KR101030388B1

KR101030388B1 - 광학 셔터 및 도광판을 이용한 키패드 어셈블리와 이를 구비한 휴대 단말

Info

Publication number: KR101030388B1
Application number: KR1020090016851A
Authority: KR
Inventors: 정선태; 박성수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2011-04-20
Also published as: EP2224315A2; EP2224315B1; KR20100097947A; US20100219059A1; US8493329B2; EP2224315A3

Abstract

본 발명에 따른 키패드 어셈블리는, 인가 전압에 따른 광차단 또는 광투과를 수행하는 광학 셔터와; 상기 키패드 어셈블리의 내부에서 생성되어 그 내부로 결합한 광을 내부 전반사를 통해 도파시키는 도광판과; 상기 도광판으로부터 출사한 내부 광과 상기 광학 셔터를 통과한 상기 키패드 어셈블리의 외부로부터의 광 모두에 의해 조명되는 적어도 하나의 기호 패턴을 구비한 기호 패턴층을 포함한다.

키패드, 도광판, 액정표시장치, 광학 셔터, 휴대 단말

Description

광학 셔터 및 도광판을 이용한 키패드 어셈블리와 이를 구비한 휴대 단말{KEYPAD ASSEMBLY USING OPTICAL SHUTTER AND LIGHT GUIDE PANEL AND PORTABLE TERMINAL HAVING THE SAME}

본 발명은 휴대 기기 또는 휴대 단말에 구비되어 사용자로부터의 키 입력을 수신하기 위한 키패드 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 광학 셔터와 도광판을 이용한 키패드 어셈블리에 관한 것이다.

근래에 다양한 기능들의 디지탈 응용 기기들이 개별적으로 출시되면서, 사용자에게 휴대의 불편함을 야기하였고, 최근에는 휴대 전화를 중심으로 여러 응용 기기들을 하나로 통합하는 디지털 융합(digital convergence) 기술이 발달하고 있다. 예를 들면, MP3 플레이어(player), 디지탈 카메라, 게임 기기 등이 융합된 휴대 전화들이 많이 출시되고 있다.

한편, 이러한 휴대 전화로의 융합에 있어서, 통화에 필요한 숫자 키들 및 기능 키들 이외에 각 피융합 기기의 고유한 입력 키들을 상기 휴대 전화에 구현할 필요가 있다. 한글 자모, 영문자, 숫자, 특수 문자 등 입력해야 할 기호들(symbols)은 많고, 구현 가능한 키 버튼들의 숫자는 제한되어 있으므로, 이를 소프트웨어적 으로 해결하고 있지만, 사용자는 많은 불편함을 감수해야 한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 디스플레이 기능이 있는 키패드가 제안되고 있다. LCD(liquid crystal diaplay) 또는 OLED(organic light emitting diodes) 디스플레이 키패드는 입력 장치인 터치 스크린(touch screen)을 LCD 또는 OLED 위에 적층하고, 상기 LCD 또는 OLED 상에 소프트웨어적으로 키 맵(map)을 구현한다.

전자종이를 구비한 전자종이 디스플레이 키패드는 얇고, 가볍고, 소비전력이 거의 없다.

LCD 또는 OLED 디스플레이 키패드에는 클릭감을 제공하기 위한 돔 스위치(dome switch)를 적용하기 어렵고, 두꺼우며, 소비 전력이 크고, 야외 시인성이 불량하여 키 맵의 식별이 쉽지 않다는 문제점이 있다.

전자종이 디스플레이 키패드는 컬러 표현에 제약이 있어 단조로운 느낌을 준다는 문제점이 있다.

따라서, 얇고, 가볍고, 소비전력이 작으며, 색 재현성 및 야외 시인성이 좋으며, 클릭감을 고려한 설계가 가능한 키패드 어셈블리가 요구된다.

본 발명의 일측면에 따른 키패드 어셈블리는, 인가 전압에 따른 광차단 또는 광투과를 수행하는 광학 셔터와; 상기 키패드 어셈블리의 내부에서 생성되어 그 내부로 결합한 광을 내부 전반사를 통해 도파시키는 도광판과; 상기 도광판으로부터 출사한 내부 광과 상기 광학 셔터를 통과한 상기 키패드 어셈블리의 외부로부터의 광 모두에 의해 조명되는 적어도 하나의 기호 패턴을 구비한 기호 패턴층을 포함한다.

본 발명에 따른 키패드 어셈블리는 아래와 같은 이점들을 갖는다.

첫째, 상기 키패드 어셈블리는 도광판과 외부 광에 의한 조명 방식을 취하므로, 야외 시인성이 좋고, 소비 전력이 작다는 이점이 있다.

둘째, 상기 키패드 어셈블리를 구비한 휴대 단말은 기능별 맞춤 키 맵을 제공할 수 있어서 직관적인 UI를 제공할 수 있다는 이점이 있다. 예를 들어, 상기 휴대 단말은 전화 연결시 숫자만을 표시하거나, 문자 입력시 문자 세트를 표시하거나, 멀티미디어 기능 사용시 상하좌우 화살표 내지는 구동, 정지, 후진, 전진 등의 아이콘들만을 표시할 수 있다.

셋째, 상기 키패드 어셈블리는 광원, 액정표시장치, 기호 패턴층 등을 이용하여 컬러 표현을 자유롭게 할 수 있고, 돔 스위치의 적용이 용이하므로, 다양한 디자인을 제공할 수 있어서 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 키패드 어셈블리를 구비한 휴대 단말을 나타내는 도면이다.

도 1에는, 상기 휴대 단말(100)이 무선 통신부(110), 키패드 어셈블리(200), 메모리(120), 표시부(140) 및 제어부(130)를 포함하는 것으로만 도시되어 있으나, 이외에 상기 휴대 단말(100)은 카메라, 스피커, 마이크 등을 더 포함할 수 있다.

상기 무선 통신부(110)는 안테나를 이용하여 공중으로부터 무선 하향 신호를 수신하고, 상기 무선 하향 신호를 복조하여 얻어진 하향 데이터를 상기 제어부(130)로 출력한다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는 상기 제어부(130)로부터 입력된 상향 데이터를 변조하여 무선 상향 신호를 생성하고, 생성된 무선 상향 신호를 안테나를 이용하여 공중으로 무선 전송한다. 이러한 변조 및 복조는 바람직하게는 부호분할다중접속(code division multiple access: CDMA) 방식에 따라 수행될 수 있고, 이외에 주파수분할다중(frequency division multiplexing: FDM) 방식, 시분할다중(time division multiplexing: TDM) 방식 등에 따라 수행될 수도 있다.

상기 키패드 어셈블리(200)는 상기 제어부(130)의 제어에 따라 복수의 소프트 버튼들(soft buttons)을 포함하는 키 맵을 표시하고, 사용자가 상기 소프트 버튼을 클릭하면, 이에 따른 키 입력 신호 또는 정보를 상기 제어부(130)로 출력한다. 상기 소프트 버튼은 상기 키패드 어셈블리(200)의 외부 및 내부 광에 의해 조명됨으로써 표시되는 버튼을 의미하고, 기계적 버튼은 디스플레이 기능이 없고 그 표면에 적어도 하나의 기호 또는 그림이 인쇄된 통상의 푸쉬 버튼(push button)을 의미한다.

상기 표시부(140)는 상기 제어부(130)의 제어에 따른 영상을 화면에 표시한다.

상기 메모리(120)는 다양한 기능들의 애플리케이션들(applications)과 이와 관련된 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface: GUI)를 제공하기 위한 영상들, 사용자 정보, 문서 등과 관련된 데이터베이스들(databases), 상기 휴대 단말(100)을 구동하는데 필요한 배경 영상들(메뉴 화면, 대기 화면 등) 또는 운영 프로그램들 등을 저장한다.

상기 제어부(130)는 상기 표시부(140)를 통해 사용자 인터페이스를 제공하고, 상기 키패드 어셈블리(200)를 통해 다양한 모드의 키 맵을 제공하며, 상기 키패드 어셈블리(200)를 통한 사용자의 키 입력에 대응한 프로그램 동작, 즉 상기 표시부(140) 상의 문자 출력, 발호 서비스 등의 프로그램 동작을 수행한다.

도 2는 상기 키패드 어셈블리(200) 상에 표시되는 다양한 모드의 키 맵을 나타내는 도면이다.

도 2의 (a)는 상기 키패드 어셈블리(200) 상에 각각 숫자, 특수 기호 및 영문자 중의 적어도 하나의 기호를 포함하는 복수의 소프트 버튼들(410)이 표시된 것을 나타내고, 도 2의 (b)는 상기 키패드 어셈블리(200) 상에 각각 숫자 및 특수 기호 및 영문자 중의 적어도 하나의 기호를 포함하는 복수의 소프트 버튼들(420)이 표시된 것을 나타내고, 도 2의 (c)는 상기 키패드 어셈블리(200) 상에 각각 영문자를 포함하거나 비어 있는 복수의 소프트 버튼들(430)이 표시된 것을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 키패드 어셈블리를 나타내는 도면이다. 상기 키패드 어셈블리(200)는 광학 셔터(210)와, 기호 패턴층(symbol pattern layer, 282)을 구비한 백라이트 장치(backlight device, 270)와, 스위치 기판(switch substrate, 300)을 포함한다.

상기 광학 셔터(210)는 각각 인가 전압에 따른 광차단 또는 광투과를 수행하는 복수의 화소들을 구비한 액정표시장치(liquid crystal display, 212)와, 커버층(220)을 포함한다.

상기 커버층(220)은 상기 키패드 어셈블리(200)의 최상단에 위치하여 사용자 입력 수단과 접촉하는 투명한 층으로서, 상기 키패드 어셈블리(200)의 내부를 외부로부터 보호하기 위해 제공된다. 선택적으로 상기 커버층(220)은 터치스크린을 구현하기 위한 터치 패널을 포함할 수 있다.

상기 커버층(220)의 상면에는 사용자의 입력 위치를 특정하기 위한 소프트 버튼의 테두리 또는 키패드의 테두리가 컬러 또는 흑백 인쇄를 통해 표시될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버층(220)의 상면에 격자무늬(즉, 가로,세로의 직선들이 직 각으로 교차하는 무늬), 사각형 무늬 또는 이들의 조합 등이 표시될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버층을 나타내는 도면이다. 상기 커버층(220a)은 기판(222)과, 상기 기판(222)의 상면 상에 배치된 복수의 키 버튼들(224)을 포함한다. 상기 각 키 버튼(224)은 접착제를 이용하여 상기 기판(222)의 상면에 부착되거나, 사출 성형 등을 통해 상기 기판(222)과 일체로 형성될 수 있다. 상기 각 키 버튼(224)은 사각 블럭, 원 기둥, 타원 기둥 등의 임의의 형상을 가질 수 있다.

상기 액정표시장치(212)는 액정층(230)과, 액정 분자들의 배열 상태를 제어하기 위해 상기 액정층(230)의 상하에 배치된 상부 및 하부 유리 기판(upper and lower glass substrates, 242, 244)을 포함한다. 상기 하부 유리 기판(244)의 상면에는 화소 전극층(piexel electrode layer, 254)이 적층되고, 상기 상부 유리 기판(242)의 하면에는 민무늬 평판 형태의 공통 전극층(common electrode layer, 252)이 적층된다. 상기 액정표시장치(212)는 상기 액정층(230)의 상하에 배치되며 각각 입력된 광을 선편광(linear polarization)시키는 상부 및 하부 편광판(upper and lower polarization plates, 262, 264)을 더 포함한다. 이때, 상기 상부 및 하부 편광판(262, 264)의 편광 방향들은 서로 직교하고, 상기 상부 편광판(26)은 상기 상부 유리 기판(242)의 상면에 적층되고, 상기 하부 편광판(264)은 상기 하부 유리 기판(244)의 하면에 적층된다. 상기 액정표시장치(212)로는 통상의 투명 LCD, 특정 색상을 갖는 시매틱(sematic) LCD, 온도에 따라 색상이 변하는 콜레스터릭(choleseric) LCD 등을 사용할 수 있다.

상기 화소 전극층(254)은 다양한 전극 패턴들을 가질 수 있으며, 각 전극 패턴은 소프트 버튼의 테두리, 키패드의 테두리, 한글 자모, 영문자, 숫자, 특수 기호, 아이콘(예를 들어, 시계 모양, 전화 모양, 화살표, 정지 표시 등) 등의 기호를 나타낸다.

상기 액정표시장치(212)는 상기 화소 전극층(254)의 양태에 따라 액티브 매트릭스(active matrix) 구동 방식 또는 세그먼트(segment) 구동 방식으로 동작할 수 있다.

도 5 및 도 6은 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정표시장치를 설명하기 위한 도면들이다. 도 5는 상기 액정표시장치의 구동 장치를 나타내며, 도 6은 화소 전극층의 회로도를 나타낸다.

상기 액정표시장치(212)는 각각 인가 전압에 따른 광차단 또는 광투과를 수행하는 복수의 화소들(214)을 구비한다. 상기 화소 전극층(254a)은 상기 화소들(214)과 일대일 대응되는 복수의 화소 전극(218a)을 가지며, 상기 각 화소 전극(218)은 해당 박막 트랜지스터(thin film transistor: TFT, 216)를 통해 해당 스캔 라인(scan line, 345) 및 데이터 라인(data line, 355)에 연결된다. 상기 각 박막 트랜지스터(216)는 게이트(gate: G), 드레인(drain: D) 및 소스(source: S)를 가지며, 상기 게이트는 해당 스캔 라인(345)과 연결되고, 상기 드레인은 해당 데이터 라인(355)과 연결되며, 상기 소스는 해당 화소 전극(218a)과 연결된다. 스캔 드라이버(340)는 스캔 라인들(345)에 순차적으로 번지 신호들을 공급하고, 데이터 드라이버(350)는 데이터 라인들(355)에 데이터 신호들을 공급한다. 상기 각 박막 트 랜지스터(216)는 온/오프 스위치로서 기능하며, 연결된 스캔 라인(345) 및 데이터 라인(355) 모두에 신호들이 공급되는 경우에만 온 상태가 되고, 상기 박막 트랜지스터(216)가 온 상태일 때 해당 화소 전극(218a)에 전압이 인가된다. 상기 공통 전극층(252)은 접지로서 기능한다. 상기 각 화소 전극(218a)은, 전압이 인가된 경우에 입사된 광을 투과시키며, 전압이 인가되지 않는 경우에 입사된 광을 차단한다. 예를 들어, 상기 키패드 어셈블리(200)가 'A'라는 기호를 표시하고자 하는 경우에, 상기 액정표시장치(212)는 'A'의 패턴을 갖도록 해당 화소들(218a)에 전압을 인가한다. 상기 키패드 어셈블리(200)의 외부로부터의 광은 상기 기호 패턴의 화소들(218a)을 왕복으로 투과하고, 상기 키패드 어셈블리(200)의 내부에서 생성된 광은 상기 패턴의 화소들(218a)을 1회 투과하며, 상기 내부 및 외부 광들이 상기 기호 패턴층(282)의 'A' 기호를 조명함으로써, 상기 키패드 어셈블리(200)는 'A'라는 기호를 표시하게 된다.

도 7은 세그먼트 구동 방식의 액정표시장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 7에는 화소 전극층(254b) 상의 한 전극 패턴이 도시되어 있다.

상기 화소 전극층(132)은 각각 복수의 화소들과 대응되는 복수의 세그먼트들(218b)을 포함한다. 하나의 기호와 대응되는 하나의 전극 패턴은 하나의 세그먼트 또는 세그먼트들의 조합과 대응된다. 예시된 바와 같이, 전체적으로 '8'자 형태를 나타내는 세그먼트들(218b)의 조합에 있어서, 전압이 인가되는 세그먼트들의 위치 및 수를 변경함으로써, 도 7의 (a)와 같이 '3'을 나타내거나, 도 7의 (b)와 같이 '5'를 나타낼 수 있다.

본 실시예에서, 하나의 기호에 복수의 세그먼트들(218b)을 할당하고 있으나, 하나의 기호에 하나의 세그먼트를 할당할 수도 있다. 즉, 도시된 세그먼트들(218b)을 분리하지 않고 연속적으로 이어지도록 함으로써, 하나의 세그먼트로 '8'과 같은 하나의 기호를 나타내도록 할 수도 있다.

도 8은 도 1에 도시된 화소 전극층(254)을 나타내는 평면도이다. 상기 화소 전극층 상의 전극 패턴들(256 ~ 258)은 종류별로 그룹핑되고, 각 그룹별로 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 상기 화소 전극층(254)의 전극 패턴들은 소프트 버튼의 테두리(256)와, 숫자 및 특수 기호로 이루어진 제1 그룹(257)과, 영문자(258)로 이루어진 제2 그룹으로 구분된다. 도 2의 (b)와 같은 키 맵을 제공하기 위해, 상기 소프트 버튼의 테두리(256)와 상기 제1 그룹에만 전압을 인가하고, 상기 제2 그룹에 전압을 인가하지 않음으로써, 상기 키패드 어셈블리(200)는 숫자 및 특수 기호만을 외부에 표시하게 된다. 도 2의 (c)와 같은 키 맵을 제공하기 위해, 상기 소프트 버튼의 테두리(256)와 상기 제2 그룹에만 전압을 인가하고, 상기 제1 그룹에 전압을 인가하지 않음으로써, 상기 키패드 어셈블리(200)는 영문자만을 외부에 표시하게 된다.

다시 도 3을 참고하면, 상기 백라이트 장치(270)는 기호 패턴층(282), 광원(275), 도광판(280) 및 탄성층(elastic layer, 290)을 포함한다.

상기 기호 패턴층(282)은 상기 도광판(280)의 상면에 적층되며, 다수의 기호 패턴들을 포함한다. 상기 기호 패턴층(282)은 입사한 광의 일부를 반사하고, 나머지 광은 투과하는 특성을 갖는다.

도 9는 도 1에 도시된 기호 패턴층(282)을 나타내는 평면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 기호 패턴층(282)은 소프트 버튼의 테두리(283), 숫자/특수 기호(283) 및 영문자(285)와 같은 기호 패턴들을 포함하고, 상기 각 기호 패턴(283 ~ 285)은 동일한 모양의 해당 전극 패턴(256 ~ 258)과 정렬된다. 상기 기호 패턴층(282)은 기호 패턴들이 인쇄된 필름이거나, 상기 도광판(280)의 상면에 인쇄된 층일 수 있다.

상기 광원(275)은 상기 도광판(280)의 제1 측면과 그 발광면이 대면하도록 배치된다. 상기 광원(275)으로부터 출사된 광은 상기 도광판(280)의 제1 측면을 통해 그 내부로 결합한다. 상기 광원(275)은 백색 발광다이오드(light emitting diode: LED), RGB 레이저 다이오드들(laser diodes)의 조합체, 단색 레이저 다이오드 등일 수 있다.

상기 액정표시장치(212), 광원(275) 및 기호 패턴층(282)의 컬러 조합을 통해 다양한 색상 패턴의 디스플레이를 구현할 수 있다.

상기 기호 패턴층(282)의 기호 패턴들(283 ~ 285)이 백색인 경우, 복수 그룹의 기호 패턴들(283 ~ 285)에 각각 다른 색상의 광을 할당함으로써, 소프트 버튼들의 테두리들(283)은 적색, 제1 그룹의 기호 패턴들(284)은 녹색, 제2 그룹의 기호 패턴들(285)은 청색으로 내부 조명하거나, 전체 기호 패턴들(283 ~ 285)을 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색상으로 내부 조명할 수 있다.

상기 광원(275)이 백색 발광다이오드인 경우, 소프트 버튼들의 테두리들(283)은 적색, 제1 그룹의 기호 패턴들(284)은 녹색, 제2 그룹의 기호 패턴 들(285)은 청색으로 인쇄될 수 있다.

상기 도광판(280)은 전체적으로 상면, 하면 및 제1 내지 제4 측면들을 갖는 사각판의 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있으며, 상기 탄성층(290)의 상면에 적층되고, 그 내부로 결합한 광을 도파시킨다. 상기 결합한 광은 상기 도광판(280)의 제1 측면에서 이와 반대편에 위치하는 제2 측면으로 진행한다. 이때, 상기 도광판(280)의 제1 측면은 내부 광이 결합하는 측면을 지칭한다. 상기 도광판(280)의 내부로 결합한 광은 내부 전반사(total internal reflection)에 의해 진행한다.

상기 도광판(280)은 각각 상기 도광판(280) 내로 진행하는 광의 일부를 상기 도광판(280)의 외부로 추출함으로써 상기 기호 패턴층(282)에 입사시키는 복수의 광추출 패턴(light extracting pattern, 288)을 갖는다. 상기 광추출 패턴(288)은 상기 도광판(280)의 상면에 형성된다. 상기 광추출 패턴(288)은 입사된 광을 상기 기호 패턴층(282) 측으로 투과시킨다. 상기 각 광추출 패턴(288)은 상기 도광판(280)의 상면에 형성된 적어도 하나의 V-형상체(그 길이 방향에 수직인 횡단면이 'V'자 형상을 갖는 홈, 요철 등) 또는 피라미드 형태를 갖는 복수의 홈 또는 요철로 형성될 수 있다. 상기 각 광추출 패턴(288)이 V-형상체로 구현되는 경우에, 상기 V-형상체는 상기 도광판(140)의 제3 측면에서 그 반대편에 위치하는 제4 측면까지 연장될 수 있다. 상기 V-형상체는 톱니(saw tooth) 형상을 가질 수도 있고, 임의의 설계치에 따라 다소 변형된 형상을 가질 수도 있다.

이외에, 필요에 따라서, 상기 각 광추출 패턴(288)은 상기 도광판(280)의 상면에 음각으로 형성된 다양한 형태의 홈들 또는 양각으로 형성된 복수의 돌기로 구 성될 수 있다. 예를 들어, 상기 각 광추출 패턴(288)은 복수의 홈 또는 복수의 돌기로 구성될 수 있고, 각 홈 또는 돌기는 반구, 삼각뿔 등의 다양한 형태를 가질 수 있다. 필요에 따라, 상기 각 광추출 패턴(288)은 스크래치, 인쇄 등에 의해 형성되는 반사 또는 산란 패턴으로 구현될 수도 있다.

또한, 필요에 따라서, 상기 광추출 패턴(288)은 상기 도광판(280)의 상면 전체에 균일 또는 불균일하게 분포할 수도 있다.

상기 도광판(280) 내의 광이 발광 소자(275)와 인접한 제1 측면으로부터 제2 측면으로 진행하면서 감쇄됨에 따라서, 상기 도광판(280)의 상측에 나타나는 휘도 분포는 상기 도광판(280)의 제1 측면으로부터 제2 측면으로 갈수록 점차 감소하는 양상을 보일 수 있다. 이러한 휘도 불균일을 해소하기 위해, 동일한 전체 패턴 크기를 기준으로, 상기 광추출 패턴(280)의 밀도가 상기 도광판(280)의 제1 측면으로부터 제2 측면으로 갈수록 점차 증가하도록 할 수 있다. 이때, 상기 광추출 패턴(288)의 밀도 변화는 개수를 변화시키거나 크기를 변화시킴으로써 구현될 수 있으며, 상기 광추출 패턴(288)의 밀도는 단위 면적당 상기 광추출 패턴(288)이 차지하는 면적으로 정의될 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 각 광추출 패턴(288)은 상기 기호 패턴층(282)의 해당 소프트 버튼의 테두리 또는 해당 기호 패턴, 또는 상기 키패드 어셈블리 상에 표시되는 해당 소프트 버튼과 대응되도록 정렬되고, 상기 소프트 버튼의 것보다 큰 면적을 갖는 것이 균일한 조명을 위해 바람직하다. 상기 도광판(280) 내로 전반사 진행하는 광은 상기 광추출 패턴(282)에 입사되고, 상기 광추출 패턴(288)에 의해 투과, 반사 또는 산란한 광의 대부분은 상기 도광판(280) 내부에서의 전반사 조건을 만족하지 못하므로(입사각이 임계각보다 작은 경우) 상기 도광판(280)의 상면을 투과하여 상기 기호 패턴층(282) 측으로 출사된다. 상기 출사된 광은 상기 기호 패턴층(282) 및 광셔터(210)를 차례로 투과하여 상기 키패드 어셈블리(200)의 외부로 출사된다. 또한, 상기 광추출 패턴(288)에 의해 외부 출사 또는 산란하지 않고 그대로 지나치게 되는 광은 전반사 조건을 만족하면서 상기 도광판(280) 내로 계속 진행할 수 있다.

상기 탄성층(290)은 그 상면이 상기 도광판(280)의 하면과 대면하도록 배치되며, 상기 도광판(280)의 하면에 밀착 또는 부착된다. 상기 탄성층(290)은 탄성을 가지며, 상기 도광판(280)을 지지하고, 상기 도광판(280)이 변형된 후 다시 원형으로 복원되도록 되도록 한다. 또한, 상기 탄성층(290)은 자체 복원력이 있어서 변형 후 원형으로 복원된다. 상기 도광판(280) 및 탄성층(290)은 각각, 낮은 경도, 높은 탄성 변형률, 높은 탄성 복원력 및 높은 광투과도를 갖는 고투명 고무 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 폴리우레탄(polyurethane), 실리콘(silicone) 등의 재질로 형성된다.

상기 복수의 돌기(292)는 상기 탄성층(290)의 하단에 배치된다. 상기 돌기들(292)은 상기 탄성층(290)과 동일한 또는 다른 재질로 일체 형성되거나, 폴리카보네이트 또는 아크릴계 수지로 형성된 후 상기 탄성층(290)의 하면에 부착될 수 있다. 상기 각 돌기(292)는 원뿔대, 사다리꼴 육면체 등의 임의의 형상을 가질 수 있다. 상기 각 돌기(292)는 해당 광추출 패턴 또는 상기 키패드 어셈블리 상에 표 시되는 해당 소프트 버튼과 대응되도록 정렬된다. 상기 각 돌기(292)의 크기와 형상은 상기 스위치 기판(300)에 구비되는 돔(332)의 크기를 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 폭(또는 지름)이 5㎜인 반원형 돔(332)을 사용하는 경우에, 상기 돌기(292)는 2㎜의 폭과, 0.2~0.3㎜의 두께를 가질 수 있다.

본 실시예와 다르게, 상기 도광판(280)이 자체적으로 충분한 탄성 및 자체 복원력을 갖는 경우에, 상기 탄성층(290)을 제거하고, 상기 복수의 돌기(292)를 상기 도광판(280)의 하면에 부착 내지는 일체로 형성할 수 있다.

상기 스위치 기판(300)은 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB, 310)과, 돔 시트(dome sheet, 320)를 포함한다.

상기 인쇄회로기판(310)은 그 상면 상에 형성된 복수의 도전성 접촉 부재들(334)을 구비하며, 상기 각 접촉 부재(334)는 해당 돔(332)과 함께 스위치(330)를 구성한다. 또한, 상기 스위치(330)는 해당 돌기(334)와 대응되도록 정렬된다.

상기 돔 시트(320)는 상기 인쇄회로기판(310)의 상면에 부착되고, 반구 형상을 갖는 복수의 도전성 돔들(332)을 구비하며, 상기 각 돔(332)은 해당 접촉 부재(334)를 완전히 덮는다.

사용자가 커버층(220) 상에 시각적으로 표시되는 어느 한 소프트 버튼을 누르면, 상기 소프트 버튼의 아래에 위치하는 상기 키패드 어셈블리(110)의 부분(즉, 광셔터(210) 및 백라이트 장치(270)의 해당 부분)이 상기 스위치 기판(300) 측으로 변형됨에 따라, 상기 변형된 부분에 속하는 해당 돌기(292)가 해당 돔(332)을 누르게 된다. 상기 눌려진 돔(332)이 해당 접촉 부재(334)와 전기적 접촉을 이룬다(결 과적으로, 스위치 온(on)된다). 상기 키패드 어셈블리(200)는 이러한 스위치 온 동작에 따라 발생한 키 입력 신호를 상기 제어부(130)로 출력한다.

상기 돌기(292)가 고무 재질인 경우에는 상기 돌기(292)의 표면이 끈끈하므로, 상기 돔(332)이 상기 돌기(292)의 부착되기 쉽다. 따라서, 상기 각 돔(332)의 표면을 거칠게 처리하거나 슬립성을 갖도록 이형제 코팅 등을 할 수 있다. 또는, 본 실시예와 다르게, 상기 돌기(292)를 상기 탄성층(290)에 형성하지 않고, 상기 돔(332)의 상단에 부착시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 백라이트 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 백라이트 장치(270a)는 도 1에 도시된 백라이트 장치(270)와 유사한 구성을 가지며, 단지 기호 패턴층(282)과 도광판(280)의 위치가 서로 역전되었다는 점에서만 차이가 있다.

상기 키패드 어셈블리(200)의 외부로부터 상기 도광판(280)에 입사된 광은 상기 도광판(280)을 투과하여 상기 기호 패턴층(282)에 입사하고, 상기 기호 패턴층(282)에 의해 반사된 외부 광은 상기 도광판(280)을 투과하여 상기 광셔터(210)에 입사한다.

상기 도광판(280) 내로 전반사 진행하는 광은 상기 광추출 패턴(288)에 입사되고, 상기 광추출 패턴(288)에 의해 반사 또는 산란한 광의 대부분은 상기 도광판(140) 내부에서의 전반사 조건을 만족하지 못하므로(입사각이 임계각보다 작은 경우) 상기 도광판(280)의 하면을 투과하여 상기 기호 패턴층(282) 측으로 출사된다. 상기 출사된 광은 상기 기호 패턴층(282)에 입사하고, 상기 기호 패턴층(282) 에 의해 반사된 외부 광은 상기 도광판(280)을 투과하여 상기 광셔터(210)에 입사한다.

도 11은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 키패드 어셈블리를 나타내는 도면이다. 상기 키패드 어셈블리(200a)는 도 1에 도시된 키패드 어셈블리(200)와 유사한 구성을 가지며, 단지 커버층(220) 대신에 터치 패널(220a)을 사용하고, 이로 인해 백라이트 장치의 탄성층 및 스위치 기판이 제거된다는 점에서만 차이가 있다.

상기 터치 패널(220a)은 액정표시장치(212)의 상측에 배치된다. 상기 터치 패널(220a)은 그 상면에 손가락, 스타일러스 펜(stylus pen) 등과 같은 사용자 입력 수단이 접촉하면, 키 입력 인터럽트를 발생시키고, 상기 제어부(130)의 제어에 따라 입력 좌표 및 입력 상태를 포함하는 키 입력 신호 또는 정보를 상기 제어부(130)로 출력한다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

예를 들어, 기호 패턴층이 아무런 기호 패턴을 갖고 않고, 단지 일부 투과 및 일부 반사 기능만 수행하거나, 도광판의 아래에 배치되는 경우에는 반사 기능만을 수행하도록 설계할 수 있다. 이와 같이 반사 기능만을 수행하는 경우, 상기 기호 패턴층은 상기 도광판의 하면에 코팅된 고반사막으로 구현될 수 있다.

또한, 도 1을 참고하면, 광원(275)에서 출력된 광 중 도광판(280)에 결합하 지 못한 잔여 광이 키패드 어셈블리(200)의 외부로 새어나가는 것을 막기 위해, 상기 광원을 차광 테이프 또는 광흡수 부재(구조물을 포함)로 감싸거나, 상기 도광판의 측면에 도광 테이프를 붙이거나, 상기 도광판의 측면에 광흡수 또는 광반사 물질을 코팅할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 키패드 어셈블리를 구비한 휴대 단말을 나타내는 도면,

도 2는 도 1에 도시된 키패드 어셈블리 상에 표시되는 다양한 모드의 키 맵을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 키패드 어셈블리를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버층을 나타내는 도면,

도 5 및 도 6은 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정표시장치를 설명하기 위한 도면들,

도 7은 세그먼트 구동 방식의 액정표시장치를 설명하기 위한 도면,

도 8은 도 1에 도시된 화소 전극층을 나타내는 평면도,

도 9는 도 1에 도시된 기호 패턴층을 나타내는 평면도,

도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 백라이트 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 11은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 키패드 어셈블리를 나타내는 도면.

Claims

키패드 어셈블리에 있어서,

인가 전압에 따른 광차단 또는 광투과를 수행하는 광학 셔터와;

상기 키패드 어셈블리의 내부에서 생성되어 그 내부로 결합한 광을 내부 전반사를 통해 도파시키는 도광판과;

상기 도광판으로부터 출사한 내부 광과 상기 광학 셔터를 통과한 상기 키패드 어셈블리의 외부로부터의 광 모두에 의해 조명되는 적어도 하나의 기호 패턴을 구비한 기호 패턴층을 포함함을 특징으로 하는 키패드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 기호 패턴과 대응되도록 정렬된 적어도 하나의 스위치를 구비한 스위치 기판을 더 포함함을 특징으로 하는 키패드 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 광학 셔터는,

상기 기호 패턴과 대응되는 모양을 갖는 적어도 하나의 전극 패턴을 구비한 화소 전극층과;

상기 화소 전극층과 함께 전극이 인가되는 공통 전극층과;

상기 화소 전극층 및 공통 전극층의 사이에 개재되며, 인가 전압에 따른 광차단 또는 광투과를 수행하는 액정층을 포함함을 특징으로 하는 키패드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 도광판의 내부로 광을 결합시키는 적어도 하나의 광원을 더 포함함을 특징으로 하는 키패드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 도광판 내로 진행하는 광의 일부를 상기 도광판의 외부로 추출함으로써 상기 기호 패턴층에 입사시키는 적어도 하나의 광추출 패턴을 더 포함함을 특징으로 하는 키패드 어셈블리.
제2항에 있어서,

상기 스위치와 대응되도록 상기 도광판의 아래에 배치된 적어도 하나의 돌기를 더 포함함을 특징으로 하는 키패드 어셈블리.
제2항에 있어서,

상기 스위치와 대응되도록 상기 광학 셔터의 상단에 배치된 적어도 하나의 키 버튼을 더 포함함을 특징으로 하는 키패드 어셈블리.
제2항에 있어서,

상기 도광판이 그 상면에 적층되고, 상기 도광판의 변형 이후에 상기 도광판 을 원위치로 복원시키는 탄성층을 더 포함함을 특징으로 하는 키패드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 광학 셔터의 상측에 배치되고, 사용자의 입력 위치를 감지하는 터치 패널을 더 포함함을 특징으로 하는 키패드 어셈블리.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 키패드 어셈블리를 포함하는 휴대 단말.