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Die
Erfindung betrifft eine kapazitive Tastatureinrichtung mit wenigstens
einem Tastenelement und einer auf einem dielektrischen Träger
angeordneten Frontplatte gemäß Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Eine
solche kapazitive Tastatureinrichtung ist beispielsweise aus der
DE 102 24 537 A1 bekannt, bei
der auf der Rückseite einer transparenten Frontplatte Tastaturbeschriftungen,
insbesondere Tastaturelemente mittels einer Farbschicht erzeugt
werden und anschließend auf diese Farbschicht über
eine Haftschicht als Dielektrikum Sensorelektroden, elektronische
Bauelemente und/oder Steckverbinder aufgebracht werden, wobei durch
Strukturierung einer Leiterbahnschicht die Sensorelektroden erzeugt
werden.
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Diese
bekannte kapazitive Tastatureinrichtung zeigt einen sehr kompakten
Aufbau, jedoch ist das Herstellungsverfahren insbesondere aufgrund der
Hinterglas-Beschriftung aufwendig und erfordert eine gute Beherrschung
der entsprechenden Technologien.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher, eine kapazitive Tastatureinrichtung mit
wenigstens einem Tastenelement und einer auf einem dielektrischen
Träger angeordneten Frontplatte anzugeben, die einen einfachen
Aufbau aufweist, insbesondere eine einfache und kostengünstige
Tastaturbeschriftung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine kapazitive Tastatureinrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs
2.
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Nach
Patentanspruch 1 ist bei einer solchen kapazitiven Tastatureinrichtung
die Frontplatte erfindungsgemäß als Metallplatte
ausgebildet, wobei wenigstens ein Flächenbereich der Metallplatte
zur Bildung des Tastenelements vorgesehen ist und dieser Flächenbereich
entsprechend der Umfangskontur des Tastenelements von der verbleibenden
Metallplatte unter Bildung eines Spaltes separiert ist.
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Nach
Patentanspruch 2 ist bei einer solchen kapazitiven Tastatureinrichtung
die Frontplatte erfindungsgemäß als Kunststoffplatte
mit einer metallisierten Vorderseite ausgebildet, wobei wenigstens ein
Flächenbereich der metallisierten Kunststoffplatte zur
Bildung des Tastenelements vorgesehen ist und dieser Flächenbereich
entsprechend der Umfangskontur des Tastenelements von der verbleibenden metallisierten
Kunststoffplatte unter Bildung eines Spaltes separiert ist.
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Die
erfindungsgemäßen kapazitiven Tastatureinrichtungen
zeigen einen äußerst einfachen Aufbau, da nunmehr
eine aufwendig zu realisierende Hinterglas-Beschriftung nicht mehr
erforderlich ist. Denn durch die Verwendung einer Frontplatte mit metallischer
Oberfläche, die entweder als Metallplatte oder als metallisierte
Kunststoffplatte hergestellt ist, ist es möglich die Tastaturbeschriftung
durch Gravieren dieser Oberfläche herzustellen.
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Das
Bedienfeld einer solchen erfindungsgemäßen Tastatureinrichtung
stellt wegen der metallischen Oberflächen der Frontplatte
und der Tastenelemente eine hochwertig anmutende Bedienfläche dar,
ohne dass funktionelle Einschränkungen befürchtet
werden müssen. Zudem ergibt sich durch den Spalt bereits
eine optische Darstellung der Tastenelemente.
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Auch
bei diesen erfindungsgemäßen Tastatureinrichtungen
erfolgt die Aktivierung eines kapazitiv wirkenden Tastenelements
in bekannter Weise aus einer Änderung einer Kapazität
durch Auflegen eines Fingers einer Person auf dieses Tastenelement mit
metallischer Oberfläche, das einer als Sensoranordnung
ausgebildeten metallische Zone gegenüberliegt, die sich
unter dem dielektrischen Träger befindet, so dass der Finger
zusammen mit dem Tastenelement einerseits und die metallische Zone
andererseits zwei Beläge eines Kondensators bilden.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird eine Metallplatte
als Frontplatte mit einer Dicke von ca. 0,5 mm verwendet, wodurch
sich ein äußerst kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen kapazitiven
Tastatureinrichtung ergibt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung wird das Tastenelement aus der Metallplatte
oder der metallisierten Kunststoffplatte derartig herausgetrennt,
dass der an der Umfangskontur des Tastenelements umlaufende Spalt
eine Breite von wenigstens 1 μm aufweist, vorzugsweise
wird dieser umlaufende Spalt mittels Gießharz ausgegossen
und verfüllt. Damit wird eine Verschmutzung des Spaltes
vermieden und durch das verfüllte Material, je nach dessen
Farbe, ein Tastenelement gezielt optisch hervorgehoben.
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Der
dielektrische Träger der kapazitiven Tastatureinrichtung
ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung aus Kunststoff hergestellt und kann vorzugsweise durch
Kleben oder Laminieren oder durch Pressen auf die Rückseite
der Metallplatte bzw. der metallisierten Kunststoffplatte hergestellt werden,
wobei vorzugsweise eine Dicke dieses dielektrischen Trägers
von ca. 50 μm ausreichend ist. Damit können mit
einem solchen dielektrischen Träger vorgefertigten Metallplatten
oder metallisierte Kunststoffplatten zur kostengünstigen
Herstellung einer äußerst kompakten erfindungsgemäßen
Tastatureinrichtung verwendet werden.
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Wie
bereits oben erwähnt lassen sich Tastaturbeschriftungen
bei der erfindungsgemäßen Tastatureinrichtung
in einfacher und kostengünstiger Weise durch Gravieren
auf der metallischen Vorderseite der Frontplatte, vorzugsweise mittels
eines Beschriftungslasers erzeugen, wodurch eine hohe Flexibilität hinsichtlich
unterschiedlicher Ausführungen von Tastaturbeschriftungen
erreicht wird.
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Besonders
vorteilhaft ist es gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung, wenn die Leitbahnstrukturen wenigstens eine kapazitive
Sensorfläche ausbildet, die im Bereich des Tastenelements
auf der der Frontplatte gegenüberliegende Seite des dielektrischen
Trägers angeordnet ist. Die Leiterbahnschicht kann bspw.
in bekannter Weise zusammen mit einem dielektrischen Träger
auf die Rückseite der Metallplatte oder der metallisierten
Kunststoffplatte durch Laminieren, Kleben oder Pressen aufgebracht
werden, um anschließend die erforderlichen Leitbahnen sowie
die kapazitiv wirkenden Sensorflächen für bspw.
mehrere Tastenelemente zu strukturieren.
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Schließlich
kann bei einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
bei Verwendung von Aluminium als Metallplatte bzw. zur Metallisierung der
Kunststoffplatte die Vorderseite der Frontplatte eloxiert oder chromatiert
wird und damit die Wertanmutung noch zu erhöhen und den
Oberflächenschutz zu verbessern.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Teildarstellung mit einem Teilschnitt
eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
kapazitiven Tastatureinrichtung mit einer Metallplatte als Frontplatte,
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2 eine
schematische perspektivische Teildarstellung mit einem Teilschnitt
eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
kapazitiven Tastatureinrichtung mit einer metallisierten Kunststoffplatte
als Frontplatte, und
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3 eine
schematische perspektivische Teildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen kapazitiven Tastatureinrichtung.
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Die 1 und 2 zeigen
eine erfindungsgemäße kapazitive Tastatureinrichtung 1 mit
einer Schnittansicht, insbesondere im Bereich eines Tastenelements 2.
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Die
kapazitive Tastatureinrichtung 1 nach 1 ist
mit einer Metallplatte 4 von ca. 0,5 mm Dicke als Frontplatte
aufgebaut, die mit ihrer Rückseite mit einem dielektrischen
Träger 3, bspw. aus Kunststoff flächenbündig
verbunden ist.
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Im
Unterschied zur Tastatureinrichtung 1 nach 1 besteht
die Tastatureinrichtung 1 nach 2 aus einer
metallisierten Kunststoffplatte 4 als Frontplatte, wobei
die zugehörige Metallschicht mit dem Bezugszeichen 4a bezeichnet
ist.
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In
gleicher Weise trägt auch diese metallisierte Kunststoffplatte 4 auf
ihrer Rückseite einen dielektrischen Träger 3.
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Tastenelemente 2 sind
sowohl in der Tastatureinrichtung 1 nach 1 als
auch nach 2 in der Frontplatte 4 in
gleicher Weise realisiert. Diese Tastenelemente 2 weisen
eine quaderförmige Gestalt auf, wobei deren rechteckige
Bedienflächen 9a in der Ebene der Vorderfläche 9 der
Metallplatte 4 bzw. der metallisierten Kunststoffplatte 4 liegen.
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Die
Tastenelemente 2 sind aus Flächenbereichen 6 der
Metallplatte 4 bzw. der metallisierten Kunststoffplatte 4 entstanden,
weshalb die Ausdehnung der Tastenelemente 2 senkrecht zur
Vorderfläche 9 der Frontplatte 4 der
Dicke der Metallplatte 4 bzw. der metallisierten Kunststoffplatte 4 entspricht.
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Die
Tastenelemente 2 werden aus der Frontplatte 4 dadurch
hergestellt, indem entsprechend der Kontur der quaderförmigen
Tastenelemente 2 die für die Tastenelemente 2 vorgesehenen
Flächenbereiche 6 unter Bildung eines Spaltes 7,
der senkrecht zur Vorderseite 9 der Metallplatte 4 bzw.
der metallisierten Kunststoffplatte 4 verläuft,
aus der Frontplatte 4 ausgeschnitten bzw. von dem verbleibenden
Teil der Frontplatte 4 separiert werden, wie dies aus der Teilschnittansicht
eines der beiden Tastenelemente 2 in den 1 und 2 ersichtlich
ist. Die Trennung kann senkrecht mit einem senkrechten gleichmäßigen
Spalt 7 durchgeführt werden oder der umlaufende
Rand des in der Frontplatte 4 für das Tastenelement 2 entstehenden
Durchbruchs mit einer Hinterschneidung 11 versehen werden.
Der Spalt 7 weist eine Breite W von wenigstens 50 μm
auf. Mit solchen Spalten 7 wird gleichzeitig eine vorteilhafte
optische Kennzeichnung der Tastenelemente 2 erzielt.
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Damit
weisen die erfindungsgemäßen Tastatureinrichtungen 1 der 1 und 2 ein
metallisches Bedienfeld auf, wodurch eine hochwertig anmutende Bedienfläche
erzielt wird. Die Gestaltung der Tastenelemente 2 beschränkt
sich natürlich nicht auf die in den Figuren dargestellte
quaderförmige Gestalt, insbesondere nicht auf die rechteckförmige Bedienfläche 9a,
sondern es sind aufgrund der freien Gestaltungsmöglichkeit
des Spaltes 7 in der Fläche der Frontplatte 4 neben
regelmäßigen geometrischen Formen, wie Kreiszylinder
oder Prismen mit regel- oder unregelmäßigen Stirnflächen,
auch unregelmäßige Formen der Bedienflächen 9a der
Tastenelemente 2 realisierbar.
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Zum
Schutz vor Verschmutzungen können die Spalten 7 der
Frontplatte 4 mit einem Verguss, bspw. aus Kunstharz ausgegossen
oder verfüllt werden. Durch die Verwendung von farbigem
Kunstharz kann die durch die Spalten 7 bewirkte optische
Hervorhebung noch verstärkt werden.
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Das
metallische Bedienfeld, das durch die Vorderseite 9 der
Frontplatte 4 und den Bedienflächen 9a der
Tastenelemente 2 gebildet wird, kann in einfacher Weise
mit Beschriftungen 8 auf den Bedienflächen 9a und
mit Beschriftungen 8a auf der Vorderseite 9 durch
Gravieren erzeugt werden. Solche Beschriftungen sind andeutungsweise
in den 1 bis 3 dargestellt.
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3 zeigt
ein Bedienfeld einer erfindungsgemäßen Tastatureinrichtung
mit sechs Tastenelementen 2, die in zwei Reihen mit jeweils
drei Tastenelementen 2 in einer Metallplatte 4 angeordnet
sind und in ihrem Aufbau und in ihrer Realisation der Tastatureinrichtung
gemäß 1 entspricht. Die Metallplatte 4 kann
auch durch die gemäß 2 beschriebene
metallisierte Kunststoffplatte 4 ersetzt werden.
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Der
grundsätzliche Schichtenaufbau der in den 1 bis 3 dargestellten
erfindungsgemäßen Tastatureinrichtungen 1,
bestehend aus der Frontplatte 4, dem dielektrischen Träger 3 und
darauf angeordneten Leiterbahnen 5, die durch Strukturierung
einer Leiterbahnschicht entstehen, ist identisch.
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Der
dielektrische Träger 3 wird durch Kleben, Laminieren
oder durch Pressen auf die Rückseite der Metallplatte 4 aufgebracht.
Auf der der Metallplatte 4 abgewandten Fläche
des dielektrischen Trägers 3 sind die Leitbahnstrukturen 5,
insbesondere auch Sensorstrukturen für die in der Metallplatte 4 realisierten
Tastenelemente 2 aufgebracht.
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Der
dielektrische Träger 3 kann zusammen mit einer
unstrukturierten Leiterbahnschicht, zum Beispiel als Kupferschicht,
eine vorgefertigte Einheit bilden, die auf die Rückseite
der Frontplatte 4 auflaminiert wird. Anschließend
wird in bekannter Weise diese Leiterbahnschicht strukturiert, um
einzelne Leiterbahnen 5 und Sensorelektroden 5 zu
bilden. Desweiteren können auf diesem dielektrischen Träger auch
elektronische Bauelemente, insbesondere Schaltkreise zur Detektion
und Auswertung der an den Sensorelektroden 5 anliegenden
elektrischen Signale angeordnet werden. Auch können Leuchtdioden
als Bauelement verwendet werden, so dass deren Licht durch entsprechende
Lichtleiter bis auf die Bedienfläche 9a der Tastenelemente 2 geführt
werden, so dass dort gemäß den 1 und 2 ein entsprechender
Lichtpunkt 10 sichtbar ist.
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Das
Bedienfeld einer derart hergestellten erfindungsgemäßen
Tastatureinrichtung 1, also die metallische Vorderseite 9 der
Frontplatte 4 und die Bedienfläche 9a der
Tastenelemente 2 können bei Verwendung von Aluminium
als Metall eloxiert oder chromatiert werden, um die Oberfläche
mittels einer Schutzschicht widerstandsfähiger zu machen.
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Als
Metall zur Herstellung der Frontplatte 4 ist nahezu jedes
Metall geeignet, also bspw. auch Edelstahl, Kupfer usw.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kapazitive
Tastatureinrichtung
- 2
- Tastenelement
- 3
- dielektrischen
Träger
- 4
- Frontplatte
- 4a
- Metallisierung
- 5
- Leitbahnstrukturen
- 6
- Flächenbereich
der Frontplatte 4
- 7
- Spalt
- 8
- Tastaturbeschriftungen
- 8a
- Tastaturbeschriftungen
- 9
- Vorderseite
der Frontplatte 4
- 9a
- Bedienfläche
des Tastenelements 2
- 10
- Lichtpunkt
- 11
- Hinterschneidung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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