DE10056854A1 - Berührungschalter sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Mit einem Berührungsschalter (1) mit zwei parallel zueinander angeordneten Kunststoffplatten (2, 3), zwischen denen mindestens eine Schaltfläche (6) angeordnet ist, soll eine Bearbeitung des Berührungsschalters (1) möglich sein, so dass der Berührungsschalter (1) als Gehäuse verwendet werden kann. Dies erfolgt dadurch, dass die Kunststoffplatten (2, 3) aus einem Werkstoff gebildet sind, der tiefziehbar und/oder umformbar ist und dass die aufeinander zuweisenden Oberflächen der Kunststoffplatten (2, 3) mit einer elektrisch leitfähigen verformbaren Beschichtung versehen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Berührungsschalter mit zwei parallel zueinander angeordneten Kunststoffplatten, zwischen denen mindestens eine Schaltfläche angeordnet ist sowie auf ein Verfahren zur Herstellung des Berührungsschalters.

Durch die DE 41 29 305 C2 ist der Aufbau und die Funktionsweise eines Berührungsschalters bekannt, der durch zwei parallel zueinander verlaufenden und voneinander beabstandet angeordneten transparenten Platten gebildet ist. Die die Schaltfläche der Berührungsschalter abdeckende obere Platte ist aus Kunststoff und die untere Platte ist aus Glas hergestellt. Die jeweiligen im Inneren des Berührungsschalters vorgesehene aufeinander zuweisenden Oberflächen der Kunststoffplatte und der Glasplatte sind jeweils mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen, so dass durch Herunterdrücken der biegsam ausgebildeten dünnen oberen Kunststoffplatte ein elektrischer Kontakt und dadurch ein Spannungsimpuls erzeugt wird, der von einem Software-Programm des Berührungsschalters einem Symbol zugeordnet werden kann, so dass der gewünschte Arbeitsschritt innerhalb der Elektronik des Berührungsschalters ausgeführt wird.

Die beiden Platten werden mittels Abstandsnocken, die in vorgegebenen Positionen angeordnet sind sowie von im Randbereich des Berührungsschalters vorgesehenen Abstandshaltern voneinander beabstandet, so dass kein ungewollter Kontakt zwischen den Platten entsteht. Der Berührungsschalter ist plan ausgebildet und wird im zusammengebauten Zustand in ein Gehäuse integriert und an diesem mittels Verklebung oder Verschraubung gehalten. Der Übergangsbereich zwischen dem Gehäuse und dem Berührungsschalter ist gegen Schmutzeintritt abzudichten. Dies erfolgt beispielsweise mittels geeigneter Klebeschichten oder Dichtungselementen.

Als nachteilig bei solchen Berührungsschaltern hat es sich gezeigt, dass diese nur plan ausgebildet werden können, da eine Verformung des zusammengebauten Berührungsschalters dazu führt, dass die Platten aufreißen oder die leitende Beschichtung auf den Oberflächen der Platten beschädigt wird, so dass die Funktion des Berührungsschalters nicht gewährleistet ist.

Darüber hinaus kann die untere Glasplatte nur verformt werden, wenn diese erhitzt wird. Dies führt jedoch zu Beschädigungen der leitenden Beschichtung oder ist technisch äußerst aufwendig herstellbar, da die Glasplatte aufgrund der Verformung bricht oder Unebenheiten entstehen, so dass die Funktionsweise des Berührungsschalters nicht mehr gegeben ist.

Des weiteren ist der Berührungsschalter in einem Gehäuse zu integrieren, damit dieser ortsfest gehalten und die Öffnung des Gehäuses verschlossen ist. Dies erfordert einen zusätzlichen Montageschritt, um den Berührungsschalter mit dem Gehäuse zu verbinden und danach den Übergangsbereich zwischen diesen beiden Bauteilen zuverlässig abzudichten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Berührungsschalter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der derart bearbeitet werden kann, dass eine sphärisch gekrümmte Kontur des Berührungsschalters entsteht, und dass der Berührungsschalter unmittelbar als Gehäuseschale verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kunststoffplatten aus einem Werkstoff gebildet sind, der tiefziehbar und/oder umformbar ist, und daß die aufeinander zuweisenden Oberflächen der Kunststoffplatten mit einer elektrisch leitfähigen verformbaren Beschichtung versehen sind.

Das Verfahren zur Lösung der Aufgabe ist gekennzeichnet durch den nachfolgenden Verfahrensschritt:

• - Tiefziehen und/oder Umformen des Berührungsschalters derart, dass dieser vollständig oder bereichsweise sphärisch gekrümmt ausgebildet ist.

Um den Berührungsschalter als Gehäuseschale montieren und verwenden zu können, ist dieser, insbesondere die Schaltfläche des Berührungsschalters, vollständig oder bereichsweise sphärisch gekrümmt ausgebildet.

Aufgrund des Tiefzieh- oder Umformvorganges ist zu gewährleisten, dass die den Kontakt zwischen den beiden Kunststoffplatten des Berührungsschalters registrierenden elektrisch leitenden Beschichtungen nicht beschädigt werden, so dass die Beschichtung aus einer siebdruckfähigen elastischen Silberleitpaste gebildet ist

Der Berührungsschalter soll zur Anwendung in Mobiltelefonen, elektrischen Terminplanern, Maschinenschaltfläche, elektrisch betriebenen Kassen oder dgl. verwendet werden können.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die bislang für Berührungsschalter verwendete Werkstoffe sind nicht geeignet, eine plastische Verformung unbeschädigt zu überstehen, insbesondere die für die elektrische Kontaktaufnahme zwischen den beiden Kunststoffplatten vorgesehene Beschichtung hält einer Umformung oder Konturenveränderung des Berührungsschalters nicht stand, so dass die bekannten Berührungsschalter ausschließlich plan ausgebildet sind. Mit der Verwendung von Materialien, beispielsweise aus der Strahlenabschirmung und neuen verformbaren elektrisch leistenden Kunststoffen, ist ein Tiefziehen und/oder Umformen des Berührungsschalters in seiner Gesamtheit als eine dauerhafte plastische Verformung zu bewerkstelligen, ohne dass die Kunststoffplatte oder die elektrisch leitfähige Silberpaste beschädigt werden.

Somit kann die Kontur des Berührungsschalters jede beliebige Gestalt und jeden beliebigen räumlichen Verlauf aufweisen. Die Einsatzmöglichkeiten steigen erheblich, da die Bedienung des Berührungsschalters mittels unterschiedlich angeordneten Höhenniveaus verbessert und vereinfacht ist. Ferner ist der Berührungsschalter unmittelbar in einem Kunststoffgehäuse integriert, das als Abdeckung und als Bedienelement für eine Maschine oder dgl. verwendet werden kann.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt, das nachfolgend näher erläutert wird. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 einen Berührungsschalter mit einer plastischen Verformung, im Schnitt, und

Fig. 2 den Berührungsschalter gemäß Fig. 1 vor der plastischen Verformung sowie zur Verformung geeignete Werkzeuge.

Ein in Fig. 1 gezeigter Berührungsschalter 1 dient als Steuerungselement, beispielsweise für eine Maschine, ein Handy, einen Organizer oder dgl. und wird über manuelle Berührungen gesteuert. Der Berührungsschalter 1 besteht aus einer biegsamen dünnen oberen Kunststoffplatte 2, auf der mittels Siebdruckverfahren Symbole oder sonstige zur Bedienung des Berührungsschalters 1 geeignete Begriffe oder Bildelemente aufgedruckt sind und aus einer als Trägerplatte ausgebildeten unteren steifen Kunststoffplatte 3. Die obere Kunststoffplatte 2 ist transparent und weist eine Dicke von ca. 80-300 µm auf.

Der in Fig. 1 vergrößerte Ausschnitt des Berührungsschalters 1 zeigt den Übertragungsbereich zwischen dem als Schaltfläche dienenden Sektor a und dem Randsektor x. Durch die Berührungen auf der Oberfläche der Kunststoffplatte 2 im Bereich des Randsektors x werden keine elektrischen Verbindungen zwischen den Kunststoffplatten 2 und 3 erzeugt, da im Randsektor x zwischen den beiden Kunststoffplatten 2 und 3 ein umlaufender Abstandshalter 4 eingebaut ist, so dass die beiden Kunststoffplatten 2 und 3 parallel zueinander und voneinander beabstandet verlaufen

Auf den beiden einander zugewandten Oberflächen der beiden Kunststoffplatten 2 und 3 ist jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht 5 aufgebracht, die außerhalb des Berührungsschalters 1 mit geeigneten elektrischen Leiterbahnen verbunden ist. Sobald nunmehr die obere Kunststoffplatte 2 auf die untere Kunststoffplatte 3 an einer bestimmten Position im Sektor a, die einem Symbol zugeordnet ist, niedergedrückt wird, entsteht ein elektrisches Signal, das mittels einer geeigneten Elektronik gemessen wird. Über ein in der Elektronik eingespeichertes Softwareprogramm wird nunmehr die dem Signal entsprechende Steuerung vorgenommen, beispielsweise das Display in entsprechender Art und Weise verändert.

Auf der der oberen Kunststoffplatte 2 zugewandten Oberfläche der Kunststoffplatte 3 sind eine Vielzahl voneinander beabstandeter Abstandsnocken 7 angebracht, zwischen denen eine Vielzahl von Schaltflächen 6 vorgesehen sind. Die Abstandsnocken 7 verhindern somit eine Fehlkontaktierung und sind auf der Kunststoffplatte 3 mittels einer diese fixierenden Klebeschicht gehalten.

Der Berührungsschalter 1 ist nach seinem Zusammenbau, wie dies der Fig. 2 zu entnehmen ist, plan ausgebildet. Um nunmehr die sphärisch gekrümmte Kontur, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, für den Berührungsschalter 1 herzustellen, wird dieser in eine Konturform 11 eingelegt und eine Einsatzform 12, die mit der Konturform 11 in ihrer Außenkontur korrespondiert, wird auf den planausgebildeten Berührungsschalter 1 aufgesetzt. In einem Tiefzieh- und/oder Umformvorgang wird der Berührungsschalter 1 verformt.

Als Werkstoff für die beiden Kunststoffplatten 2 und 3 sind beispielsweise Polyester oder Polycarbonat geeignet. Die elektrischen Zuleitungen auf den beiden innen liegenden Oberflächen der Kunststoffplatten 2 und 3 sind aus einer leitfähigen Paste hergestellt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Silberleitpaste, da diese während des Tiefzieh- oder Umformvorganges des Berührungsschalters 1 nicht beschädigt wird, sondern vielmehr die Veränderung der Kontur des Berührungsschalters 1 nachvollzieht.

Die Außenkontur des Berührungsschalters 1 kann im wesentlichen jede beliebige Form annehmen, und zwar abhängig von der Größe des Berührungsschalters 1. Es ist beispielsweise denkbar, den Berührungsschalter 1 lediglich bereichsweise plastisch zu verformen oder aber die plastische Verformung mit unterschiedlichen Höhenniveaus und/oder wellenförmig auszubilden, damit besondere Bereiche der Schaltflächen 6 hervorgehoben sind. Die in Fig. 1 dargestellte Außenkontur des Berührungsschalters 1 ist daher beispielhaft. Dies erfolgt sowohl mittels entsprechender Konturformen 11 und 12 als auch mittels unterschiedlich hoch ausgebildeter Abstandsnocken 7, die die jeweiligen Schaltflächen 6 voneinander trennen.

Ein derart verformter Berührungsschalter 1 dient unmittelbar als Gehäuse und Bedienelement, beispielsweise für eine Maschine, denn der Berührungsschalter 1 weist eine oder mehrere Schaltflächen 6 und im Randsektor x einen Montagebereich zur Fixierung an einer Maschine auf.

Claims (8)

1. Berührungsschalter (1) mit zwei parallel zueinander angeordneten Kunststoffplatten (2, 3), zwischen denen mindestens eine Schaltfläche (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffplatten (2, 3) aus einem Werkstoff gebildet sind, der tiefziehbar und/oder umformbar ist und dass die aufeinander zuweisenden Oberflächen der Kunststoffplatten (2, 3) mit einer elektrisch leitfähigen verformbaren Beschichtung versehen sind.

2. Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Berührungsschalter (1), insbesondere dessen Schaltfläche (6), sphärisch vollständig oder bereichsweise gekrümmt ausgebildet ist.

3. Berührungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Berührungsschalter (1) konkav, konvex und/oder wellenförmig ausgebildet ist.

4. Berührungsschalter nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Oberflächen der Kunststoffplatten (2, 3) aus einer siebdruckfähigen Silberpaste hergestellt ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Berührungsschalters (1) mit mindestens einer Schaltfläche (6), der nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche ausgebildet ist, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt:

• - Tiefziehen und/oder Umformen des Berührungsschalters (1), derart, daß dieser vollständig oder bereichsweise sphärisch gekrümmt ausgebildet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungsschalter (1), insbesondere eine für den Aufbau des Berührungsschalters (1) vorgesehene Klebeschicht zur Befestigung der Bauteile des Berührungsschalters (1), nachgehärtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Berührungsschalter (1) mit einer tiefzieh- und/oder umformfähigen Paste aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff beschichtet wird.

8. Berührungsschalter (1) zur Anwendung in einem Mobiltelefon, einem elektrischen Terminplaner, einer Maschinenschaltfläche, einer elektrisch betriebenen Kasse oder dgl..