적은 이동 스위치 조립체

적은 이동 스위치 조립체{LOW TRAVEL SWITCH ASSEMBLY}

관련 출원의 상호 참조

본 특허 협력 조약 특허 출원은 2013년 5월 27일에 출원되고 명칭이 "Low Travel Switch Assembly"인 미국 가특허 출원 제61/827,708호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전문이 본 명세서에 참조로서 포함된다.

기술분야

본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 입력 디바이스용 스위치에 관한 것일 수 있는데, 더욱 상세하게는 키보드 또는 다른 입력 디바이스용 적은 이동 스위치 조립체(low travel switch assembly)에 관한 것일 수 있다.

많은 전자 디바이스(예컨대, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 모바일 디바이스 등)는 그것의 입력 디바이스들 중 하나로서 키보드를 포함한다. 전자 디바이스들에 통상적으로 포함되는 다양한 유형의 키보드들이 있다. 이러한 유형들은 주로 그것들이 채용하는 스위치 기술에 의해 구분된다. 가장 통상적인 키보드 유형들 중 하나는 돔-스위치(dome-switch) 키보드이다. 돔-스위치 키보드는 적어도 키 캡(key cap), 층상 전기 멤브레인(layered electrical membrane), 및 키 캡과 층상 전기 멤브레인 사이에 배치된 탄성 돔을 포함한다. 키 캡이 그것의 원래 위치로부터 눌러지는 경우, 탄성 돔의 최상위 부분은 (그것의 원래 위치로부터) 아래쪽으로 이동하거나 변위하고 층상 전기 멤브레인과 접촉하여 스위칭 동작 또는 이벤트를 초래한다. 키 캡이 후속적으로 릴리즈(release)되는 경우, 탄성 돔의 최상위 부분은 그것의 원래 위치로 복귀하고, 키 캡을 또한 그것의 원래 위치로 다시 이동하게 한다.

스위칭 이벤트를 용이하게 하는 것에 부가하여, 통상적인 탄성 돔은 또한 키 캡을 누르는 사용자에게 촉각 피드백을 제공한다. 통상적인 탄성 돔은 그것이 소정 범위의 거리들에 걸쳐 눌리고 릴리즈되는 경우 소정 방식으로 작동함으로써(예컨대, 형상을 변경함으로써, 좌굴(buclking)시킴로써, 좌굴시키지 않음(unbuclking)으로써 등) 이러한 촉각 피드백을 제공한다. 이러한 작동은 통상적으로 키 캡을 (탄성 돔 위에 놓여 있으면서) 그것의 본래 위치로부터 소정 거리를 이동시키는데 필요한 힘의 양을 정의하는 힘-변위 곡선에 의해 특징지어진다.

종종 전자 디바이스들 및 키보드들을 더 작게 만드는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위하여, 디바이스의 일부 컴포넌트들은 더 작게 만들어질 필요가 있을 수 있다. 더욱이, 디바이스의 소정 이동 가능한 컴포넌트들은 또한 그것들이 그것들의 의도된 기능들을 수행하기 어렵게 만들 수 있는, 이동하기에 더 적은 공간을 또한 가질 수 있다. 예를 들면, 통상적인 키 캡은 그것이 눌러지는 경우 소정 최대 거리를 이동하도록 설계된다. 키 캡의 본래(눌리지 않은) 위치로부터 그것의 가장 먼(눌린) 위치까지의 전체 거리는 종종 "이동(travel)" 또는 "이동량"으로 지칭된다. 디바이스가 더 작게 만들어지는 경우, 이러한 이동은 더 작게 될 필요가 있을 수 있다. 그러나, 더 작은 이동은 대응하는 탄성 돔의 이동(movement)의 더 작거나 제한적인 범위를 필요로 하고, 이는 그것의 의도된 힘-변위 특성들에 따라 동작하고 사용자에게 적절한 촉각 피드백을 제공하는 탄성 돔의 능력을 방해할 수 있다.

적은 이동 스위치 조립체, 시스템 및 그를 이용하는 방법들이 제공된다.

일부 실시예들에서, 상부 및 하부 부분들을 갖는 돔형 표면, 및 상부 및 하부 부분들 사이의 돔형 표면 내에 일체화된 튜닝 부재(tuning member)들의 세트를 포함하는 적은 이동 돔이 제공된다. 튜닝 부재들은 적은 이동 돔의 힘-변위 곡선 특성을 제어하도록 동작할 수 있다. 또한, 돔형 표면은 튜닝 부재들 및 튜닝 부재들을 이격시키는 적어도 하나의 영역을 정의할 수 있다.

일부 실시예들에서, 돔 형상 표면의 미리정의된 부분들의 세트를 선택적으로 제거하여, 미리정의된 힘-변위 곡선 특성에 따라 동작하도록 돔 형상 표면을 튜닝함으로써 적은 이동 돔을 제조하는 방법.

일부 실시예들에서, 키 캡, 키 캡 아래에 상주하는 지지 구조체, 키 캡 밑에 배치되며 개구들의 세트가 그 위에 형성된 돔형 표면, 및 돔형 표면 아래에 위치하고 스위치 이벤트를 트리거하도록 동작하는 전기 멤브레인을 포함하는 스위치 조립체가 제공된다. 개구들의 세트는, 전기 멤브레인이 스위치 이벤트를 트리거하지 않는 경우 스위치 조립체를 적소에 유지하고 미리정의된 힘-변위 곡선에 따라 작동하도록 스위치 조립체를 제어하도록 동작할 수 있다. 위 키 캡은 최대 0.5 밀리미터 이동하도록 동작할 수 있다.

본 발명의 상기 양태들과 다른 양태들 및 이점들은 명세서 전반에 걸쳐 동일한 도면 부호가 동일한 부품을 지칭하는 첨부한 도면과 함께 취한 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 고려에 따라 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 적어도 하나의 실시예에 따른, 적은 이동 돔, 키 캡, 지지 구조체, 및 멤브레인을 포함하는 스위치 메커니즘의 단면도이다.
도 2는 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 1의 적은 이동 돔의 사시도이다.
도 3은 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 2의 적은 이동 돔의 평면도이다.
도 4는 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 3의 선 AA으로부터 취한 도 3의 적은 이동 돔의 단면도이다.
도 5는 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 4와 유사한, 적은 이동 돔이 제1 상태에서 도 1의 키 캡과 멤브레인의 사이에 상주하는 도 3의 적은 이동 돔의 단면도이다.
도 6은 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 5와 유사한, 제2 상태에서 도 5의 적은 이동 돔, 키 캡 및 멤브레인의 단면도이다.
도 7은 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 5와 유사한, 제3 상태에서 도 5의 적은 이동 돔, 키 캡 및 멤브레인의 단면도이다.
도 8은 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 5와 유사한, 제4 상태에서 도 5의 적은 이동 돔, 키 캡 및 멤브레인의 단면도이다.
도 9는 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 5 내지 도 8의 키 캡 및 적은 이동 돔이 그에 따라 동작할 수 있는 미리정의된 힘-변위 곡선을 도시한다.
도 10은 적어도 하나의 실시예에 따른, 다른 적은 이동 돔의 평면도이다.
도 11은 적어도 하나의 실시예에 따른, 또 다른 적은 이동 돔의 평면도이다.
도 12는 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 4와 유사한, 넙(nub)을 포함하는 도 3의 적은 이동 돔의 단면도이다.
도 13은 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 2의 적은 이동 돔을 제공하는 예시적인 프로세스이다.
도 14는 또 다른 샘플의 적은 이동 돔의 평면도이다.

적은 이동 스위치 조립체, 시스템 및 그를 이용하는 방법들이 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명된다.

도 1은 적은 이동 돔(100), 키 캡(200), 지지 구조체(300) 및 멤브레인(500)을 포함하는 스위치 메커니즘의 단면도이다. 적은 이동 돔(100)은 임의의 적합한 유형의 재료(예컨대, 금속, 고무 등)로 구성될 수 있고 탄성일 수 있다. 예를 들면, 적은 이동 돔(100)에 힘이 인가되는 경우, 그것의 탄력성은 힘이 후속적으로 릴리즈되는 경우 적은 이동 돔으로 하여금 그것의 원래 형상으로 복귀하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적은 이동 돔(100)은 돔 패드 또는 시트(도시하지 않음)의 일부일 수 있는 복수의 돔 중 하나일 수 있다. 예를 들면, 적은 이동 돔(100)은 이러한 돔 시트로부터 +Y 방향으로 돌출할 수 있다. 이러한 돔 시트는, 돔 패드의 각 돔이 키보드의 특정 키 캡 밑에 상주할 수 있도록 키보드(도시하지 않음)의 키 캡(예컨대, 키 캡(200))의 세트 밑에 상주할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 적은 이동 돔(100)은 키 캡(200) 밑에 상주할 수 있다. 키 캡(200)은 지지 구조체(300)에 의해 지지될 수 있다. 지지 구조체(300)는 임의의 적합한 재료(예컨대, 플라스틱, 금속, 복합재 등)로 구성될 수 있고, 키 캡(200)에 기계적 안정성을 제공할 수 있다. 지지 구조체(300)는 예를 들면, 키 캡(200)의 누름 및 릴리즈 동안 각각 접촉하고 확장될 수 있는 가위식 메커니즘 또는 나비식 메커니즘일 수 있다. 일부 실시예들에서, 독립형 가위식 또는 나비식 메커니즘이 아니라, 지지 구조체(300)는 적은 이동 돔(100)의 다양한 부분들 상에 가압할 수 있는 키 캡(200)의 하측의 일부일 수 있다. 지지 구조체(300)의 물리적 본성에 상관 없이, 키 캡(200)은 적은 이동 돔(100) 상에 가압하여 멤브레인(500)을 통해 스위칭 동작 또는 이벤트에 영향을 줄 수 있다(도 5 내지 도 8에 관하여 이하 더 자세하게 설명됨). 도 1에 도시하지 않았지만, 키 캡(200)은 또한 키 캡(200)의 누름 동안 적은 이동 돔(100)의 최상위 부분과 접촉하도록 구성될 수 있는 낮은 단부를 포함할 수 있다.

도 1은 (예컨대, 키 캡(200)이 눌러지기 전에, 각 컴포넌트가 그것의 각각의 본래 위치에 있을 수 있는) 눌리지 않은 상태에서의 키 캡(200), 적은 이동 돔(100), 지지 구조체(300) 및 멤브레인(500)을 도시할 수 있다. 도 1은 부분적으로 눌리거나 완전히 눌린 상태에서 키 캡(200), 적은 이동 돔(100), 지지 구조체(300) 및 멤브레인(500)을 도시하지 않지만, 그것은 이러한 컴포넌트들이 임의의 이러한 상태들을 점유할 수 있음이 이해되어야 한다.

키 캡이 눌러진 경우 스위칭 이벤트를 용이하게 하는 것에 부가하여, 돔 스위치의 돔은 또한 다른 목적들로서 기능할 수 있다. 예로서, 돔은 키 캡이 눌림으로부터 릴리즈된 후에 키 캡으로 하여금 그것의 본래 상태 또는 위치로 복귀하게 할 수 있다. 다른 예로서, 돔은 사용자가 키 캡을 누르는 경우 사용자에게 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 돔의 물리적 속성들(예컨대, 탄성력, 크기, 형상 등)은 그것이 제공하는 촉각 피드백의 레벨을 결정할 수 있다. 특히, 물리적 속성들은 소정 범위의 거리들에 걸쳐 (예를 들면, 키 캡이 돔 위에 놓여 있는 경우) 키 캡을 이동시키는데 필요한 힘의 양 사이의 관계를 정의할 수 있다. 이러한 관계는 힘-변위 곡선에 의해 표현될 수 있고, 돔은 이러한 곡선에 따라 동작할 수 있다.

키 캡을 이동시키는데 필요한 힘의 양은 키 캡이 그것의 본래 위치로부터 얼마나 멀리 이동되었는지에 따라 변할 수 있고, 사용자는 이러한 변동의 결과로서 촉각 피드백을 경험할 수 있다. 예를 들면, 그것의 본래 또는 초기 위치로부터 제1 거리(예를 들면, 돔이 압괴(collapse)되거나 좌굴되기 직전 지점까지)까지 돔의 최상위 부분을 이동시키는데 필요한 힘은 힘(F1)일 수 있다.

이러한 제1 거리를 지나 최상위 부분을 계속해서 이동시키는데 필요한 힘은 힘(F1)보다 작을 수 있다. 이는 최상위 부분이 제1 거리를 지나 이동하는 경우 돔이 좌굴되거나 압괴될 수 있기 때문이며, 이는 최상위 부분을 계속해서 이동시키는데 필요한 힘을 줄일 수 있다.

돔이 완전히 좌굴되거나 압괴되는 지점까지 최상위 부분을 이동시키는데 필요한 힘은 힘(F2)일 수 있다. 이어서, 키 캡이 그것의 가장 멀거나 가장 눌린 지점까지 도달할 때까지 최상위 부분을 계속해서 이동시키는데 필요한 힘은 증가할 수 있다. 따라서, 사용자는 돔의 힘-변위 특성들에 기인하여 소정 촉각 피드백을 경험할 수 있다.

돔의 힘-변위 특성들이 알려진 경우 촉각 피드백이 정량화될 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱 상세하게는, 촉각 피드백은, 그것의 본래 위치로부터 돔이 완전히 좌굴되거나 압괴되는 거리까지 최상위 부분을 이동시키는데 필요한 힘(예컨대, 힘(F2))에 대한 그것의 본래 위치로부터 돔이 좌굴되거나 압괴되기 시작하기 직전의 거리까지 돔의 최상위 부분을 이동시키는데 필요한 힘(예컨대, 힘(F1))의 비(예컨대, 클릭 비)의 함수이다.

돔의 촉각 피드백이 돔의 힘-변위 특성들에 달려있기 때문에, 최적 또는 적절한 촉각 피드백이 미리정의된 경우 돔의 힘-변위 특성들이 결정될 수 있음이 또한 이해되어야 한다. 예를 들면, 돔은 클릭 비가 대략 50%인 경우 최적의 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 이러한 클릭 비는 최적의 촉각 피드백을 제공하는데 필요한 힘-변위 특성들(예컨대, 힘(F1) 및 힘(F2))을 결정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 돔의 물리적 속성들이 힘-변위 특성들에 대응하기 때문에, 돔은 이러한 속성들을 충족하도록 특정하게 구축될 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 종종 전자 디바이스들 및 키보드들을 더 작게 만드는 것이 바람직할 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 디바이스의 일부 컴포넌트들은 더 작게 만들 필요가 있을 수 있다. 더욱이, 디바이스의 소정 이동 가능한 컴포넌트들은 또한 그것들이 그것들의 의도된 기능들을 수행하기 어렵게 만들 수 있는, 이동하기에 더 적은 공간을 또한 가질 수 있다. 예를 들면, 키보드의 키 캡들의 이동은 더 작아야 할 것이다. 그러나, 더 작은 이동은 더 작거나 제한적인 범위의 대응하는 돔의 이동을 필요로 하고, 이는 그것의 의도된 힘-변위 특성들에 따라 동작하고 사용자에게 적절한 촉각 피드백을 제공하는 돔의 능력을 방해할 수 있다.

돔의 물리적 속성들이 돔의 촉각 피드백과 연관되므로, 그것들은 조정되거나, 수정되거나, 조작되거나 그렇지 않으면 튜닝되어 더 작은 이동을 보상하면서 또한 미리정의된 촉각 피드백을 제공할 수 있다.

돔의 소정 물리적 속성들은 조정되거나, 수정되거나, 조작되거나, 그렇지 않으면 튜닝되어 특정 이동을 보상하면서 또한 미리정의된 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 즉, 돔의 소정 물리적 속성들은 돔이 미리결정된 힘-변위 곡선 특성들에 따라 동작하도록 튜닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 돔의 높이, 두께 및 직경은 튜닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 돔의 표면은 조정되거나 수정되어 표면의 구조적 완전성(structural integrity)을 튜닝할 수 있다.

도 2는 적은 이동 돔(100)의 사시도이다. 도 3은 적은 이동 돔(100)의 평면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 적은 이동 돔(100)은 상부 부분(140)(예컨대, 돔형 표면(102)의 최상위 부분을 포함할 수 있음), 하부 부분(110), 및 상부 부분(140)과 하부 부분(110) 사이에 배치된 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158)의 세트를 갖는 돔형 표면(102)을 포함할 수 있다. 돔형 표면(102)은 반구형(hemispherical, semispherical) 또는 볼록 프로파일을 가질 수 있으며, 이때 상부 부분(140)은 프로파일의 상부를 형성하고 낮은 부분(110)은 프로파일의 베이스를 형성한다. 하부 부분(110)은 예를 들면, 원형, 타원형, 직선형 또는 기타 다각형 형상과 같은 임의의 적합한 형상을 취할 수 있다.

적은 이동 돔(100)의 물리적 속성은 임의의 적합한 방식으로 튜닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158)은 돔형 표면(102)에 일체화되거나 형성될 수 있는 돔형 표면(102)의 절결부(cutout) 또는 개구들일 수 있다. 즉, 돔형 표면(102)의 (예컨대, 미리정의된 크기 및 형상의) 미리정의된 부분들은 제거되어 적은 이동 돔(100)이 미리결정된 힘-변위 곡선 특성들에 따라 동작하게 하도록 그것을 제어하거나 튜닝할 수 있다.

튜닝 부재들(152, 154, 156, 158)은 돔형 표면(102)의 하나 이상의 부분이 돔형 표면(102)의 하부 부분(110)으로부터 돔형 표면(102)의 최상위 부분(140)까지 연장될 수 있도록 서로 이격될 수 있다. 예를 들면, 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158)은, 돔형 표면(102)의 벽 또는 아암 부분들(132, 134, 136, 138)이 부분(110)으로부터 최상위 부분(140)까지 연장될 수 있는 십자형(또는 X 형상) 부분(130)을 형성할 수 있도록 서로 균일하게 이격될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 돔형 표면(102)의 부분들(172, 174, 176, 178)은 각각 십자형 부분(130)의 일부분들과 부분적으로 인접할 수 있을 뿐만 아니라, 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158)에 기인하여 십자형 부분(130)의 다른 부분들로부터 부분적으로 이격될 수 있다.

도 2 및 도 3은 단지 4개의 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158)을 도시하지만, 일부 실시예들에서, 적은 이동 돔(100)은 더 많거나 더 적은 튜닝 부재들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158) 각각의 형상은 적은 이동 돔(100)이 미리결정된 힘-변위 곡선 특성들에 따라 동작할 수 있도록 튜닝될 수 있다. 특히, 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158) 각각은 특정 형상을 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들면 적은 이동 돔(100)을 위에서 볼 때, 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158) 각각은 L 형상을 갖는 것으로 나타날 수 있다. 일부 실시예들에서, 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158)은 파이(pie) 또는 웨지(wedge) 형상을 가질 수 있다.

일반적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 돔(100)이 대향 빔들의 세트를 정의함이 이해되어야 한다. 각 빔은 한 쌍의 아암 세그먼트들에 의해 정의되고 일반적으로 돔(100)의 표면을 가로질러 인접한다. 예를 들면, 제1 빔은 아암 부분들(134, 138)에 의해 정의될 수 있는 반면, 제2 빔은 아암 부분들(132, 136)에 의해 정의된다. 따라서, 빔들은 돔의 상부에서 서로 교차되지만, 일반적으로 서로 대향된다(예컨대, 서로 상이한 방향으로 연장됨). 본 실시예에서, 빔들은 90도만큼 대향되지만, 다른 실시예들은 상이한 각도들만큼 대향되거나 오프셋된 빔들을 가질 수 있다. 유사하게, 더 많거나 더 적은 빔들이 다양한 실시예들에서 나타나거나 정의될 수 있다.

빔들은 충분한 힘이 돔 상에 가해지는 경우 압괴하거나 변위하도록 구성될 수 있다. 따라서, 빔들은 특정 힘-변위 곡선에 따라 아래쪽으로 이동할 수 있다; 크기, 형상, 두께 및 다른 물리적 특성들을 수정하는 것은 유사하게 힘-변위 곡선을 수정할 수 있다. 따라서, 빔들은 제1 힘에서 하향 모션 및 제2 힘에서 상향 모션 또는 이동을 제공하기 위한 방식으로 튜닝될 수 있다. 따라서, 빔들은 키 캡 상에(따라서 돔 상에) 가해진 힘이 제1 임계치를 초과하는 경우 아래쪽으로 스냅(snap)될 수 있고, 가해진 힘이 제2 임계치보다 작은 경우 초기 또는 디폴트 위치로 복귀될 수 있다. 제1 및 제2 임계치들은 제2 임계치가 제1 임계치보다 작도록 선택될 수 있고, 따라서 돔(100)에 히스테리시스(hysteresis)를 제공할 수 있다.

돔(100)에 대한 힘 곡선이 빔들 및/또는 아암 부분들(132, 134, 136, 138)의 소정 특성들을 조정함으로써 뿐만 아니라 또한 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158)의 크기 및 형상을 수정함으로써 조정될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들면, 튜닝 부재들은 더 크거나 더 작게 만들어 질 수 있고, 상이한 면적들 및/또는 단면들을 가질 수 있고, 기타 등등이다. 튜닝 부재들(152, 154, 156, 158)에 대한 이러한 조정은 또한 돔(100)의 힘-변위 곡선을 수정할 수 있다.

일부 실시예들에서, 적은 이동 돔(100)의 아암 부재들(132, 134, 136, 138) 각각은 적은 이동 돔(100)이 미리결정된 힘-변위 곡선 특성들에 따라 동작할 수 있도록 튜닝될 수 있다. 특히, 아암 부분들(132, 134, 136, 138) 각각은 미리정의된 두께보다 작을 수 있는 두께(A1)(예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이)를 갖도록 튜닝될 수 있다. 예를 들면, 두께(A1)는 일부 실시예들에서 대략 0.6 밀리미터보다 작거나 그와 동일할 수 있지만, 다른 실시예들에서 더 두껍거나 더 얇을 수 있다.

일부 실시예들에서, 적은 이동 돔(100)의 재료의 강도는 적은 이동 돔(100)이 미리결정된 힘-변위 곡선 특성들에 따라 동작할 수 있도록 튜닝될 수 있다. 특히, 적은 이동 돔(100)의 재료의 강도는, 십자형 부분(130)이 재료가 더 연성일 경우 만큼 쉽게 좌굴되지 않을 수 있도록 미리정의된 강도보다 크게 되도록 튜닝될 수 있다.

도 2 및 도 3은 십자형 부분(130)을 갖는 돔형 표면(102)을 도시할 수 있지만, 돔형 표면(102)은 임의의 적합한 수의 아암 부분들을 포함할 수 있는 부분을 가질 수 있음이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 4개의 아암 부분들(132, 134, 136, 138)을 갖는 것이 아니라, 돔형 표면(102)은 더 많거나 더 적은 아암 부분들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적은 이동 돔(100)은 튜닝되어, 키 캡(200)이 스위치 이벤트를 겪고 있지 않는 경우(예컨대, 눌러지고 있지 않음) 키 캡(200) 및 지지 구조체(300)를 그것들의 각각의 본래 위치들에 유지하도록 동작하게 할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 적은 이동 돔(100)은 미리결정된 힘-변위 곡선 특성들에 따라 동작하도록 키 캡(200)(그리고 포함된다면, 지지 구조체(300))을 제어할 수 있다.

적은 이동 돔(100)이 어떻게 튜닝되는지 상관 없이, 외부 힘이 상부 부분(140)에 인가되면(예를 들면, 도 1의 키 캡(200) 상에 또는 그를 통해), 십자형 부분(130)은 ―Y 방향으로 이동할 수 있고, 아암 부분들(132, 134, 136, 138)로 하여금 형상 및 좌굴을 변경하게 할 수 있다. 결과로서, 하측(예컨대, 돔형 표면(102)의 최상위 부분(140)의 정반대)은 십자형 부분(130)이 ―Y 방향으로 충분한 거리를 이동하는 경우 키보드의 멤브레인(예컨대, 도 1의 멤브레인(500))의 일부분과 접촉할 수 있다. 이러한 방식으로, 스위칭 동작 또는 이벤트가 트리거될 수 있다.

도 10은 적은 이동 돔(100)과 유사할 수 있고 미리결정된 힘-변위 곡선 특성들을 따라 동작하도록 튜닝될 수 있는 대안적인 적은 이동 돔(1000)의 평면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 적은 이동 돔(1000)은 십자형 부분(1030), 및 튜닝 부재들(1020, 1040, 1060, 1080)의 세트를 포함할 수 있다. 적은 이동 돔(1000)을 위에서 보는 경우(예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이), 튜닝 부재들(1020, 1040, 1060, 1080) 각각은 파이 형상으로 나타날 수 있다.

도 11은 적은 이동 돔(100)과 유사할 수 있고 미리결정된 힘-변위 곡선 특성들을 따라 동작하도록 튜닝될 수 있는 다른 대안적인 적은 이동 돔(1100)의 평면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 적은 이동 돔(1100)은 표면(1180), 및 튜닝 부재들(1050)의 세트를 포함할 수 있다. 적은 이동 돔(1100)을 위에서 보는 경우(예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이), 튜닝 부재들(1150) 각각은 임의의 적합한 형상(예컨대, 타원형, 원형, 직사각형 등)을 갖도록 나타날 수 있다.

도 4는 도 3의 선 AA으로부터 취한 적은 이동 돔(100)의 단면도이다. 도 4는 도 1과 유사하지만 지지 구조체(300)를 도시하지 않는다. 일부 실시예들에서, 지지 구조체(300)는 필수가 아닐 수 있고, 스위칭 조립체는 단지 키 캡(200), 적은 이동 돔(100) 및 멤브레인(500)을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 십자형 부분(130)의 아암 부분들(132, 136)은 돔형 표면(102)을 가로질러 연장될 수 있는 인접 아암 부분을 형성할 수 있다.

도 5는 도 4와 유사한, 적은 이동 돔(100)이 제1 상태에서 키 캡(200)과 멤브레인(500)의 사이에 상주하는, 적은 이동 돔(100)의 단면도이다. 키 캡(200), 적은 이동 돔(100) 및 멤브레인(500)은, 예를 들면, 키보드의 키 스위치들 또는 스위치 조립체들 중 하나를 형성할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 키 캡(200)은 바디 부분(201) 및 접촉 부분(210)을 포함할 수 있다. 바디 부분(201)은 캡 표면(202) 및 하측(204)을 포함할 수 있고, 접촉 부분(210)은 접촉 표면(212)을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 키 캡(200)은 그것의 본래 위치(220)에 있을 수 있다(예컨대, 캡 표면(202)이 (예를 들면, 사용자로부터) 임의의 힘을 수신하기 이전에). 더욱이, 적은 이동 돔(100) 및 멤브레인(500) 각각은 그것들의 각각의 본래 위치들에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 멤브레인(500)은 적은 이동 돔(100)과 상호작용할 수 있는 인쇄회로기판("PCB")의 일부분일 수 있다. 도 1에 관하여 상기 설명한 바와 같이, 적은 이동 돔(100)은 키보드(도시하지 않음)의 컴포넌트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 키보드는 PCB, 및 (예를 들면, 키 캡(200)이 외부 힘을 통해 ―Y방향으로 눌러지는 경우) 키 스위칭을 제공할 수 있는 멤브레인을 포함할 수 있다. 멤브레인(500)은 상부 층(510), 하부 층(520) 및 상부 층(510)과 하부 층(520) 사이의 간격(530)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 멤브레인(500)은 또한 쓰루홀(552)(예컨대, 도금된 쓰루홀)을 포함할 수 있는 지지 층(550)을 포함할 수 있다. 상부 및 하부 층들(510, 520)은 지지 층(550) 위에 상주할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 층(510) 및 하부 층(520)은 각각 Y 방향으로 미리정의된 두께를 가질 수 있고, 간격(530)은 미리정의된 높이를 가질 수 있다. 상부, 하부 및 지지 층들(510, 520, 550) 각각은 임의의 적합한 재료(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET") 폴리머 시트들과 같은 플라스틱 등)로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상부 및 하부 층들(510, 520) 각각은 미리정의된 두께를 각각 가질 수 있는 PET 폴리머 시트들로 구성될 수 있다.

상부 층(510)은 대응하는 전도성 패드(도시하지 않음)에 결합하거나 그를 포함할 수 있고, 하부 층(520)은 대응하는 전도성 패드(도시하지 않음)에 결합하거나 그를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 전도성 패드들 각각은 전도성 겔의 형태일 수 있다. 전도성 패드들의 겔-유사 본성은 예를 들면 사용자가 키 캡(200)을 누르는 경우 사용자에게 개선된 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 상부 층(510)과 연관된 전도성 패드는 상부 층(510)의 하측 상에 대응하는 전도성 트레이스(conductive trace)들을 포함할 수 있고, 하부 층(520)과 연관된 전도성 패드는 하부 층(520)의 상부 측 상에 전도성 트레이스들을 포함할 수 있다. 이러한 전도성 패드들 및 대응하는 전도성 트레이스들은 임의의 적합한 재료(예컨대, 은 또는 구리와 같은 금속, 전도성 겔, 나노와이어 등)로 구성될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 간격(530)은 예를 들면, 적은 이동 돔(100)이 좌굴되고 십자형 부분(130)이 ―Y 방향으로 이동되는 경우(예컨대, 키 캡(200)의 캡 표면(202)에 인가되는 외부 힘에 기인하여), 상부 층(510)이 하부 층(520)과 접촉하게 할 수 있다. 특히, 간격(530)은 그것들의 대응하는 전도성 트레이스들이 서로 접촉할 수 있도록 상부 층(510)과 연관된 전도성 패드로 하여금 하부 층(520)과 연관된 전도성 패드에 물리적으로 액세스하게 할 수 있다. 이어서, 이러한 접촉은, 키 캡(200)에 대응하는 코드를 생성할 수 있는 처리 유닛(예컨대, 전자 디바이스 또는 키보드의 칩)(도시하지 않음)에 의해 검출될 수 있다.

일부 실시예들에서, 키 캡(200), 적은 이동 돔(100) 및 멤브레인(500)은 표면-장착 가능한 패키지에 포함될 수 있고, 이는 예를 들면, 전자 디바이스 또는 키보드의 조립을 용이하게 할 수 있고 또한 다양한 컴포넌트들에 신뢰성을 제공할 수 있다.

도 5는 스위치 이벤트를 트리거하는 데 사용될 수 있는 특정 층상 멤브레인을 도시하지만, 다른 메커니즘들이 또한 스위치 이벤트를 트리거하는 데 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 적은 이동 돔(100)은 전도성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 별개의 전도성 재료가 또한 상부 부분(140)의 하측 밑에 상주할 수 있다. 키스트로크(keystroke)가 발생하는 경우(예컨대, 외부 힘(A)이 키 캡(200)에 인가되는 경우), 적은 이동 돔(100)의 전도성 재료는 스위치 이벤트를 트리거할 수 있는 별개의 전도성 재료와 접촉할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 적은 이동 돔(100)은 적은 이동 돔(100)(따라서, 키 캡(200))이 미리결정된 힘-변위 곡선 특성들에 따라 동작할 수 있도록 임의의 적합한 방식으로 튜닝될 수 있다. 도 6 내지 도 8은, 도 5와 유사한, 각각 제2, 제3 및 제4 상태들에서의 적은 이동 돔(100), 키 캡(200) 및 멤브레인(500)의 단면도들이다. 도 9는 키 캡(200) 및 적은 이동 돔(100)이 그에 따라 동작할 수 있는 미리정의된 힘-변위 곡선(900)을 도시한다. F 축은 키 캡(200)에 인가된 힘을 (그램으로) 표현할 수 있고, D 축은 인가된 힘에 응답하여 키 캡(200)의 변위를 표현할 수 있다.

키 캡(200)을 그것의 본래 위치(220)(예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 그에 임의의 힘이 인가되기 전의 키 캡(200)의 위치)로부터 최대 변위 위치(250)(예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이)까지 누르는데 필요한 힘은 변할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 키 캡(200)을 변위시키는데 필요한 힘은 키 캡(200)이 본래 위치(220)(예컨대, 0 밀리미터)로부터 위치(230)(예컨대, VIa 밀리미터)까지 ―Y 방향으로 변위됨에 따라 점진적으로 증가할 수 있다. 필요한 힘의 이러한 점진적인 증가는 형상을 바꾸는 것에 대한 적은 이동 돔(100)의 저항(예컨대, ―Y 방향으로 변위하는 것에 대한 상부 부분(140)의 저항)에 적어도 부분적으로 기인한다. 키 캡(200)을 위치(230)로 변위시키는데 필요한 힘은 동작 또는 피크 힘으로 지칭될 수 있다.

키 캡(200)이 위치(230)(예컨대, VIa 밀리미터)로 변위하는 경우, 적은 이동 돔(100)은 더이상 압력에 저항할 수 없으며, 좌굴되기 시작할 수 있다(예컨대, 십자형 부분(130)이 좌굴되기 시작할 수 있음). 후속적으로 키 캡(200)을 위치(230)(예컨대, VIa 밀리미터)로부터 위치(240)(예컨대, VIb 밀리미터)까지 변위시키는데 필요한 힘은 점진적으로 감소될 수 있다.

키 캡(200)이 위치(240)(예컨대, VIb 밀리미터)로 변위하는 경우, 적은 이동 돔(100)의 상부 부분(140)의 하측은 멤브레인(500)과 접촉하여 스위치 이벤트 또는 동작을 초래하거나 트리거할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하측은 키 캡(200)이 위치(240)로 변위하기 약간 전에 또는 약간 후에 멤브레인(500)과 접촉할 수 있다. 접촉 표면(107)이 멤브레인(500)과 접촉하는 경우, 멤브레인(500)은 +Y 방향으로 반대 힘을 제공할 수 있고, 이는 키 캡(200)을 계속해서 위치(240)를 넘어 변위시키는데 필요한 힘을 증가시킬 수 있다. 키 캡(200)을 위치(240)로 변위시키는데 필요한 힘은 인출(draw) 또는 복귀 힘으로 지칭될 수 있다.

키 캡(200)이 위치(240)로 변위하는 경우, 적은 이동 돔(100)은 그것의 좌굴 시에 또한 완료될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 부분(140)은 계속해서 ―Y 방향으로 변위할 수 있지만, 적은 이동 돔(100)의 십자형 부분(130)은 실질적으로 좌굴될 수 있다. 후속적으로 키 캡(200)을 위치(240)(예컨대, VIb 밀리미터)로부터 위치(250)(예컨대, VIc 밀리미터)까지 변위시키는데 필요한 힘은 점진적으로 증가될 수 있다. 위치(250)는 키 캡(200)의 최대 변위 위치(예컨대, 바닥을 친 위치)일 수 있다. 힘(예컨대, 외부 힘(A))이 키 캡(200)으로부터 제거되는 경우, 이어서 탄성 돔(100)은 좌굴되지 않고 그것의 본래 위치로 복귀될 수 있고, 키 캡도 본래 위치(220)로 복귀할 수 있다.

일부 실시예들에서, 접촉 위치(210)의 크기 또는 높이는 ―Y 방향으로의 키 캡(200)의 최대 변위 위치(250) 또는 이동을 결정하도록 정의될 수 있다. 예를 들면, 키 캡(200)의 이동은 대략 0.75 밀리미터, 1.0 밀리미터 또는 1.25 밀리미터가 되도록 정의될 수 있다.

상부 및 하부 층들(510, 520)의 겔-유사 전도성 패드들에 의해 적은 이동 돔(100) 및 키 캡(100)에 제공된 쿠션 효과에 부가하여, 일부 실시예들에서, 쓰루홀(552)은 또한 쿠션 효과를 제공할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 키 캡(200)이 최대 변위 위치(250)로 변위하고 적은 이동 돔(100)이 상부 층(510) 상에 완전히 좌굴되고 가압하는 경우, 하부 층(520)은 하부 층(520)의 부분이 쓰루홀(552)의 보이드 내로 들어갈 수 있도록 지지 층(550)을 구부리거나 그렇지 않으면 그와 상호작용할 수 있다. 이러한 방식으로, 키 캡(100)은 쿠션 효과를 제공받을 수 있고, 이는 사용자를 위한 개선된 촉각 피드백으로 변환할 수 있다.

일부 실시예들에서, 키 캡(200)은 접촉 부분(210)을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 키 캡(200)이 접촉 부분(210)을 포함하지 않는 경우, 예를 들면, 키 캡(200)의 하측(204)은 십자형 부분(130)의 상부 부분(140) 상에 가압하기에 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 실시예들에서, 적은 이동 돔(100)은 힘이 ―Y 방향으로 캡 표면(202)에 인가된 경우 하측(204)과 접촉할 수 있는 힘 집중기 넙(force concentrator nub)을 포함할 수 있다. 도 12는, 도 4와 유사한, 넙(1200)을 포함하는 적은 이동 돔(100)의 단면도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 힘 집중기 넙(1200)은 돔(100)의 상부 부분(140)과 접촉할 수 있는 하측(1204) 및 키 캡(200)의 하측(204)과 접촉할 수 있는 상부 측(1202)을 갖는 블록 형상을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 키 캡(200)이 외부 힘에 기인하여 ―Y 방향으로 변위하는 경우, 하측(204)은 상부 측(1202) 상에 가압하고 상부 부분(140) 상에 외부 힘을 지향시킬 수 있다.

도 13은 적은 이동 돔(100)을 제조하는 예시적인 프로세스(1300)이다. 프로세스(1300)는 동작(1302)에서 시작할 수 있다.

동작(1304)에서, 프로세스는 돔 형상 표면을 제공할 수 있다. 예를 들면, 동작(1304)은 임의의 튜닝 부재들이 그와 일체화되기 전에 돔형 표면(102)과 같은, 돔 형상 표면을 제공하는 것을 포함할 수 있다.

동작(1306)에서, 프로세스는 돔 형상 표면의 복수의 미리정의된 부분을 선택적으로 제거하여, 미리정의된 힘-변위 곡선 특성에 따라 동작하도록 돔 형상 표면을 튜닝하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 동작(1306)은 돔 형상 표면의 복수의 미리정의된 부분에서 개구들 또는 절결부(152, 154, 156, 158)를 형성하는 것을 포함할 수 있고, 개구들 각각은 L 형상 또는 파이 형상과 같은 미리정의된 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 동작(1306)은 십자형이 되게 나타날 수 있는 돔 형상 표면의 남은 부분을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 동작(1306)은 돔 형상 표면을 다이 절삭 또는 스탬핑하여 절결부(152, 154, 156, 158)를 생성하는 것을 포함할 수 있다.

도 14는 소정 실시예들에서 채용될 수 있는 또 다른 샘플 돔(1400)을 예시한다. 이러한 돔(1400)은 일반적으로 정사각형 또는 직사각형일 수 있다. 즉, 주 측벽들(1402, 1404, 1406, 1408)은 직선이며 돔(1400)의 외측 에지 또는 표면 모두 또는 대부분을 정의할 수 있다. 돔(1400)은 하나 이상의 각진 에지(1410)를 가질 수 있다. 여기서, 4개의 모서리들 각각은 각져 있다. 각진 모서리들(1410)은 인접한 돔들에 관한 키 및/또는 키보드, 유지 또는 보유 메커니즘들 등의 조립 동안 돔(1400)에 여유(clearance)를 제공할 수 있다. 또한, 각진 에지들은 아래에 있는 멤브레인에 관한 추가 표면 접촉을 제공할 수 있으므로, 일부 실시예들에서 멤브레인을 고정하기 위한 추가 영역을 제공할 수 있다. 대안적인 실시예들은 각진 에지들(1410) 중 일부 또는 모두를 생략할 수 있음이 이해되어야 한다. 도 14에 도시된 것과 같은 정사각형 및/또는 부분적으로 정사각형 베이스들은 상기 실시예들 중 하나에 의해 채용될 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예들에서, 원형 베이스(또는 다른 형상을 갖는 베이스)는 도 14에 도시된 아암 구조체가 채용될 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 2개의 빔들(1412, 1414)은 대각선 상에서 대향하는 각진 에지들(1410)(또는 각진 에지들이 없으면 모서리들) 사이에 연장될 수 있다. 대안적인 실시예들은 더 많거나 더 적은 빔들을 포함할 수 있다. 각 빔(1412, 1416)은 다수의 아암(1418, 1420, 1422, 1424)에 의해 형성되는 것으로 고려될 수 있다. 아암들(1418, 1420, 1422, 1424)은 돔(1400)의 상부(1428)에서 만날 수 있다. 아암들의 형상은 튜닝 부재들(1426)을 형성하기 위해 제거된 재료의 양 및 재료의 형상을 조정함으로써 변할 수 있고, 이는 본질적으로 돔(1400) 내에 형성된 보이드들 또는 애퍼처들이다. 힘-변위 곡선을 생성하기 위한 튜닝 부재들(1426) 및 빔들/아암들의 상호관계는 앞에서 논의하였다.

일반적으로 정사각형 또는 직사각형 프로파일을 갖는 돔(1400)을 채용함으로써, 정사각형 키 캡 아래의 돔을 위한 사용 가능한 면적은 최대화될 수 있다. 따라서, 빔들(1412, 1416)의 길이는 프로파일이 원형인 돔과 비교하는 경우 증가될 수 있다. 이는 빔들이 원형 돔 형상에 기인하여 더 짧아지게 제한되면 달성하기 어려울 수 있는 힘-변위 곡선에 따라 돔(1400)이 동작하게 할 수 있다. 예를 들면, 빔들의 휘어짐(상향 또는 하향 방향으로)은, 필요한 힘 임계치에 도달되면, 더 짧은 기간에 걸쳐 발생할 수 있다. 이는 더 급격한 느낌(crisper feeling)을 제공할 수 있거나, 연관된 키의 더 갑작스러운 눌림 또는 리바운드(rebound)를 제공할 수 있다. 또한, 돔(1400)의 힘-변위 곡선의 미세 튜닝은 빔들(1412, 1416)의 길이가 증가되므로 단순화될 수 있다.

적은 이동 스위치 조립체, 시스템들 및 그를 이용하는 방법들을 설명하였지만, 많은 변경들이 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 현재 알려져 있거나 나중에 안출되는, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 볼 때 청구된 주제로부터의 미약한 변경은 청구범위의 범주 내에 동등하게 있는 것으로 명백히 고려된다. 따라서, 통상의 기술자들에게 현재 알려져 있거나 나중에 알려지는 명백한 대체는 규정된 요소의 범주 내에 있는 것으로 규정된다. "위"와 "아래", "전방"과 "후방", "상부"와 "하부", "좌"와 "우", "길이"와 "폭" 등과 같은 다양한 방향 및 배향 용어는 본 명세서에서 단지 편의를 위해 사용될 수 있으며, 이들 단어의 사용에 의해 고정된 또는 절대적인 방향 또는 배향 제한이 의도되지 않음이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 디바이스들은 임의의 원하는 배향을 가질 수 있다. 재배향된다면, 상이한 방향 또는 배향 용어가 그의 설명에 사용되는 것이 필요할 수 있지만, 그것은 본 발명의 범주 및 기술적 사상 내에 있는 그의 근본적인 속성을 변경하지 않을 것이다. 또한, 본 발명의 개념들에 따라 구성된 전자 디바이스는, 구형, 원뿔형, 8면체 또는 그 조합을 포함하지만 이로 제한되지 않는 임의의 적합한 3차원 형상일 수 있다.

따라서, 제한보다는 예시의 목적으로 제공되는 기술된 실시예 이외의 것에 의해 본 발명이 실시될 수 있음을 통상의 기술자들은 이해할 것이다.