DE29800924U1

DE29800924U1 - Folientaster mit Tastenflächenausleuchtung

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Publication number: DE29800924U1
Application number: DE29800924U
Authority: DE
Original assignee: WIKO TECHNIK WALTER WINTERFELD
Current assignee: WIKO TECHNIK WALTER WINTERFELD
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2008-01-22

Description

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Anmeldung eines Gebrauchsmuster/Patent

Datum:12.01.1998

Firma:

Geschäftssitz;

Telefon:

Telefax:

WIKO Technik

Walter Winterfeld

Borseistraße 3, 22 765 Hamburg

040 391728

040 392920

Vertreter: Karsten Sievers Dipl.Ing. (FH) Wohnsitz: Richard-Drews-Weg 1, 25335 Elmshorn Telefon: 04121 10934

Hauptklasse:
Nebenklasse:

HOlH 9/18 HOlH 13/48

Bezeichnung: Folientaster mit Tastenflächenausleuchtung

Beschreibung

Um die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine herzustellen, bedient man sich immer häufiger der Eingabe-Technik einer Folientastatur, da diese diverse Vorteile in sich vereinigt, als da wären individuelle gestalterische Möglichkeiten, geringe Aufbauhöhe, hohe Lebensdauer und auch Preisvorteile bei der Serienfertigung.

Um den Status einer Taste darzustellen, ist es nicht selten von Bedeutung, durch optische Signalelemente darüber Auskunft zu geben.

Dieses geschieht sehr effektiv mit Leuchtmitteln die tastengebunden den jeweiligen Betriebszustand anzeigen.

Schon hier zeigt sich die Problematik, ein Leuchtmittel so in eine Folientastatur zu integrieren, die auf Grund ihrer geringen räumlichen Abmessung nur kleinste Bauteile aufnehmen kann, daß dieses auch eine flächige Ausleuchtung ermöglicht.

Dank der SMT Bauteile sind schon vielfältige Beleuchtungsmittel mit ausreichenden Leistungen und geringsten Abmessunungen im Handel erhältlich.

Dennoch gelang es nur unter erheblichen kostenintensiven und konstruktiven Aufwendungen die Bauteile so zu integrieren, daß die Forderungen nach partieller flächiger Ausleuchtung und geringer Bauhöhe nur selten eingehalten wurden.

Das Dilemma entsteht schon dann, wenn es darum geht, ob das Leuchtmittel im Zentrum, die Schalteranordnung also dezentral, oder das Leuchtmittel dezentral und der Schaltkontakt zentral plaziert werden soll.

Im erst genannten Fall ließe sich das Problem bedingt mit einer teueren speziell gefertigten Schnappscheibe (Bohrung im Zentrum) lösen.

In der zweiten Variante wäre eine flächige Ausleuchtung nur schwer zu erreichen, da das Strahlungsmaximum im Randbereich der Taste

Die Erfindung betrifft eine Folientastatur mit separat ansteuerbarer Ausleuchtung der Taste mit taktiler Rückmeldung.

Beleuchtbare Folientastaturen der herkömmlichen Bauart (DE 3133779 Al) weisen wie auch weitestgehend dieser Aufbau, die

durch Lamineren der einzelnen Folienebenen (untere Klebefolie, Schaltfolien, Fixierebenen für Schnappscheiben und Dekorfolie) entstandene 'Sandwich-Bauweise' auf.

Um der Forderung nach geringer Bauhöhe, geringem Kostenaufwand, gestalterischer Freiheit bei uneingeschränkter Schaltcharakteristik gerecht zu werden, wurde der Aufbau wie folgt konstruiert:

1. Variante: (Abb.1+2)

Die erste Folienebene (3) enthält die elektrische Verdrahtung der LED's, die nach dem Stand der Technik mittels Siebdruckverfahren und Silberleitpaste hergestellt wird, sowie die ein-/ mehrfarbigen SMT-LED's (7), die mittels Leitkleber montiert werden. Es folgt nun eine Distanzschicht aus eingefärbtem Plexi-Glas (9) (oder anderen Verbund- /Faserplatten wie z.B. FR4 Material), welches an den entsprechenden Stellen mit Durchbrüchen für die LED's versehen ist, um einen planen Abschluß mit der Oberkante der LED's zu erreichen.

Auf der Plexiglas-Platte (9) wird nun in konventioneller Bauweise das Schaltpaket (2) in Ein- oder Zweiebenentechnik aufgebracht. Die entsprechende Klebeschicht besteht aus einem Trägermaterial, welches leicht opal eingefärbt ist und keine Durchbrüche im LED-Bereich aufweist.

Hiermit wird erreicht, daß sich der im Paraxial-Bereich der LED befindliche hellste Punkt flächiger ausdehnt.

Die Kontaktierung erfolgt mit Hilfe einer im Handel erhältlichen Standard-Schnappscheibe, die sich am Rand der Taste auf der Diagonalen befindet und um 45° verdreht ist, um den Aufbau in der X-Y-Ebene kompakter zu gestalten.

Die beiden nun folgenden Folien (Spacer und Kontaktführung) sorgen für die Fixierung der Schnappscheibe und weisen ebenfalls keine Durchbrüche im LED Bereich auf.

Zur mechanischen Umsetzung der Druckkraft durch den auslösenden Finger des Bedieners, wird eine speziell gefräste Opal-Scheibe (1), die die unterschiedlichsten äußeren Formen annehemen kann (rund, rechteckig,quadratisch) mit ihrem geometrischen Mittelpunk über den Mittelpunkt der LED (7) gebracht.

Diese Opal-Scheibe (1) weist wenigstens zwei eingearbeitete Erhebungen von unterschiedlicher Höhe auf.

Über diese kleinen 'Noppen¹ wird zusätzlich erreicht, daß zwischen der Unterseite der Opal-Taste und der Lichtaustrittsebene ein möglichst großer Zwischenraum entsteht,

der verhindert, daß das Licht unnötig früh im Opal so gebrochen wird, daß die effektiv ausgeleuchtete Fläche verringert wird.

Speziell der Einsatz der SMT LED's mit ihrem Öffnungswinkel von typ. 12 0-150° und dem Opal-Material, mit seiner Fähigkeit Licht zu leiten ohne scharfkantige Konturen abzubilden, erlaubt somit bei geringem Aufbau eine intensitätsstarke Ausleuchtung. (Aufbauhöhe: 4mm über alles > 12xl2mm ausgeleuchtete Fläche)

Die flachere Erhebung (1.1) liegt genau über dem Mittelpunkt der Schnappscheibe, die andere höhere Erhebung (1.2) liegt dann diametral gegenüber auf dem Schaltpaket.

Die Begründung für die unterschiedliche Höhe der Erhebungen liegt in der Tatsache, daß die Schnappscheibe aus dem Schaltpaket herausragt.

Ein Träger (6) vorzüglich aus z.B. Aluminium wird beidseitig eingefräst, um auf der Vorderseite die Dekorfolie aufzunehmen und auf der Rückseite das wie oben beschriebene Schaltpaket (2). Die Opal-Tastenfelder liegen zum einen unter dem durchleuchtbaren kundenspezifischem Folien-Druck und liegen zum anderen in den formgleichen aber mit geringem Übermaß versehenen Durchbrüchen des Al- Trägers, wobei sie hier gleichzeitig in X-Y-Richtung geführt werden.

Da die Opal-Taste nur auf zwei erhöhten Punkten liegt, muß und wird sie, um ein Verkippen zu unterbinden, "von der Dekor-Folie (8) in der Ebene gehalten.

Wird die Konstruktion genau so ausgeführt, lassen sich die Schnapp-Scheiben durch den Fingerdruck in 80% der effektiven Tastenfläche einwandfrei betätigen.(Abb.5)

Wird die Zahl der Stützpunkte auf drei erhöht (Abb.5), ergibt sich schon aus geometrischen Gründen eine reduzierte Betätigungsfläche, obwohl die Opal-Tastläche dann geringere Kippneigung zeigt auch ohne die Stützwirkung des Dekors.

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2. Variante (Abb.4)

Der Aufbau ist prinzipiell mit dem vorgenannten Aufbau identisch, nur wird hier die LED-Ebene, das Distanzmaterial und die Schaltebene durch eine FR4 Leiterplatte (10) mit mindestens 2-seitiger Kupferauflage (2 Layer) ersetzt.

Die SMT-LED (7) wird auf der Unterseite verlötet/verklebt und das Gehäuse der LED findet in einem Durchbruch in der Platine Platz, und zeigt mit ihrem Lichtaustritt in Richtung Dekor.

Auf der Oberseite der Platine befindet sich die Verdrahtung■über die Leiterbahnen zur Schaltungsmatrix.

Dieser Aufbau eignet sich am besten für den Einsatz mit verlötbaren Stecker/Buchsen - Verbindungen.

In diesem Fall lassen sich auch defekte Leuchtmittel durch Reparatur ersetzen.

Der in Aluminium gefertigte Träger verhindert durch die einzelnen Tastendurchbrüche ein Übersprechen der Beleuchtung auf benachbarte Tasten.

Der gestalterischen Freiheit sind durch diesen Aufbau nur wenige Grenzen gesetzt.

So lassen sich in beiden Varianten problemlos alle frei definierten Prägungs-Geometrien (wie sie bei üblichen Folientastaturen auch zum Einsatz kommen) realisieren.

Ebenso wurde diese Konstruktion mit Einschubstreifen versehen, die es dem Kunden ermöglicht, die Beschriftung der Tasten individuell und zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen.

Eine Verfeinerung der Strahlungscharakteristik mit einem konzentrischen Rasterdruck mit zunehmender Rasterdichte zum Mittelpunkt der Taste ermöglicht eine nochmals verbesserte gleichmäßigere Flächenausleuchtung.

Alle in diesem Aufbau verwendeten Materialien sind als Standardware kostengünstig im Handel erhältlich.

Alle verwendeten Materialien lassen sich mit den gängigen Fertigungsmaschinen herstellen und bearbeiten.

Der Antrieb zur Entwicklung dieser Konstruktion sind diverse Anfragen aus der Industrie, die eine flache Eingabe-Einheit mit einer zweckmäßigen und dekorativen Ausleuchtung der einzelnen Tasten, kostengünstigen Aufbau, den Vorteilen der Folientastatur

(wie anfangs erwähnt) suchen, aber noch nicht gefunden haben.

Es lassen sich alle sinnvollen Tastenanordnungen realisieren, sofern die Tastenfläche die Abmessungen von lOxlOmm nicht unterschreiten.

Tastenflächen die größer als ca. 18xl8mm sind, können durch die überlegte Anordnung von mehreren LED's unterhalb einer Taste hergestellt werden.

In den hier dargestellten Abbildungen ist nur eine Einzeltaste zu sehen, es lassen sich natürlich auch komplexere Tastenfelder mit unterschiedlichsten geometrischen Abmessungen realisieren.

Zur Erklärung:

(1) Opal Tast-Scheibe

(2) Folien-Schaltpaket (2.1) Flex-Anschluß

(3) Folien-Schaltebene f. SMT-LED's (3.1) Flex-Anschluß

(4) Stecker/Buchse

(5) Montagefläche (nur im Schnitt dargestellt)

(6) Träger für die Aufnahme der Tastenfelder

(7) SMT-LED

(8) Dekor-FoIie (hier ungeprägt)

(9) Distanzmaterial

(10) FR4-Leiterplatte als Alternative zum Folien-Schaltpaket

(11) herkömmliche Schnapp-Feder-Scheibe

Claims

Schutzansprüche

1. Folientastatur, zur Montage in/auf Bedien-Einrichtungen wie z.B. Handterminals, mit einer Schließerfunktion je Taste, die zur Darstellung der Betriebsmodi eine ein-/ mehrfarbige vollflächige Tastenflachenausleuchtung bei minimaler Aufbauhöhe aufweist,dadurch gekennzeichnet,daß durch den speziellen konstruktiven Aufbau zur Ausführung der Schalttätigkeit keine zusätzlichen Führungs-, Gelenk-, und Stützelemente erforderlich sind, da diese Funktion durch eine speziell bearbeiteten Opal-Acrylscheibe (1), mit mindestens zwei ausgearbeiteten Stützpunkten (Abb.5), die zugleich durch eine rückseitig angebrachte Lichtquelle

(7) flächig be-/durch-leuchtet wird.

2. Folientastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorfolie (8) die Führung der Opal-Tastfläche in der Z-Richtung übernimmt, um ein Abkippen der auf mindestens zwei Stützpunkten liegenden Opal-Scheibe zu verhindern.

3. Folientastatur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den resultierenden Hebel der speziell bearbeiteten Opalscheibe mit mindestens zwei Erhöhungen der Schaltweg derart reduziert wird, daß auch nicht erhabene Tastenflächen im Dekor eine einwandfreie Schaltfunktion gewährleisten.

4. Folientastatur nach Anschruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet daß durch den Einsatz von handelsüblichen ein-/mehrfarbig strahlenden SMT LED's in Verbindung mit der so positionierten Opal-Scheibe, das zwischen Leuchtmittel und Scheibe "ein gewollter Abstand entsteht (Abb.6), der ein vorzeitiges Brechen des Lichtkegels im hier optisch dichterem Medium (Opal-Scheibe) verhindert, um so eine noch flächigere Ausleuchtung zu realisieren.

5. Folientastatur nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet,

daß die verbindende Klebeschicht aus einem leicht opal eingefärbten Klebeträger besteht, der keine Durchbrüche oberhalb des Lichtaustrittsbereichs enthält, um an dieser Stelle eine gleichmäßigere Intensitätsverteilung des Lichtkegels zu erreichen.

6. Folientastatur nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schnappscheibe (11) zur elektrischen Kontaktgabe am Rand der Taste auf der Tastendiagonalen und um 45° gedreht befindet.