DE2751680A1 - SWITCH MATRIX, IN PARTICULAR TRANSPARENT SWITCH MATRIX, FOR KEY AREA DEVICES - Google Patents
SWITCH MATRIX, IN PARTICULAR TRANSPARENT SWITCH MATRIX, FOR KEY AREA DEVICESInfo
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Description
.6- 27 5168Q.6-27 5168Q
Möhlstraße 37 Control Data Corporation D-8000 München 80Möhlstrasse 37 Control Data Corporation D-8000 Munich 80
Minneapolis, Minn., V.St.A. Tel.: 089/982085-87Minneapolis, Minn., V.St.A. Tel .: 089 / 982085-87
Telex: 0529802 hnkldTelex: 0529802 hnkld
Telegramme: ellipsoidTelegrams: ellipsoid
18. Nov. 1977.Nov 18, 1977.
Schaltermatrix, insbesondere transparente Schaltermatrix,Switch matrix, especially transparent switch matrix,
für Tastflächenvorrichtungenfor touch pad devices
Die Erfindung betrifft eine Berührungs- bzw. Tastflächenvorrichtung, welche auf elektrischem Wege die X-Y-Koordinaten ihrer Berührung mit dem Finger eines Operators anzeigt und die nur auf Druck anspricht. Häufig wird dabei auch eine Information auf einem Substrat unterhalb der iastfläehe angezeigt. Die Berührungs koordinaten können auf die angezeigte Information bezogen oder abgestimmt werden, um dadurch eine wechselwirkende Verbindung zwischen dem Operator und der Vorrichtung zu gewährleisten, deren einen Teil die TastflSche darstellt.The invention relates to a touch or touch surface device, which electrically indicates the X-Y coordinates of their touch with the finger of an operator and that only responds to pressure. Often, information is also displayed on a substrate below the load surface. The contact coordinates can be related to the displayed information or adjusted to thereby a to ensure an interactive connection between the operator and the device, part of which is the touch surface represents.
Es sind zahlreiche Einrichtungen zur Feststellung der Berührungsstelle auf einer Fläche bekannt. Die der Erfindung wahrscheinlich am nächsten kommende Vorrichtung ist eine sog. gespannte Trommelf ellmesibran; Diese Vorrichtung verwendet eine in einem Abstand von einem flachen Substrat angeordnete Membran, die derart auslenkbar ist, daß von ihr getragene Leiter mitNumerous devices for determining the point of contact on a surface are known. The device that comes closest to the invention is probably a so-called. Tensioned ear drum ellmesibran ; This device uses a membrane which is arranged at a distance from a flat substrate and which is deflectable in such a way that conductors carried by it with it
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denen am Substrat in Kontakt gebracht werden· Eine andere Vorrichtung dieser Art ist in einem in "Control Engineering?, Juli 1976, S. 33-34, erschienenen Artikel mit dem Titel "CRT Touch Panels Provide Maximum Flexibility in Computer Interaction" beschrieben. Dieser Artikel beschreibt eine gekrümmte bzw. gewölbte, flexible Kunststoff-Folie, die dünne Drähte trägt. Die Folie ist auslenkbar, um diese Drähte mit einem rechtwinkelig dazu angeordneten Satz ähnlicher, unmittelbar darunter montierter Drähte in Berührung zu bringen. Die beiden Sätze von Drähten sind durch Abstandstücke voneinander getrennt. Die US-PS 3 760 36O offenbart eine sehr ähnliche Vorrichtung in Form einer flachen Tafel oder Platte, die jedoch keine wechselwirkende oder -seitige Informationsanzeige zu liefern vermag. Die US-PS 3 495 232 beschreibt eine etwas einfachere Ausführungsform einer ähnlichen Vorrichtung. In der US-PS 3 921 167 ist eine Fläche oder Tafel beschrieben, die stellungsempfindlich auf die Annäherung -einer äußeren Sonde zur Messung von Kapazitätsänderungen anspricht.which are brought into contact on the substrate · Another Apparatus of this type is described in an article published in "Control Engineering?" July 1976, pp. 33-34, entitled "CRT Touch Panels Provide Maximum Flexibility in Computer Interaction". This article describes one curved or arched, flexible plastic film, the thin Carries wires. The foil is deflectable to bring these wires into contact with a perpendicular set of similar wires mounted immediately below. The two sets of wires are separated by spacers. U.S. Patent No. 3,760,360 discloses one very similar device in the form of a flat board or plate, but which is incapable of providing an interactive or side-by-side display of information. U.S. Patent 3,495,232 describes a somewhat simpler embodiment of a similar device. In U.S. Patent 3,921,167 there is a surface or panel described, which responds position-sensitive to the approach of an outer probe for measuring changes in capacitance.
Die erfindungsgemäße Tastfläche überspannt dagegen ein starres Substrat, dessen Oberfläche einen vorbestimmten Krümmungsradius von unendlich (flach) bis zu etwa 63,5 cm oder weniger besitzt, und sie besteht zum Teil aus einer elastischen Membran, die eine der Substratoberfläche angepaßte Kontur besitzt und die um den Umfang des Substrats herum an diesem angebracht ist. An der der Membran zugewandten Fläche des Substrats ist eine Gruppe getrennter Leiterstreifen bzw. -züge angebracht bzw. angeklebt. Eine zweite Guppe getrennter Leiterstreifen bzw. -züge, die sich mit der Membran durchzubiegen vermögen und die ersten Leiterstreifen kreuzen, wird von der Membran an ihrer dem Substrat zugewandten Fläche getragen. Bei einem von außen her auf eine lokalisierte Stelle der Membran ausgeübten Druck werden ein oder mehrere Leiterstreifen in elektrischen Kontakt mit einem oder mehreren Leiterstreifen des Sub-The touch surface according to the invention, on the other hand, spans a rigid substrate, the surface of which has a predetermined radius of curvature of infinite (flat) up to about 63.5 cm or less possesses, and it consists in part of an elastic membrane which has a contour adapted to the substrate surface and attached to the perimeter of the substrate. Is on the surface of the substrate facing the membrane a group of separate conductor strips or lines attached or glued. A second set of separate ladder strips or trains that are able to bend with the membrane and cross the first conductor strips, is removed from the membrane carried on their surface facing the substrate. When pressure is exerted from the outside on a localized point on the membrane, one or more conductor strips are in electrical contact with one or more conductor strips of the sub-
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strats gedrängt. Durch Bestimmung der miteinander in Berühung stehenden Leiterstreifen können die angenäherten Koordinaten der Stelle des auf die Membran ausgeübten Drucks ermittelt werden. Zur Verhinderung eines Kurzschließens zwischen den Streifen jeder Gruppe, wenn kein äußerer Druck anliegt, kann ein beliebiges von mehreren an sich möglichen Mitteln angewandt werden. In spezieller Ausführungsform ist ein dünnes, durchsichtiges Isoliergitter zwischen die beiden Gruppen von Leiterstreifen eingefügt. Ein druckbeständiger (piezo-resistant) Überzug auf den Oberflächen mindestens einer Leiterstreifengruppe scheint ebenfalls zufriedenstellend zu wirken. Bei Anwendung einer gewölbten Membran besteht eine dritte Möglichkeit zur Verhinderung eines Kurzschlusses darin, den Krümmungsradius der Membran etwas kleiner zu wählen als den des Substrats. Hierbei scheint die Eigenelastizität der Membran ausreichend zu sein, die von ihr getragenen Leiterstreifen ohne zwischengefügtes Element auf Abstand von den Leiterstreifen der Membran zu halten.strats urged. By determining who are in contact with each other Standing conductor strips can give the approximate coordinates of the location of the pressure exerted on the membrane be determined. To prevent short-circuiting between the strips in each group when there is no external pressure, Any of several possible means can be used. In a special embodiment is a thin, transparent insulating grid is inserted between the two groups of conductor strips. A pressure-resistant one (Piezo-resistant) coating on the surfaces of at least one group of conductor strips also appears to be satisfactory to act. If a curved membrane is used, there is a third possibility of preventing a short circuit in choosing the radius of curvature of the membrane somewhat smaller than that of the substrate. The inherent elasticity appears here the membrane to be sufficient, the conductor strips carried by it without an interposed element at a distance of to hold the conductor strip of the membrane.
In bevorzugter Ausführungsform besteht das starre Substrat aus einem gewölbten Kathodenstrahlröhren-Bildschirm, wobei die elastische Membran bezüglicher ihrer Wölbung dem Bildschirm angepaßt 1st, Die Leiterstreifen sowohl des Substrats als auch der Membran sind so dünn, daß sie durchsichtig sind und somit die Betrachtung der auf dem Bildschirm wiedergegebenen Information zulassen, Infolge ihrer Transparenz können die Leiters1a?eifen im Vergleich zum gegenseitigen Abstand auf derselben Fläche verhältnismäßig breit sein xmd dadurch eine größere Koirtaktflache gewährleisten. Die kurzscnlußverhindernden Mittel bestehen aus einem isolierenden Gitter, vorzugsweise aus einem der zahlreichen, derzeit verfügbaren Photowiderstands-Polyiaere» so daß das Gitter an Ort und Stelle auf dem Substrat oder auf der Membran ausgebildet werden kann, indem der betreffende Bauteil entsprechend maskiert und belichtet und anschließend nach einem entsprechenden chemischenIn a preferred embodiment, the rigid substrate consists of a curved cathode ray tube screen, the elastic membrane being adapted to the screen with respect to its curvature. The conductor strips of both the substrate and the membrane are so thin that they are transparent and thus the viewing of the Allow information displayed on the screen. As a result of their transparency, the conductor strips can be relatively wide in comparison to the mutual spacing on the same area, and thereby ensure a larger contact area. The short-circuit preventing means consist of an insulating grid, preferably of one of the numerous photoresistive polyesters currently available, so that the grid can be formed in place on the substrate or on the membrane by masking and exposing the component in question accordingly and then after a corresponding chemical
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Verfahren behandelt wird. Derartige Photowiderstandsmaterialien sind bei den vorgesehenen geringen Dicken praktisch durchsichtig. Procedure is dealt with. Such photoresist materials are practically transparent at the intended small thicknesses.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer passiven Fläche, die auf einen geringen Druck mit dem Finger oder einem Griffel bzv/. Stift anspricht.The object of the invention is thus to create a passive surface that reacts to a slight pressure with the finger or a stylus or /. Pen responds.
Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Tastfläche, die eine Betrachtung der unter ihr wiedergegebenen Darstellung oder Anzeige zuläßt und die sich ohne weiteres in vorhandene Anzeigegerätekonstruktionen integrieren läßt.In particular, the invention aims to create a touch surface, which allows viewing of the representation or display reproduced under it and which can be easily understood can be integrated into existing display device constructions.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale und Haßnahmen gelöst.This object is achieved by the features and deficiencies characterized in the attached patent claims.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Eckabschnitt einer typischen, flachen oder gewölbten Tastflächenanordnung gemäß der Erfindung,1 shows a plan view of a corner section of a typical, flat or curved touch surface arrangement according to FIG Invention,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine gewölbte Ausführungsform der Tastfläche gemäß Fig. 1 mit einer Membran, die einen etwas kleineren Radius besitzt als das Substrat,Fig. 2 shows a cross section through a curved embodiment the touch surface according to FIG. 1 with a membrane which has a slightly smaller radius than the substrate,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 zur Darstellung der Lagenbeziehung zwischen den beiden Leiterstreifensätzen und dem ggf. vorhandenen Isoliergitter, 3 shows an enlarged detail from FIG. 2 to illustrate the positional relationship between the two Conductor strip sets and the insulating grille, if present,
Fig. 4 einen weiter vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3» welcher noch deutlicher die Lagenbeziehung zwischen den beiden Leiterstreifensätzen und dem Isoliergitter zeigt, und4 shows a further enlarged detail from FIG. 3, which shows the positional relationship between the shows both conductor strip sets and the insulating grid, and
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Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 zur Veranschaulichung der Verwendung einer druckbeständigen, kurzschlußverhindernden Einrichtung.FIG. 5 shows an enlarged detail from FIG. 2 for illustration the use of a pressure-resistant, short-circuit-preventing device.
In den Figuren ist die maßstäbliche Darstellung der einzelnen Teile nicht immer gleich, weil diese Darstellungsweise zum besseren Verständnis der Erfindung beiträgt. Zweckmäßige Abmessungen der Bauteile der Vorrichtung sind, soweit nötig, in der folgenden Beschreibung angegeben.In the figures, the scale representation of the individual parts is not always the same, because this representation contributes to a better understanding of the invention. Appropriate dimensions of the components of the device are, if necessary, given in the description below.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1, von der nur ein Eckabschnitt dargestellt ist, umfaßt einen Träger bzw. ein Substrat 10, das flach oder gemäß Fig. 2 gewölbt sein kann und das eine isolierende Oberfläche besitzen muß. In Y-Richtung verlaufende Leiterstreifen bzw. -züge 20 24 bestehen aus durchsichtigen Überzugsbereichen, die fest an der dem Betrachter zugewandten Fläche des Substrats 10 haften. In einem typischen Anwendungsfall kann das Substrat 10 zumindest zum Teil aus dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre bestehen. Hierbei kann es sich als nicht günstig erweisen, die Leiterstreifen unmittelbar auf einen solchen Bildschirm oder ein anderes Substrat aufzubringen, sondern sie vielmehr auf einer klaren Kunststoffolie 55, die ggf. in Anpassung an einen gewölbten Bildschirm ebenfalls gewölbt sein Äannt auszubilden, die dann durch Kleben oder anderweitig am Substrat 10 befestigt wird. Mit den Enden der Streifen 20 - 24 sind Zuleitungen 40-44 verbunden, die zur Herstellung des elektrischen Kontakts zwischen den Streifen und äußeren elektronischen Steuereinrichtungen dienen, In typischer Ausführungsforra ist jeder Leiterstreifen 20 - 24 etwa 12,7 nun breit und vom jeweils benachbarten Streifen durch eine 0,13 mm breite Lücke getrennt. In spezieller Ausführungsform werden die Leiterstreifen vorzugsweise aus Indiumoxid oder Zinnoxid oder aus einer Kombination beider Oxide hergestellt. Die Leiterstreifen lassen sich ohne weiteres dadurch herstellen, daß die Gesamt-The preferred embodiment of the invention according to FIG. 1, of which only a corner section is shown, comprises a carrier or a substrate 10 which can be flat or curved according to FIG. 2 and which must have an insulating surface. Conductor strips or tracks 20 24 running in the Y direction consist of transparent coating areas which adhere firmly to the surface of the substrate 10 facing the viewer. In a typical application, the substrate 10 can consist at least in part of the screen of a cathode ray tube. This may prove to be convenient to apply the conductor strips directly on such a screen or other substrate, but rather on a clear plastic sheet 55 which, if necessary, to conform to a curved screen is also curved form be Äann t, which then Gluing or otherwise attached to the substrate 10. Connected to the ends of the strips 20-24 are leads 40-44 which are used to establish electrical contact between the strips and external electronic control devices. In a typical embodiment, each conductor strip 20-24 is now about 12.7 wide and separate from the adjacent strip separated by a 0.13 mm wide gap. In a special embodiment, the conductor strips are preferably produced from indium oxide or tin oxide or from a combination of both oxides. The conductor strips can be easily produced in that the overall
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fläche des Substrats 10 unter Anwendung üblicher Verfahren mit dem entsprechenden leitfähigen Material beschichtet wird. Mittels üblicher Ätzverfahren unter Verwendung von Photowiderstandsmaterial können dann die schmalen Zwischenräume zwischen benachbarten Leiterstreifen geformt werden.surface of the substrate 10 is coated using conventional methods with the appropriate conductive material. The narrow spaces can then be removed by means of conventional etching processes using photoresist material be formed between adjacent conductor strips.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die nächste Schicht der Tastfläche durch ein Isoliergitter 45 gebildet, das sich zumindest über einen Teil der Leiterstreifen 20 erstreckt und normalerweise die Leiterstreifen 20 - 24 gleichmäßig bedeckt. Ein solches Isoliergitter kann bequem aus einem allgemein verfügbaren, handelsüblichen transparenten Photowiderstandsmaterial hergestellt werden, das aufgrund seiner Eigenschaften nicht leitfähig ist. Die mit dem Isoliergitter 45 zu bedeckenden Bereiche werden mit dem Photowiderstandsmaterial überzogen, worauf eine entsprechende Maske auf diese Bereiche aufgelegt wird, das Photowiderstandsmaterial nach üblichem Verfahren belichtet wird und die unbelichteten Abschnitte des Photowiderstandsmaterials nach üblichen chemischen Verfahren abgetragen werden. Ein geeignetes Gitter 45 besteht aus einer "Rreuzschraffierung" bzw. einem Netz aus Linien des Photowiderstandsmaterials, wobei jede Linie eine Breite (w gemäß Fig. 4) von etwa 0,13 mm besitzt und alle Linien sowohl in lotrechter als auch in waagerechter Richtung auf Mittenabstände (s gemäß Fig. 3) von etwa 0,64 mm voneinander angeordnet sind. Die Dicke des Isoliergitters kann je nach dem für die Herstellung eines Kontakts gewünschten Druck variieren; eine Nenn-Dicke von etwa 0,0025 mm scheint jedoch zufriedenstellend zu sein für die noch zu beschreibende Polyestermembran aus 0,08 mm dickem MYLAR (eingetr. Warenzeichen der DuPont Corp.). Im allgemeinen ist ein Verhältnis von 1:5 bis 1:100 für die Breite w der Isoliergitterlinien zum Mittenabstand s zwischen je zwei benachbarten Linien für diese Gitterdicke passend. Die Breite w der einzelnen Linien darf in jedem Fall höchstens im Bereich von ZehntelmillimeternIn one embodiment of the invention, the next Layer of the touch surface formed by an insulating grid 45 which extends over at least part of the conductor strips 20 and normally evenly covers conductor strips 20-24. Such an insulating grille can be made comfortably a commonly available, commercially available transparent photoresist material based on its properties are not conductive. The areas to be covered with the insulating grid 45 are covered with the photoresist material coated, whereupon a corresponding mask is placed on these areas, the photoresist material is exposed by the usual method and the unexposed portions of the photoresist material according to the usual chemical processes are removed. A suitable grid 45 consists of "cross hatching" or a network of lines of the photoresist material, each line having a width (w as shown in FIG. 4) of about 0.13 mm and all lines both in the vertical and in the horizontal direction at center-to-center distances (s according to FIG. 3) of about 0.64 mm are arranged from each other. The thickness of the insulating grid can vary as is desired for making a contact Pressure vary; however, a nominal thickness of about 0.0025 mm appears to be satisfactory for the one to be described Polyester membrane made of 0.08 mm thick MYLAR (registered trademark of DuPont Corp.). In general, a ratio of 1: 5 to 1: 100 for the width w of the insulating grid lines to the center-to-center distance s between each two adjacent lines for this grid thickness suitable. The width w of the individual lines may in any case not exceed a tenth of a millimeter
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(oder einigen Tausendsteln eines Zolls) liegen. Das Isoliergitter 45 kann auch auf der Membran 11 ausgebildet werden, nachdem die Leiterstreifen 12-16 auf noch zu beschreibende Weise ausgebildet worden sind«(or a few thousandths of an inch). The insulating grille 45 can also be formed on the membrane 11 after the conductor strips 12-16 are on yet to be described Have been trained wisely "
Die elastische, isolierende Membran 11 bildet die eigentliche Tastfläche, welche der Operator an einer gewünschten Stelle drückt, um einen die Koordinaten der Druckstelle angebenden elektrischen Kontakt herzustellen. Die Membran 11 trägt an ihrer dem Substrat 10 zugewandten Fläche Leiterstreifen 12 - 16, die vor der Anbringung der Membran 11 am Substrat 10 ausgebildet werden. Die Leiterstreifen 12-16 müssen dabei genügend elastisch sein, um sich ohne weiteres mit der Membran 11 durchbiegen zu können. Eine durchsichtige Polyesterfolie mit einer Dicke von 0,08 mm und mit einer durchsichtigen, leitfähigen Goldschicht auf der einen Oberfläche, wie sie von der Firma Sierracin Corp., 12780 San Fernando Road, Sylmar, CA, 91342/USA, vertrieben wird, ist hierfür geeignet, ebenso in anderen Dicken von mindestens bis zu 0,18 mm. Die Leiterstreifen werden vorteilhaft dadurch ausgebildet, daß (z.B. durch Ätzen) schmale Streifen der Goldbeschichtung in parallelen Linien von dieser Folie abgetragen werden. Typische Abmessungen für die goldfreien, die Goldüberzugsstreifen 12-16 festlegenden Linien sind eine Breite von 0,05 mm bei Mittenabständen von 12,7 mm. Eine Belüftungs-Öffnung 50 sorgt dafür, daß die Membran 11 nach der Druckausübung auf sie schneller wieder ihre ursprüngliche Form annehmen kann, indem die Luft schneller in den Zwischenraum zwischen Membran 11 und Substrat 10 eiiströmt. Vorzugsweise kann in die Belüftungsöffnung 50 ein Filter eingesetzt werden, um einen Eintritt von Verunreinigungen zu verhindern. Diese BelüftungsÖffnung verhindert also eine zu langsame Rückstellung der Membran 11 in ihre ursprüngliche Form, wenn sie durch einen einzigen Berührungsdruck über eine große Fläche hinv/eg ausgelenkt worden ist. Außerdem werden hierdurch Kurz-The elastic, insulating membrane 11 forms the actual touch surface, which the operator can at a desired location presses to make an electrical contact indicating the coordinates of the pressure point. The membrane 11 carries on their surface facing the substrate 10 is conductor strips 12-16, which before the membrane 11 is attached to the substrate 10 are trained. The conductor strips 12-16 must be sufficiently elastic to easily move with to be able to bend the membrane 11. A clear polyester film with a thickness of 0.08 mm and with a clear, conductive gold layer on one surface, as it is from the company Sierracin Corp., 12780 San Fernando Road, Sylmar, CA, 91342 / USA, is for this purpose suitable, also in other thicknesses of at least 0.18 mm. The conductor strips are advantageously formed by that (e.g. by etching) narrow strips of the gold coating are removed from this foil in parallel lines will. Typical dimensions for the gold-free lines defining the gold plating strips 12-16 are width of 0.05 mm with center-to-center distances of 12.7 mm. A ventilation opening 50 ensures that the membrane 11 resumes its original shape more quickly after the pressure is exerted on it can, in that the air flows faster into the space between membrane 11 and substrate 10. Preferably a filter can be inserted into the ventilation opening 50, to prevent the entry of impurities. This ventilation opening thus prevents resetting that is too slow the diaphragm 11 to its original shape when it is moved over a large area by a single touch of pressure hinv / eg has been deflected. In addition, short
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Schlüsse verhindert, die durch schwankenden Umgebungsluftdruck hervorgerufen werden.Inferences prevented by fluctuating ambient air pressure be evoked.
Wenn das Substrat 10 gekrümmt bzw. gewölbt ist, müssen die Membran 11 und die bereits auf dieser ausgebildeten Streifen 12-16 durch Formen in eine gleichmäßige, dem Substrat 10 angepaßte Kontur gebracht werden. Dieses Formen stellt an sich bei der verwendeten Polyesterfolie kein besonderes Problem dar, wenn diese Folie nach einem bereits vorgeschlagenen Verfahren geformt wird. Nach dem Ätzen des Goldüberzugs zur Ausbildung der Leiterstreifen 12 - 16 wird die Membran 11 dabei nach dem genannten Verfahren in eine Form gebracht, welche der Gestalt des Substrats 10 im wesentlichen angepaßt ist, Wenn das Substrat 10 gewölbt ist, sollte die Krümmung oder Wölbung der Membran 11 im unbelasteten Zustand vorzugsweise etwas größer sein als diejenige des Substrats 10. Wenn das Substrat 10 aus einem typischen, gewölbten Implosionsschutzschild einer Kathodenstrahlröhre besteht, ist seine Krümmung ungefähr sphärisch mit einem Radius von etwa 51 - 76 cm. In diesem Fall wird die Membran 11 vorzugsweise auf einen Krümmungsradius geformt, der um etwa 25,A - 101,6 mm kleiner ist als derjenige des Substrats 10. Durch die etwas stärkere Wölbung oder Krümmung wird verhindert, daß die Leiterstreifen 12-16 auf der Membran 11 zu fest gegen die Leiterstreifen 20 - ,24 gezogen und möglicherweise gegen diese kurzgeschlossen werden. Außerdem ist eine solche Bemessung dann wesentlich, wenn, wie noch näher beschrieben werden wird, andere kurzschlußverhindernde Mittel als das Gitter 45 auf einem gekrümmten Substrat verwendet werden. Die Membran 11 wird um ihren Rand herum mit Hilfe von Klebstreifen 54 in solcher Lage am Substrat 10 befestigt, daß die Leiterstreifen 12-16 über die einzelnen Leiterstreifen 20 - 24 verlaufen und dabei durch das Gitter 45 und die Eigentendenz der Membran 11, im unbelasteten Zustand ihren vom Formen herrührenden gewölbten Zustand einzunehmen, von den LeiterstreifenIf the substrate 10 is curved or arched, the membrane 11 and the strips already formed on it must 12-16 are brought into a uniform contour adapted to the substrate 10 by molding. This molding is hiring There is no particular problem with the polyester film used if this film is in accordance with one that has already been proposed Process is shaped. After the gold coating has been etched to form the conductor strips 12-16, the membrane 11 becomes brought into a shape according to the method mentioned, which is adapted to the shape of the substrate 10 substantially If the substrate 10 is curved, the curvature or curvature of the membrane 11 should preferably be in the unloaded state slightly larger than that of the substrate 10. If the substrate 10 consists of a typical, domed implosion protection shield a cathode ray tube, its curvature is approximately spherical with a radius of about 51 - 76 cm. In this case, the membrane 11 is preferably shaped to a radius of curvature which is around 25 .A - 101.6 mm is smaller than that of the substrate 10. The somewhat greater curvature or curvature prevents the conductor strips 12-16 on the membrane 11 are pulled too tightly against the conductor strips 20-, 24 and possibly short-circuited against them. In addition, such a dimensioning is then essential if, as will be described in more detail, other short-circuit preventing means than the grid 45 on a curved substrate can be used. The membrane 11 is secured around its edge by means of adhesive strips 54 in attached to the substrate 10 in such a position that the conductor strips 12-16 run over the individual conductor strips 20-24 and thereby through the grid 45 and the inherent tendency of the membrane 11, in the unloaded state, its resulting from the molding assume the arched state from the ladder strips
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20 - 24 auf Abstand gehalten werden. Die Leiterstreifen 12-16 werden mit Hilfe eines leitenden Klebmittels mit den Zuleitungen 32 - 36 verbunden, die ihrerseits gleichzeitig mit der Formung der Leiterstreifen 20 - 24 an Ort und Stelle, d.h. unmittelbar, auf dem Substrat 10 ausgebildet werden können. Die Steuerelektronik (support electronics) kann dann ohne weiteres mit den Streifen 12-16 verbunden werden. Obgleich in vielen Fällen nicht nötig, kann in manchen Fällen vorteilhaft ein Abstandstück 53 (Fig. 2) zur Verhinderung eines Kurzschlusses um den Rand der Membran 11 herum vorgesehen sein, insbesondere wenn andere kurzschlußverhindernde Mittel als das Gitter 45 verwendet werden. Das Abstandstück 53 braucht nicht auf den Leiterstreifen 20 - 24 aufzuliegen und kann sich bis zur Randkante der Membran 11 erstrecken. 20 - 24 are kept at a distance. The conductor strips 12-16 are with the help of a conductive adhesive the leads 32 - 36 connected, which in turn simultaneously with the formation of the conductor strips 20-24 in place, i.e. immediately upon the substrate 10 can be. The control electronics (support electronics) can then be readily connected to strips 12-16 will. Although not necessary in many cases, in some cases a spacer 53 (FIG. 2) can advantageously be used to prevent a short circuit can be provided around the edge of the membrane 11, in particular if other short-circuit preventive Means can be used as the grid 45. The spacer 53 does not need to rest on the conductor strips 20 - 24 and can extend up to the edge of the membrane 11.
Im Betrieb kann ein Kontakt zwischen einem beliebigen der Leiterstreifen 20 - 24 und einem beliebigen der Leiterstreifen 12-16 durch leichten Finger- oder Stiftdruck gegen die Membran 11 über dem gewünschten Schnittpunkt hergestellt werden. Wegen der vergleichsweise breiten Kontaktflächen braucht die Druckwirkstelle nicht genau in der MitiP des vorgesehenen Schnittpunkts zu ljqgen. Bei Anordnung sowohl des Isoliergitters 45 als auch der anderen, noch zu beschreibenden, kurzschlußverhindernden Mittel wird bei leichtem Fingerdruck ein praktisch widerstandsfreier Kontakt zwischen den beiden gewählten Leiterstreifen hergestellt. Die breiten Kontaktflächen bieten auch zusätzliche Zuverlässigkeit bei der Herstellung des Kontakts zwischen den Leiterstreifen.In operation, contact between any of the conductor strips 20-24 and any of the conductor strips 12-16 can be made by light finger or pen pressure against the membrane 11 above the desired point of intersection. Because of the comparatively wide contact areas, the pressure point does not need to be exactly in the MitiP of the intended At the intersection. When arranging both the insulating grille 45, as well as the other short-circuit-preventing means to be described, becomes practical with light finger pressure Resistance-free contact is established between the two selected conductor strips. The wide contact areas offer also added reliability in making contact between the conductor strips.
In Fig. 5 ist eine anstelle des Gitters 45 anwendbare Abwandlung der kurzschlußverhindernden Mittel dargestellt. Die vorher genannte, handelsübliche Polyesterfolie mit Goldbeschichtung ist wahlweise auch mit einem "gesetzlich geschützten Keramiküberzug" erhältlich, "welcher die Durchlässigkeit fürFIG. 5 shows a modification of the short-circuit preventing means which can be used instead of the grid 45. The one before called, commercially available polyester film with gold coating is optionally also with a "legally protected Ceramic coating "available," which the permeability for
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sichtbares Licht erhöht und ein als mechanischer Schutz für die leitfähige Metallaufdämpfung dienendes Mittel darstellt". (Sierracin Corp.-Broschüre "Sierracin Intrex (TM) Electrically Conductive Film Components11.) Es hat sich erwiesen, daß dieser Überzug die piezo- bzw. druckbeständige Charakteristik hohen Widerstands unter sefhr leichtem Druck und sehr niedrigen Widerstands unter einem Druck, der nicht stärker ist als ein sanfter Fingerdruck, besitzt. In Fig. sind diese wahlweise anwendbaren überzüge bei 51 und 52 angedeutet. FaILs vorgesehen, müssen beide Überzüge 51 und 52 vorhanden sein, um bei sehr schwachem Druck einen so großen Widerstand zu gewährleisten, daß die Funktion als kurzschlußverhinderndes Mittel erhalten bis ibt. Es ist möglich, daß bei Verwendung eines Überzugs mit einer größeren Dicke als sie derzeit zur Verfügung steht der überzug 52 weggelassen werden könnte. Wie erwähnt, kann bei Nichtverwendung eines Isoliergitters 45 ein Abstandstück 53 nötig sein, um ein Kurzschliessen an den Rändern zu verhindern.increases visible light and provides a means of mechanical protection for the conductive metal damping "(Sierracin Corp. Brochure" Sierracin Intrex (TM) Electrically Conductive Film Components 11. ) This coating has been shown to be the piezo-resistant or pressure-resistant Characteristic of high resistance under very light pressure and very low resistance under pressure no greater than gentle finger pressure. These optionally applicable coatings are indicated at 51 and 52 in FIG. If the provision is made, both coatings 51 and 52 must be present in order to ensure a resistance which is so great at very low pressure that the function as a short-circuit-preventing agent is maintained or remains. It is possible that if a coating of a greater thickness than is currently available is used, the coating 52 could be omitted. As mentioned, if an insulating grille 45 is not used, a spacer 53 may be necessary to prevent short-circuiting at the edges.
Eine andere Möglichkeit zur Verhinderung eines Kurzschließer^ zwischen den X- und Y-Achsen-Leiterstreifen 12-16 bzw. 20 - 24 bietet sich bei einem Substrat 10 mit endlichem KrUm-Another way to prevent a short circuiter ^ between the X- and Y-axis conductor strips 12-16 and 20-24, in the case of a substrate 10 with a finite curvature,
11 mungsradius an. Wenn der Krümmungsradius der Membran/gemäß Fig. 2 kleiner gewählt wird als derjenige des Substrats 10 (selbstverständlich für an der konvexen Fläche des Substrats 10 angebrachte Membranen), werden die X-Achsen-Leiterstreifen 12-16 durch die Eigenelastizität der Membran 11 und ihre gewölbte Form auf Abstand von den Y-Achsen-Streifen 20 gehalten, wodurch ein Kurzschluß zwischen den Leiterstreifen bei fehlendem Druck vermieden wird. Obgleich zweifellos ein weiter Bereich von Krümmungsradien anwendbar ist, hat es sich gezeigt, daß ein Substrat mit einem Krümmungsradius von 635 mm und eine 0,08 mm dicke Polyestermembran, die in eine Form mit einem Krümmungsradius von 558,8 mm gebracht worden ist, zufriedenstellend sind. Gemäß den Fig. 1 und 2 ist es bei dieser kurzschlu^ßverhindernden Anordnung vorteilhaft, den Rand der Membran 11 außerhalb der Y-Achsen-Streifen 20 - 24 mit dem11 radius. If the radius of curvature of the membrane / according to Fig. 2 is selected to be smaller than that of the substrate 10 (of course for on the convex surface of the substrate 10 attached membranes), the X-axis conductor strips 12-16 by the inherent elasticity of the membrane 11 and their domed shape held at a distance from the Y-axis strips 20, creating a short circuit between the conductor strips is avoided in the absence of pressure. Although a wide range of radii of curvature is undoubtedly applicable, it is shown that a substrate with a radius of curvature of 635 mm and a 0.08 mm thick polyester membrane, which in a mold with a radius of curvature of 558.8 mm are satisfactory. According to FIGS. 1 and 2, it is in this case short-circuit preventive arrangement advantageous, the edge of the Membrane 11 outside the Y-axis strips 20-24 with the
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Substrat 10 zu verbinden bzw. zu verkleben, um den Abstand zwischen den Bereichen der X- und Y-Achsen-Streifen zu vergrößern,, Für diesen Zweck kann auch das Abstandstück 53 vorgesehen v/erden. Es ist wahrscheinlich, wenn auch nicht bestätigt, daß bei Ausnützung der Eigenelastizität und der Krümmung oder Wölbung der Membran 11 zur Gewährleistung des erforderlichen Kurzschluß-Schutzabstands zwischen den X- und Y-Achsen-Streifen ein größerer Unterschied in den Krümmungsradien von Substrat 10 und Membran 11 nötig ist als bei den anderen, vorher beschriebenen Ausführungsformen, Während nämlich bei einem Substrat-Radius von 635 ana in allen drei Fällen ein um 76,2 mm kleinerer Membranradius zufriedenstellend ist, kann bei Anwendung des Isoliergitters 45 oder des druckbeständigen Überzugs 51 ein Radienunterschied von 25,4 mm oder weniger ausreichen.To connect or glue substrate 10 to increase the distance between the areas of the X- and Y-axis strips, The spacer 53 can also be provided for this purpose. It is likely, if not confirmed, that when utilizing the inherent elasticity and the curvature or curvature of the membrane 11 to ensure the required short-circuit protective distance between the X- and Y-axis strips, a greater difference in the radii of curvature of substrate 10 and membrane 11 is necessary than in the other, previously described embodiments, while namely with a substrate radius of 635 ana in all three cases a 76.2 mm smaller membrane radius is satisfactory is, when using the insulating grille 45 or the pressure-resistant Cover 51 has a radius difference of 25.4 mm or less are sufficient.
Bei der Fertigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es wesentlich, daß die Oberflächen der Leiterstreifen 20 - 24 und 12-16 weitgehend frei sind von Staub und anderen Fremdkörpern, wenn die Membran 11 am Substrat 10 angebracht wird. Infolge der ziemlich breiten Kontaktflächen zwischen den einander schneidenden Streifen können geringfügige Mengen solcher Fremdkörper jedoch vernachlässigt werden, insbesondere wenn diese Fremdkörper nicht leitfähig sind.In the manufacture of the device according to the invention, it is it is essential that the surfaces of the conductor strips 20 - 24 and 12-16 are largely free of dust and other foreign bodies, when the membrane 11 is attached to the substrate 10. Due to the fairly wide contact areas between the intersecting strips, however, negligible amounts of such foreign objects can be neglected, in particular if these foreign bodies are not conductive.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine Schaltermatrix in Form einer lagenempfindlichen Tastfläche zur Anordnung auf einem starren Substrat geschaffen, das einen ersten Satz von leitfähigen Streifen trägt. Eine über dem Substrat angeordnete, elastische Kunststoffmembran trägt einen zweiten Satz von leitfähigen Streifen, die senkrecht zu den Streifen des ersten Satzes verlaufen und von diesen auf Abstand angeordnet sind. Mittels Fingerdrucks ist dabei ein elektrischer Kontakt zwischen einem(beliebigen) Streifen des ersten Satzes und einem Streifen des zweiten Satzes herstellbar. Das SubstratIn summary, the invention thus provides a switch matrix in the form of a position-sensitive touch surface for the arrangement created on a rigid substrate bearing a first set of conductive strips. One above the substrate arranged, elastic plastic membrane carries a second Set of conductive strips perpendicular to and spaced from the strips of the first set are. By means of finger pressure there is an electrical contact between any (any) strip of the first sentence and a strip of the second set can be produced. The substrate
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kann entweder flach oder gekrümmt sein, wobei die Membran seiner Kontur entsprechend angepaßt ist.can be either flat or curved, with the membrane is adapted to its contour.
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Claims (1)
Breite der einzelnen, das Gitter bildenden Linien und
dem Abstand zwischen benachbarten Linien im Bereich von
1:5 bis 1:100 liegt.18. The apparatus according to claim 12, characterized in that the insulating grid consists of lines extending at right angles to each other and that the ratio between the
Width of the individual lines forming the grid and
the distance between adjacent lines in the range of
1: 5 to 1: 100.
0,0025 mm beträgt.19. The device according to claim 18, characterized in that the thickness of the lines forming the insulating grid is approximately
Is 0.0025 mm.
mit den Leiterstreifen überzogene Substrat mit einem
Photowiderstandsmaterial beschichtet wird, daß das Photowiderstandsmaterial mit Licht in einem Muster entsprechend einem vorbestimmten Gittermuster belichtet wird, daß das
Photowiderstandsmaterial entwickelt wird und daß das Photowiders tandsraaterial zwischen den einzelnen Gitterlinien
auf chemischem Wege abgetragen wird.20. A method for producing an insulating grille according to one of claims 12 to 19, characterized in that the
with the conductor strips coated substrate with a
Photoresistive material is coated that the photoresistive material is exposed to light in a pattern corresponding to a predetermined grid pattern that the
Photoresistive material is developed and that the photoresistive material between the individual grid lines
is removed chemically.
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