DE3315563A1

DE3315563A1 - KEY SWITCH FOR KEYBOARDS

Info

Publication number: DE3315563A1
Application number: DE19833315563
Authority: DE
Inventors: Akihiko Ibanaki Matsumaru
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1983-11-03
Also published as: FR2526219A1; JPS58189918A; GB8311735D0; GB2122422A

Description

DORNER & HUFNAGEL PATENTANWÄLTETHORNER & HUFNAGEL PATENT LAWYERS

LANDWEHRSTR. 37 8000 MÜNCHEN 8
TEL. O DS/EC 07 84 LANDWEHRSTR. 37 8000 MUNICH 8
TEL. O DS / EC 07 84

München, den 29. April I983 /J Anwaltsaktenz.: 194 - Pat. 72Munich, April 29, 1983 / J Lawyer file: 194 - Pat. 72

Nippon Mektron Ltd., Seiwa Bldg., 12-15 Shiba Daimon 1-chome, Minato-ku, Tokyo, JapanNippon Mektron Ltd., Seiwa Bldg., 12-15 Shiba Daimon 1-chome, Minato-ku, Tokyo, Japan

Tastschalter für TastaturenKey switches for keyboards

Die Erfindung betrifft Tastschalter für Tastaturen. Im einzelnen befaßt sich die Erfindung mit einem Schaltermechanismus verbesserter Ausführung für Tastaturen oder Tastenfelder, bei denen die Bedienungsperson eine Bestätigung oder Rückmeldung bezüglich der Schalterbetätigung aufgrund einer fühlbaren Schnappwirkung während der Schalterbetätigung erhält, unabhängig davon, wie groß die ßetätigungsflache ist.The invention relates to key switches for keyboards. In particular, the invention is concerned with a switch mechanism improved Version for keyboards or keypads where the operator receives a confirmation or feedback regarding the actuation of the switch due to a tangible snap action received during the switch operation, regardless of how large the ßetichtungflache is.

Tastschalter für Tastaturen der allgemein bekannten Bauart mit Schnappwirkung haben breite Anwendung als Eingabe-Betätigungsschalter für vielerlei elektrische und elektronische Geräte gefunden. Betätigungsschalter mit Schnappwirkung, die mit dem Tastsinn wahrnehmbar ist, erweisen sich als besonders zweckmäßig, da sie nach Betätigung der Bedienungsperson an dem Tastenfeld die Information geben, daß die Eingabe ordnungsgemäß erfolgt ist. Bekannte Tastschalter für Tastaturen mit Schnappwirkung arbeiten zufriedenstellend, wenn sie in Verbindung mit herkömmlichen Tastenfeldern eingesetzt werden, etwa bei Datenverarbeitungseinrichtungen, Rechnern oder Schreibmaschinen mit entsprechenden Tastaturen, wobei die Betätigungsfläche oder die wirksame Ta-Key switches for keyboards of the well-known snap action type are widely used as input actuation switches found for a wide variety of electrical and electronic equipment. Actuating switch with a snap action that uses the sense of touch is perceptible, prove to be particularly useful because after the operator has pressed the keypad, the Provide information that the entry has been made correctly. Known pushbutton switches for keyboards work with a snap action satisfactory when used in conjunction with conventional keypads, such as data processing equipment, Computers or typewriters with appropriate keyboards, whereby the actuation area or the effective key

stenfläche verhältnismäßig klein ist. Das bedeutet, daß diese Fläche gerade groß genug ist, um Platz für die Fingerkuppe der Betätigungsperson zu bieten.most area is relatively small. This means that this area is just large enough to accommodate the fingertip of the To offer operating person.

Es ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, wenn die bekannten Tastschalter für Tastaturen mit Schnappwirkung in Fällen eingesetzt werden, bei denen besonders große Betätigungsbereiche oder Tastenoberflächen vorzusehen sind. Oft geschieht eine ordnungsgemäße Schalterbetätigung in diesen großen Betätigungsbereichen oder bei derart großen Tastenflächen aufgrund eines unregelmässigen Niederdrückens oder ßetätigens der Taste durch die Bedienungsperson, da die einzelnen Schnappelemente der Tastschalter im Vergleich zur Größe der Betätigungsfläche klein sind. Hieraus resultiert eine Unzuträglichkeit, da die Bedienungsperson nie ganz sicher ist, ob eine Schalterbetätigung erfolgte oder nicht. Bedauerlicherweise hat es sich als äußerst schwierig herausgestellt, einen großen Tastschalter mit Schnappfunktion als eine einzige Einheit auszubilden, welche in ihrer Größe der großen Betätigungsfläche oder Tastenfläche entspricht und eine zufriedenstellende Wirkungsweise aufweist.However, difficulties arise when the known pushbutton switches for keyboards with snap action in cases where particularly large actuation areas or key surfaces are to be provided. Proper switch actuation often occurs in these large actuation areas or with such large key areas due to an irregular Depression or ßetätigens the button by the operator, since the individual snap elements of the pushbutton switch are small compared to the size of the actuation surface. This results in inconvenience that the operator never it is quite certain whether a switch was actuated or not. Unfortunately, it has been found to be extremely difficult to form a large pushbutton switch with a snap function as a single unit, the size of the large Operating area or button area corresponds and a satisfactory Has mode of action.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Tastschalter für Tastaturen in solcher Weise auszugestalten, daß auch bei großer Tastenfläche eine zuverlässige taktile Rückmeldung erfolgt. Diese Aufgabe wird durch die im anliegenden Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.The object of the invention is to be achieved, a pushbutton switch design for keyboards in such a way that reliable tactile feedback even with a large key area he follows. This object is achieved by the features specified in the appended claim 1. Appropriate configurations and further developments are the subject of the claims subordinate to claim 1, the content of which hereby expressly to the Is made part of the description without repeating the wording at this point.

Im einzelnen ist jedem ßetätigungsbereich oder jeder Taste auf der Tastatur mindestens zwei zueinander elektrisch parallelliegenden einzelnen Schalterelementen mit Schnappwirkung zugeordnet. Ein Muster oder eine Anordnung von Kontaktstellen entsprechend der Größe der Betätigungsfläche oder der Tastenfläche be-In detail, each actuation area or each key is on the keyboard is assigned at least two individual switch elements that are electrically parallel to one another and have a snap action. A pattern or an arrangement of contact points corresponding to the size of the actuating surface or the key surface is

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findet sich oberhalb der Schaltelemente, so daß unabhängig davon welcher Teil des ßetatxgungsberexches oder der Tastenfläche von der Bedienungsperson niedergerdrückt wird, mindestens eines der Schaltelemente der Parallelschaltung betätigt wird. Der neuartige Aufbau des vorliegend angegebenen Tastschalters stellt sicher, daß die Schalterbetätigung aufgrund einmaliger Druckausübung erfolgt, unabhängig davon, wie groß der Betätigungsbereich ist. unter den zahlreichen praktischen Vorteilen, welche eine mit den hier vorgeschlagenen Tastschaltern ausgerüstete Tastatur aufweist, seien geringerer Arbeitseinsatz, bessere Wirkungsweise und weniger Fehlbedienungen und damit eine geringere Belastung für die Bedienungsperson genannt.is located above the switching elements, so that regardless of which part of the ßetatxgungsberexches or the key area of the operator is depressed, at least one of the switching elements of the parallel circuit is operated. The new one Structure of the presently specified pushbutton switch ensures that the switch is actuated due to a single application of pressure takes place regardless of how large the actuation area is. among the numerous practical advantages which a with the keyboard equipped with the pushbutton switches proposed here, be less labor, better mode of operation and fewer operating errors and thus a lower burden on the operator.

Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:Embodiments are explained in more detail below with reference to the drawing. In this represent:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine herkömmliche Tastatur mit Schnappfunktbn,Fig. 1 is a section through a conventional keyboard with Schnappfunktbn,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Betätigungsfläche eines Tastenfeldes oder einer Tastatur mit Tastschaltern entsprechend der Darstellung von Figur 1 undFig. 2 is a perspective view of the actuation surface of a keypad or a Keyboard with push buttons as shown in Figure 1 and

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Tastschalter3 shows a section through a pushbutton switch

innerhalb einer Tastatur mit Schnappwirkung entsprechend den vorliegend angegebenen Konstruktionsgedanken.within a snap-action keyboard corresponding to those specified herein Design thoughts.

In Figur 1 ist zunächst ein Tastschalter für Tastaturen mit Schnappfunktion nach dem Stande der Technik gezeigt. Eine federnde, flexible Schaltungsträgerbahn 2 besitzt ein bestimmtes feststehendes Leitermuster von oberen Kontaktpunkten 1, welche an der Schaltungstragerbahn 2 gebildet sind. Eine federnde, flexible Schaltfolie 6 mit einem beweglichen Leitermuster unterer Kontaktpunkte 5 auf seiner Oberseite gegenüber den jeweils entsprechenden oberen Kontaktpunkten 1 befindet sich unterhalbIn Figure 1, a key switch for keyboards with a snap function according to the prior art is shown. A springy, flexible circuit substrate 2 has a certain fixed conductor pattern of upper contact points 1, which are formed on the circuit carrier web 2. A resilient, flexible switching foil 6 with a movable conductor pattern lower Contact points 5 on its top opposite each other corresponding upper contact points 1 is located below

der Schaltungsträgerbahn 2, wobei zwischen der Schaltungsträgerbahn 2 und der Schaltfolie 6 jeweils eine die Schaltbewegungen zulassende Kammer 3 gebildet ist. Die Schaltungsträgerbahn 2 und die Schaltfolie 6 sind durch einen aus Isolierstoff gefertigten Abstandshalter k voneinander getrennt, welcher mit Durchbrüchen versehen ist, die die erwähnten Kammern bilden. Die Tastatur wird durch eine ßasisschicht 8 vervollständigt, welche die Schaltfolie 6 abstützt und aufnimmt.of the circuit carrier web 2, wherein a chamber 3 permitting the switching movements is formed between the circuit carrier web 2 and the switching foil 6. The circuit carrier track 2 and the switching foil 6 are separated from one another by a spacer k made of insulating material, which spacer is provided with openings that form the aforementioned chambers. The keyboard is completed by a base layer 8, which supports and accommodates the switching foil 6.

Bei bekannten Konstruktionen haben die einzelnen Schaltelemente in der Schaltfolie 6 die Gestalt halbkugeliger Gebilde mit einer oberen Abflachung, wobei diese Form zur Einleitung der gewünschten Schnappwirkung geeignet ist. Die Ausbildung der Basisschicht 8 ist derart, daß offene Räume 7 zur Verfügung stehen, welche zu der Schnappwirkung der einzelnen Schnappelemente der Schaltfolie 6 beitragen, um ein Umstülpen bei Betätigung der die Deckschicht bildenden Schaltungsträgerbahn 2 zu bewirken. Wenn die Schaltelemente sich umdrehen oder umschnappen, wird auf die Hand der Bedienungsperson eine taktile Rückmeldung oder eine Schnappwirkung übertragen, während gleichzeitig die oberen Kontaktpunkte 1 in elektrischen Kontakt sowie auch in mechanischen Kontakt mit den unteren Kontaktpunkten 5 geraten und ein Schaltkontakt somit geschlossen wird, Jedes Paar von Kontaktpunkten 1 und 5 bildet einen Tastschalter der Tastatur.In known constructions, the individual switching elements in the switching foil 6 have the shape of hemispherical structures with a upper flattening, this shape being suitable for introducing the desired snap action. The formation of the base layer 8 is such that open spaces 7 are available which lead to the snap action of the individual snap elements Contribute switching foil 6 to bring about an inversion when the circuit carrier web 2 forming the cover layer is actuated. If the switching elements turn around or snap over, a tactile feedback or is on the hand of the operator transmit a snap action while at the same time the upper contact points 1 in electrical contact as well as in mechanical contact Contact with the lower contact points 5 and a switching contact is thus closed, each pair of contact points 1 and 5 form a key switch of the keyboard.

Es xst zu beachten, daß die Teile des Tastschalters bzw. der Tastatur mittels eines geeigneten Verbindungsmaterials, etwa mittels Klebstoff 9, zusammengehalten werden können. Die nichtleitenden Teile der Tastatur werden zweckmäßig aus einem isolierendem Kunststoff hergestellt, während die elektrisch leitfähigen Teile der Schaltmittel in herkömmlicher Weise nach Art der gedruckten Schaltung oder in ähnlicher Technik hergestellt werden können.It should be noted that the parts of the key switch or the keyboard by means of a suitable connecting material, for example can be held together by means of adhesive 9. The non-conductive ones Parts of the keyboard are expediently made of an insulating plastic, while the electrically conductive Parts of the switching means produced in a conventional manner in the manner of the printed circuit or in a similar technique can be.

Während die zuvor beschriebenen Tastschalter oder Tastaturen herkömmlicher Art für Anwendungsfälle geeignet sind, bei denen die Bedienungsflächen oder Tastenflächen verhältnismäßig klein sind, eignet sich die in Figur 1 gezeigte Konstruktion einer Tastatur verhältnismäßig schlecht im Falle größerer Bedienungsflächen oder Bedienungsbereiche der einzelnen Tasten. In Figur 2 ist die Deckschicht oder Deckplatte 10 eines Tastenfeldes mit eine Schnappfunktion aufweisenden Tasten gezeigt. Bei einem derartigen Tastenfeld sind für die verschiedenen Eingabefunktionen Betätigungsbereiche oder Tastenflächen unterschiedlicher Größe vorgesehen. Kleine Betätigungsbereiche oder Tastenflächen sind mit a, b, c und d bezeichnet, während große Bereiche bei E und F angedeutet sind. Wie zuvor erwähnt, ergibt sich im Falle eines besonders großen ßetätigungsbereiches oder einer besonders grossen Tastenfläche bei der bekannten Tastatur die Schwierigkeit, daß keine genaue und sichere Betätigung durch die Bedienungsperson möglich ist.While the previously described key switches or keyboards of the conventional type are suitable for applications in which the control surfaces or key surfaces are relatively small are, the construction of a keyboard shown in Figure 1 is suitable relatively bad in the case of larger control surfaces or operating areas of the individual keys. In Figure 2, the cover layer or cover plate 10 of a keypad is with a snap-action button is shown. Such a keypad is used for the various input functions Actuation areas or key surfaces of different sizes provided. Small actuation areas or button areas are with a, b, c and d, while large areas at E and F are indicated. As mentioned earlier, in the case of one particularly large area of activity or a particularly large one Key surface in the known keyboard has the difficulty that no precise and safe actuation by the operator is possible.

Bei einem Tastschalter für Tastaturen der vorliegend angegebenen Art, wie er in Figur 3 gezeigt ist, sind die vorstehend kurz beschriebenen Schwierigkeiten vermieden. Der Tastschalter bzw. die Tastatur gemäß Figur 3 besitzt ähnlichen Aufbau wie die in Figur 1 gezeigte und im Zusammenhang mit dieser Zeichnungsfigur beschriebene Konstruktion. Es ist eine Schaltungsträgerbahn 11 vorgesehen, welche ein feststehendes oberes Leitermuster l4 trägt. Eine Schaltfolie 13 mit Schnappelementen, welche in die Schaltfolie eingeformt sind und entsprechende Gestalt besitzen wie die Schnappelemente gemäß Figur 1, befindet sich unterhalb der die Deckschicht bildenden Schaltungsträgerbahn 11. Auf der Schaltfolie 13 sind untere bewegliche Koutaktpunkte in einem bestimmten Muster l8 angeordnet, wobei diese Kontaktpunkte dem Muster der oberen Kontaktpunkte lk entsprechen. Paare von Kontaktpunkten Ik und l8 bilden jeweils den Bereich einzelner Tasten. Eine Abstandshalterschicht 12 aus Isoliermaterial und eine BasLsschicht 15 sowie geeignete Klebeverbindungen vervollständigenIn a key switch for keyboards of the type specified here, as shown in Figure 3, the difficulties described briefly above are avoided. The push-button switch or the keyboard according to FIG. 3 has a structure similar to that shown in FIG. 1 and described in connection with this drawing figure. A circuit carrier track 11 is provided which carries a fixed upper conductor pattern l4. A switch foil 13 with snap elements, which are molded into the switch foil and have the same shape as the snap elements according to Figure 1, is located below the circuit carrier web 11 forming the cover layer Contact points correspond to the pattern of the upper contact points lk . Pairs of contact points Ik and 18 each form the area of individual keys. A spacer layer 12 of insulating material and a base layer 15 as well as suitable adhesive connections complete

den Tastenschalter bzw. die Tastatur.the key switch or the keyboard.

Die Wirkungsweise des hier vorgeschlagenen Tastschalters bzw. der Tastatur entspricht derjenigen der Konstruktion nach Figur 1, wobei die halbkugeligen, oben abgeflachten Schnappelemente der Schaltfolie 13 sich bei Betätigung der die oberste Schicht bildende Schaltungsträgerbahn 11 durch Einwirkenlassen einer abwärts gerichteten Betätigungskraft umstülpen. Bei diesem Umstülpen überträgt sich eine vom Tastsinn wahrnehmbare Schnappwirkung auf den Finger der Bedienungsperson, wenn das Muster oberer Kontaktpunkte I^ in mechanischen und elektrischen Kontakt mit den unteren Kontaktpunkten 18 kommt und ein Schalter auf diese Weise geschlossen wird.The mode of operation of the push button switch or keyboard proposed here corresponds to that of the construction according to FIG 1, the hemispherical, flattened snap elements of the switching foil 13 when the topmost Turn the layer-forming circuit carrier web 11 inside out by applying a downwardly directed actuating force. With this one When turned inside out, a snap action perceptible by the sense of touch is transmitted to the operator's finger when that Pattern of upper contact points I ^ in mechanical and electrical Contact with the lower contact points 18 comes and a switch is closed in this way.

Abweichend von dem bekannten Tastschalter bzw. der bekannten Tastatur entspricht jeder obere Kontaktpunkt lh der Größe der Betätigungsfläche oder Tastenfläche. Bei der in Figur 3 gezeigten Ausfuhrungsform ist die Betätigungsfläche oder der Betätigungsbereich eine große Fläche, welche zwischen den in Figur 3 bei 17 angedeuteten Grenzen liegt. Diesem großen Kontaktbereich lk sind zwei einzelne Schnappelemente zugeordnet, welche schaltungsmäßig parallel liegen. Eine Tastschaltereinheit ist daher nach dem vorliegend beschriebenen Gedanken aus einer Mehrzahl einzelner Schaltereinheiten aufgebaut, die zueinander parallel liegen. Aufgrund dieses neuartigen Aufbaus wird unabhängig davon, welcher Teil des Betätigungsbereiches oder der Betätigungsfläche 17 von der Bedienungsperson niedergedrückt wird, mindestens ein Schalter jedenfalls betätigt. Eine zuverlänssige Schalterbetätigung ist somit sichergestellt. Dieses vorteilhafte Ergebnis wird unabhängig von der Größe der Tastenflächen bzw. Betätigungsbereiche erzielt, da ein beliebige Anzahl einzelner Schalterelemente parallelgeschaltet werden kann und eine entsprechende Größe des oberen Kontaktbereiches oder Kontaktleitermusters I^ vorgesehen werden kann.In contrast to the known pushbutton switch or the known keyboard, each upper contact point lh corresponds to the size of the actuation surface or key surface. In the embodiment shown in FIG. 3, the actuation area or the actuation area is a large area which lies between the limits indicated at 17 in FIG. This large contact area lk is assigned two individual snap elements, which are connected in parallel in terms of circuitry. A pushbutton switch unit is therefore constructed in accordance with the presently described concept from a plurality of individual switch units which are parallel to one another. Because of this novel structure, regardless of which part of the operating area or the operating surface 17 is pressed down by the operator, at least one switch is operated in any case. Reliable switch actuation is thus ensured. This advantageous result is achieved regardless of the size of the key surfaces or actuation areas, since any number of individual switch elements can be connected in parallel and a corresponding size of the upper contact area or contact conductor pattern I ^ can be provided.

Es sei noch erwähnt, daß auf der Seite der die Deckschicht bildenden Schaltungsträgerbahn 11 die Durchbrüche der Abstandshalterschicht 12 jeweils eine Zuordnung zu den einzelnen Schnappelementen der Schaltfolie 13 haben, während die in der Basisschicht 15 vorgesehenen, einseitig offenen Räume 16 jeweils
mehrere, innerhalb des Betätigungsbereiches 17 gelegene Schnappelemente aufnehmen.It should also be mentioned that on the side of the circuit carrier track 11 forming the cover layer, the openings in the spacer layer 12 each have an association with the individual snap elements of the switching foil 13, while the spaces 16 provided in the base layer 15, open on one side, each
several snap elements located within the actuation area 17.

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Claims

1.) Pushbutton switch for keyboards, characterized by a flexible circuit carrier web (ll) with an actuation area or a key surface on one side and with a first contact pattern ( Ik) provided on its other side, the size of which corresponds to the extent of the actuation area or the Corresponds to the key surface, furthermore by a flexible switching foil (13) in which a plurality of movable snap elements is molded and which contains a second contact pattern (l8) in association with the first contact pattern (lk) on the snap elements, with at least two of the second contact patterns (l8 > the snap elements in parallel connection are opposite the associated upper contact pattern (lk) , and finally by a base layer (15) to support and hold the switching foil (13).

2. Push button switch according to claim 1, characterized in that a spacer layer (12) between the switching foil (13J and the circuit carrier track (11) forming the top layer is provided.

3. Push button switch according to claim 1 or 2, characterized in that the snap elements each have the shape of inverted spherical caps have with a flattened apex area.