CN101266317A - 波导部件和使用该波导部件的键盘组件 - Google Patents

波导部件和使用该波导部件的键盘组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种波导部件和包括该波导部件的键盘组件。该波导部件包括：波导管，用于导引在内侧传播的光；以及至少一个凹槽，所述凹槽沿着与传送至波导管内侧的光的导引方向垂直的方向形成，使得由波导管导引的光被反射至波导管。该键盘组件包括：具有至少一个按钮和固定所述按钮的弹性片的键盘；位于所述键盘下方的波导部件，所述波导部件具有用于导引在内侧传播的光的波导管和用于将由波导管导引的光反射入波导管的至少一个凹槽；以及位于波导部件下方的开关垫，使得在按压按钮时建立电接触。

Description

波导部件和使用该波导部件的键盘组件
技术领域
本发明涉及一种键盘和键盘组件，尤其涉及一种包括波导部件的键盘和键盘组件。
背景技术
一般地，键盘组件用作个人电脑、便携式无线终端、自动柜员机等用户的信息输入装置。传统的键盘组件包键盘和开关垫。
键盘包括许多其上印刷有字母、数字和符号的按钮，以及具有固定在其上表面的按钮的弹性片。该开关垫包括印刷电路板(PCB)和附着于该PCB的拱形片，该印刷电路板上具有多个电触头。
当用户按压一个按钮时，压力经由弹性片被施加至对应的拱形片的拱形上。然后，该拱形产生变形并且电连接至对应的电触头。根据该拱形与电触头之间电连接，该装置(例如，其上安装有键盘组件的个人电脑、便携式无线终端或者自动柜员机)可识别出由用户选择的信息已经被输入。
安装在便携式无线终端的键盘组件具有在按钮附近定位的其他背光装置。这能够使用户即使在没有灯光照明的情况下也可操作该装置。
背光装置具有多种类型，包括：(1)具有安装在开关垫上的多个LED从而直接照明按钮，(2)采用基于有机发光物质的发光结构，以及(3)采用波导部件(例如波导管)。
但是，传统背光装置具有许多限制，包括虽然它们应该是能照明按钮的，但是大量的光被导引至外周，随后损失。这对于减小便携式终端的能量消耗以及使结构紧凑来说都会造成障碍。
发明内容
因此，本发明用于解决现有技术中出现的上述问题。本发明提供一种键盘组件，该键盘组件包括适于使传送入波导件内部的光的泄漏和损失最小化的波导管。
根据本发明的一个方面，波导部件包括：波导管，用于导引在内侧传播的光；以及至少一个凹槽，所述凹槽沿与传送至波导管内侧的光的导引方向垂直的方向形成，使得由波导管导引的光被反射至波导管。
根据本发明的另一方面，键盘组件包括：具有至少一个按钮和固定所述按钮的弹性片的键盘；位于所述键盘下方的波导部件，所述波导部件具有用于导引在内侧传播的光的波导管和用于将由波导管导引的光反射入波导管的至少一个凹槽；以及位于波导部件下方的开关垫，使得在按压按钮时建立电接触。
附图说明
根据下述详细说明并结合附图可更加清楚地了解本发明，其中：
图1A至1C示出根据本发明第一实施例的波导部件；
图2A至2C示出根据本发明第二实施例的波导部件；
图3示出根据本发明第三实施例的波导部件；
图4A至4E示出根据本发明第四实施例的波导部件；
图5示出根据本发明第五实施例的波导部件；以及
图6示出根据本发明第六实施例的键盘组件的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细说明本发明的实施例。为了简洁和简化的目的，这里省略了公知功能和结构的详细说明，以避免本发明的主题不清楚。
图1a和1b示出根据本发明的第一实施例的波导部件。该波导部件100包括用于导引传送入其内部的光的波导管110；至少一个凹槽111，所述凹槽沿与传送入波导管110内部的光被导引的方向相垂直的方向形成，使得波导管110的入射光被反射入波导管110；以及用于产生光的光源101和102。
波导管110导引传送入其内部的光，使得被传送的光从波导管110的第一侧表面传播至其第二侧表面。如这里所使用的，波导管110的第一侧表面指从外部传送的光所到达的侧表面其中之一。波导管110可采用任何形状，诸如方形或其它几何形状。在光被传送到波导管110内部之后，光在波导管110与其外部空气层之间的交界处经受全反射并且在波导管110内部传播。
波导管110可采用具有低硬度、高弹性可变形性、高恢复能力和高光学透射性的聚合物制成，诸如聚碳酸酯、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate))、聚氨酯(polyurethane)或者硅酮。
凹槽11形成在垂直于传送入波导管110内部的光被导引以使得波导管110的入射光被反射至波导管110的内部的方向的方向上。尤其地，凹槽111可以是形成在第二侧表面一部分上的凹陷，从而使波导管110在其本身与其外部空气层之间具有交界面。
当光由波导管110引导并且朝向凹陷111入射时，光线由于波导管110与外层空气之间的折射率的差值而被反射向波导管。
沿与光由凹陷111引导的方向相垂直的方向的剖面可采用半圆形、圆形或者具有预定曲率的椭圆形的形状，或者是多边形。可选择地，凹陷111可沿着第二侧向表面延伸入波导管111。
虽然图1a所示的凹槽111具有在波导管110的第二侧表面的一部分上形成的凹陷的形状，但是其可以是延伸穿过波导管110的孔。可选择地，凹槽111可以是形成在波导管110的上和下表面的各部分上的凹陷。
图1b局部地放大图1a所示的波导管110，该波导管具有形成在其上的凹陷111。如图1b所示，当光103c以临界角θc入射到凹槽111上时，其完全被反射至波导管110的内侧。当光104a以大于临界角θc的角度入射时，一部分光(如实线所示)穿过凹槽111并且泄漏。剩余部分104b被反射至波导管的内侧。一些光线在由凹槽限定的交界面处散射并且损失。
空气的反射率n1是1并且用作基准以与其他物质的反射率进行比较。波导管110的反射率n0高于空气层的反射率n1。
根据该实施例，至少一个凹槽111沿着光从波导管110的第一侧表面导引至其第二侧表面的传播路径形成，或者形成在第二侧表面上从而提供具有不同反射率的波导管与空气层之间的交界。因此，朝向凹槽111入射的光由于波导管110与空气层之间的反射率差而被反射入波导管110的内部。
当凹槽111上的入射光满足全反射条件时，大部分光被反射至波导管110的内侧，除了在该交界处散射之后损失的一部分光。如果没有满足全反射条件(即，如果入射角大于临界角)，那么一部分光穿过凹槽111，但是剩余部分被反射至波导管110的内侧。
因此，凹槽111可最小化当传送入波导管110内部的光泄漏时出现的光损失。
参照图1c，图1a所示的波导管110具有围绕其第二侧表面印制的挡光层120。尤其地，挡光层120围绕面对光源101和102的第一侧表面的、且其上形成有凹槽111的第二侧表面印制。挡光层120可采用例如阻挡墨水制成，从而防止光线从波导管110泄漏出去。如图1c所示，优选地，凹槽111上不形成挡光层120。
图2a示出根据本发明第二实施例的波导部件。波导部件200包括用于将已经经由第一侧表面传送入内侧的光朝向第二侧表面导引的波导管210，用于将光输出至波导管210的第一侧表面的至少一个光源201和202，形成在波导管210上的至少一个凹槽211以及围绕波导管210的第二侧表面形成的挡光层220。
在根据本发明第二实施例的波导部件200的下述说明中，与本发明第一实施例情况下相同的部件和操作的详细描述被省略，以使说明书简洁。
凹槽211可沿着第二侧表面形成在波导管210中，使得从第一侧表面导引的光被反射至波导管210的内侧。如图2b所示，凹槽211可以是通过沿着挡光层刻划波导管210的上表面而形成的凹陷。如图2c所示，可选择地，凹槽211可以是穿过波导管210的上和下表面延伸的孔。
如图2a至2c，挡光层220可通过印制沿着波导管210的第二侧表面而形成。挡光层220吸收已经穿过凹槽211而未被反射的一部分光并且防止光无益地泄漏出波导管210。虽然挡光层220通常采用黑墨水制成，但是也可使用白墨水印制挡光层220的与波导管210的第二侧表面邻近的内表面。
图3示出根据本发明的第三实施例的波导部件。参照图3，波导部件300包括用于将已经经由第一侧表面传送入内侧的光导引至第二侧表面的波导管310，形成在波导管310上的至少一个凹槽311，沿着波导管310的第二侧表面形成的挡光层320，以及用于产生传送入波导管310内侧的光的光源301和302。
在根据本发明第三实施例的波导部件300的下述说明中，与本发明第一实施例情况下相同的部件和操作的详细描述被省略，以使说明书简洁。
凹槽311可局部地形成在邻近波导管310的第二侧表面的部分上。可选择地，凹槽311可以是延伸穿过波导管310的孔或者通过刻划形成的凹陷。
挡光层320可通过例如印制而形成在波导管310的第二侧表面上，从而吸收已经穿过凹槽311的一部分光。
图4a示出根据本发明的第四实施例的波导部件400。图4b至4e示出分别沿图4a的A-A’取得的示例性剖面。根据本实施例的波导管400包括用于将已经经由第一侧表面传送至内侧的光朝向第二侧表面导引的波导管410、形成在波导管410一部分上的至少一个凹槽411，沿着第二侧表面形成在波导管410上的挡光层420、以及产生传送至波导管410内侧的光的光源401和402。光源401和402定位成使得它们的发光表面面对波导管410的第一侧表面。
在根据本发明第四实施例的波导部件400的下述说明中，与本发明第一实施例情况下相同的部件和操作的详细描述被省略，以使说明书简洁。
根据本实施例的波导部件400具有在波导管410内部沿着凹槽411印制的挡光层420。挡光层420吸收已经穿过凹槽411但是还没有反射至波导管410的光，并且使泄漏出波导管410的光最小化。
参照图4b，凹槽411通过刻划或者蚀刻波导管410的上表面形成。可选择地，凹槽411可在使波导管410成形的同时形成。凹槽411提供波导管410与其外部空气层之间的交界，该交界与光在波导管410中传播的路径相交。因此，朝向波导管410的第二侧表面导引的光被凹槽411反射入波导管410。
挡光层420a形成在波导管410的第二侧表面与凹槽411之间，从而环绕凹槽411。因此，挡光层420a吸收已经穿过凹槽411的一部分光并且最小化从波导管410泄漏出的光。如剖视图所示，挡光层420a通过使用例如黑墨水印制在形成于波导管410上表面的凹口420b上。
参照图4c，凹槽411形成为延伸穿过波导管411的上和下表面的孔。挡光层420a具有与图4b相同的结构。
图4d示出具有在其上表面410a上形成的凹槽411的波导管410的剖视结构。波导管410也具有挡光层420a和420b，所述挡光层填充形成在波导管410的上表面410a和下表面410b上形成的凹口420c上。
图4e示出波导管410的剖面结构，该波导管410具有延伸通过波导管410的上表面410a和下表面410b的凹槽411。该波导管410还具有挡光层420a和420b，该挡光层印制在以交替对角或者之字形图案形成在上表面410a和下表面410b上的凹口420c上。
图5示出根据本发明第五实施例的波导部件。参照图5，波导部件500包括至少一个光源501和502，具有定位成面对光源501和502的第一侧表面的波导管510，形成在波导管510中的多个凹槽511和512，以及围绕波导管510的第二侧表面形成以及形成在凹槽511和512之间的挡光层520。
波导管510具有通过刻划或者印制形成在其上或下表面的至少一个反射图案。可选择地，该反射图案可与波导管510的成形同时形成。该反射图案使得已经在波导管510内侧传播的一部分光经受不规则反射，使得其朝向波导管510的上或下表面反射。
凹槽511和512可以是延伸穿过波导管510的上和下表面的孔。可选择地，凹槽511和512可以是通过刻划形成在波导管510的上或下表面上的凹陷，或者与波导管510的成形同时地形成。
图6示出根据本发明第六实施例的键盘组件的剖面。键盘组件600可安装在便携式无线终端中。键盘组件600包括键盘610、定位成面对键盘610的开关垫630、至少一个光源640以及定位在开关垫630与键盘610之间的波导部件620。光源640除了其发光表面由挡光层622b遮盖。
键盘610包括弹性片612和定位在弹性片612上的至少一个按钮611。弹性片612可具有朝向波导部件620伸出的压缩凸起612a。当用户按压按钮611时，压缩凸起612a将所得压力传送至开关垫630。另外，压缩凸起612a将来自于开关垫630的斥力传送至用户，使得他/她可意识到对应的开关垫是否已经建立连接。
弹性片612可采用大概方形板的形状，以及其他形状。弹性片612的弹性可保证按钮611已经由用户按压之后可返回至其初始位置。尤其地，弹性片612的自恢复能力使得按钮612能够在其被按压之后恢复其初始形状。
弹性片612具有竖直地位于按钮下方的压缩凸起612a，当按钮612被按压时，所得压力被传送至开关垫630。然后，用户可意识到开关垫630是否已经被按压。
按钮611位于弹性片612的上表面上。按钮611可通过粘合剂附着于弹性片612，或者通过注射模制与弹性片612形成整体单元。按钮611可采用与弹性片612相同的材料制成。可选择地，按钮611可采用聚碳酸酯或者丙烯酸树脂制成。虽然根据本实施例的按钮611具有方形块的形状，但是其可采用其他形状，诸如圆形支柱或者椭圆形支柱。
波导部件620包括用于导引传送入波导管内部的光的波导管621，用于使传送入波导管621内侧的光扩散的至少一个凹槽621a，以及挡光层622a和622b。围绕光源640的挡光层622b可采用例如黑带制成。环绕波导管621的挡光层622a可采用例如黑墨水印刷形成。
波导管621包括用于将已经传送至内侧的一部分光反射至按钮611的反射图案621b，用于防止已经导引至内侧的光泄漏的凹槽621a，以及挡光层622a和622b。波导管621使得已经经由面对光源640的第一侧表面传送至内侧的光、在上和下表面与外部空气层的交界处经受全反射，使得光被朝向第二侧表面(与第一侧表面相对)导引。可通过刻划将反射图案621b形成在波导管621的上或下表面上。可选择地，反射图案621b可在波导管621成形的同时形成为凹陷。
如果全反射之后已经在波导管621内侧传播的光入射到反射图案621b上，那么全反射的条件没有被反射图案621b满足(当入射角小于临界角时)。然后光通过波导管621和弹性片612，照亮按钮611。
波导管612优选地具有相应于细小键盘组件600的较小厚度(例如，0.1-0.3mm)。当波导管621采用例如聚碳酸酯或者PMMA制成时，该波导管可具有0.1-0.2mm的厚度。当波导管621采用聚氨酯或者硅酮制成时，该波导管可具有0.1-0.3mm的厚度。
当传送至波导管621内侧的光泄漏出波导管621而不是照明按钮时，出现光的泄漏。当这种光泄漏发生时，照明按钮611所需的照明度下降，因为光无益地泄漏出去。
传送至波导管621内侧的光在波导管621(尤其，其上和下表面)与其外空气层的交界处经受全发射，并且在波导管621内侧传播。凹槽621a形成的方向垂直于光在波导管621内侧被导引的方向，使得在波导管621内侧产生与外部空气层交界的交界面。因此，在波导管621内侧导引的光在由凹槽621限定的交界处被反射至波导管621。
为了确保被传送至波导管621内侧的光照亮按钮611而不泄漏出波导管611，挡光层622a围绕波导管621的侧表面，除了光入射的侧表面(面对光源640)。挡光层622a可使用吸收光的黑墨水通过印制过程形成，使得光的泄漏被抑制。也可为挡光层622a的邻近波导管621对应侧表面的表面印制白墨水，使得入射在挡光层622a上的光被朝向波导管621反射。
如已经参照本发明第一至第五实施例所说明的(图1a、2a、3a、4a和5)，挡光层622a沿着波导管621的侧表面形成在波导管621内侧。除了光入射的侧表面之外，确实是这样，从而最小化光的泄漏，其路径已经由凹槽621a改变。
凹槽621a和挡光层622a可采用根据本发明第一至第五实施例的结构。
开关垫630包括其上形成有电触头632a的PCB 632。拱形片631粘合至PCB 632并且设置有对应于电触头632a的拱形。
拱形片631可采用薄导电材料制成，使得当用户按压按钮611时，对应的拱形和电触头632彼此电连接。拱形片631可采用例如粘合剂附着至PCB632。
支承部件632可插入波导管621与拱形片631之间。支承部件623可采用环形的形状，诸如方形带。支承部件623附着至波导管621的周边或内部分。支承部件623可包括双面胶带、粘合剂或者粘性印制层。
如上所述，根据本发明的波导部件具有至少一个凹槽，该凹槽沿着与光的传播路径垂直的方向形成、使得传送至波导部件内侧的光可沿与传播的初始方向不同的方向被导引。因此，传送至波导管内侧的光可在整个波导管上扩散。这可使照明按钮的照度均匀并且有所改善。另外，围绕凹槽形成的挡光层可最小化光的损失。
虽然已经参照示例性实施例说明和示出本发明，但是本领域技术人员应该理解，形式和细节的各种变化可在不脱离由所附权利要求限定的发明精髓和范围的情况下作出。

Claims (17)

1、一种波导部件，包括：
波导管，用于导引在内侧传播的光；以及
至少一个凹槽，所述凹槽沿着与传送至波导管内侧的光的导引方向垂直的方向形成，使得由波导管导引的光被反射至波导管。
2、根据权利要求1所述的波导部件，其中，所述凹槽的沿着与由波导管导引的光的导引方向垂直的方向截取的截面具有预定的曲率或者具有多边形形状。
3、根据权利要求1所述的波导部件，其中，所述凹槽是形成在波导管的侧表面的一部分上的凹陷或者延伸穿过波导管的上和下表面的孔。
4、根据权利要求1所述的波导部件，还包括围绕波导管的除了一个侧表面之外的其他侧表面的挡光层，其中光入射到所述一个侧表面上。
5、根据权利要求1所述的波导部件，还包括形成在波导管上表面上的凹口，以及填充每个凹口的挡光层。
6、根据权利要求1所述的波导部件，还包括形成在波导管上和下表面上的凹口，以及填充每个凹口的挡光层。
7、根据权利要求1所述的波导部件，其中，凹槽延伸穿过波导管的上和下表面。
8、一种键盘组件，包括：
具有至少一个按钮和固定所述按钮的弹性片的键盘；
位于所述键盘下方的波导部件，所述波导部件具有用于导引在内侧传播的光的波导管和用于将由波导管导引的光反射入波导管的至少一个凹槽；以及
位于波导部件下方的开关垫，使得在按压按钮时建立电接触。
9、根据权利要求8所述的键盘组件，还包括围绕波导管的除了一个侧表面之外的其他侧表面的挡光层，其中光入射到所述一个侧表面上。
10、根据权利要求8所述的键盘组件，还包括形成在波导管个上表面上的凹口，以及填充每个凹口的挡光层。
11、根据权利要求8所述的键盘组件，还包括形成在波导管的上和下表面上的凹口，以及填充每个凹口的挡光层。
12、根据权利要求8所述的键盘组件，其中，所述凹槽延伸穿过波导管的上和下表面。
13、根据权利要求8所述的键盘组件，其中，所述开关垫包括：
印刷电路板，该印刷电路板具有形成在其上的多个电触头；以及
粘合至印刷电路板的拱形片，所述拱形片具有分别对应于电触头的拱形。
14、根据权利要求8所述的键盘组件，还包括用于产生传送至波导管的侧表面的光的光源。
15、根据权利要求8所述的键盘组件，其中，所述凹槽沿着与传送至波导管内侧的光的导引方向垂直的方向形成，从而产生波导管与大气之间的交界。
16、根据权利要求8所述的键盘组件，还包括：
用于产生传送至波导管内侧的光的光源；以及
形成在光源的上表面和侧表面上的挡光层。
17、根据权利要求8所述的键盘组件，其中，所述凹槽是形成在波导管侧表面的一部分上的凹陷或者延伸穿过波导管的上和下表面的孔。
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