DE3643124A1 - Tastatur - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tastatur gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1. Tastaturen dieser Art
sind aus der US 43 01 845, US 43 65 130, DE-AS 24 48 587,
DE-OS 26 49 667 und DE-GM 76 28 275 bekannt. Bei all
diesen Tastaturen handelt es sich um sogenannte "Folien
tastaturen", bei denen eine flexible Folie oder Membran
elektrisch leitfähige Schaltflächen besitzt, die gegen
überliegenden Schaltkontaktflächen auf einer Grundplatte
zugeordnet sind. Zwischen dieser Folie und der Grund
platte ist dabei immer ein Abstandhalter (im deutschen
Fachjargon inzwischen auch "Spacer" genannt) vorgesehen.
Dieser Spacer kann seinerseits eine Folie mit Durch
brüchen sein (z. B. Folie 18 in US 43 65 130), sie kann
ein rahmenartiges Stützelement sein (z. B. 63 in Fig. 12
des DE-GM 76 28 275); der Abstand kann auch durch Ver
formung der Folie im Bereich der Schaltkontaktflächen in
Form sogenannter Druckdome erzeugt werden (z. B. 35 und 35
A in Fig. 6 und 9 der DE-AS 24 48 587); schließlich können
die Spacer auch aufgeklebt oder aufgedruckt sein (vgl. 26
und 42 in Fig. 1 und 4 der US 43 01 845).
Folientastaturen haben den Vorteil, daß sie sehr flach
aufgebaut sein können; sie haben aber bei manchen Anwen
dungszwecken auch den Nachteil, daß sie sehr flach
aufgebaut sein müssen. Will man nämlich auf ein und
derselben Platine (Grundplatte) sowohl eine Tastatur als
auch weitere Bauelemente (Bestückung) aufbringen, so
liegt die Oberkante der Bauelemente nicht in einer Ebene
mit der Oberseite der Folientastatur. Man hat sich daher
bisher dadurch geholfen, daß man dem Gehäuse einen
"Sprung" gegeben hat, d. h. das Gehäuse war an der Tasta
tur flacher als im Bereich der Bauelemente. Dies bedingt
u. a. teure Formen für die Gehäuse. Auch hat man sich
damit geholfen, Tastatur und Bestückung auf zwei ge
trennten Platinen unterzubringen und diese nur über
elektrische Leitungen (Kabel) miteinander zu verbinden.
Dies ist in der Herstellung aufwendig, u. a. wegen der
"Verdrahtung" der beiden Platinen.
Eine dritte Lösung bestand darin, die Tastatur selbst
dicker zu machen, so daß ihre Aufbauhöhe über der Grund
platte der Höhe der Bauelemente (vor allem bei SMD-
Technik) oder der Lötpunkte (bei Bestückung auf der der
Schaltseite gegenüberliegenden Seite der Grundplatte)
entsprach. Da die üblichen Folien oder Membranen sich
jedoch zerstörungsfrei nur über einen eng begrenzten Weg
verformen lassen, müßte man entweder über aufwendige
mechanische Führung von Tasten den gewünschten Abstand
zwischen Folie und Grundplatte überbrücken, was im
engeren Sinne dann keine Folientastatur mehr war. Als
andere Alternative hat man statt der Folie sogenannte
Schaltmatten verwendet, die aus Gummi oder Silikonkaut
schuk bestanden, dem elektrisch leitfähige Partikel zuge
mischt wurden. Solche Schaltmatten können relativ dick
sein. Sie können bei einer Alternative so wirken, daß im
entspannten Zustande der Matte ihr Durchgangswiderstand
hoch ist und sich bei Zusammendrücken (z. B. durch Finger
druck) deutlich erniedrigt, so daß man diese Widerstands
änderung für eine Schalterfunktion ausnutzen kann. Bei
einer anderen Variante arbeitet man nach dem Prinzip der
Druckdome bei der (dickeren) Schaltmatte damit, daß sie
an der den Schaltkontaktflächen der Grundplatte gegen
überliegenden Stellen Ausnehmungen hat, die ggf. mit
leitfähigem Material zusätzlich beschichtet sind, welche
dann durch Fingerdruck und Verformung der Schaltmatte erst
in elektrischen Kontakt mit der Schaltkontaktfläche
gebracht werden. Eine dritte Variante solcher dicken
Schaltmatten zeigt das DE-GM 75 40 879 (vgl. insbes. Fig.
10 und 11), bei dem die elektrisch miteinander zu ver
bindenden Teile der Schaltkontaktfläche (45) ständig in
elektrischem Kontakt mit einer Schaltmatte (44) stehen,
deren elektrischer Widerstand jedoch bei nicht betätigtem
Schalter so groß ist, daß die beiden Schaltkontaktflächen
elektrisch voneinander isoliert sind. Auf der gegenüber
liegenden Seite der Schaltmatte ist eine flexible Membran
mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (42), die bei
Betätigung des Schalters mit der anderen Seite der
Schaltmatte in Berührung gebracht wird. Der Querwider
stand (senkrecht durch die Schaltmatte hindurch) ist
dabei relativ gering, so daß über diesen Weg dann die
beiden Schaltkontaktflächen elektrisch miteinander
verbunden werden. Es soll dort keine Widerstandsänderung
der Schaltmatte durch Druck auftreten.
Wesentlicher Nachteil aller dieser Tastaturen mit
(dicker) Schaltmatte ist vor allem ihr hoher Preis,
jedoch auch ihr hohes Gewicht, als auch das Problem, daß
zumindest bei zwei der oben beschriebenen Varianten bei
geöffnetem Schaltkontakt der elektrische Widerstand nicht
unendlich ist, was zur Unterscheidung der Schaltzustände
aufwendige Komperatoren fordert und - vor allem bei
batteriebetriebenen Geräten - zu unnötigen Leistungsver
lusten führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die eingangs genannte
Tastatur dahingehend zu verbessern, daß man mit geringem
technischen Aufwand eine leichte betriebssichere Tastatur
mit größerer Dicke (Höhe des Aufbaus über der Grund
platte) erhält.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsbildenden Tastatur
durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1
angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung
und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu ent
nehmen.
Kurz zusammengefaßt besteht der wesentliche Aspekt der
Erfindung darin, daß statt einer Schaltfolie oder einer
Schaltmatte ein gitterartiges Netz verwendet wird, dessen
Maschen flexible Schaltstege aus elektrisch leitfähigem
Material aufweisen. Das gitterartige Netz übernimmt dabei
sozusagen die Spacer-Funktion während die Schaltstege die
Funktion der Schaltflächen übernehmen, welche die Schalt
kontaktflächen auf der Grundplatte elektrisch miteinander
verbinden.
Vorzugsweise sind die flexiblen Schaltstege und das
gitterartige Netz einstückig.
Zusätzlich können an Kreuzungspunkten des Netzes Erhö
hungen bzw. "Füße" vorgesehen sein, die ebenfalls zur
Spacer-Funktion beitragen.
Das Netz samt Schaltstegen kann zunächst aus nicht
leitendem Material hergestellt sein, wobei in einem
späteren Arbeitsgang nur die Schaltstege mit leitfähigem
Material beschichtet werden. Nach einer anderen Variante
kann das gesamte Netz einschließlich der Schaltstege aus
elektrisch leitfähigem Material bestehen, wobei dann
natürlich dafür gesorgt werden muß, daß die Längs- und
Querstäbe des Netzes keinen Kurzschluß zwischen den
Leiterbahnen auf der Grundplatte hervorrufen. Dies
erreicht man beispielsweise dadurch, daß die Leiterbahnen
auf der Grundplatte mit einem elektrisch isolierenden
Lack überdruckt werden, wobei nur die Schaltkontakt
flächen frei bleiben. Statt dieses Lackes könnte man auch
theoretisch eine Isolierfolie mit Aussparungen im Bereich
der Schaltkontakte zwischen die Grundplatte und das Netz
legen. Schließlich kann bei der Variante mit den Füßen
bzw. Vorsprüngen auch diese Füße und ggf. die Unterseiten
der Längs- und Querstäbe des Netzes mit einer elektrisch
isolierenden Schutzschicht überziehen. Bevorzugt ist bei
der Variante mit leitfähigem Netz allerdings, den Isolier
lack aufzubringen.
Die Schaltstege können als Einzelsteg parallel zu den
Stäben des Netzes verlaufen, sie können auch diagonal zur
Masche verlaufen. Auch können zwei Schaltstege als Kreuz
vorgesehen sein, wobei die Achsen des Kreuzes diagonal in
der Masche liegen können oder parallel zu den benachbar
ten Stäben.
Will man einen längeren Schalthub bzw. Schaltweg haben,
so können die Schaltstege auch von der Grundplatte weg
weisend (nach oben) gewölbt sein, womit man auch einen
gewissen "Klick-Effekt" erreichen kann.
Über das Netz kann man eine dünne Abdeckfolie legen, die
gegen Staub, Feuchtigkeit etc. schützt, wobei diese Folie
mit den entsprechenden Tastensymbolen bedruckt ist, sowie
auch mit Markierungen der räumlichen Lage der einzelnen
Schaltkontakte. Die eine Masche umrundenden Längs- und
Querstege des Netzes lassen sich bei ausreichend dünner
Abdeckfolie auch vom Finger ertasten, womit die Lage der
einzelnen Schaltpunkte auch taktil erfaßbar ist.
Die Deckfolie kann auch aus durchsichtigem Material sein,
wobei man in die zwischen den Schaltstegen und den Stäben
einer Masche verbleibenden Freiräume Beleuchtungskörper
bzw. Leuchtdioden einbringen kann. Diese Leuchtdioden
können auch neben der zu einem Schaltkontakt gehörenden
Masche liegen.
Auch ist es möglich, bei der Tastatur nach der Erfindung
mechanisch geführte Tasten vorzusehen, die auf die
Schaltstege gedrückt werden und diese verformen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im
Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1A und B eine Draufsicht und eine Seitenansicht des
bei der Erfindung verwendeten Netzes, jedoch noch ohne
Schaltstege;
Fig. 2A bis D Draufsichten auf einzelne Maschen des
Netzes mit verschiedenen Varianten der Anordnung von
Schaltstegen;
Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht einer Tastatur
nach der Erfindung und
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tastatur mit
Tasten.
Zunächst wird auf Fig. 3 Bezug genommen.
Auf eine Grundplatte 1 aus elektrisch isolierendem
Material sind Leiterbahnen 2 (z. B. aus Kupfer, Silber
oder Kohlenstofflack in bekannter Weise durch sieb
drucken, Ätztechnik etc.) aufgebracht. An vorbestimmten
Stellen sind diese Leiterbahnen zu Schaltkontaktflächen 3
ausgebildet, beispielsweise in Form von halbkreisförmigen
Verdickungen, kammartig ineinandergreifenden Stücken etc.
Je ein Paar solcher Schaltkontaktflächen bildet "die
Schaltkontaktfläche" eines Schaltkontaktes. An der
Grundplatte 1 können konventionelle Bauelemente 4 ange
lötet sein, wobei die Anschlußbeinchen dieser Elemente
durch die Grundplatte 1 hindurch ragen und auf der Seite
der Grundplatte 1, auf der auch die Leiterbahnen 2 auf
gebracht sind, angelötet werden, wie durch den Lötpunkt 5
dargestellt. Es können statt dessen oder in Kombination
damit auch sogenannte SMD-Bauteile 6 (Surface Mounted
Device) verwendet werden, wobei diese Bauteile dann auf
der Leiterbahnseite (Oberseite) der Grundplatte aufge
lötet sind. Die Grundplatte ist dabei eben, wobei sie
natürlich auch aus flexiblem Material wie z. B. Mylar sein
kann, die auf dem ebenen Boden eines (nicht dargestellten)
Gehäuses aufliegt. Die Grundplatte hat damit einen
Tastaturbereich 7 und einen Bestückungsbereich 8. Im
Tastaturbereich sind nun in beliebiger Anordnung, üblicher
weise in einer Matrix-Anordnung, verschiedene Schaltpunkte
9 angeordnet, entsprechend der Lage der Schaltkontakt
flächen 3.
Bis hierher handelt es sich im Prinzip um den herkömm
lichen Aufbau einer Tastatur.
Bei der Erfindung ist nun ein flexibles, gitterartiges
Netz auf die Grundplatte 1 auf der Leiterbahnseite
angeordnet, das aus Längsstäben 11 und Querstäben 12
(Fig. 1) besteht und dementsprechend Öffnungen bzw.
Maschen 13 aufweist. Das Netz 10 ist dabei gegenüber der
Grundplatte 1 so ausgerichtet, daß allen Schaltkontakt
flächen 3 jeweils genau eine Masche 13 gegenüberliegt.
Vorzugsweise erfolgt die Ausrichtung so, daß die Mitte
der Schaltkontaktfläche auch möglichst genau in der Mitte
(Schnittpunkt der Diagonalen) der zugeordneten Masche
liegt.
An den Schnittpunkten der Längs- und Querstäbe 11 und 12
kann das Netz auch noch Vorsprünge bzw. Füße 15 aufwei
sen, die einstückig an dem Netz ausgebildet sind und
zusätzlich zu der Materialdicke der Stäbe 11 und 12 eine
Abstandhalter- bzw. Spacerfunktion übernehmen.
Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, sind in jeder Masche, die
einer Schaltkontaktfläche gegenüberliegt nun Schaltstege
16 bzw. 17 vorgesehen, die entweder vollständig aus
elektrisch leitfähigem Material sind oder eine Beschich
tung aus elektrisch leitfähigem Material haben. Diese
Stege sind ebenfalls flexibel und können durch mecha
nischen Druck bzw. Fingerdruck soweit verformt werden,
daß sie mit ihrer Unterseite die ihnen zugeordneten
Schaltkontaktflächen 3 auf der Grundplatte 1 berühren,
wodurch die Schaltkontaktflächen eines Paares elektrisch
miteinander verbunden werden. Der gewünschte Kontakt wird
also geschlossen. Beim Loslassen des Steges federt dieser
zurück, womit der Kontakt wieder geöffnet wird.
Fig. 2 zeigt verschiedene Varianten für die Anordnung der
Stege. In Fig. 2A sind die Stege als Kreuz ausgebildet,
dessen "Balken" parallel zu den Stäben 11 und 12 des
Netzes verlaufen. In Fig. 2B sind die Schaltstege
ebenfalls kreuzförmig angeordnet jedoch in diagonaler
Anordnung zu den Stäben.
In Fig. 2C ist nur ein Schaltsteg 16 vorgesehen, der
parallel zu den Stäben 11 und 12 liegt.
In Fig. 2D liegt ebenfalls ein Schaltsteg in einer
Diagonalen der Masche.
Wie eingangs erwähnt, werden die Schaltstege 16 bzw. 17
vorzugsweise einstückig mit dem gitterartigen Netz 10
ausgebildet, ebenso wie die Füße 15. Das gesamte Netz
kann dann in einer Form gespritzt oder gegossen werden.
Wie ebenfalls bereits angedeutet, kann man das gesamte
Netz einschließlich Schaltstege und Füße aus elektrisch
leitfähigem Material herstellen bzw. aus Silikonkautschuk,
der mit elektrisch leitfähigen Partikeln wie z. B.
Graphit, Ruß und/oder Metall versetzt ist. Hierbei ist
natürlich dann Sorge zu tragen, daß das die Stäbe des
Netzes oder die Füße nicht in elektrischem Kontakt mit
den Leiterbahnen stehen. Hierzu kann man an den Stellen,
wo dies zu befürchten ist, eine elektrisch leitende
Schicht aufbringen.
Bei geeigneter Führung der Leiterbahnen auf der Grund
platte kann man auch erreichen, daß die Füße 15 nur an
solchen Stellen aufliegen, so keine Leiterbahnen vorhan
den sind.
Bei einer anderen Variante der Erfindung ist das kom
plette Netz (einschließlich Schaltstege und Füße) aus
elektrisch isolierendem Material, wobei dann nur die
Schaltstege 16 bzw. 17 ganz oder teilweise mit elektrisch
leitfähigem Material wie z. B. Kohlenstofflack beschichtet
sind.
Über die Wahl des Materiales für die Stege, deren Dimen
sionierung und insbesondere auch deren geometrische Ge
staltung kann die gewünschte Schaltkraft erreicht werden.
Fig. 4 zeigt eine weitere Modifikation, bei der in eine
Aussparung der Abdeckfolie 19 eine Taste 20 eingesetzt
ist, die in dieser Aussparung aufgeführt wird. Bei Nie
derdrücken der Taste 20 wird dann der Schaltsteg ver
formt. Die Abdeckfolie ist in diesem Ausführungsbeispiel
natürlich stabiler, um die Taste 20 zu führen. Sie muß
auch nicht flexibel sein. Es kann also auch eine harte
Abdeckplatte verwendet werden.
Mit der Erfindung erhält man kurz zusammengefaßt folgende
Vorteile:
Man kann auf einer herkömmlichen Leiterplatte in hoher
Qualität, die auch elektronische Bauelemente aufnehmen
kann, eine Tastatur integrieren;
man muß nicht mehr die herkömmlichen Membrantastaturen in Folientechnik verwenden, die speziell mit der Elektronik kontaktiert werden müssen;
man benötigt weniger Einzelteile und reduziert damit den Montageaufwand, da Befestigungselemente in das gitter artige Netz integriert werden können, die das Netz auf der Leiterplatte fixieren und gleichzeitig justieren;
die Dicke des Netzes kann der Höhe der Lötpunkte bei kon ventionellen Bauteilen bzw. der Höhe von SMD-Bauteilen angepaßt werden, wodurch eine völlig ebene Oberfläche für die Tastatur und die mit ihr verbundene Elektronik möglich ist; und
man kann auch flüssigkeits- und staubdichte Tasta turen in einfacher Weise realisieren.
man muß nicht mehr die herkömmlichen Membrantastaturen in Folientechnik verwenden, die speziell mit der Elektronik kontaktiert werden müssen;
man benötigt weniger Einzelteile und reduziert damit den Montageaufwand, da Befestigungselemente in das gitter artige Netz integriert werden können, die das Netz auf der Leiterplatte fixieren und gleichzeitig justieren;
die Dicke des Netzes kann der Höhe der Lötpunkte bei kon ventionellen Bauteilen bzw. der Höhe von SMD-Bauteilen angepaßt werden, wodurch eine völlig ebene Oberfläche für die Tastatur und die mit ihr verbundene Elektronik möglich ist; und
man kann auch flüssigkeits- und staubdichte Tasta turen in einfacher Weise realisieren.
Claims (11)
1. Tastatur mit einer Grundplatte aus elektrisch
isolierendem Material, auf dem Leiterbahnen und
Schaltkontaktflächen aufgebracht sind und mit einer
darüberliegenden flexiblen Schicht, die zumindest in
den Schaltkontaktflächen gegenüberliegenden Be
reichen elektrisch leitfähig ist und in diesen
Bereichen derart verformbar ist, daß sie in Be
rührung mit zugeordneten Schaltkontaktflächen
bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
flexible Schicht aus einem gitterartigen Netz (10)
besteht, das so gegenüber der Grundplatte (1) ange
ordnet ist, daß den Schaltkontaktflächen (3) nur
Maschen (13) des Netzes (10) gegenüberliegen und
daß die Maschen (13) elektrisch leitfähige, flexible
Schaltstege (16, 17) aufweisen, die im Abstand zu
den Schaltkontaktflächen (3) liegen.
2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die flexiblen Schaltstege (16, 17) einstückig an
dem Netz (10) angeformt sind.
3. Tastatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß an dem gitterartigen Netz (10) und
vorzugsweise an Kreuzungspunkten (14) von das
gitterartige Netz bildenden Längs- und Querstäben
(11, 12) Erhöhungen bzw. Füße (15) vorgesehen sind,
die auf der Grundplatte (1) aufliegen.
4. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Netz (10) aus elektrisch
nicht leitendem Material ist und daß nur die Schalt
stege (16, 17) aus elektrisch leitfähigem Material
sind oder mit einem solchen beschichtet sind.
5. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Netz (10) einschließlich der
Schaltstege (16, 17) und der Füße (15) aus elek
trisch leitfähigem Material ist.
6. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltstege als ein längs-,
quer- oder diagonal zur Masche (13) verlaufender
Steg oder als Kreuz (17) zweier diagonal oder paral
lel zu Stäben (11, 12) der jeweiligen Maschen (13)
liegender Stege ausgebildet ist.
7. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Teile
des Netzes (10) der Schaltstege (16, 17) und der
Füße (15) aus einem mit elektrisch leitenden
Partikeln versetzten Polymer, vorzugsweise aus
Silikonkautschuk sind.
8. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltstege (16, 17) von der
Grundplatte wegweisend gewölbt sind.
9. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der der Grundplatte (1) ab
gewandten Seite des Netzes (10) eine - vorzugsweise
durchsichtige - Abdeckfolie (19) aufgebracht ist.
10. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in ausgewählten Maschen des
Netzes (10) Leuchtkörper, vorzugsweise lichtemit
tierende Dioden angeordnet sind.
11. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß oberhalb der Schaltstege (16,
17) in Durchbrüchen einer Platte oder der Deckfolie
(19) Tasten (20) angeordnet sind, zum Niederdrücken
der Schaltstege.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863643124 DE3643124A1 (de) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | Tastatur |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863643124 DE3643124A1 (de) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | Tastatur |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3643124A1 true DE3643124A1 (de) | 1988-07-07 |
DE3643124C2 DE3643124C2 (de) | 1989-03-23 |
Family
ID=6316411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863643124 Granted DE3643124A1 (de) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | Tastatur |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3643124A1 (de) |
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