DE10209079A1 - Folientastatur - Google Patents

Abstract

Eine Folientastatur mit einer Anzahl von Betätigungsbereichen, insbesondere zur Verwendung in explosionsgefährdeter Umgebung, weist eine Deckfolie aus Isoliermaterial, eine unterhalb der Deckfolie befindliche elektrisch leitfähige Schicht und eine isoliert gegenüber der leitfähigen Schicht angeordnete, eine Anzahl von Leiterbahnen aufweisenden Leiterfolie mit unterhalb der Betätigungsbereiche liegenden Schaltelementen auf. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine leitfähige Schicht als eine auf einer Innenseite der Deckfolie aufgebrachte Beschichtung aus leitfähigem Material besteht, dass mindestens ein Kontaktelement die Beschichtung der Deckfolie unter Schaffung einer leitfähigen Verbindung zwischen der Deckfolie und wenigstens einer auf einem bestimmten Potential gehaltenen Leiterbahn permanent berührt und dass die Beschichtung zumindest in Teilbereichen oberhalb der Schaltelemente eine elektrisch isolierende Lackschicht aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Folientastatur mit einer Anzahl von Betätigungsbereichen, insbesondere zur Verwendung in explosionsgefährdeter Umgebung, mit einer Deckfolie aus Isoliermaterial, einer unterhalb der Deckfolie befindlichen elektrisch leitfähigen Schicht und einer isoliert gegenüber der leitfähigen Schicht angeordneten, eine Anzahl von Leiterbahnen aufweisenden Leiterfolie mit unterhalb der Betätigungsbereiche liegenden Schaltelementen.
• Nichtleitende Werkstoffe dürfen in explosionsgefährdeten Bereichen nur dann eingesetzt werden, wenn Vorkehrungen zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung derartiger werkstoffe getroffen wurden. Folientastaturen verwenden in aller Regel zur Ausbildung einer von einer Bedienperson berührten Tastaturoberseite eine Kunststofffolie, auf die die vorstehend geschilderte Problematik zutrifft, wenn die Folientastatur in einer explosionsgefährdeten Umgebung eingesetzt werden soll.
• Eine vorbekannte Folientastatur dieser Art ist der DE 199 23 806 C1 entnehmbar. Die bekannte Folientastatur weist zur konstruktiv einfachen Gewährleistung einer Entladungssicherheit neben jedem Betätigungsfeld ein Durchgangsloch auf, das an der leitenden Schicht und an der Leiterfolie vorbei verläuft und an einer geerdeten Grundplatte der Folientastatur endet. Das Durchgangsloch stellt bei ausreichend großer Beabstandung von der leitenden Schicht und den Leiterbahnen der Leiterfolie eine Art "Blitzableiter" dar, über den die von einer Bedienperson auf die Folientastatur aufgebrachte Ladung zur Unterseite der Tastatur ableitbar ist.
• Eine entscheidende Voraussetzung dafür, dass auf der Oberseite der Folientastatur vorhandene Ladungen durch das Durchgangsloch zur Unterseite der Folientastatur abgeleitet werden können, ist, dass die durch das Durchgangsloch gebildete Verbindung zu einem Massepotential niederohmiger ist als zu der leitenden Schicht bzw. den Leiterbahnen. Dies ist insbesondere dann nicht gegeben, wenn sich im Bereich der Grundplatte der bekannten Folientastatur ein hochohmiger Belag bildet, beispielsweise eine Oxidationsschicht, was aufgrund der durch das Durchgangsloch gebildeten Öffnung zur Umgebung vorgezeichnet ist. Darüber hinaus können in das Durchgangsloch eindringende Substanzen erhöhter Leitfähigkeit, insbesondere Fluide, zur Schaffung einer niederohmigen Verbindung zu der leitenden Schicht und/oder den Leiterbahnen beitragen, wodurch die Funktionsfähigkeit der bekannten Folientastatur zumindest herabgesetzt wäre, was gerade in explosionsgefährdeter Umgebung ein eklatantes Sicherheitsrisiko darstellt.
• Weitere vorbekannte Folientastaturen verwenden zur Ableitung elektrischer Ladung Metallgehäuse oder Folien mit leitfähiger Beimischung als Deckfolien, wobei das Vorsehen eines Metallgehäuses mit zusätzlichen Kosten für Stanzwerkzeug, Lackierung, Erdungsanschluss etc. verbunden ist. Leitfähige Folien sind aufgrund von Karbonbeimischungen immer schwarz gefärbt, weshalb sie nicht - wie zur Schaffung farblich gegeneinander abgegrenzter Betätigungsfelder allgemein üblich - von der Rückseite lackierbar sind.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Folientastatur zu schaffen, bei der sich eine ggf. auf der Oberseite der Folientastatur vorhandene elektrische Ladung auf konstruktiv einfache, kostengünstige und dabei dauerhaft sichere Weise ableiten lässt, so dass die erfindungsgemäße Folientastatur insbesondere in explosionsgefährdeter Umgebung einsetzbar ist.
• Diese Aufgabe ist bei einer Folientastatur der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die leitfähige Schicht als eine auf einer Innenseite der Deckfolie aufgebrachte Beschichtung aus leitfähigem Material ausgebildet ist, dass mindestens ein Kontaktelement die Beschichtung der Deckfolie unter Schaffung einer leitfähigen Verbindung zwischen der Deckfolie und wenigstens einer auf einem bestimmten Potential gehaltenen Leiterbahn permanent berührt und dass die Beschichtung zumindest in Teilbereichen oberhalb der Schaltelemente eine elektrisch isolierende Lackschicht aufweist.
• Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Folientastatur ist, dass hierbei die elektrostatische Aufladung vermieden bzw. auch in schädigender Umgebung dauerhaft sicher abgeleitet wird, wobei im Gegensatz zu weiteren vorbekannten Folientastaturen, die hierzu Metallgehäuse oder Folien mit leitfähigen Beimischungen verwenden, ein preisgünstiger Fertigungsprozess beibehalten werden kann und zugleich alle Vorzüge einer herkömmlich, farbigen und abriebfesten Folientastatur erhalten bleiben.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folientastatur weisen die Schaltelemente Taster in Form von Blattfedern auf, über die bei ausreichender Druckbelastung ein Kontakt zwischen jeweils zwei auf unterschiedlichem Potential gehaltenen Leiterbahnen herstellbar ist, von denen eine mit der Blattfeder, die andere mit einem unterhalb der Blattfeder angeordneten Basiselement verbunden ist. Durch das Vorsehen von Blattfedern lassen sich Schaltvorgänge der Folientastatur auf konstruktiv besonders einfache Weise realisieren. Zudem vermitteln blattfederartige Taster dem Bediener einen optimalen Bedienungskomfort, da sie bei ausreichender Druckbelastung plötzlich und deutlich spürbar nachgeben und dabei ein charakteristisches Knackgeräusch erzeugen, was dem Bediener den erfolgten Schaltvorgang unmittelbar anzeigt.
• Die Leiterfolie kann nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Folientastatur ein leitfähiges Gitter aus mindestens zwei Scharen sich kreuzender Leiterbahnen aufweisen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die erfindungsgemäße leitfähige Verbindung zwischen wenigstens einer Leiterbahn der Leiterfolie und der leitenden Beschichtung der Deckfolie prinzipiell in jedem Bereich der Folientastatur angeordnet sein kann, was einen größtmöglichen Gestaltungsspielraum insbesondere beim Design der Folientastatur lässt. In einer äußerst bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Gitter geerdet, d. h. mit dem Erd- oder Massepotential einer Steuerschaltung der erfindungsgemäßen Folientastatur verbunden. Zusätzlich ist vorzugsweise mindestens eines der die beschichtete Deckfolie permanent berührenden Kontaktelemente elektrisch leitend mit dem Gitter verbunden. Auf diese Weise ist eine sichere Ableitung von Ladungen gewährleistet, die auf der Bedienerseite der Deckfolie entstehen oder von einer Bedienperson auf diese aufgebracht werden.
• Zur Sicherstellung eines notwendigen Schaltabstandes zwischen den blattfederartigen Tastern und Basiselektroden der Kontaktelemente ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folientastatur zwischen den Lackschichten und der Leiterfolie eine Abstandfolie mit Durchbrüchen im Bereich der Kontaktelemente angeordnet.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die auf die Beschichtung aufgebrachten Lackschichten farbig, insbesondere mehrfarbig ausgebildet, während die Deckfolie und die Beschichtung vorzugsweise zumindest im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent sind. Auf diese Weise lassen sich die unterschiedlichen Bedienflächen der erfindungsgemäßen Folientastatur durch ein unterhalb der Deckfolie angeordnetes und somit gegen bedienungsbedingte Abnutzungserscheinungen unanfälliges farbiges Design kenntlich machen.
• Weiterhin ist bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass unterhalb der Leiterfolie eine Trägerplatte angeordnet ist. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Trägerplatte als Leiterplatte ausgebildet ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folientastatur kann die Trägerplatte mindestens ein Anzeigeelement aufweisen, das als Flüssigkristallelement (LCD), als LED oder auch als Polymer-LED ausgebildet sein kann. Auf diese Weise lässt sich durch die erfindungsgemäße Folientastatur eine kompakte Anordnung sämtlicher relevanter Bedien- und Kontrollelemente erreichen, wobei die Deckfolie einen umfassenden Schutz aller dieser Elemente gegen Schadeinwirkungen mechanischer oder anderer Art gewährleistet.
• Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folientastatur ist die Trägerplatte mit einer die Leiterbahnen tragenden Basisfolie durch eine Doppelklebefolie verbunden, wodurch eine einfach herstellbare feste und dauerhafte Anordnung gegeben ist.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Beschichtung im Bereich des mindestens einen Anzeigeelements nicht lackiert ist und wenn die Abstandfolie, die Doppelklebefolie sowie die Leiterfolie in diesem Bereich einen entsprechenden Durchbruch aufweisen. Dadurch ist sichergestellt, dass das Anzeigeelement trotz seiner geschützten Anordnung im unteren Bereich der erfindungsgemäßen Folientastatur für den Bediener von außen problemlos einsehbar ist.
• Nach einer äußerst bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Beschichtung der Deckfolie aus einem leitfähigen Polymer. Bei derartiger Beschichtung ist die Deckfolie im Gegensatz zu durch Karbonbeimischungen leitfähig gemachten Folien transparent und daher für eine Verwendung im Rahmen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Folientastatur optimal geeignet.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert ist. Dabei zeigt:
• Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht etwa entlang der Linie A-A' der Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folientastatur;
• Fig. 2 eine weitere Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folientastatur entlang der Linie B-B' der Fig. 1; und
• Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Deckfolie der erfindungsgemäßen Folientastatur.
• Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist die dargestellte Folientastatur auf der Tastaturoberseite eine Deckfolie 1 auf, die auf ihrer Unterseite, z. B. durch Bedampfen, mit einer transparenten, leitfähigen Beschichtung 2 versehen ist. Auf die Beschichtung 2 sind für ein (mehr-)farbiges Design Lackschichten 3, 3' aufgetragen, wobei mindestens ein Fenster 4 sowie mindestens ein Kontaktierungspunkt 5 ausgespart sind. Unterhalb der Lackschichten 3, 3' befindet sich eine Abstandfolie 6, die im Bereich der Lackierungen 3' bzw. des Kontaktierungspunkts 5 Durchbrüche 7, 7' zur Aufnahme von Schalt- und Kontaktelementen 8 bzw. 8' in Form von Blattfedern 8, 8' aufweist.
• Unterhalb der Abstandfolie 6 weist die dargestellte Folientastatur eine Leiterfolie 9 auf, die aus einer mit Leiterbahnen 10, 10', 10.1, 10.2 aus Silberlack beschichteten Basisfolie 11 besteht. Im Bereich der Leiterbahnen 10' bzw. 10.1., 10.2 sind weitere Schaltelemente als Basiselemente 12, 12' unterhalb der Blattfedern 8, 8' angeordnet. Die Basisfolie 11 der dargestellten Folientastatur ist durch eine Doppelklebefolie 13 fest mit einer Leiterplatte 14 verbunden, an deren Unterseite 15 im Bereich des Fensters 4 eine Flüssigkristallanzeige 16 angeordnet ist.
• Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die die Blattfeder 8' und das zugehörige Basiselement 12' kontaktierenden Leiterbahnen 10' mit einem Masse- bzw. Erdpotential einer Steuerschaltung (nicht gezeigt) verbunden. Die Blattfeder 8' kontaktiert die leitfähige Beschichtung 2 der Deckfolie 1 an der nicht-lackierten Stelle 5 direkt und dauerhaft unter Schaffung einer leitenden Verbindung zumindest zwischen der geerdeten Leiterbahn 10' und der Deckfolie 1. Die Leiterbahnen 10.1, 10.2, die die Schaltelemente 8, 12 kontaktieren (von denen im Schnitt der Fig. 1 nur ein Paar gezeigt ist), befinden sich auf unterschiedlichen Potentialen U₁ bzw. U₂, so dass im Falle eines durch die Bedienperson bewirkten Niederdrückens der Blattfeder 8 auf das Basiselement 12 in der Steuerschaltung ein Schaltvorgang, beispielsweise durch Schaltbetrieb eines Transistors (nicht gezeigt), auslösbar ist.
• In dem dargestellten Beispiel der erfindungsgemäßen Folientastatur ist die Deckfolie 1 eine klare, durchsichtige Polyester-Kunststofffolie mit einer Dicke von weniger als 200 Mikrometer, so dass eine elektrostatische Aufladung minimiert wird. Sie dient als Schutzschicht für die Folientastatur. Die Beschichtung 2 ist als leitfähige Polymerschicht ausgebildet und wird vorzugsweise durch Bedampfen auf die Deckfolie 1 aufgebracht. Sie dient aufgrund ihrer ganzflächigen Kontaktierung der Deckfolie 1 sowie der über das Kontaktelement 8', 12' sichergestellten leitfähigen Verbindung zum Massepotential der Steuerschaltung der sicheren Ableitung elektrostatischer Ladungen. Zusätzlich besitzt die Beschichtung 2 eine Schirmwirkung hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) der erfindungsgemäßen Folientastatur.
• Durch die Lackschichten 3, 3' wird die erfindungsgemäße Folientastatur und insbesondere die Polymerschicht 2 abriebfest. Durch ein mehrfarbiges Design der Lackschichten 3, 3' insbesondere im Bereich 3' der als Bedienelemente fungierenden Blattfedern 8 lässt sich die Bedienfreundlichkeit der erfindungsgemäßen Folientastatur erhöhen.
• Der in Fig. 2 gezeigte Schnitt entlang der Linie B-B' der Fig. 1 zeigt detailliert die Anordnung der Leiterbahnen 10, 10', 10.1, 10.2 an der Oberfläche der Basisfolie 11. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Leiterbahnen 10 teilweise in Form eines rautenförmigen Gitters 17 angeordnet, das aus zwei Scharen 18, 18' sich schneidender gerader Leiterbahnen 10 gebildet ist. Das Gitter 17 und die Leiterbahnen 10 sind über eine Kontaktfahne 19 mit einer nicht gezeigten Steuerschaltung verbunden. Dabei liegen zumindest die Leiterbahnen 18, 18' die das Gitter 17 bilden, und die Leiterbahnen 10', die die als Kontaktelemente fungierenden Blattfedern 8' kontaktieren und selbst beim gezeigten Ausführungsbeispiel Teil des Gitters sind, auf dem Massepotential der Steuerschaltung.
• Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Deckfolie 1 der erfindungsgemäßen Folientastatur nach erfolgtem Aufbringen der Beschichtung 2 sowie der Lackschichten 3, 3'. Durch farbliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Lackschichten 3, 3' lässt sich ein bedienfreundliches, insbesondere mehrfarbiges Design der erfindungsgemäßen Folientastatur erreichen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind diverse Bedienflächen 20, die oberhalb der Blattfedern 8 der Fig. 1 und 2 angeordnet sind, durch andersfarbige Lackschichten 3' gegenüber einer Hintergrund-Lackschicht 3 der erfindungsgemäßen Folientastatur hervorgehoben. In zwei dargestellten Bereichen 5 ist die Deckfolie 1 bzw. die Beschichtung 2 lackfrei, so dass in diesen Bereichen eine Kontaktierung der Beschichtung 2 durch die Blattfedern 8' auf die in Fig. 1 gezeigte Weise erfolgen kann.

Claims (15)

1. Folientastatur mit einer Anzahl von Betätigungsbereichen, insbesondere zur Verwendung in explosionsgefährdeter Umgebung, mit einer Deckfolie aus Isoliermaterial, einer unterhalb der Deckfolie befindlichen elektrisch leitfähigen Schicht und einer isoliert gegenüber der leitfähigen Schicht angeordneten, eine Anzahl von Leiterbahnen aufweisenden Leiterfolie mit unterhalb der Betätigungsbereiche liegenden Schaltelementen, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Schicht als eine auf einer Innenseite der Deckfolie (1) aufgebrachte Beschichtung (2) aus leitfähigem Material ausgebildet ist, dass mindestens ein Kontaktelement (8') die Beschichtung (2) der Deckfolie (1) unter Schaffung einer leitfähigen Verbindung zwischen der Deckfolie (1) und wenigstens einer auf einem bestimmten Potential gehaltenen Leiterbahn (10') permanent berührt und dass die Beschichtung (2) zumindest in Teilbereichen (3') oberhalb der Schaltelemente (8) eine elektrisch isolierende Lackschicht (3, 3') aufweist.

2. Folientastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (8) Taster in Form von Blattfedern aufweisen.

3. Folientastatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterfolie (9) ein leitfähiges Gitter (17) aus mindestens zwei Scharen (18, 18') sich kreuzender Leiterbahnen (10) aufweist.

4. Folientastatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (17) geerdet ist.

5. Folientastatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine die Beschichtung (2) der Deckfolie (1) permanent berührende Kontaktelement (8) elektrisch leitend mit dem Gitter (17) verbunden ist.

6. Folientastatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lackschichten (3, 3') und der Leiterfolie (9) eine Abstandfolie (6) mit Durchbrüchen (7, 7') im Bereich der Kontakt- (8') und der Schaltelemente (8) angeordnet ist.

7. Folientastatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschichten (3, 3') farbig, insbesondere mehrfarbig ausgebildet sind.

8. Folientastatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfolie (1) und die leitfähige Beschichtung (2) zumindest im sichtbaren Wellenlängenbereich transparent sind.

9. Folientastatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Leiterfolie (9) eine Trägerplatte (14) angeordnet ist.

10. Folientastatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (14) als Leiterplatte ausgebildet ist.

11. Folientastatur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (14) mindestens ein Anzeigeelement (16) aufweist.

12. Folientastatur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement (16) als Flüssigkristallelement ausgebildet ist.

13. Folientastatur nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (14) mit einer die Leiterbahnen (10) tragenden Basisfolie (11) durch eine Doppelklebefolie (13) verbunden ist.

14. Folientastatur nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) im Bereich des mindestens einen Anzeigelements (16) nicht lackiert ist und dass die Abstandfolie (6), die Doppelklebefolie (13) sowie die Leiterfolie (9) in diesem Bereich einen entsprechenden Durchbruch (4) aufweisen.

15. Folientastatur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) aus einem leitfähigen Polymer besteht.