KR100846762B1

KR100846762B1 - 키보드유닛의 키스위치

Info

Publication number: KR100846762B1
Application number: KR1020010055921A
Authority: KR
Inventors: 이성진; 홍순교; 이철우; 허영우; 이우종; 조우종
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2008-07-16
Also published as: KR20030022587A; US20030047435A1; US6534736B1; JP3655244B2; JP2003086051A

Abstract

개시된 키보드유닛의 키스위치는, 키캡(key cap)과, 이 키캡을 탄력적으로 승강되도록 지지하는 탄성체를 포함하며, 탄성체는 양단부가 기판상에 회동가능하게 지지되고, 중앙부는 키캡의 하면에 접촉되도록 융기되며, 그 사이에 중앙부와 반대 곡률을 가진 곡면부가 형성된 밴드형 구조체로 구성된다. 이와 같은 구성에 의하면, 탄성체의 높이를 종래보다 줄일 수 있어서 키보드유닛을 더욱 슬림화할 수 있다.

Description

키보드유닛의 키스위치{Key switch of keyboard unit}

도 1은 종래의 키스위치가 채용된 키보드유닛을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 도 1에 도시된 키스위치의 분리사시도,

도 3 및 도 4는 은 도 1에 도시된 키스위치의 조작 전후 상태를 보인 단면도,

도 5는 도 1에 도시된 키스위치의 조작시 러버돔에 작용하는 압력과 변형량의 관계를 개략적으로 도시한 그래프,

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 키스위치를 도시한 사시도,

도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 키스위치의 조작 전후 상태를 보인 단면도,

도 9 및 도 10은 도 6에 도시된 키스위치의 변형 가능한 구조를 보인 도면,

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 키스위치를 도시한 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

211,311...키캡 212,312...탄성체

213,313...크로스링크 214...접촉단자부

215,315...기판

본 발명은 정보프로세서의 입력장치로 사용되는 키보드유닛의 키스위치에 관한 것으로서, 특히 슬림화에 유리하도록 된 키보드유닛의 키스위치에 관한 것이다.

일반적으로, 노트북컴퓨터나 PDA 등과 같은 정보프로세서에는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 키스위치(110)들로 이루어진 키보드유닛(100)이 정보 입력 유닛으로서 구비되어 있다.

그리고, 각 키스위치(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 사용자의 손이 터치되는 키캡(key cap;111)과, 이 키캡(111)을 기판(115) 상에서 승강가능하게 지지하는 크로스링크(113)와, 상기 기판(115) 상에 마련되어 가압력에 의해 전기신호를 발생시키는 접촉단자부(114)와, 상기 키캡(111)을 하방에서 탄력적으로 받치는 탄성체로서 키캡(111)이 하강할 때 눌리면서 그 중심의 접촉돌기(112a)로 상기 접촉단자부(114)를 누르게 되는 러버돔(rubber dome;112)을 포함한다. 따라서, 사용자가 키캡(111)을 누르면, 도 4에 도시된 바와 같이 그 하방의 러버돔(112)이 눌리며 탄력적으로 변형하게 되며, 이때 상기 접촉돌기(112a)가 상기 접촉단자부(114)를 가압하면 그 키스위치(110)에 부여된 전기신호가 입력되는 것이다. 이후, 키캡(111)을 누르던 힘을 제거하면, 상기 러버돔(112)이 탄력적으로 복원되면서 키캡(111)을 원래 위치로 밀어올리게 된다.

한편, 상기 키캡(111)을 누를 때 러버돔(112)에 작용하는 가압력과 그에 따른 러버돔(112)의 변형량의 관계를 시험해보면, 통상 도 5의 그래프와 같은 경향을 나타낸다. 즉, 처음에 가압력이 증가하면 변형량도 점차 증가하게 되는데, 어느 일정 압력(F1)을 넘어서면 압력을 줄이더라도 변형이 급격하게 일어나는 현상이 발생된다. 이를 버클링(buckling) 현상이라고 하며, 이것이 사용자에게는 키스위치(110)를 충분히 누른 촉감으로 전달된다. 즉, 키스위치(110)의 키캡(111)을 누르면, 이 키캡(111)이 러버돔(112)을 누르면서 서서히 들어가다가 상기한 버클링 현상이 발생되는 순간 갑자기 안으로 움푹 들어가게 되며, 사용자는 이와 같이 키캡(111)이 급속하게 안으로 들어가는 촉감으로 키스위치(110)가 충분히 눌린 것을 인지하게 된다. 따라서, 이러한 버클링 현상은 사용자로 하여금 해당 키스위치(110)의 조작 완료 감각을 느낄 수 있도록 하기 위해서 꼭 필요한 현상이 된다.

그런데, 최근의 정보프로세서는 휴대의 편의성 및 설치공간의 여유 등을 감안하여 점차 슬림(slim)화가 요구되는 추세에 있으며, 이를 위해서는 상기와 같은 키보드유닛(100)도 그 높이를 줄여야 할 필요성이 대두되고 있다. 그러나, 상기와 같이 기판(115) 위에 설치된 돔형상의 러버부재(112)가 키캡(111)을 지지하는 종래의 구조에서는, 키스위치(110)의 높이를 줄이는데 제약이 많이 따른다. 일단, 상기 접촉돌기(112a)가 초기 위치에서 접촉단자부(114)를 누르는 데까지의 스트로크(h1; 도 3)는 통상 2.4mm가 주어진다. 즉, 키캡(111)을 누르면 2.4mm가 눌려 들어가면서 상기 접촉돌기(112a)가 접촉단자부(114)를 누르게 되며, 그 동안 상기한 버클링 현상이 발생하여 사용자에게 조작감을 주게 되는 것이다. 결국, 키스위치(110)의 높이를 줄이려면 상기 2.4mm의 스트로크(h1)를 제외한 러버돔(112)의 나머지 부분의 높이(h2)를 줄여야 하는데, 상기와 같은 돔형상에서는 이 높이(h2)를 너무 작게 만들 경우 버클링 현상이 잘 발생되지 않을 수 있고, 또한 키캡(111)을 다시 원위치로 밀어올리는 복원력도 약해진다. 특히, 러버(rubber) 재질로 이루어진 돔(112)의 경우에는 그 높이를 마음대로 줄일 경우 피로파괴에 대한 내력이 크게 저하된다. 즉, 키스위치(110)로서의 기능을 충분히 수행하기 위해서는 상기 러버돔(112)이 약 60gf의 힘으로 가해지는 1000만회의 반복하중에 견딜 수 있어야 하는데, 상기와 같이 그 높이를 임의로 줄이면 그 전에 이미 피로파괴가 나타날 가능성이 대단히 높다.

따라서, 키스위치의 조작에 악영향을 주지 않으면서도 전체적인 높이를 줄일 수 있는 새로운 구조의 키보드유닛이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 원활하고 안정적인 누름 조작을 보장하면서도 종래보다 높이를 줄이는데 유리하도록 개선된 키보드유닛의 키스위치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판과, 상기 기판 상에 마련된 접촉단자부와, 상기 접촉단자부 상방에 승강 가능하게 설치되는 키캡과, 상기 키캡을 탄력적으로 승강되도록 지지하며 상기 키캡의 하강 시 그 일측이 상기 접촉단자부를 가압하는 탄성체를 구비하는 키보드유닛의 키스위치에 있어서, 상기 탄성체는, 그 양단부가 상기 기판상에 회동가능하게 지지되고, 중앙부는 상기 키캡의 하면에 접촉되도록 융기되며, 상기 양단부와 중앙부 사이에 상기 상기 중앙부와 반대 곡률을 가진 곡면부가 형성된 밴드형 구조체인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 키보드유닛의 키스위치는, 기판과, 상기 기판 상에 승강 가능하게 설치되는 키캡과, 상기 키캡을 탄력적으로 승강되도록 지지하는 탄성체와, 상기 탄성체 표면에 코팅되어 상기 탄성체의 변형에 따라 전기적 신호를 발생시키는 압전코팅막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 키스위치의 구조를 나타낸다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 키스위치(210)는, 사용자의 손이 터치되는 키캡(211)과, 일측 단변부(213a)는 상기 기판(215)에 회동가능하게 지지되고 그로부터 장변부(213c)로 연결된 타측 단변부(213b)는 상기 키캡(211)의 하면에 결합되어 이 키캡(211)을 기판(215) 상에서 승강가능하게 지지하는 크로스링크(213)와, 상기 기판(215) 상에 마련되어 가압력에 의해 전기신호를 발생시키는 접촉단자부(214)와, 상기 키캡(211)을 하방에서 탄력적으로 받치며 키캡(211)이 하강할 때 눌리면서 그 중심의 접촉돌기(212d)로 상기 접촉단자부(214)를 누르게 되는 탄성체(212)를 포함한다.

여기서, 상기 탄성체(212)는 복수의 곡률을 가진 밴드형상의 구조체로 이루어진다. 즉, 이 탄성체(212)의 양단부(212c)는 상기 기판(215)에 회동가능하게 지지된 크로스링크(213)의 일측 단변부(213a)에 결합되어 그 일측 단변부(213a)와 함께 회동되도록 설치되며, 중앙부(212a)는 상기 키캡(211)의 하면에 접촉되도록 융기된 형상으로 이루어진다. 또한, 상기 중앙부(212a)와 양단부(212c) 사이에는 상 기 중앙부(212a)와 반대 곡률을 가진 곡면부(212b)가 형성되어 있는데, 전술한 버클링현상은 바로 이 곡면부(212b)에서 발생한다. 그리고, 이 탄성체(212)는 상기 크로스링크(213)와 같은 플라스틱 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 구성에 있어서, 사용자가 키캡(211)을 누르게 되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 탄성체(212)의 중앙부(212a)가 키캡(211)에 의해 눌리면서 내려않게 된다. 이에 따라 상기 크로스링크(213)의 일측 단변부(213a)에 결합된 탄성체(212)의 양단부(212c)가 화살표 방향으로 회전하게 되며, 상기 곡면부(212b)는 상기 중앙부(212a)가 눌림에 따른 압력 및 상기 양단부(212c)가 회전함에 따른 모멘트를 동시에 받아서 도면과 같이 오목하게 변형된다. 이때 상기 접촉돌기(212d)가 접촉단자부(214)를 가압하여 전기 신호를 발생시키게 되며, 동시에 상기 곡면부(212b)에서는 버클링 현상이 발생되어 키캡(211)을 누르는 사용자에게 키스위치 조작 완료 느낌을 주게 된다.

그리고, 이러한 구조에서는, 탄성체(212)의 곡면부(212b)가 상기와 같이 접촉단자부(214)가 설치된 기판(215)의 상면보다 낮은 위치에서 변형되기 때문에, 전체 높이를 줄이는데 유리하게 된다. 즉, 종래에는 탄성체인 러버돔(112; 도 2)이 기판 상면의 접촉단자부 위에 설치되어서 변형 및 복원 동작이 모두 그 위에서만 이루어지지만, 본 구성에서는 탄성체(212) 중 버클링 현상을 유발하는 곡면부(212b)가 기판(215)의 상면 아래쪽에서 변형되기 때문에, 상대적으로 기판(215) 위로 돌출되는 부위의 높이를 줄일 수 있다. 다시 말해서, 접촉돌기(212d)가 접촉단자부(214)를 누르기 위한 스트로크(H1)는 종래와 같이 만 든다하더라도, 도 7에 나타낸 바와 같이 탄성체(212)의 피로강도 및 복원력 확보를 위해 더 부가해야 하는 높이를 기판(215)의 위아래(H2)(H3)로 분산해서 배치할 수 있기 때문에, 기판(215) 위로 올라오는 높이를 더 낮출 수 있는 것이다. 그리고, 여기에 더하여 탄성체(212)를 플라스틱 재질로 구성하게 되면, 고무 재질의 러버돔보다 탄력이 더 우수하기 때문에 탄성체(212)의 높이를 더 줄일 수 있다. 따라서, 본 구성에 의하면, 상기와 같이 키스위치(210)의 조작을 원활하게 수행하면서도 탄성체(212)의 높이를 줄여서 전체 키스위치의 높이를 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 크로스링크(213)의 일측 단변부(213a)와, 장변부(213c) 및 타측 단변부(213b)가 모두 일체로 구성된 것을 예시하였으나, 상기 탄성체(212)의 변형을 원활하게 유도하기 위해서는 도 9와 같이 상기 탄성체(212') 양단부가 결합되는 일측 단변부(213a')를 장변부(213c')에 대해 회전가능하게 구성할 수도 있다. 또는, 도 10에 도시된 바와 같이, 크로스링크(213")와는 별도로 탄성체(212")의 양단부(212c")를 기판에 직접 회전가능하게 설치할 수도 있다. 이 두 경우 모두 탄성체 양단부의 회전을 보다 원활하게 해주는 효과가 있다.

다음으로, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 키보드유닛의 키스위치 구조를 도시한 것이다.

본 실시예의 키스위치는, 키캡(311)과, 이 키캡(311)을 기판(315) 상에서 승강가능하게 지지하는 크로스링크(313)와, 상기 키캡(311)을 하방에서 탄력적으로 받치는 탄성체(312)를 포함한다. 상기 탄성체(312)는 전술한 제1실시예와 마찬가지로, 그 양단부(312c)가 크로스링(313)의 회동축인 일측 단변부(313a)에 결합되고 중앙부(312a)가 키캡(311)의 하면에 접하며 그 사이에 버클링현상이 생기는 굴곡면(312b)이 형성된 밴드형상의 플라스틱구조체로 구성된다. 그리고, 기판(315) 위에 접촉단자부를 설치하는 대신에, 상기 탄성체(312)의 표면에 압전코팅막(312d)을 형성하고, 여기서 발생되는 전기적신호를 신호선(314)에 연결된 센서(316)로 감지하도록 구성하였다. 즉, 제1실시예처럼 접촉단자부가 접촉돌기에 눌려서 전기 신호가 발생되도록 한 것이 아니라, 탄성체(312)가 변형될 때 상기 압전코팅막(312d)에서 바로 전기신호가 발생되어 그것을 센서(316)가 감지하도록 한 것이다.

상기 구성에 있어서, 사용자가 키캡(311)을 누르게 되면, 상기 탄성체(312)의 중앙부(312a)가 키캡(311)에 의해 눌리면서 내려앉게 된다. 이에 따라 상기 크로스링크(313)의 일측 단변부(313a)에 결합된 탄성체(312)의 양단부(312c)가 회전하게 되며, 상기 곡면부(312b)는 상기 중앙부(312a)가 눌림에 따른 압력 및 상기 양단부(312c)가 회전함에 따른 모멘트를 동시에 받아서 오목하게 변형된다. 그리고, 상기 탄성체(312)의 변형에 의해 상기 압전코팅막(312d)에서 바로 전기 신호가 발생되며 이것을 센서(316)가 감지하여 해당 키스위치의 조작을 인식한다.

따라서, 이러한 제2실시예의 구성에서는, 제1실시예와 마찬가지로 곡면부(312b)가 기판(315)의 상면 아래에서 변형되기 때문에 기판(315) 위로 돌출되는 높이를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 접촉돌기가 없기 때문에 키캡(311)의 이동 스트로크를 제1실시예와 똑같이 하더라도 접촉돌기 자체가 차지했던 만큼의 높이를 더 줄일 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 압전코팅막(312d)을 탄성체(312)의 상측 표면에 형성 한 것을 예시하고 있으나, 반대로 하측 표면에 형성하여도 마찬가지의 효과를 얻는다.

또한, 본 실시예에서도 전술한 도 9 및 도 10의 구성을 그대로 채용할 수 있음은 물론이다. 즉, 상기 탄성체(312)의 변형을 원활하게 유도하기 위해서 상기 탄성체(312) 양단부가 결합되는 일측 단변부(313a)를 장변부(313c)에 대해 회전가능하게 구성할 수도 있고, 또는, 크로스링크(313)와는 별도로 탄성체(312)의 양단부(312c)를 기판에 직접 회전가능하게 설치할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 키보드의 키스위치는, 키캡을 탄력적으로 받치는 탄성체를 개조하여 그 높이를 줄임으로써, 키스위치의 조작에 악영향을 주지 않으면서도 전체적인 높이를 감소시켜 슬림화에 유리하도록 해준다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims

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기판과, 상기 기판 상에 승강 가능하게 설치되는 키캡과, 상기 키캡을 탄력적으로 승강되도록 지지하는 탄성체와, 상기 탄성체 표면에 코팅되어 상기 탄성체의 변형에 따라 전기적 신호를 발생시키는 압전코팅막을 포함하고,

상기 탄성체는 그 양단부가 상기 기판상에 회동가능하게 지지되고, 중앙부는 상기 키캡의 하면에 접촉되도록 융기되며, 상기 양단부와 중앙부 사이에 상기 중앙부와 반대 곡률을 가진 곡면부가 형성된 밴드형 구조체이며,

일측 단변부가 상기 기판에 회전가능하게 설치되고 그로부터 장변부로 연결된 타측 단변부는 상기 키캡의 하면에 결합되어 그 키캡의 승강운동을 지지하는 크로스링크가 더 구비되며, 상기 탄성체의 양단부는 상기 크로스링크의 일측 단변부에 결합되고,

상기 크로스링크의 일측 단변부는 상기 장변부에 대해 상대회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 키보드유닛의 키스위치.
기판과, 상기 기판 상에 승강 가능하게 설치되는 키캡과, 상기 키캡을 탄력적으로 승강되도록 지지하는 탄성체와, 상기 탄성체 표면에 코팅되어 상기 탄성체의 변형에 따라 전기적 신호를 발생시키는 압전코팅막을 포함하고,

상기 탄성체는 그 양단부가 상기 기판상에 회동가능하게 지지되고, 중앙부는 상기 키캡의 하면에 접촉되도록 융기되며, 상기 양단부와 중앙부 사이에 상기 중앙부와 반대 곡률을 가진 곡면부가 형성된 밴드형 구조체이며,

일측 단변부가 상기 기판에 회전가능하게 설치되고 그로부터 장변부로 연결된 타측 단변부는 상기 키캡의 하면에 결합되어 그 키캡의 승강운동을 지지하는 크로스링크가 더 구비되며,

상기 탄성체의 양단부는 상기 크로스링크의 일측 단변부에 인접하여 상기 기판에 회전가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 키보드유닛의 키스위치.
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