CN108122703B - 应用于发光键盘的背光模块及发光键盘 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于发光键盘的背光模块，该背光模块包含一导光板，并于导光板为具有一反射面及与该反射面相对的一出光面，而反射面上凹设多个网点构成一连续波形态样的一光学路径为对应发光键盘的按键组件形成一反射部，并控制多个网点的相邻网点中心间距不大于单一网点的直径，且该连续波形态样为环状方波、三角波、锯齿波或由正弦波组成一连续图形，及该连续图形由至少一不同周期、振幅或峰对峰值波形呈规则或不规则的波形交错排列组成，此种连续图形光学路径可以定义所有连续波形态样模块化成频率的调变，并由调整频率高低产生等效长度的组合变化进行自动化设计，可更有效使导光板亮度分布均匀，进而提高导光板的平均亮度。
Description
技术领域
本发明提供一种应用于发光键盘的背光模块及发光键盘，尤指导光板的反射面上凹设多个网点构成一连续波形态样的一光学路径为对应按键组件形成一反射部，可更有效提高导光板的平均亮度。
背景技术
现今电子科技与信息产业的快速发展，使各种电子产品皆朝向轻、薄、短、小且功能强大的趋势发展，如计算机、笔记本电脑、移动上网装置(MID)、智能型手机、平板计算机等，已成为现代人在日常生活或工作上所不可或缺的电子产品，而用户与电子产品之间大多是使用鼠标、键盘等输入设备来沟通，其中又以键盘最为方便作文字、数字或指令的输入操作，并提升实用的功能。
为了在光线不足的环境下能使人眼清楚的看到每个按键上的符号，便有技术人员在键盘中导入导光板及光源技术，并发展出具背光模块的背光键盘，使背光模块所产生的光线可投射到每个键帽的背面处形成背光效果，让使用者可看清楚键帽上的字符符号，以方便操作使用，而目前市面上的背光键盘包括有按键模块及背光模块，其中该背光模块为具有一导光板，并于导光板一侧处设有光源，且光源的发光二极管为面向导光板投射出光线使导光板均匀的发光，另外导光板下表面设有可将导光板下表面所射出的光线反射回导光板上的反光片，并于导光板上表面设有对应于按键模块处的遮光片，便可将导光板所引导射出的光线穿过遮光片的透光部，再入射至按键模块对应的键帽上形成背光。
然而，背光模块使用的光源可分为直下式及侧光式二种，由于侧光式更易于实现薄型化设计，所以使用上较为广泛，不过发光二极管所射出的光线从导光板前端传导至后端时，其光线的亮度会逐渐衰减，并造成导光板后端对应的按键字符符号将产生亮度不足的现象，因此近年来相关技术人员为了解决导光板传导的光线分布不均、平均亮度不足的问题，便在导光板的底部或反射面上成型出多个微结构，使光线在导光板内部传导时可通过该些微结构改变光线的行径路线，以提供导光板可将光线聚集而均匀的反射于每个按键上。
目前业界所采用的导光板下表面的网点区块为离散式设计的多个网点微结构，其主要通过多个网点的间距与总数(网点密度≡网点个数/单位面积)来达到光学萃取的调整，尤其是在距离光源的远程处，因为导光板光线传导的距离较远，而能量的密度较低，便需要更高的网点密度来提高光学萃取率，但受限于导光板的最终网点利用热(平)压或热滚压的工艺，并在给予导光板温度与压力的条件下，将公模上的离散结构图形以面压力接触转写到导光板的一侧表面上。
现有导光板在网点密度极高之处，由于成型温度(如165℃)与压力(如60kg)皆受限于导光板使用的材料或成型机台的限制下而无法再配合提高，便会产生无法完全转写的问题与缺失，本技术领域常以“转写率”来界定是否达转写规格的要求，此种离散式的微结构的转写率在靠近光源处，网点的密度较低，其转写率虽然可以达到90～95％，但在离光源较远处的网点密度需求则相对较高，使其转写率便会下降到50～60％，即已经达到导光板的离散结构图形光学萃取的极限，因此，传统离散结构图形以面压力接触转写的方式无法再通过增加网点密度来提高导光板的亮度，导致导光板的出光面亮度仍不够均匀，即为有待从事于此行业者所亟欲重新设计的关键所在。
发明内容
因此，发明人有鉴于上述现有的问题与缺失，搜集相关数据经由多方的评估及考虑，并利用从事于此行业的多年研发经验不断的试作与修改，才有此种可定义连续图形光学路径所有的连续波形态样进行自动化设计，可以更有效地提升光学萃取强度，进而提高导光板平均亮度的应用于发光键盘的背光模块及发光键盘的诞生。
本发明的主要目的在于该背光模块包括一导光板，并于导光板具有一反射面及与该反射面相对的一出光面，而反射面上凹设多个网点构成一连续波形态样的一光学路径为对应按键组件形成一反射部，并控制多个网点的相邻网点中心间距不大于单一网点的直径，且该连续波形态样为环状方波、三角波、锯齿波或由正弦波组成一连续图形，及该连续图形由至少一不同周期、振幅或峰对峰值波形呈规则或不规则的波形交错排列组成，此种连续图形光学路径可以定义所有连续波形态样模块化成频率的调变，并由调整频率的高低改变连续波形的疏密及等效长度的组合变化进行自动化设计，可以更有效地使导光板的出光面亮度分布均匀，进而提高导光板的平均亮度。
本发明的次要目的在于该导光板的反射部为相互串接的多个网点构成连续波形态样的一光学路径，相较于现有导光板离散式分布微结构成型处理时为面压力接触进行转写，该连续线条结构在相同的网点个数可以线压力进行转写处理，所以可提高导光板的转写率，并可再增加网点的个数，在提高反射部光学萃取率的同时，不必因转写率下降而牺牲网点的密度，以达到提高导光板良率及降低成本的目的。
本发明的另一目的在于该背光模块为可进一步应用于发光键盘上，该发光键盘包括该背光模块及一按键组件，且背光模块还包括一反射片、一遮光片及一光源模块，而按键组件包括一底板，该底板对应一键帽设有至少一破孔，一薄膜电路板设置于该底板与该键帽之间，且键帽通过一连接组件设置于该底板上，即可通过反射部引导光源模块面向该导光板投射的光线通过该破孔使键帽发光，而导光板的反射部为具有至少一个开口的一环状连续图形，并包含至少二条直线波段及该直线波段一侧连接处的转向波段，且直线波段与转向波段连续波形的光学路径为通过底板的至少一个破孔对应的范围内，便可依导光板距离光源模块的远近改变反射部的连续图形等效长度，使连续图形靠近光源模块处的等效长度小于远离光源模块处的等效长度，从而可增大导光板远离光源模块处的亮度，使导光板的出光面亮度分布更加的均匀。
附图说明
图1为本发明背光模块的导光板立体外观图。
图2为本发明导光板的反射部局部放大图。
图3为本发明导光板的另一反射部局部放大图。
图4为本发明导光板的反射部各种连续波形态样结构在不同状态变化下由疏到密排列的示意图。
图5为本发明应用于发光键盘的立体分解图。
图6为本发明应用于发光键盘另一视角的立体分解图。
图7为本发明应用于发光键盘的侧视剖面图。
图8为本发明优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图。
图9为本发明另一优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图。
图10为本发明再一优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图。
图11为本发明又一优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图。
图12为本发明更一优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图。
<附图标记说明>
1、背光模块
11、导光板
11a、反射面
11b、出光面
110、网点
111、反射部
1110、开口
1111、连续图形
111a、直线段
111b、直线转折段
111c、缺口
111d、圆弧线段
112、孔洞
12、反射片
121、穿孔
13、遮光片
131、阻光部
14、光源模块
141、软性电路板
142、发光组件
2、按键组件
21、底板
211、破孔
22、薄膜电路板
220、薄膜开关
2201、电极接点
221、开孔
23、键帽
24、连接组件
25、弹性组件
T1～T9、周期
S1、直线波段
S2、转向波段
G1～G9、波形群组
A、背光模块
A1、导光板
A10、网点区块
A11、网点
A2、反射片
A3、遮光片
A4、光源
A41、发光二极管
B、按键组件
B1、底板
B2、薄膜电路板
B3、键帽
B4、连接组件
B5、弹性组件
具体实施方式
为达成上述目的及效果，本发明所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本发明的优选实施例详加说明其构造与功能如下，俾利完全了解。
请参阅图1、2、3、4所示，分别为本发明背光模块的导光板立体外观图、导光板的反射部局部放大图、导光板的另一反射部局部放大图及导光板的反射部各种连续波形态样结构在不同状态变化下由疏到密排列的示意图，由图中可清楚看出，本发明的背光模块1包含一导光板11，该导光板11具有一反射面11a及与该反射面11a相对的一出光面11b，并于反射面11a上凹设多个网点110构成一连续波形态样的一光学路径对应发光键盘的按键组件2(如图5、6、7所示)形成一反射部111，且多个网点110的相邻网点110中心间距S不大于(即小于或等于)单一网点110的直径d，而反射部111的连续波形态样为环状方波、三角波、锯齿波或由正弦波等组成一连续图形1111，且该连续图形1111由至少一不同周期、振幅或峰对峰值波形呈规则或不规则的波形交错排列组成。
在本发明实施例中，该导光板11的反射部111具有至少一个开口1110的环状连续图形1111，如C型、弧形、拱形、U型、连续U型、S型、连续S型、波浪形状等连续线条结构组成的连续图形1111，该连续图形1111的连续波形态样优选实施为环状方波、三角波、锯齿波或由正弦波等所组成，并由至少一不同频率、周期、振幅或峰对峰值波形呈规则或不规则的波形交错排列组成复合波形(complex wave)，且各波形包含至少二直线段111a，而任二相邻可为相对平行或不平行的该些直线段111a的各一端点则连接有一直线转折段111b，并于相对该直线转折段111b的各另一端点处形成有一缺口111c(如图2所示)。
在本发明另一实施例中，连续图形1111的连续波形优选实施还包含至少二相对平行或不平行的直线段111a，并于任二相邻的该些直线段111a的各一端点亦可连接有一圆弧线段111d，且相对该圆弧线段111d的各另一端点处形成有该缺口111c。
然而，上述的导光板11所使用的模仁基板为利用激光、机械加工或超精细加工等方式对该模仁基板一侧表面上依序加工出相互串接的多个网点，或利用黄光微影刻蚀工艺来形成连续图形，并控制多个网点彼此串接的间距，以及多个网点所构成的连续线条转弯的曲率半径为大于或等于10倍网点的半径，可使线段与线段之间相对平行且保持一定的间距，例如可以采用飞秒激光(Femtosecond Laser)进行加工，其脉冲宽度在飞秒数量级(fs＝10-15s)内，热效应极低且精度更佳，可使加工出的多个网点相互串接成误差更小的线段。接着将加工后的模仁基板在母模上翻模成一片材或卷料的公模，再利用热压、热滚压等工艺方式施予一定线压力而形成线接触状态，将母模上的微结构转写到塑料上成型出导光板11的反射部111串珠态样连续线条结构，相较于现有导光板离散式分布微结构成型处理时为面压力接触进行转写，此种导光板11的连续线条结构设计在相同的网点110个数，线压力转写处理仅需要面压力的1/2～1/10，故可提高导光板11的反射部111转写率，且因反射部111可依导光板11实际的应用或光学萃取率要求增加网点110个数，在提高其光学萃取率的同时，不必因转写率下降而牺牲网点110密度，可以更有效地提升光学萃取强度，并使导光板11的出光面11a亮度分布均匀，进而提高导光板11的平均亮度，更具实用性与可靠性的效果。
请参阅如图4所示，在本发明实施例中，该反射部111的连续图形1111优选实施为环状方波、三角波、锯齿波或由正弦波等所组成，并于图式中由上往下算起第一排环状方波组成的连续图形1111由左到右依序具有不同周期T1～T9(波形完成一个振福往返所需的时间)，且第二排环状锯齿波、第三排环状正弦波各别组成的连续图形1111由左到右依序具有不同周期T1～T6，而第四排环状方波与第一排环状方波组成的连续图形1111差异之处在于第四排的连续图形1111部分具有不同振幅(波形平均值至波峰或波谷之间的单位量)、峰对峰值或谷对谷值(波峰至波谷的差量)波形等交错排列，并于第四排环状方波组成的连续图形1111的波形数量由左到右依序递增，由于频率(f)为周期的倒数(1/T)，可视为单位时间内完成的波形周期数，当连续图形1111的连续波形频率愈高(即周期为愈小)时，连续波形的排列将更加密集、等效长度也愈长，当连续图形1111的连续波形频率愈低(即周期为愈大)时，连续波形的等效长度将愈短，便可藉由调整反射部111的连续图形1111频率的高低及振幅、峰对峰值大小等，进而改变其连续波形的疏密(即网点110密度)及等效长度，并提高光学萃取率，以控制导光板11的亮度分布且更为均匀，进而达到提高导光板11平均亮度的目的。
请搭配参阅图5、6、7所示，分别为本发明应用于发光键盘的立体分解图、另一视角的立体分解图及侧视剖面图，由图中可清楚看出，本发明的背光模块1为可进一步应用于发光键盘上，在本实施例中，该发光键盘包括该背光模块1及一按键组件2，并于背光模块1还包括一反射片12、一遮光片13，以及一光源模块14包括软性电路板141上所设的至少一发光组件142，而导光板11的反射面11a上设置该反射片12，且导光板11的出光面11b上设置该遮光片13，又导光板11上设有至少一孔洞112，该反射片12对应该孔洞112设有至少一穿孔121；该遮光片13表面对应于导光板11的该反射部111周围处设有一阻光部131；该光源模块14的软性电路板141设置于相邻导光板11处，且各发光组件142为通过穿孔121伸入于孔洞112内，并面向于导光板11投射出光线。
在本实施例中，按键组件2为设置于背光模块1上方处，并包括一底板21、一薄膜电路板22及一键帽23，并于底板21对应该键帽23设有至少一破孔211，而薄膜电路板22优选实施为可设置于底板21与键帽23之间，于实际应用时，亦可将薄膜电路板22设置于底板21下方处，并不以此为限，且薄膜电路板22内部的线路层设有一薄膜开关220，该薄膜开关220包括位于上层与下层的线路层或同一层的线路层上的二电极接点2201，又薄膜电路板22对应该破孔211设有至少一开孔221，以供该破孔211内缘处所向上弯折延伸的多个卡勾穿过该开孔221；该键帽23为通过一连接组件24设置于底板21上，该连接组件24包括一内框架及与该内框架相互枢接形成剪刀脚结构的一外框架，并由内框架与外框架的一端安装于该底板21对应的该卡勾上、另一端则安装于键帽23底面上，以供使用者按压或放开键帽23时可相对于底板21作向上或向下运动；另，薄膜电路板22与对应的键帽23之间为设有一弹性组件25。
当使用者向下按压于该键帽23时，键帽23便会带动连接组件24相对于该底板21作向下运动，并由键帽23下压弹性组件25触碰于薄膜电路板22，使其二电极接点2201彼此接触形成电性导通状态，便可触发薄膜开关220产生对应于该键帽23字符符号的触发讯号传输至控制器上；反之，当使用者放开键帽23时，该弹性组件25便会复位而向上推顶于键帽23，并连带将连接组件24可相对于该底板21作向上运动，同时使薄膜开关220的二电极接点2201形成电性断开状态后，便可完成按键组件2的单一按压行程。
当光源模块14的发光组件142进行发光时，可面向该导光板11的孔洞112处投射出光线，并使光线在导光板11内部进行传导及均匀的导光，且可通过反射片12将导光板11的反射面11a所射出的光线反射回导光板11内部，使导光板11的光线经由出光面11b向上通过遮光片13的透光区域，同时藉由阻光部131可避免因外界光线干涉造成明暗分布不均所产生的亮暗纹，使导光板11的出光面11b的亮度均匀，再通过破孔211入射至按键组件2上具有透光性的键帽23处穿出后形成背光的效果。
请同时参阅图8、9、10、11、12所示，分别为本发明优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图、另一优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图、再一优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图、又一优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图及更一优选实施例导光板的反射部连续波形态样结构与位于其上方的底板的局部上视图，由图中可清楚看出，其中该导光板11位于底板21下方的反射部111以虚线表示连续波形态样的一光学路径，该反射部111的连续波形态样为具有至少一个开口1110的一环状连续图形1111，及该连续图形1111包含至少二条具一预定间距的直线波段S1，该预定间距的直线波段S1一侧连接处形成有具一回转半径的转向波段S2，以及该回转半径的转向波段S2由至少一具不同频率、周期、振幅或峰对峰值波形呈规则或不规则的波形交错排列组成。
在本实施例中，该反射部111相互串接的多个网点110构成连续波形态样的一光学路径，并具有至少一个开口1110的环状连续图形1111，该连续图形1111优选实施为环状方波的连续波形态样，并以脉冲宽度调变由连续波形组成的直线波段S1与转向波段S2具有不同周期，使其脉波的占空比可依波形的大小改变宽度和数量，且连续图形1111的直线波段S1与转向波段S2连续波形的光学路径为通过底板21的至少一个破孔211对应的范围内，便可依导光板11距离光源模块14的远近改变反射部111的连续图形1111光学路径等效长度，并使连续图形1111光学路径靠近光源模块14处的等效长度小于远离光源模块14处的等效长度，即可通过连续图形1111改变其光线引导的行径路线，以提供导光板11引导光线聚集后反射于按键组件2的键帽23上，从而可增大导光板11远离光源模块14处的亮度，使导光板11的出光面11a亮度分布更加均匀，进而达到提升背光模块1出光面积均匀度的发光效果。
请参阅如图8所示，该反射部111的连续波形态样光学路径为具有至少一个开口1110的连续图形1111，并由具有不同周期呈规则或不规则的四个波形群组G1～G4交错排列组成，且该第四个波形群组G4的振幅或峰对峰值大于其他波形群组G1～G3的振幅或峰对峰值，便可藉由调整反射部111的连续图形1111的振幅或峰对峰值使反射部111周延发光，例如键帽23四个角落要发光，就可调整连续图形1111的振幅或峰对峰值以延伸至底板21对应的破孔211对应的范围内，此种反射部111的连续图形1111光学路径可以定义所有连续波形态样模块化成频率的调变，并由调整频率的高低产生等效长度的排列组合变化，使导光板11的反射部111可因应底板21的破孔211位置与数量进行自动化设计，以及更有效地提升光学萃取强度来提高其亮度，同时具备提高产能及降低成本的效用。
请参阅如图9所示，在本实施例中的反射部111与图8所示的反射部111差异之处在于图9的连续图形1111还包含至少二条具一预定间距的直线波段S1，该预定间距的直线波段S1一侧连接处形成有具一回转半径的转向波段S2，以及该回转半径的转向波段S2为由具有不同频率、周期呈规则或不规则的三个波形群组G1～G3交错排列组成，且各波形群组G1～G3振幅或峰对峰值相同。
请参阅如图10所示，在本实施例中的反射部111与图9所示的反射部111皆为具有至少一个开口1110的环状连续图形1111，如C型、弧形、拱形、U型、ㄈ形等，其差异之处在于图9的连续图形1111为呈C型，并与图10的连续图形1111为呈U型形状不同，该连续图形1111的直线波段S1与转向波段S2由具有不同频率、周期呈规则或不规则的八个波形群组G1～G8交错排列组成，且该第八个波形群组G8的振幅或峰对峰值大于其他波形群组G1～G7的振幅或峰对峰值。
请参阅如图11～12所示，在本实施例中的反射部111与图8～10所示的反射部111差异之处在于图11～12的连续图形1111光学路径为通过底板21对应于该多个键帽23的多个破孔211对应的范围内，该图11～12的连续图形1111的直线波段S1与转向波段S2分别由具有不同频率、周期呈规则或不规则的多个波形群组G1～G9、G1～G7交错排列组成，便可藉由调整多个波形群组G1～G9、G1～G7的频率高低或周期大小，进而改变连续波形的疏密及等效长度，如第一排直线波段S1的连续波形开始由左到右依序形成最疏、更疏、疏、密、更密的排列，其间通过转向波段S2的连续波形向下转弯依序形成最密、更密、密的排列，最后第二排直线波段S1的连续波形由右到左依序形成密、疏、密、更疏、最疏的排列等，亦可依实际的应用调整所有连续波形等效长度的排列组合变化，以提高反射部111光学萃取率，进而控制导光板11的亮度分布更为均匀。
上述详细说明为针对本发明一种优选的可行实施例说明而已，该实施例并非用以限定本发明的权利要求保护范围，凡其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。
综上所述，本发明上述的应用于发光键盘的背光模块及发光键盘为确实能达到其效果及目的，因此本发明为一实用性优异的发明，符合发明专利的申请条件，爰依法提出申请，盼早日批准本案，以保障发明人的辛苦发明，倘若钧局有任何稽疑，请不吝来函指示，发明人定当竭力配合，实感德便。
Claims (7)
1.一种应用于发光键盘的背光模块，其特征在于，其包含：
一导光板，具有一反射面及与该反射面相对的一出光面，
及该反射面上凹设多个网点构成一连续波形态样的一光学路径对应该发光键盘的按键组件形成一反射部，其中该连续波形态样为至少一个开口的一环状连续图形，及该环状连续图形包含：至少二条具一预定间距的直线波段，该预定间距的直线波段一侧连接处形成有一回转半径的转向波段，以及该回转半径的转向波段由至少一具不同频率、周期、振幅、峰对峰值波形呈规则或不规则的波形交错排列组成。
2.如权利要求1所述的应用于发光键盘的背光模块，其中该多个网点的相邻网点中心间距不大于单一网点的直径。
3.如权利要求1所述的应用于发光键盘的背光模块，其中该连续波形态样为环状方波、三角波、锯齿波或由正弦波组成一连续图形。
4.如权利要求3所述的应用于发光键盘的背光模块，其中该连续图形由至少一不同周期、振幅或峰对峰值波形呈规则或不规则的波形交错排列组成。
5.一种发光键盘，包括如权利要求1至4中任一项所述的背光模块及一按键组件，其中：
该背光模块还包括一反射片、一遮光片及一光源模块，该导光板的反射面上设置该反射片，该导光板的出光面上设置该遮光片，该光源模块设置于相邻该导光板处，面向该导光板投射出光线；
该按键组件设置于背光模块上，包括一底板、一薄膜电路板、一键帽及一连接组件，该底板对应该键帽设有至少一破孔，该薄膜电路板设置于该底板与该键帽之间，该键帽通过该连接组件设置于该底板上，相对于该底板作向上或向下运动，该反射部引导光线通过该破孔使该键帽发光。
6.如权利要求5所述的发光键盘，其中该导光板上设有至少一孔洞，该反射片对应该孔洞设有至少一穿孔，该光源模块包括一软性电路板上所设的至少一发光组件，该发光组件通过该穿孔伸入该孔洞内投射出光线。
7.如权利要求5所述的发光键盘，其中该薄膜电路板对应该键帽设有一薄膜开关，该薄膜开关与对应的该键帽之间设有用以触发该薄膜开关的一弹性组件。
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