KR950004943B1 - 이중 사출 키탑에 있어 광원의 표시상태를 개선한 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이중 사출 키탑에 있어 광원의 표시상태를 개선한 장치

제1도는 매질을 투과하는 굴절 원리도.

제2도는 매질에 따라 굴절에 의해 반사되는 원리도.

제3도는 종래 키탑 결합 구조도.

제4도는 종래의 키탑 구조도.

제5도는 종래의 키탑 표시 설명도.

제6도는 본 발명에 따른 키압 결합 단면도.

제7, 8도는 본 발명에 따른 키탑 표시 예시도.

본 발명은 전자기기의 이중 사출 키탑(key top)장치에 관한 것으로, 특히 이중 사출 키탑의 아크릴부의 형상 및 치수를 빛의 굴절, 및 반사의 법칙에 따라 구조를 조정하여 발광다이오드(LED) 빛을 효율적으로 투과할 수 있는 사출키탑에 있어 광원의 표시상태를 개선한 장치에 관한 것이다.

키폰이 특징은 많은 기능을 실현키 위해 많은 숫자의 키로서 제품을 형성하고 또, 그것을 동작시켜 사용자의 의도를 전달토록 되어 있다.

사용자들이 키폰을 사용함에 있어 국선, 내선의 온, 오프 상태를 쉽게 알 수 있게 하기 위해서는 키 하부에 설치되어 있는 발광다이오드 빛을 아크릴 키탑을 통해 표시하는데 있어 보다 선명하고 넓은 범위에서의 시선에서 식별 가능할 수 있는 불 밝기가 보장되어야 한다. 즉, 상기 발광다이오드 빛을 직접 보는 것이 아니라 키탑을 통해 보도록 되어 있으므로 투명 아크릴로 되어 있는 것이 대부분이다.

종래 키폰에 사용되고 있는 상기 키탑(key top)의 종류는 아래와 같이 크게 2종류로 구분되어진다.

① 다이얼 키탑 : 사용자들이 다이얼링을 하기위한 것으로서 1∼0, #, *등의 숫자 및 기호들이 인쇄되어 있으며, 이를 다이얼 키탑으로 호칭하고 있다.

② 기능 키탑 : 국선 및 내선을 선택하기 위해 사용되는 국, 내선 키 홀드(HOLD), 리다이얼(REDIAL), 뮤트(MUTE), 스피커(SPK)등과 같은 기능을 선택하는 기능 키로서 사용자들이 선택시에 식별 가능하도록 광원이 되는 발광다이오드(LED)의 빛을 외부로 투과시켜 줄 수 있는 구조로 되어있다.

이것은 다시 일체형 키탑(key top)과 분리형 키탑(key top)으로 분류할 수 있는데, 전자는 투명 아크릴부와 불투명 ABS부가 일체로 된 이중사출 키탑이다.

지금부터 기술하게될 내용은 상기 ②범의 기능 키탑이며, 그중에서도 현재 가장 많이 사용되고 있는 이중사출 키탑의 구조를 분석, 그 단점을 알아보고 LED의 광원으로 가장 효율적으로 빛를 투과, 또는 반사할 수 있는 개선될 구조를 형상 및 치수로서 정립, 규명해 보고자 한다.

상기 LED이 불빛이 키탑을 통해 사용자에게 보여질때 빛은 어떠한 방법으로 전달되는 것인가 하는 것은 불밝기 개선과 관련하여 상당히 중용한 부분이다.

기하광학(GEOMETRICAL OPTICS)에서는 빛이 진행하게될 직선을 광선(RAYS)이라고 하는데 광선은 파두(WAVEFRONTS)에 직교하는 직선이다.

제1도(b)의 그림과 같이 유리(101)로 된 평면에 광파가 입사한다고 할때 광선은 유리(101)에 들어가면서 표면에 반사되고 굴절된다.

입사각θ₁, 반사각 θ₂,굴절각 θ₃,는 제1도(B)의 그림과 같이 표면에 대한 법선과 광선에서 측정된 각이며, 아래와 같은 반사와 제1도(A)와 같이 굴절의 법칙예가 성립한다.

① 법칙 1-반사광선과 굴절광선은 입사점에서 입사광선과 법선이 이루는 평면(입사면)내에 있다.

② 법칙 2-반사에 대해서는 θ₁=θ₂가 성립한다.

③ 법칙 3-굴절에 대해서는 sinθ₁/sihnθ₃=n21이 성립한다.

여기서 n21은 매질 1을 기준으로 한 매질 2의 굴절률(INDEX OF REFRACTION)이라는 상수다.

다음에 나타낸 것은 몇가지 굴절률을 나타낸 것이다.

[표 1]

상기 아클릴은 PMMA(Polymethyl Methacrylate) RASIN으로서 물성치에서는 1.49로 정의되어 있으나 표면의 평탄도, 수축등을 고려하여 n≒1.55로 계산하도록 한다.

따라서 광선이 광학적으로 밀한 매칠(유리)에서 더 밀한 매질(공기)을 가진 다른쪽의 평면인 표면에 입사한다고 가정을 했을때 이때 입사각 θ를 증가시켜 주면, 굴절광선은 표면 방향인 굴절각이 90。가 되는 경우에 이르게 된다.

이 임계각(eritical angle) θc보다도 더 큰 입사각에 대해서는 굴절광선애 없게 된다.

이것이 전(내부)반사(total intenal reflection)에 대한 설명이다.

굴절의 법칙(nisin=n2sinθ₂)에서 θ₂=90。라고 놓으면 임계각을 구할 수 있다.

즉, nisinθ₁=n2sin90。 또는 sinθc=n2/n1이 된다.

n=1.50인 유리와 공기에 대해서, sinθc=(1.00/1.50)=0.667이 되어 θc=41.8。가 된다.

이 임계각보다 큰 입사광선에 있어서는 투과하여 굴절하는 광선은 없게 되며 임계각ㅂ다 작은 입사광선에 있어서는 반사는 거의 무시되고 대부분 투과하여 굴절광선이 된다.

상기 아크릴에 있어서의 임게각은 sinθc=(1.00/1.50)=0.645이 되어 θc=40。가 된다.

제2도와 같이 광원 S로부터 나온 빛의 전 내부반사를 나타낸 그림이며 유리와 같은 매질속에서 불빛이 비춰졌을때 처음엔 수직선상으로 빛이 투과되다가 어떠한 각을 주게되면 공기와 공기와 경계면에서 빛이 굴절되어 투과하게 되는데 굴절각이 점점 증가하다 90。가 되는 지점이 있는데 이것을 임계각 θc라 하면 이것보다 큰 각에서는 반사만 있고 투과되는 광선은 없게 된다.

이 임계각은 키폰이 키탑에 있어서 아크릴부를 투과하게 되는 빛이 진행방향을 결정하게 되며 키탑의 외형적인 형상을 규정하는데 중요한 부분이다.

상기한 바와 같이 종래이 키탑에 있어서 다이얼 키탑의 LED의 불빛과는 무관함으로 제외되는 것이며 일부 사용되는 초음파 융착이 분리형 키탑은 이중 사출 일체형 키탑과는 별개의 구조를 가진다.

상기 초음파 융착의 분리형 키탑은 제3도(A)와 같이 구성되어 있으며 이의 장점은 LED 높이가 낮아질 수 있는 잇점으로 인해 광원이 보다 가깝게 되고 따라서 불밝기에 있어서도 양호한 상태를 가져올 수 있고 그러나 단점은 돌출되어야 할 키탑의 크기가 제약을 받게되고(융착할 공간의 확도때문) 초음파 융착으로 인한 불량율도(예 :crack)감안해야 한다.

상기 이중 사출 일체형 키탑은 제3도(B)와 같이 구성되어 있으며, 이의 장점은 비교적 돌출부위의 크기가 제약을 받지않고 설계되어 있어 형상적으로 고급스러운 형상을 가질 수가 있고, 단점은 빛의 유실이 발생할 수 있다(이 키탑과 하우징갭 때문이다).

종래의 키탑은 80%이상이 제4도(A)와 같은 구조를 가지고 있으며 부분 A-A에서 볼때 아크릴부의 하단 단지부위가 소정 두께를 갖도록 되어있다.

상기 아크릴의 하단이 빛의 모음 및 수축 방지을 위해서 코아(Core)자리가 파져있는 구조가 되어 있으며 (A), 상부는 디자인을 고려하여 라운드 형상으로 되어 있고(B), 사용자는 시선을 기준으로 할때 뒷면의 수직으로 되어있다(C).

그러나 상기한 종래의 이중 사출 키탑은 상기한 바와 같이 투과, 또는 반사되는 불빛이 전체적으로 미약하고 사용자가 보는 시각에 따라 불빛이 보이지 않는 데드존(DEAD ZONE)이 발생하는 문제점이 있었다.

이의 문제점을 제5도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

앞장에서 언급된 두가지 문제점을 해결하기 위해(적용되는 법칙 1, 2)에서 언급되었던 반사와 굴절의 법칙 및 임계각을 적용하여야 한다.

우선, 발광다이오드(LED)로부터 올라오는 빛이 어떠한 경로를 통하여 사용자에게 전달되는가 하는것이 가장 중요하다고 할 수 있는데 각각의 도해를 통하여 문제점의 원인을 분석해 보면, 제5도(5B)와 같이 아래부분의 코어 자리각이 45。경사져 있음으로 인해서 아래에서 올라오는 빛ⓐ의 대부분이 임계걱 40。를 초과하게 되어 반사되어 버리게 된다.

그리고 우리가 보게되는 빛은 중앙의 평면부를 투과하여 올라온 빛(ⓑ)과 사선으로 임계각내에 들어오는 빛뿐이며(ⓒ), 가장 짧은 거리의 수직선상에 빛이 (ⓐ) 대부분 반사됨으로 인해 빛의 효율이 떨어지는 시계(VISIBILITY)저하를 가져온다.

한편 데드존(DEAD ZONE)의 발생은 투과된 빛 (ⓑ)와 (ⓒ)는 다시 측면에서 반사되어 구면을 투과하게 되는데, 입사각 (θ₁)이 35。였을때 굴절의 법칙을 적용하면 nisinθ₁=n2sinθ₂에서 sinθ₂=n1×sinθ₁(n2=공기의 굴절률)=1.55×sin35。=0.89이므로 θ₂==62.8。로 굴절된다.

이것은 윗면이 평면일때와 비교하여 15。이상 굴절율을 크게하는 결과를 가져온다.(돋보기와 같이 빛을 모으는 현상이 발생)

그리고 만약 빛의 입사각이 40。가 넘게되면 (ⓓ)의 빛과 같이 내부적으로 다시 반사하게 된다.(임계각을 초과함)이러한 두가지 요인 때문에 사용자의 시선이 70。이상이 될시에는 빛을 보지 못하는 레드존(DEAD ZONE)이 발생하는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 형상학적으로 구조를 다르게하고 치수로서 설계을 달리하여 광원(LED 불빛)이 매질(키탑이 아크릴부)을 투과할때 가장 많은 빛이 투과할 수 있도록 하고 투과된 빛은 매질을 벗어나거나 반사될때 사용자들이 키탑을 사용시에 가장 식별이 용이한 각도로 진행될 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제6도는 본 발명에 따른 키탑 구조도로서, (6A) 정단면도로서 콘루버(Con Rubber)(303)에서 키탑(600)를 설치된 하우징(302)으로 고정토록 구성되어 있으며, 상기 키탑(600)의 아크릴(701)의 하부에 발광다이오드(LED)가 설치토록 되어 있다.

본 발명은 발광다이오드(LED)의 빛의 투광량을 많게 하기 위해 제6도(6B)및 제6도(6A)의 우측면도와 같이 키탑(600)의 아크릴(701)의 후면(602)을 8。∼13。정도 경사지도록 한다.

이것은 보다 강한 빛을 보기위한 조치인데 13。이상의 기울기를 주게되면 상면 전체에 상을 맺기가 힘들게 된다(영역이 좁아짐). 그리고 상을 맺기위해 경사면이 거리를 길게하면 아래부분의 아크릴의 두께가 두꺼워져서 수축문제가 발생할 수 있으므로 주의를 요한다.

상기 아크릴부의 수축은 빛을 투과하는데 있어 치명적이다(상이 일그러지므로 불밝기가 급저하된다)

이에대해 다음에서 상세히 기술한다.

제7도(7a)와 같은 본 발명의 키탑의 하면(600)의 구조는 평면의 형상을 가져야 한다(DOME과 같은 반구 형상이나 홈이 형성되어서는 안되)

그리고 후면(602)의 구조는 아크릴의 후면이 8。∼13。정도 기울기의 경사면을 가져야 하고(여기에서 후면이라 함은 USER의 시선을 기준으로 하여 뒷쪽을 말함)

전면(603)의 구조는 아크릴 후면 하단부가 수직이 되고, 한편 상면(604)이 구조는 평면의 항상을 가지도록되어 있다.(라운드 형사잉 되어서는 안됨)

상기 하면(601)는 제6도(7B)와 같이 상기에서 설명되었듯이 LED에서 올라오는 빛의 손실을 최소화 시키기 이해 바닥의 전면이 임계각내에 빛을 투과할 수 있는 구조를 가지도록 되어 있다.

그러기 위해서는 아랫면이 평면을 이루어져 있다.

상기 후면(602)의 구조는 제7도와 같이 구성되어 통상적으로 사용자가 키폰을 바라보는 각도는 책상위에 키폰을 기준으로 할때 40。정도가 되는데 월실장(WALL MOUNT)의 조립각도(14。)를 감안할때 54。로 키폰을 보게된다.

이러한 각도를 감안할때 54。시선의 (ⓐ)경로를 보면 뒷면이 수직이라면 등각으로 반사되어 앞면 끝단으로 (ⓑ부)향하게 된다.

그러나 ⓒ와 같이 후면이 10。정도의 경사면을 가지게 되면 동일한 시선에서 반사되는 위치가 수직 아래면 (ⓓ)되므로 가장 근거리가 될 수 있으며 임계각의 폭도 넓어진다.

하면(601)은 제8도(a)와 같이 키폰을 작동할때 어느한계(STROKE)이상 내려가지 않도록 제3도(a)(c)아 같이 콘루버(303)로서 스톱퍼 역할을 하게끔 하는데, ⓐ, ⓑ부가 같은 턱이 스톱퍼에서 닿아서 멈취지게 된다.

그러나 아크릴(701)의 후면부(602) ⓒ는 턱이 없는 일자형이 되어야 하는데 그 이유는 8도(b)과 같이 빛이 (ⓓ) 동일 매질인 아클릴(701)의 턱을 투과하여 진행하기 때문에 LED 의 끝단부(ⓔ)와 아크릴(701)의 끝단부 사이에 불빛이 보이지 않는 검은 띠와 같은 흑선이 발생한다. 이것을 방지하기 위해서 후면부 아랫단은 수직으로 내려져야 한다.

제8도(c)와 같이 상면(604)은 평면을 유지하거나 최대한의 반경으로서 완만한 원을 유지하여야 한다.

이렇듯 평면이 상면을 형성하였을대는 70。이상의 시선에서의 데드존(DEAD ZONE) 발생을 방지할 수 있으며 아울러 LED의 형상이 정방형이므로 그 형상이 동일하게 상면에 맺혀질 수 있는 효과를 거둘 수가 있다.

따라서 기존의 LED의 위치는 모두 키탑의 중심상에 오도록 되어 있다. 그러나 후면 경사면과 관련하여 가장 근거리에서 빛을 반사 시켜주기 위해서는 (ⓐ) LED의 중심이 경사면의 하단으로 편심되어 위치해야 한다.

또한 상기에서 언급한 바와 같이 아크릴(701) 후면(602)의 끝단과 LED의 끝단과의 공백(703)은 제8도(d)와 같인 최소화 시켜주기 위한 것이기도 하다.

LED의 위치를 이동함으로써 사용자 키탑을 볼때 30。 ∼60。까지는 후면에서 반사되어 올라오는 빛을 보다가 그 이상에서는 LED의 빛을 직접보게 되므로 사용자의 시선에 따라 자연스럽게 LED의 빛을 연속하여서 볼 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 형상학적으로 구조를 달리하고 치수를 다시 설계하여 광원(LED 불빛)이 매질(KEY TOP 의 Acryl 部)을 투과할때 가장많은 빛이 투과할 수 있도록 하고 투과된 빛은 매질을 벗어나거나 반사될때 사용자들이 키탑을 사용시에 가장 식별이 용이한 각도로 진행될 수 있도록 하는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 전자기기의 키입력 발광부의 아크릴과 ABS로 구성되는 이중 사출 키탑에 있어서, 상기 키입력 발광부의 빛에 대해 많은 양의 빛을 투과시키기 위해 평면으로 한 하면과, 상기 키입력 발광부의 빛에 대해 굴절율을 최소화시키기 위해 평면으로 한 상면과, 상기 하면 및 상면으로부터 90° 각도로 평면으로 된 전면과, 상기 상면과 하면으로부터 상기 키입력부터 강한 빛을 상기 전면으로 보이기 위해 일정각도의 기울기로 경사시켜 하면에 가까와 질 수록 평면으로 형성되는 후면으로 구성됨을 특징으로 하는 키탑의 표시장치.
2. 제1항에 있어서, 후면이 경사각이 8° ∼13° 임을 특징으로 하는 키탑의 표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 전, 후면의 아클릴부가 검은띠 방지를 위해 플랜지를 제거되도록 구성됨을 특징으로 하는 키탑의 표시장치.
4. 제1항에 있어서, 후면의 끝이 상기 키입력 발생부의 끝면과 일직선상에 위치되도록 구성됨을 특징으로 하는 키탑의 표시장치.