DE3045962C2

DE3045962C2 - Schalttastatur mit beleuchteten Tasten

Info

Publication number: DE3045962C2
Application number: DE3045962A
Authority: DE
Inventors: Ryoichi Saitama Sado
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1980-12-05
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3045962A1; JPS5686723U; GB2065373B; US4343975A; GB2065373A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schalttastatur mit beleuchteten Tasten der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Eine solche Tastatur ist aus der Offenlegungsschrift DE 29 10 055 bekannt. Als Lichtleiter dient eine plane Polyesterfolie, die seitlich mit starken Leuchtdioden indirekt beleuchtet ist. Diese Polyesterfolie dient gleichzeitig als Tastaturabdeckung. Die Folie ist mit einer schwarzen Abschirmfolie mit Abstand unterlegt. Unter der Abschirmfolie ist ein Kontaktfederblech angeordnet, das durch eine darunterliegende Polyesterfolie als Lochmaske auf die unter dieser Lochmaske angeodneten Kontaktstücken auf einer Leiterplatte zur Einwirkung gebracht werden kann.

Nachteilig bei dieser Tastatur sind der durch die Schirmfolie, die separate Anordnung des Kontaktfederblechs und die dadurch erforderliche Lochmaske bedingte komplizierte Aufbau der Tastatur sowie die nur mäßige Eignung der Polyesterfolie als Lichtleiter, die trotz der Schirmfolie mit mehreren relativ starken Leuchtdioden beleuchtet werden muß.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 29 00 633 ist bekannt, Silberpartikel in Epoxidharze einzubetten, um dem Epoxidharz eine elektrische Leitfähigkeit zu verleihen. Optische Konsequenzen dieser aus elektrischen Gründen erfolgten Füllung des Epoxidharzes mit Silberpartikeln werden nicht erörtert.

Weiterhin ist aus der amerikanischen Patentschrift US 28 86 911 grundsätzlich bekannt, die Lichtleitung eines Lichtleiters durch dessen Materialeigenschaften zu beeinflussen. Dies geschieht nach der Lehre der bekannten Druckschrift durch die Erzeugung unterschiedlicher Dichten in dem verwendeten Material.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schalttastatur mit Tastenbeleuchtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau in den Abmessungen flach und kompakt ausgebildet werden kann und die Tasten ausreichend hell erleuchtet sind, auch wenn Anzahl und Leistung der Primärlichtquellen, beispielsweise aus Energiespargründen, so gering wie möglich ausgelegt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Schalttastatur mit beleuchteten Tasten der eingangs genannten Art geschaffen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Tastatur,

F i g. 2 einen Schnitt nach II-II in F i g. 1,

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tastatur im Schnitt,

F i g. 4 im Schnitt ein drittes Ausführungsbeispiel der Tastatur, und

F i g. 5 in vergrößerter schematischer Darstellung und im Schnitt den durchsichtigen Werkstoff des Lichtleiters, in dem die reflektierenden Plättchen dispergiert sind.

Als erstes Ausführungsbeispiel ist in den F i g. 1 in perspektivischer Darstellung eine Tastatur gezeigt, wie sie beispielsweise für Telephonapparate oder an anderen Geräten mit numerischer Eingabe verwendet wird. Die Tastaturabdeckung 1, das eigentliche Tastenfeld, ist auf einer Basisplatte 3 (F i g. 2) befestigt. Das Tastenfeld weist 12 im folgenden kurz als »Tasten« bezeichnete Tastenbereiche 2 auf, die die Ziffern 0 bis 9 sowie figurative Symbole zur Identifizierung der durch die Betätigung der Tasten ausgelösten Schaltoperationen tragen, !n der insbesondere auch aus F i g. 2 erkennbaren Weise besteht die Tastaturabdeckung 1 einstückig aus einem durchsichtigen Werkstoff. Auf der Oberseite der Basisplatte 3 sind Paare unbeweglicher Kontaktstücke 4 befestigt. Die Tasten 2 sind über den ortsfesten Kontaktstücken 4 angeordnet. Unter Wahrung eines Abstandes und Bildung einer kleinen Tastenkammer 6 ist über den ortsfesten Kontaktstücken 4 an der Unterseite der Tastaturabdeckung 1 ein beweglicher Schaltkontakt 5 befestigt. Wenn die Tastaturabdeckung 1 im Tastenbereich 2 niedergedrückt wird, wird der Werkstoff der Tastaturabdeckung 1 in der Weise elastisch verformt, daß die jeweils unter einer Taste angeordneten beiden ortsfesten Kontaktstücke 4 durch den beweglichen Schaltkontakt 5 elektrisch überbrückt werden. Wird die dem Tastenbereich niederdrückend verformende Kraft aufgehoben, so führen die elastischen Rückstellkräfte

des Werkstoffs der Tastaturabdeckung 1 den beweglichen Schaltkontakt 5 in seine in F i g. 2 gezeigte Ruhestellung zurück, heben also der bewegliche Schaltkontakt 5 unter Öffnung des Kontaktes von den ortsfesten Kontaktstücken 4 ab.

Abseits der Tasten 2 der Tastaturabdeckung 1 ist eine Lampe 7 in einem Lampengehäuse 8 zwischen der Tastaturabdeckung 1 und der Basisplatte 3 angeordnet. Der Ort der Lampe 7 ist dabei so gewählt, daß das von der Lampe 7 ausgestrahlte Licht nicht direkt von oberhalb der Tastaturabdeckung 1 her durch die durchsichtigen oder durchscheinenden Tasten 2 sichtbar ist Dadurch können Blendeffekte beim Benutzer ausgeschlossen werden. Das Lampengehäuse 8 ist außerdem von dem die ortsfesten Kontaktstücke 4 und die beweglichen Schaltkontakt 5 umgebenden Tastenkammern 6 getrennt. Eine solche Trennung ist erforderlich, da die Ausleuchtung der Tasten ohne eine solche Trennung notwendigerweise ungleichmäßig werden würde.

Die Lampe 7 kann eine prinzipicü beliebige Lichtquelle sein. Sie kann beispielsweise als Minii;£urglühlampe oder als Leuchtdiode ausgebildet sein. Sie muß lediglich ausreichend Licht erzeugen, um alle Tasten ausreichend auszuleuchten. Das von der Lampe 7 ausgestrahlte Licht tritt zunächst in die optisch durchsichtige Tastaturabdeckung 1 ein, die gleichzeitig als Lichtleiter dient Das Licht wird durch die Tastaturabdeckung 1 hindurchgeleitet und erreicht auf diesem Weg die einzelnen Tasten 2 und erleuchtet die auf diesem angebrachten Tastensymbole. In der aus Fig.2 ersichtlichen Weise ist die Tastaturabdeckung 1 außen mit einer Abdeckung 9 oder einer Beschichtung aus undurchsichtigem Werkstoff umgeben, die lediglich die Tastenbereiche 2 freiläßt und dadurch einerseits ein Austreten von Streulicht verhindert und andererseits eine kontrastreichere Ausleuchtung und Hervorhebung der Tasten und der auf diesen angeordneten Tastensymbolen bewirkt.

Prinzipiell l.ann die Tastaturabdeckung 1 aus einem beliebigen durchsichtigen Werkstoff bestehen. Dabei sollte der Werkstoff optisch so durchlässig wie. möglich gewählt werden, um auch noch die von der Lampe 7 entfernteste Taste 2 ausreichend auszuleuchten. Gleichzeitig weist der optisch durchlässige Werkstoff der Tastaturabdeckung einen Brechungsindex auf, der vorzugsweise so groß wie möglich sein sollte. Da in einem solchen Werkstoff Totalreflexion auftritt, verbessert dies die Lichtleitung.

Für das in den F i g. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel der Tastatur muß der Werkstoff, aus dem die Tastaturabdeckdng 1 hergestellt ist, außerdem elastisch sein. Geeignete Werkstoffe, die diese Anforderungen erfüllen, sind insbesondere Polymethylmethacryiat, Polystyrol, Polyvinylchlorid sowie gummielastische Elastomere, vorzugsweise Siliconkautschuk.

An ihrer Unterseite ist die Tastaturabdeckung 1 vorzugsweise mit einem hell gefärbten, beispielsweise weißen, hellgelben oder hellblauen Material beschichtet, und zwar zumindest im Bereich der Tasten 2. Dadurch kann die Leuchtkraft der Tasten 2 und kann die Erkennbarkeit der Tastensymbole verbessert werden. So kann die in F i g. 2 gezeigte Tastaturabdeckung 1 beispielsweise an ihrer Unterseite zunächst mit einem weißen Farbanstrich versehen werden, bevor die beweglichen Schaltkontakte 5 aufgeklebt werden. Dadurch sind die üblicherweise aus schwarzem elektrisch leitfähigem Kautschuk bestehenden Schaltkontakte 5 nicht von oben her durch die durchsichtigen oder durchscheinenden Tastenbereiche 2 sichtbar.

Vorzugsweise ist die Oberseite der Tasten 2 aufgerauht oder mattiert, so daß das von den Tasten abgestrahlte Licht irregulär und breit gestreut wird. Die Identifizierbarkeit und Unterscheidbarkeit der einzelnen Tasten wird damit bei Betrachtung aus den verschiedensten Richtungen verbessert.

Eine Abänderung des in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele der Tastatur ist im Schnitt in der ίο F i g. 3 dargestellt. Die Tastaturabdeckung 1 besteht aus einem durchsichtigen Werkstoff und ist über Abstandhalter 10 auf der Basisplatte 3 befestigt. Dadurch kann die Unterseite der Tastaturabdeckung 1 bis auf die Vertiefungen, in denen die beweglichen Schaltstücke 5 befestigt werden, eben ausgebildet sein. An der Oberseite weist die Tastatarabdeckung 1 in den Tastenbereichen 2 Vorsprünge auf, die die Tastenkronen bilden. Die optische Abdeckung 9 ist als Rahmen ausgebildet, der die gegenüber den Tastenkronen 2 zurüc'- rpringenden Bereiche ausfüllt und im wesentlichen ebenso stark ausgebildet ist wie die Tastenkronen 2 hoch sind. Dadurch wird eine an ihrer Bedienungsfläche im wesentlichen vollkommen ebene Tastatur erhalten.

Weiterhin ist bei dem in der F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Lampe 7 vom Lampengehäuse 8 in der Weise umgeben, daß die Wände des Lampengehäuses 8 nur einen minimalen Abstand von der äußeren Oberfläche der Lampe 7 wahren. Dies gewährleistet eine maximale Lichtausbeute an der Übergangsstelle von der Lampe in den die Tastaturabdeckung 1 bildenden Lichtleiter. Dieser Übertritt erfolgt durch die Wände des Lampengehäuses 8 hindurch, das zumindest zum Teil in der als Lichtleiter dienenden Tastaturabdeckung 1 ausgebildet ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tastatur ist in der Fig.4 ebenfalls im Schnitt gezeigt. Die Tastaturabdeckung 1 ist ohne Zwischenstücke ode^r Abstandhalter direkt auf der Basisplatte 3 befestigt. Wiederum ist die Tastaturabdeckung 1 aus optisch durchlässigem Werl-;toff gefertigt. Die Tasten sind als kegelstumpfartige oder pyramidenförmige Vorsprünge ausgebildet. Die Abdeckung 9 füllt den zwischen den Tastenkronen 2 verbleibenden gitterartigen und nutartigen Bereich aus. Im übrigen entspricht die in Fig.4 gezeigte Tastatur in ihren funktionswesentlichen Merkmalen im großen und ganzen der in F i g. 2 gezeigten Tastatur. Auch bei dem in Fig.4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Tastatur ist die Lampe 7 getrennt von den Tastenkammern 6 in einem gesonderten Lampengehäuse 8 angeordnet.

Die in den F i g. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele der Tastatur weisen gemeinsam eine Tastaturabdekkung 1 auf, die insgesamt vollständig aus einem optisch durchlässigen Werkstoff gefertigt ist und insgesamt als Lichtleiter dient. Diese Ausbildung ist jedoch nicht zwingend. Ebensogut kann der Lichtleiter als separates Teil ausgebildet sein, das von den Schaltbauteilen unabhängig ist.

Um Tastaturen mit beleuchteten Tasten der in den vorstehenden Ausführungsbeispielen erläuterten Art erfolgreich gestalten zu können, muß für der; Lichtleiter 14 ein optisch besonders leistungsfähiger Werkstoff gewählt werden. Wie oben bereits erwähnt, wird der Brechungsindex des für den Lichtleiter verwendeten lichtdurchlässigen Werkstoffs so groß wie möglich gewählt, um Streuverluste durch die Oberfläche des Lichtleiters 14 hindurch so klein wie möglich zu halten. Aus diesem Grunde ist die äußere Oberfläche des Lichtleiters 14

vorzugsweise mit einem stark reflektierenden Metall, insbesondere Aluminium oder Silber, beschichtet, wobei lediglich die Tastenbereiche und der Bereich ausgespart sind, an dem das von der Lampe 7 ausgesandte Licht in den Lichtleiter eintritt.

Selbst bei Einhaltung der vorstehend genannten Hilfsmaßnahmen vermag eine perfekte Durchsichtigkeit bzw. Lichtdurchlässigkeit des für den Lichtleiter gewählten Werkstoffs nicht unter allen Umständen die besten Ergebnisse im Hinblick auf den angestrebten Gesamteffekt zu bieten, nämlich im Hinblick auf eine Verbesserung der Identifizierbarkeit und Unterscheidbarkeit der beleuchteten Tasten bzw. Tastenbereiche. Das durch einen solchen perfekten Lichtleiter geleitete Licht kann dann nämlich auch an den Tastenbereichen kaum austreten und läuft lediglich auch an den Tastenbereichen vorbei durch den Lichtleiter hindurch. Insgesamt wird also durch einen perfekten Lichtleiter das Ziel der Tastenbeleuchtung nicht vollständig erreicht. Wenn die Lichtdurchlässigkeit des für den Lichtleiter gewählten Werkstoffs dadurch nicht über die Gebühr verschlechtert wird, wird vorzugsweise ein Werkstoff verwendet, in dem eine geringe Streuung des geleiteten Lichtes stattfindet. Vorzugsweise wird in diesem Sinne ein Siliconkautschuk verwendet, der mit Kieselsäure gefüllt ist, vorzugsweise mit Rauchkieselsäure, gefällter Kieselsäure oder Diatomeenerde. Aufgrund der bemerkenswerten Affinität zwischen der Organopolysiloxanmatrix und der Oberfläche der Kieselsäureteilchen behält daher der Werkstoff insgesamt eine ausreichend gute Lichtdurchlässigkeit, weist gleichzeitig aber eine mäßige innere Streuung auf.

Die besten Ergebnisse werden jedoch mit einem durchsichtigen Kunststoff oder einem durchsichtigen Elastomer erzielt, in dem kleinste Plättchen mit stark reflektierenden Oberflächen, beispielsweise Aiuminiumfolienplättchen oder Silberfolienplättchen, dispergiert und so ausgerichtet sind, daß die Oberflächen dieser feinstzerteilten Plättchen im wesentlichen parallel zur Richtung der Lichtleitung durch den Lichtleiter ausgerichtet sind. In schematischer und vergrößerter Schnittdarstellung ist in der Fig. 5 ein Ausschnitt aus der in F i g. 3 gezeigten Tastaturabdeckung 1 gezeigt, wobei diese Tastaturabdeckung aus einem Werkstoff der vorstehend beschriebenen Art besteht. Zahllose kleinste hauchdünne Plättchen m aus einem Metall bzw. einer Metallfolie oder einem anderen stark reflektierenden Werkstoff sind in der sonst sehr gut lichtdurchlässigen Matrix der Tastaturabdeckung 1 dispergiert und so ausgerichtet, daß die Hauptoberflächen der Reflektorplättchen m zumindest im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Tastaturabdeckung 1 ausgerichtet sind. Durch die mehrfache Reflexion an den Oberflächen der Reflektorplättchen m wird die irreguläre Streuung und werden die durch aus dem Lichtleiter austretende Lichtanteile verursachten Streuverluste auf ein Minimum herabgedrückt, so daß der Wirkungsgrad der Lichtleitung in Richtung der Oberflächen des Lichtleiters bzw. hier der Tastaturabdeckung, optimiert wird. In den Bereichen, in denen die Oberfläche des Lichtleiters bzw. Tastaturabdeckung 1 nicht eben ist, beispielsweise also im Bereich der Tasten 2 (F i g. 5), folgt die Ausrichtung der Hauptoberflächen der Reflektorplättchen m zumindest im wesentlichen dem Pfad der beabsichtigten Lichtleitung. Im Bereich der in F i g. 5 gezeigten Tastenkrone 2 sind die Reflektorplättchen m beispielsweise aufwärtsgerichtet, so daß das durch den Körper der Tastaturabdeckung 1 bzw. des Lichtleiters geleitete Licht mit größtmöglichem Wirkungsgrad von der Oberfläche auf der Oberseite der Taste 2, dem eigentlichen Tastenkronenbereich. abgestrahlt wird, also eine verbesserte Beleuchtung der Tastenkrone erzielt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schalttastatur mit beleuchteten Tasten mit einer Basisplatte, auf der ortsfeste Kontaktstücke befestigt sind, einer mindestens die Tasten, die mindestens zum Teil aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff bestehen, freilassenden Schalttastaturabdekkung, mit mindestens einer von außen nicht direkt sichtbaren Lichtquelle, die durch einen über der Basisplatte angeordneten aus durchsichtigem Werkstoff bestehenden Lichtleiter die Tasten indirekt beleuchtet, wobei mindestens die Tasten Bestandteil des Lichtleiters sind und der Lichtleiter im Bereich der Tasten in Betätigungsrichtung der Tasten elastisch verformbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Tasten (2) an ihrer Basisplatte (3) zeigenden Unterseite geringfügig zu den ortsfesten Kontaktstücken (4>beabstandete Schaltkontakte (5) aufweisen und

daß in dem Lichtleiter (1) zahllose feinstzerteilte Metallplättchen (m) in der Weise dispergiert sind, daß ihre Hauptoberflächen im wesentlichen parallel zur Richtung der Lichtleitung ausgerichtet sind.

2. Schalttastatur nach Apr.pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (1) auf seiner Unterseite zumindest im Bereich der Tasten (2) mit einem hellgefärbten Werkstoff beschichtet ist.

3. Schalttastatur nach einem der Ansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (1) aus einem durchsichtigen m<« Kieselsäure gefülltem Siliconkautschuk besteht.

4. Schalttastatur nach einen¹ der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daü die Metallplättchen (m) Aluminiumfolienplättchen oder Silberfolienplättchen sind.

5. Schalttastatur nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalttastaturabdeckung einschließlich Tasten einstückig aus einem durchsichtigen Werkstoff besteht und als Lichtleiter dient.