JP6534242B2 - 集積化電気回路構成を有する平坦光ファイバ照明アセンブリ - Google Patents

Description

背景
キーボード、キーパッド、表示装置、電話機、サイネージ、および他の装置などの電子機器は、視認性の向上、人間工学的向上、および一般的な見栄えの向上のために照明されることがしばしばある。これらの種類の装置のための現在の照明方法は、必要とされる区域に光を発生させ、導き、かつ送達する複数の物理層を必要とする。これらの層は典型的に、照明パネル層、照明回路層、ならびにスイッチおよび他の電子構成部品のための電子層を含む。

本発明は、アセンブリの全体厚みを低減し、アセンブリを簡略化し、性能を向上させ、かつ材料およびアセンブリコストを削減する集積化モジュール式平坦光ファイバ照明アセンブリへの、回路構成、オーバレイ、反射板、表示材料、スイッチ、および他の電子構成部品の集積化を可能にする。

本発明の平坦光ファイバ照明アセンブリ実施形態の片側の概略平面図である。 図１の照明アセンブリの反対側の概略平面図である。 図１の照明アセンブリの概略斜視図である。 別の照明アセンブリ実施形態の拡大概略部分断面図である。 別の照明アセンブリ実施形態の拡大概略部分断面図である。 別の照明アセンブリ実施形態の拡大概略部分断面図である。 完全に集積化した光ファイバ照明アセンブリ実施形態の片側の概略平面図である。 図７の照明アセンブリの概略斜視図である。 図７および図８の照明アセンブリの部分の拡大部分斜視図である。 関連の前方照明表示装置を含む別の照明アセンブリ実施形態の概略部分断面図である。 図１０の照明アセンブリの縮小された概略底面平面図である。

発明の詳細な説明
ここで図面を詳細に参照して、その目的は、発明の１つ以上の実施形態を図示するためのみであり、本明細書中に開示する発明の範囲または精神を限定することを意図するものではない。図面を通して、同じ部分を示すのに同じ参照番号を用いる。

図１−図３は、集積化電気回路構成２を有する１つの光ファイバ照明アセンブリ実施形態１を概略的に示す。照明アセンブリ１は、対向側および側方端縁を有する平坦光ファイバ光誘導パネル部材３を備える。特定の適用例に応じて、（厚み、幅、および長さを含む）パネル部材の大きさを所望のように変えてもよい。しかしながら、パネル部材は典型的に、厚みよりも長さおよび幅が数倍大きい。

パネル部材３は、所望の光学的特性を有するガラスまたはプラスチックなどの好適な光学的に透明な材料から作られる導光コア４（図４−図６を参照）を備える。導光コア４の対向側５および６は、導光コアよりも屈折率が低いガラスまたはプラスチックなどの好適な光学的に透明な材料から作られてコア−被覆界面で導光の全内部反射を生じさせる被覆７で被覆される。

パネル部材３の任意の所望の場所に任意の数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を埋込んで、ＬＥＤを点灯した際に導光を導光コアに与えてもよい。図７−図９は、パネル部材中の１つ以上のスロット１１に搭載される１つ以上のＬＥＤ１０を示す。図４に示すようなパネル部材の片側もしくは両側の被覆７または図５および図６に示すような被覆に直接に接着される反射層（または特徴プレート）１６に直接に接着される電気回路構成２によって電力がＬＥＤ１０に供給される。被覆７は、光線をパネル部材内にとどめる被覆により、導光を殆どまたは全く遮ることなく電気回路構成２および／または反射層１６をパネル部材３に直接に適用できるようにする。

電気回路構成２は導電性トレース２０およびパッド２１を備え、図１および図３に示すようにパネル部材の端縁上にプラグインコネクタインターフェイス２２を設けて中央電源への標準的なケーブルコネクタによる接続を設けることにより、これに電力が供給される。これにより、ＬＥＤだけでなく、図６−図８に概略的に示すような電気回路構成２に接着される他の電気構成部品２３および／または２４にも電力が供給可能となる。また、図９は、ＬＥＤをパネル部材に取付け、ＬＥＤを電気回路構成に電気的に接続もする導電性接着剤２６を用いてパネル部材３中のスロット１１に搭載されるＬＥＤ１０のうち１つを示す。

ＬＥＤ１０は、パネル部材３内の所望される場所のどこにでも埋込まれて、パネル部材内で所望の光分布を与えてもよい。また、異なる角度付けられた辺を有する開口２８の形態の１つ以上のライトダム２７もパネル部材（図１−図３を参照）の中に設けて、パネル部材内の光をパネル部材の到達困難区域（たとえば孔の周り）に再方向付けしてもよい。

導電トレース２０は、ＬＥＤに対する電流制限抵抗を作り出す手段も与えてもよい。１つの例では、ＬＥＤの各々への導電トレースは、平衡抵抗を利用して均等にされて、これによりＬＥＤの各々への均一な電力分配を可能にするとともに、ＬＥＤの各々からの均一な照射を与える。別の例では、導電トレースは可変抵抗を与えるように変えられて、所望によりパネル部材の選択された区域中のＬＥＤの明るさを増して、隣接する表示区域での照明の均一性を最適化する。

図２に概略的に示すように、パネル部材の片側または両側で選択された区域２５に凸凹を付ける、傷を付ける、これを擦り減らす、エッチングする、またはグリットブラストすることによって被覆７を分断することにより、パネル部材３内の導光はパネル部材の１つ以上の選択された区域から発せられる。パネル部材の片側または両側の分断部２９の大きさ、深さ、密度、および／または場所は、所望の大きさおよび強度の導光がパネル部材の１つ以上の区域から発せられるように、所望のように変えてもよい。

図７および図８は、完全に集積化された電子回路２、パネル部材３に埋込まれたＬＥＤ１０、ならびにパネル部材の片側または両側上の回路構成に接着される電子構成部品２３およびスイッチ２４を有する光ファイバ照明アセンブリ１を示す。接着されたスイッチは他の回路構成に通信する手段を提供することができる。たとえば、集積されたキーボード回路構成を有するキーボードキーのためのバックライトを提供するパネル部材、またはキーボード回路構成と接続して照明アセンブリをキーとより密に接触させるパネル部材上の導電パッドを有するキーボード制御適用例で照明アセンブリを用いてもよい。また、照明アセンブリはキーボードに取付けるべき別個のモジュールであってもよく、キーポストとともに成形される一体化光学特徴プレートを含んでもよい。そのような構成により、別個のおよび区別される層を用いずに、単一の集積化照明アセンブリへの、光源、反射板、オーバレイ、回路構成、スイッチ、および表示材料すべての集積化が可能になり、こうして構成要素を減らし、信頼性を増し、相互接続を減らし、照明アセンブリを非常に薄く、より均一に、かつ潜在的により効率的にすることができる。

図１０および図１１は、以下で説明するように、周囲光が低い条件で表示装置３２を照射するための集積化光ファイバ光誘導パネル部材３１を備える別の照明アセンブリ３０実施形態を示す。表示装置３２は、周囲光が低い条件で見るための付加的な照明を必要とする任意のディスプレイであり得るが、典型的には、電子書籍または同様の表示技術で用いる電子インクのための照明を提供するであろう。

パネル部材は、導光層よりも屈折率が低い、好適な光学的に透明な材料から作られる半透過性被覆３４で片側のみを被覆される導光または透過コア層３３を有する。

パネル部材３１の任意の所望の場所に任意の数のＬＥＤ光源を埋込んで、導光を導光コア層３３に与えてもよい。コア層３３の片側３５上の被覆３４に直接に接着される導電性トレース２０およびパッド２１によって電力をＬＥＤに供給してもよい。埋込まれたＬＥＤの高さ／厚みは、適用例が要件とするようにまたは技術が進化するにつれて、パネル部材３１の高さ／厚みよりも大きくても、小さくても、または実質的に等しくてもよい。

図１１は、ＬＥＤをパネル部材に取付け、パネル部材の片側上の被覆に接着される電気回路構成２０，２１にＬＥＤを電気的に接続もする前述の種類の導電性接着剤を用いて、パネル部材の表示区域３６の外側のパネル部材３１中のスロット１１に搭載されるいくつかのＬＥＤ１０を示す。表示区域３６は、以下に説明するように表示装置を前方照明するように表示区域の照射も与えながら、表示装置３２へおよび表示装置３２から光が表示区域を透過できるようにする。

照明アセンブリ３０が照射されるときは常に、ＬＥＤがパネル部材の非被覆側３７の僅かに上方に延在すれば、ＬＥＤが発する光線のうちいくらかが非被覆側の上を通り、図１０に概略的に示すような非被覆側の上にある表示装置３２を直接に照射してもよい。ＬＥＤが発する他の光線はパネル部材の導電コア層３３の中を進み得る一方で、さらに他の光線は半透過性被覆３４によって反射されて表示区域３６の非被覆側を通って外へ出て表示装置を照射してもよい。また他の光線は、パネル部材の表示区域３６の非被覆側を通ってまっすぐ抜け出て、上にある表示装置をさらに照射してもよい。次にこれらの光線は、パネル部材の表示区域を通って表示装置によってユーザへと外へ反射し返される。パネル部材の表示区域３６を透過する周囲光があればこれは表示装置を照射し、次に、照明アセンブリが照射されているか否かに拘らず、表示区域を通ってユーザへと外へ反射し返される。

図１０にさらに概略的に示すように、タッチセンサ式表示技術を用いる表示装置適用例のために、照射強度を低下させることなく、透過性保護層４０をオプションでパネル部材の被覆側に適用してもよい。

ある実施形態について発明を示し、説明したが、明細書を読んで理解すれば、当業者には均等な変更例および変形例が想到されるであろうことは明らかである。特に、上述の構成要素が果たすさまざまな機能に関して、そのような構成要素を記載するのに用いる用語は、他に示さなければ、本明細書中に開示する発明の例示的な実施形態の機能を果たす開示する構成要素と構造的に均等でなくても、（たとえば機能的に均等な）所望の構成要素の特定の機能を果たす任意の構成要素に対応することが意図される。さらに、発明の特定の特徴は唯一の実施形態について開示されたかもしれないが、任意の所与のまたは特定の適用例のために、所望のようにおよび有利であるように、そのような特徴を１つ以上の他の特徴と組合せてもよい。

Claims (14)

1. 光誘導パネル部材を備え、前記光誘導パネル部材は、互いに対向する両側を有する導光コアと、前記互いに対向する両側を被覆しかつ前記導光コアよりも屈折率が低い光学的に透明な材料から作られる被覆とを含み、前記導光コア及び前記被覆は、コア−被覆界面で前記導光コア内の導光の全内部反射を生じさせるように構成されており、さらに、前記被覆の１つ以上の区域の分断部を含み、前記分断部は、前記導光コア内の前記導光が前記光誘導パネル部材の１つ以上の区域から発せられるように構成されており、さらに、
   前記被覆に接着される導電トレースを含む電気回路構成と、
   前記光誘導パネル部材に埋込まれる１つ以上のＬＥＤとを備え、前記ＬＥＤは、前記電気回路構成と電気的に接しかつ前記導光コアに光学的に結合される、照明アセンブリ。
2. 前記光誘導パネル部材は前記１つ以上のＬＥＤが搭載される１つ以上のスロットを有する、請求項１に記載の照明アセンブリ。
3. 前記電気回路構成に接着される１つ以上のスイッチをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の照明アセンブリ。
4. 前記導電トレースは、複数の前記ＬＥＤに対する電流制限抵抗を作り出す、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明アセンブリ。
5. 前記導光コアの片側上の前記被覆に接着されるキーボード用の特徴プレートをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明アセンブリ。
6. 前記電気回路構成は、キーボードのキーとの接続のための導電パッドを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
7. 前記光誘導パネル部材の到達困難区域に前記導光を再方向付けする前記光誘導パネル部材中のライトダムをさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明アセンブリ。
8. 光誘導パネル部材を備え、前記光誘導パネル部材は、互いに対向する両側を有する導光コアと、前記互いに対向する両側を被覆しかつ前記導光コアよりも屈折率が低い光学的に透明な材料から作られる被覆とを含み、前記導光コア及び前記被覆は、コア−被覆界面で前記導光コア内の導光の全内部反射を生じさせるように構成されており、さらに、前記被覆の１つ以上の区域の分断部を含み、前記分断部は、前記導光コア内の前記導光が前記光誘導パネル部材の１つ以上の区域から発せられるように構成されており、さらに、
   前記被覆に接着される反射層またはプレートと、
   導電トレースを含む電気回路構成とをさらに備え、前記電気回路構成は、前記反射層または前記プレートに接着され、さらに、
   前記光誘導パネル部材に埋込まれる１つ以上のＬＥＤを備え、前記ＬＥＤは、前記電気回路構成と電気的に接しかつ前記導光コアに光学的に結合され、
   前記反射層または前記プレートは、前記被覆と前記電気回路構成との間にある、照明アセンブリ。
9. 前記光誘導パネル部材は前記１つ以上のＬＥＤが搭載される１つ以上のスロットを有し、前記ＬＥＤは前記光誘導パネル部材に取付けられ、導電接着剤によって前記電気回路構成に電気的に接続される、請求項８に記載の照明アセンブリ。
10. 前記電気回路構成に接着される１つ以上のスイッチまたは電気構成部品をさらに備える、請求項８または請求項９に記載の照明アセンブリ。
11. 前記電気回路構成はキーボードのキーに接続する導電パッドを含む、請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のパネルアセンブリ。
12. 光誘導パネル部材を備え、前記光誘導パネル部材は、互いに対向する両側を有する導光コアと、前記互いに対向する両側の片側のみを被覆しかつ前記導光コアよりも屈折率が低い光学的に半透過性の材料から作られる被覆とを含み、さらに、
    前記被覆に接着される導電トレースを含む電気回路構成と、
    前記光誘導パネル部材に埋込まれる１つ以上のＬＥＤとを備え、前記ＬＥＤは、前記電気回路構成と電気的に接しかつ前記導光コアに光学的に結合され、
    前記光誘導パネル部材と前記ＬＥＤとは、前記１つ以上のＬＥＤが発する光の部分が前記被覆によって前記導光コアの非被覆側を通って外へ反射されて前記非被覆側の上にある表示装置を照射するとともに、前記光誘導パネル部材を通してユーザに反射し返されるように構成されている、照明アセンブリ。
13. 前記光誘導パネル部材と前記ＬＥＤとは、前記１つ以上のＬＥＤが発する前記光の部分が、前記導光コアの前記非被覆側を通ってまっすぐ抜け出て前記表示装置を照射するとともに、前記光誘導パネル部材を通って外へ前記ユーザへと反射し返されるように構成されている、請求項１２に記載の照明アセンブリ。
14. 前記導光コアの前記片側上の前記被覆を覆う透過性保護層をさらに備える、請求項１２または請求項１３に記載の照明アセンブリ。

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