DE102019125089A1 - Input device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung (1), aufweisend eine flexible und isolierende Kunststofffolie (10) mit einem Anschlussabschnitt (20) und einem Eingabeabschnitt (30), wobei der Eingabeabschnitt (30) mindestens ein Eingabeelement (35) aufweist, wobei auf einer Frontseite (11) der Kunststofffolie (10) mindestens eine den Anschlussabschnitt (20) mit dem mindestens einen Eingabeelement (35) verbindende Leiterbahn (40) vorgesehen ist, wobei wenigstens eine eine Standard HID-Schnittstelle aufweisende Auswerteelektronik (50) auf der Frontseite (11) auf der Kunststofffolie (10) angeordnet ist und unmittelbar mit der mindestens einen Leiterbahn (40) verbunden ist.The present invention relates to an input device (1) comprising a flexible and insulating plastic film (10) with a connection section (20) and an input section (30), the input section (30) having at least one input element (35), with on a front side (11) of the plastic film (10) at least one conductor track (40) connecting the connection section (20) to the at least one input element (35) is provided, with at least one evaluation electronics (50) having a standard HID interface on the front side (11) is arranged on the plastic film (10) and is directly connected to the at least one conductor track (40).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung, insbesondere eine Folientastatur, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The present invention relates to an input device, in particular a membrane keyboard, with the features of
Eingabevorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen vorbekannt und werden als Mensch-Maschine-Schnittstelle verwendet, damit ein Benutzer Eingaben oder Einstellungen an einer Maschine vornehmen kann. Derartige Eingabevorrichtungen sind beispielsweise Tastaturen, wie die Paneele von Maschinen oder dergleichen. Auch sind aus dem Stand der Technik Eingabevorrichtungen aus einem flexiblen Werkstoff, insbesondere Silikon, vorbekannt, die verbreitet in hygienisch sensiblen Bereichen, beispielsweise im medizinischen Bereich, zur Anwendung kommen.Input devices are previously known from the prior art in different configurations and are used as a man-machine interface so that a user can make inputs or settings on a machine. Such input devices are, for example, keyboards, such as the panels of machines or the like. Input devices made of a flexible material, in particular silicone, are also previously known from the prior art, which are widely used in hygienically sensitive areas, for example in the medical field.
Derartige Eingabevorrichtungen können eine Mehrzahl von Tastelemente, insbesondere Tasten, Schieber, Regler, Drehknöpfe oder dergleichen aufweisen und zeichnen sich dadurch aus, dass typischerweise ein als integriertes Bauteil (IC-Bauteil) ausgebildeter Controller vorgesehen ist, der die Schaltsignale der Tastelemente auswertet und diese mittels einer Schnittstelle an die Maschine übergibt. Der Controller ist hierzu fest auf einer Leiterplatte angeordnet, und ist durch mehrere Leiterbahnen mit den jeweiligen Tastelementen verbunden.Such input devices can have a plurality of pushbutton elements, in particular buttons, sliders, regulators, rotary knobs or the like and are characterized in that typically a controller designed as an integrated component (IC component) is provided, which evaluates the switching signals of the pushbutton elements and uses them an interface to the machine. For this purpose, the controller is permanently arranged on a printed circuit board and is connected to the respective pushbutton elements by several conductor tracks.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die von der Erfindung zu lösende Aufgabe, eine verbesserte Eingabevorrichtung vorzuschlagen, die besonders dünn und platzsparend ausgebildet ist, und darüber hinaus besonders flexibel und anpassbar ist, wodurch die vorgeschlagene Eingabevorrichtung auf gekrümmten Oberflächen angeordnet werden kann. Weiterhin soll die Eingabevorrichtung eine standardisierte Schnittstelle aufweisen, wodurch eine sofortige Nutzung durch ein Plug & Play möglich ist. Insbesondere soll die vorliegende Eingabevorrichtung mittels eines Standard HID-Treibers mit einer Maschine, beispielsweise ein Rechner mit einem gängigen Betriebssystem, verbunden werden können, ohne dass gesonderte Treiber installiert werden müssen.Based on this prior art, the object to be solved by the invention is to propose an improved input device that is particularly thin and space-saving, and is also particularly flexible and adaptable, whereby the proposed input device can be arranged on curved surfaces. Furthermore, the input device should have a standardized interface, which means that it can be used immediately through plug & play. In particular, it should be possible to connect the present input device to a machine, for example a computer with a common operating system, by means of a standard HID driver, without having to install separate drivers.
Diese Aufgaben werden durch eine Eingabevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These objects are achieved by an input device with the features of
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous refinements of the present invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist eine flexible und isolierende Kunststofffolie mit einem Anschlussabschnitt und mindestens einem Eingabeabschnitt auf. Die flexible und isolierende Kunststofffolie ist aus einem einzigen Stück hergestellt und erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der mindestens eine Eingabeabschnitt mindestens ein Eingabeelement aufweist und dass auf einer Frontseite der Kunststofffolie mindestens eine den Anschlussabschnitt mit dem mindestens einen Eingabeabschnitt verbindende Leiterbahn vorgesehen ist. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens eine eine Standard HID-Schnittstelle aufweisende Auswerteelektronik auf der Frontseite auf der Kunststofffolie angeordnet ist und dass die wenigstens eine Auswerteelektronik unmittelbar mit der mindestens einen Leiterbahn elektrisch verbunden ist.The input device according to the invention with the features of
Hier und im Nachfolgenden ist unter einer Auswerteelektronik ein elektrisches Bauteil zu verstehen, insbesondere ein Controller, durch das die Eingabe des Benutzers an dem mindestens einen Eingabeelement ausgewertet werden kann und über die HID-Schnittstelle in einer geeigneten Weise über die mindestens eine Leiterbahn zum freien Ende des Anschlussabschnitts übertragen wird und an eine Maschine oder einen Rechner übertragen werden kann. Die Standard HID-Schnittstelle wird von gängigen Betriebssystemen wie Windows oder Linux unterstützt und ermöglicht, dass die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung per „Plug & Play“ mit einer Maschine oder einem Rechner verbunden werden kann.Here and below, evaluation electronics is to be understood as an electrical component, in particular a controller, through which the user's input can be evaluated on the at least one input element and via the HID interface in a suitable manner via the at least one conductor path to the free end of the connection section is transmitted and can be transmitted to a machine or a computer. The standard HID interface is supported by common operating systems such as Windows or Linux and enables the input device according to the invention to be connected to a machine or a computer via “plug & play”.
Erfindungswesentlich ist dabei, dass die wenigstens eine Leiterbahn auf der Frontseite der flexiblen und isolierenden Kunststofffolie angeordnet ist. Die wenigstens eine Leiterbahn kann aufgedruckt oder geätzt sein und kann weiter Schaltkreise ausbilden. Die wenigstens eine Auswerteelektronik ist unmittelbar auf der Frontseite der flexiblen und isolierenden Kunststofffolie positioniert und weiterhin unmittelbar mit der wenigstens einen Leiterbahn verbunden. Somit ist zwischen der Kunststofffolie und dem integrierten Schaltkreis keine Leiterplatte angeordnet.It is essential to the invention that the at least one conductor track is arranged on the front side of the flexible and insulating plastic film. The at least one conductor track can be printed or etched and can further form circuits. The at least one evaluation electronics are positioned directly on the front side of the flexible and insulating plastic film and furthermore directly connected to the at least one conductor track. Thus, no printed circuit board is arranged between the plastic film and the integrated circuit.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Anschlussabschnitt bandförmig zur Nachbildung eines standardisierten Steckers, insbesondere eines USB-Steckers, von dem Eingabeabschnitt absteht. Der Anschlussabschnitt steht bevorzugt mehr als 10 mm, weiter bevorzugt mehr als 50 mm noch weiter bevorzugt mehr als 100 mm ab, wobei an dieser Stelle nochmals betont wird, dass der Anschlussabschnitt und der Eingabeabschnitt aus einer einzigen Kunststofffolie aus einem einzigen Stück gebildet sind. Der Anschlussabschnitt kann in einer beliebigen Form, beispielsweise L-förmig oder S-förmig von dem Anschlussabschnitt abstehen, wobei bevorzugt der Anschlussabschnitt rechteckig ist. Die mindestens eine Leiterbahn erstreckt sich bevorzugt ausgehend von dem Eingabeabschnitt bis zu einem freien Ende eines Endbereiches des Anschlussabschnitts, wobei unter der Maßgabe, dass mehrere Leiterbahnen vorgesehen sind, die Leiterbahnen in dem Anschlussabschnitt bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. An dem freien Ende des Anschlussabschnitts ist die mindestens eine Leiterbahn elektrisch zugänglich, um einen elektrischen Steckkontakt zu bilden. Der Stecker wird somit durch die flexible und isolierende Kunststofffolie nachgebildet. Der elektrische Steckkontakt kann eine elektrische Verbindung mit einem korrespondierenden Kontakt eines Gegensteckers herstellen, um Signale von der Eingabevorrichtung an eine Maschine oder einen Rechner zu übertragen. Durch die Standard HID-Schnittstelle der Auswerteelektronik kann per „Plug & Play“ die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung ohne eine gesonderte Installation von Treibern an der Maschine oder dem Rechner in Betrieb genommen werden.A further advantageous embodiment of the present invention provides that the at least one connection section protrudes from the input section in the form of a strip to simulate a standardized plug, in particular a USB plug. The connection section preferably protrudes more than 10 mm, more preferably more than 50 mm, even more preferably more than 100 mm, it being emphasized again at this point that the connection section and the input section are formed from a single plastic film from a single piece. The connection section can protrude from the connection section in any shape, for example L-shaped or S-shaped, the connection section preferably being rectangular. The at least one conductor track extends preferably proceeding from the input section to a free end of an end region of the connection section, with the proviso that several conductor tracks are provided, the conductor tracks in the connection section are preferably arranged parallel to one another. The at least one conductor track is electrically accessible at the free end of the connection section in order to form an electrical plug contact. The plug is thus simulated by the flexible and insulating plastic film. The electrical plug contact can establish an electrical connection with a corresponding contact of a mating connector in order to transmit signals from the input device to a machine or a computer. Due to the standard HID interface of the evaluation electronics, the input device according to the invention can be put into operation via “plug & play” without a separate installation of drivers on the machine or the computer.
Die Auswerteelektronik oder ein weiteres elektrisches Bauteil kann einen Device-Deskriptor und/oder einen Interface-Deskriptor aufweisen, der vorzugsweise Informationen hinsichtlich einer Geräteklasse CDC (Communication Device Class) der Eingabevorrichtung enthält. Die Geräteklasse ist bevorzugt 03h. Weitere Klassen wie 0Bh und 0Dh können für den Fall mit umfasst werden, dass die Eingabevorrichtung einen Chipkarten-Leser o. Ä. oder Fingerabdruckscanner aufweist. Durch eine im USB-Standard definierte Geräteklasse, kann die Eingabevorrichtung durch einen generischen Treiber betrieben werden. Alle Funktionen der Eingabevorrichtung sind ohne eine Installation eines spezifischen Treibers sofort verfügbar.The evaluation electronics or another electrical component can have a device descriptor and / or an interface descriptor, which preferably contains information with regard to a device class CDC (Communication Device Class) of the input device. The device class is preferably 03 h . Further classes such as 0B h and 0D h can also be included in the event that the input device has a chip card reader or the like. or fingerprint scanner. With a device class defined in the USB standard, the input device can be operated by a generic driver. All functions of the input device are immediately available without installing a specific driver.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass auf einer von der Frontseite abgewandten Seite der Kunststofffolie auf dem Anschlussabschnitt ein Versteifungselement angeordnet ist. Es ist bevorzugt, wenn das Versteifungselement beabstandet zu dem Eingabeabschnitt an dem freien Ende des Anschlussabschnitts angeordnet ist, wodurch sichergestellt ist, dass der Anschlussabschnitt nur im Bereich des freien Endes zur Ausbildung eines Steckers eine ausreichende Steifigkeit aufweist und nicht beim Einstecken in den Gegenstecker der Maschine oder des Rechners abknickt.A further advantageous embodiment provides that a stiffening element is arranged on the connection section on a side of the plastic film facing away from the front side. It is preferred if the stiffening element is arranged at a distance from the input section at the free end of the connection section, which ensures that the connection section only has sufficient rigidity in the area of the free end to form a connector and not when it is plugged into the mating connector of the machine or the computer kinks.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann auf der Frontseite der Kunststofffolie mindestens eine zweite flexible und elektrisch isolierende Schicht angeordnet sein. Die zweite flexible und elektrisch isolierende Schicht ist bevorzugt derart auf der Frontseite der Kunststofffolie angeordnet, dass die zweite flexible und elektrisch isolierende Schicht zumindest bereichsweise den Eingabeabschnitt bedeckt und somit die mindestens eine Leiterbahn auf der Frontseite elektrisch isoliert einschließt.According to a further embodiment of the present invention, at least one second flexible and electrically insulating layer can be arranged on the front side of the plastic film. The second flexible and electrically insulating layer is preferably arranged on the front side of the plastic film in such a way that the second flexible and electrically insulating layer covers the input section at least in some areas and thus encloses the at least one conductor track on the front side in an electrically insulated manner.
Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die zweite flexible und elektrisch isolierende Schicht mindestens eine Ausnehmung oder mindestens eine Durchbrechung aufweist, und dass die mindestens eine Ausnehmung oder die mindestens eine Durchbrechung das mindestens eine Eingabeelement, die wenigstens eine Auswerteelektronik und/oder ein beliebiges elektrisches Bauteil ganz oder teilweise aufnimmt. Die zweite flexible und elektrisch isolierende Schicht kann mit der Kunststofffolie fest verbunden sein und das mindestens eine Eingabeelement, die wenigstens eine Auswerteelektronik und/oder das wenigstens eine elektrische Bauteil fixieren und/oder vor mechanischen Einwirkungen schützen.It has also proven to be advantageous if the second flexible and electrically insulating layer has at least one recess or at least one opening, and that the at least one recess or the at least one opening includes the at least one input element, the at least one evaluation electronics and / or any absorbs electrical component in whole or in part. The second flexible and electrically insulating layer can be firmly connected to the plastic film and the at least one input element, the at least one evaluation electronics and / or the at least one electrical component can be fixed and / or protected from mechanical effects.
Eine bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das mindestens eine Eingabeelement ein Tastelement ist, wobei das Tastelement ein kapazitives, ein induktives und/oder mechanisches Schaltelement zur Erzeugung eines elektrischen Schaltsignals sein kann, das elektrisch mit der mindestens einen Leiterbahn verbunden ist. Für den Fall, dass das Tastelemente ein mechanisches Schaltelement ist, ist es bevorzugt, dass das Schaltelement eine Schnappscheibe aufweist, wodurch beim Betätigen des Tastelements nicht nur ein elektrisches Schaltsignal erzeugt wird sondern ebenso eine haptische Rückmeldung.A preferred development of the present invention provides that the at least one input element is a pushbutton element, wherein the pushbutton element can be a capacitive, inductive and / or mechanical switching element for generating an electrical switching signal that is electrically connected to the at least one conductor track. In the event that the pushbutton element is a mechanical switching element, it is preferred that the switching element has a snap-action disk, whereby not only an electrical switching signal is generated when the pushbutton element is actuated but also a haptic feedback.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn eine dritte Schicht vorgesehen ist, die auf der Frontseite der Kunststofffolie angeordnet ist. Bevorzugt ist zwischen der Kunststofffolie und der dritten Schicht die zweite flexible und isolierende Schicht als sogenannte „Spacer“-Schicht angeordnet, die den Abstand zwischen der Kunststofffolie und der dritten Schicht vorgibt. Die dritte Schicht kann mittels einer Klebstoffschicht auf der Frontseite der Kunststofffolie oder auf der zweiten Schicht befestigt werden und kann weiterhin als eine Dekorschicht ausgebildet sein. Die Dekorschicht kann beispielsweise eine mit einem Dekor bedruckte Folie oder Glasscheibe sein, wobei typischerweise das Dekor auf der der Kunststofffolie zugewandten Seite angeordnet sein kann. Auch ist es möglich, dass das Dekor auf eine Folie aufgedruckt ist, die auf der dritten Schicht angeordnet ist.According to a further embodiment of the present invention, it can be advantageous if a third layer is provided, which is arranged on the front side of the plastic film. The second flexible and insulating layer is preferably arranged between the plastic film and the third layer as a so-called “spacer” layer, which defines the distance between the plastic film and the third layer. The third layer can be attached by means of an adhesive layer on the front side of the plastic film or on the second layer and can furthermore be designed as a decorative layer. The decorative layer can, for example, be a foil or glass pane printed with a decoration, wherein the decoration can typically be arranged on the side facing the plastic film. It is also possible for the decoration to be printed on a film which is arranged on the third layer.
Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die wenigstens eine Leiterbahn aus Kupfer hergestellt ist. Die Kupferleiterbahn hat eine ausreichende Verformbarkeit bei einem geringen Ohm' sehen Widerstand und ermöglicht, dass elektrische Kontakte der Auswerteelektronik unmittelbar mit der Kupferleiterbahn verbunden werden können. Weiterhin kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Kunststofffolie aus einem Polyamid, einem Polyethylennaphthalat oder einem Polyester hergestellt sein, wobei bevorzugt aufgrund der höheren Temperaturbeständigkeit die Kunststofffolie aus einem Polyamid-Kunststoff hergestellt ist. Alternativ kann auch ein Polycarbonat, ein thermoplastisches Polyurethan, Teslin, o.Ä. für die Kunststofffolie verwendet werden.In addition, it has proven to be advantageous that the at least one conductor track is made of copper. The copper conductor track has sufficient deformability with a low ohm resistance and enables electrical contacts of the evaluation electronics to be connected directly to the copper conductor track. Furthermore, according to a further development of the invention, the plastic film can be made from a polyamide, a polyethylene naphthalate or a polyester, the plastic film preferably being made from a polyamide plastic due to the higher temperature resistance. Alternatively, a polycarbonate, a thermoplastic polyurethane, Teslin, or the like can also be used for the plastic film.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.An exemplary embodiment of the invention according to the invention is described in detail below with reference to the accompanying drawing.
Die Eingabevorrichtung
Die Kunststofffolie
Auf der Rückseite
Auf der Frontseite
Weiterhin ist der
Auf der Frontseite
Die Leiterbahnen
Die Auswerteelektronik
Weiterhin ist aus der
In die jeweilige Durchbrechung
Ferner ist eine dritte Schicht 70 vorgesehen, die auf der von der Frontseite abgewandten Seite der zweiten Schicht
Die dritte Schicht 70 kann eine sogenannte Dekorschicht sein und eine Bedruckung aufweisen. Die Dekorschicht kann beispielsweise für den Benutzer die Position der Eingabeelemente
Die dritte Schicht 70 kann aus einem beliebigen Werkstoff hergestellt sein. Beispielsweise kann die dritte Schicht 70 aus einem Kunststoff oder einem Glas hergestellt sein und kann weiterhin gekrümmt sein. Die dritte Schicht kann eine Oberfläche einer Maschine sein, und die Eingabevorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- EingabevorrichtungInput device
- 1010
- KunststofffoliePlastic film
- 1111
- FrontseiteFront
- 1212th
- Rückseiteback
- 1616
- VersteifungselementStiffening element
- 2020th
- AnschlussabschnittConnection section
- 2121
- EndbereichEnd area
- 2525th
- Steckerplug
- 3030th
- EingabeabschnittInput section
- 3535
- EingabeelementInput element
- 3636
- TastelementTactile element
- 4040
- LeiterbahnTrack
- 5050
- AuswerteelektronikEvaluation electronics
- 5151
- elektrisches Bauteilelectrical component
- 6060
- zweite Schichtsecond layer
- 6565
- DurchbrechungBreakthrough
Claims (11)
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