KR200451842Y1 - 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조 - Google Patents

Abstract

로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조는, 특히 단수개의 키 유닛을 한번 푸싱함으로써 사용자가 다양한 명령들을 생성하기 위해 제공된다. 상기 키 유닛 구조는 마그네틱 엘리먼트, 키캡, 및 탄성 멤버를 포함한다. 상기 마그네틱 엘리먼트는 키캡에 고정되고, 상기 탄성 멤버는 키캡에 고정되며, 그것에 의해서 상기 키캡의 동작은 상기 탄성 멤버에 의해 제한된다. 상기 탄성 멤버는 그 중앙 지역으로부터 직경방향으로 외측을 향해 점진적으로 증가되는 헬리컬 스프링 구조이다.

키캡, 마그네틱 엘리먼트, 탄성 멤버, 헬리컬 구조

Description

로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조 {LOW PROFILE MULTI-DIRECTIONAL KEY UNIT STRUCTURE}

본 고안은 로우 프로파일(low profile) 멀티 방향성(mult-directional) 키 유닛 구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 고안은 모바일 통신 장치(mobile communication device)에 사용하기 적합하고, 단수개의 키 유닛(key unit)을 한번 푸싱(pushing)함으로써 사용자가 다양한 명령들을 생성할 수 있는 멀티 방향 키 유닛에 관한 것이다.

멀티 방향 키는 자동차, 모바일 폰, 노트북, 컴퓨터, 오디오 플레이어, 및 다른 가전 제품(home appliances)에 자주 사용되는 매우 널리 보급된 키(popular key)이다. 상기 멀티 방향 키는 스크린에 보여지는 커서(cursor)를 조정하기 위해 일반적으로 사용되고, 컴퓨터 마우스 또는 트래이스 볼(trace ball)과 같이 작동한다.

미국특허 제7,348,512호에는 모바일 폰에 사용된 멀티 방향 키가 개시되어 있고, 대체적으로 키캡(key cap)의 아래에 복수개의 돔 스위치(dome switch)들을 설치하는 것이다. 사용자가 일정한 방향에 대응하여 상기 키캡을 누를 때, 상기 누른 지점에 가장 가까운 돔 스위치는 시그널을 발생하도록 작동되고, 상기 시스템은 상기 시그널에 따라 반응할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 미국공개특허 제20080048649호에는, 주로 하우징(A), 키캡(B), 마그네틱 엘리먼트(magnetic element)(C), 탄성 엘리먼트(elastic element)(D), 및 변위 감지 수단(displacement detection means)(F)으로 조합된 얇은 입력 장치 및 그 얇은 입력 장치가 장착된 모바일 단말기(mobile terminal)가 개시되어 있다. 전체적으로 상기 조합은 상기 모바일 단말기의 회로 기판(circuit board)(G)에 제거 가능하게 직접적으로 고정된다.

상기 키캡(B)은 임의의 방향으로 이동될 수 있고, 상기 마그네틱 엘리먼트(C)는 상기 키캡(B) 내에 배치될 수 있다. 상기 변위 감지 수단(F)은 외부 전자 장치(external electronic device)에 전기적으로 연결되고, 상기 키캡(B)의 변위를 감지하기 위해 사용되는 복수개의 홀 센서(hall sensor)들을 수납한다. 상기 하우징(A)은 상기 외부 전자 장치의 회로 기판에 제거 가능하게 고정되고, 상기 키캡(B)에 제거 가능하게 덮여진다. 상기 탄성 엘리먼트(D)는 상기 회로 기판(G)과 상기 키캡(B)의 사이에 배치되는 한편, 상기 하우징(A)을 매개로 상기 회로 기판(G)에 실질적으로 고정된다. 상기 탄성 엘리먼트(D)는 유연성과 탄력성이 있는 물질로 제조되고, 따라서 상기 키캡(B)이 이동될 때마다 변형되며, 그것에 의해서 상기 키캡(B)이 상기 최초의 위치에 되돌아서 나가려고 하는 복원력을 발생한다.

미국공개특허 제20080048649호에서, 상기 키캡(B)이 임의 방향으로 이동될 때, 상기 마그네트 엘리먼트(C)도 상기 키캡(B)과 함께 이동된다. 일단 상기 마그네틱 엘리먼트(C)가 이동되면, 마그네틱 필드 변화(magnetic field change)가 상기 마그네틱 엘리먼트(C) 주위에 발생하고, 상기 변위 감지 수단(F)은 상기 마그네틱 필드 변화를 신속하게 감지할 수 있으며, 상기 모바일 터미널 시스템이 상기 키캡(B)의 변위에 적절하게 대응할 수 있도록 상기 회로 기판(G) 상의 회로에 상기 마그네틱 필드 변화에 관한 상기 정보를 보낸다.

상기 탄성 엘리먼트(D)는 유연성 및 탄력성이 있는 물질로 형성되므로, 상기 탄성 엘리먼트(D) 자체가 하측의 중량을 가지는 한편, 상기 키캡(B)과 상기 마그네틱 엘리먼트(C)의 중량도 상기 탄성 엘리먼트(D)에 누르는 상태를 유지한다. 이 중량들은 상기 회로 기판(G) 상의 돔 스위치(G1)에 프리로드 압력(preload pressure)으로 함께 작용하고, 따라서 상기 회로 기판(G) 상의 상기 돔 스위치(G1)는 아마도 우연히 발휘될 수 있으며, 상기 회로 기판(G)에 잘못된 메시지를 유발한다. 그러므로, 상기 미국공개특허 제200800448649호의 설계(design)는 실제의 산업 요구들을 대처하지 못한다.

본 고안의 실시예에서는 잘못 동작하는 상기 돔 스위치의 가능성(chance)을 저하시키기 위한 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조를 제공하는 것이다.

본 고안의 일실시예에 따르면, 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조는 마그네틱 엘리먼트, 키캡, 및 탄성 멤버(elastic member)를 포함하며, 상기 마그네틱 엘리먼트의 일부분은 상기 키캡에 고정되고, 상기 탄성 멤버는 상기 키캡의 동작이 상기 탄성 멤버에 의해 제한되도록 상기 마그네틱 엘리먼트를 둘러싸며, 상기 탄성 멤버는 그 중앙 지역으로부터 직경 방향으로 외측을 향해 점진적으로 증가하는 적어도 하나의 인벌류트 헬리컬(involute helical) 구조를 구비하고, 상기 탄성 멤버의 중앙의 형상은 상기 키캡에 인접하게 배치된다.

상기 탄성 멤버는 그 중앙 지역으로부터 외측을 향해 연장시킨 인벌류트 커브들에 가깝게 비슷한 것처럼 보이는 헬리컬 구조이고, 즉 상기 탄성 멤버는 고체가 아니라 공동부(hollow regions)들을 가진다. 본 고안의 상기 탄성 멤버는 공동부들을 갖는 헬리컬 구조이므로, 상기 탄성 멤버의 중앙 지역에 중량이 감소되고, 그 때문에 더 작은 프리로드 압력이 일반적인 회로 기판의 상기 돔 스위치들에 작용되며, 따라서 상기 회로 기판의 상기 돔 스위치들을 우연히 작동(triggering)시키는 가능성(chance)을 감소시킨다.

본 고안의 구조에서는, 상기 기존의 구조처럼, 상기 키캡과 상기 마그네틱 엘리먼트의 중량도 상기 탄성 멤버에 일정하게 작용되지만, 본 고안은 상기 키캡과 상기 마그네틱 엘리먼트의 중량들을 효과적으로 지지하는 상기 탄성 멤버의 상기 헬리컬 구조를 만들기 위하여, 상기 헬리컬 구조의 인벌류트 곡선들의 긴장 각도(degree of tightness)를 조절하거나 상기 헬리컬 구조의 치수(dimension)들 또는 단면 형상(cross-sectional shape)을 변경하는 것만을 필요로 한다.

상기 키캡이 사용자에 의해 초기 위치로부터 밀려 이동된 후 상기 탄성 멤버의 상기 탄성 복원력(elastic recovery force)이 상기 키캡을 초기 위치로 복원시키므로, 상기 키캡의 이동은 상기 탄성 멤버의 탄성 중심(elastic center)으로부터 너무 멀리 벗어날 수 없다. 탄성력을 제공하기 위한 헬리컬 구조에 일반적으로 채택하는 탄성 멤버에 관하여, 상기 헬리컬 구조의 탄성 중심은 상기 헬리컬 구조의 외관(figure) 중심에 일반적으로 근접하고, 때문에 본 고안의 상기 키캡은 적정 위치(proper position)로 복귀하기 위한 헬리컬 구조의 탄성력을 사용하기 위하여, 상기 헬리컬 구조의 외관 중심에 일정하게 근접된 상태를 유지해야만 한다.

전술한 전반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 실시예들을 가지고 이해될 수 있을 것이며, 더 나아가 청구된 고안의 설명을 제공하게 될 것이다.

본 고안의 실시예에 따른 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조는, 탄성 멤버가 중앙 지역으로부터 직경 방향으로 외측을 향해 점진적으로 증가하는 헬리컬 구조로 형성되므로, 탄성 멤버의 중량을 감소시켜 회로 기판의 돔 스위치에 더 작은 프리로드 압력을 작용시킬 수 있다. 따라서, 돔 스위치가 프리로드 압력에 의해 임의로 작동될 가능성을 저하시킬 수 있다.

또한, 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조의 탄성 멤버는, 헬리컬 구조의 치수 또는 단면 형상을 변경하거나 또는 헬리컬 구조의 인벌류트 곡선의 긴장 각도를 조절하는 것만으로 키캡과 마그네틱 엘리먼트의 중량들을 효과적으로 지지할 수 있다.

명세서는 참조 도면에 도시된 예시들로 본 고안의 양호한 실시예를 상세하게 설명될 수 있을 것이다. 가능하다면, 동일한 참조 번호들은 도면과 상세한 설명에서 동일 유사한 부분들에 부여하여 사용된다.

도 1, 도 2, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 본 고안의 제1 실시예는, 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조가 전자 장치의 회로 기판(4)에 설치되고, 회로 기판(4)의 표면에 설치된 돔 스위치(41) 및 회로 기판(4)의 반대면에 설치되고 복수개의 홀 센서(Hall sensor)들을 수납한 마그네틱 센서(magnetic sensor)(42)가 있다.

본 고안의 제1 실시예에서, 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조는 마그네틱 엘리먼트(1), 키캡(2), 및 탄성 멤버(3)를 포함한다. 마그네틱 엘리먼트(1)의 일부분은 키캡(2)에 고정되고, 마그네틱 엘리먼트(1)의 다른 부분은 탄성 멤버(3) 의 중심 지역에 고정된다. 탄성 멤버(3)는 키캡(2)의 동작(movement)이 탄성 멤버(3)에 의해 제한되도록 마그네틱 엘리먼트(1)의 주위를 둘러싸고, 탄성 멤버(3)은 그 중앙 지역으로부터 직경 방향으로 외측을 향해 점진적으로 증가하는 헬리컬 구조를 갖는다.

본 고안의 제1 실시예에서, 키캡(2)은 그 중앙 지역으로부터 회로 기판(4)을 향해 연장시키켜 키캡(2)에 마그네틱 엘리먼트(1)를 지지하는 환형 플랜지(21)를 구비한다. 탄성 멤버(3)는 그 외관(figure)의 중앙에 형성된 홀더(31) 및 탄성 멤버(3)의 외부 가장자리에 배치된 제한 링(restriction ring)(32)을 구비한다. 탄성 멤버(3)의 홀더(31)는 마그네틱 엘리먼트(1)의 적어도 한 부위를 수용하기 위한 수용 리세스(accommodation recess)(311)를 구비한다. 제1 실시예에서, 수용 리세스(311)는 마그네틱 엘리먼트(1)와 키캡(2)의 환형 플랜지(21)를 수용하고, 그것에 의해서 마그네틱 엘리먼트(1), 키캡(2), 및 탄성 멤버(3)의 홀더(31) 사이의 상대적인 위치를 고정한다. 탄성 멤버(3)는 제한 링(32)을 향해 홀더(31)로부터 직경 방향으로 점진적으로 증가하고 고체 구조(solid structure)가 아닌 헬리컬 구조를 구비하므로, 탄성 멤버(3)의 중량은 그 속에 존재하는 공동부(hollow regions)들로 인해 감소될 수 있다.

탄성 멤버(3)의 외부 가장자리의 제한 링(32)은 회로 기판(4)의 위치결정홀(positioning hole)(411)들에 대응하게 배치되는 복수개의 위치결정핀(positioning pin)(321)들을 구비한다. 회로 기판(4)의 위치결정홀(411)들에 대응하게 끼워지는 위치결정핀(321)들을 사용함으로써, 탄성 멤버(3)는 회로 기판(4) 에 정확히 배치된다. 본 고안의 제1 실시예에서, 제한 링(32)은 관통홀(through hole)(412)들에 대응하게 배치되는 한 쌍의 록킹 후크(locking hook)(322)들을 더 구비하고, 따라서 록킹 후크(322)는 위치를 설정하기 위해 관통홀(412)을 통해 삽입될 수 있고, 회로 기판(4)에 제한 링(32)을 고정할 수 있다.

본 고안의 제1 실시예의 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조가 전자 장치의 회로 기판(4)에 설치되고, 사용자가 회로 기판(4)에 평행한 수평 변위(planar displacement)을 발생하기 위해 키캡(2)을 밀 때, 마그네틱 엘리먼트(1)는 키캡(2)과 함께 움직이고, 탄성 멤버(3)의 헬리컬 구조는 역탄성력을 대응되게 발생시키기 위한 에너지를 저장하기 위해 탄성적으로 변형된다. 일단 미는 힘이 제거되면, 탄성 멤버(3)의 헬리컬 구조에 저장된 에너지는 마그네틱 엘리먼트(1)를 초기 위치로 되돌아가는 방향으로 밀기 위해 해방된다. 비슷하게, 사용자가 회로 기판(4)에 상대적으로 수직 변위(vertical displacement)를 발생하기 위해 키캡(2)을 밀 때, 탄성 멤버(3)의 헬리컬 구조는 대응하는 역탄성력을 저장하기 위해 탄성적으로 변형될 수 있다. 일단 사용자의 미는 힘이 제거되면, 탄성 멤버(3)의 헬리컬 구조는 마그네틱 엘리먼트(1)를 그것의 초기 위치로 되돌아가는 방향으로 밀 수 있다.

본 고안의 제1 실시예에서, 마그네트 엘리먼트는 탄성 멤버(3)의 홀더(31)에 최초로 설치되고 그 다음에 키캡(2)의 환형 플랜지(21) 내에 배치되지만, 그러나 마그네트 엘리먼트(1)의 일부는 도 5에 도시된 바와 같이 횡단면의 관계에서 키캡(2)의 환형 플랜지(21) 내에 배치된다.

본 고안의 제1 실시예에서, 탄성 멤버(3), 홀더(31), 및 제한 링(32)은 우수 한 전기 절연성을 갖는 탄성 플라스틱 물질(elastic-plastic material)을 이용하여 사출 성형 공정(injection forming process)에 의해 형성될 수 있으며, 따라서 평면 방향(planar direction)으로의 탄성 멤버(3)의 탄성 복원력은 탄성 멤버(3)의 헬리컬 구조의 인벌류트 곡선들의 긴장 각도(degree of tightness)를 미세 조정함으로써 조절될 수 있다. 수직 방향(vertical direction)으로의 탄성 멤버(3)의 복원력이 미세 조정될 필요가 있을 때, 탄성 멤버(3)의 헬리컬 구조의 치수들 또는 단면 형상을 변경함으로써 조절될 수 있다.

본 고안의 제2 실시예는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전자 장치의 회로 기판(4)에 구비된 관통홀(412)들은, 제한 링(32)의 록킹 후크(322)들이 회로 기판(4)을 관통하여 전자 장치의 케이싱(7)과 같은 전자 장치의 다른 부분에 고정시키도록 하는 구멍이다.

본 고안의 제3 실시예는 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 및 도 12에 도시된 바와 같이, 탄성 멤버(3)의 헬리컬 구조는 전형적인 헬리컬 스프링이고, 따라서 탄성 멤버(3)는 공동부들을 구비한다.

본 고안의 제3 실시예에서, 키캡(2)은 마그네틱 엘리먼트(1)를 수납하기 위하여 회로 기판(4)을 향해 뻗은 환형 플랜지(21)를 구비하고, 탄성 멤버(3)는 환형 플랜지(21)의 외부 가장자리에 연결되며, 따라서 마그네틱 엘리먼트(3), 키캡(2), 및 탄성 멤버(3) 사이의 상대적인 위치들은 정의될 수 있다.

본 고안의 제3 실시예에서, 멀티 방향 키 유닛 구조는 하우징(5)과 베이스(6)를 더 구비하고, 하우징(5)은 키캡(2)이 느슨하게 관통하도록 그 중앙 지역에 배치된 관통홀(51)을 구비하며, 하우징(5)은 키캡(2)과 탄성 멤버(3)를 실질적으로 덮는다.

본 고안의 제3 실시예의 탄성 멤버(3)는 본 고안의 제1 실시예의 제한 링(32)을 가지고 있지 않으며, 복수개의 위치결정핀(52)들은 본 고안의 제3 실시예의 하우징(5)에 배치되고, 멀티 방향 키 유닛은 키캡(2), 탄성 멤버(3), 및 하우징(5)은 회로 기판(4)의 위치결정홀에 끼워지는 위치결정핀(52)들을 사용함으로써 회로 기판(4) 상에 배치될 수 있다. 한편, 한 쌍의 록킹 후크(53)들은 전자 장치의 케이싱 또는 회로 기판(4)에 하우징(5)을 고정하기 위하여 본 고안의 제3 실시예의 하우징(5)에 배치된다. 본 고안의 제3 실시예의 하우징(5)의 구조는 단순하고, 따라서 전자 장치의 케이싱 상에 배치된 디스플레이 패널일 수 있다.

본 고안의 제3 실시예에서, 베이스(6)는 케이싱과 같은 전자 장치 내의 적정 위치에 멀티 방향성 구조를 설치하기 위하여 사용되는 프레임(61)을 구비한다. 또한, 본 고안의 제3 실시예에서, 베이스(6)는 커넥터(62)를 구비하고, 그래서 회로 기판(4) 상의 회로들은 다른 회로들에 회로 기판(4) 상의 회로들을 전기적으로 연결시키는 커넥터(62)를 사용함으로써 단순화될 수 있으며, 그것에 의해서 전체의 멀티 방향 키 유닛 구조를 모듈화시킬 수 있다.

본 고안의 제3 실시예에서, 복수개의 가이드홀(611)들은 회로 기판(4)의 각각의 위치결정홀(411)들에 대응하여 베이스(6)의 프레임(61)에 배치되어 있고, 따라서 하우징(5)의 위치결정핀(52)들은 위치결정홀(411)들과 가이드홀(611)들의 내부에 타이트(tight)하게 동시에 끼워질 수 있으며, 그것에 의해서 멀티 방향 키 유 닛 구조의 전체 어셈블리를 용이하게 완성할 수 있다.

본 고안의 제1 실시예와 제3 실시예를 비교하면, 본 고안의 제1 실시예에서 홀더(31)와 제한 링(32)은 탄성 멤버(3)의 어셈블리를 효과적으로 보조하는 보조물이라는 것이 이해될 수 있다. 하지만, 본 기술 분야에 숙련된 사람들은 홀더(31)와 제한 링(32)을 필요로 하지 않을 수 있다. 비슷하게, 본 고안의 제1 실시예에서 탄성 멤버(3), 홀더(31), 및 제한 링(32)은 그것들의 기계적인 구조들에 관하여 사출 성형 공정에 의해 형성된다. 하지만, 본 고안의 실제 적용에 있어서, 키캡(2)은 홀더(31)를 가지고 있지 않은 탄성 멤버(3)와 함께 형성될 수 있다. 본 고안의 제1 실시예에서, 키캡(2)은 조립을 시작할 때까지 탄성 멤버(3) 및 홀더(31)에 결합되지 않는다. 하지만, 전술한 일체로 형성된 키캡(2) 및 탄성 멤버(3)에서, 키캡(2)은 탄성 멤버(3)에 직접 고정하는 것에 익숙해질 수 있으며, 그것은 본 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 본 고안으로부터 간단히 알려질 수 있을 것이다.

다양한 개량들과 변형들은 본 고안의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 본 고안의 구조에서 만들어질 수 있는 것은 본 기술 분야에 숙련된 사람들에게 명백할 수 있다. 전술한 것의 관점에서, 본 고안은 이 고안의 개량들과 변형들을 커버하는 것으로 간주되고 그것들이 다음의 청구 범위들과 그들의 등가들의 범위 안에 제공된다.

도 1은 본 고안의 제1 실시예를 나타낸 사시도(schematic 3-D diagram)이다;

도 2는 제1 실시예의 측면도이다;

도 3은 제1 실시예의 분해도이다;

도 4는 제1 실시예의 평면도이다;

도 5는 도 4의 A-A선에 따라 도시된 단면도이다;

도 6은 본 고안의 제2 실시예를 나타낸 사시도이다;

도 7은 도 6의 A′-A′선에 따라 도시된 단면도이다;

도 8은 본 고안의 제3 실시예를 나타낸 사시도이다;

도 9는 다른 시야 각도로 제3 실시예의 하우징을 나타낸 사시도이다;

도 10은 제3 실시예의 분해도이다;

도 11은 제3 실시예의 평면도이다;

도 12는 도 11의 B-B선에 따라 도시된 단면도이다; 및

도 13은 미국공개특허 제20080048649호의 얇은 입력 장치를 나타낸 분해도이다.

Claims (5)

1. 키캡;

   상기 키캡에 적어도 한 부분이 배치된 마그네틱 엘리먼트; 및

   그 중앙 지역으로부터 직경 방향으로 외측을 향해 점진적으로 증가하는 헬리컬 구조를 구비한 탄성 멤버를 포함하며,

   상기 탄성 멤버의 중앙 형상은 상기 키캡에 근접하게 배치되고, 상기 키캡과 상기 마그네틱 엘리먼트의 동작은 상기 탄성 멤버에 의해 제한되는 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 탄성 멤버의 헬리컬 구조의 외부 가장자리에 배치된 제한 링을 더 포함하고,

   상기 탄성 멤버는 상기 제한 링과 협력함으로써 배치되는 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 탄성 멤버의 상기 제한 링 및 상기 헬리컬 구조는 전기 절연 물질을 이 용하여 사출 성형 공정에 의해 일체로 형성된 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 키캡 및 상기 탄성 멤버는 일체로 형성된 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조.
5. 제1항에 있어서,

   상기 헬리컬 구조는 헬리컬 스프링인 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 멀티 방향 키 유닛 구조.

Images