KR100955609B1 - 도파로 필름 및 이를 구비한 발광 키패드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도파로 필름의 하면에 코팅층을 형성하면서, 코팅층에 패턴을 형성함으로써 도파로 필름이 잦은 키조작으로 인해 파손되는 내구성 문제를 해결하고, 더 나아가 코팅층의 굴절률을 도파로 필름의 굴절률보다 작게 하고, 필요에 따라 도파로 필름보다 작은 굴절률을 갖는 강화 코팅막을 도파로 필름의 상부에 형성하여 광의 일부를 전반사시킴으로써 도광 효율을 높여 고른 발광면적을 얻을 수 있는 도파로 필름 및 발광 키패드를 제공한다.

발광 키패드, 도파로, 내구성

Description

도파로 필름 및 이를 구비한 발광 키패드{LightGuide Film And Light Emitting Keypad Comprising The Same}

본 발명은 발광 키패드용 도파로 필름 및 발광 키패드에 관한 것이다.

발광 키패드의 광원으로 사용된 기존의 탑뷰 LED 방식의 발광 키패드는 탑뷰 LED 특성상 키패드가 상대적으로 두껍게 제작되고 상당수의 LED를 사용하며 또한, LED의 배치 위치에 따라 발광 균일도가 불균일하여 설계상의 어려움이 따르게 된다.

이러한, 기존의 탑뷰 LED 방식의 발광 키패드의 한계 등을 극복하기 위해 EL(Electro Luminescence) 램프 발광 방식(이하,'EL 방식'이라 함)이 적용된 슬림형 발광 키패드가 개발되었다.

도 1은 상기의 문제점을 보완하기 위한 종래의 EL 방식 발광 키패드의 단면도로서, 키탑(210), EL 메탈 돔 시트(220) 및 인쇄회로기판(230)으로 구성되며, 상 기 EL 메탈 돔 시트(220)는 EL 시트(221), 메탈 돔(223), 및 베이스 테이프(222)로 구성되어 초박막화, 낮은 소비전력을 실현하게 된다.

이러한 EL 방식 메탈 돔 키패드의 기능을 살펴보면, 사용자에 의해 키탑(210)이 눌러지면 키탑(210)의 후면에 위치한 돌기(211)에 의해 메탈 돔(223)과 인쇄회로기판(230)의 고정접점단자(231)가 접촉되어 스위칭되어 작동된다.

이러한 EL 방식 발광 키패드는 균일한 면발광을 제공하는 장점이 있으나, 노이즈의 발생 문제점이 있으며, 이로 인해 오작동이 발생할 우려가 있다. 또한, EL 방식은 교류 디바이스로서, 인버터와 인덕터 등의 회로부품이 필수적으로 구성되어 야 하기 때문에 실장 공간 문제와 추가적인 비용 문제가 발생되는 문제점이 있다.

발광 키패드의 발광 장치에 있어서, 상업화에 성공하기 위한 필수적 요소 두가지는 발광의 우수성 및 단가 경쟁력이다. 상기와 같이 EL 방식의 발광 키패드는 발광의 우수성 및 균일한 발광면을 얻을 수는 있으나 단가 경쟁력이 크게 떨어지며 최근의 시장이 단가 경쟁력을 우선시하는 경향이 있어 EL 방식은 서서히 시장에서 퇴화되어갈 것이다.

최근 발광 키패드 시장에 있어서, 단가 경쟁력 확보를 위해 발광 방식을 EL 방식에서 기존의 LED 방식으로 회귀하는 경향을 보이고 있으며, 더 나아가 도광 필름을 사용하여 적은 수의 LED를 사용하여도 우수한 발광면을 얻을 수 있는 측면 LED 발광 방식이 이슈화되어 있다.

그러나, 측면 발광 방식이어서 도광필름을 통해 광을 도광시켜 면발광을 유도한다고 하여도 광원에서 멀어질수록 휘도가 감소하는 문제를 해결하는 것이 쉽지 않으며, 이를 보완하기 위해 도광필름에 패턴을 형성하고 있으나 여전히 한계를 보이고 있다.

특히 도광필름에 패턴을 형성하는 경우 도광필름의 균열 문제가 더욱 문제시된다. 도광 필름을 사용하는 경우 슬림화를 위해 매우 얇은 두께의 필름을 사용하게 되는데, 키패드의 특성상 무수한 키 조작이 일어나게 되고 이러한 잦은 충격에 도광 필름의 패턴 부분에서 균열이 발생하여 내구성 및 신뢰성에 문제가 발생하고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 종합적으로 해결하기 위한 것으로,

도파로 필름에 직접 패턴을 형성하는 것이 아니라, 도파로 필름의 하면에 코팅층을 형성하면서, 코팅층에 패턴을 형성함으로써 도파로 필름이 파손되는 등 내구성 문제를 해결하고, 더 나아가 코팅층의 굴절률을 도파로 필름의 굴절류보다 작게 하고, 필요에 따라 도파로 필름보다 작은 굴절률을 갖는 강화 코팅막을 도파로 필름의 상부에 형성하여 광의 일부를 전반사시킴으로써 도광 효율을 높여 고른 발광면적을 얻을 수 있는 도파로 필름 및 발광 키패드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

광원으로부터 입사된 광을 가이드하여 면발광하는 도파로 필름; 상기 도파로 필름의 하면에 형성된 코팅층; 및 상기 코팅층에 형성되되, 발광 키패드의 키 영역에 해당하는 부분에 형성된 패턴;을 포함하여 이루어진 발광 키패드용 도파로 필름을 제공한다.

또한, 상기 패턴은 음각인 것을 특징으로 하는 발광 키패드용 도파로 필름을 제공한다.

또한, 상기 패턴은 양각인 것을 특징으로 하는 발광 키패드용 도파로 필름을 제공한다.

또한, 상기 코팅층의 굴절률은 상기 도파로 필름의 굴절률보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 키패드용 도파로 필름을 제공한다.

또한, 상기 도파로 필름의 상부에는 도파로 필름의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 강화 코팅막이 형성된 것을 특징으로 하는 발광 키패드용 도파로 필름을 제공한다.

본 발명은 또한, 다수의 키가 형성된 키판; 상기 키판의 하부에 형성되는 전술한 도파로 필름; 상기 도파로 필름의 측면에 위치되어 도파로 필름에 광을 조사하는 광원; 및 상기 도파로 필름의 하부에 위치되고, 돔스위치를 구비한 인쇄회로기판;을 포함하여 이루어진 발광 키패드를 제공한다.

본 발명에 따른 도파로 필름 및 이를 구비한 발광 키패드는 도파로 필름의 하면에 코팅층을 형성하면서, 코팅층에 패턴을 형성함으로써 도파로 필름이 잦은 키조작으로 인해 파손되는 내구성 문제를 해결하고, 더 나아가 코팅층의 굴절률을 도파로 필름의 굴절률보다 작게 하고, 필요에 따라 도파로 필름보다 작은 굴절률을 갖는 강화 코팅막을 도파로 필름의 상부에 형성하여 광의 일부를 전반사시킴으로써 도광 효율을 높여 고른 발광면적을 얻을 수 있는 도파로 필름 및 발광 키패드를 제공한다.

이하, 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 도면은 실제 크기 및 비율로 도시한 것이 아니며 설명의 편의를 위해 두께 등이 다소 과장되어 있음을 감안하여야 한다.

본 발명에 따른 도파로 필름은, 휘도 향상을 목적으로 하는 패턴을 도파로 필름에 직접적으로 형성하는 것이 아니라 도파로 필름의 하면에 코팅층을 형성하면서, 코팅층에 패턴을 형성함으로써 도파로 필름이 잦은 키조작으로 인해 파손되는 내구성 문제를 해결하고, 더불어 코팅층의 굴절률을 도파로 필름의 굴절률보다 작도록 하고, 필요에 따라 도파로 필름의 상부에 도파로 필름보다 작은 굴절률을 갖는 강화 코팅막을 구성하여 광의 일부를 전반사시킴으로써 도광 효율을 높여 고른 발광면적을 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 키패드용 도파로 필름의 평면도이며, 도 3a 내지 도 3d는 도 2의 도파로 필름의 단면도로서, 다양한 실시예를 보이 고 있다.

즉, 광원으로부터 입사된 광을 가이드하여 면발광하는 도파로 필름(10), 상기 도파로 필름의 하면에 형성된 코팅층(11), 및 상기 코팅층(11)에 형성되되, 발광 키패드의 키 영역에 해당하는 부분에 형성된 패턴(12)을 포함하여 이루어진 발광 키패드용 도파로 필름인 것을 특징으로 한다.

상기 도파로 필름(10)은 제한되지 않으나 광학적 투명성이 우수한 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴계 필름 등을 이용할 수 있으며, 슬림화, 광가이드 효율, 돔시트의 클릭감 등을 종합적으로 고려할 때, 50~250㎛의 두께가 바람직하다. 특히 폴리카보네이트의 경우 굴절률이 약 1.5 정도로 고굴절률을 갖고 있어 본 발명에 적용하기에 적합하다.

한편, 도파로 필름의 굴절률을 더욱 높이기 위하여 굴절률이 높고 투명한 필러를 함유시켜 제조하여도 좋다. 그 예로서, ZnO (1.9), TiO₂ (2.5), CeO₂ (1.9), ITO (1.95), ZrO₂ (2.1) 등을 들 수 있으며, 그 함량은 도파로 필름에 대해 1~30 중량%범위로 사용 가능하다.

상기 도파로 필름(10)의 하면에는 코팅층(11)이 형성된다. 특히 패턴을 도파로 필름(10) 대신 코팅층(11)에 직접 형성함으로써 도파로 필름의 내구성 문제를 해결할 수 있게 된다. 상기 코팅층(11)의 재료는 제한되지 않으며, 패턴을 형성할 수 있는 재료라면 모두 포함된다.

바람직하기로는 하드 코팅재료를 사용하는 것이 좋다. 하드 코팅재료를 사용함으로써 도파로 필름의 강도 및/또는 경도를 향상시킬 수 있게 되고, 패턴의 형상이 장기적으로 보존될 수 있다.

하드코팅 재료는 시중에서 판매되고 있으며 이들을 사용할 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다. 바람직하기로는 경화성 수지를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 코팅층(11)이 도파로 필름(10)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖도록 재료를 선택하는 것이 좋다. 즉, 코팅층(11)의 굴절률이 도파로 필름(10)의 굴절률보다 작게 하여, 전반사 효율을 높임으로써 보다 멀리 도광되어 균일성이 향상된 발광면을 얻을 수 있게 된다.

저굴절을 위한 코팅층 재료는 도파로 필름의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 코팅액이라면 모두 포함될 수 있다. 일례로는 코팅액 고형분 기준 저굴절 수지 70-99.5 중량%, 기타 첨가제 0.5~30 중량% 등으로 된 하드 코팅액을 사용할 수 있다. 상기 수지가 경화성 수지인 경우에는 첨가제로서 경화 개시제가 더 포함된다.

상기 저굴절 수지로는 플로린 및 실리콘을 포함하고 있는 화합물 등을 들 수 있으며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 저굴절 수지는 일본 JSR을 포함하여 3M 및 듀폰 등에서 시판되고 있다. 저굴절 수지는 열경화 또는 자외선 경화가 가능한데 먼저 열경화형의 경우 수소위치가 플로린으로 대체된 -CF2- 반복기를 함유하면서 옥사이드 형태로 연결되어 있거나 또는 사이클릭 구조일 경우 수소가 플로린으 로 바뀐 형태의 화합물이 사용된다. 이때 체인 말단에 실리케이트 작용기를 함유하도록 하여 열에 의해 경화가 이루어지게 제조되어 판매되고 있다. 또한 플로로 카복실릭 에시드, 플로로 실란 화합물을 사용하여 경화를 시켜 사용이 가능하다.

자외선 경화형의 경우 자외선에 의해 경화가 되게 하기 위하여 아크릴레이트/메타크릴레이트기를 말단에 함유한 퍼플로로 아크릴레이트/메타크릴레이트, 폴리퍼플로로 우레탄 아크릴레이트/메타크릴레이트, 플로로아크릴레이트/메타크릴레이트 등과 같은 모노머 및 올리고머가 시판되고 있으며 올리고머의 경우 2-10개 까지의 경화가능한 관능기를 포함하는 것이 가능하며 이러한 다관능기 올리고머를 이용하면 우수한 물성을 미리 부여한 후 사용할 수 있기 때문에 안정적인 물성의 구현이 가능하다.

상기 코팅층(11)은 일반적인 공지의 박막 제조 기술을 사용하여 쉽게 형성될 수 있다. 즉, 바코팅, 롤코팅, 그라비아, 역그라비아 등을 이용할 수 있으며 또한 스프레이법을 이용하여 분사하여 막을 제조한 후 경화를 시키거나 또는 진공은 아니더라도 압력을 낮추어 타겟 위치에 필름이 지나가게 하고 저반사를 필요로 하는 면에 증착과 같은 형태로도 저반사 코팅을 할 수 있다. 코팅층(11)의 두께는 제한되지 않으나 10 ~ 200㎛의 두께로 형성되는 것이 좋다.

상기 코팅층(11)과 도파로 필름(10)의 보다 바람직한 굴절률 차이는 도파로 필름의 굴절률 대비 코팅층의 굴절률이 0.4 ~ 0.9 배인 것이 바람직하다. 0.9배 초과에서는 전반사 효율이 떨어지며, 0.4 미만으로 굴절률 차이를 내는 경우에는 고가의 재료를 사용하여야 하므로 단가 경쟁력 면에서 바람직하지 않다.

또한, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 코팅층(11)에 직접적으로 패턴(12)이 형성된다. 상기 패턴을 광원으로부터 멀어짐에 따라 더욱 조밀하게 하거나 패턴의 크기를 증가시키면 광원으로부터 멀어져도 보다 균일한 면발광을 얻을 수 있다. 또한, 특정 영역, 예를 들어 키의 위치의 영역에 도트 패턴을 집중하게 되면 키의 영역에서 발광이 집중되어 휘도가 타영역보다 증가하게 된다. 발광 키패드의 경우 키의 영역의 발광이 중요하므로 키의 영역에 패턴을 집중하는 것이 보다 바람직하다. 다만, 균일한 패턴을 본 발명에서 제외하는 것은 아니다.

상기 패턴(12)은 코팅층(11)에 대해서 도 3a에서처럼 음각으로 형성될 수 있다. 음각 패턴의 형성방법은 제한되지 않으며 바람직하기로는 코팅층의 도포 후에 양각 성형틀로 가압하여 음각을 형성하는 것이 간편하다. 경화성 수지의 경우, 성형틀 가압 후에 경화시킨다.

또한, 도 3b에서처럼 양각으로 형성될 수도 있다. 이 경우에도 코팅층(11)의 도포 후에 음각 성형틀로 가압하여 간편하게 형성시킬 수 있다.

도 3c는 코팅층(11)을 형성한 후에 별도의 도트 패턴을 직접 형성하는 방법이다. 상기 도트 패턴은 경화성 수지 조성물을 사용하여 형성되는 것이 좋다. 특히 경도가 우수한 경화성 수지 조성물을 사용할 경우 도트 패턴의 손상을 최소화 할 수 있다. 경화성 수지 조성물로는 잘 알려진 경화성 수지 조성물을 사용할 수 있 으며, 특히 광경화성 수지 조성물이 바람직하며, 광개시제가 더 포함될 수 있다. 일례로, 아크릴계 수지 조성물이 사용될 수 있다. 즉, 도트 패턴의 위치에 경화성 수지 조성물을 선택적으로 도포한 후 경화시켜 제조될 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 일실시에에 따른 도파로 필름의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 도파로 필름(10)의 상부에는 강화 코팅막(13)이 형성되는 것이 좋다. 강화 코팅막(13)을 통해 도파로 필름의 강도 또는/및 표면경도를 높일 수 있어 도파로 필름의 내구성을 향상시키게 되며, 특히 일반적 발광 키패드의 구성에서 키판의 돌기와 도파로 필름 간의 직접적 접촉이 일어나는 구성이 대부분인 점에서 강화 코팅막의 구성은 존재 의의가 크다.

상기 강화 코팅막(13)의 코팅재료는 도파로 필름의 강도 또는/및 표면경도를 높일 수 있는 코팅 재료라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 또한, 강화 코팅막의 굴절률은 도파로 필름의 굴절률보다 작은 것이 전반사 효율을 높임으로써 보다 멀리 도광되어 균일성이 향상된 발광면을 얻을 수 있는 점에서 유리하다. 이런 점에서 전술한 코팅층의 재료들을 선택하여 사용할 수 있으며 자세한 설명은 생략한다.

강화 코팅막(13)의 두께는 제한되지 않으나 1 ~ 200㎛의 두께로 형성되는 것이 좋다.

도 5a 내지 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 도파로 필름을 구비한 발광 키 패드의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 다수의 키가 형성된 키판(20), 상기 키판의 하부에 형성되는 전술한 특징의 도파로 필름, 상기 도파로 필름의 측면에 위치되어 도파로 필름에 광을 조사하는 광원(40), 및 상기 도파로 필름의 하부에 위치되고, 돔스위치(31, 32)를 구비한 인쇄회로기판(30)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기 광원(40)은 제한되지 않으나 LED가 가장 바람직하며, 광원은 도파로 필름의 측면에 위치하며, 도 2에 도시된 키패드의 평면도에서 아래쪽, 위쪽, 왼쪽, 오른쪽 중에서 선택적으로 위치할 수 있으며, 다수 존재하는 것이 좋다. 상기 도파로 필름은 전술한 도파로 필름을 사용할 수 있으며, 자세히 전술하였으므로 설명을 생략한다.

상기 키판(20)은 도시된 것으로 한정되지 않으며, 본 기술분야에서 알려진 키판 구성은 모두 포함된다. 또한, 본 발명은 키판의 형상 및 재질을 한정하지는 않는다. 즉, 키판의 각키는 볼록하게 형성되어 있을 수도 있고, 평판으로 형성되고 단지 각키에 해당하는 문자 또는 숫자로 각키가 표현될 수도 있다. 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 자세한 설명을 생략한다.

바람직하기로는, 상기 키판(20)은 키들이 일체로 형성된 투명한 평판시트로 이루어진 것이 좋다. 또한, 상기 키들은 키판의 하부에 잉크층 인쇄를 통해 키가 표현될 수 있으며, 키를 제외한 영역은 유색의 증착층을 마련하여 색을 입힐 수도 있다. 또한, 상기 키판은 상면에 스크레치를 방지하기 위한 보호코팅층이 형성될 수도 있다. 또한, 도 5a와 같이 하부돌기(21)가 존재할 수도 있다. 또한, 키판에 탄성을 위해 투명 고무 또는 실리콘 재료 등으로 구성된 탄성층이 더 추가될 수 있다.

상기 도파로 필름(10)의 하부에는, 돔스위치를 구비한 인쇄회로기판(30)이 결합되는 것이 좋으며, 상기 돔스위치는 접점단자(32)와 상기 접점단자의 상부에 상기 접점단자와 이격되게 위치된 메탈돔(31)으로 이루어지는 것이 좋다. 상기 메탈돔은 탄성력이 우수한 재질이 클릭성 향상을 위해 좋다.

따라서, 사용자에 의해 키패드부의 키판이 눌러지게 되면 특정키의 하부에 마련된 인쇄회로기판의 메탈돔이 가압되어 이에 따라 메탈돔이 접점단자에 접촉되어 스위칭되게 된다.

상기의 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하기 위함이 아니므로 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 가할 수 있는 변형, 수정, 생략 등은 특허청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 1은 일반적인 무선단말기의 사시도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도파로 필름의 평면도,

도 3a 내지 3c는 본 발명의 일실시예들에 따른 도파로 필름의 단면도,

도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 도파로 필름의 단면도,

도 5a 내지 5c는 본 발명의 또 다른 일실시예들에 따른 도파로 필름의 단면도이다.

** 도면의 주요부호에 대한 설명 **

10: 도파로 필름

11: 코팅층

12: 패턴

13: 강화 코팅막

20: 키판

21: 하부돌기

30: 인쇄회로기판

31: 메탈돔

32: 접점단자

40: 광원

Claims (6)

1. 광원으로부터 입사된 광을 가이드하여 면발광하는 도파로 필름;

   상기 도파로 필름의 하면에 형성된 코팅층; 및

   상기 코팅층에 형성되되, 발광 키패드의 키 영역에 해당하는 부분에 형성된 패턴;을 포함하여 이루어고,

   상기 코팅층의 굴절률은 상기 도파로 필름의 굴절률보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 키패드용 도파로 필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 음각인 것을 특징으로 하는 발광 키패드용 도파로 필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 양각인 것을 특징으로 하는 발광 키패드용 도파로 필름.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 도파로 필름의 상부에는 도파로 필름의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 강화 코팅막이 형성된 것을 특징으로 하는 발광 키패드용 도파로 필름.
6. 다수의 키가 형성된 키판;

   상기 키판의 하부에 형성되는 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항의 도파로 필름;

   상기 도파로 필름의 측면에 위치되어 도파로 필름에 광을 조사하는 광원; 및

   상기 도파로 필름의 하부에 위치되고, 돔스위치를 구비한 인쇄회로기판;을 포함하여 이루어진 발광 키패드.

Images