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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
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Die
Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung
Nr. 2003-407787, eingereicht am 5. Dezember 2003, deren gesamte
Beschreibung hierin als Referenz inkorporiert ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tastenflächenelementmodul
bzw. Tastenblechmodul, welches in kleinen elektronischen Einrichtungen,
sowie zum Beispiel Mobiltelefonen benutzt wird.
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Beschreibung verwandter
Technik
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Kleine,
elektronische Einrichtungen, sowie zum Beispiel Mobiltelefone haben
konventionell ein Tastenflächenelementmodul
eingebaut, welches Teile hat, sowie zum Beispiel kuppelförmige Kontaktschalter
und LEDs, die auf einem flexiblen, gedruckten Schaltkreisbrett bzw.
einer flexiblen, gedruckten Schaltungsplatte (flexible printed circuit
board – FPC board),
montiert sind. Das Tastenflächenelementmodul
ist auf der Unterseite eines Tastenfelds angeordnet, welches integral
mit einer Vielzahl von Tastenoberseiten gebildet ist (siehe japanische
Patentoffenbarungsnummern 2002-170457 und 2001-35305).
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6 bis 8 illustrieren
eine Beispielkonstruktion eines konventionellen Tastenflächenelementmoduls.
In diesen Figuren umfasst ein Tastenflächenelementmodul 1 eine
flexible, gedruckte Schaltungsplatte 2, welche durch Glas-Epoxidharz gebildet
ist, eine Vielzahl von Druckschaltern 3, die auf einer
oberen Oberfläche
bzw. Oberseite der flexiblen, gedruckten Schaltungsplatte 2 vorgesehen sind,
feine Verdrahtungsmuster 4, die auf der flexiblen, gedruckten
Schaltungsplatte 2 gebildet sind, elektronische Teile,
welche in passender Weise zwischen den Verdrahtungsmustern 4 angeordnet
sind, sowie zum Beispiel lichtemittierende Dioden 5 als
ein Hintergrundlicht, welches die Tastenoberseiten und Widerstände 6 beleuchtet,
und ein Blech bzw. Flächenelement 80,
welches auf feste Weise mit der Oberseite der flexiblen, gedruckten
Schaltungsplatte 2 verbunden ist. Das Flächenelement 80 hat
Luftlöcher 70,
welche auf dem Flächenelement
gebildet sind und Öffnungen 71 verbinden,
die an Positionen gebildet sind, die den beweglichen Kontakten 13 der Druckschalter 3 entsprechen,
um es Luft, die in den beweglichen Kontakten 13 eingeschlossen
bzw. gefangen ist, zu erlauben, zu entkommen (siehe 7). Diese
Anordnung ist gemacht, um dem Benutzer ein gutes Klick- bzw. Druckgefühl zu geben,
wenn er oder sie die Druckschalter 3 herabdrückt. Das
Flächenelement 80 funktioniert
auch als weiße
Reflexionplatte, welche Licht reflektiert, das von den lichtemittierenden
Dioden 5 emittiert wird.
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Über die
beweglichen Kontakte 13 ist ein Schalter-Halteblech bzw.
-Halteflächenelement 90 auf
feste Weise mit der Oberseite des Flächenelements 80 verbunden.
Das Schalter-Halteflächenelement 90 ist
ein transparentes Flächenelement,
welches die beweglichen Kontakte 13 zur geeigneten Positionierung
und zum Halten bedeckt. Darüber
hinaus hat das Tastenflächenelementmodul 1 einen
flexiblen Verbinder bzw. Anschluss 10, der mit Leistungsversorgungs-
und Signaldrähten
zur Lieferung von Elektrizität
zum Tastenflächenelementmodul 1 und
zum Transfer von Signalen zum Modul und vom Modul vorgesehen ist.
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Die
kuppelförmigen
Druckschalter 3 sind wie in 8 gezeigt
zusammengesetzt aus einem ersten, festen bzw. fixierten Kontakt 11,
der auf der flexiblen, gedruckten Schaltungsplatte 2 gebildet
ist, einem ungefähr
ringförmigen
zweiten, festen bzw. fixierten Kontakt 12, der den ersten,
festen Kontakt 11 umgibt, und dem kuppelförmigen beweglichen
Kontakt 13, der mit dem zweiten, festen Kontakt 12 verbunden
ist. Der erste feste Kontakt 11 ist mit einem nicht gezeigten
Verdrahtungsmuster verbunden und der zweite feste Kontakt 12 ist
mit einem Verdrahtungsmuster 4a verbunden. Der bewegliche
Kontakt 13 wird durch ein elastisches, dünnes Metall,
so wie zum Beispiel Edelstahl gebildet. In 8 repräsentiert
die Referenznummer 14 eine Lötwiderstandsschicht, die über die
flexible, gedruckte Schaltungsplatte 2 gedruckt ist, um
das Verdrahtungsmuster 4a zu schützen.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb von jedem der Druckschalter 3 mit der
obigen Konstruktion beschrieben. Der bewegliche Kontakt 13 des
Druckschalters 3 hat zu allen Zeiten seinen unteren Umfangsteil
in Kontakt mit dem zweiten, festen Kontakt 12 und nicht
in Kontakt mit dem ersten, festen Kontakt 11. In anderen
Worten ist der Druckschalter 3 offen oder aus. Wenn in
diesem Zustand der bewegliche Kontakt 13 von oben durch
das Schalter-Halteflächenelement 90 herabgedrückt wird,
wird er elastisch herabgedrückt
und kommt in Kontakt mit dem ersten, festen Kontakt 11,
wobei er den Druckschalter 3 einschaltet. Zu diesem Zeitpunkt
wird Luft, die im beweglichen Kontakt 13 eingeschlossen
ist, aus den Luftlöchern 70 im
Flächenelement 80 herausgedrückt, was
dem Druckschalter 3 ein gutes Klick-Gefühl gibt. Wenn dann die herabdrückende Kraft
freigegeben wird, kehrt der bewegliche Kontakt 13 durch seine
eigene elastische Kraft in seinen Originalzustand zurück, wobei
er den Druckschalter 3 ausschaltet.
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Dieses
konventionelle Tastenflächenele mentmodul 1 hat
nichts desto weniger ein Problem dahingehend, dass, weil die Luft
die in dem beweglichen Kontakt 13 eingeschlossen ist durch
die Luftlöcher 70 im
Flächenelement 80 freigesetzt
wird, das Tastenflächenelementmodul
das Flächenelement 80 benötigt, was
die Zahl von Teilen und daher die Zahl der Zusammenbauschritte des
Tastenflächenelementmoduls 1 erhöht.
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Die
japanische Patentoffenbarung Nr. 2001-35305 offenbart eine Konstruktion
in welcher eine adhäsive
Schicht anstatt des Flächenelements 80 vorgesehen
ist, mit Löchern,
die in der adhäsiven Schicht
gebildet sind. Nichts desto weniger hat diese Konstruktion einen
Nachteil insofern, als die Luftlöcher
leicht verformt werden, was die Menge von Luft, die abgegeben bzw.
freigesetzt wird unstabil macht, was wiederum das Klick- bzw. Druckgefühl schlechter
machen kann, wenn der kuppelförmige
Druckschalter gedrückt
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel dieser Erfindung ist es, ein Tastenflächenelementmodul vorzusehen,
welches eine kleinere Anzahl von Teilen hat, um die Anzahl von Tastenflächenelementmodul-Zusammenbauschritten
zu reduzieren und welches ein gutes Druckgefühl bieten kann, wenn ein Druckschalter
gedrückt
wird.
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Um
das obige Ziel zu erreichen sieht diese Erfindung ein Tastenflächenelementmodul
vor, welches eine flexible, gedruckte Schaltungsplatte hat, die
mit einer Vielzahl von Druckschaltern auf einer Oberseite derselben
gebildet ist, wobei jeder der Druckschalter folgendes aufweist:
einen ersten, festen Kontakt; einen zweiten, festen Kontakt, der
den ersten, festen Kontakt umgibt; einen beweglichen Kontakt, der über diesen
festen Kontakten angeordnet ist, um den ersten, festen Kontakt und
den zweiten, festen Kontakt elektrisch zu verbinden und zu trennen;
und ein Schalter-Halteblech bzw. -Halteflächenelement, das auf der flexiblen,
gedruckten Schaltungsplatte angeordnet ist, um den beweglichen Kontakt
zu bedecken und zu halten; wobei ein isolierender Film bzw. eine
Isolierschicht einer isolierenden Paste in solch einer Weise auf
der flexiblen, gedruckten Schaltungsplatte gebildet ist, dass sie Luftlöcher darin
gebildet hat, um Luft freizugeben, die im beweglichen Kontakt gefangen
ist; wobei das Schalter-Halteflächenelement über der
Isolierschicht angeordnet ist.
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In
dieser Erfindung ist wenigstens die Isolierschicht und/oder das
Schalter-Halteflächenelement weiß und hat
eine Reflexionplattenfunktion dahingehend, dass es Licht reflektiert,
das von lichtemittierenden Dioden emittiert wird.
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Weiterhin
wird in dieser Erfindung eine sich vorstreckende Deformationsschutz-
bzw. Deformationsverhinderungswand in den Luftlöchern gebildet, die in der
Isolierschicht vorgesehen sind, um das Schalter-Halteflächenelement
daran zu hindern, in die Luftlöcher
hineingebogen zu werden.
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Da
die Isolierschicht, die durch die isolierende Paste gebildet wird
und die auf der flexiblen, gedruckten Schaltungsplatte gebildet
wird, Luftlöcher darin
gebildet hat, um Luft freizulassen bzw. freizusetzen, welche im
beweglichen Kontakt eingeschlossen ist, kann mit dieser Erfindung
das konventionelle Blech bzw. Flächenelement
eliminiert werden. Dies wiederum reduziert die Anzahl der Teile
und daher die Anzahl von Tastenflächenelementmodul-Zusammenbauschritten.
Da darüber
hinaus die Luftlöcher
in der Isolierschicht vorgesehen sind, kann die Deformation der
Luftlöcher
effektiv verhindert werden, was ein stabiles Klick- bzw. Druckgefühl gibt,
wenn der Druckschalter gedrückt
wird.
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Da
darüber
hinaus die sich vorstreckende Deformationsverhinderungswand in den
Luftlöchern gebildet
ist, um das Schalter-Halteflächenelement daran
zu hindern, in die Luftlöcher
gebogen zu werden, können
die Luftlöcher
davon abgehalten werden, durch das Schalter-Halteflächenelement
verschlossen zu werden. Dies stellt sicher, dass der Raum bzw. das
Volumen in den Luftlöchern
konstant gehalten werden kann, was es erlaubt, dass ein vorbestimmtes
Luftvolumen durch die Luftlöcher
entkommt, wann immer der Druckschalter gedrückt wird. Daher kann ein stabiles
Klickgefühl
erhalten werden, wenn der Schalter gedrückt wird.
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Darüber hinaus
kann die kombinierte Benutzung der gedruckten Schaltungsplatte und
der Isolierschicht, der die isolierende Paste benutzt, einen Effekt
dahingehend erzeugen, dass sie das Tastenflächenelementmodul elastisch
und sich in der Dicke verringernd macht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Draufsicht eines Tastenflächenelementmoduls
als ein erstes Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
längs der
Linie A-A von 1.
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3 ist
eine Querschnittsansicht ähnlich
zu 2, die ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung
zeigt.
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4 ist
eine vergrößerte Draufsicht,
die Luftlöcher
in einer Isolierschicht in einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung
zeigt.
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5 ist
eine Querschnittsansicht längs
der Linie C-C von 4
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6 ist
eine Draufsicht, die ein Beispiel eines konventionellen Tastenflächenelementmoduls zeigt,
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7 ist
eine Draufsicht, die ein Blech bzw. Flächenelement zeigt, das in dem
konventionellen Tastenflächenelementmodul
benutzt wird.
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8 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
längs der
Linie B-B von 7
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
beispielhaftes Tastenflächenelementmodul
dieser Erfindung in einer bevorzugten Konfiguration wird durch Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, ist das Tastenflächenelementmodul 1 dieser
Erfindung in der Grundkonstruktion fast ähnlich zu gewöhnlichen
Tastenflächenelementmodulen
und hat eine flexible, gedruckte Schaltungsplatte 2, die
aus Glas-Epoxidharz gebildet ist, eine Vielzahl von kuppelförmigen Druckschaltern 3,
die auf einer Oberseite der flexiblen, gedruckten Schaltungsplatte 2 vorgesehen
sind, feine Verdrahtungsmuster 4, die über der flexiblen Schaltungsplatte 2 gebildet
sind und elektronische Teile, so wie zum Beispiel lichtemittierende
Dioden 5, welche als Hintergrundbeleuchtung für Tasten
bzw. Tastenoberseiten und Widerstände 6 funktionieren,
welche zwischen den Verdrahtungsmustern 4 angeordnet sind.
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Die
Oberseite der flexiblen, gedruckten Schaltungsplatte 2 ist
mit einer weißen,
isolierenden Paste gedruckt bzw. bedruckt, um einen isolierenden Film
bzw. eine Isolierschicht 8a zu bilden, die die Stelle des
konventionellen Blechs bzw. Flächenelements 80 einnehmen
wird. Die Isolierschicht 8a arbeitet als Reflexionsplatte,
um Licht aufwärts
zu reflektieren, welches von den lichtemittierenden Dioden 5 emittiert
wird und hat eine Vielzahl von Öffnungen 20 darin
bei Positionen gebildet, die den beweglichen Kontakten 13 und
auch den Luftlöchern 7a entsprechen,
um es Luft, die in jedem beweglichen Kontakt 13 eingeschlossen
ist, zu erlauben, zu entkommen. Über
der Isolierschicht 8a ist ein transparentes Schalter-Halteblech
bzw. Schalter-Halteflächenelement 9a angeordnet,
welches die beweglichen Kontakte 13 bedeckt und daran gedrückt gehalten
wird. Das Schalter-Halteflächenelement 9a ist
auf sichere Weise mit der Oberseite der Isolierschicht 8a verbunden,
um die beweglichen Kontakte 13 zu positionieren und zu
halten. Darüber
hinaus hat das Tastenflächenelementmodul 1 einen
flexiblen Verbinder 10, der mit Leistungsversorgungs- und
Signaldrähten vorgesehen
ist, um Elektrizität
zum Tastenflächenelementmodul 1 zu
liefern und um Signale zum Modul und davon weg zu übertragen.
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Die
kuppelförmigen
Druckschalter 3 haben eine ähnliche Konstruktion wie die
diejenigen von konventionellen Tastenflächenelementmodulen, die vorher
beschrieben worden sind und weisen einen ersten, festen Kontakt 11 auf,
der auf der flexiblen, gedruckten Schaltkreisplatte 2 gebildet
ist, einen ungefähr
ringförmigen
zweiten, festen Kontakt 12, der den ersten, festen Kontakt 11 umgibt
und den kuppelförmigen,
beweglichen Kontakt 13, der über diesen festen Kontakten 11, 12 angeordnet
ist. Der erste, feste Kontakt 11 ist mit einem Verdrahtungsmuster verbunden,
welches nicht gezeigt ist und der zweite, feste Kontakt 12 ist
mit einem Verdrahtungsmuster 4a verbunden. Der bewegliche
Kontakt 13 wird durch ein elastisches, dünnes Metall
gebildet, so wie zum Beispiel Edelstahl. Die Referenznummer 14 repräsentiert
eine Lötwiderstandsschicht,
welche über bzw.
auf die flexible, gedruckte Schaltungsplatte 2 gedruckt
ist, um das Verdrahtungsmuster 4a zu schützen.
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Der
kuppelförmige
Druckschalter 3 der obigen Konstruktion arbeitet wie folgt.
Normalerweise ist der bewegliche Kontakt 13 des Druckschalters 3 in Kontakt
mit dem zweiten, festen Kontakt 12, jedoch nicht in Kontakt
mit dem ersten, festen Kontakt 11 und daher ist der Druckschalter 3 offen
oder aus. Wenn in diesem Zustand der bewegliche Kontakt 13 von
oberhalb des Schalter-Halteflächenelements 9a herabgedrückt wird,
wird er elastisch herabgedrückt und
tritt in Kontakt mit dem ersten, festen Kontakt 11, wobei
er den ersten, festen Kontakt 11 und den zweiten, festen
Kontakt 12 verbindet, um den Druckschalter 3 einzuschalten.
Wenn die Oberseite des beweglichen Kontakts 13 herabgedrückt wird,
wird Luft, die im beweglichen Kontakt 13 eingeschlossen
ist, durch die Luftlöcher 7a hinausgedrückt, die
in der Isolierschicht 8a gebildet sind, was dem Druckschalter 3 ein gutes
Klick- bzw. Druckgefühl
gibt. Wenn dann die herabdrückende
Kraft vom beweglichen Kontakt 13 freigegeben wird, kehrt
der bewegliche Kontakt 13 durch seine eigene elastische
Kraft zurück
in seinen Originalzustand, wobei er den Druckschalter 3 ausschaltet.
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Wie
oben beschrieben, wird in einem Tastenflächenelementmodul 1 dieser
Erfindung die Isolierschicht 8a, die durch eine isolierende
Paste gebildet wird, benutzt, um das konventionelle Flächenelement 80 zu
ersetzen und die Isolierschicht 8a hat Luftlöcher 7a,
um Luft von innerhalb der beweglichen Kontakte 13 freizugeben
bzw. freizulassen. Da die Isolierschicht 8a durch Drucken
einer weißen
isolierenden Paste gebildet wird, wird das Licht, welches von der Unterseite
der lichtemittierenden Dioden 5 emittiert wird, das durch
das transparente Schalter-Halteflä chenelement 9a hindurchgeht
bzw. hindurchläuft, durch
die Isolierschicht 8a reflektiert. Die Isolierschicht 8a hat
eine ebenso gute Reflexionseffizienz, wie das konventionelle Flächenelement 80.
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Für die isolierende
Paste, die die Isolierschicht 8a bildet, kann ein weißes Pigment,
so wie zum Beispiel Titan-Weiß (Titandioxid)
benutzt werden. Ein klarer Überzug
bzw. durchsichtiger Überzug hat,
wenn er in Kombination mit dem Titan-Weiß benutzt wird, den Effekt,
dass er den Glanz aufrecht erhält.
Durch Drucken einer solchen isolierenden Paste kann Licht, welches
von den lichtemittierenden Dioden 5 emittiert wird, effizient
reflektiert werden. Da die Isolierschicht 8a durch Drucken
der isolierenden Paste gebildet wird, ist es in dieser Erfindung
möglich,
nicht nur das konventionelle Flächenelement 80 zu
eliminieren, sondern auch das Tastenflächenelementmodul durch Benutzung
der flexiblen, gedruckten Schaltungsplatte 2 flexibel zu
machen, was wiederum zu einer Reduzierung in der Gesamtdicke der Einrichtung
beiträgt.
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Darüber hinaus
können
die Luftlöcher 7a in der
Isolierschicht 8a zur der gleichen Zeit gebildet werden,
zu der die isolierende Paste gedruckt wird. Wenn die Luftlöcher 7a in
einem Druckprozess nicht so gebildet werden, dass sie eine ausreichende
Tiefe haben, kann der Druckprozess zweimal oder öfter wiederholt werden. Das
Vorsehen der Luftlöcher 7a in
der Isolierschicht 8a wie oben beschrieben, macht die Luftlöcher 7a nicht
leicht deformierbar, was die vorbestimmte Fugenform intakt hält. Dies
stellt sicher, dass der Druckschalter 3 ein gutes Druckgefühl bietet,
wenn er herabgedrückt
wird.
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Da
darüber
hinaus das Drucken der isolierenden Paste durchgeführt werden
kann, indem ein Montageplatz für
elektronische Teile unbedruckt gelassen wird, können elektronische Teile, so
wie lichtemittierende Dioden, Widerstände und Kondensatoren sogar
nachdem die isolierende Paste gedruckt worden ist, montiert werden.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel des
Tastenflächenelementmoduls
gemäß dieser
Erfindung. Im Tastenflächenelementmodul
dieses Ausführungsbeispiels
wird, wie im vorangehenden Ausführungsbeispiel
eine isolierende Paste auf eine Oberseite der flexiblen, gedruckten
Schaltungsplatte 2 gedruckt, um eine Isolierschicht 8b zu
bilden und die Isolierschicht 8b hat Luftlöcher 7b darin
gebildet, um Luft freizulassen bzw. freizugeben, die in den beweglichen
Kontakten 13 eingeschlossen ist. Die beweglichen Kontakte 13 der
Druckschalter 3 werden durch ein Schalter-Halteflächenelement 9b sicher gehalten,
welches sie von oben bedeckt. Was vom vorangehenden Ausführungsbeispiel
abweicht, ist, dass der Isolierschicht 8b nicht die Funktion
der Reflexionsplatte gegeben wird, sondern dass dem weißen Schalter-Halteflächenelement 9b die
Reflexionsplattenfunktion gegeben wird, um Licht zu reflektieren,
das von der Unterseite der lichtemittierenden Dioden 5 emittiert
wird. Anderweitig ist die Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels ähnlich zu
derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels,
daher wird ihre detaillierte Beschreibung weggelassen.
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Da
die Isolierschicht 8b nicht die Reflexionsplattenfunktion
hat, muss die isolierende Platte nicht von weißer Farbe sein. Sie kann zum
Beispiel aus einem oder mehreren von erwünschten, isolierenden Materialien
(Epoxidharz, UV), Pigmenten, fluoreszierenden Materialien und Lichtansammlungs-Materialien
gebildet sein. Wie im ersten Ausführungsbeispiel, wird vorzugsweise
ein Material mit exzellenten Biege- und Druckkontaktcharakteristiken
benutzt.
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4 und 5 repräsentieren
ein drittes Ausführungsbeispiel
des Tastenflächenelementmoduls
gemäß dieser
Erfindung, wobei 4 eine vergrößerte Draufsicht ist, welche
Luftlöcher 7a zeigt, die
in der Isolierschicht 8a gebildet sind, und wobei 5 eine
Querschnittsansicht ist, längs
der Linie C-C von 4.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Streifen von einer Deformationsschutz- bzw. Deformationsverhinderungswand 15 längs der
Mitte jedes Luftlochs 7a gedruckt, das in der Isolierschicht 8a des ersten
Ausführungsbeispiels
gebildet ist, um die Luftlöcher 7a effektiv
daran zu hindern, geschlossen zu werden, wenn das Schalter-Halteflächenelement 9a verbogen
wird.
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Das
Vorsehen der Deformationsverhinderungswand 15 längs der
Mitte der Luftlöcher 7a hindert
das Schalter-Halteflächenelement 9a über den Luftlöchern 7a daran,
deformiert zu werden. Daher können
die Luftlöcher 7a dagegen
geschützt
werden, durch das Schalter-Halteflächenelement 9a geschlossen
zu werden, was einen konstanten Raum darin aufrecht erhält, so dass
der Druckschalter 3 zu allen Zeiten ein stabiles Druckgefühl bietet,
wenn er herabgedrückt
wird. Es ist natürlich
möglich,
diese Konstruktion auch auf das zweite Ausführungsbeispiel anzuwenden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung sind beschrieben worden. Es wird jedoch nichts
desto weniger festgehalten, dass diese Erfindung nicht auf diese
Beispiele begrenzt ist.
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Es
wird auch festgehalten, dass das Tastenflächenelementmodul für elektronische
Einrichtungen dieser Erfindung nicht auf die Mobiltelefonanwendungen
begrenzt ist, sondern auf einen weiten Bereich von elektronischen
Einrichtungen angewendet werden kann, einschließlich DVD- und Audioausrüstung und
Digitalkameras.