KR20070035281A - 형광체를 구비하는 키 패드, 키 패드 어셈블리 및 휴대용단말기 - Google Patents

형광체를 구비하는 키 패드, 키 패드 어셈블리 및 휴대용단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 키 패드는, 그 내부로 자외선이 진행하는 도광판과; 상기 도광판의 상면 상에 배치되며, 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 키 탑을 포함한다.
키 패드, 도광판, 백라이트, 휴대용 단말기, 형광체

Description

형광체를 구비하는 키 패드, 키 패드 어셈블리 및 휴대용 단말기{KEYPAD HAVING PHOSPHOR, KEYPAD ASSEMBLY AND PORTABLE TERMINAL}
도 1은 종래에 따른 키 패드 어셈블리를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 키 패드 어셈블리를 나타내는 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 키 패드 어셈블리의 일부를 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도.
본 발명은 휴대용 단말기 등에 구비되는 키 패드(keypad)에 관한 것으로서, 도광판(light guide panel)을 갖는 키 패드 및 키 패드 어셈블리(keypad assembly)에 관한 것이다.
종래의 휴대용 단말기에 사용되는 키 패드는 판 형상을 갖는 탄성 패드(elastic pad)와, 상기 탄성 패드의 상면 상에 배치되며 각각 그 상면에 문자 등이 인쇄된 복수의 키 탑(key top)과, 상기 상면의 반대편에 위치하는 상기 탄성 패드의 하면 상에 형성된 복수의 돌기(protrusion)(또는 엑츄에이터(actuator))를 포함한다. 또한, 상기 휴대용 단말기는 상기 키 패드를 백라이팅(backlighting)하기 위한 복수의(통상적으로 15~20개 정도) 발광 소자들(light emitting device)을 갖는 것이 통상적이다.
도 1은 종래에 따른 키 패드 어셈블리를 나타내는 단면도이다. 상기 키 패드 어셈블리(100)는 키 패드(110)와, 스위치 기판(switch board, 150)과, 복수의 발광 다이오드(light emitting diode: LED, 170)를 포함한다.
상기 키 패드(110)는 판 형상을 갖는 탄성 패드(120)와, 상기 탄성 패드(120)의 상면(122) 상에 형성되며 각각 그 상면에 문자 등이 인쇄된 복수의 키 탑(140)과, 상기 상면(122)의 반대편에 위치하는 상기 탄성 패드(120)의 하면(124) 상에 형성된 복수의 돌기(130)를 포함한다. 상기 각 키 탑(140)의 중앙에 해당 돌기(130)가 정렬된다. 상기 탄성 패드(120)의 하면(124) 상에는 복수의 홈들(groove, 126)이 형성된다. 상기 홈들(126)은 상기 돌기들(130)의 둘레에 배치되며, 상기 발광 다이오드들(170)과 상기 돌기들(130)의 간섭을 피하도록 형성된다.
상기 스위치 기판(150)은 판 형상의 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB, 155)과, 상기 키 패드(110)와 대향하는 상기 인쇄회로기판(155)의 상면 상에 형성된 복수의 스위치들(160)을 구비한다. 상기 각 스위치(160)는 도전성 접촉 부재(contact member, 162)와, 상기 접촉 부재(162)를 완전히 덮는 도전성 돔(dome, 164)으로 구성된다.
상기 복수의 발광 다이오드(170)는 상기 인쇄회로기판(155)의 상면 상에 탑재되며, 상기 각 발광 다이오드(170)는 상기 탄성 패드(120)의 해당 홈(126)에 의해 덮여지도록 위치한다.
사용자가 어느 한 키 탑(140)을 누르면, 상기 키 탑(140)의 아래에 위치하는 상기 키 패드(110)의 부분이 상기 스위치 기판(150) 측으로 변형됨에 따라, 상기 변형된 부분에 속하는 해당 돌기(130)가 해당 돔(164)을 누르게 된다. 상기 눌려진 돔(164)은 해당 접촉 부재(162)와 전기적 접촉을 이루게 된다.
상기 스위치들(160)의 작동을 위해, 상기 각 발광 다이오드(170)는 해당 키 탑(140)의 아래에 위치될 수 없다. 상기 각 발광 다이오드(170)로부터 출력된 가시광선은 상기 탄성 패드(120)를 지나서 상기 키 탑(140)을 사각으로 조명하게 되므로, 상기 키 탑(140)의 조명은 불균일하고 어둡다는 문제점이 있다. 즉, 각 키 탑(140)의 중심 부분은 조명이 상대적으로 어둡고, 상기 키 탑(140)의 가장자리 부분은 조명이 상대적으로 밝게 된다. 또한, 상기 키 탑들(140)을 균일하고 밝게 조명하기 위해서, 더욱 많은 수의 발광 다이오드들을 설치하게 되면, 전력 소비량이 높아지고 제조 비용이 상승하게 된다는 문제점이 있다.
또한, 상기 키 패드 어셈블리(100)는 상기 발광 소자들(170)로부터 방출된 가시광선 중 상기 키 탑들(140) 외에 상기 탄성 패드(120)의 상면(122)을 통해 누출되는 가시광선이 발생함으로써, 외관이 좋지 못하다는 문제점이 있다. 특히 상기 키 패드 어셈블리를 실장하는 휴대용 단말기의 케이스가 두께가 얇고 밝은 색상인 경우에 이러한 누출광이 현저히 보이게 된다. 이러한 누출광을 차단하기 위해 흑색 인쇄된 필름(film) 등 다양한 기구적 해법이 제안되고 있음에도 여전히 완벽한 해결책을 제시하고 있지 못하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 균일하고 높은 밝기, 낮은 전력 소비량 및 저렴한 제조 비용을 구현할 수 있는 키 패드 및 키 패드 어셈블리를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 키 탑들 이외의 부분으로 누출되는 가시광선으로 인해 발생하는 문제점을 해소할 수 있는 키 패드 및 키 패드 어셈블리를 제공함에 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따른 키 패드는, 그 내부로 자외선이 진행하는 도광판과; 상기 도광판의 상면 상에 배치되며, 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 키 탑을 포함한다.
또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 키 패드는, 그 내부로 자외선이 진행하는 도광판과; 상기 도광판의 상면 상에 배치되며, 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡 수하여 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 키 탑과; 상기 도광판 상에 형성되며, 상기 도광판 내로 진행하는 자외선의 일부를 상기 키 탑 측으로 반사하는 적어도 하나의 반사 패턴을 포함한다.
또한, 본 발명의 제3 측면에 따른 키 패드 어셈블리는, 그 내부로 자외선이 진행하는 도광판과, 상기 도광판의 상면 상에 배치되며 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 키 탑을 포함하는 키 패드와; 상기 도광판의 내부로 자외선을 결합하는 발광 소자와; 상기 키 패드와 대향하는 상면 상에 배치된 적어도 하나의 스위치를 구비하는 스위치 기판을 포함하며, 상기 키 탑을 누름에 따라, 상기 스위치 기판 측으로 변형된 상기 키 패드의 부분이 상기 스위치를 누른다.
또한, 본 발명의 제4 측면에 따른 휴대용 단말기는, 그 내부로 자외선이 진행하는 도광판과, 상기 도광판의 상면 상에 배치되며 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 키 탑을 포함하는 키 패드와; 상기 도광판의 내부로 자외선을 결합하는 발광 소자와; 상기 키 패드와 대향하는 상면 상에 배치된 적어도 하나의 스위치를 구비하는 스위치 기판을 포함하며, 상기 키 탑을 누름에 따라, 상기 스위치 기판 측으로 변형된 상기 키 패드의 부분이 상기 스위치를 누른다.
이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 키 패드 어셈블리를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 키 패드 어셈블리의 일부를 나타낸 평면도이다. 상기 키 패드 어셈블리(200)는 키 패드(210a)와, 상기 키 패드(210a)와 대향되게(바람직하게는, 상기 키 패드(210a)의 돌기들(240)과 맞닿도록) 배치된 스위치 기판(260)과, 복수의 발광 소자(295)와, 보조 인쇄회로기판(290)을 포함한다.
상기 키 패드(210a)는 도광판(220a)과, 복수의 키 탑(250a)과, 복수의 돌기(240a)와, 복수의 반사 패턴(reflective pattern, 230)을 포함한다.
상기 도광판(220a)은 그 내부로 결합한 자외선을 가이딩한다. 상기 결합한 자외선은 상기 도광판(220a)의 일 측면에서 타 측면으로 진행한다. 상기 도광판(220a)은 사각 판 등 임의의 형상을 가질 수 있으며, 상기 도광판(220a)의 내부로 결합한 자외선은 상기 도광판(220a)과 그 외부의 공기층의 경계에서의 전반사(total reflection)에 의해 상기 도광판(220a) 내부로 진행한다. 상기 도광판(220a)은 탄성이 있어서, 상기 키 탑(250a)이 눌려진 후 다시 원위치로 돌아가도록 한다. 즉, 상기 도광판(220a)은 자체 복원력이 있어서 변형 후 원형으로 복원되며, 상기 키 탑(250a)의 작동 후 상기 키 탑(250a)을 원위치로 복원시킨다.
상기 도광판(220a)은 양호한 클릭 감을 제공하며, 키 탑들(250a) 간의 간섭 현상을 억제하고, 반복적인 작동에도 영구 변형이 발생하지 않도록 낮은 경도, 높은 탄성 변형률, 높은 탄성 복원력 및 자외선에 대한 높은 투과도를 갖는 고투명 고무(elastomer) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 폴리우레탄(polyurethane), 실리콘(silicone) 등의 재질로 형성된다.
상기 복수의 키 탑(250a)은 상기 도광판(220a)의 상면(222a) 상에 배치되며, 각각 그 상면에 문자, 숫자, 기호 또는 도안이 인쇄된다. 상기 각 키 탑(250a)은 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하도록 형광체(phosphor) 재질로 이루어진다. 상기 키 탑(250a)은 접착제를 이용하여 상기 도광판(220a)의 상면(222a)에 부착될 수 있다. 상기 키 탑(250a)은 통상의 형광체 물질로 성형되거나, 액상의 투명 고무 물질, 폴리카보네이트, 아크릴계 수지 등에 형광체 물질을 첨가하여 얻어진 혼합물로 성형될 수 있다. 본 발명에서 형광이라고 함은, 형광체 물질의 전자(electron)가 자외선을 흡수하여 여기된 상태(excited state)에서 바닥 상태(ground state)로 전이되는 과정에서 가시광선을 방출하는 경우뿐만 아니라, 형광체 물질의 전자가 자외선을 흡수하여 여기된 상태에서 준안정 상태(metastable state)로 전이된 후 다시 바닥 상태로 전이되는 과정에서 가시광선을 방출하는 경우를 포함한다. 형광체 물질로는 BaMgAl10O17:Eu, Zn2SiO4:Mn, (Y,Gd)BO3:Eu,　Gd2O2S:Tb, Gd2O2S:Eu, Gd2O2S:Pr, Gd2O2S:Pr,Ce,F, Y2O2S:Tb, Y2O2S:Eu, Y2O2S:Pr, MgWO4를 예로 들 수가 있다.
또한, 전체 키 패드(210a)에 있어서, 상기 발광 소자(295)와 상대적으로 가까운 곳에 위치한 키 탑의 형광체 밀도 또는 부피와 상대적으로 먼 곳에 위치한 키 탑의 형광체 밀도 또는 부피를 서로 다르게 함으로써, 상기 도광판(220a)의 상측에 서 관찰되는 전체적인 조명 분포를 상기 발광 소자(295)와의 거리에 상관없이 균일하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(295)를 기준으로 하여, 상대적으로 가까운 위치의 조명 광량이 상대적으로 많은 경우에는 상대적으로 가까운 위치의 키 탑의 형광체 밀도를 저밀도로 하고, 상대적으로 먼 위치의 조명 광량이 상대적으로 적은 경우에는 상대적으로 먼 위치의 키 탑의 형광체 밀도를 고밀도로 함으로써, 전체적인 조명 광량의 분포, 즉 상기 키 탑들(250a)의 전체적인 조명 분포를 균일하게 밝게 할 수 있다.
상기 복수의 돌기(240a)는 상기 상면(222a)의 반대편에 위치하는 상기 도광판(220a)의 하면(224a) 상에 배치된다. 상기 돌기들(240a)은 상기 도광판(220a)과 동일한 또는 다른 재질로 일체 형성되거나, 별도로 형성된 후 상기 도광판(220a)의 하면(224a)에 부착될 수 있다. 상기 각 돌기(240a)는 해당 키 탑(250a)의 아래에 정렬된다(상기 키 패드 어셈블리(200)의 두께 방향 또는 메인 인쇄회로기판(270)의 상면에 수직인 방향으로).
상기 복수의 반사 패턴(230)은 상기 도광판(220a)의 하면(224a) 상에 형성되며 각각 상기 도광판(220a) 내로 진행하는 자외선의 일부를 해당 키 탑(250a) 측으로 반사하는 복수의 반사 패턴(230)을 갖는다. 필요에 따라, 반사 패턴을 상기 도광판(220a)의 상면(222a) 상에 형성할 수도 있다. 상기 각 반사 패턴(230)은 해당 키 탑(250a)의 바로 밑에 위치하는 해당 돌기(240a) 및 상기 돌기(240a)의 둘레에 형성됨으로써 상기 키 탑(250a)의 균일한 조명을 가능하게 한다. 또한, 전체 키 패드(210a)에 있어서, 상기 발광 소자(295)와 상대적으로 가까운 곳에 위치한 반사 패턴의 밀도 또는 크기와 상대적으로 먼 곳에 위치한 반사 패턴의 밀도 또는 크기를 서로 다르게 함으로써, 상기 도광판(220a)의 상측에 관찰되는 전체적인 조명 분포를 상기 발광 소자(295)와의 거리에 상관없이 균일하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(295)를 기준으로 하여, 상대적으로 가까운 위치의 조명 광량이 상대적으로 많은 경우에는 상대적으로 가까운 위치의 반사 패턴의 밀도를 저밀도로 하고, 상대적으로 먼 위치의 조명 광량이 상대적으로 적은 경우에는 상대적으로 먼 위치의 반사 패턴의 밀도를 고밀도로 함으로써, 전체적인 조명 광량의 분포, 즉 상기 키 탑들(250a)의 전체적인 조명 분포를 균일하게 밝게 할 수 있다.
상기 반사 패턴(230)의 중앙 부분(232)은 해당 돌기(240a)의 하면 상에 형성되고, 상기 반사 패턴(230)의 가장자리 부분(234)은 상기 돌기(240a)의 주변에 형성된다. 도시된 바와 같이, 상기 도광판(220a) 내로 전반사 진행하는 자외선은 상기 반사 패턴(230)에 입사되고, 상기 반사 패턴(230)에 의해 키 탑(250a) 측으로 난반사된(diffuse reflected) 자외선의 대부분은 전반사 조건을 만족하지 못하므로(입사각(incident angle)이 임계각(critical angle)보다 작은 경우) 상기 도광판(220a)의 상면(222a)을 투과한다. 또한, 상기 반사 패턴(230)에 의해 난반사되지 않고 그대로 지나치게 되는 자외선과 상기 난반사된 자외선의 일부는 전반사 조건을 만족하면서 상기 도광판(220a) 내로 계속 진행함으로써, 다른 키 탑을 조명하는데 기여하게 된다. 즉, 상기 반사 패턴(230)은 난반사를 일으킴으로써, 입사된 자외선의 일부만을 상기 키 탑(250a)의 조명에 사용하고 그 나머지 자외선은 다른 키 탑의 조명에 사용되도록 한다. 또한, 상기 반사 패턴(230)은 임의의 방향으로의 난 반사를 통해 상기 키 탑(250a)의 균일한 조명을 구현한다. 바람직하게는, 상기 반사 패턴(230)은 스크래치(scratch), 인쇄 등에 의해 형성될 수 있다.
본 실시예와는 다르게, 상기 반사 패턴(230)의 중앙 부분을 상기 돌기(240a)의 하면이 아니라 상기 도광판(220a)과 상기 돌기(240a)의 사이에 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 도광판(220a)의 하면(224a)에 스크래치를 통해 반사 패턴을 형성한 후, 상기 반사 패턴 상에 돌기를 부착할 수 있다.
또한, 본 실시예와는 다르게, 상기 반사 패턴(230)을 제거하고, 상기 키 탑(250a)이 상기 도광판(220a)의 내부로 진행하는 자외선의 전반사를 파괴하는 굴절률(refractive index)을 갖도록 할 수 있다. 즉, 상기 키 탑(250a)이 상기 도광판(220a)의 굴절률에 동일 또는 근접한 굴절률을 갖도록 할 수 있다.
상기 스위치 기판(260)은 메인 인쇄회로기판(270)과, 돔 시트(dome sheet, 280)를 포함한다.
상기 메인 인쇄회로기판(270)은 그 상면에 형성된 복수의 도전성 접촉 부재들(275)을 구비하며, 상기 각 접촉 부재(275)는 해당 돔(285)과 함께 해당 스위치(275,285)를 구성한다. 또한, 상기 스위치(275,285)는 해당 돌기(240a)의 아래에 정렬된다.
상기 돔 시트(280)는 상기 메인 인쇄회로기판(270)의 상면에 부착되고, 반구 형상을 갖는 복수의 도전성 돔들(285)을 구비하며, 상기 각 돔(285)은 해당 접촉 부재(275)를 완전히 덮는다.
사용자가 어느 한 키 탑(250a)을 누르면, 상기 키 탑(250a)의 아래에 위치하 는 상기 키 패드(210a)의 부분이 상기 스위치 기판(260) 측으로 변형됨에 따라, 상기 변형된 부분에 속하는 해당 돌기(240a)가 해당 돔(285)을 누르게 된다. 상기 눌려진 돔(285)은 해당 접촉 부재(275)와 전기적 접촉을 이루게 된다.
상기 보조 인쇄회로기판(290)은 상기 도광판(220a)의 하면(224a)의 가장자리 부분에 부착되며, 상기 복수의 발광 소자(299)는 상기 도광판(220a)의 측면과 그 발광면이 대향하도록 상기 보조 인쇄회로기판(290)의 상면에 탑재된다. 상기 각 발광 소자(295)로부터 출사된 자외선은 상기 도광판(220a)의 측면을 통해 그 내부로 결합한다. 상기 보조 인쇄회로기판(290)으로는 통상의 연성 인쇄회로기판(flexible PCB: FPCB)을 사용할 수 있으며, 상기 발광 소자들(295)로는 통상의 자외선 발광 다이오드를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 키 패드 어셈블리(200)는 각 키 탑(250a)을 형광체 재질로 형성함으로써, 상기 각 발광 소자(295)로부터 방출된 자외선 중 상기 도광판(220a)에 결합하지 않고 누출되는 자외선이나, 상기 도광판(220a)의 측면을 통해 누출되는 자외선이나, 기타 원하지 않는 부분으로 누출되는 자외선이 있더라도, 사용자가 육안으로 자외선을 볼 수 없으므로 누출광으로 인한 문제를 완벽히 해소할 수 있다는 이점이 있다.
상술한 제1 실시예에서는, 키 탑을 형광체 재질로 형성하는 경우를 예시하고 있으나, 키 탑이 형광체를 구비하도록 할 수 있다. 예를 들자면, 키 탑의 상면에 형광체를 적층하거나, 키 탑의 내부에 위치하도록 도광판 또는 지지 필름의 상면에 형광체를 적층하거나, 키 탑의 상면에 문자, 숫자, 기호 또는 도안의 형상을 갖는 형광체를 적층할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도이다. 상기 키 패드(210b)는 도 2에 도시된 키 패드(210a)와 유사하며, 단지 키 탑의 형태와 상기 키 탑이 형광체를 구비한다는 점에 있어서만 차이가 있다. 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
복수의 키 탑(250b)은 도광판(220a)의 상면(222a) 상에 배치된다. 상기 각 키 탑(250b)은 가시광선에 대해 높은 투과도를 가지며, 상기 도광판(220a)과 동일한 재질로 형성되거나, 폴리카보네이트 또는 아크릴계 수지 등의 재질로 형성될 수 있다. 상기 키 탑(250b)의 외부면(즉, 하면을 제외한 상면 및 측면들)에는 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 형광체(255b)가 적층된다. 상기 키 탑(250b)을 상기한 재질로, 예를 들어 사출을 통해, 형성한 후 상기 형광체(255b)를 상기 키 탑(250b)의 외부면 상에 적층하고, 상기 형광체(255b)의 상면에 문자, 숫자, 기호 등을 인쇄할 수 있다. 본 실시예와는 다르게, 상기 키 탑(250b)의 상면에 문자, 숫자, 기호 등을 인쇄한 후 상기 키 탑(250b)의 외부면에 상기 형광체(255b)를 적층할 수 있다.
상기 형광체(255b)는 상기 반사 패턴(230)에 의해 난반사된 후 상기 도광판(220a)의 상면(222a) 및 상기 키 탑(250b)을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출한다. 상기 형광체(255b)로부터 방출된 가시광선은 외부로 출사된다. 상기 키 탑(250b)은 상기 도광판(220a)의 상면(222a)에 접착제를 이용하여 부착될 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도이 다. 상기 키 패드(210c)는 도 4에 도시된 키 패드(210b)와 유사하며, 단지 지지 필름(supporting film)을 더 포함한다는 점과, 형광체의 형태 및 위치에 있어서만 차이가 있다. 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 지지 필름(310)은 상기 도광판(220a)의 상면(222a) 상에 배치되며, 그 상면 상에 복수의 키 탑(250b)이 배치된다. 상기 지지 필름(310)이 전체적으로 상기 도광판(220a)의 상면(222a)과 접촉하고 있으므로, 전반사 조건을 유지할 수 있도록 상기 지지 필름(310)의 굴절률을 상기 도광판(220a)의 굴절률보다 충분히 낮게 한다. 즉, 상기 도광판(220a) 내로 진행하는 자외선은 상기 도광판(220a)과 상기 지지 필름(310)의 경계와, 상기 도광판(220a)과 공기층의 경계에서 모두 전반사한다. 상기 키 탑들(250b)이 직접 상기 도광판(220a)에 부착되는 경우에는 양자가 서로 분리되는 현상이 발생될 수 있으며, 상기 도광판(220a)과 상기 키 탑들(250b)의 사이에 개재된 상기 지지 필름(310)은 이러한 현상을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
본 실시예와는 다르게, 상기 도광판(220a)과의 사이에 공기층을 유지할 수 있도록, 상기 지지 필름(310)은 상기 도광판(220a)의 상면(222a)에 부착되지 않는 표면 특성을 가질 수 있으며, 상기 키 탑들(250b)의 조명에 영향을 미치지 않도록 상기 지지 필름(310)의 가장자리를 상기 도광판(220a)의 가장자리에 부착시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 필름(310)의 표면을 거칠게 처리하거나 슬립성을 갖도록 이형제 코팅 등을 할 수 있다. 상기 지지 필름(310)은 낮은 경도, 높은 탄성 변형률, 높은 탄성 복원력 및 자외선에 대해 높은 투과도를 갖는 고투명 고무 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 폴리우레탄(polyurethane), 실리콘(silicone) 등의 재질로 형성된다.
또한, 본 실시예와는 다르게, 상기 키 탑들(250b)이 배치되지 않은 상기 지지 필름(310)의 상면에 흑백 인쇄를 함으로써, 상기 키 탑들(250b) 이외의 부분으로 자외선이 누출되는 것을 방지할 수도 있다.
상기 복수의 키 탑(250b)은 상기 도광판(220a)의 상면(222a) 상에 배치되며, 각각 그 상면에 문자, 숫자, 기호 또는 도안이 인쇄된다. 상기 각 키 탑(250a)은 가시광선에 대해 높은 투과율을 가지며, 상기 도광판(220a)과 동일한 재질로 형성되거나, 폴리카보네이트 또는 아크릴계 수지 등의 재질로 형성될 수 있다. 상기 키 탑(250b)을 상기한 재질로, 예를 들어 사출을 통해, 형성한 후 상기 키 탑(250b)의 상면에 문자, 숫자, 기호 등을 인쇄할 수 있다.
상기 형광체(255c)는 상기 키 탑(250b)의 하부에 결합 또는 부착될 수 있도록 상기 지지 필름(310)의 상면에 적층된다. 상기 형광체(255c)를 상기 지지 필름(310)의 상면에 적층한 후, 상기 키 탑(250b)의 하면에 접착제를 도포한 상태로 상기 형광체(255c)를 덮도록 상기 지지 필름(310)의 상면에 상기 키 탑(250b)을 부착할 수 있다. 또는, 상기 형광체(255c)를 위한 홈을 상기 키 탑(250b)의 하면에 형성할 수 있다.
상기 형광체(255c)는 해당 반사 패턴(230)에 의해 난반사된 후 상기 도광판(220a)의 상면(222a) 및 상기 지지 필름(310)을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광 선을 방출한다. 상기 형광체(255c)로부터 방출된 가시광선은 상기 키 탑(250b)을 투과하여 외부로 출사된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도이다. 상기 키 패드(210d)는 도 4에 도시된 키 패드(210b)와 유사하며, 단지 형광체의 형태 및 위치에 있어서만 차이가 있다. 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
복수의 키 탑(250b)은 상기 도광판(220a)의 상면(222a) 상에 배치되며, 각각 그 상면에 문자, 숫자, 기호 또는 도안이 인쇄된다. 상기 각 키 탑(250b)은 자외선에 대해 높은 투과율을 가지며, 상기 도광판(220a)과 동일한 재질로 형성되거나, 폴리카보네이트 또는 아크릴계 수지 등의 재질로 형성될 수 있다. 상기 키 탑(250b)의 상면 상에 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 해당 형광체(255d)가 위치된다. 상기 키 탑(250b)을 상기한 재질로, 예를 들어 사출을 통해, 형성한 후 그 상면에 문자, 숫자, 기호 또는 도안을 인쇄하고, 상기 형광체(255d)를 상기 키 탑(250b)의 상면 상에 적층한다. 상기 형광체(255d)는 해당 반사 패턴(230)에 의해 난반사된 후 상기 도광판(220a)의 상면(222a)과 상기 키 탑(250b)을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출한다. 상기 키 탑(250b)은 상기 도광판(220a)의 상면(222a)에 접착제를 이용하여 부착될 수 있다. 상기 형광체(255d)는 상기 키 탑(250b)의 상면에 인쇄된 것과 동일한 문자, 숫자, 기호 또는 도안의 형상을 가질 수 있다. 본 실시예와는 다르게, 상기 키 탑(250b)의 상면에 인쇄를 하지 않고, 상기 형광체(255d)가 문자, 숫자, 기호 또는 도안의 형상을 갖도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도이다. 상기 키 패드(210e)는 도 4에 도시된 키 패드(210b)와 유사하며, 단지 형광체의 형태와 반사 패턴을 포함하지 않는다는 점에 있어서만 차이가 있다. 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
복수의 키 탑(250b)은 도광판(220b)의 상면(222b) 상에 배치되며, 각각 그 상면에 문자, 숫자, 기호 또는 도안이 인쇄된다. 상기 각 키 탑(250b)은 가시광선에 대해 높은 투과도를 가지며, 상기 도광판(220b)과 동일한 재질로 형성되거나, 폴리카보네이트, 아크릴계 수지 등의 재질로 형성될 수 있다. 상기 키 탑(250b)의 내부에 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 해당 형광체(255e)가 위치된다. 상기 형광체(255e)는 상기 키 탑(250b)의 내부 공간을 채우도록 이중 사출을 통해 일체(one piece) 성형될 수 있다. 상기 형광체(255e)는 자외선을 흡수할 수 있도록 상기 도광판(220b)의 내부로 진행하는 자외선의 전반사를 파괴하는 굴절률을 갖는다. 상기 형광체(255e)는 상기 도광판(220b)의 굴절률에 동일 또는 근접한 굴절률을 가질 수 있다. 이를 위해, 상기 도광판(220b)의 굴절률과 동일 또는 근접한 굴절률을 갖는 형광체 물질을 사용하거나, 굴절률 제어용 물질을 액상의 형광체 물질에 첨가하여 사용할 수 있다. 상기 도광판(220b)은 1.4~1.6 범위의 굴절률을 가질 수 있고, 1.4~2.5 범위의 굴절률을 갖는 형광체 물질들이 공지되어 있으므로, 이러한 굴절률 매칭(matching)은 용이하게 구현될 수 있다.
이에 따라서, 상기 도광판(220b)의 내부로 입사된 자외선은 상기 도광판(220b)과 공기층의 경계에서는 전반사 조건을 만족하지만, 상기 도광판(220b)과 상 기 형광체(255e)의 경계에서는 전반사 조건을 만족하지 못한다. 상기 경계에서 전반사 조건을 만족하지 못하는 자외선은 상기 경계를 투과하여 상기 형광체(255e)에 흡수된다. 상기 형광체(255e)에 흡수되지 않고 그대로 지나치게 되는 자외선은 상기 도광판(220b) 내로 계속 진행함으로써, 다른 키 탑을 조명하는데 기여하게 된다. 상기 형광체(255e)의 굴절률이 상기 도광판(220b)의 굴절률에 근접할수록 상기 형광체(255e)에 흡수되는 자외선의 광량이 증가한다. 상기 형광체(255e)는 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출한다. 상기 형광체(255e)로부터 방출된 가시광선은 상기 키 탑(250b)을 투과하여 외부로 출사된다. 상기 형광체(255e)를 갖는 키 탑(250b)은 상기 도광판(220b)의 상면(222b)에 부착될 수 있다. 전반사 파괴를 위해, 상기 형광체(255e)는 그 하단이 상기 도광판(220b)의 상면(222b)과 접촉된다.
또한, 전체 키 패드(210e)에 있어서, 상기 발광 소자와 상대적으로 가까운 곳에 위치한 형광체의 밀도 또는 부피와 상대적으로 먼 곳에 위치한 형광체의 밀도 또는 부피를 서로 다르게 함으로써, 상기 도광판(220b)의 상측에서 관찰되는 전체적인 조명 분포를 상기 발광 소자와의 거리에 상관없이 균일하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자를 기준으로 하여, 상대적으로 가까운 위치의 조명 광량이 상대적으로 많은 경우에는 상대적으로 가까운 위치의 형광체의 밀도를 저밀도로 하고, 상대적으로 먼 위치의 조명 광량이 상대적으로 적은 경우에는 상대적으로 먼 위치의 형광체의 밀도를 고밀도로 함으로써, 전체적인 조명 광량의 분포, 즉 상기 키 탑들(250b)의 전체적인 조명 분포를 균일하게 밝게 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 키 패드를 나타내는 단면도이 다. 상기 키 패드(210f)는 도 7에 도시된 키 패드(210e)와 유사하며, 단지 형광체의 형태에 있어서만 차이가 있다. 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
복수의 키 탑(250b)은 도광판(220b)의 상면(222b) 상에 배치되며, 각각 그 상면에 문자, 숫자, 기호 또는 도안이 인쇄된다. 상기 키 탑(250b)을 액상의 투명 고무 물질, 폴리카보네이트, 아크릴계 수지 등의 재질로, 예를 들어 사출을 통해, 형성한 후 상기 키 탑(250b)의 상면에 문자, 숫자, 기호 등을 인쇄할 수 있다.
해당 형광체(255f)는 상기 키 탑(250b)의 하부에 결합 또는 부착될 수 있도록 상기 도광판(220b)의 상면에 적층된다. 상기 형광체(255f)를 상기 도광판(220b)의 상면에 적층한 후, 상기 키 탑(250b)의 하면에 접착제를 도포한 상태로 상기 형광체(255f)를 덮도록 상기 도광판(220b)의 상면에 상기 키 탑(250b)을 부착할 수 있다. 또는, 상기 형광체(255f)를 위한 홈을 상기 키 탑(250b)의 하면에 형성할 수 있다.
상기 형광체(255f)는 자외선을 흡수할 수 있도록 상기 도광판(220b)의 내부로 진행하는 자외선의 전반사를 파괴하는 굴절률을 갖는다. 상기 형광체(255f)는 상기 도광판(220b)의 굴절률에 동일 또는 근접한 굴절률을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 도광판(220b)의 내부로 입사된 자외선은 상기 도광판(220b)과 공기층의 경계에서는 전반사 조건을 만족하지만, 상기 도광판(220b)과 상기 형광체(255f)의 경계에서는 전반사 조건을 만족하지 못한다. 상기 경계에서 전반사 조건을 만족하지 못하는 자외선은 상기 경계를 투과하여 상기 형광체(255f)에 흡수된다. 상기 형 광체(255f)에 흡수되지 않고 그대로 지나치게 되는 자외선은 상기 도광판(220b) 내로 계속 진행함으로써, 다른 키 탑을 조명하는데 기여하게 된다. 상기 형광체(255f)는 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출한다. 상기 형광체(255f)로부터 방출된 가시광선은 상기 키 탑(250b)을 투과하여 외부로 출사된다.
상술한 제1 내지 제4 실시예들에서는, 도광판의 내부로 진행하는 자외선을 키 탑으로 출사하기 위해 상기 도광판 상에 반사 패턴을 구비함으로써, 형광체를 도광판의 상면과 접촉시키거나 형광체의 굴절률을 도광판의 굴절률과 동일 또는 근접하게 할 필요가 없어지므로, 더욱 다양한 구성이 가능하게 된다는 이점이 있다.
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, 반사 패턴은 상술한 제5 및 제6 실시예에도 적용될 수 있다. 다만, 반사 패턴을 포함하지 않고 단순히 형광체를 키 탑의 하부에 위치시키는 제5 및 제6 실시예의 방식은 전체적인 조명 분포를 고려한 추가적인 후가공 등을 수반하는 도광판의 설계 및 제작이 필요치 않으므로, 키 패드의 제작 사이클이 짧아지고 제작 공정 자체가 간단화될 수 있다는 이점이 있다.
또한, 발광 소자를 도광판의 측면에 대향시키기 위한 목적으로 보조 인쇄회로기판을 사용하였으나, 상기 보조 인쇄회로기판을 제거하고, 상기 도광판의 한쪽 가장자리 부분을 메인 인쇄회로기판의 상면까지 쐐기 형태로 경사지게 연장할 수도 있다. 이때, 상기 발광 소자는 상기 메인 인쇄회로기판의 상면에 탑재된다. 또는, 상기 보조 인쇄회로기판을 제거하고, 상기 도광판의 한쪽 가장자리 부분을 상기 메인 인쇄회로기판의 상면까지 연장되도록 구부릴 수도 있다. 이때에도, 상기 발광 소자는 상기 메인 인쇄회로기판의 상면에 탑재된다.
또한, 상술한 제3, 제5 및 제6 실시예에서는, 키 탑과 형광체가 일체로 성형되거나 결합되는 것을 예시하였으나, 상기 키 탑은 그 내부에 빈 공간을 갖도록 그 하단이 개방되어 있을 수 있으며, 상기 형광체를 상기 키 탑의 내부에 위치시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 키 패드 및 키 패드 어셈블리는 키 탑들이 그 상면 상에 배치되는 도광판을 구비함으로써, 상기 키 탑들을 균일하고 밝게 조명할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 상기 키 패드 및 키 패드 어셈블리는 도광판을 구비함으로써, 필요한 발광 소자의 수와 전력 소비량을 줄이고, 제조 비용을 낮출 수 있다는 이점이 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 키 패드 및 키 패드 어셈블리는 키 탑이 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 수단을 구비함으로써, 키 탑들 이외의 부분으로 누출되는 가시광선으로 인해 발생하는 문제점을 완벽히 해소할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (40)

  1. 키 패드에 있어서,
    그 내부로 자외선이 진행하는 도광판과;
    상기 도광판의 상면 상에 배치되며, 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 키 탑을 포함함을 특징으로 하는 키 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 키 탑은 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 형광체 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 키 패드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도광판 상에 형성되며, 상기 도광판 내로 진행하는 자외선의 일부를 상기 키 탑 측으로 반사하는 적어도 하나의 반사 패턴을 더 포함함을 특징으로 하는 키 패드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 키 탑은 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 형광체를 구비함을 특징으로 하는 키 패드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 형광체는 그 하단이 상기 도광판의 상면과 접촉하며, 상기 도광판 내로 진행하는 자외선의 전반사 조건을 파괴하는 굴절률을 가짐을 특징으로 하는 키 패드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 키 탑은 내부 공간을 갖도록 그 하단이 개방됨을 특징으로 하는 키 패드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 내부 공간을 완전히 채우도록 상기 키 탑과 일체로 성형됨을 특징으로 하는 키 패드.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 하부와 결합하도록 상기 도광판의 상면 상에 적층됨을 특징으로 하는 키 패드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상면의 반대편에 위치하는 상기 도광판의 하면 상에 형성된 적어도 하나의 돌기를 더 포함함을 특징으로 하는 키 패드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은 자외선에 대해 투명한 고무 재질임을 특징으로 하는 키 패드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도광판의 재질은 폴리우레탄 또는 실리콘임을 특징으로 하는 키 패드.
  12. 키 패드에 있어서,
    그 내부로 자외선이 진행하는 도광판과;
    상기 도광판의 상면 상에 배치되며, 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 키 탑과;
    상기 도광판 상에 형성되며, 상기 도광판 내로 진행하는 자외선의 일부를 상기 키 탑 측으로 반사하는 적어도 하나의 반사 패턴을 포함함을 특징으로 하는 키 패드.
  13. 제12항에 있어서, 상기 키 탑은 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 형광체를 구비함을 특징으로 하는 키 패드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 키 탑은 내부 공간을 갖도록 그 하단이 개방됨을 특징으로 하는 키 패드.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 내부 공간을 완전히 채우도록 상기 키 탑과 일체로 성형됨을 특징으로 하는 키 패드.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 하부와 결합하도록 상기 도광판의 상면 상에 적층됨을 특징으로 하는 키 패드.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 외부면 상에 적층됨을 특징으로 하는 키 패드.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 상면 상에 적층됨을 특징으로 하는 키 패드.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 형광체는 숫자, 문자, 기호 또는 고안의 형상을 가짐을 특징으로 하는 키 패드.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 도광판과 상기 키 탑 사이에 개재된 지지 필름을 더 포함하며,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 하부와 결합하도록 상기 지지 필름의 상면 상에 적층됨을 특징으로 하는 키 패드.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 상면의 반대편에 위치하는 상기 도광판의 하면 상에 형성된 적어도 하나의 돌기를 더 포함함을 특징으로 하는 키 패드.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 반사 패턴은 상기 도광판의 하면 상에 형성되며, 상기 돌기와 상기 돌기의 주변에 형성됨을 특징으로 하는 키 패드.
  23. 제12항에 있어서,
    상기 도광판은 자외선에 대해 투명한 고무 재질임을 특징으로 하는 키 패드.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 도광판의 재질은 폴리우레탄 또는 실리콘임을 특징으로 하는 키 패드.
  25. 키 패드 어셈블리에 있어서,
    그 내부로 자외선이 진행하는 도광판과, 상기 도광판의 상면 상에 배치되며 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 키 탑을 포함하는 키 패드와;
    상기 도광판의 내부로 자외선을 결합하는 발광 소자와;
    상기 키 패드와 대향하는 상면 상에 배치된 적어도 하나의 스위치를 구비하는 스위치 기판을 포함하며,
    상기 키 탑을 누름에 따라, 상기 스위치 기판 측으로 변형된 상기 키 패드의 부분이 상기 스위치를 누르는 것을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  26. 제25항에 있어서, 상기 키 탑은 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 형광체 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 키 탑은 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 형광체를 구비함을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  28. 제27항에 있어서, 상기 키 패드는,
    상기 도광판 상에 형성되며, 상기 도광판 내로 진행하는 자외선의 일부를 상 기 키 탑 측으로 반사하는 적어도 하나의 반사 패턴을 더 포함함을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 키 탑은 내부 공간을 갖도록 그 하단이 개방됨을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 내부 공간을 완전히 채우도록 상기 키 탑과 일체로 성형됨을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 하부와 결합하도록 상기 도광판의 상면 상에 적층됨을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 외부면 상에 적층됨을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 상면 상에 적층됨을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 형광체는 숫자, 문자, 기호 또는 고안의 형상을 가짐을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  35. 제28항에 있어서, 상기 키 패드는,
    상기 도광판과 상기 키 탑 사이에 개재된 지지 필름을 더 포함하며,
    상기 형광체는 상기 키 탑의 하부와 결합하도록 상기 지지 필름의 상면 상에 적층됨을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  36. 제25항에 있어서,
    상기 도광판은 자외선에 대해 투명한 고무 재질임을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 도광판의 재질은 폴리우레탄 또는 실리콘임을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  38. 제28항에 있어서, 상기 키 패드는,
    상기 상면의 반대편에 위치하는 상기 도광판의 하면 상에 형성된 적어도 하나의 돌기를 더 포함함을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  39. 제28항에 있어서,
    상기 반사 패턴은 상기 도광판의 하면 상에 형성되며, 상기 돌기와 상기 돌기의 주변에 형성됨을 특징으로 하는 키 패드 어셈블리.
  40. 휴대용 단말기에 있어서,
    그 내부로 자외선이 진행하는 도광판과, 상기 도광판의 상면 상에 배치되며 상기 도광판을 투과한 자외선을 흡수하여 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 키 탑을 포함하는 키 패드와;
    상기 도광판의 내부로 자외선을 결합하는 발광 소자와;
    상기 키 패드와 대향하는 상면 상에 배치된 적어도 하나의 스위치를 구비하는 스위치 기판을 포함하며,
    상기 키 탑을 누름에 따라, 상기 스위치 기판 측으로 변형된 상기 키 패드의 부분이 상기 스위치를 누르는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
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