RU183112U1

RU183112U1 - KEYBOARD KEYBOARD

Info

Publication number: RU183112U1
Application number: RU2018104757U
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Боткин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ВИТА-ПРИНТ"
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2018-09-11

Abstract

Полезная модель относится к клавишным устройствам ввода (клавиатурам), которые можно использовать в качестве интерфейса пользователя для управления приборами и оборудованием промышленного, бытового и специального назначения.Клавиатура с подсветкой клавиш включает лицевую пленку, несущую печатное графическое изображение клавиш и других элементов дизайна; пленочную печатную плату с нанесенными на нее контактными площадками и контактным замыкателем, а также по крайней мере одним светодиодом бокового свечения; пленочный световод, установленный поверх печатной платы, в котором имеются по крайней мере одна светоотражающая зона, по крайней мере один световой барьер, по крайней мере одно отверстие для светодиода; светоотражающий слой, расположенный между печатной платой и световодом; клеевые слои, необходимые для соединения всех слоев клавиатуры между собой.Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, состоит в получении тонкой клавиатуры со встроенной светодиодной подсветкой всего поля клавиш, обладающей значительно меньшей толщиной по сравнению с известными аналогами.The utility model relates to keyboard input devices (keyboards) that can be used as a user interface for controlling devices and equipment for industrial, domestic, and special purposes. A keyboard with key illumination includes a front film that carries a printed graphic image of keys and other design elements; a film printed circuit board with contact pads and a contact closure applied to it, as well as at least one lateral glow LED; a film light guide mounted on top of the printed circuit board, in which there is at least one reflective zone, at least one light barrier, at least one hole for the LED; a reflective layer located between the printed circuit board and the light guide; adhesive layers necessary for connecting all layers of the keyboard to each other. The technical result achieved by using the claimed utility model is to obtain a thin keyboard with integrated LED illumination of the entire field of keys, which has a significantly lower thickness compared to known analogues.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH A USEFUL MODEL IS

Полезная модель относится к клавишным устройствам ввода (клавиатурам), которые можно использовать в качестве интерфейса пользователя для управления приборами и оборудованием промышленного, бытового и специального назначения.The utility model relates to keyboard input devices (keyboards), which can be used as a user interface for controlling devices and equipment for industrial, domestic and special purposes.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Часто условия эксплуатации подразумевают использование оборудования и приборов при недостаточной внешней освещенности, а также диктуют необходимость обеспечить наличие яркой подсветки органов управления, хорошо различимой при дневном освещении.Often, operating conditions involve the use of equipment and instruments in insufficient ambient light, and also dictate the need to ensure the presence of a bright illumination of the controls, clearly distinguishable in daylight.

Современные решения для подсветки органов управления приборов и оборудования (если рассматривать надежные, долговечные и энергоэффективные подходы), в основном сводятся к применению светодиодов в качестве источников излучения. В силу того, что светодиод является точечным источником света, основной задачей, которую приходится решать, является получение равномерной подсветки. В случае, когда расстояние от подсвечиваемой плоскости до светодиодов составляет 10 мм и более, могут применяться светодиоды фронтального излучения в паре с пакетом светорассеивающих материалов. В том случае, когда расстояние от источника до поверхности небольшое, применяются светодиоды бокового излучения в паре с полимерными световодами, транспортирующими световой поток до нужного места с использованием эффекта полного внутреннего отражения. Вывод светового потока наружу световода основан на локальном нарушении условия полного внутреннего отражения, за счет светоотклоняющих элементов, выполненных на одной из поверхностей световода. Общими недостатками известных конструкций является их сложность, громоздкость, значительные затраты при сборке, трудоемкость некоторых операций, требующих мелкой моторики от персонала и трудно поддающихся автоматизации.Modern solutions for illuminating the controls of instruments and equipment (if we consider reliable, durable and energy-efficient approaches) mainly come down to the use of LEDs as radiation sources. Due to the fact that the LED is a point source of light, the main task that has to be solved is to obtain uniform illumination. In the case where the distance from the illuminated plane to the LEDs is 10 mm or more, frontal radiation LEDs paired with a package of light-scattering materials can be used. In the case where the distance from the source to the surface is small, side-emitting diodes are used in conjunction with polymer fibers that transport the light flux to the desired location using the effect of total internal reflection. The output of the light flux to the outside of the fiber is based on a local violation of the conditions for total internal reflection due to light-deflecting elements made on one of the surfaces of the fiber. Common disadvantages of the known designs are their complexity, cumbersomeness, significant assembly costs, the complexity of some operations requiring fine motor skills from staff and difficult to automate.

Из существующего уровня техники известна клавиатура с двухрежимной подсветкой, содержащая заключенные в рамку из светонепроницаемого материала печатную плату с оптическим излучателем, тактильные элементы, световодную пластину (световод) из светопроводящего материала; при этом в качестве оптического излучателя используют размещаемые на печатной плате светодиоды белого и зеленого цвета, установленные по периметру световодной пластины в специальных углублениях. (Описание патента на полезную модель RU 126505 U1, опубликовано 27.03.2013).A dual-mode backlit keyboard is known from the prior art, comprising a printed circuit board with an optical emitter enclosed in a frame of opaque material, tactile elements, a light guide plate (light guide) made of light guide material; in this case, white and green LEDs placed on a printed circuit board installed around the perimeter of the light guide plate in special recesses are used as an optical emitter. (Description of the patent for utility model RU 126505 U1, published March 27, 2013).

Недостаток клавиатуры заключается в отсутствие возможности независимой подсветки клавиш, а также сложность и громоздкость конструкции.The disadvantage of the keyboard is the lack of the ability to independently illuminate the keys, as well as the complexity and cumbersome design.

Известна также клавиатура с подсветкой клавиш, которая включает печатную плату с контактными площадками; замыкающий элемент, размещенный над контактными площадками, разделительную пластину, установленную на печатной плате, причем в разделительной пластине выполнены посадочные гнезда, в которые неподвижно установлены светопроводящие вставки из эластичного материала, образующие клавиши и выполненные с возможностью передачи при нажатии нажимного усилия на замыкающий элемент за счет упругой деформации по вертикальной оси клавиши, при этом по меньшей мере одна из боковых сторон светопроводящей вставки выполнена с цилиндрической светоотражающей поверхностью, на противоположной стороне от которой установлен светодиод, лицевую пленку с нанесенными символами, размещенную на верхней поверхности разделительной пластины. (Описание изобретения к патенту РФ №2610292, МПК G06F 3/02, Опубликовано: 08.02.2017).Also known is a backlit keyboard that includes a printed circuit board with pads; a locking element located above the contact pads, a dividing plate mounted on the printed circuit board, and in the dividing plate there are seating sockets in which the light-conducting inserts of elastic material are fixedly mounted, forming keys and configured to transmit when pressing pressure is applied to the closing element by elastic deformation along the vertical axis of the key, while at least one of the sides of the light guide insert is made with a cylindrical light reflector ayuschey surface on the opposite side from which the LED is mounted, the front film with applied symbols arranged on the upper surface of the partition plate. (Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2610292, IPC G06F 3/02, Published: 02/08/2017).

Основным недостатком является невозможность создания конструкции, обладающей малой толщиной. Кроме этого, такая конструкция является трудоемкой и дорогой в изготовлении, подразумевает поштучное изготовление разделительной пластины и множества светопроводящих вставок. Крупносерийное производство изделий по такой технологии затруднительно.The main disadvantage is the impossibility of creating a structure with a small thickness. In addition, this design is time-consuming and expensive to manufacture, involves the piece-wise manufacturing of a dividing plate and many light guide inserts. Large-scale production of products using this technology is difficult.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF A USEFUL MODEL

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании максимально тонкой и простой конструкции клавиатуры со равномерной подсветкой клавиш, обеспечивающей возможность получения независимой подсветки отдельных областей, возможность получения разной яркости областей в зависимости от требований, а также сохранение хорошего тактильного эффекта (ощущения щелчка) при нажатии клавиши.The task that the utility model aims to solve is to create the most delicate and simple keyboard design with uniform backlighting of the keys, providing the possibility of obtaining independent illumination of individual areas, the possibility of obtaining different brightness of the areas depending on the requirements, as well as maintaining a good tactile effect (click feel) ) when a key is pressed.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, состоит в получении тонкой клавиатуры с равномерной светодиодной подсветкой всего поля клавиш.The technical result achieved by using the claimed utility model consists in obtaining a thin keyboard with uniform LED illumination of the entire field of keys.

Решение поставленной задачи достигается путем сочетания использования известных признаков, включающих: лицевую пленку несущую печатное графическое изображение; полимерный световод, по внутренности которого распространяется свет, имеющий светоотражающие зоны для отклонения потока в область клавиши; печатную плату с контактными замыкателями, а также светодиодами, приспособленными для ввода света в торец световода;The solution to this problem is achieved by combining the use of well-known features, including: a front film supporting a printed graphic image; a polymer light guide, the inside of which the light propagates, having reflective zones for deflecting the flow into the key region; a printed circuit board with contact closures, as well as LEDs, adapted to enter light into the end of the fiber;

и новых признаков введенных в конструкцию, а именно: печатная плата является пленочной; световод выполнен в виде тонкого пленочного слоя, расположенного между лицевой пленкой и печатной платой; светодиоды по отношению к световоду располагаются внутри него, находясь в специально выполненных отверстиях; световод имеет световые барьеры, выполненные в виде прорезей, которые препятствуют прохождению света в нежелательные области световода, а также препятствуют выходу света наружу; световые барьеры расположены с взаимным перекрытием так, чтобы на пути распространения света сформировать непрерывное препятствие; клеевые слои, необходимые для соединения всех слоев клавиатуры между собой; при этом нажатие клавиш осуществлено путем одновременной деформации лицевой пленки, световода и светоотражающего слоя.and new features introduced into the design, namely: the printed circuit board is a film; the light guide is made in the form of a thin film layer located between the front film and the printed circuit board; LEDs with respect to the fiber are located inside it, being in specially made holes; the light guide has light barriers made in the form of slots that impede the passage of light into undesirable areas of the light guide and also prevent light from escaping; light barriers are arranged with mutual overlap so as to form a continuous obstacle in the path of light propagation; adhesive layers needed to connect all layers of the keyboard to each other; while pressing the keys is carried out by simultaneously deforming the front film, the optical fiber and the reflective layer.

Кроме того, пленочная плата может быть выполнена на базе окрашенной пленки, например, белого цвета.In addition, the film board can be made on the basis of a colored film, for example, white.

Кроме того, между пленочной платой и световодом может иметься полимерный светоотражающий слой в виде пленки.In addition, between the film board and the light guide, there may be a polymer reflective layer in the form of a film.

Кроме того, в местах подсветки между пленочной платой и световодом имеется воздушный зазор.In addition, in places of illumination between the film board and the light guide there is an air gap.

Кроме того, в местах подсветки между светоотражающим слоем и световодом имеется воздушный зазор.In addition, in places of illumination between the reflective layer and the light guide there is an air gap.

Кроме того, лицевая пленка, световод и светоотражающий слой могут иметь формовку в области клавиш.In addition, the front film, the light guide and the reflective layer may be molded in the key region.

Кроме того, светоотражающие зоны световода могут быть выполнены методом печати геометрических структур, при этом внешний контур структуры соответствует форме подсвечиваемой области.In addition, the reflective zones of the fiber can be made by printing geometric structures, while the external contour of the structure corresponds to the shape of the highlighted area.

Кроме того, на верхней стороне пленочной печатной платы могут иметься дополнительные светоотражающие зоны, нанесенные печатным способом (например, белой краской) в области установки светодиодов.In addition, on the upper side of the film printed circuit board there may be additional reflective areas printed by a printing method (for example, white ink) in the installation area of the LEDs.

Кроме того, на верхней стороне пленочной печатной платы могут иметься светопоглощающие зоны, нанесенные печатным способом (например, черной краской).In addition, on the upper side of the film printed circuit board, there may be light-absorbing zones printed by a printing method (for example, black ink).

Кроме того, внешние торцы световода могут быть покрыты отражающим составом (например, белой краской).In addition, the outer ends of the fiber can be coated with a reflective compound (for example, white paint).

Кроме того, внутренние торцы световых барьеров могут быть покрыты непрозрачным составом (например, черной краской).In addition, the inner ends of the light barriers can be coated with an opaque composition (for example, black paint).

Кроме того, световод может быть составным, т.е. состоять из 2-х или более отдельных частей.In addition, the fiber may be composite, i.e. consist of 2 or more separate parts.

Кроме того, один или несколько клеевых слоев могут являться непрозрачными (например, имеют черный цвет пленки-основы и\или черную окраску клеевого состава в массе), что предотвращает межслойный переход светового потока, а также выход светового потока через боковые торцы клавиатуры наружу.In addition, one or more adhesive layers may be opaque (for example, have a black color of the base film and / or black color of the adhesive composition in the mass), which prevents the interlayer transition of the light flux, as well as the exit of the light flux through the side ends of the keyboard to the outside.

Кроме того, все слои конструкции выполнены из однородных пленочных материалов.In addition, all layers of the structure are made of uniform film materials.

Кроме того, нажатие клавиш осуществляется путем одновременной деформации лицевой пленки, световода и светоотражающего слоя.In addition, keystrokes are performed by simultaneously deforming the front film, the light guide and the reflective layer.

Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предполагаемой полезной модели в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести данное техническое решение к решениям, обладающим новизной.According to the patent information research, no combination of known and new features of the proposed utility model was found in the sources of patent and scientific and technical information, which makes it possible to attribute this technical solution to novelty solutions.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are significant and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Такое решение обеспечивает минимальную толщину клавиатуры с подсветкой клавиш, т.к. добавление подсветки в клавиатуру при прочих равных условиях увеличивает ее толщину на 0,7-1,0 мм в зависимости от реализации.This solution provides the minimum thickness of the keyboard with backlit keys, because adding backlight to the keyboard, all other things being equal, increases its thickness by 0.7-1.0 mm, depending on the implementation.

Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.This useful model is illustrated by specific examples of execution, which, however, are not the only possible ones, but clearly demonstrate the possibility of achieving the desired technical result.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На фиг. 1 представлено сечение клавиатуры с подсветкой клавиш.In FIG. 1 shows a section of a keyboard with backlit keys.

На фиг. 2 представлен световод со светодиодами и световыми барьерами (вид сверху).In FIG. Figure 2 shows a fiber with LEDs and light barriers (top view).

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF A USEFUL MODEL

Клавиатура с подсветкой клавиш включает лицевую пленку (1), несущую печатное графическое изображение клавиш и других элементов дизайна, гибкую пленочную печатную плату (2) с нанесенными на нее контактными площадками (3) и контактным замыкателем (4), при нажатии на который происходит замыкание контактов (3). Совместно контактные площадки (3) и контактный замыкатель (4) образуют контактную группу клавиши. Поверх печатной платы установлен пленочный световод (5), в котором выполнены светоотражающие зоны (6), световые барьеры (7), а также отверстия для светодиодов (8). Светоотражающие зоны (6) нанесены печатным способом на нижнюю сторону пленочного световода (5). Световые барьеры (7) представляют собой прорези в пленочном световоде (5), препятствующие распространению светового потока в нежелательные области. Относительно друг друга отдельные световые барьеры (7) расположены с перекрытием, чтобы обеспечить непрерывный барьер для света. На печатной плате (2) установлен по крайней мере один светодиод (9), выполненные с возможностью передачи света в торец пленочного световода (5). Расположение отверстий (8), которые имеются в световоде (5), совпадает с расположением светодиодов (9) на печатной плате (2) так, чтобы при наложении световода (5) и печатной платы (2) все светодиоды (9) оказывались расположенными внутри световода (5). Между пленочной платой (2) и пленочным световодом (5) имеется пленочный светоотражающий слой (10). Клеевые слои, необходимые для соединения всех слоев клавиатуры между собой, а именно: клеевой слой (11), соединяющий лицевую пленку (1) с лежащими ниже слоями изделия; клеевой слой (12), соединяющий световод (5) с лежащими ниже слоями изделия; клеевой слой (13), соединяющий светоотражающий слой (10) с лежащими ниже слоями изделия; клеевой слой (14) для крепления всего изделия к целевой поверхности (например, к передней панели прибора). Конфигурация клеевых слоев (11) и (13) выполнена так, что в местах подсветки между пленочной платой (2) и световодом (5), а также в местах подсветки между светоотражающим слоем (10) и световодом (5) имеются воздушные зазоры. Нажатие клавиш осуществляется путем одновременной деформации лицевой пленки (1), световода (5) и светоотражающего слоя (10). Лицевая пленка (1), пленочный световод (5) и пленочный светоотражающий слой (10) могут иметь формовку в области клавиши. Светоотражающие зоны (6) выполнены методом печати геометрических структур переменных параметров в зависимости от необходимой яркости в конкретной точке. Все слои клавиатуры выполнены из однородных пленочных материалов, допускающих применение идентичных технологий производства (печать, лазерная резка, штанцевание, формовка и др.) для изготовления как полуфабрикатов слоев, так и клавиатуры в целом.The backlit keyboard includes a front film (1) that carries a printed graphic image of the keys and other design elements, a flexible film printed circuit board (2) with contact pads (3) and a contact closure (4) applied to it, when pressed, it closes contacts (3). Together, the contact pads (3) and the contact closure (4) form the contact group of the key. A film optical fiber (5) is installed on top of the printed circuit board, in which reflective zones (6), light barriers (7), and also holes for LEDs (8) are made. Reflective zones (6) are printed on the underside of the film waveguide (5). The light barriers (7) are slots in the film optical fiber (5), which prevent the propagation of the light flux into undesirable areas. Relative to each other, the individual light barriers (7) are overlapped to provide a continuous light barrier. At least one LED (9) is mounted on the printed circuit board (2), configured to transmit light to the end of the film waveguide (5). The location of the holes (8) that are in the optical fiber (5) coincides with the location of the LEDs (9) on the printed circuit board (2) so that when the optical fiber (5) and printed circuit board (2) are superimposed, all the LEDs (9) are located inside optical fiber (5). Between the film board (2) and the film waveguide (5) there is a film reflective layer (10). Adhesive layers necessary for connecting all layers of the keyboard to each other, namely: the adhesive layer (11) connecting the front film (1) with the underlying layers of the product; an adhesive layer (12) connecting the light guide (5) with the product layers below; an adhesive layer (13) connecting the reflective layer (10) with the underlying product layers; an adhesive layer (14) for attaching the entire product to the target surface (for example, to the front panel of the device). The configuration of the adhesive layers (11) and (13) is such that in the places of illumination between the film board (2) and the light guide (5), as well as in the places of illumination between the reflective layer (10) and the light guide (5), there are air gaps. The keys are pressed by simultaneously deforming the face film (1), the light guide (5) and the reflective layer (10). The front film (1), the film light guide (5) and the film reflective layer (10) can be molded in the key area. Reflective zones (6) are made by printing geometric structures of variable parameters depending on the required brightness at a specific point. All layers of the keyboard are made of uniform film materials that allow the use of identical production technologies (printing, laser cutting, punching, molding, etc.) for the manufacture of both semi-finished layers and the keyboard as a whole.

Предложенное техническое решение позволяет создать единую тонкую высокоинтегрированную конструкцию со следующими ключевыми параметрами: обладающую малой толщиной; обладающую возможностью обеспечивать как ночную, так и дневную яркость свечения путем изменения числа источников света и\или параметров светоотражащих и светопоглощающих зон; не имеющей такого недостатка, как яркое свечение торца изделия; без взаимной паразитной засветки зон, требующих оптической изоляции друг от друга; имеющую хороший тактильный эффект (явное ощущение нажатия клавиши).The proposed technical solution allows you to create a single thin highly integrated design with the following key parameters: having a small thickness; with the ability to provide both night and day brightness by changing the number of light sources and / or the parameters of light-reflecting and light-absorbing zones; not having such a disadvantage as a bright glow of the end of the product; without mutual spurious illumination of areas requiring optical isolation from each other; having a good tactile effect (obvious sensation of a keystroke).

Claims

1. The keyboard backlit keys containing a front film that carries a printed graphic image; a polymer fiber having reflective zones for deflecting the flow into the key region; a printed circuit board with contact closures, as well as LEDs configured to transmit light to the end of the optical fiber, characterized in that the printed circuit board is a film; the flexible film light guide is made in the form of a thin film layer located between the front film and the film printed circuit board; LEDs are located in the holes of the fiber; in the fiber there are light barriers made in the form of slots; light barriers are located with mutual overlap with the ability to form a continuous obstacle to the propagation of light; adhesive layers are used to connect all layers of the keyboard to each other, while pressing the keys is carried out by simultaneously deforming the front film, the light guide and the reflective layer.

2. The backlit keyboard according to claim 1, characterized in that the film board is based on a colored film.

3. A backlit keyboard according to claim 1, characterized in that between the film board and the light guide there is a polymer reflective layer in the form of a film.

4. The keyboard with the backlight of the keys according to claim 1, characterized in that in the places of illumination between the film board and the light guide, an air gap is made.

5. The keyboard with the backlight of the keys according to claim 1, characterized in that an air gap is made in the backlight between the reflective layer and the light guide.

6. A backlit keyboard according to claim 1, characterized in that the front film, the light guide and the reflective layer are molded in the key region.

7. The backlit keyboard according to claim 1, characterized in that the reflective zones of the fiber are made by printing geometric structures, while the external outline of the structure corresponds to the shape of the highlighted area.

8. The backlit keyboard according to claim 1, characterized in that on the upper side of the film printed circuit board there are additional reflective zones printed in the installation area of the LEDs.

9. A backlit keyboard according to claim 1, characterized in that on the upper side of the film printed circuit board there are light-absorbing zones applied by printing.

10. The keyboard backlit keys according to claim 1, characterized in that the outer ends of the fiber are coated with a reflective composition.

11. The backlit keyboard according to claim 1, characterized in that the inner ends of the light barriers are coated with an opaque composition.

12. A backlit keyboard according to claim 1, characterized in that the light guide consists of 2 or more separate parts.

13. A backlit keyboard according to claim 1, characterized in that one or more adhesive layers are opaque.

14. Keyboard with backlit keys according to claim 1, characterized in that all layers of the structure are made of uniform film materials.