CN1593053A - 用于电子装置的照明系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于与光源结合在手持式电子装置(1)中使用的光导管(50)，用于照明装置的键(10)和显示屏(12)。该光导管(50)具有带有位于键(10)中的多个光放出元件(80)的平的光引导部分(60)，以允许接收的光的部分放出，用于照明键(10)。位于显示屏(12)附近的光放出部分(70)从光引导部分(60)延伸，或者光耦合到光引导部分(60)，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分(70)放出，用于照明显示屏(12)。该光源(40)可以位于光引导部分(60)附近，或者光放出部分(70)附近。

Description

用于电子装置的照明系统
技术领域
本发明总体上涉及一种用于照明手持式电子装置上的键、按钮或者显示区域的照明系统，更具体的，涉及一种使用全内反射来分配从光源接收到的光，以到达那些键和显示区域的光导。
背景技术
诸如移动电话、个人数字助理(PDA)装置和通信装置之类的手持式电子装置具有照明的用户界面，使得即使当自然光照不充分时，使用者也可以观察和使用用户界面。最普通的方法之一是使用多个发光二极管(LED)来独立地照明用户界面的不同区域。使用多个LED来照明引起电子装置可用的电源的较大消耗。尤其是，当使用朗伯式(lambertian)发射LED来照明用户区域时，只有小部分电供给到LED的电能实际转化为到达该区域的光能。此外，将该光能有效地引导到照明的区域很困难。一般，LED通过一定范围的角度照明，其在键盘附近的较大的地带上投射光。结果，供给到LED的电能的浪费很大。Nousiainen(WO 01/23805 A1)提供一种用户界面照明问题的解决方法。如在Nousiainen中所公开的，基于全内反射的光导用来将从单光源接收到的光分配遍及该光导，且使用多个阶梯状表面来将光能的部分通过在阶梯状表面处的全内反射来输送到照明的区域。
虽然如在Nousiainen中公开的光导提供了一种有效的方法来照明用户界面，但是每次制造一个阶梯来提供阶梯状的表面减小了光导的厚度，因此，随着照明的区域离开光源越来越远，该光导通常变得越来越薄。在具有很多分开的照明的区域的电子装置中，该光导的厚度会变得很不均匀，使得光导的一些部分可能太厚，而其它部分可能太薄。在小的手持式装置中设置这样的光导可能困难。这样，提供一种光导，其中，该光导的厚度不较大的变化是有利的和期望的。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种用于具有显示屏和设置在多个键位中的多个键钮的装置中的照明系统。该照明系统的特征在于：
用于提供光的光源；以及
适于接收提供的光的至少一部分的光导管，该光导管具有：
用于将接收的光输送到键位附近的区域的光引导部分，其中，该光引导部分具有两个大致平的边界，以允许接收的光在边界之间通过反射来传播；以及
设置在光引导部分中且位于键位附近的区域中的多个光放出元件，以允许接收的光的部分从光引导部分放出，用于照明按钮。
优选的，该光导管的进一步特征在于光放出部分，其位于显示屏附近，且从光导管的光引导部分延伸或者光耦合到光导管的光引导部分，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分放出，用于照明显示屏。
根据本发明，光源位于光引导部分附近，使得从光源提供的光的部分通过光引导部分被接收。或者，光源位于光放出部分附近，使得从光源提供的光的部分通过光放出部分被接收。
优选的，两个边界大致相互平行，使得光引导部分具有大致均匀的厚度。两个边界稍微弯曲是可能的，使得光引导部分稍微弯曲。
优选的，两个边界是密疏边界，且在两个边界之间的反射是全内反射。一个或者两个边界都涂覆有用于提高反射的材料或者用提高反射的材料来处理是可能的。
根据本发明，光源的特征在于至少一个发光装置，诸如发光二极管(LED)、激光二极管、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、共振腔LED(RCLED)，或者其它固态发光器。此外，光源也可以是一个或者多个白炽灯、荧光灯、磷光灯或者具有光纤的光源。
根据本发明，光放出元件的特征在于至少一个反射表面不同于两个平的边界。
优选的，光放出部分的特征在于具有多个全内反射表面的阶梯状结构，以朝着显示屏反射接收的光的另外的部分。
根据本发明的第二方面，一种用于与在具有显示屏和设置在多个键位中的多个键钮的装置中的光源结合使用的光导管，且该光导管适用于接收由光源提供的光的至少一部分。该光导管的特征在于：
用于将接收的光输送到键位附近的区域的光引导部分，其中，该光引导部分具有两个大致平的边界，以允许接收的光在边界之间通过反射来传播；以及
设置在光引导部分中且位于键位附近的区域中的多个光放出元件，以允许接收的光的部分从光引导部分放出，用于照明按钮。
优选的，该光导管的还有的特征在于光放出部分，其位于显示屏附近，且该光放出部分从光引导部分延伸或者光耦合到光引导部分，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分放出，用于照明显示屏。
根据本发明的第三方面，一种具有显示屏和设置在多个键位中的多个键钮的便携式装置。该便携式装置的特征在于：
用于提供光的光源；以及
适于接收从光源提供的光的至少一部分的光导管，该光导管具有：
用于将接收的光输送到键位附近的区域的光引导部分，其中，该光引导部分具有两个大致平的边界，以允许接收的光在边界之间通过反射来传播；以及
设置在光引导部分中且位于键位附近的区域中的多个光放出元件，以允许接收的光的部分从光引导部分放出，用于照明按钮。
优选的，该光导管的进一步特征在于光放出部分，其位于显示屏附近，且从光引导部分延伸，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分放出，用于照明显示屏。
通过结合图1到14来阅读本说明书将会明白本发明。
附图说明
图1是示出了根据本发明的具有要通过照明系统照明的多个键和显示屏的移动电话的顶视图；
图2是示出了根据本发明的光导管的优选实施例的顶视图；
图3是示出了根据本发明的照明系统的优选实施例的顶视图；
图4是示出了根据本发明的照明系统的优选实施例的侧视图；
图5是示出了来自光放出元件的光朝着键位反射的光引导部分的细节部分；
图6是示出了来自光放出元件的光的反射用于在光引导部分内引导光的光引导部分的细节部分；
图7a是示出了用于从其背侧照明LCD的光放出部分的侧视图；
图7b是示出了用于从其背侧照明LCD的另一个光放出部分的侧视图；
图8是示出了用于从其前侧照明LCD的光放出部分的侧视图；
图9是示出了光耦合到背光模块LCD的内部光导的光引导部分的侧视图；
图10是示出了光耦合到前光模块LCD的内部光导的光引导部分的侧视图；
图11a是示出了根据本发明的照明系统的另一个实施例的顶视图；
图11b是示出了图11a的实施例的侧视图；
图12是示出了根据本发明的照明系统的还有一个实施例的顶视图；
图13是示出了在电话盖子上具有多个键、显示屏和装饰部分的移动电话的顶视图；以及
图14是示出了也用于传送数字信号的光导管的顶视图。
具体实施方式
如图1所示，一种诸如移动终端1之类的手持式电子装置具有带有多个输入键或者键钮10和显示屏12的盖子5。尤其是，显示屏12是液晶显示屏(LCD)。优选的，键钮10和显示屏12通过内部光源照明，使得即使当自然光照不充分时，使用者也可以观察和使用键钮10和显示屏12。为了照明键钮10和显示屏12，本发明使用具有光源40和光导管50的照明系统30，如图3所示。相对于光导管50，键钮10位于多个键位20中，显示屏12位于盖子5的显示屏位22处。键位20和显示屏位22由重叠在光导管50上的虚线显示，如图2所示。如图3所示，光导管50具有用于接收由光源40提供的光的输入52，以及用于引导接收的光的从输入52延伸的光引导部分60。光导管50还具有多个位于光引导部分60内、键位20附近的光放出元件80，以允许接收的光部分从光引导部分60放出，以照明键钮10。优选的，光导管50还具有光放出部分70，其在光接口72处光耦合到光引导部分60。光放出部分70位于显示屏位22处，用于照明显示屏12。如图4和7a到10中所示，通过不同的光接口72，光放出部分70可以设置在显示屏12上面或者下面。
图3和4示出了根据本发明的优选实施例的光导管50的顶视图和侧视图。如图4所示，光引导部分60基本上是由第一密疏边界62和第二密疏边界64确定边界的透光板。如通过任何平的光导，从光源40接收的光线102在板内通过在密疏边界62、64处的全内反射来引导。如图4中显示，密疏边界62、64大致是平的，且也大致相互平行。然而，密疏边界62、64不是必须相互平行。光引导部分60稍微倾斜且在这些边界之间存在小的角度是可能的。此外，光引导部分60可以稍微弯曲，且密疏边界62、64稍微弯曲(没有显示)。如图4中显示，光放出部分70放置在显示屏12下面，用于从其背侧照明显示屏12(如图7a和7b可见)。光放出部分70是光导管50的整体部分是可能的，且有效地，在光放出部分70和光引导部分60之间没有光接口72。如图3和4显示，光放出元件80是设置在第二密疏边界64上的多小平面凹进或间隙，或者一个或多个微型透镜。光放出元件80的深度比光引导部分60的厚度要小。优选的，光引导部分60具有多个开口90，以提供多个反射面92来将接收的光102引导远离输入52。接收的光102也可以通过光引导部分60的侧边缘94来反射。
如图5所示，光放出元件80这样取向，使得光放出元件80的一些表面82用来将接收的光102的部分通过全内反射朝着键位20反射。光放出元件80的其它表面84也可以用于将接收的光102引导回光引导部分60中，如图6中显示。
图7a示出了用于照明显示屏12的光放出部分70的细节部分。如所示的，光放出部分70具有带有多个表面76的阶梯状结构，以通过全内反射朝着显示屏12反射光。如果有必要，可以在显示屏12和光放出部分70之间放置漫射器14，以均匀照明光。通过漫射器14，来自光放出部分70的光束102将变成漫射光103，用于照明显示屏12。应该注意，光放出部分可以以不同的取向放置，如图7b中显示。如图7b所示，漫射面14’设置在光放出部分70’的下面，且来自光放出部分70的光束102从表面76向下朝着漫射面14’反射。在漫射面14’处，形成漫射光103’，用于照明显示屏12。
通过前光LCD12’，光放出部分70位于显示屏12’上，如图8所示。在这样的情况下，光放出部分70可以与光引导部分60一体形成。或者，使用特定的光接口72来将光放出部分70光耦合到光引导部分60。
光引导部分60也可以结合具有内置光导的模块LCD来使用。如图9所示，背光模块LCD13具有内置光导74，根据本发明，切开模块LCD13的一侧，使得将光导74光耦合到光引导部分60是可能的。如图10所示，前光模块LCD13’具有内置光导14’，切开模块LCD13’的一侧，使得将光导74’通过光接口72光耦合到本发明的光引导部分60是可能的。
图11a、11b和12示出了本发明的两个不同的实施例。如图11a所示的照明系统30’类似于照明系统30，如图3所示，除了光源40位于光放出部分70’的输入端78附近。此外，如图11b所示，光放出部分70’的阶梯状结构在与光放出部分70的阶梯状结构不同的方向上取向，如图4、7a和7b所示。在图7a和7b中，用于全内反射的表面76面向光引导部分60。在图11b中，用于全内反射的表面76’面朝离开光引导部分60的输入端78。
如图12所示，照明系统30”类似于照明系统30’，如图11a和11b所示，除了所有开口90不在光引导部分60中，且设置了间隙96。
如此前描述的，光放出元件80是在密疏边界64上的多小平面凹进或间隙。这些多小平面凹进或者间隙可以位于密疏边界62上。如图5和6所示的光放出元件80的表面82和84也可以用来在光引导部分60内引导接收的光102。应该注意，光放出元件可以以不同的形式设置在密疏边界上。例如，光放出元件可以是具有随机表面的小表面区域，以局部地破坏全内反射，以允许接收的光的一部分通过该小表面放出，用于照明附近的一个或者多个键钮。类似的，光放出元件可以是其上具有一个或者多个微型透镜、印刷的点或者衍射元件的较小的表面区域，以允许接收的光的一部分通过它放出。
此外，结合图4描述的边界62、64是密疏边界，用于通过全内反射来引导光。然而，这些边界可以涂覆有反射材料，或者用反射材料处理，使得在边界处可以出现规则反射。同样，在光引导部分60中的光放出元件80和光放出部分70的表面76可以涂覆有一种材料或者用一种材料来处理，以增加放出的接收的光部分。在光引导部分60中的开口90的反射面92也可以涂覆有反射材料，增强其上的反射。
使用光导管50或者照明系统30的手持式装置1已经描述为移动终端。应该注意，光导管50和照明系统30也可以用于其它装置，诸如个人数据辅助(PDA)装置，或者通信装置。该装置1可以是便携式的，或者其它的。该装置1可以是电子装置，或者没有有用的电子功能的“空电子”装置。
应该注意，光源40也可以用来照明电话盖子5上的一个或者多个装饰部分10’，如图13所示。此外，还可以放置红外LED42，其可操作地连接到邻近光导管50的数据流发生器44，如图14所示，使得允许移动终端1从发射点86使用红外信号110通过光导管50发射数据到外部装置(没有显示)。使用光导管50的优点在于，没有必要在红外LED42附近放置发射点86。
这样，尽管已经参考其优选实施例描述了本发明，但是本领域中的普通技术人员可以理解，采用其形式和细节的前述的以及各种其它的变化、省略和偏差可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下进行。

Claims (38)

1.一种用于具有设置在多个键位中的多个键钮的装置中的照明系统，所述照明系统的特征在于：
用于提供光的光源；以及
适于接收提供的光的至少一部分的光导管，该光导管具有：
用于将接收的光输送到键位附近的区域的光引导部分，其中，该光引导部分具有两个大致平的边界，以允许接收的光在边界之间通过反射来传播；以及
设置在光引导部分中且位于键位附近的区域中的多个光放出元件，以允许接收的光的部分从光引导部分放出，用于照明按钮。
2.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该装置还包括显示屏，且该光导管还包括光放出部分，其位于显示屏附近，且从光导管的光引导部分延伸，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分放出，用于照明显示屏。
3.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该装置还包括显示屏，所述照明系统的进一步特征在于位于显示屏附近且光耦合到光导管的光引导部分的光放出部件，用于进一步将接收的光输送到光放出部件，用于照明显示屏。
4.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该装置还包括显示屏，且光导管包括另外的光引导部分，其具有在光源附近的用于接收提供的光的所述部分的第一端，和光耦合到光引导部分的用于将接收的光的一部分输送到光引导部分的第二端，其中，该另外的光引导部分具有设置在显示屏附近的多个另外的光放出元件，以允许接收的光的另外的部分从另外的光放出元件放出，用于照明显示屏。
5.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该光源包括发光二极管。
6.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该光源包括激光二极管。
7.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该光源包括光纤照明装置。
8.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该光源包括白炽灯。
9.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该光源包括荧光灯。
10.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该两个边界大致相互平行。
11.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该两个边界至少一个是密疏边界。
12.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该两个边界中的至少一个被涂覆或者处理，以提高反射。
13.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于：该装置还包括显示屏，且光导管还包括位于显示屏附近的光放出部分，其中，该光引导部分具有在光源附近的用于接收提供的光的所述部分的第一端，和光耦合到光放出部分的第二端，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分放出，用于照明显示屏。
14.一种用于具有显示屏、设置在多个键位中的多个键钮和用于提供光的光源的装置中的光导管，所述光导管适用于接收由光源提供的光的至少一部分，所述光导管的特征在于：
用于将接收的光输送到键位附近的区域的光引导部分，其中，该光引导部分具有两个大致平的边界，以允许接收的光在边界之间通过反射来传播；以及
设置在光引导部分中且位于键位附近的区域中的多个光放出元件，以允许接收的光的部分从光引导部分放出，用于照明按钮。
15.如权利要求14所述的光导管，其进一步的特征在于：光放出部分，其位于显示屏附近，且从光引导部分延伸，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分放出，用于照明显示屏。
16.如权利要求14所述的光导管，其进一步的特征在于：光放出部分，其位于显示屏附近，且光耦合到光引导部分，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分放出，用于照明显示屏。
17.如权利要求14所述的光导管，其进一步的特征在于：具有在光源附近的用于接收提供的光的所述部分的第一端，和从光引导部分延伸的用于将接收的光的一部分输送到光引导部分的第二端的另外的光引导部分，其中，该另外的光引导部分具有设置在显示屏附近的多个另外的光放出元件，以允许接收的光的另外的部分从另外的光放出元件放出，用于照明显示屏。
18.如权利要求14所述的光导管，其进一步的特征在于：具有在光源附近的用于接收提供的光的所述部分的第一端，和光耦合到光引导部分的用于将接收的光的一部分输送到光引导部分的第二端的另外的光引导部分，其中，该另外的光引导部分具有设置在显示屏附近的多个另外的光放出元件，以允许接收的光的另外的部分从另外的光放出元件放出，用于照明显示屏。
19.如权利要求14所述的光导管，其特征在于：该两个边界大致相互平行。
20.如权利要求14所述的光导管，其特征在于：该两个边界中的至少一个是密疏边界。
21.如权利要求14所述的光导管，其特征在于：该两个边界中的至少一个是涂覆的表面。
22.如权利要求14所述的光导管，其特征在于：在光引导部分中的至少一个光放出元件是在两个边界中的一个中的多小平面凹进。
23.如权利要求22所述的光导管，其特征在于：该多小平面凹进具有至少一个反射面。
24.如权利要求22所述的光导管，其特征在于：该多小平面凹进具有至少一个涂覆的表面，以提高反射。
25.如权利要求14所述的光导管，其特征在于：在光引导部分中的至少一个光放出元件包括多个微型透镜。
26.如权利要求17所述的光导管，其特征在于：该另外的光放出元件包括用于反射的阶梯表面。
27.如权利要求18所述的光导管，其特征在于：该另外的光放出元件包括用于反射的阶梯表面。
28.如权利要求26所述的光导管，其特征在于：该阶梯表面包括涂覆有反射材料的表面。
29.如权利要求27所述的光导管，其特征在于：该阶梯表面包括涂覆有反射材料的表面。
30.一种便携式装置，其特征在于：
显示屏；
设置在多个键位中的多个键钮；
用于提供光的光源；以及
适于接收从光源提供的光的至少一部分的光导管，该光导管具有：
用于将接收的光输送到键位附近的区域的光引导部分，其中，该光引导部分具有两个大致平的边界，以允许接收的光在边界之间通过反射来传播；以及
设置在光引导部分中且位于键位附近的区域中的多个光放出元件，以允许接收的光的部分从光引导部分放出，用于照明按钮。
31.如权利要求30所述的便携式装置，其特征在于：光导管还包括光放出部分，其位于显示屏附近，且从光引导部分延伸，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分放出，用于照明显示屏。
32.如权利要求30所述的便携式装置，其特征在于：光导管还包括光放出部分，其位于显示屏附近，且光耦合到光引导部分，以允许接收的光的另外的部分从光放出部分放出，用于照明显示屏。
33.如权利要求30所述的便携式装置，其特征在于：光导管还包括具有在光源附近的用于接收提供的光的所述部分的第一端，和光耦合到光引导部分的用于将接收的光的一部分输送到光引导部分的第二端的另外的光引导部分，其中，该另外的光引导部分具有设置在显示屏附近的多个另外的光放出元件，以允许接收的光的另外的部分从另外的光放出元件放出，用于照明显示屏。
34.如权利要求30所述的便携式装置，其特征在于：电子装置。
35.如权利要求30所述的便携式装置，其特征在于：无线通讯装置。
36.如权利要求30所述的便携式装置，其特征在于：移动终端。
37.如权利要求30所述的便携式装置，其还有的特征在于：
数据流产生装置，用于产生用于与外部装置通讯的数据；
另外的光源，其可操作地连接到数据流产生装置，用于提供表示数据的光信号；以及
光耦合到光导管的数据发射点，其中，该光导管还适于接收光信号的至少一部分，以将接收的光信号的至少一部分输送到发射点，使得允许便携式装置通过光信号发射数据到外部装置。
38.如权利要求37所述的便携式装置，其特征在于：该另外的光源是红外光源。
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