KR100363460B1

KR100363460B1 - 키보드 장치

Info

Publication number: KR100363460B1
Application number: KR1020000010682A
Authority: KR
Inventors: 노무라히로오; 야스다유우이찌; 엔도요시히사
Original assignee: 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2002-11-30
Also published as: TW516058B; US6700508B1; JP2000267785A; KR20000071411A

Abstract

(과제)

본 발명은 박형임과 동시에 키톱의 스트로크를 크게 할 수 있음과 동시에, 확실한 클릭 감촉을 얻을 수 있는 키보드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(해결수단)

본 발명의 키보드 장치는 탄성체로 이루어진 스템 (7) 과 멤브레인 스위치 (5) 의 사이에 돔 형상의 반전 가능한 복귀 스프링 (6) 을 형성하여, 키톱 (8) 을 누르면 스템이 상기 복귀 스프링을 눌러 반전시키고, 상기 멤브레인 스위치의 접점의 전환에 의해 압전 소자 (3) 를 구동시켜, 이 구동을 스템을 통하여 키톱 (8) 에 전달함과 동시에, 그 후에 있어서, 키톱 (8) 을 누르는 관성력에 의해, 스템 (7) 이 탄성변형하여 줄어들어 키톱의 스트로크를 크게 하도록 되어 있다.

Description

키보드 장치 {KEYBOARD DEVICE}

본 발명은 키보드 장치에 관한 것이며, 특히 키보드 입력장치에 사용하는 바람직한 키보드 장치에 관한 것이다.

키보드용 키보드 장치는 일반적으로 하우징, 이 하우징에 내장된 상하에 형성된 전극을 소정의 간극을 두어 대향시킨 멤브레인 스위치, 하우징에 대하여 승강기구에 의해 승강가능하게 지지된 키톱과 이 키톱의 하방에 형성된 탄성변형가능한 고무 스프링으로 개략적으로 구성되어 있다.

이와 같은 키보드 장치의 동작은 고무 스프링의 탄성력에 저항하여 키톱의 누름조작으로 하방으로 강하시키면, 그 이동과정에서 고무스프링이 반전하여 클릭 감촉을 생기시킴과 동시에, 멤브레인 스위치가 스위치 ON 의 상태로 된다.

또, 키톱에 대한 상기 누름력을 제거하면, 상기 반전하였던 고무 스프링의 복귀력에 의해 상기 승강기구에 지지된 키톱이 상승하고, 이 이동과정에서 멤브레인 스위치가 OFF 상태로 복귀되도록 되어 있었다.

그러나, 근년, 노트북 크기의 소형박형의 휴대용 퍼스널 컴퓨터 등의 보급에 따라, 키보드 장치의 박형화의 요구가 강해지고 있는데, 상기 승강기구 등을 구비한 종래의 키보드 장치는 클릭 감촉을 발생시키는데 고무 스프링의 높이가 소정 이상 필요하게 되어, 박형화에 한계가 있었다.

본 발명은 박형이면서 키톱의 스트로크를 크게 느끼게 할 수 있음과 동시에, 확실한 클릭 감촉을 얻을 수 있는 키보드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 키보드 장치의 주요부분의 단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 압전 소자의 제어회로를 도시하는 개략도.

도 3 은 본 발명에 따른 키톱의 스트로크와 누름력과의 관계를 도시하는 그래프.

도 4 는 본 발명의 기타 실시형태를 설명하는 주요부분의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 키보드 장치 2 : 베이스 플레이트

3 : 압전 소자 4 : 스페이서

4a : 간극 5 : 멤브레인 스위치

5a : 전극 6 : 복귀 스프링

6a : 간극 7 : 스템

8 : 키톱 9 : 지지체

10 : 압전 소자 제어회로

상기 과제를 해결하기 위한 제 1 해결수단으로서 본 발명의 키보드 장치는 키톱, 이 키톱의 누름조작에 의해 접점이 전환되는 멤브레인 스위치, 전압인가에 의해 만곡변형 가능한 압전 소자, 이 압전 소자를 얹어놓는 베이스 플레이트를 구비하며, 상기 멤브레인 스위치의 접점의 전환에 의해, 상기 압전 소자를 구동시켜, 이 구동을 상기 스템을 통하여 상기 키톱에 전달하는 구성으로 하였다.

또, 상기 과제를 해결하기 위한 제 2 해결수단으로서, 상기 키톱과 상기 멤브레인 스위치의 사이에, 돔 형상의 반전 가능한 복귀 스프링을 형성하여, 상기 키톱의 누름에 따라, 상기 복귀 스프링을 눌러 반전시켜, 상기 멤브레인 스위치의 접점의 전환을 실시하는 구성으로 하였다.

또, 상기 과제를 해결하기 위한 제 3 해결수단으로서, 상기 키톱의 이면에 탄성체로 이루어진 스템을 설치하여, 이 스템에 의한 상기 키톱의 누름에 의해 상기 복귀 스프링이 반전된 후에, 상기 키톱의 누름에 의해 상기 스템이 탄성변형되어 줄어드는 구성으로 하였다.

또, 상기 과제를 해결하기 위한 제 4 해결수단으로서, 상기 압전 소자는 상기 멤브레인 스위치의 하부에 소정치수의 간극을 두어 형성하여, 상기 키톱을 눌러 상기 멤브레인 스위치의 접점의 전환을 행하면, 상기 압전 소자가 상기 간극으로 휘는 구성으로 하였다.

또, 상기 과제를 해결하기 위한 제 5 해결수단으로서, 상기 간극은 상기 압전 소자와 상기 베이스 플레이트의 사이에 형성한 스페이서, 또는 상기 베이스 플레이트의 상기 압전 소자의 하나 이상의 중앙부가 위치하는 부분에 형성한 오목부로 이루어진 구성으로 하였다.

(발명의 실시형태)

이하에 본 발명의 키보드 장치의 1 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 키보드 장치의 주요부분의 단면도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 압전 소자의 제어회로를 도시하는 개략도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 키톱의 누름하중과 스트로크의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 4 는 본 발명의 기타 실시형태를 설명하는 주요부분의 단면도이다.

먼저, 본 발명의 키보드 장치 (1) 는 도 1 에 나타낸 바와 같이, 하단부에 알루미늄 등의 금속판 등으로 이루어진 평판형상의 베이스 플레이트 (2) 가 형성되어 있다. 이 베이스 플레이트 (2) 상에는 복수의 압전 소자 (3) 가 형성되고, 이 압전 소자 (3) 는 후술하는 압전 소자 제어회로 (10) 에 의해, 평판상에 형성된 하나 이상의 중앙부가 신장되어, 중앙부를 암 형상으로 만곡변형시키는 구동이 가능하도록 되어 있다.

상기 압전 소자 (3) 와 베이스 플레이트 (2) 의 사이에는 복수의 스페이서 (4) 가 형성되고, 이 스페이서 (4) 에 의해 압전 소자 (3) 와 베이스 플레이트 (2) 사이에 소정치수의 간극 (4a) 이 형성되어 있다.

상기 스페이서 (4) 는 소정의 두께치수의 절연재료로 이루어져, 압전 소자 (3) 의 외주부의 하면에 접착제 등으로 장착되도록 되어 있다.

상기 압전 소자 (3) 상에는 필름형상의 멤브레인 스위치 (5) 가 형성되어있다. 이 멤브레인 스위치 (5) 는 필름형상 부재의 복수의 위치에, 소정치수의 간극을 사이에 두고 각각 전극 (5a) 이 대향상태로 형성되어 있다. 그리고, 서로 대향하는 전극 (5a) 은 상기 압전 소자 (3) 의 하나 이상의 중앙부상에 위치하도록 되어 있다.

상기 멤브레인 스위치 (5) 는 전극 (5a) 의 외부로부터의 누름조작에 의해, 서로 대향하는 전극 (5a) 이 접촉분리되어, 접점이 전환되도록 되어 있다.

또, 전극 (5a) 상에는 판스프링 등의 탄성부재로 이루어진 돔 형상의 반전 가능한 복귀 스프링 (6) 이 형성되어, 멤브레인 스위치 (5) 의 표면과 복귀 스프링 (6) 내측의 정상부와의 사이에 소정치수의 간극 (6a) 이 형성되어 있다.

그리고, 복귀 스프링 (6) 의 정상부를 눌러 복귀 스프링 (6) 을 반전시킴으로써 클릭 감촉을 생기시킴과 동시에, 멤브레인 스위치 (5) 의 전극 (5a) 을 접촉분리시켜, 접점의 전환을 행하도록 되어 있다.

이와 같은 복귀 스프링 (6) 은 돔 형상의 정상부의 외측이 스템 (7) 의 바로 아래에 배치되어 있다. 또한, 복귀 스프링 (6) 은 스템 (7) 에 접착시켜 장착하여도 된다.

즉, 후술하는 키톱 (8) 의 누름조작에 의해, 복귀 스프링 (6) 을 반전, 또는 이 반전으로부터 초기상태의 돔 형상으로 복귀시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 스템 (7) 은 예를 들면 실리콘고무 등의 발포체의 탄성체로 이루어져, 이 스템 (7) 의 탄성력이 상기 복귀 스프링 (6) 의 탄성력과 동등해지도록 설정되어 있다.

또, 스템 (7) 의 상부에 외형이 대략 직사각형상인 키톱 (8) 이 형성되어, 이 키톱 (8) 의 대략 중앙부에 스템 (7) 이 접착제 등으로 장착되어 있다.

상기 스템 (7) 의 좌우양측에서, 상기 키톱 (8) 의 바깥둘레 가까이에는 키톱 (8) 을 상하운동 가능하게 지지하는 탄성체로 이루어진 지지체 (9) 가 고착되어 있다. 이 지지체 (9) 의 탄성력은 스템 (7) 보다 작게 설정되어, 키톱 (8) 의 누름력이 커지지 않도록 되어 있다.

또, 압전 소자 (3) 는 도 2 에 나타낸 바와 같은 압전 소자 제어회로 (10) 에 의해 제어되도록 되어 있어, 키톱 (8) 의 누름조작에 의해 멤브레인 스위치 (3) 를 ON 하면, 압전 소자 제어회로 (10) 가 이 ON 을 검출하여, 압전 소자 (3) 를 구동시키기 위한 구동신호를 생성한다. 이 구동신호에 의해 압전 소자 제어회로 (10) 에 형성되어 있는 스위치소자를 제어하여 압전 소자 (3) 에 소정의 구동전압을 인가하도록 되어 있다.

그리고, 압전 소자에 소정의 구동전압이 인가되면, 압전 소자 (3) 의 하나 이상의 중앙부가 신장되어 이 중앙부가 암 형상으로 상하방향으로 만곡변형 가능하게 되어 있다.

상기 압전 소자 (3) 는 중앙부를 암형상으로 만곡시켜 상방으로 들러올림으로써 상방의 멤브레인 스위치 (5) 및 복귀 스프링 (6) 을 상방으로 밀어올려 클릭 감촉을 생기시키고, 이 클릭 감촉을 스템 (7) 을 통하여 누름조작하고 있는 키톱 (8) 에 전달되도록 되어 있다. 또한, 압전 소자 (3) 를 하방으로 만곡변형시킴으로써, 클릭 감촉을 생기시키도록 하여도 된다.

즉, 본 발명의 키보드 장치는 키톱 (8) 에 전달되는 클릭 감촉이 복귀 스프링 (6) 이 반전했을 때의 클릭 감촉과, 압전 소자 (3) 가 구동했을 때의 클릭 감촉의 2 중의 클릭 감촉이 합성되어, 키톱 (8) 에 전달되도록 되어 있다.

이와 같은 구성의 키보드 장치의 동작은 도 1 에 나타낸 바와 같이, 키톱 (8) 에 누름하중 (P) 을 가하여 누름조작하면, 지지체 (9) 가 탄성변형되어 줄어듬과 동시에, 스템 (7) 이 하방으로 이동하여 복귀 스프링 (6) 의 정상부를 눌러, 스템 (7) 과 복귀 스프링 (6) 이 모두 탄성변형된다.

그리고, 소정의 양만큼 복귀 스프링 (6) 이 탄성변형되면 반전하고, 이 복귀 스프링 (6) 의 반전에 의해 클릭 감촉이 발생되어 키톱 (8) 에 전달됨과 동시에, 키톱 (8) 에 가하였던 누름하중 (P) 에 의해, 서로 대향된 전극 (5a) 이 접촉하여, 멤브레인 스위치 (5) 의 접점의 전환이 행해진다.

그리고, 이 접점전환의 신호를 도 2 에 나타낸 압전 소자 제어회로 (10) 가 검출하면, 압전 소자 제어회로 (10) 가 구동하여, 압전 소자 (3) 의 하나 이상의 중앙부를 신장시키며, 중앙부를 암형상으로 만곡변형시켜서, 상방의 멤브레인 스위치 (5) 및 복귀 스프링 (6) 을 상방으로 밀러올려 클릭 감촉이 발생된다.

이 클릭 감촉이 스템 (7) 을 통하여 키톱 (8) 에 전달되어, 키톱 (8) 을 누르고 있던 조작자에게 클릭 감촉을 전달할 수 있다.

또, 상기 복귀 스프링 (6) 이 반전하여 멤브레인 스위치 (5) 의 접점전환이 실시된 후에도, 키톱 (8) 의 누름하중 (P) 에 의해, 압전 소자 (3) 가 하방으로 눌려져, 압전 소자 (3) 의 하나 이상의 중앙부가 간극 (4a) 측으로 휘어, 압전 소자(3) 가 베이스 플레이트 (2) 의 표면에 맞닿는다. 그러면, 스템 (7) 이 키톱 (8) 의 누름하중 (P) 에 의한 관성력에 의해 탄성변형되어 소정치수가 줄어든다.

본 발명의 스위치장치는 키톱 (8) 을 누름조작하여, 압전 소자 (3) 가 구동할 때까지의 시간을 매우 짧게 설정하고 있으므로, 복귀 스프링 (6) 의 반전에 의한 클릭 감촉과 압전 소자 (3) 의 구동에 의한 클릭 감촉이 대략 동시에 일어난다.

이 때문에, 키톱 (8) 을 누름조작하고 있는 조작자에게 전달되는 클릭 감촉은 서로의 클릭 감촉이 합성된 1 회만의 클릭 감촉으로 전달된 것처럼 느낄 수 있다.

이와 같은 구성의 본 발명의 스위치장치 (1) 의 키톱 (8) 및 복귀 스프링 (6) 및 스템 (7) 의 각각에 가해지는 누름하중과 스트로크와의 관계를 도 3 의 그래프로 설명하면, 복귀 스프링 (6) 단체에 누름하중을 가하여 탄성변형시킨 때에는 커브 (B) 에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 누름하중이 대략 90 gf 보다 약간 작은 때, 스트로크가 대략 0.2 ㎜ 정도에서 복귀 스프링 (6) 이 반전하고, 이 반전이 종료한 시점의 스트로크가 대략 0.3 ㎜ 정도로 된다.

또, 스템 (7) 단체에 누름하중을 가하여 변형시킨 때에는 커브 (C) 에 나타낸 바와 같이, 키톱 (8) 의 누름하중이 대략 140 gf 에서 스트로크를 대략 0.4 ㎜ 까지 변화시킬 수 있다.

또, 멤브레인 스위치 (5) 의 서로 대향하는 전극 (5a) 간의 간극이 대략 0.1 내지 0.2 ㎜ 정도이기 때문에, 본 발명의 스위치장치 (1) 의 키톱 (8) 의 스트로크는 누름하중이 대략 140 gf 에서, 0.8 내지 1.0 ㎜ 로 할 수 있다.

이 때문에, 본 발명의 스위치장치 (1) 는 복귀 스프링 (6) 의 스트로크가 0.3 ㎜ 로 작아도 키톱 (8) 의 스트로크를 복귀 스프링 (6) 의 스트로크보다 크게 할 수 있다.

본 발명의 실시형태에서는 압전 소자 (3) 와 베이스 플레이트 (2) 사이의 간극 (4a) 을, 소정두께의 스페이서 (4) 를 사용한 것으로 설명했는데, 그 외의 실시형태로서 도 4 에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트 (12) 에 오목부 (12a) 를 형성하여 이 오목부 (12a) 로 상기 간극 (4a) 을 구성하도록 한 것이어도 된다.

또, 본 발명의 실시형태에서는 복귀 스프링 (6) 을 사용하여, 이 복귀스피링 (6) 의 반전동작과 압전 소자 (3) 의 구동에 의한 2 중의 클릭 감촉을 생기시키는 것으로 설명했는데, 복귀 스프링 (6) 을 사용하지 않고, 압전 소자 (3) 의 구동만으로 클릭 감촉을 생기시키도록 한 것이어도 된다. 이와 같은 키보드 장치는 복귀 스프링 (6) 이 필요없게 되어, 부품 개수를 줄일 수 있어 비용 절감이 가능하다.

본 발명의 키보드 장치는 멤브레인 스위치의 접점의 전환에 의해, 압전 소자를 구동시키고, 이 구동을 스템을 통하여 키톱에 전달하도록 하였으므로, 멤브레인 스위치가 ON 되면, 압전 소자의 구동에 의해, 조작자에게 정확한 클릭 감촉을 전달할 수 있어, 키보드 장치 오입력을 방지할 수 있다.

또, 키톱과 멤브레인 스위치와의 사이에, 돔 형상의 반전 가능한 복귀 스프링을 형성하여, 상기 키톱의 누름에 따라, 상기 복귀 스프링을 눌러 반전시켜, 상기 멤브레인 스위치의 접점의 전환을 실시하도록 하였으므로, 상기 압전 소자의 구동과 복귀 스프링의 반전의 양쪽에서 2 중 클릭 감촉을 발생시킬 수 있어, 더욱, 적확한 클릭 감촉을 전달할 수 있는 고성능 키보드 장치를 제공할 수 있다.

또, 상기 키톱의 이면에 탄성체로 이루어진 스템을 설치하여, 이 스템에 의한 상기 키톱의 누름에 의해 상시 복귀 스프링이 반전한 후에 있어서, 상기 키톱의 누름에 의해 상기 스템이 탄성변형하여 줄어들도록 하였으므로, 복귀 스프링의 반전치수만이 아니라, 스템을 탄성변형시켜 줄게함으로써, 키톱의 스트로크를 크게 할 수 있다.

또, 상기 압전 소자와 상기 베이스 플레이트의 사이에 소정치수의 간극을 형성하여, 상기 키톱을 눌러 상기 멤브레인 스위치의 접점의 전환을 행하면 상기 압전 소자가 상기 간극으로 휘도록 하였으므로, 키톱의 누름조작으로 간극으로 압전 소자를 휘게하여 변형시킬 수 있어 더욱 키톱의 스트로크를 크게 느끼게 할 수 있다.

또, 상기 간극은 상기 압전 소자와 상기 베이스 플레이트의 사이에 형성한 스페이서, 또는 상기 베이스 플레이트의 상기 압전 소자의 하나 이상의 중앙부가 위치하는 부분에 형성한 오목부로 이루어지므로, 간극의 형성이 용이하고, 또 고정밀도의 간극을 형성할 수 있다.

Claims

키보드 장치에 있어서,

키톱;

상기 키톱 하부에 설치되는 스템;

상기 키톱의 누름조작에 의해 접점이 전환되는 멤브레인 스위치;

전압인가에 의해 만곡변형 가능한 압전 소자; 및

상기 압전 소자를 얹어놓는 베이스 플레이트를 구비하며,

상기 멤브레인 스위치의 접점의 전환에 의해, 상기 압전 소자를 구동시켜 상기 구동을 상기 스템을 통하여 상기 키톱에 전달하며,

상기 압전 소자는, 상기 멤브레인 스위치의 하부에 소정 치수의 간극을 두어 형성되고, 상기 키톱을 눌러 상기 멤브레인 스위치의 접점 전환을 실시하면 상기 간극으로 휘는 것을 특징으로 하는 키보드 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 키톱과 상기 멤브레인 스위치의 사이에 돔 형상의 반전 가능한 복귀 스프링을 형성하여 상기 키톱의 누름에 따라, 상기 복귀 스프링을 눌러 반전시켜, 상기 멤브레인 스위치의 접점의 전환을 실시하도록 한 것을 특징으로 하는 키보드 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 키톱의 이면에 탄성체로 이루어진 스템을 설치하여, 이 스템에 의한 상기 키톱의 누름에 의해 상기 복귀 스프링이 반전된 후에, 상기 키톱의 누름에 의해상기 스템이 탄성변형되어 줄어들도록 한 것을 특징으로 하는 키보드 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 간극은 상기 압전 소자와 상기 베이스 플레이트의 사이에 형성한 스페이서, 또는 상기 베이스 플레이트의 상기 압전 소자의 하나 이상의 중앙부가 위치하는 부분에 형성한 오목부로 이루어진 것을 특징으로 하는 키보드 장치.