KR20080008927A - 백라이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드폰이나 전화기, PDA, 키보드, 계산기 등과 같은 후면 조광 기능을 포함한 입력장치의 키패드 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쉽게 구부러지는 특성을 가지고 유연성 및 최적의 광투과 기능을 가지고 측면을 통한 빛의 누광을 방지할 수 있는 키패드 장치의 백라이트 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 구성은 필요 발광부위에서 최소의 광원을 사용하여 원하는 휘도로 광을 확산 및 산란시킬 수 있도록 소정 규칙을 갖는 다수 개의 패턴이 다수 개의 요구 문자, 기호, 숫자, 키 모양으로 형성된 도광패턴부;를 포함하고, 유연성 및 최적의 광투과 기능을 갖도록 소정의 물성을 가지는 투명한 수지재질로 이루어진 도광판;과, 상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치된 발광수단;과, 상기 도광판의 상면에 형성된 문자층으로 이루어지며, 최소한의 두께 및 광원으로 키패드 장치의 문자발광효율을 극대화함으로써 광원 수의 감소에 의한 제조원가 절감, 소비전력 감소 및 박형설계에 의한 디자인 혁신, 키패드와 백라이트의 일체형 구조 실현에 의한 생산성 개선의 효과를 동시에 가질 수 있는 것이다.

백라이트, 도광판, 도광패턴부, 빛샘 방지 패턴

Description

백라이트 장치{A back light unit}

도 1은 본 발명에 따른 키후면 조광용 백라이트장치의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 키후면 조광용 백라이트장치의 도광판의 점착 현상을 설명하기 위한 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 도광판의 키 동작 전의 휘도 및 경도 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 도광판의 경도 변화에 따른 휘도 변화를 설명하기 위한 개략도.

도 5는 본 발명에 따른 도광판의 두께 변화에 따른 휘도 변화를 설명하기 위한 개략도.

도 6은 본 발명에 따른 도광판의 키 동작시의 휘도 및 경도 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 도광판의 키 동작시의 휘도 균일도 및 경도 그래프.

도 8은 본 발명에 따른 도광판의 최적 경도 및 두께 관계 그래프.

도 9는 본 발명에 따른 도광판이 일체형으로 적용된 키패드 장치의 개략도.

도 10은 본 발명에 따른 빛샘 방지 패턴을 구비하는 키 후면 조광용 백라이트 장치를 나타낸 도면

도 11은 본 발명에 따른 키패드 일체형 백라이트 장치를 나타낸 도면

도 12는 본 발명에 따른 불투명재료를 사용한 빛샘 방지 패턴을 가지는 도광판의 개략도를 나타낸 도면

도 13은 본 발명에 따른 불투명재료를 사용한 빛샘 방지 패턴과 반사층을 형성한 경우의 키패드장치를 나타낸 도면

도 14는 본 발명에 따른 불투명재료의 빛샘 방지 패턴과 반사층을 일체형으로 구성한 경우의 키패드장치를 나타낸 도면

도 15는 본 발명에 따라 방광소자에 사선으로 빛샘 방지 패턴을 설치한 경우의 도광판의 개략도를 나타낸 도면

도 16은 본 발명에 따라 불투명재료를 적용하지 않은 경우의 빛샘 방지 패턴을 가지는 키패드장치를 나타낸 도면

도 17은 본 발명에 따라 투명보호층에 투명필름을 사용하고 투명필름에 문자층과 도광판을 차례로 성형한 키패드 장치를 나타낸 도면

도 18은 본 발명에 따라 도광패턴부를 불투명재료를 사용하여 인쇄로 형성한 키패드 장치를 나타내는 도면

도 19는 본 발명에 따라 도광패턴부를 전면패턴으로 도광판 하면 전체에 인쇄한 키패드 장치를 나타낸 도면

도 20은 본 발명에 따라 메탈 돔 스위치를 도광판 하면에 설치한 키패드 장치의 도면

도 21은 본 발명에 따라 메탈 돔 스위치를 돌출부를 가지지 않는 도광판 하면에 설치한 경우의 키패드 장치를 나타낸 도면

도 22는 본 발명에 따라 도광판 상면 전체에 반사층이 형성된 키 후면 조광용 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 23은 본 발명에 따라 도광판 상면과 하면 전체에 반사층이 형성된 키 후면 조광용 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 24는 본 발명에 따른 동일 조건에서의 도광판의 굴절률 값의 차이에 따른 도광판 특성을 나타내는 도면

도 25는 본 발명에 따라 굴절률 차이에 따른 도광판의 위치별 휘도를 나타내는 그래프

도 26은 본 발명에 따라 상면에 반사층을 형성하는 도광판의 하면에 도광패턴을 형성한 경우를 나타내는 도면

도 27은 본 발명에 따라 상면에 반사층을 형성하고, 도광패턴을 형성한 도광판 가장자리에 빛샘 방지 패턴을 형성한 경우를 나타낸 도면

도 28은 본 발명에 따라 상면에 반사층을 형성하는 도광판의 하면에 돌출부를 추가로 형성한 경우를 나타낸 도면

도 29는 본 발명에 따라 상면에 반사층을 형성하고 하면에 돌출부를 형성한 도광판의 하면 전체에 반사층을 형성한 경우를 나타낸 도면

도 30은 본 발명에 따라 상면에 반사층을 가지는 도광판의 상면에 문자층이 일체로 형성되는 키패트 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 31은 상기 도 30의 문자층 상면에 투명보호층을 코팅한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 32는 상기 도 31의 도광판 하면에 반사층을 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 33은 상기 도 31의 도광판 하면에 도광패턴을 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 34는 상기 도 31의 도광판 내부 가장자리에 불투명재료로 채워진 빛샘 방지 패턴을 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 35는 상기 도 34의 빛샘 방지 패턴이 불투명재료로 채워지지 않은 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 36은 상기 도 34의 도광패턴부 하면에 돌출부를 구비하는 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 37은 상기 도 36의 하면에 도광패턴을 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 38은 상기 도 36에서 메탈돔을 도광판 하면의 돌출부에 일체로 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면

도 39는 상기 도 35에서 메탈돔을 도광판 하면에 일체로 형성한 경우를 나타낸 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 도광판 11, 110 : 도광패턴부

20 : 발광수단 30 : 키패드

31, 51, 131 : 문자개구부 32 : 수지층

33 : 키부착필름 34 : 베이스수지층

35 : 키 조립체 40 : 키패드 일체형 도광판

41, 150 : 키패드 일체형 도광패턴부 43, 112, 152: 돌출부

50, 130 : 문자층 60, 140: 투명보호층

61 : 투명수지필름 70, 120: 빛샘 방지 패턴

71, 121: 불투명재료 80: 전면 도광 패턴

132 : 색상층 55, 101 : 반사층

52, 133 : 표시층 53 : 확산층

본 발명은 핸드폰이나 전화기, PDA, 키보드, 계산기 등과 같은 후면 조광 기능을 포함한 입력장치의 키패드 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쉽게 구부러지는 특성을 가지고 유연성 및 최적의 광투과 기능을 가지고 측면을 통한 빛의 누광을 방지할 수 있는 키패드 장치의 백라이트 장치에 관한 것이다.

통상적으로, LCD와 같은 수광형 평판표시장치 또는 전화기, 휴대폰의 키패드 백라이트, 조명간판 등에 사용되는 백라이트 장치는 국내 특허출원번호 제97-73783 호, 제98-30060호, 제99-47621호, 제2000-63111호, 제2001-73468호, 제2005-62790호, 제2005-62797호와 실용신안출원번호 제96-47524호에 개시되어 있으며, 상술한 발명 및 고안들에 개시된 입력장치의 키 후면 조광용 백라이트 장치는 키의 후면 각 필요부에 다수 개의 LED를 각각 배치하여 필요부에만 국부적인 광을 형성시키거나, 유기 이엘(OLED)과 같은 발광판을 설치하거나 또는 유연성을 갖는 얇은 실리콘판을 도광판으로 사용하여 실리콘의 얇은 측면에 LED광원을 배치하여 필요키 부위를 조광하는 에지라이트 방식 등으로 이루어진다.

상기 방식 중에서 다수 개의 LED를 직접 키의 하면에 배치하는 방식은 LED가 키의 숫자만큼 필요하기 때문에 제조비용이 증가되고, 전력소비량이 증가되는 등의 문제점을 가지게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 LED를 키마다 설치하는 것이 아니라 키와 키 사이의 공간에 적절히 배치하여 한 개의 LED로 2~3개의 키를 조명하는 방법을 사용하기도 하지만, 이 경우에는 각 키마다 필요로 하는 일정한 휘도가 나오지 않고 키들 간의 휘도 산포가 매우 크게 발생하여 제품의 품위를 떨어뜨리는 치명적인 단점을 가지게 되며, 키 숫자보다는 적지만 여전히 많은 수의 LED를 필요로 하게 된다.

또한, LED를 대체하여 유기이엘과 같은 면발광판 소자를 접점 스위치의 상면에 배치하고 그 상면에 다시 키를 배치하여 사용하는 방식의 경우에도 소자 자체의 광 효율이 떨어지고, 유기이엘의 단가가 높아 제조 단가가 상승하며, 교류 구동에 의한 별도 전원이 추가로 필요하고, 교류 구동으로 인한 노이즈 발생 및 이들의 추가 문제해결을 위한 비용 상승 등 여러 가지 문제점을 갖게 된다.

한편, 상기 결함들을 해결할 수 있는 것으로 종래 LCD 패널의 백라이트 장치에 있어서 빛을 투과시킬 수 있는 투명 재질의 도광판과, 상기 도광판의 측면에 배치되는 발광수단으로 이루어져 고효율 저가격의 장점으로 널리 사용되는 측면 발광방식(edge light)이 있으나, 상기 방식의 경우에는 종래의 도광판이 거의 구부러지지 않는 아크릴 수지 재질이어서 전화, 핸드폰 등의 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치로는 사용이 불가능하다. 즉, 전화, 핸드폰 등에 사용되는 키패드의 기능상 바닥의 재료가 유연하여 키를 누르면 바닥으로 눌려 접점 스위치를 작동하여야 하기 때문에 종래의 일반적인 도광판 방식으로는 사용이 불가능하다.

따라서, 상기 측면 발광방식을 입력장치의 키 후면 조광용 백라이트에 채용하기 위해서 기존의 견고한 도광판 재료를 대체하여 상대적으로 유연한 실리콘을 도광판 재료로 사용하는 대체법이 사용되고 있다.

그러나, 이 경우 다른 문제가 발생하게 되는데, 실리콘의 경우 1mm 이하의 얇은 막으로 제작할 경우 제품이 연성이 과다하여 구부러진 후 복원하는 탄성이 떨어진다. 특히 키패드의 메탈 돔 스위치와 같은 굴곡부가 있는 상태에서 실리콘 도광판이 장착되는 경우 도광판의 굴곡이 발생하므로 광원과 도광판과의 수평 정렬이 흐트러지면서 도광판 끝단에 입사되는 빛의 손실이 발생한다. 그리고 도광판 내에서도 도광판의 굴곡에 의해 빛이 전반사되지 않는 전반사 임계각 이하의 입사각을 갖는 빛의 양이 증가하면서 도광 도중 빛이 도광판 외부로 유실되는 문제가 있다.

또 추가로 상대적으로 계면에너지가 낮은 실리콘의 경우 쉽게 계면을 형성하기 때문에 키패드 조립 시 다른 부품과 점착이 발생하여 정위치에 미세하게 맞추어 조립하는 것이 난해하다. 이러한 점착은 도광판의 두께가 매우 얇기 때문에 쉽게 구부러져서 발생 가능성이 크게 된다.

또한, 종래 백라이트 장치는 적정의 도광패턴을 설치한 도광판의 임의의 끝단에 광원을 배치하고, 광을 입사시키면 광원에서 발사된 빛이 도광판 내를 투과하다가 도광 패턴에 닿은 빛은 유효하게 전면으로 꺾여서 외부로 방출되어 키 후면을 조명하게 되고, 그 외의 도광패턴에 닿지 않은 빛은 도광판 내를 전반사 내지는 투과하여 소실된다. 이때 다량의 빛이 광원과 반대면의 가장자리 면으로 빠져나가게 된다. 이렇게 빠져나간 빛은 제품의 가장자리로 새어 나오게 되므로 제품의 외관 품질 또한 크게 떨어뜨리는 문제점을 가진다.

종래의 LCD 백라이트 장치의 경우 이러한 광 손실 및 빛샘 방지를 극소화하기 위해 도광판에서 광원이 없는 가장자리 면에 반사시트를 부착하여 빛이 반사시트에 부딪힌 후 다시 반되어 도광판 내로 빛이 다시 입사하게 하는 식으로 광 효율을 높이고 있지만 키 후면 조광용 백라이트의 경우 제품의 특성상 도광판의 두께가 0.1~1mm 이하로 매우 얇아서 도광판의 외부에 반사시트를 부착하는 것 자체가 매우 난해하여 적용이 불가하고 가장자리 면과 완전한 밀착효과를 얻을 수 없기 때문에 광 효율 또한 그 개선을 기대하기 어렵다. 즉 이러한 문제로 상당한 광량의 손실을 가지고 있기 때문에 필요 광량을 얻기 위해서는 손실되는 광량만큼 광원의 수를 증가시켜야 하는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 소정 규칙을 갖는 도광패턴부를 가지는 도광판에 유연성, 광투과 특성을 가지면서도 점착성에 의한 조립 문제 및 광 손실 문제를 개선하는 소정의 경도를 갖는 박형 투명 수지를 적용함으로써, 최소의 광원으로서 요구되는 휘도를 얻고, 원가 절감, 박형설계 및 소비전력 극소화를 달성할 수 있는 입력장치의 키패드용 백라이트장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 키패드와, 소정 규칙을 갖는 음각 또는 양각의 도광패턴부를 가지고 유연성, 광투과 특성을 가지면서도 점착성이 낮고 소정의 경도를 갖는 박형 투명 수지가 적용된 도광판을 일체형으로 구성하여 최소의 광원으로서 요구되는 휘도를 얻고, 원가절감, 박형설계 및 소비전력 극소화를 달성할 수 있는 입력장치의 키패드 일체형 백라이트장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전면의 도광패턴층을 가지는 도광판의 가장자리에 빛샘 방지를 위한 별도의 빛샘 방지 패턴을 음각으로 형성하고 불투명 재료를 패턴에 설치한 구조를 적용함으로써 누광을 방지하여 제품의 외관을 개선시키고, 최소의 광원으로서 요구되는 휘도를 얻고, 원가 절감 박형설계 및 소비전력의 극소화를 달성할 수 있는 입력장치용 키패드 일체형 백라이트 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 상기한 백라이트장치의 키패드 상단에 투명보호층을 코딩하여 설치함으로써 문자층의 내구성을 높이고, 얇은 도광판의 경도를 보환하여 조립성을 개선하고 경도에 따른 문제점을 해결할 수 있는 키패드용 백라이트 장치 및 키패드 일체형 백라이트 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 도광판의 상면에 표시층, 색상층 등으로 이루어진 문자층과 반사층을 설치하되 도광판과 각 층 사이에 공기층이 없이 일체형으로 설치되고, 유연성, 탄성복원특성, 광투과 특성을 가지면서도 점착성이 낮고, 소정의 광굴절율을 가지는 박형 투명 수지재료를 사용한 도광판을 구성하여 최소의 광원으로서 요구되는 휘도를 얻고, 원가절감, 박형설계 및 소비전력의 극소화를 달성할 수 있는 입력장치용 키패드 일체형 백라이트 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 도광판의 상면에 표시층, 색상층 등으로 이루어진 문자층과 반사층을 설치하되 도광판과 각 층 사이에 공기층이 없이 일체형으로 설치되고 유연성, 탄성복원특성, 광투과 특성을 가지면서도 점착성이 낮고, 소정의 광굴절율을 가지는 박형 투명 수지재료를 사용한 도광판을 구성하고, 전면의 도광패턴층을 가지는 도광판의 가장자리에 빛샘 방지를 위한 별도의 빛샘 방지 패턴을 음각으로 형성하고 불투명 재료를 패턴에 설치한 구조를 적용함으로써 누광을 방지하여 제품의 외관을 개선시키고, 최소의 광원으로서 요구되는 휘도를 얻고, 원가 절감 박형설계 및 소비전력의 극소화를 달성할 수 있는 입력장치용 키패드 일체형 백라이트 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 키패드 장치의 특징은, 필요 발광부위에서 최소의 광원을 사용하여 원하는 휘도로 광을 확산 및 산란시킬 수 있도록 소정 규칙을 갖는 다수 개의 음각 또는 양각으로 이루어진 패턴이 다수 개의 요구 문자, 기호, 숫자, 또는 키 모양으로 형성된 도광패턴부;를 포함하고, 유연성 및 최적의 광 투과기능을 갖도록 소정의 물성을 가지는 투명한 수지재질로 이루어진 도광판;과, 상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치된 발광수단;으로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 도광판의 재질은 경도(shore A) 70 ~ 96 을 갖는 폴리우레탄 계열의 것을 사용한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 키 패드장치에 있어서, 다수의 키들이 구비되는 문자층과, 상기 문자층의 하면에 설치되고, 저면에 도광패턴부가 형성되고 상기 임의의 키의 눌림에 의해 하향으로 눌리는 돌출부를 구비하는 도광패턴부가 형성된 도광판과, 상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판으로 빛을 조사하는 발광수단과, 상기 돌출부의 하면에 위치하고 상기 임의의 키 눌림에 의한 상기 돌출부의 하향 눌림에 의해 동작하는 메탈돔 스위치를 포함한 인쇄회로 기판을 구비하되, 상기 도광판이 유연성 투명 수지재료의 경도(shore A)의 최소값을 Hmin이라 하고 도광판의 두께를 T[mm]라 할 때

수식 H_min = 60.5 T ^-0.18

의 조건을 만족하고, 최대값이 96 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 굴곡성을 가지는 투명 수지재료로 성형되고 도광패턴부가 형성되는 도광판과, 상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판으로 빛을 조사하는 발광수단과, 수지층과 문자 모양의 문자 개구부를 가지며 일측에 키 조립체를 구비하여 상기 도광판 상면에 위치하는 키부착필름과, 상기 도광판의 하면에 위치하는 메탈돔 스위치를 포함한 인쇄회로기판을 구비하는 키 후면 조광용 백라이트 장치에 있어서, 상기 도광판의 상기 발광 수단 반대측의 가장자리에 상기 발광 수단에 의해 조사된 빛이 도광판 반대측으로 누광되는 것을 방지하는 빛샘 방지 패턴을 형성함을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 빛샘 방지 패턴에 추가로 불투명 재료를 설치함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 다수의 키들이 구비되는 문자층과, 상기 문자층의 하면에 설치되고, 저면에 도광패턴부가 형성되고 상기 임의의 키의 눌림에 의해 하향으로 눌리는 돌출부를 구비하는 도광패턴부가 형성된 도광판과, 상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판으로 빛을 조사하는 발광수단과, 상기 돌출부의 하면에 위치하고 상기 임의의 키 눌림에 의한 상기 돌출부의 하향 눌림에 의해 동작하는 메탈돔 스위치를 포함한 인쇄회로 기판을 구비하는 키패드 일체형 백라이트 장치에 있어서, 상기 도광판의 상기 발광 수단 반대측의 가장자리에 상기 발광 수단에 의해 조사된 빛이 도광판 반대측으로 누광되는 것을 방지하는 빛샘 방지 패턴을 형성함을 특징으로 한다.

또한, 상기 본 발명은 상기 문자층의 상면에 상기 도광판의 두께보다 얇은 투명보호층을 형성함을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 빛샘 방지 패턴에 추가로 불투명 재료를 설치함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 키의 눌림에 의해 하향으로 눌렸다가 키의 눌림을 제거하면 원상태로 탄성 복원되는 물성을 갖는 투명 수지재료의 도광판과, 상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 조광하는 발광수단을 포함하는 백라이트 장치에 있어서, 상기 도광판의 상면과 하면 중 적어도 일측에 반사층이 설치되며, 상기 도광판의 광굴절율이 1.5 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 광굴절율이 1.5 이상인 도광판의 하면에 도광패턴을 형성함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 광굴절율이 1.5 이상인 도광판의 가장자리에 빛샘 방지 패턴을 음각으로 형성함을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 키 후면 조광용 백라이트장치에 대하여 가장 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 백라이트 장치의 단면도로서, 전화기 또는 휴대폰 등에 사용되는 입력장치는 필요 발광부위에서 균일한 조도로 광을 확산 및 산란시킬 수 있도록 하면에 도광패턴부(11)가 형성된 도광판(10)과, 상기 도광판(10)의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판(10)으로 빛을 조사하는 발광수단(20)과, 수지층(32)과 베이스수지층(34)과 문자 모양의 문자 개구부(31)를 가지며 일측에 키 조립체(35)를 구비하고 상기 베이스수지층(34) 상면에 위치하는 키부착필름(33)으로 구성되어 상기 도광판 상면에 위치하는 키패드(30)와, 상기 도광판(10) 의 하면에 위치하는 메탈돔 스위치(24)를 포함한 인쇄회로기판(22)으로 구성된다.

여기서 상기 발광수단(20)으로는 주로 LED가 이용되며, 상기 도광판(10)은 광의 전반사 및 재료 내 흡수 손실을 최소화하기 위해 광 굴절율 및 광투과율이 높아야 하고, 소정의 경도를 가지면서도 신축성을 띠어 외력을 가했을 때 쉽게 구부러지며, 충분한 탄성을 가져서 구부러졌다가도 외력이 제거되면 쉽게 복원이 되는 재료 특성이 요구되는데 이러한 특성을 모두 가지는 수지로써 고투명 실리콘이나 폴리우레탄 계열의 재료를 이용함이 바람직하다. 또한 별도의 경도 보완방법을 사용하지 않는 경우에는 자체만으로도 필요 경도를 충분히 만족할 수 있는 폴리우레탄 계열의 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 도광패턴부(11)는 상기 도광판(10)의 하면에 소정의 규칙을 가지고 섬 모양의 군상으로 형성되는 것으로, 소정 형상, 예를 들어 점, 원, 직선, 단속된 선, 메쉬 또는 별도의 무늬가 없는 면 등 상기 각 형상들이 조합된 혼합형으로 된 음각 또는 양각으로 이루어지며, 상기 다수 개의 음각 또는 양각으로 형성되는 섬모양의 도광패턴부(11)는 다시 여러 개의 요구 문자나 키 형태로 이루어진다. 이러한 도광패턴부(11)는 인쇄, 사출성형, 압출, 스탬핑, 임프린팅, 초음파가공 또는 레이저 가공 등의 방식으로 형성된다.

즉, 도광패턴부(11)를 별도의 잉크를 사용하여 도광패턴이 형성된 마스크를 이용하여 인쇄 방식으로 형성하거나, 패턴을 형성한 금형을 이용하여 사출성형하거나, 도광패턴부 문양을 가진 스탬프 금형을 이용하여 가열된 금형으로 제품을 찍어서 제작하거나, 레이저 장치로부터 발진된 레이저 빔을 도광판(10)상에 마킹하여 형성하거나, 초음파를 이용하여 도광패턴부(11)를 형성시키는 등 다양한 방법의 사용이 가능하다.

상기 도광판의 재료는 가능한 높은 광투과율을 가지는 재료이어야 하고, 경도는 도광판(10)의 두께에 따라 다르게 적용 가능하다.

종래의 고투명 실리콘을 도광판 재료로 사용하는 경우 안정된 화학적, 물리적 특성으로 기존에 이미 사용되고 있으나 계면에너지가 낮아 쉽게 계면을 형성하기 때문에 키패드(30)의 조립 후 상면과 하면이 쉽게 다른 부품과 점착 또는 밀착되는 특성을 가진다.

도 2는 이러한 실리콘 도광판(10)이 하부의 타 부품, 예를 들어 인쇄회로기판(22)과 점착 또는 밀착이 발생하는 경우를 설명하기 위한 도면들로서, 점착 또는 밀착 발생 전에는 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이 도광판인 1차 매질과 공기인 2차 매질간의 접촉면에서 광원(20)에서 방사된 광이 전반사를 하면서 도광되는데, 도 2b에서와 같이 점착 또는 밀착 발생 후에는 2차 매질이 공기가 아니라 메탈이나 수지 등의 재료로 바뀌게 된다. 즉 2차 매질이 공기에서 절대굴절률이 더욱 큰 매질로 바뀌므로 굴절각이 작아진다. 결국 전반사 될 광의 비율이 낮아지게 되어 점착부위에서 전반사하여야 할 광이 도광판 밖으로 투과하여 원하지 않는 발광이 나타난다. 다시 말해서 요구부위가 아닌 임의의 점착부위에서 광 손실이 발생하는 문제가 있다.

또한 경도가 높은 경우 이러한 점착이나 밀착현상이 줄어들기 때문에 유리하다. 하지만 실리콘의 경우 경도를 일정이상 올리기 어렵다. 고투명 실리콘의 경우 경도(shore A)가 60 이상이 되면 서서히 투과율이 낮아지고, 70 정도에서는 광투과율이 급격히 떨어져서 추가의 경도 보완 방식을 적용하지 않은 채 실리콘만을 박형으로 사용하여서는 도광판으로 사용하기 어렵다. 이에 대한 대안으로 폴리우레탄 재료를 사용하는 경우 상대적으로 계면에너지가 높아서 점착성이 낮고 광투과율을 유지하면서도 경도를 쉽게 높일 수 있어 재료의 굴곡 및 점착, 밀착을 최소화 할 수 있는 장점이 있고 이러한 장점을 바탕으로 박형의 도광판 설계도 가능하다.

도 3은 수지 재료의 두께를 0.12mm에서 0.4mm까지 약 0.1 미리미터씩 가변하고 재료의 경도(shore A)를 60 ~ 100까지 가변 하였을 때 키패드(30) 상면에서 관측한 휘도의 변화 실험결과를 최대 휘도치를 1로 하여 절대치로 치환하여 도시한 도면으로서, 도광판의 두께가 0.4mm를 초과하는 경우 휴대폰용 키패드(30)에서는 두께가 너무 두꺼워 제품의 박형 설계에 영향을 주어 적용이 어렵고, 0.1mm 미만의 경우 재료의 입광효율 및 광투과율이 너무 낮아 절대 휘도가 떨어지는 문제가 발생한다. 또한 균일한 두께로 제작이 어려운 제조상의 문제가 있다.

실험결과, 재료의 두께가 두꺼울수록 낮은 경도에서도 휘도 저하 현상이 없는 것을 알 수 있으며, 0.12mm의 두께를 가진 경우 경도(shore A)가 70 이상을 넘어서는 경우 휘도값이 안정되는 것을 알 수 있다.

그 이유는 도 4에서 처럼 0.12mm 두께에서 경도를 가변하여 본 경우 굴곡을 도시한 것으로 그림에서 볼 수 있듯이 동일 두께의 도광판에서 볼 때 경도가 낮을수록 도광판의 휨이 발생하기 쉽고 도광판이 휨에 따라 도광 효율이 낮아지기 때문이라는 것을 쉽게 추정할 수 있다.

또한 도 5 처럼 동일한 경도의 재료에서도 두께가 얇을수록 도광판의 굴곡이 크게 나타나는 것을 알 수 있다.

도 6은 키패드의 임의 1개 키를 누른 상태에서 눌려진 키를 제외한 모든 키의 평균휘도의 변화를 최대 휘도치를 1로 하여 도시하고 있다. 도 3과 다르게 나타나는 부분은 경도(shore A) 90 이상에서 경도가 높아질수록 휘도의 감소가 발생하고 경도가 96을 넘어서는 경우 휘도값이 더욱 떨어지는 것을 볼 수 있다. 또 이때 키패드(30) 상에서 여러 키 부분의 휘도가 상기 임의 1개 키를 누름과 떼는 동작을 반복함에 따라 급변하는 것을 관측 할 수 있었다. 또한 경도 100에 가까운 경우 사용자가 키를 눌렀을 때 하나의 키가 아닌 키패드(30) 전체가 눌려지는 느낌을 주어 키의 오작동이 발생할 가능성이 있다.

도 7은 키패드의 임의 1개 키를 누른 상태에서 눌려진 키를 제외한 모든 키의 휘도균일도의 변화를 도시하고 있다. 도 6과 비슷한 경향을 보이고 있으며 경도(shore A) 70 이하에서 경도가 낮아질수록 휘도균일도의 감소가 발생하고 경도 70 내지 96 사이에서는 적정의 휘도 균일도를 유지하다가 경도가 96을 넘어서는 경우 휘도균일도의 값이 다시 떨어지는 것을 볼 수 있다.

그 이유는 경도가 일정 이하인 경우 굴곡이 나타나서 메탈 돔스위치 등 도광판 상하 물질과 점착 및 밀착이 발생하여 눌려진 키 및 특정 위치에서 광량의 손실이 발생하므로 비정상적으로 밝은 부위와 제대로 빛을 수광하지 못한 어두운 부위에 의해 휘도 균일도가 떨어지는 것으로 볼 수 있으며, 경도가 일정 이상을 초과하는 경우 고무 제품에서 볼 수 있는 연성이 사라짐으로써 키 동작 시 도광판 전체가 동작키를 중심으로 끌려와서 도광판 전체 영역에 걸친 물결모양의 휨이 발생함에 따라 입광 및 도광 효율이 급격히 나빠지기 때문으로 추정할 수 있다.

도 8은 이상의 결론을 요약한 그림으로 키를 동작하기 전 그리고 동작 중 휘도가 최대 휘도 대비 90% 이상, 휘도 균일도가 70% 이상의 조건을 만족하는 최소 경도 및 최대 경도 조건을 각 두께별로 찾아서 그래프로 도시한 것이다. 상하 두 선사이의 영역이 최적 경도 범위이다. 도광판이 얇을수록 최소한 사용할 수 있는 경도의 치수가

H_min = 60.5 T ^-0.18

여기서 H_min = 최소요구경도 (shore A 기준), T = 도광판 두께(mm).

을 만족하여야 함을 알 수 있으며 최대치는 96임을 알 수 있다.

실험결과에 의하면 0.4 밀리미터 두께를 사용하는 경우 요구 경도는 최대 휘도의 90% 수준을 만족하는 범위를 기준으로 할 때 경도(shore A) 기준으로 최소 70에서 최대 96의 범위가 적정하다.

상기 도광판의 재료는 충분한 광투과율과 연성을 가지면서도 요구 경도 특성을 만족하며, 실리콘 보다 계면에너지가 높아 점착성이 거의 없어야 하고, 얇은 두께에서도 적용이 가능하여 박형 설계가 가능하여야 한다. 이러한 요구특성을 만족하는 재료로는 폴리우레탄 계열의 고투명 수지재료를 사용함이 바람직하다.

상기에서는 키패드(30)와 백라이트장치, 즉 도광판(10)이 각각 별도로 설치 되는 경우를 설명하였다.

도 9는 본 발명에 따른 키패드 일체형 백라이트 장치의 개략도로서, 이하 도 9를 참조하여 키패드와 도광판이 일체로 형성된 백라이트 장치의 구성 및 동작을 설명한다. 여기서 키패드라 함은 문자층(50)을 의미한다.

본 발명에 따른 키패드 일체형 백라이트 장치는 문자층(50)과 도광 패턴부(41)가 형성되는 도광판(40)과 메탈돔 스위치(24)와 스위치 접점부(23)와 회로기판(22)으로 구성된다.

특히, 본 발명에 따라 상기 문자층(50)은 상기 도광판(40)의 상면에 설치되어 도광판(40)과 일체형으로 형성된다.

상기 문자층(50)은 문자, 숫자, 기호 등을 가지는 다수의 키들을 구비하는 키패드로서, 키패드의 필요 문자, 숫자, 기호 등을 인쇄 등의 방법으로 설치하는 것이 바람직하며 필요 문자, 숫자, 기호 등을 제외한, 즉 문자 개구부(51)를 제외한 바탕면에서 후면광이 새어나오지 않도록 설치한다. 또한 상기 인쇄된 문자층의 내구성 개선 등을 위해 별도의 투명보호층을 코팅하여 설치하는 것도 가능하다. 상기 문자층(50)은 도광판(40)의 표면에 설치되므로 도광판(40)의 도광 특성에 영향을 주므로 광 손실이 발생하게 되지만 문자층(50)을 표면에 설치한 키패드-도광판 일체형인 제품의 경우 기존 키패드와 도광판 분리형의 전체 두께에 비해 상대적으로 얇은 구조를 달성 할 수 있으므로 도광판(40)의 두께를 좀 더 크게 할 수 있는 설계 여유가 있다. 도광판(40)의 두께가 두꺼운 경우 전체적으로 도광효율이 상승하므로 문자층(50)의 설치에 의한 광 손실이 어느 정도 보상가능하게 된다.

상기 도광판(40)의 저면에 형성되는 도광패턴부(41)는 상기 문자층에 인쇄된 필요 문자, 숫자, 기호들 각각에 대응하는 다수개의 돌출부(43)를 구비한다.

상기 도광판의 하면에 설치된 다수 개의 돌출부(43)는 해당 키를 누를 때 하부의 메탈돔 스위치(24)를 눌러 스위치 접점(23)에 접속시키기 위한 것으로서 별도의 재료를 인쇄나 접착 등의 방법으로 도광판(40)의 하면에 형성할 수도 있지만, 도광판 재료를 자체적으로 성형하여 일체형으로 제작하는 것도 가능하다.

상기 돌출부(43)에 설치된 다수 개의 메탈돔은 메탈돔 스위치(24)를 사용하는 방식일 경우에만 설치되며, 이후 메탈돔 스위치(24)와 PCB와의 조립을 쉽게 하기 위해 키패드와 일체형으로 접착제 등을 사용하여 각 돌출부(43)의 중심에 메탈돔의 중심이 일치하도록 설치하는 것이 가능하다.

상기 키패드 일체형 도광판(40)의 수지 재료의 경도 및 두께 등은 상기 도 1 내지 도 8에서와 설명한 것과 동일한 조건 및 특성을 가지도록 형성된다.

이에 따라, 가장 발광효율이 높으면서도 초박형 설계가 가능한 입력장치의 키 후면 조광용 백라이트를 구성할 수 있게 된다.

이하의 설명에서 도광판은 상기 수학식 1의 조건을 만족하는 투명수지재료를 사용 것이다. 따라서 이하 도광판의 투명수지재료에 대한 설명은 생략한다.

도 10은 본 발명에 따른 빛샘 방지 패턴을 구비하는 키 후면 조광용 백라이트 장치를 나타낸 개략도이다.

이하 도 10을 참조하면, 상기 도 1과 동일하게 구성되고, 발광 수단(20)이 구성되는 도광판(10)의 반대 측면 가장자리에 빛샘 방지 패턴(70)을 더 구비한다.

상기 빛샘 방지 패턴(70)은 상기 발광 수단(20)에서 조사된 빛 중 도광패턴(11)에 닿지 않은 빛을 키패드 방향으로 반사한다. 즉 상기 도광패턴(11)에 닿지 않은 빛이 도광판(10) 외부로 누광 되는 것을 방지한다.

상기 빛샘 방지 패턴(70)은 도광 시 도광판(10) 외부로 누광 되는 빛을 차단해야 하므로 음각으로 설치한다. 이때 빛샘 방지 패턴(70)의 깊이는 도광판 두께의 80% 이상이 되어야 하며, 최대 100%로 설치되어야 한다. 즉, 상기 도광판 두께의 100%란 빛샘 방지 패턴(70)이 도광판(10)을 관통하도록 설치될 수도 있음을 의미한다.

상기와 같이 빛샘 방지 패턴(70)의 깊이를 100%, 즉 도광판(10)의 두께와 동일하게 하는 경우 도광판(10) 내부와 가장자리부와의 분리를 막기 위해 빛샘 방지 패턴(70)을 점선으로 형성하거나 긴 선들이 끝단에서 겹쳐지는 식으로 배치하여 설치할 수 있다.

또한, 상기 빛샘 방지 패턴(70)에 불투명 재료(71)를 사용하여 빛의 투과를 차단하는 것이 바람직하다. 상기 불투명 재료(71)로는 흑색의 재료와 백색의 재료를 사용할 수 있으며, 흑색의 재료를 사용하는 경우에는 빛샘만을 방지할 수 있고, 반사율이 높은 백색의 재료를 사용하는 경우에는 빛샘 방지 및 빛을 반사하여 광 효율을 높일 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 키패드 일체형 백라이트 장치를 나타낸 도면으로서, 투명보호층(60) 하단에 문자층(50)과 도광판(40)이 형성된 경우를 나타낸 것이다.

이러한 키패드 일체형 백라이트 장치는 필요 발광부위에서 균일한 조도로 광 을 확산 및 산란시킬 수 있도록 하면에 형성되는 도광패턴부(41)를 구비하는 도광판(40)과, 상기 도광판(40)의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판(40)으로 빛을 조사하는 발광수단(20)과 문자 모양의 문자 개구부(51)와 반사층(55-1)과 확산층(53)과 표시층(52)을 가지고 상기 도광판(40)과 일체형으로 형성되는 문자층(50)과 상기 문자층(50) 상면에 위치하는 투명보호층(60)으로 구성된다.

상기 투명보호층(60)은 실리콘 등의 구부러짐이 쉬운 도광판을 사용하는 경우 경도를 보완하고 키 문자층의 내 마모성등을 개선하기 위해서 사용되며 상대적으로 얇은 두께를 사용하면서도 경도가 도광판 재료 보다 높아야 도광판의 경도를 보완하면서도 박형의 설계를 달성할 수 있다. 상기 투명보호층(60)의 두께는 0.15이하가 바람직하고 경도는 투명보호층(60)의 두께에 따라 적용이 달라진다. 이러한 특성을 만족하는 상기 투명보호층(60)의 재료로는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등 플라스틱 계열의 투명 수지를 사용함이 바람직하다. 상기 도광판(40)은 도 9에서와 같이 키눌림을 보완하기 위해 돌출부(43)를 구비할 수 있다. 상기 돌출부(43)는 접점 스위치를 누르기에 적당한 크기와 두께를 가지도록 제작된다.

여기서 상기 발광수단(20)으로는 주로 발광다이오드(Luminescent Diode: LED)가 이용되며, 상기 도광판(40)은 광의 전반사 및 재료 내 흡수 손실을 최소하기 위해 광 굴절율 및 광투과율이 높아야 하고, 소정의 경도를 가지면서도 신축성을 띠어 외력을 가했을 때 쉽게 구부러지며, 충분한 탄성을 가져서 구부러졌다가도 외력이 제거되면 쉽게 복원이 되는 수지재료를 이용한다. 상기 수지재료로는 고투 명 실리콘이나 폴리우레탄, 폴리카보네이트 계열의 재료를 사용할 수 있다.

상기 도광판(40)은 적정 두께를 가져야 충분한 도광효율을 얻을 수 있다. 키패드-도광판 분리형 제품의 경우 도광판의 두께가 제품 박형 설계의 제약에 의해 0.4mm 이하로 한정이 되지만 키패드-도광판 일체형 제품의 경우 키패드에서 존재하던 도 1에서의 베이스수지층(34)이 사라지므로 도광판의 두께를 더 크게 확대 할 수 있다. 베이스수지층(34)이 사라짐에 따른 도광판 두께 설계여유 증가분은 최대 0.5mm 정도이다. 실험에 의하면 상기 도광판(40)의 두께는 최소 0.3mm 이상을 확보하여야 하고, 최대 0.6mm까지 사용이 유효함을 알 수 있었다.

상기 도 3에서 설명한 바와 같이 0.3mm 미만의 경우 도광판(40)의 끝단까지 빛이 원활히 도달하지 못하는 문제가 발생하였고, 발광소자로서 0.4mm 발광다이오드를 사용하는 경우 도광판(40)이 0.6mm를 초과하여도 더 이상 도광량이 증가하지 않는 문제가 발생하였다. 즉 도광판(40) 전체 면적에 걸친 도광효과를 얻기 위해서는 적어도 0.3mm 이상의 두께를 사용하여야 하고, 최대의 박형효과를 얻기 위해서는 0.6mm 이하의 두께를 사용하여야 한다.

도 12는 본 발명에 따른 불투명재료로 성형된 빛샘 방지 패턴을 가지는 도광판의 개략도를 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명에 따른 불투명재료를 포함한 빛샘 방지 패턴과 반사층을 형성한 경우의 키패드장치를 나타낸 도면이고, 도 14는 본 발명에 따른 불투명재료를 사용한 빛샘 방지 패턴과 반사층을 일체형으로 구성한 경우의 키패드장치를 나타낸 도면이며, 도 15는 본 발명에 따라 발광소자에 사선으로 빛샘 방지 패턴을 설치한 경우의 도광판의 개략도를 나타낸 도면이고, 도 16은 본 발명에 따라 불투명재료를 적용하지 않은 경우의 빛샘 방지 패턴을 가지는 키패드장치를 나타낸 도면이다.

이하 도 12 내지 도16을 참조하면, 도광판(40) 내측면의 가장자리 면에는 도광패턴에 비해 상대적으로 긴 별도의 빛샘 방지 패턴(70)이 추가로 설치될 수 있다. 상기 빛샘 방지 패턴(70)은 도광판(40)의 가장자리에 설치되며 광원이 배치되는 위치는 제외된다.

상기 빛샘 방지 패턴(70)은 도광 시 빛을 차단하여야 하므로 음각으로 설치된다. 이때 빛샘 방지 패턴(70)의 깊이는 상기 도 10에서 설명한 바와 같이 도광판(40) 두께의 80%에서 최대 100%로 할 수 있다. 빛샘 방지 패턴(70)의 깊이를 도광판(40) 두께의 100%로 할 경우 도광판(40) 내부와 가장자리부분과의 분리를 막기 위해 빛샘 방지 패턴(70)을 점선으로 형성하거나 긴 선들이 끝단에서 겹쳐지는 식으로 배치하여 설치할 수 있다.

또한, 문자층(50)이 도광판(40)과 일체형으로 도광판(40) 상면에 설치되므로 빛샘 방지 패턴(70)의 깊이가 도광판 두께의 100%인 경우 도 14에서와 같이 문자층(50) 바닥의 반사층(55)과 일체형으로 구성할 수도 있다. 이때 빛샘방지 패턴에 설치되는 반사층 재료의 두께는 문자층 바닥의 반사층의 두께와 대비하여 상대적으로 두껍게 설치된다.

또한, 도 16과 같이 상기 불투명재료를 사용하지 않고도 빛샘 방지 효과를 얻기 위해서 상기 빛샘 방지 패턴(70)을 도 15에서와 같이 광원과 직각이 아닌 사선 방향으로 배치하여 빛이 가장자리 쪽이 아닌 여타 방향으로 쏠리도록 설계할 수 도 있다. 불투명재료(71)를 사용하지 않게 되면 제조공정이 추가로 생략되므로 생산성이 높아지고 제조비용이 낮아지는 장점이 있다.

도 17은 본 발명에 따라 투명보호층(60)으로 투명수지필름(61)을 사용하고 투명수지필름(61)에 문자층(50)과 도광판(40)을 차례로 성형한 키패드 장치를 나타낸 도면으로, 문자층(50)의 반사층(55)이 도광판(40) 내측으로 형성된 경우를 나타낸 것이다.

도 18 내지 도 21은 도광판(40)의 하부면에 인쇄방식에 의해 도광판(40)의 하면에 전면 도광패턴부(80)를 형성한 도면으로서, 도 18은 본 발명에 따라 전면 도광패턴부(80-1)를 불투명재료(71)를 사용하여 인쇄로 형성한 키패드 장치를 나타내는 도면으로 문자 개구부(51)를 커버하는 영역을 도광패턴부(80-1)로 인쇄한 것이고, 도 19는 본 발명에 따라 전면 도광패턴부(80-2)를 전면패턴으로 빛샘 방지 패턴(70)과 일체형으로 도광판(40) 하면 전체에 인쇄하여 형성한 키패드 장치를 나타낸 도면이며, 도 20은 본 발명에 따라 메탈 돔 스위치를 전면 도광패턴부(80-2)를 형성한 도광판(40) 하면에 설치한 키패드 장치의 도면이고, 도 21은 본 발명에 따라 메탈 돔 스위치를 돌출부를 가지지 않는 도광판(40) 하면에 설치한 경우의 키패드 장치를 나타낸 도면이다.

상기 도 18 내지 도 21에서는 상기 전면 도광패턴부(80)를 키패드 일체형 도광판, 즉 키패드 일체형 백라이트 장치인 경우만을 나타내었으나 키패드와 도광판이 분리형인 키 후면 조광용 백라이트 장치의 도광판 저면에도 전면 도광패턴부(80)를 동일하게 적용할 수 있을 것이다.

이하 도면에서는 공기층이 없는 반사층을 형성하는 키 후면 조광용 백라이트 장치 및 키패드 일체형 백라이트 장치를 설명한다.

도 22는 본 발명에 따라 도광판 상면 전체에 반사층이 형성된 키 후면 조광용 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 23은 본 발명에 따라 도광판 상면과 하면 전체에 반사층이 형성된 키 후면 조광용 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도면에 참조된 부호 10은 도광판, 20은 발광수단, 101은 반사층이다.

도 22에서, 반사층(101)은 도광판(10)의 상면 전체에만 공기층이 없도록 인쇄나 접착 등의 방법으로 배치되고, 도 23에서 반사층(101-1, 101-2)은 도광판(10)의 상면과 하면 전체 공기층이 없도록 인쇄나 접착 등의 방법으로 배치된다.

상기 반사층(101)은 어느 정도 확산 기능도 가지므로 반사층(101) 만으로도 추가의 도광패턴 없이 전체면에 걸친 도광이 가능하게 된다. 상기 반사층(101)의 재료는 가능한 굴절율이 낮은 재료를 사용하며, 광반사 효율이 높은 재료를 인쇄하여 형성하게 된다. 발광되는 색상이 다르게 하기를 원하는 경우 색깔을 가진 재료를 사용하는 것도 가능하지만 가장 광효율을 높게 하기 위해서는 백색이 바람직하고 필요부위에만 문자층에 별도의 색상층을 추가하는 것이 바람직하다. 반사층(101) 재료와 도광판이 잘 접착되지 않는 경우에는 별도의 프라이머를 먼저 도포하고 이후에 반사층(101) 재료를 설치하는 것이 바람직하다. 상기 반사층(101)은 도 22에서와 같이 상면에 설치하는 경우 도면에 도시되지는 않았지만 키패드 상 빛이 발광되는 문자 개구부를 제외한 도광판 전체 면적을 덮도록 배치할 수도 있고, 문자 개구부를 포함한 도광판 전체 면적 모두를 덮도록 배치할 수도 있다. 문자 개 구부까지 포함하는 경우 문자 개구부를 통해서는 반사층(101)에서 확산된 빛이 반사층(101)을 일부 투과하여 나오게 된다.

상기 발광수단(20)으로는 주로 LED를 이용함이 바람직하며. 상기 메탈돔 스위치(24)와 함께 상기 인쇄회로기판(22) 상에 형성된다.

상기 도광판(10)은 광의 전반사 및 재료 내 흡수 손실을 최소화하기 위해 광 굴절율 및 광투과율이 높아야 하고, 소정의 경도를 가지면서도 신축성을 띠어 외력을 가했을 때 쉽게 구부러지며, 충분한 탄성을 가져서 이후 키패드와 사용자에 의한 눌림에 의해서 구부러졌다가도 외력이 제거되면 쉽게 탄성 복원이 되는 재료 특성이 요구된다. 일예로, 상기 도광판의 경도는 상술한 수학식 1조건을 만족하도록 결정하는 것이 바람직할 것이다. 특히 상기 광굴절율은 값이 높을 수록 발광소자로부터 도광판내로 입사되는 광의 평행성분이 늘어나게 되고, 전반사 효율이 상승하므로 매우 중요하다.

도 24는 본 발명에 따른 동일 조건에서의 도광판의 굴절률 값의 차이에 따른 도광판 특성을 나타내는 도면으로, 도 24a는 광굴절율 n_A를 가지는 도광판에서의 광굴절률을 나타낸 것이고, 도 24b는 광굴절율 n_B를 가지는 도광판에서의 광굴절률을 나타낸 도면이고, 도 25는 본 발명에 따라 굴절률 차이에 따른 도광판의 위치별 휘도를 나타내는 그래프이다. 이하, 도 24 및 도 25를 참조하여 상기 광굴절율에 따른 광굴절 및 광효율을 설명한다.(단,n_A < n_B임)

도 24에서는 도광판(10)의 굴절율 값의 차이에 따라 동일 조건에서의 도광특 성을 보여주고 있다. 빛은 매질과 매질 사이의 경계면을 이동할 때 반사와 굴절이 동시에 일어나게 되는데 반사는 경계면의 수직선을 기준으로 빛이 들어오는 입사각과 같은 각도의 반사각으로 나가게 되지만 일부는 두 매질의 경계를 뚫고 투과한다. 이 때 두 매질에서 빛이 이동하는 속도의 차이 때문에 빛이 진행하는 경로가 변하게 되는 굴절이 발생한다. 또한, 이 때 매질들의 고유 특성에 따라서 특정의 굴절각을 가지고 굴절 된다. 그리고 입사각과 굴절각의 비율을 이용하여 나온 값이 굴절률이 된다. 도광판(10)에 있어서는 발광수단(20)에서 나온 빛이 도광판의 측면에 입사할 때 이 굴절율이 중요하게 작용한다. 굴절율이 낮은 경우 발광수단(20)인 LED에서 빛이 도광판(10)의 측면으로 입사하고 나서 굴절되는 각이 적어 도광판의 상하면과 상대적으로 작은 입사각도로 부딪히고 따라서 도광판(10) 내에서 전반사 되지 못하고 도광판 외부로 빠져나가는 빛이 많아지며 대부분의 빛이 도광판(10)과 발광수단(20)인 LED가 접한 부위에서 손실이 발생한다. 이와는 반대로 굴절률이 높은 경우 입사부위에서 굴절되는 양이 많이 발생하므로 도광판(10)내로 입사한 빛이 다시 도광판(10)의 상면이나 하면과 부딪힐 때 상대적으로 큰 입사각을 가지고 부딪치며 이렇게 입사각이 커서 임계각 이상의 조건을 만족하는 경우 전반사가 일어나 도광판의 외부로 빛이 유실되지 않고 도광판 전체 영역을 도광할 수 있게 된다.

도 24, 25에서와 같이 상대적으로 굴절율이 높은 경우 광이 입사되는 부위에서 도광판의 끝단까지 어느 정도 광이 전달되는 것을 볼 수 있다. 도 24a 및 도 25 의 곡선(2501)에서 보이는바와 같이 굴절률(n_A)이 낮은 재료의 경우 도광판(10)의 입광부에서는 많은 빛의 방출이 나타나서 높은 휘도를 보이지만 도광판 끝단에서는 휘도가 거의 나오지 않는다. 즉 도광판 내에서 밝기 차이가 매우 크다. 또한 상기 반사층(101)과 비교할 때도 굴절율이 클 수록 전반사 효율이 높아져서 광손실이 작아지므로 상기 도광판(10)의 굴절율은 반사층(101)의 재료 보다 높아야 한다. 그리고 실험결과에 따르면 절대 굴절률이 1.4 정도인 재료를 사용한 경우 도광판(10)의 상하면에서 전반사를 일으킬 수 있는 입사각, 즉 전반사 임계각 이상을 얻을 수 있는 도광판(10) 측면에서의 유효 굴절각이 ㅁ 44.4 도 전후이고, 절대굴절률이 1.6 정도인 재료를 사용한 경우 유효 굴절각이 ㅁ 51.3 도 전후로서 약 13.8도 정도의 유효각 범위의 차가 발생하였다. 즉 굴절률 값이 커짐에 의해서 약 15.5% 정도 유효각의 범위가 더 넓어짐을 알 수 있다. 즉 유효각이 늘어난 만큼 전반사되는 빛의 양이 늘어서 광효율이 증가한다고 볼 수 있다.

도 4에서처럼 일체형 키패드를 이루기 위해서 도광판(10)의 일면에 별도의 물질이 설치된 경우 굴절각이 달라지게 된다. 즉 매질이 달라지므로 굴절각 또한 달라지게 되는데 공기가 아닌 경우 물질의 굴절률은 일반적으로 1 이상으로 크며 이 경우 전반사 임계각이 공기가 2차 매질일 때 보다 커지게 된다. 즉 유효 굴절각 또한 줄어들게 된다. 이 때 광손실을 최소화하기 위해서 백색의 반사재료를 사용하는 경우 에도 일부 투과에 의한 빛의 방출이 발생한다. 빛의 방출이 발생하는 경우 굴절률이 더욱 중요하게 작용하며 굴절률이 작은 재료를 사용하는 경우 도광판(10) 의 측면에서 많은 빛이 소모되어 전체적으로 휘도의 균일도를 저하시키게 된다. 실험결과 굴절률이 1.5 이상이 되는 경우 전체 도광판(10)에 걸친 빛의 도광효율이 개선됨을 확인하였다. 이러한 특성을 만족하는 수지로써 폴리우레탄 계열의 재료가 있고, 보다 높은 굴절률을 위해서는 특히 열가소성폴리우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

도 26은 본 발명에 따라 상면에 반사층을 형성하는 도광판의 하면에 도광패턴을 형성한 경우를 나타내는 도면이다.

상기 도광판(10)의 하면에는 도 26과 같이 추가로 도광패턴(111)을 가지는 도광패턴부(110)을 설치할 수 있다. 도광패턴부(110)가 없는 경우에는 도25에서 볼 수 있듯이 도광판(10) 내에서 굴절률에 따른 휘도 차이가 어느 정도 발생하게 되므로 고급의 외관을 요구하는 제품에는 추가의 대책이 요구된다. 이후 키패드 등에서 휘도를 균일하게 할 수 있도록 별도의 투과율 조절을 위한 작업을 진행할 수도 있다. 하지만 이 방법은 전체적인 휘도를 낮추어 맞추는 방식이다. 도 26에서 처럼 도광판(10)에 반사층(101)이 형성된 도광판(10)의 하면에 도광패턴부(110)를 형성하는 방법은 도 25와 같이 도광패턴부(110)만을 형성하는 경우 보다 정확하고 광의 손실을 최소화할 수 있으므로 고급형의 제품에 바람직하다.

상기 도광패턴부(110)는 상기 도광판(10)의 하면에 소정의 규칙을 가지고 섬 모양의 군상으로 형성되는 것으로, 소정 형상, 예를 들어 점, 원, 직선, 단속된 선, 메쉬 또는 별도의 무늬가 없는 면 등 상기 각 형상들이 조합된 혼합형으로 된 음각 또는 양각으로 이루어지며, 상기 다수 개의 음각 또는 양각으로 형성되는 섬 모양의 도광패턴부(110)는 다시 여러 개의 요구 문자나 키 형태로 이루어진다. 이러한 도광패턴부(110)는 인쇄, 사출성형, 압출, 스탬핑, 임프린팅, 초음파가공 또는 레이저 가공 등의 방식으로 형성이 가능하다.

즉, 도광패턴부(110)를 별도의 잉크를 사용하여 도광패턴이 형성된 마스크를 이용하여 인쇄 방식으로 형성하거나, 패턴을 형성한 금형을 이용하여 사출성형하거나, 도광패턴부(110) 문양을 가진 스탬프 금형을 이용하여 가열된 금형으로 제품을 찍어서 제작하거나, 레이저 장치로부터 발진된 레이저 빔을 도광판(10)상에 마킹하여 형성하거나, 초음파를 이용하여 도광패턴부(110)를 형성시키는 등 다양한 방법의 사용이 가능하다.

도 27은 본 발명에 따라 상면에 반사층을 형성하고, 도광패턴부를 형성한 도광판 가장자리에 빛샘 방지 패턴을 형성한 경우를 나타낸 도면이다.

상기 도 22 내지 도 26에서의 도광판(10)은 발광수단(20)에 의해 도광된 빛이 도광판(10)의 가장자리를 통해 밖으로 새어나오는 이른바 빛샘현상의 문제를 가진다. 이러한 빛샘현상은 제품의 조립 후 비 발광 부위에서 불필요한 빛이 새어 나옴으로써 제품의 품위를 저하시킬 수 있고, 도광판(10) 내에서 광이 부족하게 될 수 있다.

이를 방지하기 위해서 본 발명에서는 상기 도 12와 도 27과 같이 상기 도광판(10)의 가장자리에 추가로 음각의 빛샘 방지 패턴(120)을 설치한다. 그리고 상기 빛샘방지패턴(120)의 음각 홈에 추가로 불투명 재료(121)를 채워 넣어 빛샘을 방지하게 된다.

상기 빛샘방지 패턴(120)의 음각 홈에 채워 넣어지는 불투명 재료(121)는 완벽한 빛샘방지만을 의도하는 경우 검은색의 재료를 사용하여 설치하며, 광의 반사효과를 기대하면서 동시에 빛샘 방지기능을 모두 도모하는 경우 백색의 재료를 사용하여 설치한다.

도 28은 본 발명에 따라 상면에 반사층을 형성하는 도광판의 하면에 돌출부를 추가로 형성한 경우를 나타낸 도면이고, 도 29는 본 발명에 따라 상면에 반사층을 형성하고 하면에 돌출부를 형성한 도광판의 하면 전체에 반사층을 형성한 경우를 나타낸 도면이다.

상기 도광판(10)의 하면에는 도 28, 도 29와 같이 돌출부(112)를 추가로 설치할 수 있다. 돌출부(112)를 설치하는 경우 이후 도광판(10) 하면에 배치되는 메탈돔스위치를 보다 정확하게 누를 수 있다. 상기 돌출부(112)는 직경 1 ~3 미리미터의 크기로 형성이 가능하며 별도의 재료를 접착하거나 두껍게 인쇄로 형성하는 것이 가능하다.

또한 상기 도 29에서와 같이 돌출부(112)를 상기 도광판(10)과 일체형으로 도광판(10)의 성형 시 초기에 형성하는 것도 가능하다.

상기 도 22 내지 도 29에서는 공기층이 없는 반사층을 가지는 키 후면 조광용 백라이트 장치에 대해 설명하였다. 이하 도면에서는 공기층이 없는 반사층을 가지는 키패드 일체형 백라이트 장치에 대해 설명한다.

도 30은 본 발명에 따라 상면 전체에 반사층을 가지는 도광판의 상면에 문자층이 일체로 형성되는 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 31은 상기 도 30의 문자층 상면에 투명보호층을 코팅한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이며, 도 32는 상기 도 31의 도광판 하면에 반사층을 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 33은 상기 도 31의 도광판 하면에 도광패턴을 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 34는 상기 도 31의 도광판 내부 가장자리에 불투명재료로 채워진 빛샘 방지 패턴을 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이며, 도 35는 상기 도 34의 빛샘 방지 패턴이 불투명재료로 채워지지 않은 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 36은 상기 도 34의 도광패턴부 하면에 돌출부를 구비하는 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 37은 상기 도 36의 하면에 도광패턴을 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이며, 도 38은 상기 도 36에서 메탈돔을 도광판 하면의 돌출부에 일체로 형성한 경우를 나타낸 키패드 일체형 백라이트 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 39는 상기 도 35에서 메탈돔을 도광판 하면에 일체로 형성한 경우를 나타낸 도면이다.

이하 도 10을 참조하여 키패드와 도광판(10)이 일체로 형성된 백라이트 장치의 구성 및 동작을 설명한다. 여기서 키패드라 함은 키형상을 갖추기 위한 표시층(133), 색상층(132)과 같은 다수개의 층상으로 이루어진 문자층(130)으로서 도 1에서와 같이 키 후면 조광용 백라이트 장치의 키패드에서는 바닥에 수지층(32)이 별도로 존재하고 그 수지층(32) 위에 키 형상을 갖추기 위한 다수 개의 층이 존재 하였으나 키패드 일체형 백라이트 장치의 키패드에서는 도광판(10)이 그 기능을 대신하게 된다.

본 발명에 따른 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치는 도광판(40)과, 다수 개의 키를 표현하는 문자층(130)과 상기 도광판(40)의 상면과 상기 문자층(130)의 하면 사이 및 상기 도광판(40)의 하면에 적어도 일측에 형성되는 반사층(101)과 상기 도광판(40)의 측벽에 설치되어 상기 도광판(40)으로 빛을 조사하는 발광수단(20)과, 상기 도광판(40) 하면에 위치하는 메탈돔 스위치(24)와 스위치 접점부(23)와 회로기판(22)으로 구성된다.

특히, 본 발명에 따라 상기 도광판(40)의 상면에 배치되는 반사층(101)과 상기 반사층(101)의 상면에 형성되는 문자층(50)은 각 층간에 공기층이 없이 일체형으로 형성된다.

즉 표면에 직접인쇄, 직접성형 또는 접착재 등으로 도광판(40)과 문자층(130) 중간에 공기층이 없이 형성되어 일체형 키패드를 이루게 된다.

상기 문자층(130)은 문자, 숫자, 기호 등을 가지는 다수 개의 키들을 표현하는 키패드로서, 표시층(133), 색상층(132), 확산층(도시하지 않음) 등 다수개의 층으로 구성된다.

상기 표시층(133)은 키패드의 필요 문자, 숫자, 기호 등을 인쇄 등의 방법으로 표시한 층이며, 문자 개구부(131)를 제외한 바탕면에서 후면광이 새어나오지 않도록 설치한다. 상기 표시층(133)을 좀더 고급스럽게 표현하기 위해서 인쇄가 아닌 다른 금속이나 플라스틱성의 재료를 직접 접착하여 설치하는 것도 가능하다.

상기 색상층(132)은 키의 발광 색깔을 다양하게 표현하기 위해서 설치한다.

상기 확산층은 도면에 도시하지 않았으나 상기 표시층과 상기 반사층의 사이에 위치하게 되며 도광판(40)에서 문자 개구부(131)를 통하여 나오는 빛을 부드럽게 보일 수 있도록 하는 역할을 하며 반사층(101)이 별도로 존재하는 경우 생략가능하다.

상기 반사층(101)은 문자 개구부(131)가 아닌 위치에서 빛이 흡수되어 사라지는 손실을 최소화하고 도광판(40) 내에서 광의 전달을 원활하게 하기 위해서 설치하며 일부 광투과 기능도 가진다.

상기 문자층(130) 내의 확산층과 비교할 때 상기 반사층(101)은 서로 유사한 기능을 동시에 담당 할 수 있으므로 완벽한 구분이 난해하다. 즉 반사층(101)은 거울과 같이 산란이나 확산 기능이 없이 단순 반사 기능만 있는 게 아니라 반사 외에 어느 정도의 확산 및 산란이 발생하게 된다. 확산층 또한 확산기능 외 어느 정도 반사기능을 가지므로 유사 재료로서 사용할 수도 있다. 즉 사용자의 용도에 맞추어 재료를 적정의 비율로 조합함에 따라 각 기능을 선택적으로 조절할 수 있다.

또한 상기 인쇄된 문자층(130)의 내구성 개선 등을 위해 도 31과 같이 별도의 투명재료로 문자층(130)의 상면에 투명보호층(140)을 추가로 코팅하여 설치하는 것도 가능하다.

상기 문자층(130)은 도광판(40)의 표면에 설치되고 불필요한 빛을 차단하는 기능을 가지므로 주로 어두운 색 계통의 색이 많이 사용되어 문자 개구부(131)를 제외한 비발광 영역에서는 빛을 흡수한다. 즉 도광판(40)의 도광 특성에 일정부분 영향을 주게된다. 키패드 일체형의 경우 기존 키패드와 도광판 분리형의 전체 두께에 비해 획기적으로 얇은 구조를 달성 할 수 있으므로 도광판(40)의 두께를 좀 더 크게 할 수 있는 설계 여유가 있다. 도광판(40)의 두께가 두꺼운 경우 전체적으로 도광효율이 상승하므로 문자층(130)의 설치에 의한 광 손실을 어느 정도 보상할 수 있다. 또한 상기 도광판(40)의 상면에 설치되는 상기 반사층(101)은 도광판(40) 외부로 빛이 흡수 또는 산란하여 소모되는 양을 최소화 시키는 기능을 가진다.

또한 도 32에서 처럼 추가로 도광판(40)의 하면에도 상기 반사층(101)을 설치하는 경우 더욱 높은 광효율을 얻을 수 있다.

상기 도광판(40)의 재질은 앞서 설명한 키 후면 조광용 백라이트 장치에서 설명한 도광판(10)의 조건과 동일하게 굴절률이 높고 광투과율이 높은 재료를 사용하여야 하며, 굴절률 값이 최소 1.5 이상이 되도록 함이 바람직하다. 또한 외력을 가했을 때 쉽게 구부러져야 하고 외력이 제거되면 다시 탄성 복원되는 특성을 지녀야 한다. 이러한 조건을 모두 만족하는 재료로는 폴리우레탄 계열의 재료가 있으며 특히 열가소성 폴리우레탄 (TPU: thermoplastic poly urethane) 재료가 적합하다.

상기 도광판(40)은 적정 두께를 가져야 충분한 도광효율을 얻을 수 있다. 키패드-도광판 분리형 제품의 경우 도광판(40)의 두께가 제품 박형 설계의 제약에 의해 0.4mm 이하로 한정이 되지만 키패드-도광판 일체형 제품의 경우 도 1에서와 같이 키 후면 조광용 백라이트 장치의 키패드(30)에서 존재하던 베이스수지층(34)이 사라지므로 도광판(40)의 두께를 더 크게 확대 할 수 있다. 베이스수지층(34)이 사라짐에 따른 도광판(40) 두께 설계여유 증가분은 최대 0.5mm 정도이다. 실험에 의하면 상기 도광판(40)의 두께는 최소 0.3mm 이상을 확보하여야 하고, 최대 0.6mm까지 사용이 유효함을 알 수 있었다.

0.3mm 미만의 경우 도광판(40)의 끝단까지 빛이 원활히 도달하지 못하여 휘도차이가 크게 발생하는 문제가 있고, 발광소자로서 0.4mm 크기의 발광다이오드를 사용하는 경우 도광판(40)이 0.6mm를 초과하여도 더 이상 도광량이 증가하지 않는 문제가 발생한다. 즉 도광판(40) 전체 면적에 걸친 도광효과를 얻기 위해서는 적어도 0.3mm 이상의 두께를 사용하여야 하고, 최대의 박형효과를 얻기 위해서는 0.6mm 이하의 두께를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 도 33에서와 같이 상기 도광판(40)의 하면에는 추가로 도광패턴부(150)을 설치할 수 있다. 도광패턴이 없는 경우에는 도광판(40) 내에서 휘도 차이가 어느 정도 발생하게 되므로 고급의 외관을 요구하는 제품에는 추가의 대책이 요구된다.

휘도를 균일하게 할 수 있도록 문자층(130)의 확산층에서 휘도가 높은 부위에 두께를 두껍게 하여 휘도를 낮추는 방식으로 별도의 투과율 조절을 위한 작업을 진행할 수도 있다. 이 방법은 상대적으로 저렴해서 쉽게 적용이 가능하다. 하지만 이 방법은 전체적인 휘도를 낮추어 맞추는 방식이다. 이 방식은 도 33에서 처럼 도광패턴부(150)을 형성하는 것이 보다 정확하고 광의 손실을 최소화할 수 있으므로 고급형의 제품에 바람직하다.

상기 도광패턴부(150)는 상기 도광판(40)의 하면에 소정의 규칙을 가지고 섬 모양의 군상으로 형성되는 것으로, 소정 형상, 예를 들어 점, 원, 직선, 단속된 선, 메쉬 또는 별도의 무늬가 없는 면 등 상기 각 형상들이 조합된 혼합형으로 된 음각 또는 양각으로 이루어지며, 상기 다수 개의 음각 또는 양각으로 형성되는 섬모양의 도광패턴부(150)는 다시 여러 개의 요구 문자나 키 형태로 이루어진다. 이러한 도광패턴부(150)는 인쇄, 사출성형, 압출, 스탬핑, 임프린팅, 초음파가공 또는 레이저 가공 등의 방식으로 형성이 가능하다.

즉, 도광패턴부(150)를 별도의 잉크를 사용하여 도광패턴이 형성된 마스크를 이용하여 인쇄 방식으로 형성하거나, 패턴을 형성한 금형을 이용하여 사출성형하거나, 도광패턴부 문양을 가진 스탬프 금형을 이용하여 가열된 금형으로 제품을 찍어서 제작하거나, 레이저 장치로부터 발진된 레이저 빔을 도광판(40)상에 마킹하여 형성하거나, 초음파를 이용하여 도광패턴부를 형성시키는 등 다양한 방법의 사용이 가능하다.

또 상기 도광판(40)은 발광수단(20)에 의해 도광된 빛이 도광판(40)의 가장자리를 통해 밖으로 새어나오는 이른바 빛샘현상의 문제를 가진다. 빛샘현상은 제품의 조립 후 비 발광 부위에서 불필요한 빛이 새어 나옴으로써 제품의 품위를 저하시키고, 도광판(40) 내에서 광이 부족하게 되는 문제를 가져옴으로써 추가의 광원이 필요하게 되는 문제를 갖는다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 도 34처럼 에서처럼 상기 도광판(40)의 가장자리에 추가로 음각의 빛샘방지패턴(120)을 설치한다. 그리고 상기 빛샘방지패턴(120)의 음각 홈에 추가로 불투명 재료(121)를 설치하여 빛샘을 방지하게 된다.

이때 빛샘 방지 패턴(120)의 깊이는 도광판(40) 두께의 80% 이상이 되어야 하며, 최대 100%로 설치되어야 한다.

또한, 상기 빛샘 방지 패턴(120)에 불투명 재료(121)를 사용하여 빛의 투과를 차단하는 것이 바람직하다. 상기 불투명 재료(121)로는 흑색의 재료와 백색의 재료를 사용할 수 있으며, 흑색의 재료를 사용하는 경우에는 빛샘만을 방지할 수 있고, 반사율이 높은 백색의 재료를 사용하는 경우에는 빛샘 방지 및 빛을 도광판(40) 내부로 재 반사하여 광 효율을 동시에 높일 수 있다.

상기 빛샘방지 패턴(120)의 음각 홈에 설치되는 불투명 재료(121)는 완벽한 빛샘방지만을 의도하는 경우 검은색의 재료를 사용하여 설치하며, 광의 반사효과를 기대하면서 동시에 빛샘 방지기능을 모두 도모하는 경우 백색의 재료를 사용하여 설치한다.

또한, 상기 불투명재료(121)를 사용하지 않고도 빛샘 방지 효과를 얻기 위해서 상기 빛샘 방지 패턴(120)을 도 15와 도 35에서와 같이 광원과 직각이 아닌 사선 방향으로 배치하여 빛이 가장자리 쪽이 아닌 여타 방향으로 쏠리도록 설계할 수도 있다. 불투명재료(121)를 사용하지 않게 되면 제조공정이 추가로 생략되므로 생산성이 높아지고 제조비용이 낮아지는 장점이 있다.

또한 도 36 및 37에서와 같이 상기 도광판(40)의 하면에는 상기 문자층에 형성된 필요 문자, 숫자, 기호들이 조합하여 이루는 각각 키에 대응하는 다수개의 돌출부(150)를 추가로 구비할 수 있다.

상기 다수 개의 돌출부(150)는 해당 키 위치를 누를 때 하부의 메탈돔 스위 치(24)를 보다 정확히 눌러 스위치 접점(23)과의 접속을 보다 확실하게 보장하기 위한 것으로서 별도의 재료를 인쇄나 접착 등의 방법으로 도광판(40)의 하면에 형성할 수 있으며, 도광판(40) 재료를 자체적으로 성형하여 일체형으로 제작하는 것도 가능하다.

또한 메탈돔 스위치(24)와 PCB(22)와의 조립을 쉽게 하기 위해 도 38 및 도 39와 같이 상기 돌출부(121)나 도광판(40) 하면에 다수 개의 메탈돔(24)을 설치할 수 있으며, 키패드와 일체형으로 접착제 등을 사용하여 각 키의 중심에 메탈돔(24)의 중심이 일치하도록 설치하는 것이 가능하다.

이에 따라, 발광효율이 높으면서도 초박형 설계가 가능하고 취급성이 간편해 조립이 용이하고 생산성이 높은 입력장치용 백라이트 일체형 키패드를 구성할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 입력장치의 키 후면 조광용 백라이트 장치를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 및 변형, 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부도면에 한정되는 것이 아니다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유연성 및 적정의 물성을 가지는 투명 수지 도광판을 사용한 백라이트 장치는 유연성이 요구되는 디스플레이에 적용 가능한 백라이트를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 백라이트 장치는 도광판의 적정 경도 등 물성에 따른 최적의 도광효율을 얻을 수 있는 최적 설계 조건을 사용하여 박막의 유연성 수지 도광판이 갖는 광 투과율 저하의 문제를 해결할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 백라이트 장치는 도광판의 적정 굴절률 등 물성에 따른 최적의 도광효율을 얻을 수 있는 최적 설계 조건을 사용하여 키패드용 백라이트 도광판이 갖는 광 투과율 저하의 문제를 해결할 수 있는 효과를 가진다.

따라서 상술한 바와 같이 도광판의 경도 및 굴절률 등 물성에 따른 최적의 도광효율을 얻고, 도광판이 갖는 광 투과율 저하 문제를 해결할 수 있으므로 재료비를 절감하고, 조립 시 생산성을 개선 할 수 있고, 키패드 부와 백라이트 장치를 일체형으로 할 수 있어 박형설계를 가능하게 함으로써 전화 또는 휴대폰 등의 입력장치의 키 후면 조광용 백라이트와 같은 제품에 적용되는 직하형 LED 백라이트 구조를 측면 도광방식의 도광판 백라이트 구조로 변경할 수 있으며, 이에 따라 광원 수의 감소에 의한 제조원가 절감효과, 디자인 개선 및 소비전력 감소의 효과를 동시에 가질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 빛샘 방지 패턴을 구비하고 투명 수지인 도광판을 사용함으로써 광 효율을 극대화할 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 상기 빛샘 방지 패턴 및 반사막 및 전면 도광 패턴을 불투명재료로 형성하므로써 최적의 도광 효율을 얻을 수 있는 최적 설계 조건을 사용하고, 키패드 상면에 투명보호층을 추가하여 박막의 유연성 수지 도광판이 갖는 휨에 의한 작업성 저하 및 생산비용증가의 문제를 해결할 수 있는 효과를 가진다.

특히 키패드와 백라이트 일체형의 경우 조립비용을 절감하고, 조립 시 생산성을 개선할 수 있고, 키패드 부와 백라이트 장치의 일체형에 따른 박형설계를 가능하게 함으로써 제조원가 절감효과, 디자인 개선 및 소비전력 감소의 효과를 동시에 가질 수 있는 효과를 가진다.

Claims (68)

1. 키 후면 조광용 백라이트장치에 있어서,

   도광패턴부가 형성된 도광판과,

   상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판으로 빛을 조사하는 발광수단과,

   수지층과 베이스수지층과 문자 모양의 문자 개구부를 가지며 일측에 키 조립체를 구비하고 상기 베이스수지층 상면에 위치하는 키부착필름으로 구성되어 상기 도광판 상면에 위치하는 키패드와,

   상기 도광판의 하면에 위치하는 메탈돔 스위치를 포함한 인쇄회로기판을 구비하되,

   상기 도광판이 유연성 투명 수지재료의 경도(shore A)의 최소값을 Hmin이라 하고 도광판의 두께를 T[mm]라 할 때

   H_min = 60.5 T ^-0.18

   의 조건을 만족하고 최대값이 96 이하인 것을 특징으로 하는 키 후면 조광용 백라이트장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 발광수단이 한 개 이상의 LED로 구성된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 도광판의 두께가 0.1 내지 0.4mm 이고 상기 경도(shore A)가 70 내지 96 범위인 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 도광판이 폴리우레탄 계열의 고투명 수지 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 도광패턴부가 점, 원, 선, 단속된 선, 메쉬 형상 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치
6. 제 1항에 있어서,

   상기 도광패턴부는 인쇄, 사출, 압출, 프레스 성형, 임프린팅, 레이저빔에 의한 가공 방식 또는 초음파 가공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
7. 키 패드장치에 있어서,

   다수의 키들이 구비되는 문자층과,

   상기 문자층의 하면에 설치되고, 저면에 도광패턴부가 형성된 도광판과,

   상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판으로 빛을 조사하는 발광수단과,

   상기 도광판의 하면에 위치하고 상기 임의의 키 눌림에 의한 상기 도광판의 하향 눌림에 의해 동작하는 메탈돔 스위치를 포함한 인쇄회로 기판을 구비하되,

   상기 도광판이 유연성 투명 수지재료의 경도(shore A)의 최소값을 Hmin이라 하고 도광판의 두께를 T[mm]라 할 때

   H_min = 60.5 T ^-0.18

   의 조건을 만족하고 최대값이 96 이하인 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 문자층이 인쇄로 형성된 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 도광판의 하면에 하나 이상의 돌출부를 구비하고 돌출부가 인쇄로 형성된 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 도광판의 하면에 하나 이상의 돌출부를 구비하고 상기 돌출부가 상기 도광판과 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
11. 제 9, 10항에 있어서,

    상기 돌출부에 메탈돔이 설치된 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
12. 제 7항에 있어서,

    상기 문자층 상면에 추가로 투명층이 코팅된 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
13. 백라이트 기능을 가지는 키패드 장치에 있어서,

    도광패턴부가 형성된 도광판과,

    상기 도광판의 측면에 적어도 한 개 이상 설치되어 도광판으로 빛을 조사하는 발광수단과,

    상기 도광판 상면에 형성되는 문자층과,

    상기 도광판의 경도보다 높은 경도를 가지고, 상기 도광판의 두께보다 얇은 두께를 가지고 상기 문자층의 상면에 형성되는 투명보호층으로 이루어짐을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 도광판의 가장자리에 설치되어 상기 발광수단에서 조사되고 상기 도광패턴부에 닿지 않은 광원을 반사하여 도광판 외부로 누광을 차단하는 빛샘 방지 패턴을 더 구비함을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 빛샘 방지 패턴에 불투명재료를 설치함을 특징으로 하는 백라이트 일체형 키패드 장치.
16. 제14항에 있어서,

    상기 빛샘 방지 패턴의 깊이가 상기 도광판의 두께와 같은 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
17. 제14항에 있어서,

    상기 빛샘 방지 패턴이 다수 개의 점선으로 이루어지고 각 점선의 끝단이 나란히 겹쳐지는 형상인 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 빛샘 방지 패턴이 상기 발광수단에서 볼 때 비스듬한 사선으로 설치되고 상기 불투명재료를 생략한 것을 특징으로 하는 유연성을 가지는 키패드 일체형 백라이트 장치.
19. 제13항에 있어서,

    상기 발광수단이 한 개 이상의 발광다이오드로 이루어짐을 특징으로 하는 백라이트 일체형 키패드 장치.
20. 제13항 또는 제14항에 있어서,

    상기 도광패턴부와 빛샘 방지 패턴이 인쇄 , 사출, 압출, 프레스 성형, 임프린팅, 레이저빔에 의한 가공방식 또는 초음파 가공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
21. 제15항에 있어서,

    상기 불투명재료가 백색인 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
22. 제20항에 있어서,

    상기 도광판의 재료가 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
23. 제13항에 있어서,

    투명보호층의 재료가 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)인 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
24. 제13항에 있어서,

    상기 투명보호층이 투명물질을 코팅하여 형성됨을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
25. 제13항에 있어서,

    상기 도광판의 두께가 0.3mm 이상 0.6mm 이하인 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
26. 제13항에 있어서,

    상기 문자층이 표시층과 반사층, 확산층 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
27. 제26항에 있어서,

    상기 반사층과 확산층이 백색인 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
28. 제13항에 있어서,

    상기 도광패턴부가 백색의 재료를 인쇄하여 양각으로 설치된 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
29. 제13항 또는 제14항에 있어서,

    상기 도광패턴부가 백색의 재료를 인쇄하여 상기 도광판 하면 전체에 설치됨을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
30. 제29항에 있어서,

    상기 도광패턴부와 상기 빛샘 방지 패턴이 일체형으로 설치됨을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
31. 제13항에 있어서,

    상기 도광패턴부가 백색의 재료를 인쇄하여 상기 문자층의 문자 개구부 영역을 커버하는 도광판 하면 부분에 설치됨을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
32. 제13항에 있어서,

    상기 도광판의 하면에 돌출부가 설치됨을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
33. 제13항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도광판의 하면에 돔 스위치가 설치됨을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
34. 도광패턴부가 형성된 도광판과, 상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판으로 빛을 조사하는 발광수단과, 수지층과 문자 모양의 문자 개 구부를 가지며 일측에 키 조립체를 구비하여 상기 도광판 상면에 위치하는 키부착필름과, 상기 도광판의 하면에 위치하는 메탈돔 스위치를 포함한 인쇄회로기판을 구비하는 키 후면 조광용 백라이트장치에 있어서,

    상기 도광판의 가장자리에 설치되어 상기 발광수단에서 조사되고 상기 도광패턴부에 닿지 않은 광원을 반사하여 도광판 외부로 누광을 차단하는 빛샘 방지 패턴이 구비됨을 특징으로 하는 키 후면 조광용 백라이트장치.
35. 제34항에 있어서,

    상기 도광패턴부가 백색의 재료를 인쇄하여 양각으로 설치된 것을 특징으로 하는 키 후면 조광용 백라이트장치
36. 제34항에 있어서,

    상기 도광패턴부가 백색의 재료를 인쇄하여 상기 도광판 하면 전체에 설치됨을 특징으로 하는 키 후면 조광용 백라이트장치
37. 제34항에 있어서,

    상기 도광패턴부와 상기 빛샘 방지 패턴이 일체형으로 설치됨을 특징으로 하 는 키 후면 조광용 백라이트장치
38. 제34항에 있어서,

    상기 도광패턴부가 백색의 재료를 인쇄하여 상기 문자층의 문자 개구부 영역을 커버하는 도광판 하면 부분에 설치됨을 특징으로 하는 키 후면 조광용 백라이트장치.
39. 상기 도광판의 측벽에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판으로 빛을 조사하는 발광수단을 포함하는 백라이트장치에 있어서,

    유연성을 갖고 광 굴절율 최소값이 1.5 이상인 도광판과,

    상기 도광판의 상면과 하면중 적어도 일측에 공기층이 없도록 형성되는 반사층으로 이루어짐을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트장치.
40. 제39항에 있어서,

    상기 발광수단이 한 개 이상의 LED로 구성된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
41. 제39항에 있어서, 상기 도광판의 하면에 도광패턴이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
42. 제39항에 있어서,

    상기 도광판이 열가소성폴리우레탄(TPU) 계열의 고투명 수지 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
43. 제 41항에 있어서,

    상기 도광패턴이 점, 원, 선, 단속된 선, 메쉬 형상 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치
44. 제41항에 있어서,

    상기 도광패턴은 인쇄, 사출, 압출, 프레스 성형, 임프린팅, 레이저빔에 의한 가공 방식 또는 초음파 가공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
45. 제39항에 있어서,

    상기 도광판의 가장자리에 빛샘방지패턴이 음각으로 형성된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
46. 제45항에 있어서,

    상기 빛샘방지패턴의 음각홈에 불투명재료를 추가로 설치한 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
47. 제39항에 있어서,

    상기 도광판의 하면의 키에 대응하는 위치들에 돌출부를 구비하고 상기 돌출부가 인쇄로 형성된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
48. 제 39항에 있어서,

    상기 도광판의 하면의 키에 대응하는 위치들에 돌출부를 구비하고 상기 돌출 부가 상기 도광판과 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
49. 제39항에 있어서,

    상기 도광판 하면에 메탈돔이 설치된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
50. 제47항 또는 제48항에 있어서,

    상기 돌출부에 메탈돔이 설치된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 입력장치 키 후면 조광용 백라이트 장치.
51. 상기 도광판의 측면에 적어도 한 개 이상 설치되어 상기 도광판으로 빛을 조사하는 발광수단과 문자층을 가지는 키패드 장치에 있어서,

    광 굴절율이 최소 1.5 이상인 도광판과,

    상기 도광판의 상면 또는 하면의 적어도 일측에 공기층이 없이 형성되는 반사층과,

    상기 반사층의 상면에 공기층 없이 형성되는 문자층으로 이루어짐을 특징으 로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
52. 제51항에 있어서,

    상기 발광수단이 한 개 이상의 LED로 구성된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
53. 제51항에 있어서,

    상기 도광판의 하면에 도광패턴이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
54. 제51항에 있어서,

    상기 도광판이 열가소성폴리우레탄(TPU) 계열의 고투명 수지 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
55. 제53항에 있어서,

    상기 도광패턴이 점, 원, 선, 단속된 선, 메쉬 형상 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
56. 제52항에 있어서,

    상기 도광패턴은 인쇄, 사출, 압출, 프레스 성형, 임프린팅, 레이저빔에 의한 가공 방식 또는 초음파 가공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
57. 제51항에 있어서,

    상기 도광판의 가장자리에 빛샘방지패턴이 음각으로 형성된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
58. 제57항에 있어서,

    상기 빛샘방지패턴의 음각 홈에 불투명재료를 추가로 설치한 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
59. 제52항에 있어서,

    상기 도광판의 하면의 키에 대응하는 위치들에 돌출부를 구비하고 돌출부가 인쇄로 형성된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
60. 제51항에 있어서,

    상기 도광판의 하면의 키에 대응하는 위치들에 돌출부를 구비하고 상기 돌출부가 상기 도광판과 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
61. 제 51항에 있어서,

    상기 도광판 하면에 메탈돔이 설치된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
62. 제59항 또는 제 60항에 있어서,

    상기 돌출부에 메탈돔이 설치된 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
63. 제51항에 있어서,

    상기 문자층이 표시층과 색상층, 확산층 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
64. 제51항에 있어서,

    상기 문자층의 표면에 내구성 및 경도 보완을 위하여 도광판 재질보다 높은 경도를 가지는 투명물질을 추가로 형성하는 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
65. 제51항에 있어서,

    상기 도광판의 두께가 0.3mm 이상 0.6mm 이하인 것을 특징으로 하는 유연성을 갖는 키패드 일체형 백라이트 장치.
66. 제51항에 있어서,

    상기 반사층이 백색인 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
67. 제63항에 있어서,

    상기 표시층이 금속 또는 플라스틱재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.
68. 제67항에 있어서,

    금속 또는 플라스틱으로 이루어진 상기 표시층의 설치 시 공기층이 없이 일체화되도록 접착제를 사용하거나 또는 융착시켜 형성한 것을 특징으로 하는 키패드 일체형 백라이트 장치.

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