KR20110099540A - 키패드 - Google Patents

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KR20110099540A
KR20110099540A KR1020100018625A KR20100018625A KR20110099540A KR 20110099540 A KR20110099540 A KR 20110099540A KR 1020100018625 A KR1020100018625 A KR 1020100018625A KR 20100018625 A KR20100018625 A KR 20100018625A KR 20110099540 A KR20110099540 A KR 20110099540A
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박태상
이석규
문영준
박민영
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삼성전자주식회사
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    • H01H13/88—Processes specially adapted for manufacture of rectilinearly movable switches having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboards

Abstract

하나의 층으로 접촉 및 압력을 동시에 감지할 수 있는 키패드(keypad)를 개시한다.
키패드(keypad)는 사용자의 키 누름에 대응하여 탄성 변형하는 돔 시트(dorm sheet)와 돔 시트(dorm sheet)와 결합하여 돔 시트(dorm sheet)를 지지하는 제 1 패드와 돔 시트(dorm sheet)의 탄성 변형으로 돔 시트(dorm sheet)와 접촉하게 되는 제 2 패드와 그 상부에 제 1 패드 및 제 2 패드가 형성되는 인쇄회로기판을 포함하고, 인쇄회로기판은 사용자에 의해 가해지는 압력에 따라 변형하는 미세 패턴을 포함할 수 있다.

Description

키패드{KEY PAD}
본 발명은 휴대용 통신기기 등에 사용되는 키패드(keypad)에 관한 것으로, 특히 사용자가 키를 누를 경우, 접촉 및 압력을 동시에 감지할 수 있는 키패드(keypad)에 관한 것이다.
휴대용 통신기기라함은 휴대폰, PDA, 팜컴퓨터 등의 소형통신기기를 의미하며, 이중에서 휴대폰은 기지국 또는 외부의 고정장치와 무선통신을 수행하면서 통신기능을 수행하는 것으로, 핸드폰, 무선전화기, 카폰 등의 휴대장치를 칭한다.
키패드(keypad)는 이러한 이동통신 단말기 등과 같은 통신기기에 사용되어 신호 입력을 수행하기 위해 필수적으로 사용되는 구성이다.
일반적으로 키패드(keypad)는 인쇄회로기판의 상부에 위치한 패드를 이용하여 사용자의 키 누름에 따른 접촉을 감지하고, 사용자의 키 누름에 의해 가해지는 압력을 감지, 측정하기 위해 상기 인쇄회로기판과 별도의 층을 형성하여 그 위에 압력 감지 장치를 배치하는 구조를 가진다.
그러나 상기와 같은 구조를 가질 경우, 별도의 층을 형성하기 위한 재료비가 추가되고, 키패드(keypad) 자체의 구조가 복잡해지며, 복잡한 구조를 가진 키패드(keypad)의 생산에 따른 생산효율이 낮아지게 되는 단점이 있다.
본 발명의 일 측면은 하나의 인쇄회로기판을 사용하여 사용자의 키 누름에 따른 접촉 및 압력 변화를 감지할 수 있는 키패드(keypad)를 제공한다.
또한, 미세한 압력 변화에도 민감하게 반응할 수 있는 구조를 가진 키패드(keypad)를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 키패드(keypad)는 사용자의 키 누름에 대응하여 탄성 변형하는 돔 시트(dorm sheet);와 상기 돔 시트(dorm sheet)와 결합하여 상기 돔 시트(dorm sheet)를 지지하는 제 1 패드;와 상기 돔 시트(dorm sheet)의 탄성 변형으로 상기 돔 시트(dorm sheet)와 접촉하게 되는 제 2 패드;와 그 상부에 상기 제 1 패드 및 제 2 패드가 형성되는 인쇄회로기판;을 포함하고, 상기 인쇄회로기판은 사용자에 의해 가해지는 압력에 따라 변형하는 미세 패턴;을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판에는 홈이 형성되고, 상기 미세 패턴은 상기 홈의 상부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 인쇄회로기판은 상기 미세 패턴의 주변으로 슬릿을 더 포함할 수 있다.
상기 미세 패턴은 상기 인쇄회로기판의 상면 및 하면에 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판에 형성된 상기 미세 패턴을 복수 개 조합하여, 상기 미세 패턴을 저항체로 이용하는 휘트스톤 브리지 회로를 형성하고, 상기 미세 패턴들의 저항을 비교하여 압력 변화를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하나의 인쇄회로기판으로 사용자에 키 누름에 따른 접촉 및 압력을 감지할 수 있는 키패드(keypad)를 제공할 수 있다.
또한, 압력 감지를 위한 별도의 구조가 불필요 하게 되어 키패드(keypad) 생산에 사용되는 재료비가 절감된다.
또한, 단순한 구조의 키패드(keypad)를 생산할 수 있게 되어, 생산효율이 증가한다.
또한, 사용자에 의해 가해지는 압력에 더욱 민감하게 반응할 수 있는 키패드(keypad)를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 키패드(keypad)가 사용되는 휴대용 통신기기의 일부를 분해하여 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)를 나타낸 평면도.
도 3은 도 2의 I-I선에 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 키패드(keypad)를 나타낸 평면도.
도 5는 도 3의 II-II선에 따른 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 키패드(keypad)를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 키패드(keypad)를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)에 형성된 미세 패턴을 복수 개 조합하여 저항체로 사용하는 것을 나타낸 평면도.
도 9는 도 8의 복수 개의 미세 패턴이 저항체로 사용되어 휘트스톤 브리지를 형성한 것을 나타낸 평면도.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 키패드(keypad)가 사용되는 휴대용 통신기기의 일부를 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 키패드(keypad)(100,200,300,400)가 사용되는 휴대용 통신기기(1)는 디스플레이부(10)와, 디스플레이부(10)와 연결되는 상부케이스(20)와, 상부케이스(20)의 하면에서 상부케이스(20)와 결합되는 탄성재질의 키버튼부(30)와, 그 내부에 휴대용 통신기기(1)에 필요한 각종 부품을 수용하는 하부케이스(40)로 구성된다.
본 발명에 따른 키패드(keypad)(100,200,300,400)의 일 구성인 인쇄회로기판(150,250,350,450)은 키버튼부(30)와 하부케이스(40) 사이에 위치하여 사용자의 키 누름을 감지하게 된다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)를 나타낸 평면도이고 도 3은 도 2의 I-I선에 따른 단면도이다..
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)(100)는 사용자의 키 누름에 대응하여 탄성 변형하는 돔 시트(dorm sheet)(160)와 돔 시트(dorm sheet)(160)와 결합하여 돔 시트(dorm sheet)(160)를 지지하는 제 1 패드(110)와 돔 시트(dorm sheet)(160)의 탄성 변형으로 돔 시트(dorm sheet)와 접촉(160)하게 되는 제 2 패드(120)와 그 상부에 제 1 패드(110) 및 제 2 패드(120)가 형성되는 인쇄회로기판(150)을 포함하고, 인쇄회로기판(150)은 사용자에 의해 가해지는 압력에 따라 변형하는 미세 패턴(130)을 포함한다.
제 1 패턴(110), 제 2 패턴(120) 및 미세 패턴(130)은 인쇄회로기판(150)을 제조하는 공정에서 동일한 단계, 즉 개별 인쇄회로기판을 적층, 결합하고 최상층을 원하는 형태로 식각하는 단계에서 같이 형성된다.
인쇄회로기판(150)으로 플렉서블(flexible) 보드 또는 하드(hard) 보드가 사용될 수 있다.
돔 시트(dorm sheet)(160)는 탄성재질로 만들어지고, 그 단부에서 제 1 패드(110)와 결합되는데, 이 때 돔 시트(dorm sheet)(160)와 제 1 패드(110)를 결합시키기 위해 양면테이프가 사용된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)(100)가 접촉 및 압력 변화를 동시에 감지하게 되는 원리는 다음과 같다.
사용자가 키버튼부(30)(도 1 참조)의 일정한 지점을 터치하여 압력을 가하게 되면, 키버튼부(30)의 하부에 위치한 돔 시트(dorm sheet)(160)가 도 3에 도시된 화살표의 방향으로 탄성 변형하게 되고, 돔 시트(dorm sheet)(160)와 제 2 패드(120)가 서로 접하게 되어, 접촉(키 누름 여부)을 감지하게 된다.
또한, 인쇄회로기판(150)은 가해진 힘에 따라 변형을 일으키는 재질로 만들어지므로, 사용자가 키버튼부(30)(도 1 참조)의 일정한 지점에 가한 압력에 비례하여 변형되며, 이에 따라 인쇄회로기판(150)에 형성된 미세 패턴(130) 역시 변형된다.
미세 패턴(130)의 변형은 저항의 변화를 가져오게 되고, 미세 패턴(130)을 통해 출력되는 전기적인 신호의 변화가 발생한다. 발생된 전기 신호의 변화 정보를 이용하여 사용자가 키버튼부(30)(도 1 참조)의 일정한 지점에 가한 압력을 감지하게 된다.
즉, 돔 시트(dorm sheet)(160) 및 돔 시트(dorm sheet)(160)와 연결된 제 1 패드(110), 돔 시트(dorm sheet)(160)의 탄성 변형으로 돔 시트(dorm sheet)(160)와 접하게 되는 제 2 패드(120)를 통해 접촉을 감지하게 되고, 사용자가 가한 압력에 비례하여 변형되는 미세 패턴(130)을 통해 압력을 감지하게 되는 것이다.
제 1 패턴(110) 및 제 2 패턴(120)과 미세 패턴(130)은 전기적으로 절연되어 형성된다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 키패드(keypad)를 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 3의 II-II선에 따른 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 키패드(keypad)(200)는 기본적으로 본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)(100)와 동일한 구조를 가지며, 추가적으로 인쇄회로기판(250)에 홈(140)이 형성된 것이 특징이다.
인쇄회로기판(250)에 형성된 홈(140)의 상면에 미세 패턴(130)이 형성된다.
본 발명의 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 미세 패턴은(130) 사용자가 가하는 압력에 의해 인쇄회로기판(150)이 변형될 때 같이 변형되는데, 본 발명의 제 2 실시예에서와 같이 인쇄회로기판(250)에 홈(140)을 형성할 경우, 홈(140)이 형성된 부분은 다른 부분과 비교하여 상대적으로 두께가 얇아지게 되어 좀 더 미세한 압력에도 변형을 하게 된다.
따라서 홈(140)의 상면에 형성된 미세 패턴(130)도 미세한 압력에 변형하게 된다. 즉, 인쇄회로기판(250)에 홈(140)을 형성함으로써, 사용자가 가하는 압력에 더욱 민감하게 반응할 수 있는 것이다.
홈(140)의 깊이는 홈(140)이 형성된 부분의 인쇄회로기판(250)의 두께를 결정하게 되고, 두께가 얇을수록 사용자가 가하는 압력에 더욱 민감하게 되므로, 홈(140)의 깊이를 조절하여 민감도를 조절할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 키패드(keypad)(200)가 접촉 및 압력 변화를 동시에 감지하게 되는 원리는 본 발명의 제 1 실시예에서 설명한 바와 같다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 키패드(keypad)를 나타낸 단면도이고 도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 키패드(keypad)를 나타낸 단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 키패드(keypad)(300)는 기본적으로 본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)(100)와 동일한 구조를 가지며, 추가적으로 인쇄회로기판(350)에 슬릿(slit)(142)이 형성된 것이 특징이다.
인쇄회로기판(350)에 형성된 슬릿(142)의 주위에 미세 패턴(130)이 형성된다.
인쇄회로기판(350)에 슬릿(slit)(142)을 형성하게 되면, 사용자에 의한 압력이 가해질 경우, 슬릿(slit)(142) 주위로 압력이 집중되는 효과가 발생하게 되므로, 슬릿(slit)(142) 주위는 다른 부분에 비해서 상대적으로 좀 더 미세한 압력에도 변형하게 된다.
따라서 슬릿(slit)(142)의 주위에 형성된 미세 패턴(130)도 미세한 압력에 변형하게 된다. 즉, 인쇄회로기판(350)에 슬릿(slit)(142)을 형성함으로써, 사용자가 가하는 압력에 더욱 민감하게 반응할 수 있는 것이다.
슬릿(slit)(142)의 크기 및 슬릿(slit)(142)과 그 주위에 형성된 미세 패턴(130) 사이의 거리에 따라 사용자에 의해 가해지는 압력에 대한 미세 패턴(130)의 변형이 달라지므로, 이를 조절하여 민감도를 조절할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 키패드(keypad)(400)는 기본적으로 본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)(100)와 동일한 구조를 가지며, 추가적으로 인쇄회로기판(150)의 후면에도 미세 패턴(130)을 형성한 것이 특징이다.
사용자에 의해 인쇄회로기판(150)에 변형이 발생할 경우, 인쇄회로기판(150)의 상면과 하면의 변형은 서로 다르다. 즉, 상면은 수축이 되고, 하면은 신장이 된다.
본 발명의 제 4 실시예에와 같이 인쇄회로기판(150)의 상면 및 후면에 미세 패턴(130)을 위치시킬 경우, 상면에 위치한 미세 패턴(130)은 수축이 되고, 하면에 위치한 미세 패턴(130)은 신장이 되므로, 이 둘간의 변형량의 차이가 발생하게 되고, 이를 측정한 신호를 이용하여 좀 더 민감한 압력에 반응할 수 있는 키패드(keypad)(400)의 제작이 가능하다.
본 발명의 제 3 실시예 및 제 4실시예에 따른 키패드(keypad)(300,400)가 접촉 및 압력 변화를 동시에 감지하게 되는 원리는 본 발명의 제 1 실시예에서 설명한 바와 같다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)에 형성된 미세 패턴을 복수 개 조합하여 저항체로 사용하는 것을 나타낸 평면도이고, 도 9는 도 8의 복수 개의 미세 패턴이 저항체로 사용되어 휘트스톤 브리지를 형성한 것을 나타낸 평면도이다.
키패드(keypad)(100)는 키버튼부(30)에 형성된 키버튼의 개수와 동일한 개수 형성되는데, 도 8은 그 중 일부를 도시하고 있다.
키패드(keypad)(100)에 포함된 미세 패턴(130)은 앞서 설명한 바와 같이 하나의 저항으로 작용하게 되는데 도 8에 도시된 바와 같이, 복수 개의 미세 패턴(130)을 연결하여 휘트스톤 브릿지 회로를 형성할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 미세 패턴(130)은 휘트스톤 브리지 회로의 저항(R1 ~ R4)으로서 동작을 하게 된다. 변형이 되기 전 각 미세 패턴(130)의 저항은 동일하므로 휘트스톤 브릿지 회로는 평형 상태를 유지하고 있고, 따라서 출력 전압(Vo)이 발생하지 않는다.
사용자가 압력을 가하여 그 압력이 미세 패턴(130)이 형성된 인쇄회로기판(150)에 가해지면, 이 중 두 개의 미세 패턴(130)은 길이가 줄어들고 두 개의 미세 패턴(130)은 길이가 늘어나면서 길이가 줄어든 미세 패턴(130)의 저항값은 줄고 길이가 늘어난 미세 패턴(130)의 저항값은 늘어난다.
이에 따라 휘트스톤 브릿지 회로의 평형상태가 깨지며, 출력 전압이 발생한다.
출력 전압은 미세 패턴(130)의 변형으로 인해 발생하는 저항값의 변화에 비례하므로, 사용자가 키를 누를 때 가한 힘이 클수록 높은 출력 전압이 발생한다.
도 8 및 도 9에는 4개의 미세 패턴(130) 모두가 휘트스톤 브리지 회로의 저항으로 동작하는 경우가 도시되어 있으나, 미세 패턴(130)은 개수가 4개일 필요는 없다. 일례로, 패턴의 개수는 하나여도 무방하다. 이 경우, 휘트스톤 브리지 회로의 다른 저항 성분은 상수 저항으로 대체되며, 하나의 패턴의 저항값 변화만을 이용하여 키를 누를 때 가해진 힘을 산출할 수도 있다. 즉, 하나의 패턴을 이용하여 하나의 저항값만이 변화하는 쿼터(Quarter) 휘트스톤 브리지 회로를 형성하는 것이다.
또 다른 예로, 미세 패턴(130)의 개수는 두 개일 수도 있다. 이 경우, 휘트스톤 브리지 회로의 다른 두 개의 저항 성분은 상수 저항으로 대체되며, 두 개 패턴의 저항값 변화를 이용하여 키를 누를 때 가해진 힘을 산출한다. 즉, 두 개의 패턴을 이용하여 두 개의 저항값만이 변화하는 하프(Half) 휘트스톤 브리지 회로를 형성하는 것이다.
1 : 본 발명에 따른 키패드(keypad)가 사용되는 휴대용 통신기기
100 : 본 발명의 제 1 실시예에 따른 키패드(keypad)
110 : 제 1 패턴 120 : 제 2 패턴
130 : 미세 패턴 140 : 홈
142 : 슬릿(slit) 150,250,350 : 인쇄회로기판
160 : 돔 시트(dorm sheet)
200 : 본 발명의 제 2 실시예에 따른 키패드(keypad)
300 : 본 발명의 제 3 실시예에 따른 키패드(keypad)
400 : 본 발명의 제 4 실시예에 따른 키패드(keypad)

Claims (5)

  1. 사용자의 키 누름에 대응하여 탄성 변형하는 돔 시트(dorm sheet);
    상기 돔 시트(dorm sheet)와 결합하여 상기 돔 시트(dorm sheet)를 지지하는 제 1 패드;와
    상기 돔 시트(dorm sheet)의 탄성 변형으로 상기 돔 시트(dorm sheet)와 접촉하게 되는 제 2 패드;와
    그 상부에 상기 제 1 패드 및 제 2 패드가 형성되는 인쇄회로기판;을 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은 사용자에 의해 가해지는 압력에 따라 변형하는 미세 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 키패드(keypad).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에는 홈이 형성되고,
    상기 미세 패턴은 상기 홈의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 키패드(keypad).
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 미세 패턴의 주변으로 슬릿(slit)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키패드(keypad).
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 미세 패턴은 상기 인쇄회로기판의 상면 및 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 키패드(keypad).
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에 형성된 상기 미세 패턴을 복수 개 조합하여 상기 미세 패턴을 저항체로 이용하는 휘트스톤 브리지 회로를 형성하고, 상기 미세 패턴들의 저항을 비교하여 압력 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 키패드(keypad).
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