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Tastatur Die Erfindung bezieht sich auf Tastenfelder bzw. Tastaturen
für elektronische Schaltungen; sie bezieht sich insbesondere auf eine Tastatur,
bei der mit Drücken bzw. Betdtigen einer Taste ein elastisches leitendes Element
derart bewegt wird, dass es mit zwei leitenden Bereichen auf einem gedruckten Schaltungselement
in Kontakt oder in die Nähe dieser beiden Bereiche gelangt.
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In einer derartigen Tastatur stellt das elastische Teil bzw.
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Glied, das ein leitendes Elastomer sein kann oder das eine Metallplatte
oder eine Metall/Kunststoff-Schicht tragen kann
oder das sonstwie
auf oder nahe seiner Oberfläche leitend gemacht ist, eine leitende (möglicherweise
widerstandsbehaitete) Verbindung oder eine kapazitive Koppelung zwischen den beiden
leitenden Bereichen auf der gedruckten Schaltungsplatte het.
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Eine derartige Tastatur ist an anderer Stelle näher beschrieben (
Britische Patentanmeldung Nr. 33 600/70). Bei einer der artigen Anordnung kann es
bevorzugt sein, eine dtlnne Schicht aus einem Isoliermaterial vorzusehen, um über
den leitenden Elementen einen Überzug zu bilden und dadurch sicherzustellen, dass
die Kopplung kapazitiv ist. Auf diese Weise sind viele Probleme vermieden, die sich
aufgrund eines gegebenenfalls unvollständigen Kontakts zwischen dem leitenden elastischen
Material und den leitenden Bereichen auf der gedruckten Schaltungsplatte ergeben.
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Mit der Anwendung eines leitenden elastischen Anschlag- bzw.
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Schaltteiles auf einem dielektrischen Material ist Jedoch eine Ladungserscheinung
verknüpft, die unter gewissen Umständen einen fehlerhaften Betrieb hervorrufen kann.
Insbesondere dann, wenn die Taste sehr stark betätigt bzw. engeschlagen wFd, kann
sich eine Ladung auf der Oberfläche des dielektrischen Materiales und/oder auf dem
Dielektrikum ausbilden. Eine derartige Ladung kann sich aufgrund verschiedener,
eine elektrostatische Ladung erzeugender Mechanismen ergeben.
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Wenn die Taste losgelassen wird, vermindert sich der Kontaktbereich
zwischen dem elastischen Material und dem Dielektrikum allmählich, da nämlich unvermeidbar
kleine Oberflächenunregelmässigkeiten an einem oder beiden dieser Elemente vorhanden
sind. Wenn die Ladung weiter örtlich beschränkt wird, steigt die Spannung an; diese
Spannung kann bis zu einer solchen Grösse ansteigen, dass ein Impuls entsteht, der
das elektronische System beeinflusst, mit welches die Tastatur verbunden ist. Dieser
Impuls kann zu einem beliebigen Zeitpunkt auftreten, und in einem System, in welchem
Tasten in Zeilen und/oder Spalten unter Anwendung des Zeitteilsystems
nacheinander
abgetastet werden, kann ein derartiges Impuls signal zum Auftreten eines ungewollten
Eingangssignals für die elektronischen Schaltungen führen, welche die Betätigung
einer Taste anzeigen, die nicht betätigt worden ist.
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Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen,
wie derart gebildete Impulse, die ein elektronisches System beeinflussen könnten,
vermieden werden können.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäss dadurch
eine Tastatur mit Tasten, die 3eweils ein elastisches Anschlagteil enthalten, welches
durch Drücken der Taste zu einem feststehenden Teil hin bewegbar ist, das mit leitenden
Elementen versehen ist, derart, dass eine kapazitive Kopplung zwischen den leitenden
Elementen hergestellt ist.
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Über den leitenden Elementen oder dem Anschlagteil ist ein dielektrisches
Material vorgesehen. Ferner ist ein leitendes Material entweder auf dem Anschlagteil
über dem elastischen Material oder über dem dielektrischen Material vorgesehen,
um unter dem Anschlagteil zu liegen.
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Gemäss einem Merkmal der vorliegenden Ereindung umfasst in einer Tastatur,
deren Tasten jeweils ein leitendes elastisches Element tragen, welches durch die
Jeweilige Taste in Richtung zu leitenden Elementen auf einem festliegenden Teil
zum Zwecke der Herstellung einer kapazitiven und/oder leitenden Kopplung zwischen
den betreffenden Teilen bewegbar ist, das festlegende Teil entweder ein dielektrisches
Material mit einem ausreichenden Oberflchenleitwert, um nämlich örtliche Ladungsänderungen
auf der Oberfläche, gegen die das elastische Element anschlägt, oder innerhalb des
dielektrischen Materials auszugleichen, wobei die leitenden Elemente auf der anderen
Seite das Dielektrikums vorgesehen sind. Alternativ dazu besteht das feststehende
Teil aus einem dielektrischen Material mit auf seiner Oberfläche vorgesehenen leitenden
Bereichen, die unmittelbar von dem
elastischen Teil berührt werden,
wobei zumindest einer dieser Bereiche gegenüber einem leitenden Element angeordnet
ist, und zwar an oder unmittelbar neben der anderen Seite des Dielektrikums.
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Dadurch, dass man die Oberfläche des dielektrischen Materials hinreichend
leitend macht, oder dadurch, dass man leitende Bereiche auf diese Oberfläche aufbringt,
können sich örtliche Ladungen nicht ausbilden, und zwar weder auf dem dielektrischen
Material noch in dem elastischen Material, wenn das leitende Anschlagteil sich nahe
der Oberfläche des dielektrischen Materials befindet, da die Ladungen über die Oberfläche
verteilt werden.
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Bei einer Konstruktion weist die Tastatur eine dielektrische Schicht
auf, die unter Jeder Taste mit zwei oder mehreren vollständig oder teilweise metallisierten
Bereichen auf der Oberfläche des Dielektrikums versehen ist. Auf diese Weise sind
leitende Bereiche gebildet, die von dem leitenden elastischen Teil zu berühren sind.
Unter der dielektrischen Schicht ist gegebenenfalls auf einer gedruckten Schaltungsplatte
oder einem festen Teil, vorzugsweise Jedoch auf der Unterseite der dielektrischen
Schicht, zumindest ein leitendes Element vorgesehen, und zwar unterhalb eines der
metallisierten Bereiche auf der Oberseite, so dass ein Kondensator gebildet ist,
Unter beiden metallisierten Bereichen können leitende Elemente vorhanden sein, so
dass das elastische Teil in dem Fall, dass es mit den metallisierten Bereichen auf
der Oberseite des Dielektrilwins in Kontakt ist, eine kapazitive Kopplung zwischen
den leitenden Elementen herstellt. Bei einer derartigen Anordnung mit zwei leitenden
Elementen auf oder neben der Unterseite des Dielektrikums können die Tasten in einer
Matrix angeordnet sein, und zwar in Zeilen oder Spalten, wobei ein leitendes Element
für Jede Taste mit einer Zeilen-Schaltung verbunden ist und wobei das andere leitende
Element
für die Taste mit einer Spalten-Schaltung verbunden ist.
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An die verschiedenen Zeilen-Schaltungen können zum Beispiel zeitlich
aufeinanderfolgend Steuersignale abgegeben werden; somit ist durch den Zeitabschnitt
bzw. die Phase eines über die kapazitive Kopplung durch eine Taste bereitgestellten
Ausgangssignals an eine Spalten-Schaltung die betreffende Taste identifiziert.Wenn
an der Unterseite des Dielektrikums oder an einem unter dem Dielektrikum befindlichen
festen Teil zwei leitende Elemente vorhanden sind, dann ist die kapazitive Kopplung
durch die Kapazität zwischen einem der leitenden Elemente und der Metallisierung
auf der Oberseite und damit durch das elastische leitende Teil (welches leitend
sein kann oder gegebenenfalls eine kapazitive Kopplung zu dem anderen metallisierten
Bereich herstellte und durch die weitere Kapazität zwischen dem zweiten metallisierten
Bereich und dem anderen leitenden Element gebildet.
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Wird lediglich ein einzelnes leitendes Element auf der Unterseite
der dielektrischen Schicht verwendet, dann ist auf der Oberseite der dielektrischen
Schicht ein metallisierter Bereich über diesem leitenden Element vorhanden. Ein
zweiter metallisierter Bereich ist auf der Schicht neben dem ersten Bereich vorhanden.
Diese beiden netallisserten Bereiche sind von dem elastischen leitenden Teil der
Taste überbrückt.
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Bei einer derartigen Anordnung kann ein leitender Bereich auf der
Unterseite der dielektrischen Schicht beispielsweise mit Zeilen-Schaltungen verbunden
sein, und die zweiten metallisierten Bereiche (das sind Jene Bereiche, die nicht
über dem einen leitenden Element liegen) auf der Oberseite der Schicht sind mit
den Spalten-Schaltungen verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass elektrisch gesehen,
die Zeilen und Spalten vertauscht werden können und dass die Zeilen-Schaltungen
für die Steuersignale verwendet werden können, während die Spalten-Schaltzgen für
die Lieferung der Ausgangssignale verwendet werden können oder umgekehrt. Änderungen
in der
Kapazität zwischen den beiden metallisierten Bereichen sind
für den Schaltungsbetrieb ohne Bedeutung. Es ist für den Schaltungsbetrieb unerheblich,
ob die Kopplung zwischen diesen metallisierten Bereichen kapazitiv oder widerstandsbehaftet
bzw. ohmisch erfolgt. Jeder ohmische Kontakt dient Jedoch ferner der Entladung oder
dem Ausgleich der unerwünschten Ladungen über dem Bereich beider metallisierter
Flächen.
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In einem System mit zeilen- und spaltenweiser Ansteuerung der leitenden
Bereiche bzw. Flichen-auf einer Seite einer dielektrischen Schicht einer gedruckten
Schaltungsplatte kann es erforderlich sein, zwischen den leitenden Flächen bzw.
Bereichen Erdungsabschirmungen Je Taste vorzusehen.
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Am vorteilhaftesten ist das dielektrische Material als flexible einseitig
oder doppelseitig bedruckte Schaltungsschicht ausgeführt. Um eine Abstützung zu
erreichen, kann sie an einer stabilen Trägerpltte auf ihrer Unterseite befestigt
bzw.
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festgeklebt sein. Diese Platte kann eine gedruckte Schaltungsplatte
sein. In typischer Weise besteht die flexible Schicht aus Polyester oder Plyimid
oder Polyäthylen oder Polytetrafluoräthylen, und zwar in einer Dicke zwischen 25,4/um
und 127/um. Die benötigten metalisierten Flächen können dadurch gebildet sein, dass
das Metall der Schicht bzw. des Schichtwerkstoffs geätzt wird. Die stabile Trägerplatte
kann aus einem gegebenenfallr mit einer gedruckten Schaltung versehenen kunstharzverklebten
Glasfasermaterial oder Schicht~ material bestehen und vorzugsweise mit einem Netallüberzug
auf der Unterseite versehen sein, der als Erdungsebeno oder -abschirmung für die
gedruckte Schaltungaschicht wirkt Wenn das dielektrische Material so gewählt ist,
dass es einen niedrigen Oberflächenwiderstand besitzt, kann in typischer Weise ein
Material mit einem Widerstand zwischen 106 und 1012 Ohm pro Quadratfläche verwendet
werden.
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Für diesen Zweck geeignete Materialien sind biegsam bzw.
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elastisch gemachtes Polyvinylchlorid, Phenollacke, gewisse Epoxyansätze,
Aminoharze, wie Melamin, Zelluloseazetat, Polyamide und Polychlortrifluoräthylen,
wobei einige oder sämtliche dieser Stoffe mit Zusätzen versehen sein können.
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In diesem Fall @kann das dielektrische Material auf seiner Unterseite
metallisierte Bereiche aufweisen, oder diese metallisierten Bereiche können auf
einer gesonderten gedruckten Schaltungsplatte gebildet sein, bei der eine Schicht
aus einem dielektrischen Material unmittelbar über der Oberseite der gedruckten
Schaltungsplatte liegt.
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Das Anschlagteil kann aus einem elastischen Element bestehen, welches
an oder nahe seiner Unterseite leitend gemacht ist, die von einem dielcktrischen
Material übersogen ißt. Dieses dielektrische Material ist auf seiner Oberfläche
schwach leitend gemachte oder es ist in einer Anzahl von Flächen leitend gemacht.
Das Anschlagteil wirkt mit zwei leitenden Elementen in einer festliegenden Anordnung
zusammen, wobei die betreffenden Elemente von einer dünnen Schicht aus einem dielektrischen
Material überzogen sind. Das Anschlagteil bildet eine Kondensatorkopplung, wenn
es auf diese festen Elemente zubewegt wird.
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Gemäss einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in
einer Tastatur1 deren Tasten jeweils ein leitendes Anschlagteil tragens welches
durch die Jeweilige Taste zu leitenden Elementen auf einem festliegenden Teil zu
bewegbar ist , um zwischen diesen eine kapazitive und/oder leitende Kopplung herzustellen,
das betreffende feste Teil aus einem dielektrischen Material mit auf seiner Oberseite
vorgesehenen leitenden Bereichen, die unmittelbar von dem Anschlagelement berührt
werden.
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Zumindest einer dieser Bereiche liegt gegenüber einem
leitenden
Element an oder unmittelbar neben der anderen Seite des Dielektrikums. Die zuvor
erwähnten leitenden Bereiche auf der Oberseite des dielektrischen Materials sind
Jeweils als Flächen ausgebildet, die ein Muster aus leitenden und nichtleitenden
Bereichen aufweisen. Die leitenden Bereiche in dem betreffenden Muster können diskrete
Flächen sein; sie können aber auch miteinander verbunden sein, um zum Beispiel ein
diskrete nichtleitende Bereiche bzw. FlRchen umgebendes Netzwerk zu bilden. Es hat
sich gezeigt, dass eine derartige Anordnung in sehr zufriedenstellender Weise jegliche
Mdglichkeit verringert, dass mit dem Betätigen bzw.
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Drücken der Taste Mehrfachaignale erzeugt werden. Der genaue Grund
dafür, warum diese Verbesserung erzielt wird, ist noch nicht vollständig geklärt.
Es wird Jedoch angenommen, dass das Anschlagteil die kapazitive Fläche auf dem Abwärtsweg
intermittierend berührt. Dies kann Mehrfachsignale hervorrufen. Wenn dieser leitende
Bereich bzw. diese leitende Fläche unterteilt ist, dann ruft die intermittierende
Bewegung lediglich einen kleinen Kapazitltswert hervor, wodurch lediglich das Ausgangs
signal in einem entsprechenden geringen Ausmass beeinflusst wird. Diese kleinen
Änderungen bewirken nicht die Umschaltung des Ausgangssignals, wenn sie innerhalb
des .Rysteresebereichs der Empfangsschaltung liegen. Anstelle der Ausbildung des
leitenden Bereichs als Muster aus leitenden und nichtleitenden Flächen ist es alternativ
möglich, die Oberfläche des leitenden Anschlagteiles derart zu formen, dass eine
Vielzahl von Kontakt flächen gebildet ist. So kann zum Beispiel ein aus einem leitenden
elastischen Stoff gebildetes elastisches Anschlagteil derart eingeschnitten oder
mit Nuten versehen sein, dass eine gemusterte Oberfläche mit einer Vielzahl von
hochstehenden Bereichen gebildet ist, die Kontaktflächen bilden Gemäss einem weiteren
Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht
das Anschlagelement in
einer Tastatur, deren Jede Taste ein Anschlagelement trägt, welches durch die Jeweilige
Taste in Richtung zu den leitenden Elementen auf einem festen Teil zu bewegbar ist,
u?m zwischen diesen Elementen amine kapazitive Kopplung zu bewirken, aus einer Keramikplatte
auf einem Träger1 umfassend ein elastisches Element. Dabei ist die Oberfläche der
Keramikplatte gegenüber der Anschlagfläche der betreffenden Platte metallisiert,
Die Koramikplatte ist aus einem nahezu nichtleitenden Keramikmaterial mit einer
Dielektrizitä.tskonstante zwischen 20 und 4000 gebildet. Durch die betreffende Metallisierung
wird die Oberfläche der Platte auf der der Anschlagfläche abgewandten Seite leitend.
Mit dieser Anordnung besteht keine Forderung dahingehend, irgendeinen dieiektrischen
Überzug über den leitenden Oberflächen des festen Teiles vorzusehen.
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Das feste Teil kann zum Beispiel eine gedruckte Schaltungsplatte mit
leitenden Bereichen sein; zweckmässigerweise sind für jede Taste zwei leitende Bereiche
vorgesehen1 die von der an der Taste vorgesehenen Keramikplatte überbrückt werden.
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Vorzugsweise sind diese beiden Bereiche Jedoch durch eine Fläche voneinander
getrennt, die einen geerdeten leitenden Bereich besitzt, um die direkte Kapazität
zwischen den beiden Bereichen zu vermindern, die durch die Taste kapazitiv zu überbrücken
sind. Mit Hilfe dieser Konstruktion kann daher die Tastatur aus Tasten aufgebaut
werden, deren Jede ein Anschlagteil mit einer auf einer Oberfläche metallisierten
Keramikplatte aufweist. Die Tasten sind dabei derart angeordnet, dass die nichtmetallisierte
Oberfläche des Anschlagteiles direkt mit den leitenden Bereichen auf einer gedruckten
Schaltungsplatte in Kontakt gelangt.
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Im Rahmen der Erfindung liegt ferner eine Tastatur, deren Tasten Jeweils
ein mit einem Widerstand behaftetes Anschlagelement tragen, welches durch die Jeweilige
Taste zu den leitenden Elementen auf einem festen Teil bewegbar ist, um eine kapazitive
Kopplung zwischen diesen Elementen zu bewirken.
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Das feste Teil enthält ein dielektrisches Material mit einem hinreichenden
Oberflächenleitwert, um eine Ladungsänderung auf der Oberfläche auszugleichen, auf
der das Anschlagelement auf schlägt. Die leitenden Elemente sind auf der anderen
Seite des Dielektrikums vorgesehen. Alternativ dazu besteht das feste Teil aus einem
dielektrischen Material mit leitenden Bereichen auf seiner Oberfläche, um mit dem
Anschlagteil direkt in Kontakt zu gelangen. Dabei ist zumindest einer dieser Bereiche
gegenüber einem leitenden Element an oder unmittelbar neben der anderen Seite des
Dielektrikums angeordnet. Das Anschlagelement ist aus einer halbleitenden Keramik
gebildet. Eine zweckmäaige Form der halbleitenden Keromit, die verwendet werden
kann, ist ein Material, das als "Polyooramict' bekannt ist und das aus mit Glas
zur Reaktion gebrachter Polyacrylsäure gebildet ist. Ein derartiges Material besitzt
in typischer Weise einen spezifischen Widerstand von etwa 700 Ohm - cm. Eine andere
halbleitende Keramik, wie zum Bespiel ein reduziertes Rutil, kann jedoch ebenfalls
für das Anschlagteil verwendet werden. Vorzugsweise ist das aus einer halbleitenden
Keramik bzw. aus Halbleiterkerzmik gebildete Anschlagelement an einem elastischen
Träger angebracht, um nämlich sicherzustellen, dass das Anschlagelement zu der Oberfläche
ausgerichtet werden kann, an der es anschlägt.
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An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise
näher erläutert.
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In Fig. 1, 2, 3 und 4 sind vier Ausführungabeispiele der Erfindung
dargestellt; Jede Figur zeigt dabei schematisch in einem vertikalen Teilschnitt
ein Anschlagelement einer Taste in Verbindung mit einem Teil einer festliegenden,
mit
dem Anschlagelement zusammenwirkenden Anordnung in einer elektronischen
Tastatur. Der Klarheit wegen sind die Dicken einiger Schichten oder Bauelemente
in den Zeichnungen stark übertrieben darge stellt0 In Fig. 1 ist in einer schematischen
Schnittansicht ein leitendes elastisches Teil bzw. Glied 10 dargestellt, das an
einem Stößel 11 einer Taste derart angebracht ist, daß es zu einem mit ihm zusammenwirkenden
gedruckten Schaltungselement bewegbar und von diesem Element wegführbar ist. Dieses
gedruckte Schaltungselement besteht So einer flexiblen dielektrischen Schicht 12,
deren Dicke 25,4 µm bis 127 µm beträgt und auf der gedruckte Stromkreise enthalten
sind, die durch Metallisierung beider Oberflächen gebildet sind. Jeder Taste sind
auf der oberen Seite der Schicht 12 zwei leitende Bereiche bzw. Flächen 13 und 14
zugehörig, die gegebenenfalls unterteilt sein können und die unterhalb des Teiles
bzw.
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Gliedes 10 angeordnet sind, um von diesem Teil bzw. Glied 10 überbrückt
zu werden, wenn die Taste auf die obere Seite der gedruckten Schaltungsschicht 12
herabgedrückt wird. Auf der Unterseite der Schicht 12 befindet sich im Bereich unmittelbar
unterhalb des Elementes 14 eine metallisierte Fläche 15.
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Außerdem ist eine metallisierte Fläche 16 unterhalb des Elementes
13 vorhanden, und zwar aus mechanischen Gründen hinsichtlich der Abstützung der
Schicht 12. Diese Fläche 16 kann gegebenenfalls elektrisch ausgenutzt werden. Die
Metallisierung bzw. Metallisierungsschicht besteht zweckmäßigerweise aus Kupfer
oder Aluminium, das erforderlichenfalls galvanisch überzogen bzw. plattiert sein
kann, um eine Korrosion zu vermindern. Die flexible Schicht 12 mit ihrer Metallisierung
ist auf einer festen Platte 17 abgestützt, die in typischer Weise
aus
einem mit Harz verklebten Glasfasermaterial gebildet ist, auf dessen Unterseite
die Metallisierung 18 vorgesehen ist, durch die eine leitende geerdete Abschirmung
gebildet wird.
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Anstelle der Bildung der Flächen 15, 16 auf dem dielektrischen Material
können diese leitenden Elemente auf der Oberfläche der Platte 17 gebildet sein.
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Die verschiedenen Tasten sind in Reihen bzw. Zeilen angeordnet Wie
dies üblicherweise der Fall ist, können die Tasten in benachbarten Reihen versetzt
sein; elektrisch können die Tasten jedoch als eine Zeilen und Spalten aufweisende
Matrix bildend betrachtet werden. Die Elemente 15 oder die Elemente 16 sämtlicher
Tasten einer Reihe bzw.
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Zeile sind miteinander an einer Zeilen-Schaltung angeschlossen, wobei
entsprechende Zeilen-Schaltungen für die verschiedenen anderen Zeilen von Tasten
vorgesehen sind. Die elektrlschen elemente 15 für Jede Spalte der Tasten sind zusammen
an Spalten-Schaltungen angeschlossen. In der Tastatur werden in bekannter Weise
die verschiedenen Zeilen-Schaltungen durch in einer zyklischen Folge aufeinanderfolgende
und voneinander getrennte Impulssignale kurzer Dauer gespeist. Wenn eine Taste betätigt
bzw. gedrückt ist, überbrttckt das elastische leitende Glied 10 die Elemente 13,
14 und stellt somit eine Kopplung zwischen diesen beiden Elementen her. Die Kapazität
zwischen den Elementen 14, 15 und zwischen den Elementen 13 und 16 kann in typischer
Weise 18 pF betragen. Wenn die Taste herabgedrückt ist, sind diese beiden Kapazitäten
in Reihe geschaltet, und die Kopplung zwischen den Elementen 13 und 14 bringt keine
wesentliche Änderung der Kapazität der Schaltung mit sich, die hauptsächlich durch
die kleine Kapazität zwischen den Elementen 14 und 15 und zwischen den Elementen
13 und 16
bestimmt ist. Wenn die Taste gedrückt ist, ist Jedoch
eine Kopplung zwischen den Elementen 13 und 15 oder 16 vorhanden, so daß ein an
eine Zeilen-Schaltung abgegebenes Steuersignal in der in Frage kommenden Spalten-Schaltung
ermittelt werden kann. Die zeitliche Lage bzw. Phase dieses Signals identifiziert
die Zeile; infolgedessen stellen die Ausgangssignale von den verschiedenen Spalten-Schaltungen
Signale dar, die kennzeichnend sind für die individuellen Tasten, die betätigt bzw.
gedrückt sind.
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Da bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung metallisierte Bereiche
13, 14 auf der oberen Fläche bzw. Oberfläche des Dielektrikums vorhanden sind, ist
keine Möglichkeit dafür vorhanden, daß sich Ladungen in sehr eingegrenzten Bereichen
unterhalb des elastischen Teiles 10 ansammeln. Infolgedessen ist das Problem vermieden,
daß beim Loslassen einer Taste ungewollte impulssignale erzeugt werden.
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Im Zuge der folgenden Beschreibung dreier Ausführungsformen einer
Tastatur wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, von denen die Figuren 1, 2 und
3 Jeweils schematisch in einem vertikalen Teilschnitt das Anschlagelement einer
Taste zusamen mit einem Teil einer festen, mit dem Anschlagelement zusammenwirkenden
Anordnung zeigen.
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In den Zeichnungen sind der Klarheit wegen die Dicken einiger Schichten
oder Bauelemente stark übertrieben dargestellt.
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In Fig. 2 ist ein Teil einer gedruckten Schaltungsplatte 20 gezeigt,
der auf seiner Oberfläche leitende Elemente aufweist.
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Bei dieser besonderen Ausführungsform sind ur Jede Taste zwei
leitende
Elemente 21 und 22 vorgesehen, die in Abstand voneinander angeordnet sind. Außerdem
ist ein geerdetes leitendes Element 23 vorgesehen, welches sich zwischen den beiden
Elementen 21 und 22 erstreckt und welches dazu dient, die Kopplung zwischen den
beiden Elementen 21 und 22 zu minimisieren. Über der Oberfläche der leitenden Elemente
21, 22, 23 ist eine Schicht 24 aus einem dielektrischen Material vorgesehen, welches
als flexible gedruckte Schaltungsschicht gebildet ist. Zweckmäßigerweise besteht
diese Schicht aus Polyester oder Polyimid oder Polyäthylen oder Polytetrafluoräthylen;
sie kann eine Dicke zwischen 25,41zum und 127/um besitzen. Auf ihrer Oberfläche
besitzt die betreffende Schicht zwei Bereiche 25, 26 aus leitendem Material. Jeder
dieser Bereiche ist durch eine Anzahl von diskreten Bereichen aus einem leitenden
Material gebildet. In typischer Weise sind die betreffenden Bereiche Vierecke mit
einer Abmessung, die größer ist als ca. 0,38 mm (entsprechend 0,015 Zoll). An der
Taste ist ein Anschlagelement 28 vorgesehen, welches durch ein leitendes elastisches
Material gebildet ist.
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Obwohl in Fig. 2 lediglich eine Taste dargestellt ist, dürfte in einer
Tastatur eine Vielzahl von Tasten in Reihen angeordnet vorgesehen sein. Die Tasten
in benachbarten Reihen bzw. Zeilen können versetzt angeordnet sein; elektrisch können
die Tasten Jedoch als eine Zeilen und Spalten enthaltende Matrix bildend angesehen
werden. Die leitenden Elemente 21 auf der gedruckten Schaltungsplatte sind mit Zeilen-Kreisen
bzw. -Schaltungen verbunden, und die leitenden Elemente 22 sind mit Spalten-Kreisen
bzw. -Schaltungen verbunden. Wenn eine Taste herabgedrtlckt wird, stellt das leitende
elastische Glied eine widerstandsbehaftete Verbindung
oder möglicherweise
eine kapazitive Verbindung zwischen den leitenden Flächen 25 und 26 her und ruft
damit die kapazitive Kopplung zwischen den leitenden Elementen 21, 22 hervor. In
der Tastatur werden die verschiedenen Zeilen-Schaltungen in bekannter Weise durch
in einer zyklis chen Folge auftretende, voneinander getrennte Impulssignale kurzer
Dauer erregt. Wenn eine Taste gedrückt ist, bewirkt diese kapazitive Kopplung eine
Koppelung einer der Zeilen zu einer der Spalten. Die Phase1age bzw. die Zeitphase
des Steuersignals identifiziert die Zeile infolgedessen s$gadl die Ausgangssignale
in den verschiedenen Spalten-Kreisen Signales die kennzeichnend sind für die individuellen
Tasten die gedruckt sind.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten modifizierten Ausführungsform eines
Aufbaus weist die gedruckte Schaltungsplatte wie zuvor für jede Taste leitende Elemente
31, 32 auf, die durch einen geerdeten Leiter 33 getrennt sind. An jeder Taste ist
eine Anschlagplatte 34 vorgesehen, die aus einem keramischen Material mit einer
Dielektrizitätskonstante zwischen 20 und 4000 gebildet ist. Die Oberfläche bzw.
obere Fläche der Platte 34 ist metallisiert, wie dies mit 35 angedeutet ist, um
der Plattenoberfläche eine Leitfähigkeit zu geben. Die Platte 34 ist auf einem federnden
bzw. elastischen Schaumelement 36 angebracht, welches eine Ausrichtung der Platte
34 zu den leitenden Elementen 31, 32 ermöglicht, wenn die Taste gedrückt ist. Bei
dieser Konstruktion besteht kein Bedarf danach, eine dielektrische Schicht (wie
die Schicht 24 gemäß Fig. 2) über den gedruckten Schaltungselementen vorzusehen.
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Es hat sich gezeigt, daß eine dünne keramische Platte mit einer auf
einer Oberfläche vorgesehenen Metallisierung eine angemessene Stoßfestigkeit besitzt,
um den Anschlägen auf
den leitenden Elementen zu widerstehen. Wenn
die Taste gedrückt ist,liefert die metallisierte Schicht in Verbindung mit dem dielektrischen
keramischen Material eine kapazitive Kopplung zwischen den Zeilen- und Spalten-Kreisen
bzw. -Schaltungen.
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In Fig. 4 ist ein noch weiterer Aufbau einer Tastatur gezeigt.
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Wie zuvor ist eine gedruckte Schaltungsplatte 40 vorgesehen, die auf
ihrer oberen Fläche leitende Elemente 41, 42 aufweist, welche durch einen geerdeten
Leiter 43 getrennt sind. Über diesen leitenden Elementen befindet sich eine flexible
Schicht oder ein Überzug 44 aus einem Kunststoff, der nicht leitend ist. An der
Taste ist ein Anschlagelement 45 vorgesehen, welches aus einem widerstandsbehafteten
Material gebildet ist.
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Bei dieser besonderen Ausführungsform ist als "Polykeramik" bekanntes
Material verwende~t, das durch Reaktion einer Polyacrylsäure mit Glas gebildet ist;
ein derartiges Material besitzt in typischer Weise einen spezifischen Widerstand
von 700 Ohm-cm. Das Polykeramik-Material ist ein festes Material; es ist daher an
einem elastischen Träger angebracht, wie z.B. an einem Kunststoffschaum-Träger.
Wenn die Taste gedrückt ist, ist zwar das Polykeramik-Material durch die Kunststoffschicht
44 von den leitenden Elementen 41, 42 getrennt, liefert Jedoch eine kapazitive Kopplung
zwischen den elementen 41, 42. Auf diese Weise wird, wie zuvor beschrieben, bei
einer betätigten Taste eine Kopplung von einem Zeilen Kreis zu einem Spalten-Kreis
erreicht.