开关以及使用该开关的键盘的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有均匀亮度的区域广的开关以及使用该开关的键盘。因此，该开关使从位于在光源的正上方配置的导光体(50)的下端面的入射面入射的所述光源的光，经由位于所述导光体(50)的上端面的出射面出射。尤其是，在所述导光体(50)的入射面形成有凹透镜(52)，并且所述出射面形成为微透镜阵列(53)。
【专利说明】开关以及使用该开关的键盘
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关，尤其涉及具有在基板的表面上安装的光源的发光式键盘开关。
【背景技术】
[0002]以往，作为发光式开关，例如具有在基板的表面上安装的LED3正上方配置有能够使光透过的导光部7的橡胶开关(参照专利文献I)。
[0003]另外，例如，具有在基板的表面上安装的LED60的正上方配置有无色透明的透镜20的开关装置(参照专利文献2)。另外，将透镜20的下表面加工成凹面，而且将透镜20的上表面加工成经过表面粗化(surface texturing)加工的凸面,来抑制亮度不均。
[0004]专利文献I JP特开2006-302555号公报
[0005]专利文献2 JP特开2009-123662号公报
[0006]但是，在专利文献I的橡胶开关中，如专利文献I的图4所示，所述导光部7的上端面以及下端面为平坦面。因此，从导光部7的下端面入射的LED的光，在光的指向性以及发光分布没有被改善的状态下，从导光部7的上端面出射。结果，存在如下问题，通过了所述导光部7的光的亮度出现偏差，从而不能够得到亮度均匀性好的开关。
[0007]另一方面，在专利文献2的开关装置中，在因与触点机构等的占有面积的关系而透镜20的截面积被限定的情况下，存在亮度均匀性好的区域狭小的问题。
【发明内容】
[0008]本发明鉴于上述问题，以提供一种亮度均匀性好的区域广的开关为课题。
[0009]为了解决所述课题，本发明的开关，使从位于在光源的正上方配置的导光体的下端面的入射面入射的所述光源的光，经由位于所述导光体的上端面的出射面出射，在所述导光体的入射面形成有凹透镜，并且所述出射面形成为微透镜阵列结构。
[0010]根据本发明，从位于导光体的下端面的入射面入射的光源的光经由形成在所述入射面的凹透镜，变为光的分布具有2个峰值的区域的广的分布，并且，通过形成在所述出射面的微透镜阵列结构，能够缓和光的指向性，改善亮度均匀性。因此，得到从导光体出射的光的亮度均匀，且亮度均匀性好的区域广的开关。
[0011 ] 在本发明的实施方式中，可以采用所述光源直接安装在基板上的结构。
[0012]根据本实施方式，能够得到适用范围广且设计自由度大的通用性的开关。
[0013]在本发明的其他实施方式中，所述导光体可以为圆柱形状，另外，所述导光体可以为多棱柱形状。而且，可以为圆锥台或多棱锥台。
[0014]根据本实施方式，能够按照需要选择导光体的形状，能够得到顺手的开关。
[0015]在本发明的其他的实施方式中，所述凹透镜的倾斜角度可以在55度以下。
[0016]根据本实施方式，能够得到有效利用光源发出的光的60%的开关。
[0017]在本发明的不同的实施方式中，所述微透镜阵列结构可以是将相邻的微透镜配置为格子状而形成的，也可以是将相邻的微透镜配置为蜂窝结构而形成的，另外，可以将所述微透镜的外周缘部相互重叠而形成。
[0018]根据本实施方式，按照用途选择的范围广，设计的自由度大，因此易于设计。
[0019]在本发明的新的实施方式中，所述微透镜的直径可以为Imm以下。
[0020]根据本实施方式，能够得到亮度均匀性好的开关。
[0021]在本实施方式中，所述微透镜的倾斜角度可以为20度以上且60度以下。
[0022]根据本实施方式，若倾斜角度为20度以上，则能够得到亮度的偏差小且亮度均匀性好的开关。另外，若倾斜角度小于60度，则能够得到导光体的模具容易制造的开关。
[0023]本发明的键盘可以具有上述的开关。
[0024]根据本发明，从位于导光体的下端面的入射面入射的光源的光经由形成在所述入射面的凹透镜，变为光的分布具有2个峰值的区域的广的分布，并且，通过形成在所述出射面的微透镜阵列结构，能够缓和光的指向性，改善亮度均匀性。因此，具有得到如下键盘的效果:该键盘具有从导光体出射的光的亮度均匀，且亮度均匀性好的区域广的开关。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1A、图1B是表示本发明的开关的第一实施方式的从不同角度观察到的整体立体图。
[0026]图2是图1A所示的开关的分解立体图。
[0027]图3是图1B所示的开关的分解立体图。
[0028]图4A、图4B是从不同角度观察图2、图3所示的箱形基座的放大立体图。
[0029]图5是从不同角度观察图4A、图4B所示的箱形基座的放大立体图。
[0030]图6A、图6B是从不同角度观察图2、图3所示的触点端子的放大立体图。
[0031]图7A、图7B、图7C是从不同角度观察图2、图3所示的导光体的放大立体图以及剖视图。
[0032]图8A、图8B是从不同角度观察图2、图3所示的按钮的放大立体图。
[0033]图9A、图9B是表示图1A、图1B所示的开关的动作前的纵截面立体图以及俯视剖视图。
[0034]图10A、图1OB是表示图1A、图1B所示的开关的动作后的纵截面立体图以及俯视首1J视图。
[0035]图11A、图1lB是表示本发明的开关的第二实施方式的动作前后的纵剖视立体图。
[0036]图12A、图12B是从不同角度观察图11A、图1lB所示的开关的按钮的放大立体图。
[0037]图13A、图13B是从不同角度观察图11A、图1lB所示的开关的框状外罩的放大立体图。
[0038]图14是用于说明本发明的开关的实施例1的分析条件的概略图。
[0039]图15是表示本发明的开关的实施例1的分析结果的曲线图。
[0040]图16是表示所述实施例2、3的分析结果的分布图。
[0041]图17是表示与所述实施例相对的比较例1、2的分析结果的分布图。
[0042]图18是用于说明本发明的开关的实施例4的分析条件的截面立体图。
[0043]图19是表示实施例4的分析结果的分布图。
[0044]图20是表示实施例4的分析结果的另一个分布图。
[0045]图21是表示实施例4的分析结果的其他分布图。
[0046]其中，附图标记说明如下:
[0047]10:基板
[0048]11:光源(LED 等)
[0049]20:箱形基座
[0050]21:环状棱
[0051]22:支柱台
[0052]23:插入孔
[0053]24:圆环状棱
[0054]25:环状槽
[0055]26:抵接阶梯部
[0056]30,40:触点端子
[0057]31,41:端子部
[0058]32、42:可动接触片
[0059]32a,42a:可动触点
[0060]33、43:防脱舌片
[0061]34、44:可动触点
[0062]35>45:被按压部
[0063]36、46:定位部
[0064]37、47:固定接触片
[0065]38、48:固定触点
[0066]50:导光体
[0067]51:定位突起
[0068]52:凹透镜
[0069]53:微透镜阵列
[0070]60:复位弹簧
[0071]70:按钮
[0072]71:滑动部
[0073]72:环状阶梯部
[0074]72a:切口部
[0075]73:弹性接触片
[0076]73a:抵接突起
[0077]75:按钮主体部
[0078]76:嵌合孔
[0079]77:锥面
[0080]78:卡合棱
[0081]80:框状外罩
[0082]81:限位棱
[0083]82:弹性卡合部
[0084]83:嵌合切口部
[0085]90:键顶受光面
【具体实施方式】
[0086]按照图1A至图21说明本发明的开关。
[0087]如图1A至图1OB所示，第一实施方式的开关具有安装在基板10上的箱形基座20、组装在所述箱形基座20上的I对触点端子30、40、导光体50、复位弹簧60、按钮70、框状外罩80，其中，在基板10的表面上安装有LED等光源11。
[0088]如图2所示，在所述基板10上，隔着在表面上安装的光源11设置一对定位孔12、12，并且隔着所述光源11设置一对端子孔13、13。
[0089]如图4A、图4B以及图5所示,所述箱形基座20为俯视呈方形的树脂成形品，沿着其开口缘部形成环状棱21，并且切掉所述环状棱21的相向的边的中央来形成被卡合部21a。另外，在所述箱形基座20的开口缘部的角部突出设置截面为大致L字形的引导突部21b。另外，在所述箱形基座20的底面中央突出设置而成的支柱台22上形成俯视呈方形的插入孔23，并且在所述支柱台22的外周面一体形成具有锥面的加强筋22a。
[0090]另外，如图5所示,在所述箱形基座20上,在所述支柱台22的周围同心圆状地突出设置圆环状棱24来形成环状槽25。另外，在所述圆环状棱24的外周面上，向侧方平行地突出设置一对压入用突部24a、24b。另外，在所述箱形基座20的与所述压入用突部24a、24b相向的内侧面突出设置抵接阶梯部26，并且在所述抵接阶梯部26的内侧面的一侧缘部突出设置一对压入用突部26a、26a，来形成引导槽26b，另一方面，在另一侧缘部突出设置防脱突起26c。另外，如图4B所示，在所述箱形基座20的下表面隔着所述插入孔23设置有一对定位突部27、27，并且设置有一对端子孔28、28。所述端子孔28与所述引导槽26b连通。
[0091]如图6A、图6B所示，一对触点端子30、40具有相同形状，并且点对称地配置在所述箱形基座20上。
[0092]所述触点端子30是通过对导电性薄板进行冲切并进行冲压加工而成，并实施外伸加工形成端子部31。并且，从所述端子部31的一侧缘部，延伸形成弯曲的可动接触片32和防脱舌片33。进而，在所述可动接触片32的自由端部的外侧面设置有可动触点34，且从所述自由端部向侧方延伸形成被按压部35。
[0093]另外，从所述端子部31的另一侧缘部，延伸形成大致L字形的定位部36，并且从所述定位部36延伸形成固定接触片37。在所述固定接触片37的内侧面缘部设置固定触点38。
[0094]此外，触点端子40具有与所述触点端子30相同的形状，因此在触点端子40上标注以触点端子30为基准的附图标记，并省略说明。
[0095]并且，在将所述触点端子30、40的端子部31、41沿着所述箱形基座20的引导槽26b插入端子孔28时，所述端子部31、41的两侧被压入所述压入用突部26a、26a与所述箱形基座20的压入用突部24a、24b之间，而被定位在板厚方向上。进而，通过压入所述触点端子30、40，所述触点端子30、40的定位部36、46与所述箱形基座20的压入用突部24b、24b抵接而被定为在上下方向上。并且，所述触点端子30、40的防脱舌片33、43分别与所述箱形基座20的防脱突起26c、26c卡止，而被防止脱落。由此，可动触点34、44分别与固定触点48、38压接(图10B)。
[0096]此外，本实施方式的触点端子30、40具有相同形状，因此具有能够实现部件的共用化且能够降低制造成本的优点。
[0097]如图7A、图7B、图7C所示，导光体50为由透光性树脂(聚碳酸酯树脂、丙烯树脂等)形成的四棱柱状，在导光体50的外侧面突出设置有定位突起51，并且在作为导光体50的下端面的入射面形成有凹透镜52，另一方面，在作为导光体50的上端面的出射面形成有微透镜阵列53。
[0098]在本实施方式中，通过利用入射面的凹透镜52将光源11的光的亮度分为2个峰值，来确保宽度广的亮度分布，另一方面，通过利用出射面的微透镜阵列53缓和光源11的光的指向性，来确保亮度均匀性好的区域广。此外，所述导光体50不限于上述形状，可以为圆柱形状或三棱柱等多棱柱形状，另外，可以为圆锥台或多棱锥台。
[0099]优选所述入射面的凹透镜52的倾斜角度为55度以下，尤其在50度以内。其原因在于，若超过55度，则难于同时满足亮度均匀性和亮度效率的要求。
[0100]另外，形成在所述出射面上的微透镜阵列53的直径优选在Imm以下。其原因在于，若直径超过1_，则亮度均匀性恶化。
[0101]另外，优选微透镜的倾斜角度为20度以上且60度以下。其原因在于，若小于20度，则光的混合不充分，不能够确保所希望的均匀性，若超过60度，则相邻的微透镜间的角度变得过小，从而难于通过模具进行制造。
[0102]另外，优选微透镜均匀配置，尤其优选以不产生水平的间隙的方式相邻配置。因此，作为配置方法，例如可以配置为格子状或配置为在I个微透镜的周围相邻有6个微透镜的所谓蜂窝结构。另外，微透镜不仅可以相互相邻配置，而且可以一部分重叠配置。
[0103]并且，所述导光体50插入在所述箱形基座20上设置的支柱台22的插入孔23内，通过将导光体50的定位突起51卡止在所述支柱台22的上端面来进行定位。
[0104]如图2以及图3所示，复位弹簧60为螺旋弹簧，定位在所述箱形基座20的环状槽25中，向上方对后述的按钮70施力。
[0105]如图8A、图8B所示，按钮70具有:滑动部71，其具有能够从所述箱形基座20的开口部滑动地嵌合的平面形状；框状的按钮主体部75，其具有能够在所述滑动部71的上表面形成环状阶梯部72的平面形状。
[0106]所述滑动部71具有能够沿着所述箱形基座20的开口部滑动的外形尺寸，从其内侧面的相向的缘部分别突出设置悬臂梁状的弹性接触片73和按压棱74。另外，在所述滑动部71的所述弹性接触片73的自由端部设置抵接突起73a，并且在位于所述弹性接触片73上方的所述环状阶梯部72上形成切口部72a。
[0107]另一方面，在按钮主体部75的底面中央设置方形的嵌合孔76，并且在嵌合孔76的开口缘部形成研钵状的锥面77。另外，在所述按钮主体部75的相向的外侧面，在上下方向上，并列设置用于与印有文字等的盖(未图示)卡合的一对卡合棱78，并且在所述按钮主体部75的下表面中央设置有圆环状槽75a(图8B)。
[0108]并且，所述按钮70通过使滑动部71与所述箱形基座20的开口部嵌合，来在所述圆环状槽75a中嵌合所述复位弹簧60的上端部，并且在嵌合孔76中嵌合导光体50。另外，所述按钮70的按压棱74能够按压所述触点端子30、40的被按压部35、45，使可动接触片32、42弹性变形，由此能够使可动触点34、44从固定触点48、38离开。
[0109]如图2以及图3所示，框状外罩80具有能够安装在所述箱形基座20的环状棱21上的平面形状，并且具有能够与所述按钮70的环状阶梯部72卡止而防止脱落的截面形状。另外，在所述框状外罩80的内侧面的相向的开口缘部突出设置有限位棱81。并且，从所述框状外罩80的相向的一对外侧面分别突出设置弹性卡合部82，并且在所述框状外罩80的另外一对的相向的侧面设置嵌合切口部83。
[0110]并且，所述框状外罩80通过与所述箱形基座20嵌合，在嵌合切口部83中能够滑动地嵌合所述按钮70的卡合棱78，并且通过所述弹性卡合部82与所述箱形基座20的被卡合部21a弹性卡合，能够防止所述按钮70脱落。
[0111]接着，说明由上述构成部件构成的开关的动作。
[0112]此外，在本实施方式中触点端子30、40配置为点对称，因此以触点端子30为中心进行说明。
[0113]首先，如图9A、图9B所示，在没有按压按钮70的情况下，在框状外罩80的限位棱81上抵接有按钮70的弹性接触片73。另一方面，由于所述按钮70的按压棱74按压触点端子30的被按压部35，所以可动接触片32弹性变形，可动触点34从触点端子40的固定触点48尚开。
[0114]然后，如图10A、图1OB所示，在克服复位弹簧60的弹力，按压所述按钮70时，按压棱74从可动接触片32的被按压部35离开。因此，所述可动接触片32进行弹性复原，使可动触点34与触点端子40的固定触点48接触，一对触点端子30、40导通，输出操作信号。结果，经由未图示的控制电路，使光源11点亮，从所述导光体50的入射面的凹透镜52经由出射面的微透镜阵列53出射光，并通过未图示的键顶的发光面。此时，虽然所述按钮70的弹性接触片73的抵接突起73a与所述箱形基座20的抵接阶梯部26的上端面抵接，但是所述弹性接触片73的弹性变形以及抵接突起73a的接触面积小，由此不产生大的冲击音，能够得到静音型开关。
[0115]然后，在解除所述按钮70的按压时，由于复位弹簧60的弹力，按钮70被向上推起，按压棱74再次按压可动接触片32的被按压部35，可动触点34从固定触点48离开。另夕卜，在所述按钮70复原至原来的位置时，即使所述按钮70的弹性接触片73与框状外罩80的限位棱81抵接，也因发生弹性变形而抑制冲击音的产生。尤其是，在所述弹性接触片73与限位棱81抵接时，所述限位棱81与按钮70的切口部72a嵌合，由此隔开按钮70的内部空间和外部空间。因此，通过本实施方式，能够得到动作音以及复原音小的静音型开关。
[0116]接着，在关闭所述光源11时，与上述的操作相同，只要按压所述按钮70输出操作信号，通过未图示的控制电路关闭所述光源11即可。
[0117]在本实施方式中，说明了通过操作按钮70点亮或关闭光源11的情况，但是可以与所述按钮70的操作无关，例如，通过未图示的控制电路使所述光源11始终点亮或关闭。
[0118]如图1lA至图13B所示，第二实施方式的基本的结构与上述的第一实施方式大致相同，不同点在于按钮70以及框状外罩80的形状。
[0119]图12A、图12B所示，所述按钮70与第一实施方式大致相同，不同点在于，弹性接触片73形成为大致T字形状。另外，如图13A、图13B所示，所述框状外罩80与上述第一实施方式大致相同，不同点在于，设置一对限位棱81、81。其他与上述第一实施方式相同，因此在相同部分上标注相同的附图标记并省略说明。
[0120]所述按钮70的按压或解除的动作、复原动作与上述第一实施方式大致相同。不同点在于，在按钮70动作以及复原时，弹性接触片73的两端部分别与所述箱形基座20的抵接阶梯部26的上端面以及所述框状外罩80的一对限位棱81、81抵接。因此，将冲击能量分散在4个点，与第一实施方式相比冲击音变小，因此具有能够得到更安静的静音型开关的优点。
[0121]【实施例1】
[0122]如图14所示，在与光源11相距0.2mm的正上方配置直径为3.2mm且长度为7.5mm的圆柱状的导光体50，并分析到达与所述导光体50的出射面相距9mm的1cm见方的键顶受光面90的光的量和所述凹透镜52的倾斜角度之间的相关关系。形成在出射面上的微透镜阵列结构是将直径为0.4_、倾斜角度为30度的微透镜配置为蜂窝结构而形成的。图15的曲线图示出分析结果。
[0123]如图15可知，为了超过所希望的亮度效率60%，所述凹透镜52的倾斜角度至少需要在55度以下，为超过更优选的亮度效率80%，所述凹透镜52的倾斜角度需要在30度以下。
[0124]【实施例2】
[0125]针对入射面上的凹透镜的倾斜角度为20度，并且在出射面将直径为0.4mm的微透镜相邻配置为蜂窝结构的圆柱形状的导光体，以其他方面与所述实施例1相同的条件，分析在键顶受光面的亮度分布。图16的(A)的分布图示出分析结果。
[0126]【实施例3】
[0127]针对3.2mm见方的四棱柱状的导光体，以其他方面与上述实施例2相同的条件分析亮度分布。图16的(B)的分布图示出分析结果。
[0128]【比较例I】
[0129]除了在入射面形成与实施例3相同的凹透镜，并且在出射面形成经过表面粗化加工的凸透镜外，以其他方面与上述的实施例3相同的条件分析亮度分布。图17的(A)的分布图示出分析结果。
[0130]【比较例2】
[0131]除了在入射面、出射面形成为平坦面外，以其他方面与上述实施例3相同的条件分析亮度分布。图17的(B)的分布图示出分析结果。
[0132]通过比较实施例2、3和比较例1、2的分布图可知，实施例2、3的亮度均匀性好的区域比比较例1、2的亮度均匀性好的区域广。
[0133]另外，比较实施例2和实施例3的分布图可知，四棱柱状的导光体的亮度均匀性比圆柱形状的导光体的亮度均匀性好。
[0134]【实施例4】
[0135]如图18所示，针对直径为3.2mm、长度为7.5mm,并且在出射面将直径为0.4mm的微透镜连接为蜂窝结构的圆柱形状的导光体，进行分析，以了解微透镜的倾斜角度与从组装有所述导光体的按钮至键顶的距离之间的相关关系。尤其是，如图18所示，以按下按钮前的开口缘部(距离Omm)为基准，按照距键顶的距离为2mm、4mm、6mm，分别改变所述微透镜的倾斜角度，分析亮度分布。图19、图20、图21的分布图示出分析结果。
[0136]通过比较研究图19、图20、图21可知，微透镜的角度在O度或10度下，混合光的效果小，亮度均匀性差，因此优选微透镜的倾斜角度至少为20度以上。尤其是，即使在距离键顶的距离变化的情况，其倾向也不变。
[0137]另外，与距离键顶的距离越长，发光区域越广的见解相比，优选在距离没有按下的按钮的开口缘部2_以上的位置配置键顶发光面。
[0138]本发明的开关不仅适用于键盘开关，还适用于其他开关。
【权利要求】
1.一种开关，使从位于在光源的正上方配置的导光体的下端面的入射面入射的所述光源的光，经由位于所述导光体的上端面的出射面出射，其特征在于， 在所述导光体的入射面形成有凹透镜，并且所述出射面形成为微透镜阵列结构。
2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述光源直接安装在基板上。
3.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述导光体为圆柱形状。
4.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述导光体为多棱柱形状。
5.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述凹透镜的倾斜角度在55度以下。
6.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述微透镜阵列结构是将相邻的微透镜配置为格子状而形成的。
7.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述微透镜阵列结构是将相邻的微透镜配置为蜂窝结构而形成的。
8.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述微透镜的外周缘部相互重叠来形成微透镜阵列结构。
9.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述微透镜的直径为Imm以下。
10.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，所述微透镜的倾斜角度为20度以上且60度以下。
11.一种键盘，其特征在于，具有权利要求1至10中任一项所述的开关。
【文档编号】H01H13/83GK104347295SQ201410338873
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】田上靖宏, 仲真美子, 井泽一平, 筱原正幸 申请人:欧姆龙株式会社