생체정보 측정용 센서 및 이를 이용한 키패드 어셈블리

생체정보 측정용 센서 및 이를 이용한 키패드 어셈블리{SENSOR FOR MEASURING LIVING BODY INFORMATION AND KEYPAD ASSEMBLY USING THE SAME}

본 발명은 생체정보 측정용 센서에 관한 것으로서, 특히 맥박수와 같은 생체정보를 측정하기 위한 도광판(light guide panel) 및 이를 이용한 센서에 관한 것이다.

맥박수는 스트레스, 운동 상태, 운동량 등을 측정함에 있어서 기본이 되는 수치이다. 종래에 다극 전극을 이용하여 심전도(electrocardiogram: ECG) 신호를 검출함으로써 맥박수를 측정하는 ECG 센서가 통상적으로 사용되었다. 또한, 발광 다이오드(light emitting diode: LED)를 이용하여 생체의 피부 표면에 광을 조사하고, 포토다이오드(photodiode)를 이용하여 상기 생체 내에서의 산란(scattering)에 의해 상기 피부 표면으로부터 출력된 광을 검출함으로써, 생체정보를 측정하는 광센서가 개시된 바 있다.

근래에, 생체정보 측정용 센서를 구비한 휴대용 단말기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 전술한 바와 같은 ECG 센서나 광센서는 그 설치를 위한 전용 공간을 필요로 하므로, 휴대용 단말기의 슬림화를 저해한다는 문제점이 있다. 또한, ECG 센서나 광센서는 피부 표면과 접촉할 것을 필요로 하므로, 휴대 단말기의 외관 설계를 심각하게 제한한다는 문제점이 있다.

따라서, 휴대용 단말기 내부의 다른 소자들과 함께 집적하기가 용이하고, 외부에 노출되지 않고 휴대용 단말기의 내부에 실장될 수 있는 생체정보 측정용 센서가 요구된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 휴대용 단말기 내부의 다른 소자들과 함께 집적하기가 용이하고, 외부에 노출되지 않고 휴대용 단말기의 내부에 실장될 수 있는 생체정보 측정용 센서와 이를 구비한 키패드 어셈블리를 제공함에 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따른 생체정보 측정용 센서는, 제1 광을 가이드하는 도광판과; 상기 도광판 상에 제공되며, 상기 도광판에 의해 가이드되는 상기 제1 광을 상기 도광판의 외부로 출력하는 광추출 패턴과; 상기 도광판 상에 제공되며, 상기 도광판의 외부로부터 입사된 제2 광의 진행 방향을 변경하여 상기 도광판에 의해 가이드되도록 하는 광결합 패턴을 포함한다.

또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 키패드 어셈블리는, 적어도 하나의 키탑을 구비한 키시트와; 제1 광을 가이드하는 제1 도광판과, 상기 제1 광을 키시트 측으로 출력하는 제1 광추출 패턴과, 상기 키시트 측으로부터 입사된 제2 광의 진행 방향을 변경하여 상기 제1 도광판에 의해 가이드되도록 하는 광결합 패턴을 포함하는 센서와; 제3 광을 가이드하고, 상기 제3 광을 키시트 측으로 출력하는 제2 광추출 패턴을 구비한 제2 도광판과; 적어도 하나의 스위치를 구비하는 스위치 기판을 포함한다.

본 발명에 따른 생체정보 측정용 센서 및 이를 이용한 키패드 어셈블리는 도광판을 이용한 구조를 가지므로, 휴대용 단말기의 내부에 용이하게 실장할 수 있고, 외부에 노출되지 않으므로 외관 설계를 용이하게 하며, 간단한 구성을 가지고 맥박수의 측정이나 이와 관련된 스트레스 등의 다양한 생리학적 인자들의 측정을 용이하게 수행할 수 있다는 이점이 있다.

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 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체정보 측정용 센서를 나타내는 평면도이다.

상기 센서(100)는 광을 가이드하기 위한 제1 도광판(110)과, 광을 생성하기 위한 제1 광원(150)과, 광전 변환을 위한 광검출기(160)와, 편광(polarization)을 위한 제1 및 제2 편광기(170a,170b)와, 대역통과 필터(bandpass filter, 180)를 포함한다. 이때, 광을 가이드한다는 의미는 상기 광이 상기 제1 도광판(110)의 상면(112) 및 하면(114) 사이의 내부 전반사(total internal reflection)를 통해 진행한다는 의미이다.

상기 제1 광원(150)은 근적외선(near infra-red: NIR) 파장을 갖는 제1 광을 출력하며, 예를 들어, 상기 파장은 약 940㎚일 수 있다. 상기 제1 광원(150)으로는 발광 다이오드를 사용할 수 있다.

상기 제1 도광판(110)은 대체로 사각 평판의 형태를 가지며, 상면(112), 하면(114) 및 4개의 측면들을 갖는다. 상기 제1 도광판(110)의 내부로 결합된 제1 광은 상기 상면(112) 및 하면(114) 사이의 내부 전반사를 통해 상기 제1 도광판(110)의 제1 측면으로부터 이와 반대편에 위치하는 제2 측면으로 가이드된다. 이때, 상기 제1 도광판(110)의 제1 측면은 상기 제1 광원(150)의 발광면(light emitting surface)과 대면하고, 상기 제1 광원(150)으로부터 출력된 제1 광은 상기 제1 측면을 통해 상기 제1 도광판(110)의 내부로 결합된다. 상기 제1 도광판(110)은 탄성(다르게 말하자면, 자체 복원력)이 있어서 외부 압력에 의한 변형 후 원형으로 복원된다. 상기 제1 도광판(110)은 낮은 경도, 높은 탄성 변형률, 높은 탄성 복원력 및 높은 광투과도를 갖는 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴계 수지(acrylic resin), 폴리우레탄(polyurethane), PMMA(polymethylmethacrylate), 실리콘(silicone) 등의 재질로 형성된다.

상기 제1 도광판(110)은 제1 광추출 패턴(light extracting pattern, 120)과, 광결합 패턴(light coupling pattern, 130)과, 광차단 부재(light blocking member, 140)를 구비한다.

상기 제1 광추출 패턴(120)은 상기 제1 도광판(110)의 상면(112) 상에 형성되며, 상기 제1 도광판(110)에 의해 가이드되는 제1 광을 상기 제1 도광판(110)의 외부로 출력한다. 상기 제1 도광판(110)의 외부로 출력된 제1 광은 생체의 피부 표면에 입사한다. 상기 제1 광추출 패턴(120)은 각각 역전된 사각뿔대의 형상을 갖는 복수의 돌기(protrusion, 132)로 구성되며, 상기 각 돌기(132)에 입사된 제1 광은 상기 돌기(132)의 측면으로부터 반사된 후 상기 돌기(132)의 상면을 통해 외부로 출사된다. 상기 돌기(132)의 상면에 입사한 제1 광은 전반사 조건을 만족하지 못하므로(입사각이 임계각(critical angle)보다 작은 경우) 상기 돌기(132)의 상면을 투과한다.

상기 제1 광추출 패턴(120)은 상기 제1 도광판(110)에 의해 가이드되는 제1 광을 상기 제1 도광판(110)의 외부로 출력할 수 있는 임의의 형태 및 구성을 가질 수 있고, 이러한 광추출은 편향 반사, 굴절 또는 산란에 의해 구현될 수 있다. 이때, 편향 반사는 상기 제1 도광판(110)의 하면(114)을 기준으로 입사한 광에 대한 입사각과 반사각이 다른 것을 말한다.

예를 들어, 상기 제1 광추출 패턴(120)의 각 구성 요소는 홈(groove), 돌기, 스크래치(scratch), 인쇄(printing)에 의해 형성된 폴리머층 등일 수 있다.

도 2는 제1 광추출 패턴의 다양한 형태를 예시하는 도면이다. 도 2는 제1 광추출 패턴을 구성하는 일 구성 요소를 도시하고 있고, 상기 제1 광추출 패턴은 복수의 구성 요소들로 이루어질 수 있다.

도 2의 (a)는 상기 제1 도광판(110)의 하면(114) 상에 음각으로 형성된 V-홈(122a)(그 길이 방향에 수직한 횡단면이 'V'자 형상을 갖는 홈)를 나타내고, 상기 V-홈(122a)에 입사된 제1 광은 상기 V-홈(122a)의 일 경사면으로부터 반사된 후 상기 제1 도광판(110)의 상면(112)을 통해 외부로 출력된다.

도 2의 (b)는 상기 제1 도광판(110)의 하면(114) 상에 음각으로 형성된 반구 형 홈(122b)을 나타내고, 상기 반구형 홈(122b)에 입사된 제1 광은 상기 반구형 홈(122b)의 표면으로부터 반사된 후 상기 제1 도광판(110)의 상면(112)을 통해 외부로 출력된다.

도 2의 (c)는 상기 제1 도광판(110)의 상면(112) 상에 양각으로 형성된 반구형 돌기(122c)를 나타내고, 상기 돌기(122c)에 입사된 제1 광은 상기 돌기(122c)에 의해 굴절됨으로써 외부로 출력된다.

도 2에서, 홈 또는 돌기가 반구 형태를 갖는 것으로 예시하였으나, 상기 홈 또는 돌기는 삼각뿔, 사각뿔 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.

상기 광결합 패턴(132)은 상기 제1 도광판(110)의 상면(112) 상에 형성되며, 상기 제1 도광판(110)의 외부로부터 입사된 제2 광의 진행 방향을 변경하여 상기 제1 도광판(110)에 의해 가이드되도록 한다. 상기 제2 광은 상기 생체에 조사된 제1 광 중에서 상기 생체 내에서의 산란에 의해 상기 생체의 피부 표면으로부터 출력된 광을 지칭한다. 상기 광결합 패턴(132)은 각각 역전된 사각뿔대의 형상을 갖는 복수의 돌기(132)로 구성되며, 상기 각 돌기(132)에 입사된 제2 광은 상기 돌기(132)의 상면을 투과하여 상기 돌기(132)의 측면에 입사하고, 상기 돌기(132)의 측면으로부터 반사된 제2 광은 상기 제1 도광판(110)에 의해 가이드된다.

상기 광결합 패턴(130)은 상기 제1 도광판(110)의 외부로부터 입사된 제2 광의 진행 방향을 변경하여 상기 제1 도광판(110)에 의해 가이드되도록 할 수 있는 임의의 형태 및 구성을 가질 수 있고, 이러한 광결합은 편향 반사, 굴절 또는 산란에 의해 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 광결합 패턴(130)의 각 구성 요소는 홈, 돌기, 스크래치 등일 수 있다.

도 3은 광결합 패턴의 다양한 형태를 예시하는 도면이다. 도 3은 광결합 패턴을 구성하는 일 구성 요소를 도시하고 있고, 광결합 패턴은 복수의 구성 요소들로 이루어질 수 있다.

도 3의 (a)는 상기 제1 도광판의 하면 상에 음각으로 형성된 V-홈(132a)(그 길이 방향에 수직한 횡단면이 'V'자 형상을 갖는 홈)를 나타내고, 상기 제1 도광판(110)의 상면(112)을 투과한 제2 광은 상기 V-홈(122a)에 입사하고, 상기 V-홈(122a)의 일 경사면으로부터 반사된 제2 광은 상기 제1 도광판(110)에 의해 가이드된다.

도 3의 (b)는 상기 제1 도광판(110)의 하면(114) 상에 음각으로 형성된 반구형 홈(132b)을 나타내고, 상기 제1 도광판(110)의 상면(112)을 투과한 제2 광은 상기 홈(132b)에 입사하고, 상기 홈(132b)의 표면으로부터 반사된 제2 광은 상기 제1 도광판(110)에 의해 가이드된다.

도 3의 (c)는 상기 제1 도광판(110)의 상면(112) 상에 양각으로 형성된 반구형 돌기(132c)를 나타내고, 상기 돌기(132c)에 입사된 제2 광은 상기 돌기(132c)에 의해 굴절됨으로써 상기 제1 도광판(110)의 내부로 결합되고, 상기 제1 도광판(110)의 내부로 결합된 제2 광은 상기 제1 도광판(110)에 의해 가이드된다.

상기 광차단 부재(140)는 상기 제1 광추출 패턴(120) 및 광결합 패턴(130)의 사이에 위치하고, 어느 한 측으로부터 입사된 광이 상기 광차단 부재(140)를 통과 하여 타측으로 진행하지 못하도록 차단한다. 상기 광차단 부재(140)에 의해 상기 센서(100)는 광출력부 및 광입력부가 분리된 구조를 갖는다. 상기 광차단 부재(140)는 상기 제1 도광판(110)의 길이 방향(제1 측면으로부터 제2 측면에 이르는 최단 거리 이동 방향)으로 길게 연장되며 상기 제1 도광판(110)을 두께 방향(상면(112)으로부터 하면(114)에 이르는 최단 거리 이동 방향)으로 관통하는 적어도 하나의 홀을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 광차단 부재(140)는 가장 긴 길이를 갖는 제1 홀(142)과, 상기 제1 홀(142)의 일 단부의 양측에 인접하게 배치된 제2 및 제3 홀(144a,144b)과, 상기 제1 홀(142)의 타 단부의 양측에 인접하게 배치된 제4 및 제5 홀(146a,146b)을 포함한다. 상기 제2 및 제3 홀(144a,144b)은 상기 제1 홀(142)보다 상기 제2 측면에 가깝게 위치하고, 상기 제4 및 제5 홀(146a,146b)은 상기 제1 홀(142)보다 상기 제1 측면에 가깝게 위치한다. 상기 각 홀의 양단은 각각 둥근 형상을 갖고 있어서, 각 끝단에서 반사된 광이 상기 제1 도광판(110)의 측면을 통과하여 외부로 출력되도록 한다. 선택적으로, 상기 각 홀을 한정하는 상기 제1 도광판(110)의 해당 내측면에 반사율(예를 들어, 90~100%)이 높은 반사층이 적층될 수 있다.

상기 광검출기(160)는 그 수광면(light receiving surface)이 상기 제1 도광판(110)의 제1 측면과 대면하도록 배치되며, 상기 제1 도광판(110)의 제1 측면을 투과하여 입사된 제2 광을 전기 신호로 변환한다. 상기 광검출기(160)로는 포토다이오드를 사용할 수 있다.

제어부(미도시)는 상기 광검출기(160)로부터 상기 전기 신호를 입력받고, 상 기 전기 신호의 주기적인 파워 변화로부터 상기 생체의 맥박수를 파악한다. 예를 들어, 상기 제어부는 휴대용 무선 단말기에 통상적으로 구비되는 마이크로 프로세서일 수 있다.

상기 대역통과 필터(180)는 상기 제1 도광판(110)의 제1 측면과 상기 광검출기(160)의 수광면 사이에 배치되며, 상기 광검출기(160)에 주변광(조명, 자연광 등)이 입력되는 것을 방지하는 기능을 한다. 상기 대역통과 필터(180)는 상기 제2 광을 통과시키고, 나머지 잡음광은 차단한다. 예를 들어, 상기 대역통과 필터(180)는 940±5㎚의 통과 파장 대역을 갖는다.

상기 제1 및 제2 편광기(170a,170b)는 상기 광검출기(160)에 상기 제1 광원(150)으로부터 출력된 제1 광이 직접 입력되는 것을 방지하는 기능을 하며, 상기 제1 편광기(170a)는 상기 제1 도광판(110)의 제1 측면과 상기 제1 광원(150)의 발광면의 사이에 배치되고, 상기 제2 편광기(170b)는 상기 제1 도광판(110)의 제1 측면과 상기 광검출기(16)의 수광면 사이에 배치된다. 상기 제1 편광기(170a)의 제1 편광축과 상기 제2 편광기(170b)의 제2 편광축은 서로 수직을 이룬다. 상기 제1 광원(150)으로부터 출력된 제1 광은 상기 제1 편광기(170a)를 통과함에 따라서 제1 편광축을 따라 편광된다. 편광된 제1 광이 상기 제2 편광기(170b)에 입사하면, 상기 제1 광의 편광 방향과 상기 제2 편광기(170b)의 제2 편광축이 서로 수직하기 때문에, 상기 제1 광은 상기 제2 편광기(170b)에 의해 차단된다.

도 4는 상기 생체정보 측정용 센서를 구비한 키패드 어셈블리를 부분 절개하여 나타낸 평면도이고, 도 5는 상기 키패드 어셈블리를 AB를 따라 나타낸 단면도 이다. 예를 들어, 상기 키패드 어셈블리(200)는 휴대용 무선 단말기에 실장될 수 있다. 상기 키패드 어셈블리(200)는 스위치 기판(switch board, 250), 제2 도광판(240), 적어도 하나의 제2 광원(280), 상기 생체정보 측정용 센서(100) 및 키시트(key sheet, 210)를 포함한다.

상기 키시트(210)는 탄성 패드(elastic pad, 212), 복수의 키탑(key top, 220a,220b,220x) 및 복수의 돌기(protrusion, 230a,230b)를 포함한다.

상기 탄성 패드(212)는 대체로 사각판의 형태를 가지며, 상기 탄성 패드(212)는 탄성이 있어서, 상기 키탑(220a,220b,220x)이 사용자에 의해 눌려진 후 다시 원위치로 돌아가도록 한다. 즉, 상기 탄성 패드(212)는 자체 복원력이 있어서 변형 후 원형으로 복원되며, 상기 키탑(220a,220b,220x)의 작동 후 상기 키탑(220a,220b,220x)을 원위치로 복원시킨다. 불빛샘 현상을 방지하기 위해, 상기 키탑들(220a,220b,220x)이 배치되지 않은 상기 탄성 패드(212)의 상면은, 예를 들어, 하우징(휴대용 무선 단말기 등에 구비된)에 의해 덮여질 수 있다. 또는, 불빛샘 현상을 방지하기 위해, 상기 키탑들(220a,220b,220x)이 배치되지 않은 상기 탄성 패드(212)의 상면 부분에 흑색 잉크 인쇄를 할 수도 있다.

상기 복수의 키탑(220a,220b,220x)은 상기 탄성 패드(212)의 상면 상에 배치되며, 상기 각 키탑(220a,220b,220x)은 접착제를 이용하여 상기 탄성 패드(212)의 상면에 부착되거나, 사출 성형 등을 통해 상기 탄성 패드(212)과 일체로 형성될 수 있다. 상기 각 키탑(220a,220b,220x)은 상기 탄성 패드(212)과 동일한 재질로 형성되거나, 폴리카보네이트 또는 아크릴계 수지 등의 재질로 형성될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 각 키탑(220a,220b,220x)은 사각 블럭의 형상을 갖고 있으나, 이와 다르게, 원 기둥, 타원 기둥 등의 임의의 형상을 가질 수 있다.

상기 키탑들(220a,220b,220x) 중 상기 키시트의 중앙부에 위치한 두 키탑들(220a,220b)(이하, 제1 및 제2 키탑이라고 칭함) 각각의 상면에는 제1 및 제2 불투명층(222a,224a;222b,224b)이 적층되며, 나머지 각 키탑(220x)의 상면에는 제2 불투명층이 적층된다. 상기 제1 불투명층(222a;222b)은 근적외광에 대해 불투명하고, 상기 제2 불투명층(224a;224b)은 가시광에 대해 불투명하다. 상기 제1 불투명층(222a;222b)은 근적외광을 통과시키기 위한 제1 개구(223a;223b)를 갖고, 상기 제2 불투명층(224a;224b)은 가시광을 통과시키기 위한 적어도 하나의 제2 개구(225a;225b)를 갖는다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 불투명층(222a,224a;222b,224b)은 잉크 인쇄 공정을 통해 형성될 수 있다.

도 6은 잉크 인쇄 공정을 통한 제1 및 제2 불투명층의 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 6의 (a)를 참고하면, 상기 제1 및 제2 키탑(220a,220b) 각각의 상면에 원형의 제1 개구(223a;223b)를 갖는 제1 불투명층(222a;222b)을 잉크 인쇄 공정을 통해 적층한다. 상기 제1 불투명층(222a;222b)은 약 800㎚ 이상의 파장에 대해 높은 흡수도를 가져서 근적외광에 대해 불투명한 특성을 갖는다. 예를 들어, 상기 제1 불투명층(222a;222b)을 인쇄하기 위한 도료로서, 트리스 암모니움(tris ammonium) 계열로 이루어진 NIR 안료를 사용할 경우, 맥박 측정용 광원의 광(약 940㎚)과 그 주변 NIR 광을 흡수할 수 있다. 상기 NIR 안료로서는 Epolin 사에서 제조한 Epolight ^TM 2063 Near Infrared Dye를 예로 들 수 있다.

상기 제1 광원(150)은 근적외선(near infra-red: NIR) 파장을 갖는 제1 광을 출력하며, 예를 들어, 상기 파장은 약 940㎚일 수 있다. 상기 제1 광원(150)으로는 발광 다이오드를 사용할 수 있다.

도 6의 (b)를 참고하면, 상기 제1 불투명층(222a;222b) 상에 문자, 숫자, 기호 등의 형상을 갖는 제2 개구(225a;225b)를 구비한 제2 불투명층(224a;224b)을 잉크 인쇄 공정을 통해 적층한다. 상기 제2 불투명층(224a;224b)은 약 800㎚ 미만의 파장에 대해 높은 흡수도를 가져서 가시광에 대해 불투명한 특성을 갖는다. 예를 들어, 상기 제2 불투명층(224a;224b)을 인쇄하기 위한 도료로서, 특정 유기 염료(organic dye) 혼합 계열로 이루어진 안료를 사용할 경우, 800㎚ 미만의 파장을 갖는 광을 흡수하고, NIR 광을 통과시킬 수 있다. 상기 NIR 안료로서는 Epolin 사에서 제조한 Epolight ^TM 7527 Visible Opaque Dye를 예로 들 수 있다.

상기 복수의 돌기(230a,230b)는 상기 탄성 패드(212)의 하면 상에 배치된다. 상기 돌기들(230a,230b)은 상기 탄성 패드(212)과 동일한 또는 다른 재질로 일체 형성되거나, 별도로 형성된 후 상기 탄성 패드(212)의 하면에 부착될 수 있다. 상기 각 돌기(230a;230b)는 원뿔대, 사다리꼴 육면체 등의 임의의 형상을 가질 수 있다. 상기 각 돌기(230a;230b)는 해당 키탑(220a;220b)과 상기 키패드 어셈블리(200)의 두께 방향으로 정렬된다.

상기 센서(100)는 상기 키시트(210) 및 제2 도광판(240)의 사이에 개재되며, 제1 광추출 패턴(120)은 제1 키탑(220a)의 제1 개구(223a)와 상기 키패드 어셈블리(200)의 두께 방향으로 정렬되고, 광결합 패턴(130)은 제2 키탑(220b)의 제1 개구(223b)와 상기 키패드 어셈블리(200)의 두께 방향으로 정렬된다. 상기 센서(100)로부터 출력된 제1 광은 상기 제1 키탑(220a)의 제1 개구(223a)를 통해 상기 키패드 어셈블리(200)의 외부로 출사된 후, 생체(300)의 피부 표면에 입사한다. 상기 생체(300)에 조사된 제1 광 중에서 상기 생체(300) 내에서의 산란에 의해 상기 생체의 피부 표면으로부터 출력된 광(즉, 제2 광)은 상기 제2 키탑(220b)의 제1 개구(223b)를 통해 상기 센서(100)에 입력된다.

상기 제2 광원(280)은 그 발광면이 상기 제2 도광판(240)의 제1 측면과 대면하도록 배치되며, 가시광 파장을 갖는 제3 광을 출력한다. 상기 제2 광원(280)으로는 발광 다이오드를 사용할 수 있다.

상기 제2 도광판(240)은 대체로 사각 평판의 형태를 가지며, 상면, 하면 및 4개의 측면들을 갖는다. 상기 제2 도광판(240)의 내부로 결합된 제3 광은 상기 상면 및 하면 사이의 내부 전반사를 통해 상기 제2 도광판(240)의 제1 측면으로부터 이와 반대편에 위치하는 제2 측면으로 가이드된다. 이때, 상기 제2 도광판(240)의 제1 측면은 상기 제2 광원(280)의 발광면과 대면하고, 상기 제2 광원(280)으로부터 출력된 제3 광은 상기 제1 측면을 통해 상기 제2 도광판(240)의 내부로 결합된다. 상기 제2 도광판(240)은 탄성(다르게 말하자면, 자체 복원력)이 있어서 사용자에 의한 변형 후 원형으로 복원된다. 상기 제2 도광판(240)은 낮은 경도, 높은 탄성 변형률, 높은 탄성 복원력 및 높은 광투과도를 갖는 재질로 형성될 수 있으며, 바 람직하게는 폴리카보네이트, 아크릴계 수지, 폴리우레탄, PMMA, 실리콘 등의 재질로 형성된다.

상기 제2 도광판(240)은 복수의 제2 광추출 패턴(242)을 구비하며, 상기 각 제2 광추출 패턴(242)은 상기 제2 도광판(240)에 의해 가이드되는 제3 광을 상기 제2 도광판(240)의 외부로 출력함으로써 해당 키탑(220a;220b)을 조명한다. 상기 각 제2 광추출 패턴(242)은 해당 키탑(220a;220b)과 상기 키패드 어셈블리(200)의 두께 방향으로 정렬된다. 선택적으로, 상기 제2 광추출 패턴(242)은 상기 제2 도광판(240)의 상면에 형성될 수도 있다.

상기 각 제2 광추출 패턴(242)은 상기 제2 도광판(240)의 하면에 형성된 적어도 하나의 V-홈으로 구현될 수 있다. 상기 각 제2 광추출 패턴(242)이 V-홈으로 구현되는 경우에, 상기 V-홈은 상기 제2 도광판(240)의 일측면에서 그 반대편에 위치하는 타측면까지 연장될 수 있다.

필요에 따라서, 상기 각 제2 광추출 패턴(242)은 상기 제2 도광판(240)의 하면 또는 상면에 음각으로 형성된 다양한 형태의 홈들 또는 양각으로 형성된 복수의 돌기로 구성될 수 있다. 상기 홈 또는 돌기는 반구, 삼각뿔 등의 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 각 제2 광추출 패턴(242)은 스크래치, 인쇄(printing)에 의해 형성된 폴리머층 등일 수도 있다.

도시된 바와 같이 상기 제2 광추출 패턴들(242)이 상기 제2 도광판(240)의 하면에 형성된 경우에, 상기 각 제2 광추출 패턴(242)은 입사된 제3 광의 적어도 일부를 해당 키탑(220a;220b) 측으로 편향 반사한다. 이때, 편향 반사는 상기 제2 도광판(240)의 하면을 기준으로 입사된 광의 입사각과 반사각이 다른 것을 말하고, 이러한 편향 반사는 거울 반사 또는 산란(난반사)일 수 있다. 필요에 따라, 상기 각 제2 광추출 패턴(242)은 상기 제2 도광판(240)의 상면에 형성될 수 있고, 이러한 경우에 상기 각 광추출 패턴(242)은 입사된 제3 광의 적어도 일부를 해당 키탑(220a;220b) 측으로 투과시킨다. 상기 각 광추출 패턴(242)에 의해 해당 키탑(220a;220b) 측으로 반사된 제3 광의 일부는 전반사 조건을 만족하지 못하므로(입사각이 임계각보다 작은 경우) 상기 제2 도광판(240)의 상면을 투과하여 외부로 출력된다. 또한, 상기 각 광추출 패턴(242)에 의해 반사되지 않고 그대로 지나치게 되는 제3 광과 상기 광추출 패턴(242)에 의해 반사된 제3 광의 일부는 전반사 조건을 만족하면서 상기 제2 도광판(240) 내로 계속 진행함으로써, 다른 키탑을 조명하는데 기여할 수 있다.

상기 제2 도광판(240) 내의 제3 광이 제2 광원(280)와 인접한 제1 측면으로부터 제2 측면으로 진행하면서 감쇠됨에 따라서, 상기 키시트(210)의 상측에 나타나는 휘도 분포는 상기 제2 도광판(240)의 제1 측면으로부터 제2 측면으로 갈수록 점차 감소하는 양상을 보일 수 있다. 이러한 휘도 불균일을 해소하기 위해, 동일한 전체 패턴 크기를 기준으로, 상기 제2 광추출 패턴(242)의 밀도가 상기 제2 도광판(240)의 제1 측면으로부터 제2 측면으로 갈수록 점차 증가되도록 할 수 있다. 이때, 상기 제2 광추출 패턴(242)의 밀도 변화는 그 구성체의 개수를 변화시키거나 각 구성체의 크기를 변화시킴으로써 구현될 수 있으며, 상기 제2 광추출 패턴(242)의 밀도는 단위 면적당 상기 제2 광추출 패턴(242)의 구성체들이 차지하는 면적으 로 정의될 수 있다.

상기 스위치 기판(250)은 인쇄회로기판(printed circuit board, 260)과, 돔 시트(dome sheet, 270)를 포함한다.

상기 인쇄회로기판(260)은 그 상면 상에 형성된 복수의 도전성 접촉 부재들(contact member, 262)을 구비하며, 상기 각 접촉 부재(262)는 해당 돔(272)과 함께 스위치(255)를 구성한다. 또한, 상기 각 스위치(255)는 해당 키탑(220a;220b), 돌기(230a;230b) 및 제2 광추출 패턴(242)과 상기 키패드 어셈블리(200)의 두께 방향으로 정렬된다.

상기 돔 시트(270)는 상기 인쇄회로기판(260)의 상면에 부착되고, 반구 형상을 갖는 복수의 도전성 돔들(272)을 구비하며, 상기 각 돔(272)은 해당 접촉 부재(262)를 완전히 덮는다.

예를 들어, 사용자가 상기 제1 키탑(220a)을 누르면, 상기 제1 키탑(220a)의 아래에 위치하는 상기 키시트(21)의 부분이 상기 스위치 기판(250) 측으로 변형됨에 따라, 상기 변형된 부분에 속하는 해당 돌기(230a)가 상기 센서(100) 및 제2 도광판(240)을 개재한 상태로 해당 돔(272)을 누르게 된다. 상기 눌려진 돔(272)은 해당 접촉 부재(262)와 전기적 접촉을 이룬다(결과적으로, 스위치 온(on)된다). 이러한 전기 접촉에 의해 기설정된 키신호가 발생한다.

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, 본 발명의 실시예에서는 제1 광추출 패턴과 광결합 패턴이 동일한 구성을 갖고 각각 가역적으로 기능할 수 있음(즉, 광추출 기능과 광결합 기능을 동시에 수행할 수 있음)을 예시하였고, 제1 및 제2 편광기를 이용하여 제1 광원과 광검출기를 상호 간섭없이 작동시킬 수 있음을 예시하였다. 따라서, 측정의 정확도는 저하되겠지만, 도 1에 도시된 구성에서 광결합 패턴 및 광차단 부재를 제거하고, 제1 광추출 패턴을 광추출/광결합 패턴으로서 사용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 돌기가 키시트의 하면 상에 형성되는 것으로 예시하였으나, 돌기를 제2 도광판의 하면 상에 형성하는 것도 가능하고, 이러한 경우에 제2 광추출 패턴은 돌기의 하면에 형성하거나, 돌기의 하면 및 돌기의 주변에 동시에 형성할 수 있다. 선택적으로 제2 도광판의 하면에 제2 광추출 패턴을 형성한 후 그 아래에 돌기를 부착할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체정보 측정용 센서를 나타내는 평면도,

도 2는 제1 광추출 패턴의 다양한 형태를 예시하는 도면,

도 3은 광결합 패턴의 다양한 형태를 예시하는 도면,

도 4는 상기 생체정보 측정용 센서를 구비한 키패드 어셈블리를 부분 절개하여 나타낸 평면도,

도 5는 상기 키패드 어셈블리를 AB를 따라 나타낸 단면도,

도 6은 잉크 인쇄 공정을 통한 제1 및 제2 불투명층의 형성 과정을 설명하기 위한 도면.