KR20160014892A - 조명의 균일도 향상을 위한 버튼 커버 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 버튼 스위치의 버튼 커버에 관한 것으로서, 조명의 균일도가 향상될 수 있고 적은 개수의 광원 소자를 사용하여 원가 절감이 가능하면서도 조명의 품질 저하가 방지될 수 있도록 하는 버튼 커버를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 기재가 되는 투명 수지에 문자, 그림, 기호를 나타내는 색을 구현하기 위한 조색제가 포함되고 문자, 그림, 기호를 나타내는 문자 표시부를 제외한 나머지 외부 표면이 도장 처리된 상태로 되어 있어 광원에서 방출된 빛을 상기 문자 표시부를 통해 투과시키는 버튼 커버에 있어서, 광원으로부터의 빛이 입사되는 내벽면에 광확산을 위한 요철 형상이 반복된 패턴 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼 커버가 개시된다.

Description

조명의 균일도 향상을 위한 버튼 커버 및 그 제조 방법{Button cover for improving uniformity of lighting}

본 발명은 차량용 버튼 스위치의 버튼 커버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조명의 균일도가 향상될 수 있고 적은 개수의 광원 소자를 사용하여 원가 절감이 가능하면서도 조명의 품질 저하가 방지될 수 있도록 하는 버튼 커버에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 각종 기기를 조작하기 위한 다수의 버튼 스위치들이 설치되어 있으며, 이들은 운전자가 주행 혹은 주행보조장비, 정보통신장비의 기능, 운행 안전이나 운전자 편의를 위한 부가 기능, 기타 차량에 탑재된 각종 기기의 기능을 수행하기 위한 조작수단이 된다.

예로서, 도 1은 차량에 탑재된 AVN(Audio,Video,Navigation) 시스템의 조작을 위해 구비되는 버튼 스위치들을 예시한 것으로, 차량의 센터페시아나 그 주변에 장착되는 조작패널(9)에 다양한 형태로 버튼 스위치들을 배열하고 있다.

예시된 도 1의 버튼 스위치 배열은 멀티미디어 장치들을 집중적으로 조작할 수 있도록 하여 사용자 편의성을 제공할 뿐만 아니라, 인스트루먼트 패널 및 센터페시아 등의 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 장점을 제공한다.

이와 같이 차량 내 기기들을 조작하기 위한 버튼 스위치들은 주/야간 운전시에 모두 사용되므로 주/야간에서의 시인성이 무엇보다 중요하다.

통상의 차량용 버튼 스위치에서 주간 시인성을 확보하기 위해서는 사용자 손가락에 의해 누름 접촉되는 버튼 스위치의 외관부, 즉 버튼 스위치의 커버(또는 캡)를 이루고 있는 플라스틱에 백색의 조색제를 첨가하는 것이 필수적이다.

또한, 야간 시인성을 확보하기 위해서는 버튼 커버 내측(후방)에서의 조명이 필요하며, 조명을 위해 빛을 조사하는 광원으로는 광 효율이 높고 수명이 길며 크기가 작아 디자인 활용도 측면에서 우수한 LED가 널리 사용되고 있다.

LED의 기능은 버튼 커버 후방에서 빛을 조사함으로써 커버의 플라스틱을 통과한 빛이 운전자에게 보이도록 하는 것이다.

도 2는 (a) 차량 버튼 스위치의 주간 상태와 (b) 야간 조명을 켰을 때의 상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 종래의 버튼 스위치 구성을 나타내는 단면도이다.

도시된 바와 같이, 주간시에는 버튼 조명 없이 백색의 문자나 그림, 기호 등이 표시되지만, 주변이 어두운 야간시에는 버튼 조명을 통해 문자가 표시되도록 한다.

이때, 주간 시인성을 위해 투명 플라스틱 소재에 백색의 조색제를 첨가하여 버튼 스위치의 커버를 성형 제작한 후, 커버의 외부 표면에 흑색 도장을 하고, 흑색 도장 표면에서 문자나 그림, 기호 등에 해당하는 부분(문자 표시부)을 레이저로 식각하여 (a)에 나타낸 바와 같이 문자나 그림, 기호 등이 백색으로 드러나도록 한다.

또한, 야간에는 이러한 색이 보이지 않기 때문에 버튼 커버 후방의 LED에서 조사된 빛이 식각된 부분을 투과하도록 하여 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 문자나 그림, 기호 부분이 표시될 수 있도록 한다.

그러나, LED를 적용할 경우 빛의 직진성이 강하기 때문에 길이가 길거나 크기가 큰 버튼 스위치에서 조명의 균일도가 좋지 못하며, 문자나 그림, 기호 등에 있어 조명의 이색 현상이 나타날 수 있다.

이는 시각적인 편리함과 효과가 중요한 버튼 조명에 있어서 큰 장애가 된다.

이에 따라 조명의 이색 문제를 해결하고자 할 경우 버튼 커버 후방에 복수 개(예, 2개)의 LED 소자를 사용하고, 버튼 커버와 광원인 LED 사이의 거리를 멀리 떨어뜨려 배치하기도 하나, 그로 인해 부품의 크기가 커지고 원가가 상승하는 단점이 있다.

종래의 문제점에 대해 좀더 설명하면, 한국공개특허 제10-2012-0040521호(2012.4.27)에서는 버튼 스위치 자체에 가이드를 추가하여 빛이 내부에서 확산될 수 있도록 하고 있다.

또한, 공개특허 제10-2013-0051195(2013.5.20)에서는 커버(캡)의 외부 표면에 흑색 계열의 문자가 드러나도록 하고, 후방의 버튼 본체를 백색 계열로 제작하여 후방 조명의 확산성을 극대화시킨다.

그러나, 종래의 버튼 스위치는 여러 단계의 구조체를 조립해야 하기 때문에 구조가 복잡하고 원가 상승의 문제점을 가지고 있다.

또한, 버튼 스위치에서 커버(캡)의 모양이 다양해지고 부품의 크기가 작아지는 추세에 따라 가이드의 충분한 거리가 필요하고, 커버의 모양 변화에 따라 조명의 균일도를 확보하기가 더욱 어렵다.

또한, 백색 본체에 커버를 씌우는 구조에서도 버튼 크기에 따라 복수 개의 LED를 사용할 필요가 있고, 이는 크기가 커지고 부품이 작아지는 추세에서 원가 상승뿐만 아니라 부품의 디자인 자유도를 제한하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 조명의 균일도가 향상될 수 있고 적은 개수의 광원 소자를 사용하여 원가 절감이 가능하면서도 조명의 품질 저하가 방지될 수 있도록 하는 차량용 버튼 스위치의 버튼 커버를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 기재가 되는 투명 수지에 문자, 그림, 기호를 나타내는 색을 구현하기 위한 조색제가 포함되고 문자, 그림, 기호를 나타내는 문자 표시부를 제외한 나머지 외부 표면이 도장 처리된 상태로 되어 있어 광원에서 방출된 빛을 상기 문자 표시부를 통해 투과시키는 버튼 커버에 있어서, 광원으로부터의 빛이 입사되는 내벽면에 광확산을 위한 요철 형상이 반복된 패턴 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼 커버를 제공한다.

바람직하게는 상기 기재가 되는 투명 수지에 광확산 및 광균일도 향상을 위한 광확산제가 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 광확산제는 전체 커버용 수지 조성물에 대하여 1 ~ 2 중량%로 포함됨이 바람직하다.

또한, 상기 광확산제는 실리콘계 광확산제인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조색제는 전체 커버용 수지 조성물에 대하여 0.5 ~ 2 중량%로 포함됨이 바람직하다.

여기서, 상기 조색제는 백색 조색제로서 이산화타이타늄(Titanium dioxide, TiO₂)인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 기재가 되는 투명 수지에 문자, 그림, 기호를 나타내는 색을 구현하기 위한 조색제를 첨가한 뒤 커버 내벽면 성형부위에 요철이 형성된 금형 내에 사출하여, 광원으로부터의 빛이 입사되는 커버 내벽면에 광확산을 위한 요철 형상이 반복된 패턴 형상으로 형성된 커버 형상을 성형하는 단계; 상기 성형된 커버의 외부 표면을 도장 처리하는 단계; 및 상기 커버의 외부 표면에서 문자, 그림, 기호를 나타내는 문자 표시부에 해당되는 부분을 식각하여 도장 부분을 제거하는 단계를 포함하는 버튼 커버의 제조 방법을 제공한다.

바람직하게는 상기 기재가 되는 투명 수지에 광확산 및 광균일도 향상을 위한 광확산제를 더 첨가할 수 있다.

여기서, 상기 광확산제를 전체 커버용 수지 조성물에 대하여 1 ~ 5 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광확산제를 전체 커버용 수지 조성물에 대하여 1 ~ 2 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광확산제로 실리콘계 광확산제를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조색제는 0.5 ~ 2 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조색제는 백색 조색제로서 이산화타이타늄(Titanium dioxide, TiO₂)을 사용하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 본 발명에 따른 버튼 커버에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

1) 버튼 커버에서 빛의 수광부가 되는 내벽면에 패턴화된 요철 구조를 형성함으로써 별도의 광확산층이 불필요하다. 차량용 버튼 스위치의 경우 커버에 별도의 확산필름 혹은 확산판을 부착하기 어렵기 때문에 이러한 광확산층의 적용에 제한이 있으며, 광확산층을 적용하려 하여도 버튼 커버의 형상이 곡면이거나 다양한 구조 및 형상을 가지기 때문에 접착력 및 내구성 문제를 야기하기가 쉽다. 반면, 본 발명에서는 버튼 커버에 광균일도 향상을 위한 요철 구조를 형성하기 때문에 별도의 확산층이 불필요하다.

2) 버튼 커버의 내벽면에 요철 구조를 형성하고 버튼 커버의 소재가 되는 수지 조성물에 있어 주간 시인성 확보에 필수적인 조색제와 광균일도 향상을 위한 광확산제의 최적 조성을 제시함으로써 내구성을 유지하면서도 광균일도 및 휘도 등의 광 특성에 있어 우수해지는 효과를 제공한다.

3) 조명의 균일도 향상으로 이색 현상 없이 버튼당 사용되는 LED의 개수를 줄일 수 있으므로 원가 절감, 회로기판 설계의 단순화, 부품 디자인의 자유도 향상 등을 달성할 수 있게 된다.

4) 차량용 버튼 스위치뿐만 아니라 플라스틱이 사용되고 조색제가 첨가되는 다양한 표시용 장치(컴퓨터용 키보드나 휴대단말기의 키패드 등)로 적용범위를 확장할 수 있다.

도 1은 차량에서 조작패널 내 버튼 스위치 배열을 예시한 도면이다.
도 2는 종래기술에서 차량 버튼 스위치의 주간 상태와 야간 조명을 켰을 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 버튼 스위치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 버튼 스위치 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 시편에서 광확산제의 크기 및 함량 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 광확산제 첨가량에 따른 광균일도 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 백색 조색제와 광확산제의 상관관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 결상형 휘도계를 이용한 시편 확산거리 및 광균일도 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 결상형 휘도계를 이용한 버튼 광균일도 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 종래의 버튼 스위치와 본 발명의 버튼 스위치에서 조명의 균일도를 비교하여 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 조명의 균일도가 향상될 수 있고 적은 개수의 광원 소자를 사용하여 원가 절감이 가능하면서도 조명의 품질 저하가 방지될 수 있는 버튼 스위치를 제공하고자 하는 것이다.

이를 위해, 본 발명에서는 버튼 커버용 투명 플라스틱 소재에 필수적으로 첨가되는 조색제와 더불어 굴절률이 다른 구상 입자 형태의 광확산제를 추가로 첨가하여 광원 소자인 LED로부터의 빛이 고르게 확산될 수 있도록 하고, 버튼 커버의 내벽면에 마이크로 구조의 요철 및 패턴을 형성하여 조명의 균일도 향상을 극대화하는바, 이를 통해 LED 개수 절감 및 부품 크기 축소를 도모한다.

또한, 기존의 전자산업계에서 사용되고 있는 광확산판과 다르게 차량용 버튼 스위치에는 조색제가 필수적으로 첨가되므로 광확산제 첨가에 따른 효과가 저감될 수 있는바, 조색제에 의한 내부 반사를 최소화하고 광확산성을 극대화할 수 있는 첨가제의 최적 조성비를 제시한다.

이러한 본 발명에서 버튼 스위치의 커버를 제작하기 위해 커버용 플라스틱 소재(커버용 수지 조성물)에 광확산제를 첨가하여 컴파운딩한 후 마이크로 스케일의 요철이 형성된 금형에서 사출하여 커버 내벽면에 요철 형상을 성형하게 된다.

이에 따라, 버튼 커버에서 광원으로부터의 빛이 입사되는 내벽면에는 광확산을 위한 요철 형상이 반복된 패턴 형상으로 형성되어 있게 되고, 버튼 커버의 기재가 되는 투명 수지에는 문자 표시부를 통해 문자, 그림, 기호를 나타내도록 색을 구현하는 조색제와, 광확산 및 광균일도 향상을 위한 광확산제가 함유되어 있게 된다.

차량용 버튼 스위치에서 조명의 불균일성 및 이색 현상은 LED에서 나오는 빛의 직진성으로 인해 야간 조명시 문자나 그림, 기호 등 문자 표시부의 외곽부에 음영이 발생함으로써 야기된다.

이를 해결하기 위해서는 일정 이상의 방사각이 필요한데, 빛의 직진성이 특성인 LED 자체로는 해결할 수 있는 방법이 없으며, 지금까지는 미량의 광확산제 및 조색제의 함량 조절을 통해 버튼 조명의 균일도를 조절하는 방법이 제시된 바가 없고, 따라서 기존의 양산 부품에서는 조명의 불균일도 문제를 해결하기 위해 LED의 개수를 2개로 늘려서 사용해왔다(도 3 참조).

이에 반해, 본 발명에서는 버튼 커버용 투명 플라스틱 소재로 사용되는 열가소성 수지인 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)에 첨가제로 조색제와 광확산제를 첨가하여 조색제에 의한 내부 빛 반사를 최소화한다.

여기서, 첨가제에 의한 광확산을 극대화할 수 있는 첨가제의 종류 및 함량이 매우 중요한데, 조색제는 백색 조색제로 사용되고 있는 이산화타이타늄(Titanium dioxide, TiO₂)이 될 수 있고, 광확산제로는 구상 입자로 된 실리콘계 광확산제가 사용될 수 있다.

도면을 참조하여 본 발명의 버튼 스위치에 대해 좀더 상세히 설명하면, 도 4는 본 발명에 따른 버튼 스위치를 개략적으로 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이 버튼 스위치(10)는 회로기판(14)(예, PCB)에 실장되는 조명을 위한 광원 소자(LED)(15)와, 조작시 사용자에 의해 누름 조작되는 부분이면서 외부 표면을 통해 문자(그림, 기호 등을 포함하는 개념임)를 표시하고 야간 조명시에는 광원 소자(15)에서 방출되는 빛을 문자 표시부(13)를 통해 투과시키는 버튼 커버(11)를 포함한다.

여기서, 버튼 스위치를 구성하는 커버의 장착 구조 및 타 부품과의 결합 구조, 커버의 누름 조작으로 온/오프가 이루어지는 스위치 접점 구조에 대해서는 종래와 차이가 없으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 버튼 스위치에서 커버(11)는 투명 플라스틱 소재(예로서, 폴리카보네이트 수지)에 첨가제인 백색 조색제와 광확산제를 첨가한 뒤 사출 성형하여 제작되며, 성형된 커버(11)의 외부 표면에 검정 도장을 한 후, 레이저를 이용한 식각 방식으로 문자 표시부(문자나 그림, 기호에 해당하는 부분)(13)의 검정 도장 부분을 벗겨 내어 백색의 문자 표시부를 형성한다.

도 4에서 도면부호 12는 커버 외부 표면이 도장 처리되어서 형성되는 도장 부분을 나타낸다.

이와 같이 제작된 버튼 커버(11)에서는 커버 내벽면에서의 빛의 굴절과 커버 내부에서의 빛의 확산이 이루어지는데, 우선적으로 커버 내벽면에 형성된 마이크로 구조(예, 50㎛ 이하)의 요철 부분(11a)을 통해 LED(15)에서 나온 빛의 굴절이 일어난다.

또한, 커버(11) 내부로 입사된 빛은 커버 재질과는 굴절률이 다른 구형의 실리콘계 광확산제에 의해 커버 내부에서 다시 한번 굴절이 일어나게 되는데, 이러한 현상으로 인해 빛의 확산이 커버 내부에서 극대화된다.

이때, 백색 조색제는 빛을 반사하는 성질을 가지고 있으므로 그 첨가량에 따라 내부 반사 및 산란에 의한 최종 광 특성에 영향을 미치게 되며, 백색 조색제가 많이 포함될수록 버튼 스위치(10)의 주간 시인성은 증가하지만, 야간 조명의 빛의 세기인 휘도가 떨어지고, 더불어 광확산제에 의한 빛의 효과적인 확산이 방해된다.

따라서, 주간 시인성 확보에 필수인 조색제에 추가적으로 광확산제의 최적 조성을 설정하여 내구성을 유지하면서도 조명 균일도 및 휘도 등 주/야간 버튼 조명의 특성을 향상시키는 것이 필요하다.

먼저, 커버용 수지는 투명 폴리카보네이트가 사용될 수 있고, 커버용 수지에 첨가하는 조색제는 백색 조색제인 이산화타이타늄이 사용될 수 있으며, 이러한 조색제는 주간 시인성을 확보하면서도 실리콘계 광확산제의 효과를 극대화하기 위하여 전체 커버용 수지 조성물 100 중량%에 대하여 0.5 ~ 2 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.

여기서, 조색제를 상기 범위 미만으로 첨가할 경우 문자색이 흰색에서 회색으로 톤 다운이 일어남에 따라 주간 시인성 저하의 문제가 있게 되고, 상기 범위를 초과하여 첨가할 경우 광투과율 저하에 따른 조명 휘도 감소 및 레진의 충격강도를 저하하는 문제가 있게 된다.

또한, 광확산제로는 구형 입자로 된 실리콘계 광확산제의 사용이 가능하며, 이때 직경이 1 ~ 10 ㎛인 실리콘계 광확산제를 첨가하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3 ㎛인 실리콘계 광확산제를 첨가하는 것이 좋다.

아크릴계 및 기타 소재의 경우 폴리카보네이트와의 굴절률 차이가 크지 않아 실리콘계 광확산제가 최적의 소재가 되며, 실리콘계 광확산제의 직경이 10 ㎛보다 클 경우 시편 표면에 요철 형상이 드러날 수 있고, 1 ㎛ 미만일 경우 광확산제의 효과가 미미하다.

또한, 광확산제를 전체 커버용 수지 조성물 100 중량%에 대하여 1 ~ 5 중량%로 첨가할 수 있으며, 광학산제를 5 중량%까지 첨가하였을 때 우수한 광균일도를 나타냄을 확인하였다(도 6 및 표 1 참조)

더욱 바람직하게는 차량용 버튼 스위치 적용시에 요구되는 커버의 내구성을 고려하여 광확산제를 1 ~ 2 중량%로 첨가하는 것이 좋으며, 2 중량%를 초과하여 첨가할 경우 커버의 내구성을 저하시킬 수 있다.

본 발명자는 주사현미경 장비를 이용하여 시편에 실제 첨가한 광확산제의 직경 및 첨가량을 확인하였으며(도 5 참조), 실리콘계 광확산제의 첨가량을 1 중량%에서 5 중량%까지 증가시켜 시편의 광균일도를 측정하였다.

그 측정 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이 실리콘계 광확산제의 첨가량이 2 중량%까지 증가함에 따라 광균일도도 급격하게 증가하는 경향성을 보였으며, 이는 폴리카보네이트의 굴절률(n=1.59)과 실리콘계 광확산제의 굴절률(n=1.4) 차이에 의해 버튼 커버 내부로 들어온 빛이 굴절이 되기 때문이다.

또한, 실리콘계 광확산제의 첨가량이 2 중량%을 초과하면서부터 광균일도가 다소 감소하게 되고, 그 이상 첨가하여도 광균일도는 거의 일정한 상태를 유지하는바, 이는 조색제와 광확산제의 함량이 전체 중량의 약 4%를 넘어가면서 빛이 충분히 굴절을 통한 확산이 이루어지지 않는다는 것을 의미한다.

또한, 광확산제의 첨가는 기본 소재인 폴리카보네이트에 불순물이 함유되는 것을 의미하므로 2 중량%를 초과하여 첨가할 경우 충격 및 인장 강도의 저하를 야기할 수 있다.

따라서, 플라스틱 소재의 내구성을 확보하면서도 주간 및 야간 시인성이 우수한 버튼 조명을 만들기 위해서 2 중량% 이하의 실리콘 첨가 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

버튼 스위치의 주간 표시에 쓰이는 백색 조색제(TiO₂)와 본 발명에서 추가로 사용된 광확산제의 상관관계는 다음과 같다.

먼저, 도 7에 나타낸 바와 같이 백색 조색제(TiO₂)만 커버용 수지에 첨가한 경우 첨가량이 증가함에 따라 광균일도가 증가하는 것을 볼 수 있고, TiO₂가 0.1 중량%로 미량 들어간 경우에는 광균일도가 매우 낮은 반면 0.2 중량%에서 급격하게 증가하는 것을 알 수 있는바, 이는 백색 조색제가 일부 빛의 반사를 통해 내부 산란을 유도함을 의미한다.

또한, TiO₂만을 첨가하였을 때 그 첨가량을 더욱 늘려도 광균일도의 변화는 작으며, 광 확산에 대한 영향이 작음을 알 수 있다.

반면, 조색제(TiO₂)에 추가로 실리콘(Si)계 광확산제를 0.8 중량%로 일정하게 첨가한 경우에는 다른 양상을 나타내며, 광확산제가 첨가된 경우 조색제 함량이 0.1 중량%일 경우에도 광균일도가 80%가 넘는 것을 알 수 있다.

이는 광확산제와 기초 버튼 커버 소재(PC)와의 굴절률 차이에 의해 수지 내부에서 빛의 확산이 효과적으로 일어났음을 나타내며, 조색제의 함량을 증가시켜도 광균일도는 크게 변하지 않는다.

이러한 결과를 통해 알 수 있는 사실은 조색제인 TiO₂의 함량이 낮은 버튼 커버의 경우 광균일도 향상을 위해 광확산제가 효과적이며, 이때 TiO₂ 함량이 클수록 광균일도 향상에 대한 효과는 작아진다는 것이다.

TiO₂의 첨가는 주간에 버튼 스위치의 문자 표시부가 백색으로 보이게 하는 필수적인 소재이며, 함량 조절을 통해 문자 표시부의 색깔을 어두운 회색부터 진한 흰색까지 조절을 할 수 있다.

따라서, 버튼 스위치에서 문자 표시부의 색깔을 백색에 가깝게 구현하고 싶으면 광확산제의 첨가량을 2 중량%까지 늘릴수록 광균일도의 향상에 효과적이고, 문자 표시부의 색깔을 회색에 가깝게 구현하고 싶으면 광확산제의 첨가량이 작아도 매우 효과적으로 광균일도를 상승시킬 수 있다.

하기 표 1은 광확산제와 조색제의 함량을 달리하여 시편을 제작한 후 광균일도와 투과율을 측정한 결과를 나타내는 것으로, 비교예1은 통상의 버튼 커버에 적용되는 종래의 함량으로 백색 조색제(TiO₂)를 첨가한 시편, 비교예2는 백색 조색제(TiO₂)의 함량을 1.7 중량%로 조절하고 확산제를 사용하지 않은 시편, 실시예3 내지 실시예5는 본 발명에서 제시하는 바와 같이 백색 조색제(TiO₂)의 함량을 1.7 중량%로 조절하고 실리콘계 확산제의 함량을 각각 1, 2, 3, 4, 5로 설정한 시편을 나타낸다.

표 1의 측정 결과는 광균일도와 투과율을 동시에 만족하는 첨가제의 최적 함량이 광확산제 2 중량%, 조색제 1.7 중량%임을 보여주고 있다(시편 4 참조).

그리고, 본 발명자는 이와 같은 내용을 바탕으로 하여 백색 조색제로서 1.7 중량%의 이산화타이타늄(TiO₂)에 2 중량%의 실리콘계 광확산제가 함유된 시편을 제작한 뒤 시편에 대해 조명 평가를 수행하였는바, 측정 결과를 나타내는 도 8을 참조하여 그 결과를 설명하면 다음과 같다.

결상형 휘도계를 이용하여 시편을 통해 나오는 조명의 확산거리와 광균일도를 측정하였으며, 종래의 시편(커버용 수지에 TiO₂만 첨가)과 본 발명에 따른 시편(커버용 수지에 TiO₂ 조색제와 Si계 광확산제 첨가)의 크기는 가로 0.7cm, 세로 2cm로 하였으며, 두께는 1.2mm로 동일하게 하였다.

광의 확산거리는 최대 휘도를 100%로 하였을 때 각각 80% 영역(①)과 90% 영역(②)으로 구분하였는데, 이는 버튼 조명의 광균일도의 성능을 비교하기 위함이다.

빛의 세기인 휘도의 크기는 색깔로 표현되고, 빨간색이 강할수록 휘도가 큰 것을 의미하는데, 도 8을 참조하면, 시편에 조사된 LED의 빛은 시편의 중앙부를 기점으로 하여 바깥 방향으로 갈수록 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다.

최고 휘도 지점인 중앙부로부터 감소하는 정도로 확산거리를 산정하였으며, 먼저 종래 시편의 경우 조명의 최대 휘도의 80% 영역에 해당되는 확산거리가 1.5cm이고, 본 발명의 시편은 1.8cm로, 본 발명의 시편에서 0.3cm 증가하였다. 전체 길이 2cm 대비 약 15%가 증가한 수치이다.

마찬가지로 조명의 최대 휘도의 90% 영역에 해당되는 확산거리 역시 0.3cm 증가하였으며, 이는 문자를 하나 이상 추가할 수 있는 크기이다.

또한, 본 발명의 시편에서 광균일도는 83%로, 종래 시편의 78% 대비 약 5% 증가하였다.

이 결과를 바탕으로 실제 버튼 스위치를 제작하여 광균일도를 평가하였는바, 도 9를 참조하면, 버튼 측정 결과는 휘도 값이 클수록 빨간색으로 보이는데, 종래 버튼 조명의 경우 중심부에서 휘도가 크고 외곽부와의 편차가 심하여 광균일도가 66.3%으로 낮은 반면, 본 발명의 버튼 조명의 경우 중심부와 외곽부의 차이가 거의 없고 광균일도가 83.9%로 매우 높음을 알 수 있었다.

한편, 본 발명에서는 버튼 스위치를 구성하는 커버의 내벽면에 요철을 반복된 패턴 형상으로 형성하는데, 커버용 수지에 첨가제인 조색제와 광확산제를 첨가하여 컴파운딩한 뒤 커버 내벽면 성형부위에 요철이 형성된 금형에서 수지를 사출하여 커버를 성형 제작한다.

이에 성형된 커버의 내벽면에 도 4에 나타낸 바와 같은 마이크로 스케일의 요철을 성형할 수 있으며, 이러한 요철 구조를 커버의 내벽면에 형성할 경우 버튼 스위치의 광균일도를 더욱 향상시킬 수 있고, 확산필름이나 확산판의 부착이 어려운 차량용 버튼 스위치의 커버에서 확산필름이나 확산판으로 이루어진 별도의 광확산층이 불필요해진다.

표 2와 도 10은 실제 버튼 스위치를 제작하여 암실에서의 야간 조명 시인성을 평가한 결과를 나타내는 것으로, 비교예와 실시예의 각 버튼 스위치에 대하여 LED 1개를 사용하였으며, 비교예3의 버튼 스위치는 표 1의 비교예1과 같이 백색 조색제만 2 중량%를 첨가하여 제작한 커버를 사용한 경우이고, 실시예6은 내벽면의 요철 구조 없이 표 1의 실시예2와 같이 실리콘계 확산제 2 중량%, 백색 조색제(TiO₂) 1.7 중량%을 첨가하여 제작한 버튼 커버, 실시예7은 확산제 사용 없이 백색 조색제(TiO₂) 1.7 중량%를 사용하고 내벽면에 요철 구조를 형성한 버튼 커버, 실시예8은 실리콘계 확산제 2 중량%, 백색 조색제(TiO₂) 1.7 중량%를 사용하고 내벽면에 요철 구조를 형성한 버튼 커버를 적용한 것이다.

표 2에서와 같이 확산제를 적용하거나 요철 구조를 적용한 경우, 그리고 확산제와 요철 구조를 모두 적용한 경우에서 광균일도가 향상됨을 알 수 있었고, 특히 확산제와 요철 구조를 모두 적용한 실시예8에서 가장 우수한 광균일도를 나타냄을 확인하였다.

또한, 도 10에서 좌측은 암실에서 종래기술에 따른 비교예3의 버튼 조명 상태를, 우측에는 암실에서 본 발명에 따른 실시예8의 버튼 조명 상태를 나타내며, 암실에서의 야간 버튼 조명 시험을 통해 종래의 버튼 스위치와 본 발명의 버튼 스위치 간에 조명 균일도와 휘도의 차이를 비교하여 나타낸 것이다.

도 10을 참조하면, 종래의 버튼 스위치에서는 외곽부('R', 'O' 부분)에서 눈에 띄는 음영이 존재하나, 본 발명의 버튼 스위치에서는 조명의 균일도가 개선되어 외곽부에 음영이 존재하지 않고 휘도 또한 증가하여 보다 선명한 조명 색이 구현됨을 알 수 있다.

확산제 및 요철 구조를 모두 적용한 본 발명의 경우 시편에서 버튼 스위치 제작 후에도 광균일도의 변화가 거의 없지만, 종래의 버튼 스위치에서는 광균일도가 약 12% 정도 감소함을 알 수 있었으며, 이는 본 발명에서 버튼 스위치의 문자나 그림, 기호의 형상 및 종류에 관계없이 광균일도가 일정하게 유지될 수 있음을 의미한다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 버튼 스위치
11 : 버튼 커버
12 : 도장 부분
13 : 문자 표시부
14 : 회로기판
15 : 광원(LED)

Claims (16)

1. 기재가 되는 투명 수지에 문자, 그림, 기호를 나타내는 색을 구현하기 위한 조색제가 포함되고 문자, 그림, 기호를 나타내는 문자 표시부를 제외한 나머지 외부 표면이 도장 처리된 상태로 되어 있어 광원에서 방출된 빛을 상기 문자 표시부를 통해 투과시키는 버튼 커버에 있어서,
   광원으로부터의 빛이 입사되는 내벽면에 광확산을 위한 요철 형상이 반복된 패턴 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼 커버.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기재가 되는 투명 수지에 광확산 및 광균일도 향상을 위한 광확산제가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼 커버.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 광확산제가 전체 커버용 수지 조성물에 대하여 1 ~ 5 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼 커버.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 광확산제가 전체 커버용 수지 조성물에 대하여 1 ~ 2 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼 커버.
   
5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 광확산제는 실리콘계 광확산제인 것을 특징으로 하는 버튼 커버.
   
6. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 광확산제는 직경이 1 ~ 10 ㎛인 구형 입자로 된 것을 특징으로 하는 버튼 커버.
   
7. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 광확산제는 직경이 2 ~ 3 ㎛인 구형 입자로 된 것을 특징으로 하는 버튼 커버.
   
8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
   조색제는 전체 커버용 수지 조성물에 대하여 0.5 ~ 2 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼 커버.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 조색제는 백색 조색제로서 이산화타이타늄(Titanium dioxide, TiO₂)인 것을 특징으로 하는 버튼 커버.
   
10. 기재가 되는 투명 수지에 문자, 그림, 기호를 나타내는 색을 구현하기 위한 조색제를 첨가한 뒤 커버 내벽면 성형부위에 요철이 형성된 금형 내에 사출하여, 광원으로부터의 빛이 입사되는 커버 내벽면에 광확산을 위한 요철 형상이 반복된 패턴 형상으로 형성된 커버 형상을 성형하는 단계;
    상기 성형된 커버의 외부 표면을 도장 처리하는 단계; 및
    상기 커버의 외부 표면에서 문자, 그림, 기호를 나타내는 문자 표시부에 해당되는 부분을 식각하여 도장 부분을 제거하는 단계를 포함하는 버튼 커버의 제조 방법.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 기재가 되는 투명 수지에 광확산 및 광균일도 향상을 위한 광확산제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 버튼 커버의 제조 방법.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 광확산제를 전체 커버용 수지 조성물에 대하여 1 ~ 5 중량%로 첨가하는 것을 특징으로 하는 버튼 커버의 제조 방법.
    
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 광확산제를 전체 커버용 수지 조성물에 대하여 1 ~ 2 중량%로 첨가하는 것을 특징으로 하는 버튼 커버의 제조 방법.
    
14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광확산제로 실리콘계 광확산제를 사용하는 것을 특징으로 하는 버튼 커버의 제조 방법.
    
15. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 조색제는 0.5 ~ 2 중량%로 첨가하는 것을 특징으로 하는 버튼 커버의 제조 방법.
    
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 조색제는 백색 조색제로서 이산화타이타늄(Titanium dioxide, TiO₂)을 사용하는 것을 특징으로 하는 버튼 커버의 제조 방법.
    

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