멤브레인 키보드 종류와 동작방식

1. 멤브레인 키보드 동작방식

멤브레인 키보드 또는 멤브레인 스위치 키보드에는 시스템 또는 장치의 신호를 활성화하기 위한 키를 나타내는 유연한 재료의 얇은 층이 있습니다. 개별 키는 명령을 내리기 위해 신호를 생성하는 전기 연결을 제어하는 기계식 스위치이며 각 스위치는 누를 때까지 비활성화된 전기 회로를 제어합니다.

 

멤브레인 키보드 기술은 전자 기기 및 가전 제품에서 볼 수 있습니다.

산업, 주거 및 상업용 장치에 데이터를 입력하고 로봇 공학 및 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기계에 명령을 제공하는 수단입니다. 컴퓨터 키보드는 주로 타이핑 및 게임 응용 프로그램에 사용됩니다.

 

 

 

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멤브레인 키보드는 몇 개의 레이어로 구성되며 키보드의 맨 위 레이어에는 모든 키가 포함되어 있습니다. 사용자가 키보드를 터치하고 누르는 위치이며 키가 환경에 노출되는 위치입니다. 플라스틱이나 고무와 같은 다양한 재료로 만들 수 있습니다.

 

키 아래에는 압력 패드가 있으며, 이 압력 패드는 얇고 유연한 고무 또는 플라스틱 멤브레인으로 만들어졌으며 뒷면에 전도성 흔적이 인쇄되어 있습니다. 다음 레이어를 구멍 레이어라고 하며 이 레이어는 키 옆에 있는 압력 패드를 맨 아래 레이어로 분리하여 키를 누르지 않을 때 기계적 접촉이 없도록 합니다. 마지막으로, 맨 아래 레이어에는 키보드의 회로에 연결된 인쇄된 전도성 트레이스도 포함되어 있습니다.

 

특정 키나 버튼을 누르면 키 아래의 전도성 트레이스가 키보드 내부의 회로에 부착된 전도성 트레이스에 닿습니다. 회로에는 스위치 배열이 있으며 각 스위치는 키에 할당됩니다. 이 기계적 접촉으로 인해 할당된 스위치가 닫히고 전류가 흐를 수 있습니다. 이 작업은 해당 신호를 장치의 처리 시스템으로 전송하여 누른 영숫자 문자 또는 명령을 등록합니다. 키보드 회로의 모든 스위치는 키를 사용하지 않을 때 일반적으로 열려 있습니다.

 

 

 

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2. 멤브레인 키보드의 종류

멤브레인 키보드는 여러 레이어와 플랫 스위치 또는 돔 스위치가 될 수 있는 멤브레인의 디자인이 특징입니다. 플랫 멤브레인 스위치는 압력 패드를 사용하지만 스위치가 작동될 때 피드백을 제공하지 않습니다. 돔 스위치에는 아이콘이나 문자가 인쇄된 돔이 있으며 돔을 누를 때 촉각 피드백을 제공합니다.

 

멤브레인 키보드의 스위치를 누르지 않으면 트레이스와 하단 레이어 사이의 비전도성 틈을 통해 전류가 흐를 수 없습니다. 하단과 전도성 층 사이의 접촉은 상단 층의 기호를 눌러 전도성 트레이스가 틈을 메우고 전류가 흐를 수 있도록 할 때 발생합니다.

 

많은 사용자가 설계에 피드백이 포함되어 있지 않은 경우 자동으로 작동하는 멤브레인 키보드의 키를 누를 때 피드백이 필요합니다. 키보드 유형에 따라 소리, 표시등, 경고음, 클릭 또는 기타 유형의 표시기를 통해 사용자가 신호가 전송되었음을 알 수 있습니다.

 

1) 멤브레인 스위치 키보드

멤브레인 스위치 키보드는 투명한 유연한 멤브레인으로 덮인 유연한 소재로 만들어집니다. 키보드의 그래픽은 멤브레인 재료에 인쇄되어 있으며 회로를 터치하여 전기 회로를 일시적으로 열고 닫는 방식으로 작동합니다. 멤브레인과 키를 만지면 회로가 닫힙니다. 압력이 제거되면 회로가 열립니다. 열기와 닫기는 키보드를 사용하는 동안 즉시 발생합니다.

 

멤브레인 스위치 키보드는 가장 간단한 유형의 키보드로 세탁기, 에어컨, 냉장고, 전자레인지와 같은 가전 제품의 키패드로 사용됩니다. 상업적으로 자동 판매기, 프린터 및 복사기에서 찾을 수 있습니다.

 

멤브레인 스위치 키보드의 5가지 주요 구성 요소는 열 밀봉 필름 또는 감압 접착제를 사용하여 층으로 조립됩니다. 레이어에는 그래픽 오버레이, 전도성 트랙, 돔, 스페이서 및 단자가 포함됩니다.

• 그래픽 오버레이 - 그래픽 오버레이는 키보드의 외부 부분이며 내구성이 뛰어나고 내구성이 뛰어나며 투명하며 유연한 폴리에스터 소재로 만들어졌습니다. 그래픽 잉크는 거꾸로 인쇄되며 플라스틱 필름으로 보호됩니다.
• 돔- 돔은 키보드를 누를 때 촉각 피드백을 제공하며 금속 또는 플라스틱으로 만들 수 있지만 일반적으로 플라스틱으로 만들 수 있습니다. 멤브레인 키보드의 키 크기는 6mm에서 최대 20mm 사이의 크기와 0.25mm에서 최대 1.45mm 높이의 돔 크기에 따라 결정됩니다. 돔의 네 가지 기본 모양은 4 개의 다리, 삼각형, 원형 및 직사각형입니다.
• 스페이서- 스페이서 레이어는 회로 레이어에 있는 스위치와 도체 사이의 틈 역할을 합니다. 스위치가 전도성 층의 회로에 닿을 수 있도록 스페이서에는 키 또는 돔이 있는 구멍이 있습니다. 스페이서 층은 스위치 층과 도체 층을 분리하기 위해 공기 또는 불활성 가스로 채울 수 있습니다.
• 회로 레이어 - 회로층에는 키보드용 스크린 인쇄 또는 광화학 조각에 의해 생성된 전도성 경로가 있습니다. 스크린 인쇄는 스텐실과 은색 잉크를 사용하여 전도를 생성하는 반면 광화학 조각은 사진으로 생성된 탄소 라미네이트를 사용합니다. 회로 레이어는 단일 또는 이중 레이어를 가질 수 있습니다.
• 회로 단자 - 회로 단자는 키보드 스위치를 제어 장치에 연결하는 전도성 트랙의 평평한 리본입니다.

 

 

 

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• 최상위 레이어 - 맨 위 레이어는 입력 가능한 문자 또는 아이콘을 표시하는 얇고 강한 레이어입니다. 아이콘과 문자는 사용자의 요구에 맞게 조정 및 구성되며 뒷면에 전도성 금속 스트립이 있습니다.
• 맨 아래 레이어 - 바닥층에는 전기 회로에 연결된 전도성 금속 스트립이 있습니다. 최상위 레이어의 버튼을 누르면 뒷면의 금속 스트립이 하단 레이어의 금속 스트립에 닿아 문자 또는 명령을 시스템에 등록합니다.

 

디자인으로 인해 멤브레인 스위치 키보드는 버튼을 활성화하는 데 가벼운 압력만 필요하며, 이는 장치의 인체 공학을 증가시키지만 물리적 촉각 피드백은 낮습니다. 물리적 촉각 피드백을 높이기 위해 장치는 단추를 누를 때 조명, 진동 또는 소리가 생성되어 명령이 시스템에 등록되었음을 사용자에게 알리도록 설계되었습니다. 이 기능의 예는 전자레인지에서 찾을 수 있으며 오븐의 버튼을 누르면 삐 소리가 납니다.

 

 

 

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2) 풀 트래블 멤브레인 키보드

풀 트래블 멤브레인 키보드는 컴퓨터에서 더 자주 볼 수 있는 멤브레인 키보드 유형입니다. 키는 키패드에 직접 통합되어 있으며 단일 플라스틱 또는 고무 재질로 만들어집니다. 유연한 멤브레인은 전기 스위치 매트릭스 위에 배치됩니다. 키는 플런저 역할을 합니다. 

 

특정 키를 누르면 키가 멤브레인을 키보드의 맨 아래 레이어로 밀어 할당된 스위치가 닫힙니다. 멤브레인의 탄성으로 인해 손가락 압력이 해제될 때 키가 위쪽으로 이동합니다. 대부분의 풀 트래블 멤브레인 키보드에는 각 키 아래에 스프링이 있습니다.

 

풀 트래블 멤브레인 키보드는 컴퓨터 키보드를 위한 경제적인 옵션입니다. 그러나 물리적 촉각 피드백은 기계식 키보드보다 낮습니다.

 

 

 

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3) 돔 스위치 멤브레인 키보드

돔 스위치 멤브레인 키보드 또는 직접 스위치 키보드는 스위치 패널 멤브레인과 기계식 스위치 키보드의 기능을 결합합니다. 키패드는 고무 또는 실리콘으로 만들어졌으며 각 키 아래에 금속 또는 고무 돔이 있습니다. 돔에는 각 키에 전도성 트레이스가 포함되어 있으며, 이 트레이스는 눌렀을 때 해당 스위치를 닫습니다.

 

 

 

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메탈 돔 - 스냅 돔 또는 촉각 돔으로 알려진 금속 돔은 스테인리스 스틸로 만들어졌으며 원형, 4개의 다리, 삼각형 및 직사각형 모양으로 제공됩니다. 원형 금속 돔은 두 개 이상의 층의 회로 기판 또는 정밀 스위치에만 사용할 수 있습니다. 4 다리 금속 돔은 동일한 회로에서 음극 및 양극의 흔적이 사용되는 단면 또는 양면 PCB에 장착하도록 설계되었습니다.

 

삼각형 금속 돔은 클릭 느낌이 필요한 곳에 사용됩니다. 우발적인 활성화를 방지하기 위해 소형 핸드헬드 장치 및 강제 제어 스위치로 제한됩니다. 직사각형 금속 돔은 양면 PCB에 사용되며 과밀 회로 기판 또는 길고 좁은 공간에 로우 프로파일이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

 

스테인리스 스틸은 금속 돔에 일반적으로 사용되는 재료이지만 금, 은 또는 니켈로 도금할 수 있습니다.

공기 배출은 금속 돔이 제대로 작동하는지 확인하는 데 필요합니다. 환기 과정은 금속 돔 아래에서 공기를 안팎으로 제거하는 것입니다. 공간 레이어를 사용하는 환기 채널, 폴리에스터 직물을 통한 상단 환기 및 보드를 통한 채널을 포함하여 환기를 사용할 수 있는 여러 가지 방법이 있습니다.

 

고무 돔 - 고무 돔은 실리콘 고무로 만들어졌으며 작고 유연합니다. 전도성 탄소로 성형되거나 성형 후 전도성 인쇄가 필요합니다. 고무 돔은 압력이 가해지면 빠르게 붕괴되어 촉각 피드백을 제공하고 압력이 제거된 후 다시 튀어 오릅니다.

고무 돔 스위치의 많은 장점 중 일부는 촉각 피드백, 저렴한 비용, 부드러운 느낌, 누출 또는 부식에 대한 내성 및 무소음 활성화를 포함합니다.

 

돔 스위치 멤브레인 키보드는 일반적으로 핸드헬드 컨트롤러, 가전 제품, 휴대폰, 의료 기기 및 개인용 컴퓨터에서 볼 수 있습니다. 금속 돔 스위치와 달리 돔 멤브레인 키보드의 돔은 너무 부드럽거나 흐물흐물하여 충분한 피드백을 제공하지 못할 수 있습니다.

 

 

 

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4) 시저 스위치 키보드

시저 스위치 키보드는 키캡을 플런저에 연결하는 플라스틱 가위 메커니즘이 있는 고무 돔을 사용합니다. 고무 돔은 플런저에 의해 눌려 키패드의 이동 거리를 단축시킵니다. 시저 스위치는 이동 거리가 1mm에서 2.5mm로 다른 키보드 유형의 경우 2.5mm에서 4mm 거리보다 짧은 전체 이동 스위치가 아닙니다.

 

시저스위치 키보드의 "시저 다리"는 키캡을 키보드에 연결합니다. 키 입력 중에 키, 고무 돔 및 멤브레인의 이동 거리를 단축하여 작동 시 키보드가 덜 늘어나기 때문에 키보드의 서비스 수명을 연장합니다.

 

가위 스위치 멤브레인 키보드는 고무 완충재의 양이 적기 때문에 다른 키보드보다 시끄럽습니다. 그러나 가위 스위치 멤브레인 키보드는 1,000만 번의 키 입력으로 내구성으로 유명합니다. 키 캡 상단 사이에 더 작은 간격으로 단단히 밀봉되어 있습니다.

 

 

 

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시저스위치 키보드는 가위와 같은 구성 요소가 포함되어 있음에도 불구하고 작동 중에 조용합니다. 노트북 키보드와 내장 키보드에서 찾을 수 있습니다. 그러나 이전 유형보다 약간 비쌉니다. 키의 움직임이 제한되어 있고 여러 부착물이 있기 때문에 청소하기가 더 어렵지만 키 사이의 간격이 종종 더 작기 때문에 이물질이 끼일 가능성이 적습니다.

 

5) 치클릿 키보드

치클릿 키보드 또는 아일랜드 스타일 키보드는 최신 랩톱 및 데스크탑에서 볼 수 있는 가장 인기 있는 최신 키보드 기술 유형 중 하나이며 모서리가 둥글고 높이가 상대적으로 짧은 정사각형 또는 직사각형 키가 특징인 뚜렷한 매끄럽고 미니멀한 스타일로 유명합니다. 개별 키는 전체 키보드 영역을 가로지르는 구멍이 뚫린 플라스틱 플레이트로 서로 분리되어 있습니다.

 

 

 

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치클릿 키보드는 1970 년대 후반에서 1980 년대 중반까지 개인용 컴퓨터 TRS - 80 컬러 컴퓨터, TRS - 80 MC - 10 및 타이멕스 싱클레어 2068에 처음 등장했습니다. 이 키보드는 키가 제조된 껌과 유사하기 때문에 껌 브랜드 "Chiclet"의 이름을 따서 명명되었습니다.

 

Chiclet 키보드는 사용자가 경험한 열악한 품질로 인해 처음 몇 번의 릴리스 이후 부정적인 리뷰가 많았습니다. 그러나 1990년대에 치클릿 키보드의 디자인이 재창조되어 전 세계 수백만 명의 사용자의 승인을 받았습니다. 현재까지 치클릿은 많은 PC 제조업체에서 채택한 널리 사용되는 키보드 디자인 중 하나로 남아 있습니다.

 

Chiclet 키보드는 기존 멤브레인 키보드와 작동 메커니즘이 동일하지만 약간의 차이가 있습니다. 특정 키 스위치를 닫고 키 입력을 기록하려면 다음 두 가지 방법 중 하나로 상단 및 하단 전도성 트레이스의 기계적 접촉을 수행할 수 있습니다.

• 키는 밑에 있는 성형 고무에 연결됩니다. 키를 누르면 성형 고무의 얇은 면이 붕괴되어 고무의 중심이 아래쪽으로 이동합니다. 이렇게 하면 상단 멤브레인 레이어가 하단 레이어에 밀착됩니다. 이 유형에서 키가 축소되면 갑작스럽게 느껴지며 더 많은 촉각 피드백이 생성됩니다.
• 다른 유형은 상부 멤브레인의 사용을 제거합니다. 대신 키 뒷면에 전도성 코팅이 되어 있습니다. 키를 누르면 그 아래의 코팅이 바닥 레이어에 닿습니다.

 

 

 

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치클릿 키보드는 기계식 키보드보다 더 조용하게 작동하며 좋은 타이핑 경험을 제공하는데  "비즈니스 키보드"로 간주됩니다. 각 키 사이의 간격이 더 크기 때문에 인쇄상의 오류 발생이 최소화되며 높이가 짧기 때문에 클릭할 때마다 키 입력도 더 짧고 평평하여 일부 타이피스트는 이를 편안하게 인식합니다. 그러나 더 넓은 공간은 입력할 때 손가락을 과도하게 펴야 하기 때문에 일부 사람들에게는 문제가 될 수 있습니다.

 

촉각 피드백은 기계식 키보드와 비교할 수 없습니다. 치클릿 키보드는 "고스팅"이 발생하기 쉽기 때문에 하드코어 게임에도 적합하지 않습니다. 따라서 제조업체는 보다 광범위한 게임 응용 프로그램을 수용하기 위해 치클릿 키보드의 디자인을 혁신합니다.

 

6) 정전식 키보드

멤브레인 스위치 및 기계식 푸시 버튼과 달리 정전 용량 기술은 기본 정전 용량 값을 갖는 마이크로 컨트롤러에 의해 모니터링되는 표면에서 정전 용량의 변화, 즉 전위에 대한 도체에 저장된 전하의 비율을 감지하여 작동합니다. 커패시턴스에서 변화가 감지되면 기본 커패시턴스가 출력을 트리거합니다.

 

정전식 키보드의 터치 표면 또는 그래픽 오버레이는 비전도성 재료로 만들 수 있으며 출력은 응용 프로그램의 요구 사항에 맞게 맞춤화됩니다. 정전식 터치 스크린은 사람의 터치에 더 잘 반응하며 하이테크 스마트폰에 사용되는 이유입니다. 정전식 스크린의 표면은 매끄럽고 힘을 가할 필요 없이 손가락만 있으면 활성화할 수 있습니다.

 

정전식 터치 키보드의 두 가지 형태는 PCB와 필름으로 고객과 애플리케이션의 요구에 따라 선택됩니다.

• PCB 유형 - PCB 유형 정전식 키보드에는 회로 기판에 직접 적용되는 오버레이가 있는 회로 기판의 일부로 터치 버튼이 있습니다. 이러한 유형의 정전식 키보드는 매우 수동적이며 커패시터가 전달할 수 있는 충전 또는 에너지의 양을 측정합니다.
• 필름 유형 - 필름 유형 정전식 키보드는 PCB 유형을 사용할 수 없을 때 사용되며 전자 제품에 연결된 리본으로 끝나는 그래픽 오버레이 아래에 전도성 잉크 층이 있습니다. 필름 층은 폴리프로필렌, 테프론 또는 폴리에스터로 만들어지며 다양한 색상, 크기, 스타일 및 모양으로 제공됩니다.

 

필름형 정전식 키보드를 사용하면 유전 손실이 없고 높은 절연 저항을 포함합니다. 다양한 유형의 필름 층은 주변 온도 변화에 대한 저항성이 우수합니다.