DE102009037797B4

DE102009037797B4 - Kapazitive Tastatureinrichtung

Info

Publication number: DE102009037797B4
Application number: DE102009037797.2A
Authority: DE
Inventors: Norbert Krütt
Original assignee: FELA GmbH
Current assignee: FELA GMBH, DE
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: DE102009037797A1

Abstract

Kapazitive Tastatureinrichtung (1) mit wenigstens einem Tastenelement (2) und einer auf einem dielektrischen Träger (3) angeordneten Frontplatte (4), wobei auf der der Frontplatte (4) abgewandten Fläche des dielektrischen Trägers (3) Leitbahnstrukturen (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die Frontplatte als Metallplatte (4) ausgebildet ist, und – wenigstens ein Flächenbereich (6) der Metallplatte (4) zur Bildung des Tastenelements (2) vorgesehen ist, wobei dieser Flächenbereich (6) entsprechend der Umfangskontur des Tastenelements (2) von der verbleibenden Metallplatte (4) unter Bildung eines Spaltes (7) separiert ist, wobei der Spalt (7) in Richtung zu der Frontplatte (4) abgewandten Fläche in eine Hinterschneidung (11) übergeht, und dass der an der Umfangskontur des Tastenelements (2) umlaufende Spalt (7) mit einem Verguss ausgegossen und verfüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Tastatureinrichtung mit wenigstens einem Tastenelement und einer auf einem dielektrischen Träger angeordneten Frontplatte gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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.
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.
Als weiterer Stand der Technik werden die Druckschriften US 6 320 282 B1 , DE 10 2005 039 544 A1 , DE 10 2004 026 836 A1 , DE 29 51 852 A1 und DE 79 08 734 U1 genannt.
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.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine kapazitive Tastatureinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Demnach 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, wobei der Spalt in Richtung zu der Frontplatte abgewandten Fläche in eine Hinterschneidung übergeht. Erfindungsgemäß ist 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. 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 als Metallplatte ausgebildeten Frontplatte ist es möglich, die Tastaturbeschriftung durch Gravieren dieser Oberfläche herzustellen.
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.
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.
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.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Tastenelement aus der Metallplatte derartig herausgetrennt, dass der an der Umfangskontur des Tastenelements umlaufende Spalt eine Breite von wenigstens 1 µm aufweist.
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 vorgefertigte Metallplatten zur kostengünstigen Herstellung einer äußerst kompakten erfindungsgemäßen Tastatureinrichtung verwendet werden.
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.
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 Leiterbahnen sowie die kapazitiv wirkenden Sensorflächen für bspw. mehrere Tastenelemente zu strukturieren.
Schließlich kann bei einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei Verwendung von Aluminium als Metallplatte die Vorderseite der Frontplatte eloxiert oder chromatiert werden, um damit die Wertanmutung noch zu erhöhen und den Oberflächenschutz zu verbessern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Teildarstellung mit einem Teilschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen kapazitiven Tastatureinrichtung mit einer Metallplatte als Frontplatte, und
2 eine schematische perspektivische Teildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen kapazitiven Tastatureinrichtung.
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße kapazitive Tastatureinrichtung 1 mit einer Schnittansicht, insbesondere im Bereich eines Tastenelements 2.
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.
Die Tastenelemente 2 sind in folgender Weise realisiert. Die Tastenelemente 2 weisen eine quaderförmige Gestalt auf, wobei deren rechteckige Bedienflächen 9a in der Ebene der Vorderfläche 9 der Metallplatte 4 liegen.
Die Tastenelemente 2 sind aus Flächenbereichen 6 der Metallplatte 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.
Die Tastenelemente 2 werden aus der Frontplatte 4 dadurch hergestellt, dass 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 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 1 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 50µm auf. Mit solchen Spalten 7 wird gleichzeitig eine vorteilhafte optische Kennzeichnung der Tastenelemente 2 erzielt.
Damit weisen die erfindungsgemäßen Tastatureinrichtungen 1 der 1 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.
Zum Schutz vor Verschmutzungen sind die Spalte 7 der Frontplatte 4 mit einem Verguss, bspw. aus Kunstharz, ausgegossen oder verfüllt. Durch die Verwendung von farbigem Kunstharz kann die durch die Spalten 7 bewirkte optische Hervorhebung noch verstärkt werden.
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 und 2 dargestellt.
2 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.
Der grundsätzliche Schichtenaufbau der in den 1 und 2 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.
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.
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. Des weiteren können auf diesem dielektrischen Träger 3 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.
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.
Als Metall zur Herstellung der Frontplatte 4 ist nahezu jedes Metall geeignet, also bspw. auch Edelstahl, Kupfer usw..
Bezugszeichenliste

1: Kapazitive Tastatureinrichtung
2: Tastenelement
3: dielektrischen Träger
4: Frontplatte
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

Claims

Kapazitive Tastatureinrichtung (1) mit wenigstens einem Tastenelement (2) und einer auf einem dielektrischen Träger (3) angeordneten Frontplatte (4), wobei auf der der Frontplatte (4) abgewandten Fläche des dielektrischen Trägers (3) Leitbahnstrukturen (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die Frontplatte als Metallplatte (4) ausgebildet ist, und – wenigstens ein Flächenbereich (6) der Metallplatte (4) zur Bildung des Tastenelements (2) vorgesehen ist, wobei dieser Flächenbereich (6) entsprechend der Umfangskontur des Tastenelements (2) von der verbleibenden Metallplatte (4) unter Bildung eines Spaltes (7) separiert ist, wobei der Spalt (7) in Richtung zu der Frontplatte (4) abgewandten Fläche in eine Hinterschneidung (11) übergeht, und dass der an der Umfangskontur des Tastenelements (2) umlaufende Spalt (7) mit einem Verguss ausgegossen und verfüllt ist.
Kapazitive Tastatureinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (4) eine Dicke von ca. 0,5 mm aufweist.
Kapazitive Tastatureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Umfangskontur des Tastenelements (2) umlaufende Spalt (7) eine Breite von wenigstens 1 µm aufweist.
Kapazitive Tastatureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verguss ausgegossen und verfüllt ist.
Kapazitive Tastatureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Träger (3) aus Kunststoff hergestellt ist.
Kapazitive Tastatureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Träger (3) durch Kleben oder durch Laminieren oder durch Pressen auf die Rückseite der Metallplatte (4) bzw. der metallisierten Kunststoffplatte (4, 4a) hergestellt wird.
Kapazitive Tastatureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Träger (3) eine Dicke von ca. 50 µm aufweist.
Kapazitive Tastatureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Tastaturbeschriftungen (8, 8a) durch Gravieren auf der metallischen Vorderseite (9) der Frontplatte (4, 4a), vorzugsweise mittels eines Beschriftungslasers erzeugt werden.
Kapazitive Tastatureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbahnstrukturen (5) wenigstens eine kapazitive Sensorfläche ausbildet, die im Bereich des Tastenelements (2) auf der der Frontplatte (4) gegenüberliegenden Seite des dielektrischen Trägers (3) angeordnet ist.
Kapazitive Tastatureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminium als Metallplatte (4) bzw. zur Metallisierung (4a) der Kunststoffplatte (4) die Vorderseite (9) der Frontplatte (4) und die Bedienfläche(9a) des Tastenelements (2) eloxiert oder chromatiert wird.