КЛАВИАТУРА С ПОДСВЕТКОЙ КЛАВИШ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
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.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
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.
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.
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).
Недостаток клавиатуры заключается в отсутствие возможности независимой подсветки клавиш, а также сложность и громоздкость конструкции.
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).
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.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
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.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, состоит в получении тонкой клавиатуры с равномерной светодиодной подсветкой всего поля клавиш.
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;
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.
Кроме того, пленочная плата может быть выполнена на базе окрашенной пленки, например, белого цвета.
Кроме того, между пленочной платой и световодом может иметься полимерный светоотражающий слой в виде пленки.
Кроме того, в местах подсветки между пленочной платой и световодом имеется воздушный зазор.
Кроме того, в местах подсветки между светоотражающим слоем и световодом имеется воздушный зазор.
Кроме того, лицевая пленка, световод и светоотражающий слой могут иметь формовку в области клавиш.
Кроме того, светоотражающие зоны световода могут быть выполнены методом печати геометрических структур, при этом внешний контур структуры соответствует форме подсвечиваемой области.
Кроме того, на верхней стороне пленочной печатной платы могут иметься дополнительные светоотражающие зоны, нанесенные печатным способом (например, белой краской) в области установки светодиодов.
Кроме того, на верхней стороне пленочной печатной платы могут иметься светопоглощающие зоны, нанесенные печатным способом (например, черной краской).
Кроме того, внешние торцы световода могут быть покрыты отражающим составом (например, белой краской).
Кроме того, внутренние торцы световых барьеров могут быть покрыты непрозрачным составом (например, черной краской).
Кроме того, световод может быть составным, т.е. состоять из 2-х или более отдельных частей.
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.
Кроме того, все слои конструкции выполнены из однородных пленочных материалов.
Кроме того, нажатие клавиш осуществляется путем одновременной деформации лицевой пленки, световода и светоотражающего слоя.
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.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
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.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлено сечение клавиатуры с подсветкой клавиш.
На фиг. 2 представлен световод со светодиодами и световыми барьерами (вид сверху).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
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.
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).