DE2751680C2

DE2751680C2 -

Info

Publication number: DE2751680C2
Application number: DE2751680A
Authority: DE
Inventors: George Edward Richfield Minn. Us Zenk; Robert Joseph Grove Heights Minn. Us Johnson; Charles Newell Richfield Minn. Us Miller; Richard Joseph Saint Paul Minn. Us Ditzik
Original assignee: Control Data Corp
Current assignee: Control Data Corp
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1988-08-25
Also published as: FR2371761B1; AU511354B2; GB1562264A; AU3085177A; FR2371761A1; DE2751680A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltermatrix zur Anbringung an der Oberfläche eines starren isolierenden Substrats nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 bzw. 3.The invention relates to a switch matrix for attachment on the surface of a rigid insulating substrate according to the preamble of claim 1 or 2 or 3.

Solche Schaltermatrizen sind bereits bekannt (US-PS 35 60 675); dort ist eine flexible Polyestermembran verwendet, auf welche erste Leiterstreifen aufgetragen sind. Dieser ersten Leiter streifen kreuzen zweite Leiterstreifen auf einem darun terliegenden Substrat. Damit eine Berührung der ersten Leiterstreifen mit den zweiten Leiterstreifen an deren Kreuzungsstelle verhindert werden kann, sind isolierende Abstandshalter vorgesehen, die aber nicht im Bereich zwischen den Leiterstreifen, also nicht im Bereich der Kreuzungs stelle, liegen. Damit sind bei der bekannten Schaltermatrix die Leiterstreifen durch eine inte grierte Isolation voneinander getrennt. Bei der Her stellung muß dort die Isolation zwischen sich kreuzenden Leiterstreifen abgetragen werden, was eine sehr genaue Justierung erfordert.Such switch matrices are already known (US-PS 35 60 675); there is a flexible polyester membrane is used, on which first Conductor strips are applied. That first ladder strips cross second conductor strips on one of them underlying substrate. So that a touch of the first Conductor strips with the second conductor strips on their Junction can be prevented are isolating Spacers are provided, but not in the area between the conductor strip, not in the area of the intersection place, lie. So that are with the known switch matrix the conductor strips through an inte insulation isolated from each other. At the Her isolation must be there are removed between crossing conductor strips, which requires very precise adjustment.

Es ist auch bereits eine Schalttastatur bekannt, die aus zwei sich mit Abstand gegenüberstehenden, mit Metallflächen belegten Trägern besteht (DE-AS 22 04 522). Einer der Trä ger ist dort flexibel, so daß eine Kontaktierung zweier sich gegenüberstehender Metallflächen durch örtlichen Druck auf den flexiblen Träger erfolgen kann. Auf den Trägern sind im Bereich vorgegebener Druckpunkte aus der Leiter struktur gebildete metallische Inseln vorgesehen, während auf den Leitern Abstützungen angeordnet sind. Eine Kon taktierung der sich gegenüberliegenden, signalführenden Leiterflächen der direkt aufeinanderliegenden Träger erfolgt nur bei Druck auf die vorgegebenen Druckpunkte des flexiblen Trägers. Bei der Herstellung dieser Schalt tastatur treten ebenfalls Justierungsprobleme auf: Jeder Leiter muß genau zu den übrigen Leitern, den metallischen Inseln und den Abstützungen ausgerichtet werden. A switch keyboard is also known that of two facing each other, with Metal surfaces occupied carriers exists (DE-AS 22 04 522). One of the tears ger is flexible there, so that contacting two themselves opposing metal surfaces by local pressure can be done on the flexible carrier. On the straps are in the range of predetermined pressure points from the ladder Structured metallic islands provided while supports are arranged on the conductors. A con Clocking the opposite, signal-carrying Conductor surfaces of the supports lying directly on top of each other only takes place when pressure is applied to the specified pressure points of the flexible carrier. When making this switching Keyboard also have adjustment problems: everyone The conductor must go exactly to the other conductors, the metallic ones Islands and the supports are aligned.

Eine andere bekannte Schaltermatrix ist in einem in der Zeitschrift "Control Engineering", Juli 1976, S. 33-34, erschienenen Aufsatz mit dem Titel "CRT Touch Panels Provide Maximum Flexibility in Computer Interaction" beschrieben. Dort ist eine gekrümmte bzw. gewölbte, flexible Kunststoff-Folie vorgesehen, die dünne Drähte trägt. Die Folie ist auslenkbar, um diese Drähte mit einem recht winkelig dazu angeordneten Satz ähnlicher, unmittelbar darunter montierter Drähte in Berührung zu bringen. Die beiden Sätze von Drähten sind durch Abstandstücke von einander getrennt.Another known switch matrix is in one in the "Control Engineering" magazine, July 1976, pp. 33-34, published essay entitled "CRT Touch Panels Provide Maximum Flexibility in Computer Interaction ". There is a curved or arched, flexible plastic film is provided, which carries thin wires. The Foil can be deflected around these wires with a right angularly arranged set of similar, immediate wires installed underneath. The two sets of wires are spaced by separated from each other.

In der US-PS 37 60 360 ist eine sehr ähnliche Einrichtung in Form einer flachen Tafel oder Platte beschrieben, die jedoch keine wechselwirkende bzw. wechselseitige Infor mationsanzeige zu liefern vermag. Weiterhin ist in der US-PS 34 95 232 eine etwas einfachere Ausführungsform einer ähnlichen Einrichtung beschrieben. Aus der US-PS 39 21 167 ist schließlich eine Tafel oder Platte bekannt, die stellungsempfindlich auf die Annäherung einer äußeren Sonde zur Messung von Kapazitätsänderungen anspricht.
In US-PS 37 60 360 a very similar device is described in the form of a flat board or plate, which, however, is unable to provide an interactive or mutual information display. Furthermore, a somewhat simpler embodiment of a similar device is described in US Pat. No. 3,495,232. Finally, from US Pat. No. 3,921,167 a plate or plate is known which is position sensitive to the approach of an external probe for measuring changes in capacitance.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schalter matrix der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ohne genau zu den Leiterstreifen justierte Abstandshalter dennoch eine zuverlässige Iso lierung zwischen den Leiterstreifen gewährleistet ist, wenn kein Fingerdruck einwirkt. Diese Aufgabe wird erfindungs gemäß durch die in den jeweiligen kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 bzw. 2 bzw. 3 angegebenen Mittel gelöst.It is an object of the invention to provide a switch To improve the matrix of the type mentioned so that without exactly to the conductor strips adjusted spacers still a reliable iso between the conductor strips is guaranteed, when there is no finger pressure. These Task becomes fiction according to the in the respective characteristic parts of claims 1 or 2 or 3 specified means solved.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe following are preferred embodiments of the invention explained in more detail with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Eckabschnitt einer typischen, flachen oder gewölbten Schaltermatrix der beschriebenen Art, Fig. 1 is a plan view of a corner portion of a typical flat or curved matrix switch of the type described,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine gewölbte Ausführungsform der Schaltermatrix 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 of the switch matrix of Fig. 1 with a membrane having a slightly smaller radius than the substrate,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 zur Dar stellung der Lagenbeziehung zwischen den beiden Leiterstreifensätzen und dem ggf. vorhandenen Iso liergitter, Fig. 3 shows an enlarged detail from FIG. 2 for Dar position of the positional relationship between the two sets of conductive strips and the possibly existing Iso liergitter,

Fig. 4 einen weiter vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3, wel cher noch deutlicher die Lagenbeziehung zwischen den beiden Leiterstreifensätzen und dem Isoliergitter zeigt und Fig. 4 shows a further enlarged section of Fig. 3, which cher shows the positional relationship between the two sets of conductor strips and the insulating grid even more clearly and

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2. Fig. 5 shows an enlarged detail from FIG. 2.

In den Figuren ist die maßstäbliche Darstellung der einzel nen Teile nicht immer gleich, weil diese Darstellungsweise zum besseren Verständnis beiträgt. Zweckmäßige Abmessungen der Bauteile der Vorrichtung sind, soweit nötig, im folgenden angegegen.In the figures, the scale representation of the individual parts are not always the same because of this way of presenting contributes to a better understanding. Appropriate Dimensions of the components of the device are, if necessary, in the following.

Die bevorzugte Ausführungsform der beschriebenen Schaltermatrix gemäß Fig. 1, von der nur ein Eckabschnitt dargestellt ist, umfaßt ein Substrat 10, das flach oder gemäß Fig. 2 ge wölbt sein kann und das eine isolierende Oberfläche besitzen muß. In Y-Richtung verlaufende Leiterstreifen 20- 24 bestehen aus durchsichtigen Überzugsbereichen, die fest an der einem Betrachter zugewandten Fläche des Substrats 10 haften. In einem typischen Anwendungsfall kann das Substrat 10 zumindest zum Teil aus dem Bildschirm einer Kathodenstrahl röhre bestehen. Hierbei kann es sich als nicht günstig er weisen, die Leiterstreifen unmittelbar auf einen solchen Bild schirm oder ein anderes Substrat aufzubringen, sondern sie viel mehr auf einer klaren Kunststoffolie 55, die ggf. die Anpassung an einen gewölbten Bildschirm ebenfalls gewölbt sein kann, aus zubilden, 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 elek trischen Kontakts zwischen den Streifen 20-24 und äußeren elektro nischen Steuereinrichtungen dienen. In typischer Ausführungs form ist jeder Leiterstreifen 20-24 etwa 12,7 mm breit und vom jeweils benachbarten Streifen durch eine 0,13 mm breite Lücke getrennt. In spezieller Ausführungsform werden die Lei terstreifen vorzugsweise aus Indiumoxid oder Zinnoxid oder aus einer Kombination beider Oxide hergestellt. Die Leiterstreifen lassen sich ohne weiteres dadurch herstellen, daß die Gesamt fläche des Substrats 10 unter Anwendung üblicher Verfahren mit dem entsprechenden leitfähigen Material beschichtet wird. Mittels üblicher Ätzverfahren unter Verwendung von Photo widerstandsmaterial können dann die schmalen Zwischenräume zwischen benachbarten Leiterstreifen geformt werden.The preferred embodiment of the described switch matrix according to FIG. 1, of which only a corner section is shown, comprises a substrate 10 which may be flat or curved according to FIG. 2 and which must have an insulating surface. In the Y direction extending conductor strips 20- 24 consist of transparent overlay areas to adhere the hard facing of a viewer surface of the substrate 10th In a typical application, the substrate 10 may at least partially consist of the screen of a cathode ray tube. Here, it may not prove to be favorable to apply the conductor strips directly to such a screen or another substrate, but rather to form them on a clear plastic film 55 , which may also be curved to adapt to a curved screen , which is then attached to the substrate 10 by gluing or otherwise. With the ends of the strips 20-24 leads 40-44 are connected, which are used to produce the elec trical contact between the strips 20-24 and external electronic control devices. In a typical embodiment, each conductor strip 20-24 is about 12.7 mm wide and separated from the adjacent strip 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 the two oxides. The conductor strips can be easily produced by coating the entire surface of the substrate 10 with the appropriate conductive material using conventional methods. By means of conventional etching processes using photo resistance material, the narrow spaces between adjacent conductor strips can then be formed.

In einer Ausführungsform der beschriebenen Schaltermatrix wird die nächste Schicht der Tastfläche durch ein Isoliergitter 45 gebildet, das sich zumindest über einen Teil der Leiterstreifen 20-24 erstreckt und normalerweise die Leiterstreifen 20-24 gleich mäßig 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 Isolier gitter 45 zu bedeckenden Bereiche werden mit dem Photowider standsmaterial überzogen, worauf eine entsprechende Maske auf diese Bereiche aufgelegt wird, das Photowiderstandsmate rial nach üblichem Verfahren belichtet wird und die unbelich teten Abschnitte des Photowiderstandsmaterials nach üblichen chemischen Verfahren abgetragen werden. Ein geeignetes Gitter 45 besteht aus einer "Kreuzschraffierung" 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 45 kann je nach dem für die Herstellung eines Kontakts gewünsch ten 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. 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 Zehntelmillimetern (oder einigen Tausendsteln eines Zolls) liegen. Das Isolier gitter 45 kann auch auf der Membran 11 ausgebildet werden, nachdem die Leiterstreifen 12-16 auf noch zu beschreibende Weise ausgebildet worden sind.In one embodiment of the switch matrix described, the next layer of the touch surface is formed by an insulating grid 45 which extends at least over part of the conductor strips 20-24 and normally covers the conductor strips 20-24 uniformly. Such an insulating grating can be conveniently made from a commercially available transparent photoresist material which is generally available and which, because of its properties, is not conductive. The areas to be covered with the insulating grid 45 are coated with the photoresist material, whereupon a corresponding mask is placed on these areas, the photoresist material is exposed according to the usual method and the unexposed portions of the photoresist material are removed by conventional chemical methods. A suitable grid 45 consists of a "cross hatching" or a network of lines of the photoresist material, each line having a width (w according to FIG. 4) of approximately 0.13 mm and all lines in both the vertical and horizontal directions Center distances (s according to FIG. 3) of approximately 0.64 mm are arranged from one another. The thickness of the insulating grid 45 can vary depending on the pressure desired for the production of a contact; however, a nominal thickness of approximately 0.0025 mm appears to be satisfactory for the polyester membrane to be described, made of 0.08 mm thick MYLAR. In general, a ratio of 1: 5 to 1: 100 for the width w of the insulating grid lines to the center distance s between two adjacent lines is suitable for this grid thickness. In any case, the width w of the individual lines may not exceed tenths of a millimeter (or a few thousandths of an inch). The insulating grid 45 can also be formed on the membrane 11 after the conductor strips 12-16 have been formed in a manner to be described.

Die elastische, isolierende Membran 11 bildet die eigentliche Tastenfläche, 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 Poly esterfolie mit einer Dicke von 0,08 mm und mit einer durch sichtigen, leitfähigen Goldschicht auf der einen Oberfläche ist hierfür geeignet; ebenso sind andere Dicken von mindestens bis zu 0,18 mm möglich. Die Leiterstreifen werden vorteilhaft dadurch aus gebildet, daß (z. B. durch Ätzen) schmale Streifen der Gold beschichtung in parallelen Linien von dieser Folie abgetra gen werden. Typische Abmessungen für die goldfreien, die Gold überzugsstreifen 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 Druckaus übung auf sie schneller wieder ihre ursprüngliche Form an nehmen kann, indem die Luft schneller in den Zwischenraum zwischen Membran 11 und Substrat 10 einströmt. Vorzugsweise kann in die Belüftungsöffnung 50 ein Filter eingesetzt wer den, um einen Eintritt von Verunreinigungen zu verhindern. Diese Belüftungsöffnung 50 verhindert also eine zu langsame Rück stellung der Membran 11 in ihre ursprüngliche Form, wenn sie durch einen einzigen Berührungsdruck über eine große Fläche hinweg ausgelenkt worden ist. Außerdem werden hierdurch Kurz schlüsse verhindert, die durch schwankenden Umgebungsluft druck hervorgerufen werden.The elastic, insulating membrane 11 forms the actual key surface, which the operator presses at a desired location in order to produce an electrical contact indicating the coordinates of the pressure location. The membrane 11 carries on its substrate 10 facing surface conductor strips 12-16 which are formed prior to attachment of the membrane 11 to the substrate 10 degrees. The conductor strips 12-16 must be sufficiently elastic to be able to bend easily with the membrane 11 . A transparent polyester film with a thickness of 0.08 mm and with a transparent, conductive gold layer on one surface is suitable for this; other thicknesses of at least up to 0.18 mm are also possible. The conductor strips are advantageously formed from that (z. B. by etching) narrow strips of gold coating in parallel lines abgetra gene conditions. Typical dimensions for the gold-free lines defining the gold plating strips 12-16 are 0.05 mm in width with center distances of 12.7 mm. A ventilation opening 50 ensures that the membrane 11 after the Druckaus exercise on it can quickly return to its original shape by the air flows faster into the space between the membrane 11 and substrate 10 . A filter can preferably be inserted into the ventilation opening 50 in order to prevent the entry of contaminants. This ventilation opening 50 thus prevents a too slow return position of the membrane 11 in its original shape when it has been deflected over a large area by a single touch pressure. It also prevents short circuits caused by fluctuating ambient air pressure.

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. Nach dem Ätzen des Goldüberzugs zur Ausbildung der Leiterstreifen 12-16 wird die Membran 11 dabei 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 vorzugs weise etwas größer sein als diejenige des Substrats 10. Wenn das Substrat 10 aus einem typischen, gewölbten Implosions schutzschild 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 25,4-101,6 mm kleiner ist als derjenige des Substrats 10. Durch die etwas stärkere Wölbung oder Krümmung wird verhindert, daß die Leiter streifen 12-16 auf der Membran 11 zu fest gegen die Leiter streifen 20-24 gezogen und möglicherweise gegen diese kurz geschlossen 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 Leiterstrei fen 12-16 über die einzelnen Leiterstreifen 20-24 ver laufen und dabei durch das Gitter 45 und die Eigentendenz der Membran 11, im unbelasteten Zustand ihren vom Formen herrüh renden gewölbten Zustand einzunehmen, von den Leiterstreifen 20-24 auf Abstand gehalten werden. Die Leiterstreifen 12-16 werden mit Hilfe eines leitenden Klebmittels mit den Zuleitungen 32-36 verbunden, die ihrerseits gleich zeitig mit der Formung der Leiterstreifen 20-24 an Ort und Stelle, d. h. unmittelbar, auf dem Substrat 10 ausgebildet werden können. Die Steuerelektronik kann dann ohne weiteres mit den Streifen 12-16 verbunden werden. Obgleich in vielen Fällen nicht nötig, kann in man chen Fällen vorteilhaft ein Abstandstück 53 (Fig. 2) zur Ver hinderung eines Kurzschlusses um den Rand der Membran 11 herum vorgesehen sein, insbesondere wenn andere kurzschlußverhin dernde Mittel als das Gitter 45 verwendet werden. Das Abstand stück 53 braucht nicht auf den Leiterstreifen 20-24 aufzu liegen und kann sich bis zur Randkante der Membran 11 er strecken.If the substrate 10 is curved or arched, the membrane 11 and the strips 12-16 already formed on it must be shaped into a uniform contour adapted to the substrate 10 . This shaping does not pose a particular problem in the polyester film used. After the etching of the gold plating to form the conductor strips 12-16 , the membrane 11 is brought into a shape which is essentially adapted to the shape of the substrate 10 . If the substrate 10 is curved, the curvature or curvature of the membrane 11 in the unloaded state should preferably be somewhat larger than that of the substrate 10 . If the substrate 10 consists of a typical, domed implosion protection shield of a cathode ray tube, its curvature is approximately spherical with a radius of approximately 51-76 cm. In this case, the membrane 11 is preferably formed to a radius of curvature that is approximately 25.4-101.6 mm smaller than that of the substrate 10 . The somewhat stronger curvature or curvature prevents the conductor strips 12-16 on the membrane 11 from being pulled too tight against the conductor strips 20-24 and possibly being briefly closed against them. In addition, such a dimensioning is essential when, as will be described in greater detail, short-circuit preventing means other than the grid 45 are used on a curved substrate. The membrane 11 is fastened around its edge with the aid of adhesive strips 54 in such a position on the substrate 10 that the conductor strips 12-16 run over the individual conductor strips 20-24 and pass through the grid 45 and the inherent tendency of the membrane 11 , in the unloaded state to assume their arching state resulting from the shaping, are kept at a distance from the conductor strips 20-24 . The conductor strips 12-16 are connected to the leads 32-36 with the aid of a conductive adhesive, which in turn can be formed on the substrate 10 at the same time as the conductor strips 20-24 are formed , that is to say directly. The control electronics can then be easily connected to strips 12-16 . Although not necessary in many cases, in some cases a spacer 53 ( FIG. 2) can advantageously be provided to prevent a short circuit around the edge of the membrane 11 , in particular if other short-circuit-preventing means than the grid 45 are used. The distance piece 53 does not need to lie on the conductor strips 20-24 and it can stretch to the edge of the membrane 11 .

Im Betrieb kann ein Kontakt zwischen einem beliebigen der Leiterstreifen 20-24 und einem beliebigen der Leiterstrei fen 12-16 durch leichten Finger- oder Stiftdruck gegen die Membran 11 über dem gewünschten Schnittpunkt hergestellt wer den. Wegen der vergleichsweise breiten Kontaktflächen braucht die Druckwirkstelle nicht genau in der Mitte des vorgesehenen Schnittpunkts zu liegen. Bei Anordnung sowohl des Isoliergitters 45 als auch der anderen, noch zu beschreibenden, kurzschluß verhindernden Mittel wird bei leichtem Fingerdruck ein prak tisch widerstandsfreier Kontakt zwischen den beiden gewählten Leiterstreifen hergestellt. Die breiten Kontaktflächen bieten auch zusätzliche Zuverlässigkeit bei der Herstellung des Kon takts zwischen den Leiterstreifen.In operation, contact can be made between any of the conductor strips 20-24 and any of the conductor strips 12-16 by light finger or pen pressure against the membrane 11 above the desired intersection. Because of the comparatively wide contact areas, the pressure point does not need to be exactly in the middle of the intended intersection. In the arrangement of both the insulating grid 45 and the other, to be described, short-circuit preventing means, a practically resistance-free contact between the two selected conductor strips is produced with light finger pressure. The wide contact areas also offer additional reliability when making contact between the conductor strips.

In Fig. 5 ist eine anstelle des Gitters 45 anwendbare Abwand lung der kurzschlußverhindernden Mittel dargestellt. Die Polyesterfolie mit Goldbeschich tung ist wahlweise auch mit einem Keramiküberzug erhältlich, welcher die Durchlässigkeit für sichtbares Licht erhöht und ein als mechanischer Schutz für die leitfähige Metallaufdampfung dienendes Mittel dar stellt. (Sierracin Corp.-Broschüre "Sierracin Intrex (TM) Electrically Conductive Film Components".) Es hat sich er wiesen, daß dieser Überzug die piezo- bzw. druckbeständige Charakteristik hohen Widerstands unter sehr leichtem Druck und sehr niedrigen Widerstands unter einem Druck, der nicht stärker ist als ein sanfter Fingerdruck, besitzt. In Fig. 5 sind diese wahlweise anwendbaren Überzüge bei 51 und 52 ange deutet. Falls vorgesehen, müssen beide Überzüge 51 und 52 vor handen sein, um bei sehr schwachem Druck einen so großen Wider stand zu gewährleisten, daß die Funktion als kurzschlußver hinderndes Mittel erhalten bleibt. 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 Isolier gitters 45 ein Abstandstück 53 nötig sein, um ein Kurzschlie ßen an den Rändern zu verhindern.In Fig. 5 an applicable instead of the grid 45 Abwand development of the short-circuit preventing means is shown. The gold-plated polyester film is also available with a ceramic coating, which increases the permeability to visible light and is a mechanical protection for the conductive metal vapor deposition. (Sierracin Corp. brochure "Sierracin Intrex (TM) Electrically Conductive Film Components".) It has been shown that this coating has the piezo- or pressure-resistant characteristics of high resistance under very light pressure and very low resistance under a pressure that is not stronger than a gentle finger pressure. In Fig. 5 these optional coatings at 51 and 52 are indicated. If provided, both coatings 51 and 52 must be available before to ensure such a large resistance against very weak pressure that the function as a short-circuit-preventing agent is retained. It is possible that when using a coating with a greater thickness than is currently available, the coating 52 could be omitted. As mentioned, a spacer 53 may be necessary if an insulating grid 45 is not used in order to prevent short-circuiting at the edges.

Eine andere Möglichkeit zur Verhinderung eines Kurzschließens zwischen den X- und Y-Achsen-Leiterstreifen 12-16 bzw. 20-24 bietet sich bei einem Substrat 10 mit endlichem Krüm mungsradius an. Wenn der Krümmungsradius der Membran 11 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 20-24 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, zu friedenstellend sind. Gemäß den Fig. 1 und 2 ist es bei dieser kurzschlußverhindernden Anordnung vorteilhaft, den Rand der Membran 11 außerhalb der Y-Achsen-Streifen 20-24 mit dem Substrat 10 zu verbinden bzw. zu verkleben, um den Abstand zwischen den Bereichen der X- und Y-Achsen-Streifen zu ver größern. Für diesen Zweck kann auch das Abstandstück 53 vor gesehen werden. Es ist wahrscheinlich, wenn auch nicht be stätigt, 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 Krümmungs radien von Substrat 10 und Membran 11 nötig ist als bei den anderen, vorher beschriebenen Ausführungsformen. Während näm lich bei einem Substrat-Radius von 635 mm in allen drei Fäl len ein um 76,2 mm kleinerer Membranradius zufriedenstellend ist, kann bei Anwendung des Isoliergitters 45 oder des druck beständigen Überzugs 51 ein Radienunterschied von 25,4 mm oder weniger ausreichen.Another way to prevent short-circuiting between the X - and Y -axis conductor strips 12-16 and 20-24 provides at a substrate 10 having a finite radius of curvature on. If the radius of curvature of the membrane 11 according to FIG. 2 is chosen to be smaller than that of the substrate 10 (of course for membranes attached to the convex surface of the substrate 10 ), the X -axis conductor strips 12-16 become due to the inherent elasticity of the membrane 11 and its arched shape kept at a distance from the Y -axis strips 20-24 , whereby 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 has been found that a substrate with a radius of curvature of 635 mm and a 0.08 mm thick polyester membrane that has been shaped into a shape with a radius of curvature of 558.8 mm have been added are peaceful. . Referring to Figures 1 and 2, it is advantageous with this arrangement kurzschlußverhindernden to bond the edge of the membrane 11 outside the Y -axis strips 20-24 to the substrate 10 to be connected respectively to the distance between the areas of the X - and Y- axis strips to enlarge. For this purpose, the spacer 53 can be seen before. It is likely, though not be confirmed that, when making use of the inherent elasticity and the curvature or arch of the membrane 11 to ensure the required short-circuit protection distance between the X - and Y-axis strip a greater difference in the curvature radii of the substrate 10 and membrane 11 is necessary than in the other previously described embodiments. While namely with a substrate radius of 635 mm in all three cases, a 76.2 mm smaller membrane radius is satisfactory, using the insulating grid 45 or the pressure-resistant coating 51, a radius difference of 25.4 mm or less may be sufficient.

Bei der Fertigung der beschriebenen Schaltermatrix ist es wesentlich, daß die Oberflächen der Leiterstreifen 20-24 und 12-16 weitgehend frei sind von Staub und anderen Fremd körpern, 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, insbeson dere wenn diese Fremdkörper nicht leitfähig sind.In the manufacture of the switch matrix described, 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 . However, due to the fairly wide contact areas between the intersecting strips, minor amounts of such foreign bodies can be neglected, especially if these foreign bodies are not conductive.

Zusammenfassend läßt sich die beschriebene Schaltermatrix auf einem starren Substrat anordnen, 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 ange ordnet sind. Mittels Fingerdrucks ist dabei ein elektrischer Kontakt zwischen einem (beliebigen) Streifen des ersten Satzes und einem Streifen des zweiten Satzes herstellbar. Das Substrat kann entweder flach oder gekrümmt sein, wobei die Membran seiner Kontur entsprechend angepaßt ist.The switch matrix described can be summarized arrange on a rigid substrate, the first Set of conductive strips. One over the substrate arranged, elastic plastic membrane carries a second Set of conductive strips that are perpendicular to the strips of the first sentence and are spaced from them are arranged. By means of finger pressure there is an electrical one Contact between any strip of the first sentence and a strip of the second set can be produced. The substrate can be either flat or curved, with the membrane its contour is adjusted accordingly.

Die beschriebene Schaltermatrix überspannt ein starres Substrat, dessen Oberfläche einen vorbestimmten Krümmungs radius 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 angebracht bzw. an geklebt. Eine zweite Gruppe getrennter Leiterstreifen, 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 Substrats gedrängt. Durch Bestimmung der miteinander in Berührung stehenden Lei terstreifen 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 an liegt, ist ein dünnes, durchsichtiges Isoliergitter zwischen die beiden Gruppen von Leiterstreifen einge fügt. Ein piezoresistiver Überzug auf den Oberflächen mindestens einer Leiterstreifengruppe wirkt ebenfalls in gleicher Weise zufriedenstellend. Bei Verwendung einer gewölbten Membran wird zur Verhinderung eines Kurzschlusses der Krümmungsradius der Membran etwas kleiner gewählt als derjenige des Substrats. Hier bei ist die Eigenelastizität der Membran ausreichend, die von ihr getragenen Leiterstreifen ohne zwischen gefügtes Element auf Abstand von den Leiterstreifen der Membran zu halten.The switch matrix described spans a rigid one Substrate whose surface has a predetermined curvature radius from infinity (flat) up to about 63.5 cm or possesses less, and it partly consists of one elastic membrane that is one of the substrate surface has adapted contour and around the circumference of the Substrate is attached to this. At the the Membrane facing surface of the substrate is a Group of separate conductor strips attached glued. A second group of separate conductor strips, which can bend with the membrane and crossing the first conductor strips is from the membrane worn on their surface facing the substrate. With one from the outside to a localized place pressure exerted on the membrane becomes one or more Conductor strips in electrical contact with one or several conductor strips of the substrate. By Determination of the lei in contact with each other The approximate coordinates of the Location of the pressure exerted on the membrane is determined will. To prevent a short circuit between the strip of each group if there is no external pressure is a thin, transparent insulating grid inserted between the two groups of conductor strips adds. A piezoresistive coating on the surfaces at least one conductor strip group also works equally satisfactory. At Using a domed membrane is used for prevention of a short circuit the radius of curvature of the membrane chosen slightly smaller than that of the substrate. Here is the inherent elasticity of the membrane sufficient, the conductor strips carried by her without between joined element at a distance from the conductor strips of the To hold membrane.

Das starre Substrat ist beispielsweise ein gewölbter Kathodenstrahlröhren-Bildschirm, wobei die elastische Membran bezüglich ihrer Wölbung dem Bildschirm angepaßt ist. Die Leiterstreifen sowohl des Substrats als auch der Membran sind so dünn, daß sie durchsichtig sind und somit die Betrachtung der auf dem Bildschirm wieder gegebenen Information zulassen. Infolge ihrer Transparenz können die Leiterstreifen im Vergleich zum gegenseitigen Abstand auf derselben Fläche verhältnismäßig breit sein und dadurch eine größere Kontaktfläche gewährleisten. Die Isoliergitter bestehen vorzugsweise aus einem der zahlreichen, derzeit verfügbaren Photowiderstandsmate rialien, z. B. Polymere, so daß das Isoliergitter an Ort und Stelle auf dem Substrat oder auf der Membran ausge bildet werden kann, indem der betreffende Bauteil ent sprechend maskiert und belichtet und anschließend nach einem entsprechenden chemischen Verfahren behandelt wird. Derartige Photowiderstandsmaterialien sind bei den vorgesehenen geringen Dicken praktisch durchsichtig.The rigid substrate is, for example, an arched one Cathode ray tube screen, the elastic Diaphragm adapted to the screen in terms of its curvature is. The conductor strips of both the substrate and the membrane are so thin that they are transparent and thus viewing the screen again allow given information. Because of their transparency can the conductor strips compared to each other Distance on the same surface be relatively wide and thereby ensure a larger contact area. The insulating grids preferably consist of one of the numerous photoresistive mats currently available rialien, z. B. polymers, so that the insulating grid in place and place on the substrate or on the membrane can be formed by the component in question speaking masked and exposed and then after a corresponding chemical process treated becomes. Such photoresist materials are in the provided small thicknesses practically transparent.

Die beschriebene Schaltermatrix ermöglicht eine Betrachtung der unter ihr wiedergege benen Darstellung oder Anzeige und läßt sich ohne weiteres in vorhandene Anzeigegeräte integrieren.The switch matrix described enables a contemplation of the ones below presentation or display and can be without Integrate further into existing display devices.

Claims

1. Switch matrix for attachment to the surface of a rigid, insulating substrate with a predetermined curvature contour, in particular for a key surface device, with:

a number of spaced-apart, first conductor strips ( 20-24 ) firmly adhering to the surface of the substrate ( 10 ),
- An elastic, insulating membrane ( 11 ) with a true-to-shape or undeformed, practically the predetermined curvature contour corresponding con ture, which is attached around its peripheral edge in such a position on the surface of the substrate ( 10 ) that the membrane contour of the substrate contour fits and the membrane ( 11 ) is arranged in a predetermined area thereof at a distance from the first conductor strips ( 20-24 ) and
- A number of flexible, spaced-apart second conductor strips ( 12-16 ) which adhere firmly to the surface of the membrane ( 11 ) facing the substrate ( 10 ), each arranged at a distance from the first conductor strips ( 20-24 ) and are made thinner than the distance to them and cross or cut at least two of the first conductor strips,

characterized in that an insulating grid ( 45 ) is inserted into the area between the first and second conductor strips ( 20-24; 12-16 ) in such a way that the area occupied by the first conductor strips ( 20-24 ) is evenly covered.

2. Switch matrix for attachment to the surface of a rigid, insulating substrate with a predetermined curvature contour, in particular for a key surface device, with:

a number of spaced-apart, first conductor strips ( 20-24 ) firmly adhering to the surface of the substrate ( 10 ),
- An elastic, insulating membrane ( 11 ) with a true-to-shape or undeformed, practically corresponding to the predetermined curvature contour, which is attached around its peripheral edge in such a position on the surface of the substrate ( 10 ) that the membrane contour adapted to the substrate contour and the membrane ( 11 ) is arranged in a predetermined area thereof at a distance from the first conductor strips ( 20-24 ) and
- A number of flexible, spaced-apart second conductor strips ( 12-16 ) which adhere firmly to the surface of the membrane ( 11 ) facing the substrate ( 10 ), each arranged at a distance from the first conductor strips ( 20-24 ) and are made thinner than the distance to them and cross or cut at least two of the first conductor strips,

characterized in that between the first and second conductor strips ( 20-24; 12-16 ) a piezoresistive coating ( 51, 52 ) is inserted, which makes electrical contact between a first and a second conductor strip at a point of intersection by hand allowed pressure.

3. Switch matrix for attachment to the surface of a rigid, insulating substrate with a predetermined convex curvature contour, in particular for a key surface device, with:

characterized in that the curvature contour of the membrane ( 11 ) is somewhat more convex than that of the substrate ( 10 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first and second conductor strips ( 20-24; 12-16 ) and the membrane ( 11 ) are all transparent in a manner known per se.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that, in a manner known per se, the first conductor strips ( 20-24 ) are practically parallel to one another, that the second conductor strips ( 12- 16 ) are also arranged practically parallel to one another and that the elastic membrane (11) is arranged so that the second conductor strip (12- 16) come to lie practically perpendicular to the first conductor strip (20-24).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the substrate ( 10 ) is spherically curved.

7. The device according to claim 6, characterized in that the radius of curvature of the membrane ( 11 ) is slightly smaller than that of the substrate ( 10 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the radius of curvature of the membrane ( 11 ) is about 25.4-101.6 mm smaller than that of the sub strate ( 10 ).

9. The device according to claim 8, characterized in that the radius of curvature of the substrate ( 10 ) is approximately 635 mm and that the undeformed radius of curvature of the membrane ( 11 ) is approximately 533-610 mm.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the elastic membrane ( 11 ) is made of polyester film.

11. The device according to claim 1, characterized in that the insulating grid ( 45 ), the conductor strips ( 20- 24; 12-16 ) and the membrane ( 11 ) are all visible.

12. The apparatus according to claim 3, characterized in that between the first and the second Leiterstrei fen ( 20-24; 12-16 ) an insulating grid ( 45 ) is added, which is provided with spaces which have an electrical contact between a first and a second conductor strip at a pressure applied to their intersection by hand.

13. The apparatus according to claim 1 or 12, characterized in that the insulating grid ( 45 ) is made of an insulating insulating material.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the insulating grid ( 45 ) consists of perpendicular zuein other extending lines and that the United relationship between the width of the individual, the Iso liergitter ( 45 ) forming lines and the distance between adjacent lines in the area from 1: 5 to 1: 100.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the thickness of the lines forming the insulating grid ( 45 ) is approximately 0.0025 mm.

16. The apparatus according to claim 2, characterized in that the piezoresistive coating ( 51, 52 ) consists of a commercially available ceramic coating, which increases the permeability to visible light and offers mechanical protection.

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the first and the second conductor strips ( 20- 24; 12-16 ) each carry a piezoresistive coating.

18. Device according to one of claims 1 to 17, characterized in that the transparent, elastic elastic membrane ( 11 ) has a ventilation opening which allows an air flow to enter the space between the membrane ( 11 ) and the substrate ( 10 ).