KR100916010B1 - 도파로 시트를 이용한 키패드용 백라이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부로 누설되는 빛을 차단하여 휘도를 개선하고 공정을 단순화할 수 있는 키패드용 백라이트 장치에 관한 것으로, 본 발명의 키패드용 백라이트 장치는 인쇄회로기판(PCB) 상에 메탈 돔, 메탈 돔 시트, 도파로 시트, 키패드 시트가 순차적으로 적층되고, 상기 인쇄회로기판 상의 일측에 광원(LED)이 구비되어 키패드를 조명하는 키패드용 백라이트 장치에 있어서, 상기 메탈 돔 시트는 화이트 돔 시트와 상기 LED 의 빛이 입사되지 않는 화이트 돔 시트의 가장자리에는 블랙 돔 시트가 결합된 메탈 돔 시트로 구성되고, 상기 도파로 시트는 배면에 도트 형상의 광 산란 패턴이 형성된 PC 혹은 PET 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 따라 LED 를 광원으로 하고 도파로 시트를 이용함으로써 저렴한 비용으로 제조할 수 있으며, 도파로 시트의 전면과 배면에는 광 산란 패턴과 광 확산 패턴들이 인쇄되어 휘도가 우수하고 균일한 빛으로 키패드를 조명할 수 있다.

키패드, 백라이트, 도파로시트, 메탈돔시트, 빛샘현상

Description

도파로 시트를 이용한 키패드용 백라이트 장치{BACKLIGHT ASSEMBLY FOR MOBILE KEYPAD USING PLASTIC OPTICAL WAVEGUIDE}

본 발명은 휴대폰 키패드용 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로 누설되는 빛을 차단하여 휘도를 개선하고 공정을 단순화할 수 있는 키패드용 백라이트 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 키패드는 이동통신 단말기나 리모콘 등의 전자기기에 사용되는 신호발생용 스위칭 장치로서, 야간이나 어두운 장소에서 숫자나 문자, 아이콘 등의 키를 식별하기 위하여 별도의 백라이트 장치가 구비된다. 최근 휴대폰과 같은 이동통신 단말기는 다기능화와 함께 점차 소형화, 슬림화 되어가면서, 내부에 구비되는 광원도 더욱 소형화된 백라이트 장치에 적용될 수 있는 발광 매체가 요구되고 있다.

종래에는 이동통신 단말기의 키패드 백라이트 장치로 휴대폰 인쇄회로기판에 칩 LED(Light Emitting Diode)를 장착하고 메탈 돔 시트에 반사 필름을 설치하여 빛을 전면으로 확산시켜 줌으로써 조명이 이루어지도록 하는 방식과, LED를 대신하 여 직접 면발광 하는 EL (Electroluminescent) 시트를 이용한 방식 등으로 주로 구성되었다.

EL 시트를 이용한 발광 방식은 소형화, 슬림화되는 휴대폰에 적합한 방식으로, 키패드의 문자나 숫자를 직접 조명시킴으로써, 시인성이 우수하고 빛이 균일하게 구현되는 장점이 있다. 그러나, EL 시트 자체의 발광을 위하여 시트에 전기적 신호를 부여하는 인버터가 별도로 구비되어야 하므로, 휴대폰의 제조 비용이 높아지고 공정이 복잡해지는 문제점이 있다. 또한, LED에 비해 휘도가 떨어지며 수명이 짧아 광범위한 적용에는 한계가 있게 된다.

한편, LED를 이용한 발광 방식은 다수개의 LED 광원이 키패드의 메탈 돔 측면에서 인쇄회로기판(PCB) 상에 실장되어 간접적으로 조명을 하게 된다. 이때 점광원의 빛을 면광원으로 전환시키기 위하여 메탈 돔 상측에는 도파로 시트가 구비되어 균일한 빛을 키패드 상측으로 조명하도록 한다. 도파로 시트는 LED로부터의 빛을 확산시켜 전면으로 발광될 수 있도록 하는 것으로, 사용되는 LED의 수량을 대폭 감축시킬 수 있게 되며, 본 발명에서는 LED 가 배치되어 빛이 입사하는 면을 '입광부'라 하며, LED 가 배치되지 않는 타측면을 '대광부'라 칭한다.

그러나 LED 를 이용하는 경우 EL 시트에 비하여 휘도가 높은 장점이 있으나, LED 자체의 특성인 점광원으로 인하여 휘도의 균일성이나 키패드의 시인성이 떨어지게 된다. 또한 메탈 돔 시트와 도파로 시트에 입사되는 빛은 각 시트의 가장자리인 대광부에서 외부로 빛이 유출되는 빛샘 현상이 발생하여 상측으로 조명되는 전체적인 빛의 휘도를 떨어뜨리게 되는 문제점이 발생한다.

종래의 LED 를 이용한 키패드용 백라이트 장치에서는 메탈 돔 시트나 도파로 시트에 의해 LED 의 빛이 외부로 유출되는 것을 방지하여 동일한 갯수의 LED를 사용하여 상측 키패드로 조명되는 전체적인 빛의 휘도와 균일성을 향상시켜야 하는 문제점이 존재하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 키패드용 백라이트 장치는 화이트 돔 시트와 블랙 돔 시트가 결합 된 메탈 돔 시트와 광 산란 패턴, 광 반사 패턴이 형성된 도파로 시트가 구비되어, 외부로 유출되는 광을 효율적으로 차단하여, 휘도 및 휘도의 균일도를 향상시킬 수 있는 키패드용 백라이트 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 키패드용 백라이트 장치는 인쇄회로기판(PCB) 상에 메탈 돔, 메탈 돔 시트, 도파로 시트, 키패드 시트가 순차적으로 적층되고, 상기 인쇄회로기판 상의 일측에 광원(LED)이 구비되어 키패드를 조명하는 키패드용 백라이트 장치에 있어서, 상기 메탈 돔 시트는 화이트 돔 시트와 상기 화이트 돔 시트의 대광부에 블랙 돔 시트가 결합된 메탈 돔 시트로 구성되고, 상기 도파로 시트는 배면에 도트 형상의 광 산란 패턴이 형성된 PC 혹은 PET 필름으로 구성되며, 상기 도파로 시트는 대광부로 유출되는 빛을 차단하기 위하여 대광부의 측면에 차광 테이프가 부착되고, 상기 도파로 시트에서 출사되는 빛을 효 율적으로 반사시키기 위하여 광 반사 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 도파로 시트는 배면에 프리즘 형상의 광 산란 패턴이 형성된 아크릴 수지(PMMA)로 구성되거나, 배면에 도트 형상의 광 산란 패턴이 형성된 광 확산 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 키패드용 백라이트 장치는 LED 를 광원으로 하고, 도파로 시트를 이용함으로써, 저렴한 비용으로 제조할 수 있으며, 도파로 시트의 전면과 배면에는 LED 광원으로부터 입사되는 빛을 효율적으로 산란시키기 위한 광 산란 패턴이 인쇄되어 균일한 빛으로 키패드를 조명할 수 있다.

그리고, LED 광원이 입사되지 않는 도파로 시트의 대광부 가장자리와 측면에는 외부로 누설되는 빛을 차단하기 위한 차광 수단이 형성되고, 도파로 시트의 저면 또는 배면에는 출사되는 광의 효율을 향상시키기 위한 광 반사 패턴이 형성되어, 높은 휘도와 균일도를 가지는 빛으로 키패드를 조명할 수 있는 효과가 있다. 또한, 도파로 시트의 전면에는 칼라층이 인쇄되어 다양한 색상을 구현할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해 질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 키패드용 백라이트 장치의 일반적인 구조를 나타낸 도면이며, 도 2는 광원으로부터 입사되는 빛의 경로를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 도파로 시트를 이용한 키패드용 백라이트 장치는 메탈 돔(20)이 부착된 인쇄회로기판(10) 상에 메탈 돔 시트(30), 도파로 시트(40), 실리콘 패드(60), 키패드(50)가 순차로 적층되는 구조를 이룬다.

여기서 인쇄회로기판(10)은 휴대폰 단말기 등의 장치를 구동시키기 위한 회로가 내장된 기판으로 키패드가 적용되는 장치에 PCB나 FPCB 이루어지며, 상측에는 입력 신호를 기판에 전달하기 위한 메탈 돔(20)이 부착되어, 키패드로부터의 누름 압력에 의해 기판의 접점 단자를 구동시켜 해당 신호를 전달하게 되며, 상기 메탈 돔(20)은 원 상태로의 복원을 위해 돔 형상으로 형성되는 것이 일반적이다.

전술한 메탈 돔 시트(30)는 점착제 등에 의해 인쇄회로기판(10) 상에 접착되어 메탈 돔(20)을 기판에 고정 부착시키게 되며, 일반적으로 화이트 돔 시트나 블랙 돔 시트를 사용하고 있다.

메탈 돔 시트(30)의 상측에는 LED(70)에 의한 점광원을 면광원으로 전환시켜 상측으로 조명하기 위한 도파로 시트(40)가 적층된다. 도파로 시트(40)는 일측면으로 입사되는 LED 광원을 전체적으로 균일하게 확산시키는 특징으로 가지는 필름(Light Guide Film)으로 광 투과율과 굴곡성이 우수한 PC 필름이나 PET 필름이 이용되며, 배면에는 광을 효율적으로 확산시키기 위한 도트 형상의 패턴들이 인쇄되어 형성된다.

도파로 시트(40)의 상측에는 키패드(50)가 실리콘 패드(60)에 의해 접착되 고, 키패드(50)에는 외부에서 시인될 수 있는 다양한 문자나 숫자 등이 각인되어 있으며, 하부의 도파로 시트(40)에 의해 이러한 문자 등이 발광된다.

그러나 키패드 백라이트 장치에 사용되는 일반적인 메탈 돔 시트(30)나 도파로 시트(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, LED(70) 광원으로부터 입사되는 빛(A)의 일부는 반대측 가장자리에서 외부로 유출되어(B) 키패드(50) 전면(前面)으로 조명되는 빛의 휘도는 떨어지게 된다. 이를 방지하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 메탈 돔 시트(30)와 도파로 시트(40)에는 외부로 유출되는 빛(B)을 차단하기 위한 차광 수단이 각각 형성된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메탈 돔 시트의 구조를 나타낸 평면도이다.

일반적으로 사용되는 메탈 돔 시트에 있어서, 화이트 돔 시트의 경우 빛을 반사하는 효율은 좋으나 입광부를 제외한 나머지 부분(이하 '대광부'라 한다.)에서 외측으로 빛이 새어 나오게 되는 빛샘 현상의 발생하고, 블랙 돔 시트의 경우 시트 자체에서 빛을 흡수하게 되어, 상측으로 반사되는 빛은 전체적으로 휘도가 떨어지게 된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 돔 시트(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 화이트 돔 시트(31)와 블랙 돔 시트(32)가 결합된 형태의 구조를 이루며, 입광부를 포함한 내측의 메탈 돔 시트는 화이트 돔 시트(31)로 구성되고, 나머지 가장자리 부분인 대광부의 메탈 돔 시트는 블랙 돔 시트(32)로 구성된다. 즉 화이트 돔 시트(31)의 입광부 측에는 LED(70) 광원이 용이하게 입사될 수 있도록 구성되고, 타 측 대광부는 블랙 돔 시트(32)로 구성되어, 상기 블랙 돔 시트에 의해 대광부 측의 빛이 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있게 된다.

여기서 본 발명의 실시예에 따른 휴대폰 키패드용 메탈 돔 시트(30)에서는 블랙 돔 시트의 폭(d)이 약 0.5 내지 1.0mm 가 되도록 결합되는 것이 바람직하며, 이러한 화이트/블랙 돔 시트의 결합구조에 의해 백라이트 장치는 빛샘 현상을 방지하면서도 균일도를 향상시킬 수 있었다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도파로 시트의 구조를 상세히 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 도파로 시트(40)의 일측(입광부)에서는 LED 광원에 의해 빛이 입사되며, 나머지 타측(대광부)에는 차광 테이프가 부착된 구조를 이룬다.

상기 차광 테이프(42)는 LED 광원이 입사되는 도파로 시트의 대광부 측면을 따라 부착되어 도파로 시트의 대광부 외부로 유출되는 빛을 차단하게 되고, 도시된 바와 같이 도파로 시트의 측면과 함께 전면(前面) 가장자리를 포함하여 부착되어 대광부 상측으로 유출되는 빛을 함께 차단할 수 있도록 구성될 수 있다. 이 경우 가장자리 전면에 부착되는 차광테이프의 폭(d)은 0.5 내지 1.0 mm 로 부착되는 것이 바람직하다.

도 5 와 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 다양한 패턴이 형성된 도파로 시트의 상세 단면도와 평면도를 각각 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 도파로 시트(40)는 우수한 광 투과율과 굴곡성이 우수한 투명 PC 필름이나 PET 필름으로 효율적인 광 확산을 위해 배면에는 도트 형상의 광 산란 패턴(41)이 형성되며, 외부로 유출되는 빛을 차단하여 전면(前面)으로 반사시키기 위한 광 반사 패턴(43)이 형성된 구조를 이룬다. 여기서 상기 광 산란 패턴(41)과 광 반사 패턴(43)은 인쇄 기법에 의해 형성될 수 있다.

전술한 광 산란 패턴(41)은 일반적으로 도파로 시트(40)의 배면에 형성되지만, 도시된 바와 같이 전면과 배면에 동시에 형성될 수도 있다. 또한, LED(70) 광원의 입광부에는 작은 크기로 형성되고, 입광부에서 멀어지는 대광부로 갈수록 점차 커지는 형상으로 형성되어 LED(70) 광원으로부터의 거리와 무관하게 도파로 시트(40) 전면에는 균일한 빛이 출사될 수 있도록 한다.

전술한 광 반사 패턴(43)은 은(Ag)이나 티탄산바륨(BaTiO3)을 인쇄한 것으로, 도파로 시트(40)의 대광부 가장자리를 따라 전면(前面)에만 형성되거나, 도시된 바와 같이 전면과 배면에 동시에 형성될 수 있다. 또한, 상기 광 산란 패턴(41)의 측부에도 더 형성되어 광 산란 패턴에서 출사된 빛이 전면으로 효율적으로 반사되도록 구성될 수 있다. 도파로 시트(40)에서 출사되는 빛은 LED(70) 광원의 위치에 따라 발광 영역이 중앙일 때와 중앙에서 벗어날 때 휘도가 서로 다르게 나타나게 되는데, 광 반사 패턴(43)에 의해 이러한 문제점을 해결하여 전체적으로 휘도와 균일도를 상승시키는 효과를 나타낼 수 있다. 특히 키패드의 사이즈가 증가하면 LED 광원의 균일도가 현저히 떨어지게 되는데, 이 경우 광 산란 패턴(41) 사이에 면적과 높이를 달리하는 광 반사 패턴(43)을 적절하게 인쇄하여 이러한 문제점을 해결할 수 있게 된다.

여기서 광 산란 패턴(41)은 광 산란 효과가 우수한 티탄산바륨(BaTiO3)이나 이산화티탄(TiO2), 이산화규소(SiO2), 탄산바륨(BaCO3) 등을 단독 또는 두가지 이상 적합한 비율로 섞어 바인더 수지에 혼합한 잉크로 도트 형상으로 스크린 프린팅(screen printing)법을 이용하여 인쇄하며, 광 반사 패턴(43)도 은(Ag)이나 티탄산바륨(BaTiO3), 고분자 비드 등을 반사층으로 하여 스크린 인쇄법으로 형성한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 키패드용 백라이트 장치의 적층 구조 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도면을 참조하면, 키패드용 백라이트 장치는 화이트 돔 시트와 블랙 돔 시트가 결합된 메탈 돔 시트(30)와 도파로 시트(40)가 점착제 등에 의해 결합되고, 도파로 시트(40)의 배면에는 광 산란 패턴(41)과 광 반사 패턴(43)이 형성된다. 여기서 점착층(44)과 광 산란 패턴(41), 광 반사 패턴(43)은 각각 동일한 레이어로 인쇄되어 전체적인 두께를 감소시킬 수 있고, 적절한 위치에 다양한 형상으로 인쇄할 수 있는 장점이 있다. 또한 도파로 시트(40)와 키패드(50)도 도시된 바와 같이 동일한 레이어로 결합될 수 있어, 전체적인 두께의 증가를 초래하지 않으면서 우수한 휘도와 균일도를 가지는 백라이트 장치를 제조할 수 있다.

도 8 및 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파로 시트의 구조를 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 도파로 시트(40)는 아크릴 수지(PMMA, Polymethyl Methacrylate) 필름을 이용한 시트이다. 도파로 시트는 빛의 난반사를 이용하기 때문에 원단의 광 투과 특성이 매우 중요한 요소로서, PMMA는 PC나 PET 필름보다 광 투과성이 우수한 특성을 가진다.

도면을 참조하면, PMMA 배면에는 프리즘 형상의 광 산란 패턴(41)이 형성되며, 이는 PMMA 원단 배면에 직접 브이 커팅(V-cutting)에 의한 표면 처리 가공을 하여 빛의 확산을 유도할 수 있으며, 전면에 도트 형상의 광 산란 패턴(41)을 더 인쇄하여, 전체적인 휘도를 증가시킬 수 있다.

도 9에 도시된 도파로 시트(40)는 원단으로 광 확산 필름(Optical diffusion Film)을 직접 사용한 시트이다. 도 9의 실시예에 따른 광 확산 필름은 일반적으로 사용되는 PC나 PET, PMMA 필름 대신 PET 필름에 프리즘 시트 기능이 부여되고, 필름 자체에 확산 물질이 포함되어 필름 자체가 광 확산 기능을 가지는 시트이다. 또한, 필름 배면에 도트 형상의 광 산란 패턴을 인쇄하여 빛이 균일하게 발광 될 수 있도록 한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 키패드용 백라이트 장치의 적층 구조의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도면을 참조하면, 도파로 시트와 키패드 사이에 칼라층(45)이 형성된다. 상기 칼라층(45)은 도파로 시트의 전면에 별도의 레이어로 인쇄를 하기 때문에 다양한 패턴이 가능하며, 필요한 부분에만 원하는 색상으로 구현이 가능하다. 또한 안료 혼합에 의한 산란 잉크의 손실(loss)을 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 각 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 광 산란 패턴이나 광 반사 패턴은 본 발명의 백라이트 장치가 사용되는 제품에 따라 다양한 형상과 위치로 변형될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 키패드용 백라이트 장치의 일반적인 구조를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 키패드용 백라이트 장치의 빛의 경로를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메탈 돔 시트의 구조를 나타낸 평면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도파로 시트의 구조를 상세히 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 패턴이 형성된 도파로 시트의 상세 단면도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 반사 패턴이 형성된 도파로 시트의 평면도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 키패드용 백라이트 장치의 적층 구조의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파로 시트의 구조를 나타낸 도면,

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파로 시트의 구조를 나타낸 도면,

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 인쇄회로기판 20 : 메탈 돔

30 : 메탈 돔 시트 40 : 도파로 시트

41 : 광산란패턴 42 : 차광테이프

43 : 광반사패턴 44 : 점착층

45 : 칼라층 50 : 키패드

60 : 실리콘패드 70 : LED

Claims (9)

1. 인쇄회로기판(PCB 또는 FPCB) 상에 메탈 돔, 메탈 돔 시트, 도파로 시트, 키패드 시트가 순차적으로 적층되고, 상기 인쇄회로기판 상의 일측에 광원(LED)이 구비되어 키패드를 조명하는 키패드용 백라이트 장치에 있어서,

   상기 도파로 시트는 전면(前面) 또는 배면(背面)에 도트 형상의 광 산란 패턴이 인쇄된 PC 혹은 PET 필름으로 구성되며, 상기 도파로 시트의 외부로 출사되는 빛을 전면(前面)으로 반사시키기 위한 광 반사 패턴이 대광부를 따라 전면(前面) 또는 배면(背面)에 인쇄되고,

   상기 메탈 돔 시트는 화이트 돔 시트와 상기 화이트 돔 시트의 대광부에 블랙 돔 시트가 결합된 이중 돔 시트로 구성되는 것을 특징으로 하는 키패드용 백라이트 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 광 반사 패턴은 상기 광 산란 패턴의 측부에도 더 인쇄된 것을 특징으로 하는 키패드용 백라이트 장치.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 광 산란 패턴 및 광 반사 패턴은 상기 도파로 시트의 전면 및 배면에 모두 인쇄된 것을 특징으로 하는 키패드용 백라이트 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 도파로 시트의 전면에는 칼라층이 더 인쇄되어 다양한 색상을 구현할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 키패드용 백라이트 장치.

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