JP2010205451A - バックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル基板に導光板を突き当ててＬＥＤと導光板の位置決め精度を実現した光源位置出し構造を提供する。
【解決手段】導光板４、点状光源（ＬＥＤ）７、フレキシブル基板５を含むバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造であって、導光板４は、入光面側の端面に複数の突起10及び凹部を有し、フレキシブル基板５は、複数の突起10に対応して配置された複数のスリット15と、スリット間またはスリット15と平行に配置されるＬＥＤ７と、フレキシブル基板５と導光板４が重なる部位に形成される接着部材とを含み、突起10の各々がフレキシブル基板５に設けたスリット内に挿入され、該スリット15の周縁部が突起10の基端部外側面に突き当てられた位置において、点状光源７の発光面から導光板４の入光面までの距離が最小限の公差範囲に規定された適正距離となるように、導光板４をフレキシブル基板５に固定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンピュータの入力部であるキーボードなどに使用されるバックライト用キーボードユニットに関し、特に、フレキシブル基板上に配置した点状光源の発光素子と導光板との位置関係を安定させる光源位置出し構造に関する。

近年、パーソナルコンピュータ等の電子機器に用いられるキーボードも多機能化が進み、例えば、周囲が暗い場所でもキートップの識別が可能なように、文字や記号、絵柄等に蓄光材を混入させたキーボードや、文字や記号、絵柄等の表示を下面から照光させるキーボードがある。

そこで、下面から照光させる照明手段の小型化及び低消費電力化を実現するために、照明手段の光源として点状光源であるＬＥＤを使用するものや、発光素子を所定の位置に固定して発光素子から出射される光を効率良く利用したものが開発されている。

例えば、特許文献１では、前記光源としてのＬＥＤや発光素子が、フレキシブル基板（ＦＰＣ）に装着され、ＬＥＤの位置出しのために、湾曲した状態のＦＰＣをハウジングフレームの一側壁の切欠き部に嵌入させて所定位置に係合させたものが示されている。

また、特許文献２では、図８に示すように、枠体４０の底部に伸びたＦＰＣ５０を、導光板６０の側壁に折り返して固定したものがある。この明細書中には、ＦＰＣ上に配置した発光素子４５を位置決めるための多くの実施形態が示されており、図８(a)(b)の実施形態では、ＦＰＣ５０の張り出し部５２の先端に凸状端部５３を設け、この凸状端部５３を導光板６０の側面に形成した凹部５６にはめ込み、導光板６０のガイド部５７をＦＰＣ５０の張り出し部５２の肩部にあてがって、接着部材５８を介して導光板６０にＦＰＣ５０を貼りつけて固定する方法が開示されている。

また、別の形態としては、図９(a)に示すように、導光板６０の側面に、発光素子４５の挿入空間としての凹部６２と位置決め用の突起６３を設け、一方、ＦＰＣ５０には、突起６３に対抗する穴６４が設けられている。枠体の底部に配置されるＦＰＣ５０の端部を導光板６０の側面に折返し、ＦＰＣの穴６４を導光板の突起６３にはめ込んで溶着することにより、発光素子４５を導光板６０の凹部内に正確に配置して、ＦＰＣ５０の張り出し部を導光板６０の側面に正確に固着できるようになっている。この場合、張り出し部上の発光素子は、導光板の凹部６２内に収められて、導光板６０に向けて光を照射することになる。

また、図９(b)のように、枠体４０の側部にスリット状の開口部を設けて、発光素子収納部６５を形成し、この収納部内にＦＰＣ５０の張り出し部６６を挿入し、その先端を開口部から引き出し、張り出し部の穴６７に突起６８を挿入して溶着する方法も開示されている。この方法によれば、枠体４０に張り出し部６６を固着し、発光素子４５を発光素子収納部６５内に正確に位置付けることができる。

その他、特許文献３では、透明導光板の端面に３本のピンを形成し、このピンに対応してＬＥＤモジュールに形成したホールとの嵌合により、ＬＥＤモジュールが透明導光板に取り付けられ、この導光板を外枠にはめ込んで、外枠のフックに透明導光板を固定し、凹部にＬＥＤモジュールを収納して、このＬＥＤモジュールをばねで導光板に押し付けたもの等がある。

さらに、特許文献４には、図１０に示すように、携帯電話機等において、導光板６０を、携帯用キーボード７０とプリント回路基板７２の間に挟んで外装体内に固定し、プリント回路基板上に配置されるＬＥＤ７５によって、携帯用キーボード７０と液晶表示パネル８０の全領域を裏面から照光するように構成されているものがある。

この携帯電話機等に用いるバックライトユニットでは、フレームを設けることなく、直接、導光板６０とプリント回路基板７２を接続している。

また、図７(a)に示すように、発光素子４５の光を導光板６０の側面に向けて照射する従来のバックライト用キーボードユニットにおいて、導光板６０に発光素子４５を挿入するための凹部４２を形成し、この導光板６０に、発光素子４５（ＬＥＤ）を取り付けたＦＰＣ５０を位置決める方法が用いられる。

この場合、図７(b)に示すように、先ず、ＦＰＣ５０と反射シート４４が、位置出しピンＡを用いて位置決めされた後、これらを貼り付け、さらに、このＦＰＣ５０が固定された反射シート４４を導光板６０の裏面に配置して、側面より、発光素子４５を照光させるため、導光板６０と反射シート４４が位置出しピンＢを介して位置決めされる。

特開２００５−２６７８８１公報 特開２００３−９０９９３公報 特開２００２−３２４４２３公報 特開平６−２２０１７号公報

上記特許文献１,２では、導光板を支持する枠体が用いられ、この枠体に規制されてＦＰＣが位置決めされることから、導光板とＦＰＣを直接接触させて固定していないため、点状光源と導光板との位置関係は、部品個々の加工精度の積み上げになってしまい精度を維持することができない。
また、特許文献３では、透明導光板に３本のピンでＬＥＤモジュールを取付ける構造になっているが、導光板が薄くなった場合（例えば０．４ｍｍの厚さ）では、ピンを立てることは難しく、仮に立てることができたとしても、強度が不足し、ＬＥＤモジュールを取付けることは出来ない。
また、特許文献４では、ＬＥＤ７５が導光板６０の底部側に配置されているので、ＬＥＤの高さによってその薄型化が制限される。また、ＬＥＤ７５は、導光板６０に設けたへこみ空間内に配置する形であるため、導光板６０に対するプリント回路基板７２の位置決めが定かではない。
また、従来のバックライト用キーボードユニットにおいては、この方法では、発光素子４５のＦＰＣ取付け位置誤差、位置出しピンＡでの取り付け誤差、位置出しピンＢでの取り付け誤差が積算され、目標とする寸法精度±０．２ｍｍに対し、実際の寸法精度が±０．５ｍｍとなり、導光板と発光素子の位置精度のばらつきが大きくなるため、導光板からの出射光量のばらつき(輝度の不均一)が生じていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、フレキシブル基板に導光板を突き当てて、ＬＥＤの位置決め精度の向上を実現したバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明は、バックライト用の導光板と、該導光板の入光面に配置される少なくとも１つの点状光源と、該点状光源を実装するフレキシブル基板を含むバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造において、
前記導光板は、入光面側の端面に複数の突起および凹部を有し、前記フレキシブル基板は、前記複数の突起に対応して配置された複数のスリットと、前記スリット間またはスリットと平行に配置される前記点状光源と、前記フレキシブル基板上に前記導光板が重なる少なくとも一方の部位に形成される接着部材とを含み、
前記突起の各々が前記フレキシブル基板に設けた前記スリット内に挿入され、前記スリットの周縁部が前記突起の基端部外側面に突き当てられ、前記導光板の入光面から前記点状光源の対向面までの距離が最小限の公差範囲に規定された適正距離となるように、前記導光板を前記フレキシブル基板に固定したことを特徴としている。

この構成によれば、導光板の突起がフレキシブル基板のスリットに挿入され、スリットの周縁部が突起の基端部外側面に突き当てられるため、導光板と点状光源とのギャップ寸法を適正に、かつ容易に設定することができる。

また、導光板とフレキシブル基板とは、接着部材を介して直接固定されるため、導光板に対する点状光源の位置出し精度が上がり、バックライト照明の輝度均一化を実現できる。

また、本発明の好ましい実施形態では、導光板と点状光源との適正距離は、０．２〜０．５ｍｍであり、最小限の公差範囲は、±０．１５ｍｍであることを特徴とする。これにより、バックライト用キーボードユニットにおける点状光源の発光面から導光板の入光面に入射する光量を均一化することができる。

他の構成において、導光板の凹部は、前記点状光源を収納するための切欠き部が形成されている。
この結果、フレキシブル基板に配置される全ての点状光源をスリットラインの後方に配置することにより、スリットと突起との嵌合によるフレキシブル基板の盛り上がりが直接点状光源に影響されることなく、容易にフレキシブル基板の点状光源と導光板の端面とのギャップを正確に保つことができる。

また、前記導光板の突起は、スリット長さに適合した一対の脚部を有し、該脚部間に点状光源が配置される凹部を有することを特徴とする。
これにより、フレキシブル基板に実装した点状光源は、スリットと突起との嵌合によるフレキシブル基板の盛り上がりに影響されることなく、かつスリットの周縁部が突起の基端部外側面に突き当てることによって、フレキシブル基板上の点状光源と導光板の端面とのギャップを正確に保つことができる。

導光板は、型抜き加工で作られるので、このような突起及び凹部を形作ることは容易であり、点状光源の数及び他部品の配置等に種々の形態があるバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造に対応して、導光板の端面形状を容易に製造することができる。

また、導光板とフレキシブル基板は、直接またはその間に反射シートを挟んで両面テープ等の接着部材を介して接続することができ、導光板とフレキシブル基板との接着あるいは、反射板との接着作業が容易であり、導光板とフレキシブル基板との重なり高さを容易にコントロールすることができる。

本発明は、フレキシブル基板上のスリット内に導光板に形成した突起を挿入させて突き当てることにより、容易にフレキシブル基板上の点状光源（ＬＥＤ）と導光板端面（光入光面）とのギャップを最小限のずれ公差に保つことができる。

本発明に係るキーボードユニットの分解概略構成図である。 本発明に係る第１実施形態を示し、(a)は、導光板の突起部分の部分図であり、図２(b)は、フレキシブル基板に設けたスリットの形状を示す部分図である。 本発明に係るフレキシブル基板に設けたスリットに導光板の突起を挿入させる状態を示す斜視図である。 本発明に係る突起挿入後の状態断面図である。 本発明に係る点状光源と導光板とのギャップを示し、(a)は、フレキシブル基板と導光板が直接接続された状態図であり、(b)は、フレキシブル基板と導光板との間に反射シートを挟んで接着した状態図である。 本発明に係る第２実施形態を示し、(a)は、図１と同様のユニットの分解概略構成図であり、(b)は、突起をフレキシブル基板に挿入した状態を示す部分斜視図である。 従来例におけるフレキシブル基板上に配置した点状光源と導光板との位置関係を示し、(a)は、点状光源に対応して、導光板に凹部を設けた状態を示す模式図であり、(b)は、フレキシブル基板と導光板との位置出しのために、２つの位置出しピンを設けた状態を示す側断面図である。 従来例による導光板とＦＰＣとの係合関係を示す、(a)は斜視図、(b)は側面図である。 従来例による導光板の突起とＦＰＣの穴との係合関係を示す、(a)は斜視図であり、(b)は他の例を示す側断面図である。 従来例のプリント回路基板上に設けたＬＥＤと導光板との配置を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明に係るバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造の実施形態を説明する。
図１〜図５は、本発明の光源位置出し構造の第１実施形態を示すものであり、図１は、キーボードユニットの分解概略構成図である。

図２は、導光板とフレキシブル基板を嵌合させるための、導光板の突起形状と、フレキシブル基板のスリット形状を示す部分図である。また、図３は、フレキシブル基板に設けたスリットに導光板の突起を挿入させる状態を示す斜視図であり、図４は、その挿入後の状態断面図である。
図５は、点状光源と導光板とのギャップを示し、(a)は、フレキシブル基板と導光板が直接接続された状態図であり、(b)は、フレキシブル基板と導光板との間に反射シートを挟んで接着した状態図である。

図１〜図３において、本発明に係るキーボードユニット１は、上から、キーキャップ２aとキーキャップを上下に摺動させるスタビライザー（図示せず）が配列されたキーボードアセンブリ２、マスキングシート３、導光板４、フレキシブル基板５、及び反射シート６の組合せからなっている。

本発明の光源位置出し構造は、導光板４とフレキシブル基板５とを直接重ね合わせて固定することにより導光板４に対する点状光源（ＬＥＤ７）の位置出しを行うものであり、導光板４とフレキシブル基板５を直に嵌合させる方式である。

導光板４は、図１、２に示すように、その入光面側の端面に、複数の突起１０と複数の凹部１２、１２'が形成される。これらの凹部は、一対の脚部１１,１１を形成する突起１０内に設けた凹部１２と、突起と突起との間に配置された凹部１２'とがある。さらに、突起１０と突起１０との間に形成された凹部１２'内には、ＦＰＣ５に配置されたＬＥＤ７及びレジスター８（以下ＬＥＤ７等という。）に対応し、これらの素子を収納するための切欠き１４を設ける。
したがって、図１の導光板４の端面には、突起１０、凹部１２、１２'、及び切欠き１４が配置されている。

一方、図１のＦＰＣ上には、一列に並んだスリット１５が複数個配置され、またこのスリット１５の後方に位置して３〜１０程度の個数でＬＥＤ７等が配置されている。ＬＥＤ７は、スリット１５と平行に、またはスリット間に設けられている。また、スリット１５の数は、フレキシブル基板５の両側と中央部分に配置され、その数は、３〜４個配置される。

スリット１５に挿入される突起１０の形状は、好ましい形態としては、図２に示すように、スリット１５の長さ寸法に対応した一対の脚部１１,１１を有するコ字形状であり、この脚部間に凹部１２が形成され、この空間には、スリット１５の後方に位置するＬＥＤ７等が収納される。このため、凹部１２の端面１２ａは、突起１０の基端部外側面１０ａよりもさらに奥に凹んだ形状となっている。
また、凹部１２'の切欠き１４も、突起１０の基端部外側面１０ａよりも奥に凹んだ形状となっていて、端面１２ａと切欠き１４の奥行き寸法は同じである。

スリット１５の長さＬは、突起１０の幅Ｍに対して１ｍｍ程度大きく、ＬＥＤ７等の幅aより十分大きな長さとなっている。スリット幅Ｗは、導光板の厚さ０．４ｍｍに対し０．５ｍｍとなっている。また、突起１０の一対の脚部１１内に設けた凹部の１２の幅Ｎは、ＬＥＤ７等が十分収納できる距離となっている。
また、フレキシブル基板５の後端部の周囲には、接着部材としての両面テープ２０が貼着されている。

図３に示すように、フレキシブル基板５のスリット１５に一対の脚１１,１１を有する突起１０が挿入されると、この突起１０の挿入により、スリット前方のフレキシブル基板５が盛り上がることになるが、ＬＥＤ７等は、スリット後方にあるため、フレキシブル基板５の盛り上がりによる負荷を直接受けることがない。このため、ＬＥＤ７等の位置ずれ及び配線部分の断線等の危険が生じない。

スリット１５と突起１０との嵌合は、スリット１５の周縁部１５ａに突起基端部の外側面１０ａが突き当たる形であり、これにより導光板４とフレキシブル基板５との結合位置が定まり、図５(a)に示すように、フレキシブル基板５の端部上面に貼り付けられた両面テープ２０を介してフレキシブル基板５が導光板４に直接固定される。

この結果、ＬＥＤ７の発光面７ａと導光板４の端面とのギャップｄは、スリット位置から導光板４の端面位置までの距離が確定されるので、ＬＥＤ７と導光板端面とのギャップのずれ公差を次の計算式で求めることができる。

（ギャップのずれ公差）＝ＬＥＤのフレキシブル基板への取付精度（±０．１ｍｍ）
＋導光板とフレキシブル基板位置出し精度（±０．０５ｍｍ）
＝±０．１５ｍｍ

このようにして、本発明では、バックライト光の輝度が均一となるように、ギャップのずれ公差範囲を±０．１５ｍｍに維持して、ＬＥＤと導光板の端面とのギャップを適正範囲０．２〜０．５ｍｍに規定することができる。

また、導光板４の突起１０をスリット１５へ挿入後、導光板底部とフレキシブル基板５との貼り付け作業は、両面テープ２０で固定されるが、この場合、図５(a)のように、フレキシブル基板５と導光板４との間に配置された両面テープ２０を利用して、同時にフレキシブル基板５の後方に位置する反射シート６を固定する。
他の例として、フレキシブル基板５をより長く後方に伸ばし、反射シート６をフレキシブル基板５と導光板４の間に挟む形で両面テープ２０を利用して固定することもできる。

本発明のバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造では、フレキシブル基板に導光板を突き当てて、ＬＥＤの位置決め精度を実現するとともに、フレキシブル基板、導光板、反射シート、及び両面テープの組合せにより、導光板４とフレキシブル基板５の重ね合わせた高さを規定でき、各素材は、非常に薄く、その合計高さをキーボードユニットの規格に合わせて調整することができる。
また、フレキシブル基板を導光板に固定する接着部材は、両面テープであるため、導光板とフレキシブル基板との重ね合わせによる接着が容易であり、かつバックライト用キーボードユニットの薄型化を同時に達成することができる。

次に、図６は、本発明の第２実施形態を示し、(a)は、図１と同様のユニットの分解概略構成図であり、図６(b)は、スリットと突起との嵌合を示す斜視図である。
この第２実施形態において、導光板４'に形成された突起１０'は、台形状または先端に面取り部分を有する矩形状のものであり、これらの突起間に形成される凹部１２'にさらにＬＥＤ７等を収納する切欠き１４が設けられている。

また、スリット１５は、図１と同様に両端部と中央部分に配置され、ＬＥＤ７等の素子は、スリット１５のラインより後方に配置され、突起１０'と突起１０'の間に形成される凹部１２内に設けた切欠き１４内に収納される。

図６(b) は、スリットと突起との嵌合を示す斜視図であるが、突起１０'が挿入されたフレキシブル基板５'の前方部分は、盛り上がることによって、ストレスが加わってしまうが、スリット１５のラインより後方にＬＥＤ７等を配置し、これらを切欠き１４内に収納することによって、フレキシブル基板５'による盛り上がりの影響を避けることができる。

以上説明した実施形態において、本発明では、スリット内に挿入する導光板の厚さは、０．４ｍｍ程度であるが、将来的には、さらに薄くすることも可能であり、その際のフレキシブル基板のスリット幅も適宜狭くすることにより対応が可能である。そして、このような導光板は、型抜きで造られており、突起および凹部の形状を精密に加工でき、また、製造コストを低減することにもなる。

１ キーボードユニット
２ キーボードアセンブリ
４、４' 導光板
５、５' フレキシブル基板
６ 反射シート
７ ＬＥＤ
１０、１０' 突起
１２、１２' 凹部
１４ 切欠き
１５ スリット
２０ 両面テープ

Claims (4)

1. バックライト用の導光板と、
   該導光板の入光面に配置される少なくとも１つの点状光源と、
   該点状光源を実装するフレキシブル基板を含むバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造において、
   前記導光板は、入光面側の端面に複数の突起および凹部を有し、
   前記フレキシブル基板は、前記複数の突起に対応して配置された複数のスリットと、
   前記スリット間またはスリットと平行に配置される前記点状光源と、
   前記フレキシブル基板と前記導光板が重なる少なくとも一方の部位に形成される接着部材とを含み、
   前記突起の各々が前記フレキシブル基板に設けた前記スリット内に挿入され、
   前記スリットの周縁部が前記突起の基端部外側面に突き当てられ、
   前記導光板の入光面から前記点状光源の対向面までの距離が最小限の公差範囲に規定された適正距離となるように、前記導光板を前記フレキシブル基板に固定したことを特徴とするバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造。
2. 前記適正距離は、０．２〜０．５ｍｍであり、最小限の公差範囲は、±０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造。
3. 前記導光板の凹部は、前記点状光源を収納するための切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造。
4. 前記導光板の突起は、前記スリット長さに適合した一対の脚部を有し、該脚部間に前記点状光源が配置される凹部を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のバックライト用キーボードユニットの光源位置出し構造。