KR101800172B1 - 입력 장치용 도광체, 입력 장치, 및 전자 기기용 도광체 조립체 - Google Patents
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Abstract
복수의 라이트 세그먼트를 갖는 입력 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. 입력 장치는 강성 도광층을 복수의 라이트 세그먼트로 형성하는 정렬 구조물을 갖는 강성 도광층, 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름 및 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름을 포함할 수 있다. 상기 정렬 구조물은 강성 도광층을 사출 성형 프로세스로 제조할 때 함께 형성될 수 있다. 각각의 도광체에 복수의 광원을 결합시킴으로써, 디스플레이는 복수의 색상 및 복수의 기호를 독립적으로 표시하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 도광체는 LCD 없는 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.
Description
이동 전화기, 무선 전화기, 휴대용 컴퓨터, 계산기, 리모콘, 휴대용 게임 콘솔 등과 같은 휴대용 전자 기기는 보통 정보 및 명령을 입력하기 위한 키패드를 채용하고 있다. 최신 고급 스마트폰은 임의 형상, 임의 색상 및 임의 휘도로 임의의 키 조합을 표시하기 위해 액정 디스플레이(이하 "LCD"로 지칭됨)를 사용하는 터치 스크린을 장착하여 출하된다. 저가 입력 장치는 비용 문제로 인해 입력 장치로서 LCD 터치 패드를 구비하지 못할 수 있다. 그러나, 저급 또는 저가 제품을 포함하는 현 시장의 휴대용 전자 기기의 대부분은 더 이상 하프 쿼티(half QWERTY) 또는 풀 쿼티(full QWERTY) 키패드와 같은 종래의 4×3 그리드 숫자 키패드 그리드에 한정될 수 없다. 저급에서도, LCD 터치 패드와 같이, 임의의 형상, 색상 또는 키 조합을 갖는 자유도 및 유연성이 장래 입력 장치에서 표준이 될 수 있다.
입력 장치는 용량성 감지 방식을 채택할 수 있다. 대개 입력 장치는 키플레이트(key plate) 부재에 대한 터치 또는 누름을 감지하도록 구성된 인쇄 회로판(이하 "PCB"로 지칭됨)을 가질 수 있다. 키플레이트 부재는 LCD 화면으로부터의 것과 유사한 도광체(light guide)에 의해 후방 조명되는 반투명 판일 수 있다. 도광체는 유연하고 얇을 수 있다. 복수의 도광체 및 이 도광체에 결합되는 복수의 광원을 구비함으로써, 키패드는 키플레이트 부재의 특정 부분에 특정 색상을 표시하기 위해 광원에 의해 부분적으로 및 독자적으로 조명될 수 있다.
조명 체계(scheme)는 더 이상 총 4×3 그리드 숫자 키패드에 걸친 "라이트 온(light on)" 또는 "라이트 오프"와 같이 간단하지 않다. 도광체 분야에서의 기술 진보는 리모콘 입력 패드, 보안 입력 패드, 이동 전화기, 게임 콘솔 및 기타 유사한 전자 기기와 같은 많은 입력 장치의 설계에 있어서 보다 큰 유연성을 가능하게 한다. 입력 장치에서의 진보가 매력적이지만, 입력 장치의 조립 또는 제작 과정은 점점 더 복잡해지고 더 비싸져서 많은 전자 기기 자체의 가격을 상승시키고 있다. 예를 들어, 백이십 개의 라이트 세그먼트(light segment)로 분할되는 입력 장치는 조립될 도광체의 피스를 하나가 아닌 열 개까지 요구할 수 있다. 특정 도광체의 형상이 불규칙할 경우, 조립 과정은 더 복잡해지고 비용이 더 들 수 있다.
그럼에도 불구하고, 시장 조건은 더 많은 라이트 세그먼트가 독자적으로 조명되는 상태에서 키패드 상에 훨씬 더 많은 기호와 문자를 집어넣을 것을 요구하고 있다.
따라서, 복수의 라이트 세그먼트를 갖는 입력 장치, 키패드 또는 심지어 도광체가 설계 유연성을 가질 수 있게 하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 시장 조건은 지속적으로 간단한 조립 과정과 덜 비싼 전자 기기를 강요하고 있다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 입력 장치에 사용하기 위한 도광체에 있어서, 기판과; 기판 상에 배치되는 반사 시트와; 반사 시트 상에 배치되는 강성 도광층으로서, 강성 도광층을 복수의 라이트 세그먼트로 구획하는 복수의 정렬 구조물을 포함하는, 강성 도광층과; 강성 도광층의 각각의 라이트 세그먼트 위에 대응 배치되는 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름과; 각각의 제 1 층 가요성 도광 필름 위에 대응 배치되는 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름과; 복수의 광원으로서, 각각의 광원은 강성 도광층, 제 1 층 가요성 도광 필름 및 제 2 층 가요성 도광 필름 중 하나에 광을 방사하도록 구성되는, 복수의 광원을 포함하며, 제 1 층 가요성 도광 필름과 제 2 층 가요성 도광 필름은 강성 도광층의 복수의 정렬 구조물에 의해 대응 위치에 정렬되는 것을 특징으로 하는 입력 장치용 도광체가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 입력 장치에 있어서, 기판과; 기판 상에 배치되는 반사 시트와; 반사 시트 상에 배치되며, 복수의 정렬 구조물을 더 포함하는 강성 도광층과; 복수의 정렬 구조물에 의해 구획되는 복수의 라이트 세그먼트와; 각각의 라이트 세그먼트 위에 각자 배치되는 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름과; 각각의 제 1 층 가요성 도광 필름 위에 각자 배치되는 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름과; 제 2 층 가요성 도광 필름 상에 배치되며, 입력 장치의 사용자가 누르도록 구성되는 키플레이트 부재와; 복수의 광원으로서, 각각의 광원은 강성 도광층, 제 1 층 가요성 도광 필름 및 제 2 층 가요성 도광 필름 중 하나에 광을 방사하도록 구성되는, 복수의 광원을 포함하며, 제 1 층 가요성 도광 필름과 제 2 층 가요성 도광 필름은 강성 도광층의 복수의 정렬 구조물에 의해 대응 위치에 정렬되는 것을 특징으로 하는 입력 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 전자 기기용 도광체 조립체에 있어서, 기판과; 기판 위에 배치되는 반사 시트와; 반사 시트 위에 배치되는 강성 도광체와; 강성 도광체에 배치되는 복수의 정렬 구조물과; 정렬 구조물에 의해 구획되는 강성 도광체 내의 복수의 라이트 세그먼트와; 각각의 라이트 세그먼트 위에 배치되는 두 층의 가요성 도광 필름으로서, 가요성 도광 필름은 대응 라이트 세그먼트에 광학적으로 연결되도록 구성되는, 두 층의 가요성 도광 필름과; 각각의 라이트 세그먼트의 두 층의 가요성 도광 필름 위에 배치되는 상부 플레이트 부재와; 기판의 주변 에지에 배치되는 복수의 광원을 포함하며, 각각의 광원은 두 층의 가요성 도광 필름 중 어느 하나의 임의의 주변 에지와 강성 도광체 중 하나에 광을 방사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기용 도광체 조립체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 복수의 라이트 세그먼트를 갖는 입력 장치, 키패드 또는 심지어 도광체가 설계 유연성을 가질 수 있게 할 수 있다.
도 1은 단일 도광층(light guide layer)을 갖는 키패드 조립체의 분해 사시도,
도 2는 복수의 PCB를 갖는 키패드 조립체의 분해 사시도,
도 3은 복수의 라이트 세그먼트를 형성하는 PCB를 갖는 키패드 조립체의 분해 사시도,
도 4는 복수의 라이트 세그먼트를 형성하는 강성 도광체를 갖는 키패드 조립체의 분해 사시도,
도 5a 내지 도 5d는 다양한 대체 강성 도광체 설계의 사시도,
도 6a는 복수의 라이트 세그먼트를 형성하는 강성 도광체를 갖는 도광체 조립체의 등각도,
도 6b는 도 6a의 3-3 단면 라인을 따라서 취한 도광체 조립체의 측단면도,
도 6c는 도 6a의 4-4 단면 라인을 따라서 취한 도광체 조립체의 측단면도,
도 7은 도 5d에 도시된 강성 도광체를 사용하는 도광체 조립체의 측단면도,
도 8은 불투명 시트가 도광층 사이의 누화(crosstalk)를 방지하는 방법을 도시하는 도면,
도 9는 도 6b에 도시된 도광체 조립체를 갖는 키패드 조립체의 측단면도,
도 10은 도 4에 도시된 도광체를 조립하는 방법에 대한 흐름도.
도 2는 복수의 PCB를 갖는 키패드 조립체의 분해 사시도,
도 3은 복수의 라이트 세그먼트를 형성하는 PCB를 갖는 키패드 조립체의 분해 사시도,
도 4는 복수의 라이트 세그먼트를 형성하는 강성 도광체를 갖는 키패드 조립체의 분해 사시도,
도 5a 내지 도 5d는 다양한 대체 강성 도광체 설계의 사시도,
도 6a는 복수의 라이트 세그먼트를 형성하는 강성 도광체를 갖는 도광체 조립체의 등각도,
도 6b는 도 6a의 3-3 단면 라인을 따라서 취한 도광체 조립체의 측단면도,
도 6c는 도 6a의 4-4 단면 라인을 따라서 취한 도광체 조립체의 측단면도,
도 7은 도 5d에 도시된 강성 도광체를 사용하는 도광체 조립체의 측단면도,
도 8은 불투명 시트가 도광층 사이의 누화(crosstalk)를 방지하는 방법을 도시하는 도면,
도 9는 도 6b에 도시된 도광체 조립체를 갖는 키패드 조립체의 측단면도,
도 10은 도 4에 도시된 도광체를 조립하는 방법에 대한 흐름도.
예시적인 실시예들은 제한적이 아닌 예시적으로 기술되며, 참조하는 여러 도면에서 동일하거나 유사한 도면 부호는 동일하거나 유사한 요소를 지칭할 수 있다.
도 1은 단일 도광층(130)을 갖는 입력 장치용 키패드 조립체(100)의 분해 절취도이다. 키패드 조립체(100)는 케이싱 또는 하우징(110)의 편평부에 조립될 수 있다. 키패드 조립체(100)는 인쇄 회로판(이하 "PCB"로 지칭됨)과 같은 기판(120), 강성 도광층(130), 상기 기판(120) 상에 배치되는 적어도 하나의 광원(160), 및 복수의 키(190)를 갖는 키플레이트 부재(180)를 포함할 수 있다. 기판(120)은 케이싱(110)의 편평부에 나사결합, 리벳결합, 접착 또는 부착될 수 있다. 강성 도광층(130)은 가요성 도광 필름(light guide film)으로 대체될 수도 있다. 광원(160)은 강성 도광층(130)에 광을 방사하도록 구성될 수 있다. 많은 경우에, 기판(120) 상에는 반사 시트 또는 코팅(121)이 배치될 수 있다. 기판(120)은 키플레이트 부재(180) 또는 키(190)에 대한 터치 또는 펀칭을 검출하기 위해 용량성 감지를 수행하도록 구성되는 여러 개의 전도성 요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 키패드 조립체(100)의 전체 두께는 통상 1.1㎜ 미만일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 키플레이트 부재(180)는 대략 0.35㎜일 수 있고, 반사 코팅 또는 시트(121)는 대략 0.05㎜일 수 있으며, 강성 도광층(130)은 대략 0.3㎜일 수 있고, 기판(120)은 대략 0.2㎜일 수 있다.
도 1에 도시된 실시예는 가장 간단한 숫자 키패드 중 하나일 수 있다. 오늘날 시중에서 구입할 수 있는 통상적인 키패드는 그 조명 체계 및 설계 측면에서 도 1에 도시된 키플레이트 부재(180)에 비해 훨씬 더 복잡할 수 있다. 보다 복잡한 조명 체계 및 키 배열을 갖는 키패드에서는, 복수의 도광체를 구비하고 도광체를 복수의 세그먼트로 구획하는 것이 바람직할 수 있다. 통상적으로, 다수의 색상을 동시에 표시하는 것은 상당히 어려울 수 있다. 그러나, 이것은 도 2에 도시하듯이 더 많은 도광층을 추가하고 기판을 복수의 세그먼트 또는 피스로 구획함으로써 달성될 수 있다.
도 2는 복수의 PCB를 갖는 입력 장치용 키패드 조립체(200)의 분해 절취도이다. 도 1에 도시된 실시예와 마찬가지로, 키패드 조립체(200)는 입력 장치의 케이싱 또는 하우징(210)의 편평부에 고정될 수 있다. 그러나, 도 1에 도시된 케이싱(110)과 비교되는 한 가지 차이점은, 도 2에 도시된 케이싱(210)은 키패드 조립체(200)의 다양한 부분을 정렬하도록 구성된 복수의 정렬 구조물 또는 리브(ribs)(215)를 케이싱의 편평면에 걸쳐서 포함하는 것일 수 있다. 따라서, 키패드 조립체(200)는 복수의 기판(220), 복수의 반사 시트(221), 복수의 강성 도광층(230), 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름(240), 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름(250), 복수의 광원(260), 및 복수의 키(290)를 갖는 키플레이트 부재(280)를 포함할 수 있다. 강성 도광층(230), 제 1 층 가요성 도광 필름(240), 및 제 2 층 가요성 도광 필름(250)을 총괄해서 도광층(230-250)으로 지칭할 수도 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 정렬 구조물(215)은 케이싱의 편평면을 세 개의 장방형 부분으로 분할하며, 각각의 장방형 부분은 키패드 조립체의 라이트 세그먼트(201-203)를 형성한다. 그러나, 불규칙한 형상의 라이트 세그먼트를 하나 이상 구비하는, 201 내지 203보다 많은 라이트 세그먼트도 마찬가지로 얻어질 수도 있다. 마찬가지로, 기판(220), 반사 시트(221), 강성 도광층(230), 제 1 층 가요성 도광 필름(240), 및 제 2 층 가요성 도광 필름(250)은 필요에 따라 임의의 규칙적이거나 불규칙한 형상을 형성할 수도 있다. 라이트 세그먼트(201-203)의 개수가 증가할 때, 예를 들어, 기판(220)의 개수도 라이트 세그먼트(201-203)의 개수와 매치되어 각각 증가할 수 있다. 따라서, 강성 도광층(230), 제 1 층 가요성 도광 필름(240), 및 제 2 층 가요성 도광 필름(250)은 또한 라이트 세그먼트(201-203)의 개수와 매치될 필요가 있을 수 있다.
강성 도광층(230), 제 1 층 가요성 도광 필름(240), 및 제 2 층 가요성 도광 필름(250)에는 광 추출기(light extractor)(271-272)가 형성될 수 있다. 광 추출기(271-272)는 도광층(230-250)의 표면에 백색 페인트 재료를 프린팅, 실크 스크리닝 또는 증착함으로써 형성될 수 있다. 광 추출기(271-272)는 또한 도광층(230-250)의 상면에 마이크로-광학 구조물을 증착, 성장 또는 형성함으로써 형성될 수 있다. 광 추출기(271-272)는 사용자가 키플레이트 부재(280)에서 볼 수 있는 형상, 기호, 문자숫자(alphanumeric character)를 형성할 수 있다. 광 추출기(271-272)에 의해 형성되는 형상, 기호 또는 문자숫자는 대응 도광층(230-250)이 조명(illuminate)될 때 볼 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 실시예에서, 광 추출기(271-272)를 소지하는 두 개의 제 2 층 가요성 도광 필름(250)만 조명되는 것으로 가정하면, 키플레이트 부재(280) 상의 대응 영역(281-282)이 조명될 것이며, 따라서 기호 또는 문자숫자를 볼 수 있고 다른 모든 영역은 어둡게 남아있을 것이다.
광원(260)은 강성 도광층(230), 제 1 층 가요성 도광 필름(240) 또는 제 2 층 가요성 도광 필름(250) 중 하나에 광을 방사하도록 구성될 수 있다. 키패드 조립체(200)의 최대 유연성을 얻기 위해, 광원(260)의 개수는 도광층(230-250)의 총 개수와 매치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 실시예에서는, 세 개의 강성 도광층(230), 세 개의 제 1 층 가요성 도광 필름(240), 및 세 개의 제 2 층 가요성 도광 필름(250)이 제공된다. 따라서, 광원(260)의 개수는 아홉 개일 수 있다. 일 실시예에서, 기판(220)의 두께는 대략 0.2㎜일 수 있고, 강성 도광층(230)은 대략 0.3㎜일 수 있으며, 제 1 층 가요성 도광 필름(240)은 대략 0.2㎜일 수 있고, 제 2 층 가요성 도광 필름(250)은 대략 0.2㎜일 수 있으며, 키플레이트 부재(280)는 대략 0.35㎜일 수 있다. 그러나, 도광층(230-250) 사이에 대략 0.1㎜의 갭을 고려하면, 총 두께는 대략 1.6㎜일 수 있다.
도 2에 도시하듯이 복수의 기판(220)을 갖는 것은 상이한 기판(220) 사이의 전기 접속이 따로따로 이루어질 필요가 있을 수 있기 때문에 한 가지 단점을 가질 수 있다. 이는 설계에 비용 및 복잡성을 추가할 수 있는 추가 납땜 또는 추가 배선을 의미할 수 있다. 이 문제는 도 3에 도시된 실시예에 도시되어 있는 단일 기판에 의해 극복될 수 있다. 도 3은 복수의 라이트 세그먼트(301-303)를 형성하는 PCB를 갖는 키패드 조립체(300)의 분해 절취도이다.
키패드 조립체(300)는 케이싱, 하우징 또는 보디(310)의 거의 편평한 부분에 고정되는 기판(320), 반사 시트(321), 복수의 강성 도광층(330), 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름(340), 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름(350), 복수의 광원(360), 및 복수의 키(390)를 갖는 키플레이트 부재(380)를 포함할 수 있다. 키패드 조립체(300)는, 정렬 구조물(325)이 보디(310) 대신에 기판(320)에 배치되는 것을 제외하고, 도 2에 도시된 키패드 조립체(200)와 유사할 수 있다. 그러나, 보디(210) 내에 몰딩, 굴곡 또는 스탬핑될 수 있는 도 2의 정렬 구조물(215)과 달리, 정렬 구조물(325)은, 기판(320)이 통상 내부에 매립되는 전도체 층(도시되지 않음)을 갖기 때문에, 기판(320)에 몰딩, 굴곡 또는 스탬핑되지 않을 수도 있다. PCB와 같은 기판(320)은 대개, 에칭, 프린팅, 포토-레지스트 코팅 등을 포함할 수 있는 다양한 프로세스를 사용하여 제작된다. 정렬 구조물(325)은 기판(320)에 접착, 볼트체결, 나사결합, 리벳결합, 납땜되거나 유사하게 부착될 수 있다. 접착 또는 납땜 프로세스는 요구되는 정밀도를 초래하지 못할 수 있다. 예를 들어, 표면 실장 기술의 공차는 +/-50 미크론일 수 있으며, 이는 도광층(230-250)의 오정렬을 생성하기에 충분할 수 있다. 광 추출기(371-372)는 키플레이트 부재(380) 상의 대응 영역(381-382)에 정렬되도록 요구될 수 있기 때문에 오정렬은 품질 문제일 수 있다.
몰딩 프로세스를 사용하는 것은 도 3에 도시된 정렬 구조물(325)의 정밀도를 보장하는 한 가지 방법일 수 있다. 그러나, 정렬 구조물(325)을 기판(320) 상에 만드는 것은 실용적이지 못할 수 있다. 하나의 해결책은 몰딩 프로세스에 의해 강성 도광층(330) 상에 정렬 구조물(325)을 만드는 것일 수 있다. 이는 복수의 라이트 세그먼트(401-403)를 구획하는 강성 도광층(430)을 갖는 키패드 조립체(400)의 분해 절취도인 도 4의 실시예에 도시되어 있다. 키패드 조립체(400)는 보디(410)의 편평부에 부착되는 기판(420), 반사 시트 또는 코팅(421), 강성 도광층(430), 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름(440), 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름(450), 복수의 광원(460), 및 복수의 키(490)를 갖는 키플레이트 부재(480)를 포함할 수 있다. 강성 도광층(430), 제 1 층 가요성 도광 필름(440), 제 2 층 가요성 도광 필름(450)은 도광층(430-450)으로서 지칭될 수 있다. 도광층(430-450)의 각각은 광 추출기(470-479)를 가질 수 있으며, 각각의 광 추출기는 도광층(430-450)의 상면에 설치되는 형상, 기호, 문자숫자 등을 형성한다. 광 추출기(470-490)는 도광층(430-450)의 상면에 형성되거나 증착되는 마이크로-광학 기기(micro-optics), 백색 코팅 또는 백색 페인트일 수 있다.
광원(460)은 측면도 포장된 발광 다이오드(이하 "LED"로 지칭됨)일 수 있다. LED는 PCB 상에 장착되어 납땜될 수 있으며, PCB의 평면에 평행한 방향으로 도광층(430-450) 내에 광을 방사하도록 구성된다. 키플레이트 부재(480)는 금속, 실리콘, 플라스틱, 폴리우레탄(이하 "PIP"로 지칭됨), 또는 임의의 다른 유사 재료로 형성될 수 있다. 제 1 층 가요성 도광 필름(440) 및 제 2 층 가요성 도광 필름(450)은 PU, 폴리 카보네이트(이하 "PC"로 지칭됨), 폴리 에틸렌(이하 "PET"로 지칭됨), 폴리-메틸 메타크릴레이트(이하 "PMMA"로 지칭됨) 또는 임의의 유사한 재료와 같은 임의의 충분히 투명한 유연성 재료로 제조될 수 있다. 강성 도광층(430)은 PMMA, PC, 또는 임의의 다른 유사한 재료로 제조될 수 있다. 강성 도광층(430)은 사출 성형 또는 스탬핑 프로세스로 제조될 수 있으며, 정렬 구조물(435)은 복수의 라이트 세그먼트(401-403)를 추가로 구획하기 위해 강성 도광체(430) 상에 함께 몰딩될 수 있다.
정렬 구조물(435)은 강성 도광체(430)를 부분적으로 또는 완전히 가로질러 일 단부에서 다른 단부로 연장되는 리브일 수 있다. 정렬 구조물(435)은 이송 성형 프로세스에서 강성 도광체(430)와 함께 제작될 수 있다. 정렬 구조물(435)의 높이는 키패드 조립체(400)의 전체 높이에 부정적인 영향을 미치지 않을 수 있다. 높이는 제 1 및 제 2 층 가요성 도광 필름(440-450)의 전체 높이와 거의 같거나 그보다 약간 낮을 수 있다. 다른 실시예에서, 정렬 구조물(435)은 일부 다른 불규칙한 형상을 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 제 1 층 가요성 도광 필름(440) 및 제 2 층 가요성 도광 필름(450)은 일부 다른 실시예에서 라이트 세그먼트(401-403)의 개수에 따라 임의의 다른 불규칙한 형상을 형성할 수도 있다. 도 4의 실시예는 라이트 세그먼트(401-403)의 개수에 대응하여 세 피스의 제 1 층 가요성 도광 필름(440)과 세 피스의 제 2 층 가요성 도광 필름(450)을 구비할 수 있다.
정렬 구조물(435)이 보다 정확한 크기와 위치로 형성될 수 있을 때, 도광층(430-450)의 적층은 설치 오차를 증가시키지 않을 수 있다. 그 결과, 가요성 도광 필름(440-450)의 개수는 둘 이상의 층이 될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 제 2 층 가요성 도광 필름(450) 중 하나 또는 전부 위에 제 3 층의 가요성 도광 필름(도시되지 않음)이 적층될 수 있다. 그러나, 가요성 도광 필름의 추가 층은 키패드 조립체(400)의 전체 두께를 증가시킬 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 기판(420)의 두께는 대략 0.2㎜일 수 있고, 반사 시트는 대략 0.05㎜일 수 있으며, 강성 도광층(430)은 대략 0.3㎜일 수 있고, 제 1 층 가요성 도광 필름은 대략 0.2㎜일 수 있으며, 제 2 층 가요성 도광 필름(450)은 대략 0.2㎜일 수 있고, 키플레이트 부재(480)는 대략 0.15㎜일 수 있다. 그러나, 도광층(430-450) 사이의 대략 0.1㎜의 갭을 고려할 때, 전체 두께는 적어도 1.6㎜일 수 있다. 추가 제 3 층 가요성 도광 필름은 두께를 적어도 1.9㎜까지 증가시킬 수 있다.
유연성을 최대화하기 위해, 광원(460)의 개수는 라이트 세그먼트(401-403)의 개수에 도광층(430-450)의 개수를 곱한 것과 같을 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서는 세 개의 라이트 세그먼트(401-403)와 전부 세 층의 도광층(430-450)이 존재한다. 따라서, 아홉 개의 광원(460)이 존재할 수 있으며 도광층(430-450)의 각각은 개별 조명될 수 있다. 예를 들어, 아홉 개의 광원(460)을 구비함으로써, 광 추출기(471-479)에 의해 형성되는 기호 또는 문자숫자가 개별 조명될 수 있고, 따라서 임의의 특정 순간에는 여러 기호 또는 문자숫자 중 하나만 키플레이트 부재(480)에 표시될 것이다.
그러나, 정확히 동일한 도광층(430-450) 상에 광 추출기(470-490)에 의해 형성되는 기호 또는 문자숫자는 동시에 표시될 것이다. 예를 들어, 광 추출기(470)에 의해 형성되는 기호는 광 추출기(471)에 의해 형성되는 기호와 함께 표시되어야 하는 바, 두 개의 광 추출기(470-471)는 도광체의 동일 피스 상에 위치하기 때문이다. 기호 또는 문자숫자는 광원(460) 전부를 동시에 턴온시킴으로써 표시될 수 있다. 각각의 층에 결합되는 상이한 광원(460)들은 상이한 색상의 광을 발하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 세 개의 도광층(430-450)에 대해 상이한 색상을 구비함으로써, 광 추출기(471, 474, 477)에 의해 형성되는 기호 또는 문자숫자는 상이한 색상으로 표시될 수 있다.
도광층(430-450) 내에서의 광 투과를 추가 제어 또는 규제하기 위해, 도광층(430-450) 각각의 하면에 마이크로-광학 기기가 형성될 수 있다. 마이크로-광학 기기는 광을 소정 방향으로 더 많이 지향시키도록 구성될 수 있다. 정렬 구조물(435) 형성을 위한 굴곡으로 인해, 하나의 라이트 세그먼트(401-403)에서의 강성 도광체(430) 내의 광은 이웃하는 라이트 세그먼트(401-403)로 누설되지 않을 수 있다. 따라서, 상이한 라이트 세그먼트(401-403) 사이의 누화가 최소화될 수 있다.
광원(460)에 대한 설치 면적을 최대화하기 위해, 정렬 구조물(435)은 도 5a 내지 도 5c에 도시하듯이 광원(460)을 수용하도록 구성될 수 있다. 도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 강성 도광체에 대한 다양한 대체 실시예의 등각도이다. 도 4 및 도 5a-5b를 참조하면, 강성 도관층(530a, 530b)은 도 4에 도시된 광원(460)을 수용하도록 구성될 수 있는 정렬 구조물(535a, 535b)을 가질 수 있다. 광원(460)은 정렬 구조물(535a, 535b)의 근처에 배치될 수 있다. 광원(460)은 광을 구멍(536a, 536b)을 통해서 가요성 도관 필름(440-450) 중 임의의 것에 조사하도록 구성될 수 있다. 도 4 및 도 5c를 참조하면, 도 5c에 도시된 강성 도관층(530c)에는 적어도 트렌치(trench)(537)가 추가 형성될 수 있다. 트렌치(537)의 두 단부에는 정렬 구조물(535c)이 제공된다. 트렌치(537)는 그 안에 광원(535c)을 수용하기에 충분히 클 수 있다. 트렌치(537)의 다른 이점은 라이트 세그먼트(501-503) 사이에 보다 양호한 광학적 분리를 보장하는 것일 수 있다.
도 5d에 도시된 강성 도광층(530d)은 도 5c에 도시하듯이 트렌치(537)를 전혀 갖지 않는 강성 도광층(530d)의 양 측부를 따라서 정렬 구조물(535d)을 포함한다. 정렬 구조물(535a-535c)에 의해 형성되는 라이트 세그먼트(501-503)가 광학적으로 분리되는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 강성 도광층(530a-530c)과 달리, 전체 강성 도광층(530d)은 광학적으로 상호 연결될 수 있다. 강성 도광층(530d)은 각 세그먼트가 독립적으로 조명되지 않고 전체 입력 장치가 함께 조명될 것을 요구하는 용도에서 유용할 수 있으며, 따라서 광원(460)이 덜 사용될 수 있다. 강성 도광층(530a-530c)에 있어서, 복수의 라이트 세그먼트(501-503)는, 각각의 라이트 세그먼트(501-503)에 결합된 대응 광원 다이(460)를 동시에 스위치온 및 스위치오프시킴으로써 라이트 세그먼트(501-503)가 도 5d에 도시하듯이 광학적으로 상호 연결되는 것처럼, 동시에 파워 업 또는 파워 다운될 수 있다.
도 6a는 도 4에 도시된 키패드 조립체(400)를 위한 도광체 조립체(600)의 등각도이다. 도광체 조립체(600)는 강성 도광층(630), 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름(640), 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름(650), 및 복수의 광원(660)을 포함할 수 있다. 강성 도광층(630), 제 1 층 가요성 도광 필름(640), 및 제 2 층 가요성 도광 필름(650)은 총괄해서 도광층(630-650)으로서 공지될 수 있다. 도광층(630-650)은 상호 터치되고 연결되어 있는 것으로 보이지만, 도광층(630-650) 사이에는 에어갭(도시되지 않음)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 강성 도광층(630)과 제 1 층 가요성 도광 필름(640) 사이에 에어갭이 있을 수 있다. 두 개의 가요성 도광 필름(640-650) 사이에 다른 에어갭이 존재할 수도 있다. 이 에어갭 현상은 또한 후속 실시예에도 적용될 수 있으며, 명료하게 논의되지는 않을 것이다. 3-3 라인을 따라서 취한 도광체 조립체(600)의 단면도가 도 6b에 도시되어 있다. 반면에 4-4 라인을 따라서 취한 도광체 조립체(600)의 단면도는 도 6c에 도시되어 있다.
도 6b 내지 도 6c에 도시하듯이, 광원(660)은 대응 도광층(630-650)에 광을 조사하도록 구성될 수 있다. 광원(660)으로부터 방사된 광(662)이 실질적으로 소정 도광층(630-650)에만 진입할 수 있도록 광원(660)은 상이한 높이에 위치하는 라이트 창(light window)(661)을 가질 수 있다. 대부분의 광원(660)의 라이트 창(661)은 대략 0.35㎜일 수 있는 반면에, 도광체 창(630-650)의 각각의 최소 두께는 0.2㎜일 수 있다. 광원 메이커는 광원의 창 크기(661)를 감소시키기 위해 노력하고 있지만, 도 8에 도시하듯이 도광층(630-650) 사이에 불투명 시트를 부착함으로써 방사된 광(662)은 이웃하는 도광층(630-650)으로의 진입이 방지될 수 있다. 도 6b에 도시하듯이, 정렬 구조물(635)은 제 1 층 가요성 도광 필름(640) 및 제 2 층 가요성 도광 필름(650)의 각각을 도 4에 도시된 각각의 라이트 세그먼트(401-403) 위에 정렬시킨다.
도 7은 도 6b에 도시된 단면도와 유사하지만 도 5d에 도시된 강성 도광층(530d)을 사용하는 도광체 조립체의 단면도이다. 도 7에 도시하듯이, 강성 도광층(730)은 강성 도광층(730)에 걸쳐서 일 단부에서 다른 단부로 광학 연결될 수 있다. 광원(760)으로부터 강성 도광층(730)의 일 단부에 설치된 라이트 창(761)을 통해서 방사된 광(762)은 강성 도광층(730)의 다른 단부로 투과될 수 있다. 도 7에 도시된 실시예에서는 두 개의 광원(760)이 사용되지만, 하나의 광원(760)이 적당할 수도 있다. 상이한 라이트 세그먼트 위에 배치되는 제 1 층 가요성 도광 필름(740) 및 제 2 층 가요성 도광 필름(750)은 트렌치(737)에 의해 분리될 수 있으며, 따라서 광학적으로 독립적일 수 있다.
도 8은 도광층(830-850) 사이의 누화를 방지하기 위해 불투명 시트(865)가 어떻게 구성될 수 있는지를 도시하기 위한, 광원(860) 근처에서의 확대 절취 단면도이다. 앞서 논의했듯이, 광원(860)의 라이트 창(861)은 도광층(830-850) 각각의 두께보다 클 수 있다. 불투명 시트(865)는 광원(860)이 배치되는 각각의 도광층(830-850)의 주위에 삽입될 수 있으며, 따라서 각각의 층(830-850) 사이에 갭(866)이 형성될 수 있다. 불투명 시트(865)는 대개 검정 색상의, 임의의 접착 테이프일 수 있다.
불투명 시트(865)의 두께는 도광층(830-850)의 크기를 라이트 창(861)의 크기와 매치되도록 보상할 수 있다. 도 8에 도시하듯이, 제 1 층 가요성 도광 필름(840)의 두께와 불투명 시트(865)의 두께의 합은 라이트 창(861)보다 클 수 있다. 불투명 시트(865)에 의해 형성되는 갭(866)은 각각의 도광층(830-850)이 누화 방지를 위해 상호 터치되지 못하게 하도록 구성될 수 있다. 광원(860)으로부터 방사된 광(862)은 실질적으로 제 1 층 가요성 도광 필름(840) 내로 투과될 수 있다. 광 추출기(871)는 광(863)을 추출하여 키플레이트 부재(480)(도 4 참조)를 향해 지향시키도록 구성될 수 있다. 광 추출기(871)로부터 추출된 광(863)의 대다수는 이웃하는 도광층에 수직하게 입사된다. 도 8에 도시된 실시예에서, 추출된 광(863)은 제 2 층 가요성 도광 필름(850)에 수직하게 입사되어 제 2 층 가요성 도광 필름(850)을 통과할 수 있다.
도 9는 도 6b에 도시된 도광체 조립체(600)의 단면도와 유사한, 키패드 조립체(900)의 단면도이다. 도 9에 도시하듯이, 키패드 조립체(900)는 기판(920), 반사 시트(921), 강성 도광층(930), 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름(940), 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름(950), 복수의 광원(960), 및 키플레이트 부재(980)를 포함한다. 반사 시트(921)는 광원(960)으로부터 방사된 광(962)을 강성 도광층(930)을 향해 반사하도록 구성될 수 있다. 강성 도광층(930)과 제 1 층 가요성 도광 필름(940) 사이에는 에어갭(도시되지 않음)이 존재할 수 있으며, 두 개의 가요성 도광 필름(940-950) 사이에는 다른 갭(도시되지 않음)이 존재할 수 있다.
도 1 내지 도 9의 실시예는 키패드 또는 입력 장치에 관한 것이지만, 이들 실시예는 LCD 화면이 없는 임의의 전자 기기에 대한 디스플레이 장치로서 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 9에 도시된 실시예는 제한된 화면 메뉴 선택을 갖는 교육용 전자 장난감에 사용되도록 구성될 수 있다. 비용 절감을 유지하기 위해, 교육용 장난감은 LCD 화면을 구비하지 않을 수도 있지만, 오히려 디스플레이로서 도광체 조립체에 의존할 수도 있다. 이 경우, 도 9에 도시된 키플레이트 부재(980)는 용량성 감지 또는 누름을 수용하는 능력을 전혀 갖지 못할 수 있는 상부 플레이트 부재로 대체될 수 있다.
도 10은 도 4에 도시된 키패드 조립체(400)를 조립하기 위한 방법의 흐름도이다. 이 방법(1000)은 복수의 광원을 갖는 기판이 제공되는 단계 1010으로 시작할 수 있다. 이 방법은 다음으로, 기판 위에 반사 시트가 배치될 수 있는 단계 1020으로 이어진다. 단계 1030에서는, 반사 시트 위에 강성 도광층이 배치될 수 있다. 강성 도광층은 연속되는 가요성 도광 필름을 수용하여 정렬하기 위한 복수의 정렬 구조물을 가질 수 있다. 강성 도광층의 정렬 구조물은 추가로 강성 도광층을 복수의 라이트 세그먼트로 형성할 수 있다. 단계 1040에서는, 강성 도광층 상에 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름이 배치될 수 있는 바, 각각의 라이트 세그먼트 상에 적어도 하나의 제 1 층 가요성 도광 필름이 배치된다. 이 방법은 이후 단계 1050으로 이어지며, 여기에서는 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름에 의해 단계 1040이 반복된다. 마지막으로, 단계 1060에서는, 제 2 층 가요성 도광 필름 위에 키플레이트 부재가 배치될 수 있다.
가요성 도광 필름을 두 층 이상 갖는 키패드 조립체에서는, 제 2 층 도광 필름 위에 제 3 층 가요성 도광 필름을 배치하기 위해 단계 1050이 반복될 수 있다. 장치가 입력 장치가 아닌 경우에, 상기 방법(1000)은 단계 1060에서의 키플레이트 부재를 광 추출기에 의해 형성되는 기호 또는 문자숫자로 특징지어지는 관련 정보를 표시하도록 구성된 상부 플레이트 부재로 대체함으로써 수정될 수도 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 전술한 요소들의 특정 형태 또는 배치에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 6b 내지 도 6c에 도시된 라이트 창은 제 1 층 가요성 도광 필름 및 제 2 층 가요성 도광 필름의 두께보다 크지 않을 수도 있다. 전술한 광원은 본 발명의 범위 내에서 공지되거나 차후 개발되는 LED 다이 또는 일부 다른 장래의 광원 다이일 수도 있다. 본 발명의 범위는 청구범위 및 그 균등범위에 의해 한정되어야 한다.
100, 200, 300, 400, 900 : 키패드 조립체
110, 210, 310, 410 : 케이싱 또는 하우징 또는 보디
120, 220, 320, 420, 920 : 기판
121, 221, 321, 421, 921 : 반사 시트
130, 230, 330, 430, 530a, 530b, 530c, 530d, 630, 730, 930 : 강성 도광층
160, 260, 360, 460, 660, 760, 860, 960 : 광원
180, 280, 380, 480, 980 : 키플레이트 부재
201-203, 301-303, 401-403, 501-503 : 라이트 세그먼트
215, 325, 435, 535a, 535b, 535c, 535d, 635 : 정렬 구조물
240, 340, 440, 640, 740, 840, 940 : 제 1 층 가요성 도광 필름
250, 350, 450, 650, 750, 850, 950 : 제 2 층 가요성 도광 필름
271-272, 371-372, 470-479, 871 : 광 추출기
537, 737 : 트렌치 600 : 도광체 조립체
661, 761, 861 : 라이트 창 865 : 불투명 시트
866 : 갭
110, 210, 310, 410 : 케이싱 또는 하우징 또는 보디
120, 220, 320, 420, 920 : 기판
121, 221, 321, 421, 921 : 반사 시트
130, 230, 330, 430, 530a, 530b, 530c, 530d, 630, 730, 930 : 강성 도광층
160, 260, 360, 460, 660, 760, 860, 960 : 광원
180, 280, 380, 480, 980 : 키플레이트 부재
201-203, 301-303, 401-403, 501-503 : 라이트 세그먼트
215, 325, 435, 535a, 535b, 535c, 535d, 635 : 정렬 구조물
240, 340, 440, 640, 740, 840, 940 : 제 1 층 가요성 도광 필름
250, 350, 450, 650, 750, 850, 950 : 제 2 층 가요성 도광 필름
271-272, 371-372, 470-479, 871 : 광 추출기
537, 737 : 트렌치 600 : 도광체 조립체
661, 761, 861 : 라이트 창 865 : 불투명 시트
866 : 갭
Claims (20)
- 입력 장치에 사용하기 위한 도광체에 있어서,
상기 도광체는,
기판과,
상기 기판 상에 배치되는 반사 시트와,
상기 반사 시트 상에 배치되는 강성 도광층으로서, 상기 강성 도광층을 복수의 라이트 세그먼트로 구획하는 복수의 정렬 구조물을 포함하는, 강성 도광층과,
상기 강성 도광층의 각각의 라이트 세그먼트 위에 대응 배치되는 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름과,
각각의 제 1 층 가요성 도광 필름 위에 대응 배치되는 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름과,
복수의 광원으로서, 각각의 광원은 상기 강성 도광층, 상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름 중 하나에 광을 방사하도록 구성되는, 복수의 광원을 포함하며,
상기 제 1 층 가요성 도광 필름과 상기 제 2 층 가요성 도광 필름은 상기 강성 도광층의 복수의 정렬 구조물에 의해 대응 위치에 정렬되는
입력 장치용 도광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 강성 도광층은 사출 성형 프로세스를 사용하여 형성되는
입력 장치용 도광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 강성 도광층, 상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름은 각각 적어도 하나의 광 추출기를 포함하는
입력 장치용 도광체. - 제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광 추출기는 입력 장치의 출력 표면에 표시되도록 구성되는 기호 또는 문자숫자를 형성하는
입력 장치용 도광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 강성 도광층, 상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름은 복수의 광원 중 적어도 하나로부터 방사되는 광을 지향시키기 위한 마이크로-광학 기기를 포함하는
입력 장치용 도광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 강성 도광층 내의 복수의 라이트 세그먼트는 광학적으로 상호 연결되어 있는
입력 장치용 도광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 정렬 구조물은 강성 도광층의 한 에지로부터 강성 도광층의 대향 에지로 연장되는 리브(ribs)인
입력 장치용 도광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 정렬 구조물은 복수의 광원 중 적어도 하나를 수용하도록 구성되며, 상기 복수의 광원 중 적어도 하나는 상기 복수의 정렬 구조물에 근접하여 배치되는
입력 장치용 도광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 강성 도광층, 상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름은 불투명한 분리 시트에 의해 분리되는
입력 장치용 도광체. - 제 9 항에 있어서,
상기 불투명한 분리 시트는 상기 강성 도광층, 상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름 사이의 누화(crosstalk)를 방지하도록 구성되는
입력 장치용 도광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름 중 적어도 하나의 위에 대응 배치되는 제 3 층 가요성 도광 필름을 더 포함하는
입력 장치용 도광체. - 입력 장치에 있어서,
기판과,
상기 기판 상에 배치되는 반사 시트와,
상기 반사 시트 상에 배치되며, 복수의 정렬 구조물을 더 포함하는 강성 도광층과,
상기 복수의 정렬 구조물에 의해 구획되는 복수의 라이트 세그먼트와,
각각의 라이트 세그먼트 위에 각자 배치되는 복수의 제 1 층 가요성 도광 필름과,
각각의 제 1 층 가요성 도광 필름 위에 각자 배치되는 복수의 제 2 층 가요성 도광 필름과,
상기 제 2 층 가요성 도광 필름 상에 배치되며, 입력 장치의 사용자가 누르도록 구성되는 키플레이트 부재와,
복수의 광원으로서, 각각의 광원은 상기 강성 도광층, 상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름 중 하나에 광을 방사하도록 구성되는, 복수의 광원을 포함하며,
상기 제 1 층 가요성 도광 필름과 상기 제 2 층 가요성 도광 필름은 상기 강성 도광층의 복수의 정렬 구조물에 의해 대응 위치에 정렬되는
입력 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 강성 도광층, 상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름은 각각 적어도 하나의 광 추출기를 포함하는
입력 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광 추출기는 기호 또는 문자숫자를 형성하는
입력 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 강성 도광층 내의 복수의 라이트 세그먼트는 광학적으로 상호 연결되어 있는
입력 장치. - 제 12 항에 있어서,
각각의 정렬 구조물은 복수의 광원 중 적어도 하나를 수용하도록 구성됨으로써 각각의 광원이 각각의 정렬 구조물에 근접하여 배치되게 하는
입력 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 강성 도광층, 상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름은 불투명한 분리 시트에 의해 분리되는
입력 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 불투명한 분리 시트는 상기 강성 도광층, 상기 제 1 층 가요성 도광 필름 및 상기 제 2 층 가요성 도광 필름 사이의 누화를 방지하도록 구성되는
입력 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 층 가요성 도광 필름 중 하나와 상기 키플레이트 부재 사이에 배치되는 제 3 층 가요성 도광 필름을 추가로 포함하는
입력 장치. - 전자 기기용 도광체 조립체에 있어서,
기판과,
상기 기판 위에 배치되는 반사 시트와,
상기 반사 시트 위에 배치되는 강성 도광체와,
상기 강성 도광체에 배치되는 복수의 정렬 구조물과,
상기 정렬 구조물에 의해 구획되는 상기 강성 도광체 내의 복수의 라이트 세그먼트와,
각각의 라이트 세그먼트 위에 배치되는 두 층의 가요성 도광 필름으로서, 상기 가요성 도광 필름은 대응 라이트 세그먼트에 광학적으로 연결되도록 구성되는, 두 층의 가요성 도광 필름과,
각각의 라이트 세그먼트의 두 층의 가요성 도광 필름 위에 배치되는 상부 플레이트 부재와,
상기 기판의 주변 에지에 배치되는 복수의 광원을 포함하며,
각각의 광원은 두 층의 가요성 도광 필름 중 어느 하나의 임의의 주변 에지와 강성 도광체 중 하나에 광을 방사하도록 구성되는
전자 기기용 도광체 조립체.
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