模式図である。
【図８】光源の配置を示す模式図である。
【図９】本発明による照明装置の断面構成を示す模式図である。
【図１０】本発明による照明装置の一部構造を示す模式図である。
【図１１】波長変換材の配置を説明する模式図である。
【図１２】波長変換材の配置を説明する模式図である。
【図１３】波長変換材の配置を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ＬＥＤ光源
２ メンブレンシート
３ 上部電極シート
４ 下部電極シート
５ スペーサフィルム
６ スイッチ接点
７ 孔
８ 反射層
９ 粘着層
１１ キートップ部
１２ 入光部
２１ ライトパイプ
２２ 接合樹脂
２３ 反射構造体
３１ 波長変換材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上電極が形成された上部電極シートと、下電極が形成された下部電極シートと、前記上部電極シートと前記下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムと、前記スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源と、を備え
前記スペーサフィルムが、前記光源から発光された光を導光することを特徴とするタッチスイッチ機能付の照明装置。
【請求項２】
前記スペーサフィルムには孔が設けられており、前記スペーサフィルムにより導光された光が照明光として前記孔から出射することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記上電極が透明電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記スペーサフィルムの入光面に微細凹凸形状が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記孔の側面部に微細凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記孔の側面部がテーパ状になっていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源の照射面と前記入光面の間を接合樹脂で充填することを特徴とする前記１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記上部電極シートと前記スペーサフィルムの間、または前記下部電極シートと前記スペーサフィルムの間の少なくとも一方に、反射層が設けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光源から発光された光が前記上部電極シートの端面からも入光するように構成されるとともに、前記上部電極シートが前記光源から発光された光を導光することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記上部電極シートの光出射面側に反射層が設けられたことを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記光源は点光源であり、前記光源と前記入光面の間に、前記光源の側と前記入光面の側で厚みが異なる形状のライトパイプを備えており、前記入光面には前記ライトパイプの出光面より線状光が入光することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１２】
上部電極シートと、下部電極シートと、前記上部電極シートと前記下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムを有するメンブレンシートと、
前記スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源と、
前記メンブレンシートの上部に設けられたキー操作部と、を備え、
前記スペーサフィルムは前記光源から発光された光を導光する機能を持ち、前記キー操作部を照明することを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
前記光源から発光された光が前記上部電極シートの端面からも入光するように構成されるとともに、前記上部電極シートが前記光源から発光された光を導光することを特徴とする請求項１２に記載の電子機器。
【請求項１４】
前記スペーサフィルムには孔が設けられており、前記孔から照明光が出射することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の電子機器。
【請求項１５】
前記光源の光で励起する蛍光体が、前記光源と前記キー操作部の間の光路中に設けられたことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項１６】
前記光源と前記キー操作部の間の光路中に蓄光材が設けられたことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１】
上電極が形成された上部電極シートと、下電極が形成された下部電極シートと、前記上部電極シートと前記下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムと、前記スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源と、を備え
前記スペーサフィルムが、前記光源から発光された光を導光することを特徴とするタッチスイッチ機能付の照明装置。
【請求項２】
前記スペーサフィルムには孔が設けられており、前記スペーサフィルムにより導光された光が照明光として前記孔から出射することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記上電極が透明電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記スペーサフィルムの入光面に微細凹凸形状が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記孔の側面部に微細凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記孔の側面部がテーパ状になっていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源の照射面と前記入光面の間を接合樹脂で充填することを特徴とする前記１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記上部電極シートと前記スペーサフィルムの間、または前記下部電極シートと前記スペーサフィルムの間の少なくとも一方に、反射層が設けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光源から発光された光が前記上部電極シートの端面からも入光するように構成されるとともに、前記上部電極シートが前記光源から発光された光を導光することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記上部電極シートの光出射面側に反射層が設けられたことを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記光源は点光源であり、前記光源と前記入光面の間に、前記光源の側と前記入光面の側で厚みが異なる形状のライトパイプを備えており、前記入光面には前記ライトパイプの出光面より線状光が入光することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１２】
上部電極シートと、下部電極シートと、前記上部電極シートと前記下部電極シートの間に設けられたスペーサフィルムを有するメンブレンシートと、
前記スペーサフィルムの入光面に光を供給する光源と、
前記メンブレンシートの上部に設けられたキー操作部と、を備え、
前記スペーサフィルムは前記光源から発光された光を導光する機能を持ち、前記キー操作部を照明することを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
前記光源から発光された光が前記上部電極シートの端面からも入光するように構成されるとともに、前記上部電極シートが前記光源から発光された光を導光することを特徴とする請求項１２に記載の電子機器。
【請求項１４】
前記スペーサフィルムには孔が設けられており、前記孔から照明光が出射することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の電子機器。
【請求項１５】
前記光源の光で励起する蛍光体が、前記光源と前記キー操作部の間の光路中に設けられたことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項１６】
前記光源と前記キー操作部の間の光路中に蓄光材が設けられたことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２４３８０７（Ｐ２００８−２４３８０７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４２５９３（Ｐ２００８−４２５９３）
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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