KR100991749B1

KR100991749B1 - 멤브레인 스위치시트

Info

Publication number: KR100991749B1
Application number: KR1020080046535A
Authority: KR
Inventors: 한상현; 나도연
Original assignee: (주)미내사시스템; 주식회사 포인칩스
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2010-11-03
Also published as: WO2009142417A2; WO2009142417A3; CN102037531A; US20110073458A1; KR20090120635A; US8404989B2; CN102037531B

Abstract

본 발명은 멤브레인 스위치시트에 관한 것이다. 본 발명은 복수개의 스위치접점을 갖는 스위칭 매트릭스방식의 키입력장치에 사용되는 멤브레인 스위치시트에 있어서, 상기 스위칭 매트릭스의 열주사방향의 라인의 시작점과 각 스위치 접점간의 거리를 동일한 길이로 하여 전도성이 낮은 잉크만을 이용하여 동일한 저항값의 저항을 갖도록 한번의 패터닝을 수행하여 배선되는 하부층필름을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 멤브레인 스위치시트는 제조공정에서 하부층필름의 도전성잉크의 인쇄공정을 간략히 하여 제조공정을 단순화하였으며 제조시간을 줄이고 제조원가도 낮추는 효과를 제공한다.

멤브레인, 도전성잉크, 스위칭매트릭스

Description

멤브레인 스위치시트{Switch sheet of membrane}

본 발명은 스위치매트릭스 방식의 키입력장치에 사용되는 멤브레인 스위치시트에 관한 것이다.

일반적으로, 멤브레인 스위치 시트는 멤브레인 방식의 키보드 등의 키입력장치에 널리 사용되는 스위치 메트릭스 구조를 제공한다.

멤브레인 방식의 키보드는 키 밑에 전기가 통하는 얇은 필름이 깔려있는 형태의 키보드이다. 멤브레인 방식은 멤브레인의 탄성력을 이용, 시트 간의 접점으로 온/오프(On/Off)를 판별한다.

예를 들어, 멤브레인 스위치를 이용한 키보드의 내부를 보면 버튼 밑에 실리콘 고무가 깔려 있는 것을 볼수 있다.

이 실리콘 고무는 상부에 위치한 버튼이 눌릴경우 실리콘 고무의 특정 부위가 그 밑에 있는 멤브레인 스위치시트 필름 접점(스위치)의 상단에 압력을 가하게 된다.

이때 멤브레인 스위치시트의 상단 필름과 하단 필름의 접점(스위치)이 연결이 되어 접점을 통해 도통된 전기적 신호를 이용하여 키의 누름동작을 입력을 받게 되는 방식이다.

물론 키가 눌리지 않았을 때는 맴브레인 스위치시트 필름의 탄성(복원)력과 실리콘 고무의 탄성(복원)력으로 인해 접점이 이격되게 되어 전기적 신호가 도통되지 않아 키의 누름 동작이 해지된 것으로 입력을 받게 된다.

멤브레인 스위치 시트는 얇은 폴리에스터 필름 세장으로 구성되며, 멤브레인 스위치 시트의 일예를 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다.

도 1은 종래의 멤브레인 스위치시트를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참고하면, 멤브레인 스위치시트(71)는 다수의 통공(75)을 갖는 박막형 절연간격분리재(72)와 그 분리재(72)를 사이에 두고 적층되는 한쌍의 유연성 절연박막(73, 74)을 포함하고 있다.

간격분리재(72)와 절연박막(73, 74)은 예를 들어 폴리에스터 필름으로 제조된다.

한 절연박막(73)은 간격분리재(72)의 접촉하는 그의 표면상에 패턴형성법에 의해 상기 통공(72)과 대향하는 다수의 제2전극들(76), 저항(77), 상기 전극들(76)의 리드부분에 연결되는 각 전극의 일단 및 저항(77)의 리드부분에 연결되는 각 전극의 일단 및 저항(77)의 타단에 연결되는 라인(78)이 형성되어 있다.

나머지 절연박막(74)의 라인(80)들의 그룹은 다수의 전극들(79)을 직렬로 연결하는 라인(80a)과 외부소자에 다수의 전극들(79)을 연결하는 라인(80b)을 포함 한다.

전극들(76,79)과 라인들(78,80)은 은으로 제조되는 제1 도체층과 저저항값을 갖는 층만으로 구성되는 1층 구성으로 또는 이동을 방지하기 위한 저저항값을 갖는 제 1층상에 형성되는 제 2층으로 구성되는 2층 구성으로 형성된다.

이러한 제 1층과 제 2층의 스위치패턴은 폴리에스테르 또는 에폭시 등의 잉크베이스에 은가루 또는 도전성 카본 등을 섞어 필름위에 인쇄한 후에 가열경화시켜 사용하며, 이러한 인쇄면은 전기적 신호가 통과할 수 있는 저항성을 지닌 도체로 동작 한다.

필름 표면에 도전성 잉크를 이용한 인쇄공정을 통해 형성된 신호선들의 전기 전도성(저항값)은 은가루 또는 도전성 카본 등의 전도성 매질과 잉크베이스의 혼합 비율을 제어함으로써 원하는 전기전도성(저항값)을 쉽게 얻을 수 있다.

도 1에서, 멤브레인 스위치시트(71)는 간격분리재(72)와 절연박막(73)의 일부와 서로 박리된 절연박막(74)을 갖고 있다. 스위칭 매트릭스(71)에서, 전극(79)이 형성되는 절연박막(74)의 상부표면이 키 등에 의해 아래로 눌리면 전극(79)은 절연박막(74)의 변형에 의해 절연박막(73)상에 형성되는 대향전극(76)에 연결된다. 하향으로 누르는 힘이 제거된 후, 전극(76,79)간의 접촉이 절연박막(74)의 스프링 반발력에 의해 제거된다.

도 2 내지 도 4는 종래의 또 다른 멤브레인 스위치시트를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 멤브레인 스위치시트의 하부층필름이고, 도 3은 멤브레인 스위치시트 의 중간층필름이며 도 4는 멤브레인 스위치시트의 상부층필름이다. 이러한 세장의 필름이 겹쳐져 멤브레인 스위치시트를 형성한다. 멤브레인 스위치시트는 스위치매트릭스방식의 키입력장치를 생성하기 위해 스위치매트릭스의 상부로 구성한다.

도 2의 멤브레인 스위치시트의 하부층필름(23)은 스위치매트릭스의 열주사방향 라인을 도전성 잉크로 필름의 상부면에 인쇄 방식을 통해 구성한다. 여기서 두 개의 저항값(Rs, Rr)을 패터닝해야 하므로 두 번에 걸쳐 패터닝을 수행한다. 하부층 필름(23)은 높은 저항값을 갖는 저항(Rr)과 낮은 저항값을 갖는 저항(Rs)를 따로 따로 패터닝을 해야 한다. 또한, 도 3의 멤브레인 스위치시트의 중간층필름(24)은 스위치가 될 복수개의 홀을 구비하며, 스위치가 될 부분만 뚫린 상태의 절연체로서의 역할을 한다. 마지막으로 도 4의 멤브레인 스위치시트의 상부층필름(25)은 스위치매트릭스의 행주사방향 라인을 저항값을 갖는 저항(Rs)을 도전성 잉크로 필름에 인쇄하여 구성한다.

이렇게 구성된 하부층필름(23)과 중간층필름(24), 및 상부층필름(25)의 세장의 필름을 겹쳐서 구성된 멤브레인 스위치시트는 그 윗부분의 필름에 무게가 인가될 경우(스위치매트릭스의 스위칭동작에 의해 키가 입력될 경우) 상부층필름(25)과 하부층필름(23)의 접점으로 동작하여 스위치가 온(ON)되며, 무게가 제거될 경우(스위치매트릭스의 스위칭동작이 해제된 경우) 필름자체의 복원력으로 인해 스위치가 오프(OFF)된다.

이러한 멤브레인 스위치시트의 하부층필름(23)과 상부층필름(25)의 스위치 패턴은 폴리에스테르 또는 에폭시 등의 잉크베이스에 은가루 또는 도전성 카본 등 을 섞어 필름위에 인쇄한 후 가열 경화 시켜 사용한다. 이러한 인쇄면은 전기적 신호가 통과할 수 있는 저항성을 지닌 도체로 동작하게 된다. 이처럼, 상부층필름(25)에는 도전성 잉크를 이용해 인쇄공정을 통해 저항(Rs)를 형성하여 전기전도성을 갖도록 하여 접점으로 사용한다. 또한, 하부층필름(23)에도 도전성 잉크를 이용해 첫 번째 인쇄공정을 통해 낮은 저항값을 갖는 저항(Rs)을 형성하고 두 번째 인쇄공정을 통해 높은 저항값을 갖는 저항(Rr)을 형성하여 전기전도성을 갖도록 하여 접점으로 사용한다.

따라서, 상부층필름(25)과 하부층필름(23)의 표면에 도전성 잉크를 이용한 인쇄공정을 통해 형성된 신호선들의 전기전도성(저항값)은 은가루 또는 도전성 카본 등의 전도성 매질과 잉크베이스의 혼합 비율을 제어함으로써 원하는 전기전도성(저항값)을 얻을 수 있다.

이처럼, 종래의 멤브레인 스위치시트는 저항(Rs)과 같은 낮은 저항의 스위치 배선에 해당하는 패턴을 열주사방향의 라인에 형성한 후 높은 저항값을 갖는 저항(Rr)을 스위치 접점 부근에 형성함으로써 구현해왔다.

그러나 이러한 종래의 멤브레인 스위치시트는 동일한 폴리에스터 필름인 하부층필름(23) 위에 두 번의 도전성 잉크(Rr과 Rs 저항)를 인쇄하고 가열경화시켜야 하는 공정상의 단계가 필요함으로 인해 제조 공정의 복잡성과 제조 가격의 상승을 초래하는 문제점을 지니고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 멤브레인 스위치시트의 제조공정을 줄일 수 있고 제조 원가도 저렴하게 할 수 있는 멤브레인 스위치시트를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멤브레인 스위치시트는 복수개의 스위치접점을 갖는 스위칭 매트릭스방식의 키입력장치에 사용되는 멤브레인 스위치시트에 있어서, 상기 스위칭 매트릭스의 열주사방향의 라인의 시작점(Ss)과 각 스위치 접점(s0, s1, s2, s3, s4)간의 거리를 동일한 길이로 하여 전도성이 낮은 잉크만을 이용하여 동일한 저항값의 저항(Rrr)을 갖도록 한번의 패터닝을 수행하여 배선되는 필름을 적어도 하나이상 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 전도성이 낮은 잉크의 전도체는 은가루, 탄소가루 및 또 다른 전도성물질 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 전도체의 비율을 조정하고 단위 면적당 저항값을 조정하여 한번의 인쇄공정을 통해 상기 필름에 동일한 저항값의 저항(Rrr)을 패터닝하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 장치는 멤브레인 스위치시트의 제조공정에서 하부층필름의 도전성잉크의 인쇄공정을 간략히 하여 제조공정을 단순화하였으며 제조시간을 줄이고 제조원가도 낮추는 효과를 제공한다.

본 발명의 멤브레인 스위치시트는 하부층과 중간층 및 상부층 필름중에 하부층필름에 도전성잉크를 패터닝하여 저항을 배선함에 있어서 기존의 높은 저항값을 갖는 저항(Rr)과 낮은 저항값을 갖는 저항(Rs)을 두 번에 걸쳐 패터닝하는 대신에 중간값을 갖는 저항(Rrr)을 한번의 패터닝에 의해 저항을 배선하도록 한다. 즉, 열주사방향의 라인의 멤브레인 패턴의 시작점부터 각각의 스위치매트릭스의 스위치부분(s0, s1, s2, s3....등)까지 동일한 저항값을 갖도록 제작하므로 한번의 패터닝으로 인쇄가 가능하여 저항의 배선을 완료할 수 있다.

이하, 첨부한 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 멤브레인 스위치시트를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 멤브레인 스위치시트의 하부층필름이고, 도 6은 멤브레인 스위치시트의 중간층필름이며 도 7는 멤브레인 스위치시트의 상부층필름이다. 이러한 세장의 필름이 겹쳐져 멤브레인 스위치시트를 형성한다. 멤브레인 스위치시트는 스위치매트릭스방식의 키입력장치를 생성하기 위해 스위치매트릭스의 상부로 구성한다.

도 5의 멤브레인 스위치시트의 하부층필름(26)은 스위치매트릭스의 열주사방향 라인을 도전성 잉크로 필름의 상부면에 인쇄 방식을 통해 구성한다. 여기서 한 개의 저항값(Rrr)을 갖는 도전성 잉크를 한번에 패터닝한다. 하부층 필름(23)은 전도성이 낮은(저항이 큰) 잉크만을 이용하여 도전성 패턴을 모두 형성한다. 이러한 도전성패턴을 형성하기 위한 도전성 잉크는 전도체(은가루 또는 탄소가루 또는 기타 전도성물질)의 비율을 조정하면 단위면적당 저항값(오옴퍼스퀘어, 시트저항 또는 저항의 단위)을 조정할 수 가 있다.

또한, 도 6의 멤브레인 스위치시트의 중간층필름(27)은 스위치가 될 복수개의 홀을 구비하며, 스위치가 될 부분만 뚫린 상태의 절연체로서의 역할을 한다. 마지막으로 도 7의 멤브레인 스위치시트의 상부층필름(28)은 스위치매트릭스의 행주사방향 라인을 저항값을 갖는 저항(Rs)을 도전성 잉크로 필름에 인쇄하여 구성한다. 즉, 본 발명의 멤브레인 시위치시트의 중간층필름(27)과 상부층필름(28)은 종래에 설명된 멤브레인 스위치시트와 동일한 필름으로 제작된다.

이렇게 구성된 하부층필름(26)과 중간층필름(27), 및 상부층필름(28)의 세장의 필름을 겹쳐서 구성된 멤브레인 스위치시트는 그 윗부분의 필름에 무게가 인가될 경우(스위치매트릭스의 스위칭동작에 의해 키가 입력될 경우) 상부층필름(28)과 하부층필름(26)의 접점으로 동작하여 스위치가 온(ON)되며, 무게가 제거될 경우(스위치매트릭스의 스위칭동작이 해제된 경우) 필름자체의 복원력으로 인해 스위치가 오프(OFF)된다.

이러한 본 발명의 멤브레인 스위치시트는 하부층필름(26)의 도전성잉크의 패 터닝시에 열주사방향의 라인의 시작점과 각 스위치 접점간의 거리를 동일한 길이로 형성하고 전도성이 낮은 잉크만을 이용하여 동일한 저항값의 저항(Rrr)을 갖도록 한번의 패터닝을 수행하는 것이 특징이다.

도 5를 참고하면, 하부층필름(26)은 스위치매트릭스의 스위치접점(s0, s1, s2, s3, s4)을 구비하며 전도성이 낮은 저항값을 갖는 저항(Rrr)에 의해 한번의 패터닝에 의해 배선된 상태이다. 도 5의 하부층필름(26)은 네 개의 열(점선표시)에 대해 패터닝되며 5개의 스위치접점(s0 s1, s2, s3, s4)을 갖도록 배선되어 있다.

이하, 본 발명의 특징인 하부층필름(26)에 대해 도 8 및 도 9를 참고하여 좀 더 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 멤브레인 스위치시트의 열주사방향의 라인에 대한 배선상태를 설명하기 위한 배선도이다.

도 8을 참고하면, 도 5의 하부층필름(26)의 하나의 열에 대한 배선상태를 보여주며, 저항성패턴들은 좌측의 열의 시작점(Ss)으로부터 스위치접점(s0, s1, s2, s3, s4)까지의 거리를 동일한 길이(L0, L1, L2, L3, L4)로 형성한다. 즉, 시작점(Ss)부터 스위치접점(s0)까지의 거리(L2)와 시작점(Ss)부터 스위치접점(s1)까지의 거리(L3)와 시작점(Ss)부터 스위치접점(s2)까지의 거리(L4)와 시작점(Ss)부터 스위치접점(s3)까지의 거리(L1)와 시작점(Ss)부터 스위치접점(s4)까지의 거리(L0)를 모두 동일한 길이로 형성한다.

그러면, 좌측 열의 시작점(Ss)부터 각각의 스위치 접접(s0, s1, s2, s3, s4)까지의 각각의 저항값은 모두 동일한 값을 갖게 된다.

일예로 도전성 저항의 시트 저항값을 1mm당 10오옴으로 설정하고 각각 스위치의 좌측시작점(Ss)부터 해당 스위치 접점까지의 길이가 모두 700mm가 되도록 패턴을 형성하면 시작점(Ss)부터 각각의 스위치 접점까지의 저항값은 모두 7K 오옴이 형성됨을 알수 있다. 따라서, 한번의 인쇄공정으로 원하는 저항(Rrr)을 하부층필름(26)에 패터닝할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 멤브레인 스위치시트에 배선된 저항값을 설명하기 위한 배선도이다.

도 8에 설명된 바대로 원하는 저항을 한번의 인쇄공정으로 패터닝하기 위해 시작점부터 각 스위치접점까지가 동일 길이가 되어야하는데 도 9에 이를 설명하기 위해 스위치 접점(s1)과 스위치 접점(s4)을 설명의 편이상 도시하였다.

도 9에서, 시작점(Ss)로부터 스위치접점(s1)까지의 거리는 a+b+c+d+e+f이며, 시작점(Ss)로부터 스위치접점(s4)까지의 거리도 a+b+c+d+e+f 이므로 동일한 길이로 형성한다.

여기서, S로부터 시작점(Ss)까지의 거리는 각각의 스위치 접점이 분기를 하는 거리까지 동일하도록 하거나 상대적으로 굵고 짧은 패턴을 형성하게 되면 전체 저항성분의 차이가 시작점(Ss)으로부터 각각의 스위치접점까지의 저항값에 비해 매우 적은 값이 됨으로 본 발명의 실시예에 영향을 주지 않게 된다.

또한, 전술한 실시예의 멤브레인시트에서는 하부층필름으로 구현된 일예로 설명하였으나, 상부층필름으로 구현하는 경우도 가능하고 또는 상부층필름과 하부층필름을 동시에 구현하는 경우도 가능함은 자명하다.

도 1은 종래의 멤브레인 스위치시트를 설명하기 위한 도면,

도 2 내지 도 4는 종래의 또 다른 멤브레인 스위치시트를 설명하기 위한 도면,

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 멤브레인 스위치시트를 설명하기 위한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 멤브레인 스위치시트의 열주사방향의 라인에 대한 배선상태를 설명하기 위한 배선도,

도 9는 본 발명에 따른 멤브레인 스위치시트에 배선된 저항값을 설명하기 위한 배선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

26 : 하부층필름 27 : 중간층필름

28 : 상부층필름

Claims

복수개의 스위치접점을 갖는 스위칭 매트릭스방식의 키입력장치에 고스트키 발생을 방지하기 위해 사용되는 멤브레인 스위치시트에 있어서,

상기 스위칭 매트릭스의 열주사방향의 라인의 시작점(Ss)과 각 스위치 접점(s0, s1, s2, s3, s4)간의 거리를 동일한 길이로 하여 전도성 잉크만을 이용하여 동일한 저항값의 저항(Rrr)을 갖도록 한번의 패터닝을 수행하여 배선되는 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 스위치시트.
제 1항에 있어서,

상기 전도성 잉크의 전도체는

은가루, 탄소가루 및 또 다른 전도성물질 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 멤브레인 스위치시트.
제 2항에 있어서,

상기 전도체의 비율을 조정하고 단위 면적당 저항값을 조정하여 한번의 인쇄공정을 통해 상기 필름에 동일한 저항값의 저항(Rrr)을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 스위치시트.