DE3714535C2 - Berührungsempfindliche Dateneingabeeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine berührungsempfindliche Dateneingabeeinrichtung für den Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre.

Die Computertechnologie hat sich in letzter Zeit rasch ausgebreitet, so daß Millionen von Einzelpersonen bereits Zugriff zu Computerterminals haben, mit deren Hilfe sie mit Datennetzwerken kommunizieren können. Ein sehr großer Teil der tatsächlichen Computerbenutzung betrifft den Zugriff, die Handhabung, die Aktualisierung oder die Verwendung riesiger Datenmengen in Echtzeit seitens des Benutzers. In der überwiegenden Mehrzahl der Fälle hat der Benutzer eine relativ begrenzte Kenntnis bzw. Einsicht in die komplexen Programme und das Hardwaresystem, so daß die meisten Benutzer es äußerst bequem finden, die Daten in einer in hohem Maße sichtbaren Form handhaben zu können.

Unter den Mechanismen, mit deren Hilfe der Computerbenutzer Daten aufrufen, den Anzeigemodus ändern und Änderungen hinsichtlich der angezeigten Daten durchführen kann, sind Tastaturen, Lichtgriffel, kleine handbetätigte Einrichtungen, die allgemein unter der Bezeichnung "Maus" bekannt sind, und in letzter Zeit berührungsempfindliche Bildschirme oder Bedienungsfelder zu finden.

Im Prinzip sind berührungsempfindliche Dateneingabeein­ richtungen in einer Vielfalt von Formen verfügbar und können durch irgendeinen einer Vielfalt von Mechanismen betätigt werden. Diese umfassen Einrichtungen, bei denen typischerweise die Berührung eines Fingers des Benutzers an einer Stelle auf einer berührungsempfindlichen Fläche eine Unterbrechung von Lichtstrahlenreihen, eine Änderung der örtlichen Kapazität, eine Änderung des örtlichen, spezifischen Widerstandes durch den Piezoeffekt oder einen Kontakt zwischen benachbarten, im engen Abstand angeordneten elektrischen Leitern, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind, hervorruft.

Ausführungsbeispiele des letztgenannten Lösungsweges weisen typischerweise zwei flexible, membranförmige Elemente auf, die in Gegenüberstellung angeordnet und voneinander durch einen geringen Luftspalt getrennt sind. Diese Elemente sind typischerweise optisch transparente, flexible, polymere, plattenförmige Elemente, die normalerweise durch kleine Höcker auf der einen oder der anderen der benachbarten Flächen getrennt sind. Hinter dem rückseitigen Element ist eine transparente, steife Trägerplatte, z. B. eine Glasplatte angeordnet, um eine Abstützung vorzusehen, falls ein Benutzer eine Kraft auf die Vorderfläche des vorderen Elements während der Benutzung der Einrichtung ausübt. Drückt eine Bedienungsperson auf das Äußere der Elemente, so berühren sich beide Elemente örtlich unter Ausbildung eines lokalen Kontaktbereichs, der mit Hilfe einer empfindlichen Schaltung erfaßt werden kann, die mit dünnen, engen, in hohem Maße leitenden Schichten verbunden ist, die an den beiden benachbarten, in Berührung bringbaren Flächen angeordnet und mit dem Computersystem verbunden sind. Der Fluß eines elektrischen Stroms an einem lokalen Kontaktpunkt wird in den Ort der sich berührenden Leiter auf dem Bildschirm umgesetzt. Eine derartige räumliche Auflösung bzw. Unterscheidung und die resultierenden Signale können mit einem Computerprogramm zur Handhabung der Daten verwendet werden, die über die beiden optisch transparenten, benachbarten und in Berührung bringbaren Elemente sichtbar angezeigt werden.

Aus der DE 27 51 680 A1 ist beispielsweise eine transparente Schaltermatrix in Form einer lagenempfindlichen Tastfläche zur Anordnung auf einem starren Substrat (Trägerplatte) bekannt, das einen ersten Satz von leitfähigen Streifen trägt. Eine über dem Substrat angeordnete, mit Hilfe von Klebestreifen an diesem befestigte, elastische Kunststoffmembran trägt einen zweiten Satz von leitfähigen Streifen, die senkrecht im Abstand angeordnet sind. Mittels Fingerdruck ist dabei ein elektrischer Kontakt zwischen einem beliebigen Streifen des ersten Satzes und einem entsprechenden Streifen des zweiten Satzes herstellbar.

Aus der EP 0 133 211 A2 ist ferner eine transparente Schaltermatrix bekannt, die Montagemittel zum Befestigen an einer Kathodenstrahlröhhre aufweist. Die Schaltermatrix besteht aus zwei transparenten Platten, die auf den sich gegenüberliegenden Seiten mit Leitern versehen sind, die senkrecht zueinander verlaufen und mit Hilfe von Abstandselementen einen bestimmten Abstand an den Schaltpunkten im nichtbetätigten Zustand einhalten.

Ein Hauptproblem bei der Herstellung einer berührungsempfindlichen Dateneingabe­ einrichtung besteht darin, daß infolge von Umgebungstemperaturänderungen bei deren Benutzung sich die steife, transparente Trägerplatte im Vergleich zu dem Material, das diese umgibt, oder zu den transparenten, flexiblen Elementen, die von dieser abgestützt werden, in einem beachtlich unterschiedlichen Ausmaß ausdehnt oder zusammenzieht. Diese unterschiedliche Ausdehnung kann eine Deformation, z. B. ein Verbiegen der Trägerplatte, ein Kräuseln der flexiblen Elemente und dergleichen, hervorrufen, und eine geeignete Abdichtung gegen Staub, Feuchtigkeit oder andere Schmutzstoffe verhindern, die in die empfindliche Zone zwischen den flexiblen Elementen eindringen können.

Aus der US 3,952,152 ist ferner ein auf einer Kathodenstrahlröhre befestigbarer Schirm bekannt, der der Minimierung von nichtsichtbarer, elektromagnetischer Strahlung dient, die von der Kathodenstrahlröhre erzeugt wird. Dabei ist längs des Außenumfangs der Frontseite der Röhre eine Dichtung vorgesehen. Ein Messingkragen ist über den Umfangsrand der Röhre gestülpt, so daß dieser mit der Dichtung in Eingriff steht. Die Dichtung trennt dabei das Metall des Kragens vom Glas der Röhre. Die Öffnung des Kragens ist mit einem Schirm aus einem sehr feinen Drahtgitter ausgelegt, der einen Durchtritt der oben genannten Strahlung verhindert. Auf den Drahtgitterschirm ist über eine Dichtung eine Implosionsplatte aufgelegt, die über eine weitere Dichtung von einem Befestigungsrahmen gehalten wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine berührungsempfindliche Dateneingabeeinrichtung vorzuschlagen, die die unterschiedliche thermische Expansion zwischen benachbarten, zusammenwirkenden Bauelementen ausgleicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Somit ist eine berührungsempfindliche Dateneingabeeinrichtung vorgesehen, die ein Deckelement mit einer zentralen Öffnung aufweist, durch die der Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre freigesetzt wird. Das Deckelement wird dabei vorzugsweise lösbar an der Kathodenstrahlröhre befestigt. Die Vorderseite des Deckelements ist als eine die zentrale Öffnung umlaufende Wand ausgebildet, an der lose eine starke, transparente Trägerplatte befestigt ist. Ein hinteres, transparentes Tafelelement, das gegenüber der Trägerplatte angeordnet ist, weist auf seiner der Trägerplatte abgewandten Fläche eine Vielzahl von parallelen, elektrisch leitenden ersten Streifen auf. Die Trägerplatte und das intere Tafelelement weisen unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten auf, folglich sind diese nur lose gegeneinander gehalten, um ein Kräuseln des rückseitigen Tafelelements infolge der zwischen diesen Teilen vorliegenden unterschiedlichen thermischen Expansionen zu vermeiden. Ein transparentes, vorderes Tafelelement ist mit engem Abstand vor dem hinteren Tafelelement angeordnet. Das vordere Tafelelement weist auf seiner rückseitigen Fläche eine Vielzahl von parallelen, elektrisch leitenden, zweiten Streifen auf, die senkrecht zu den ersten Streifen auf der Vorderseite des hinteren Tafelelements verlaufen. Das vordere und das hintere Tafelelement können durch eine Kraft lokal in Kontakt gebracht werden, die auf das vordere Tafelelement ausgeübt wird, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen bestimmten der ersten und zweiten leitenden Streifen an der Kontaktstelle hervorgerufen wird. Ein über dem vorderen Tafelelement angeordneter Rahmen ist am Deckelement befestigt, um die Tafelelemente an Ort und Stelle zu halten.

Die Erfindung sieht somit eine berührungsempfindliche Dateneingabeeinrichtung vor, die die unterschiedlichen Beträge der thermischen Expansion und Kontraktion ausgleicht, die die zusammenwirkenden Elemente der Einrichtung infolge von Umgebungstemperaturänderungen erfahren, so daß keine schädlichen Deformationen dieser Elemente auftreten.

Ferner wird eine wirksame Abdichtung der empfindlichen Teile der Einrichtung gegenüber den in der Umgebung vorhandenen Schmutzstoffen, wie z. B. Staub, Feuchtigkeit und in der Luft befindlichen Chemikalien, erzielt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der Elemente eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer berührungsempfindlichen Dateneingabe­ einrichtung;

Fig. 2 eine Ansicht des Deckelements der Dateneingabeeinrichtung von hinten;

Fig. 3 eine senkrechte Querschnittsansicht gemäß Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 eine horizontale Querschnittsansicht gemäß Linie 4-4 der Fig. 2.

Die Dateneingabeeinrichtung besteht aus Elementen, die so ausgerichtet sind und eine derartige Größe aufweisen, daß sie bequem zu einem kompakten, robusten und gegen die Umgebung abgedichteten Aufbau zusammengesetzt werden können, der die unterschiedliche thermale Expansion seiner zusammenwirkenden Elemente ausgleicht und sicherstellt, daß in der Umgebung vorhandene Schmutzstoffe, z. B. Staub, Feuchtigkeit und in der Luft befindliche Chemikalien, nicht in die empfindlichen Zonen des Aufbaus eindringen können.

Fast alle Datenanzeigeelemente, z. B. Computermonitore, haben ein im allgemeinen rechtwinkliges, visuell wahrnehmbares Datenfeld und einen vorderen Bildschirm, der entweder eben oder geringfügig gebogen ist. Die Dateneingabeeinrichtung weist eine Größe und eine Form auf, die für einen losen Eingriff und Verwendung mit einer Kathodenstrahlröhre eines derartigen Anzeigeelements geeignet sind.

Betrachtet man nun die Fig. 1, so ist dort ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Dateneingabeeinrichtung in einer perspektivischen Ansicht in auseinandergezogener Darstellung wiedergegeben. Zur bequemen Bezugnahme und leichten Vergegenwärtigung der gegenseitigen Gegenüberstellung der unterschiedlichen Elemente des Aufbaus bezieht sich der Ausdruck "vorne" im allgemeinen auf die Fläche irgendeines Elements, die in der perspektivischen Ansicht der Fig. 1 sichtbar ist, während der Ausdruck "hinten" im allgemeinen sich auf diejenige Fläche irgendeines Elements bezieht, die auf der der Vorderseite der entsprechenden Elemente gegenüberliegenden Seite liegt; d. h. jener Teil, der in Fig. 1 nicht betrachtet werden kann. In diesem Zusammenhang weist der Aufbau (10) der Einrichtung, beginnend von der Vorderseite, einen ringförmig ausgebildeten, vorzugsweise rechteckigen Rahmen (20) auf. Eine im allgemeinen rechteckige Öffnung (22) im Rahmen (20) weist eine derartige Form und Größe auf, daß diese zu dem Datenanzeigebildschirm eines Datenanzeigeelements (nicht dargestellt) paßt, wie z. B. der Kathodenstrahlröhre eines Datenverarbeitungssystems. An der rückseitigen Fläche des Rahmens (20) sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise zu den Ecken der Öffnung (22) hin kurze, vorzugsweise stiftförmige Fortsätze bzw. Haltestifte (24) ausgebildet, deren Funktion detaillierter nachfolgend beschrieben wird. Alternativ können separate Stifte durch den Rahmen (20) geführt werden. Der Rahmen (20) wird günstig aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und ist dünn, aber ziemlich steif. Ein bevorzugtes Material für den Rahmen besteht aus einem 20% glasgefüllten, verformbaren Polykarbonatmaterial, das einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.

Unmittelbar hinter dem Rahmen (20) ist eine ähnlich ausgebildete flexible Dichtung (30) mit einer rechteckigen Öffnung (32) vorgesehen, die zu der Öffnung (22) im Rahmen (20) paßt. Die Dichtung (30) ist mit Halte- bzw. Befestigungsöffnungen (34) ausgestattet, die so angeordnet sind, daß sie die stiftförmigen Fortsätze (24) des Rahmens (20) (oder separate Stifte, falls die alternative Lösung verwendet wird) durchlassen. Zur leichteren Herstellung weisen die Öffnungen (34) vorzugsweise eine solche Größe auf, daß während des Zusammenbaus die Fortsätze (24) leicht hindurchgleiten können. Die Dichtung (30) ist vorzugsweise sowohl auf der Vorderseite (36) als auch auf der Rückseite (39) mit einem elastischen, z. B. gummiartigen (elastomeren) Haftmittel überzogen, das in einem Temperaturbereich von -55°C bis mindestens 75°C wirksam ist.

Unmittelbar hinter der Dichtung (30) ist ein festes, transparentes, dünnes, flexibles, plattenförmiges, vorderes Tafel­ element (40) vorgesehen. Dieses vordere Tafelelement (40) ist etwas kleiner als der Rahmen (20) oder die Dichtung (30), jedoch von im allgemeinen rechteckiger Form, und auch mit Öffnungen (44) versehen, die zu den Öffnungen (34) passen und die stiftförmigen Fortsätze (24) durchlassen. Das vordere Tafelelement (40) hat eine Vorderfläche, die von einem Benutzer wiederholt und häufig während der Benutzung der Einrichtung berührt werden kann. Das Material des vorderen Tafelelements (40) muß deshalb so ausgewählt werden, daß es während einer längeren Benutzung seine Transparenz beibehält und nicht leicht zerkratzt wird. Das vordere Tafel­ element (40) besteht vorzugsweise aus Mylar, das bei Gebrauch fest, dauerhaft, nicht leicht zerkratz- und einkerbbar und optisch transparent ist sowie einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist; d. h. stabil über einen breiten Temperaturbereich ist.

An der rückseitigen Fläche des vorderen Tafelelements (40) ist durch Aufdampfen oder dergleichen ein Satz paralleler, transparenter Streifen (42) aus einem elektrisch leitenden Material aufgebracht. Die Dicke der aus elektrisch leitendem Material bestehenden Streifen (42) ist im allgemeinen in der Größenordnung von wenigen Mikrometern und ein bevorzugtes Material ist Gold, da dieses praktisch transparente, jedoch in hohem Maße leitende, dauerhafte Streifen schafft. Der Satz elektrisch leitender Streifen (42) auf der rückseitigen Fläche des vorderen Tafel­ elements (40) ist so ausgebildet, daß dieser sich über die ganze Breite bzw. Länge der im Rahmen (20) vorgesehenen Öffnung (22) und der Öffnung (32) der Dichtung (30) erstreckt. Jeder elektrisch leitende Streifen (42) ist vorzugsweise eng und weist an jedem Ende einen elektrischen Kontakt auf, die zu Verlängerungsleitungen (48) längs einer Ausdehnung des vorderen Tafelelements (40) führen. Diese Verlängerungsleitungen (48) der Streifen (42) sind am besten in Fig. 1 dargestellt.

Unmittelbar hinter dem vorderen Tafelelement (40) ist ein transparentes, berührungsempfindliches, hinteres Tafel­ element (50) aus vergleichbarem Material und von vergleichbarer Form und Größe angeordnet. Das hintere Tafel­ element (50) weist an seiner Vorderfläche dünne, elektrisch leitende Niederschläge auf, die in Form paralleler Streifen (52) angeordnet sind. Obwohl die leitenden Niederschläge senkrecht zu den leitenden Streifen (42) in Fig. 1 dargestellt sind, braucht ihre Anordnung nicht darauf beschränkt zu sein. Abhängig von der speziellen Verwendung der Einrichtung, z. B. in Verbindung mit einer Rotations­ abtastung, können andere geeignete Anordnungen der Sätze von elektrisch leitenden Streifen (42 und 52) nicht nur erwünscht, sondern erforderlich sein. Der für die Herstellung solcher Einrichtungen betreffende Fachmann wird leicht derartige leitende Niederschläge gestalten und diese, im allgemeinen wie hier beschrieben, verbinden. Es ist zu bemerken, daß der auf dem hinteren Tafelelement (50) angeordnete senkrechte Satz von parallelen leitenden Streifen (52) sich über die senkrechte Abmessung der in dem Rahmen (20) vorgesehenen Öffnung (22) erstreckt, und wobei, wie bei den horizontalen Streifen (42) vorstehend beschrieben, an ihren jeweiligen Enden Verlängerungsleitungen (58) vorgesehen sind. Diese Verlängerungsleitungen (58) werden auf der Vorderfläche einer Ausdehnung des hinteren Tafelelements (50) abgestützt und sind am besten in Fig. 1 dargestellt. Es ist bequem, die Verlängerungsleitungen (48) des vorderen Tafelelements (40) und die Verlängerungsleitungen (58) des hinteren Tafelelements (50) im endgültigen Aufbau parallel verlaufen zu lassen.

Das vordere Tafelelement (40) ist mit einer Vielzahl von Aufnahmeöffnungen (44) und das hintere Tafelelement (50) mit einer vergleichbaren Vielzahl von Aufnahmeöffnungen (54) ausgestattet, wobei diese Aufnahmeöffnungen (44 und 54) hinsichtlich ihrer Anordnung zu den Aufnahmeöffnungen (34) der Dichtung (30) und den stiftförmigen Fortsätzen (24) des Halterahmens (20) passen.

Die rückseitige Fläche des vorderen Tafelelements (40) und die vordere Fläche des hinteren Tafelelements (50) weisen normalerweise einen sehr geringen Abstand auf, und zwar in der Größenordnung einiger Tausendstel eines Zolls (1 Zoll = 25,4 mm), so daß sich die leitenden Streifen (42 und 52) so lange nicht berühren, bis eine äußere Kraft auf die vordere Fläche des vorderen Tafelelements (40) ausgeübt wird, um diese lokal zu verformen und einen solchen Kontakt zwischen den leitenden Streifen (42 und 52) zu erzeugen. Dieser Abstand zwischen den beiden benachbarten, leitend beschichteten Flächen der Streifen kann auf verschiedene, bekannte Arten aufrechterhalten werden, einschließlich durch Ausbildung kleiner Höcker oder Vorsprünge, die über eine der beiden benachbarten Flächen verteilt werden. Ein spezielle Technik umfaßt die Verteilung von kleinen, elektrisch isolierenden Partikeln zwischen den benachbarten, leitenden, aktiven Flächen.

Unmittelbar hinter dem rückseitigen Element (50) ist eine relativ feste, jedoch klare und transparente rechteckige Trägerplatte (60) angeordnet. Diese Trägerplatte (60) weist vorzugsweise solche Abmessungen auf, daß diese kleiner als die Zone ist, die durch die stiftförmigen Fortsätze (24) des Rahmens (20) bestimmt ist. Diese stiftförmigen Fortsätze (24) verlaufen durch die Aufnahmeöffnungen (34, 44 und 54). Die Anordnung einer Trägerplatte (60) als ein integrales Teil des die Einrichtung ausbildenden Aufbaus befreit die Einrichtung von dem Erfordernis eines direkten Kontakts zwischen den berührungsempfindlichen Elementen, mit deren Hilfe der Benutzer mit dem Datenverarbeitungssystem kommunizieren kann, und einer Fläche der Datenanzeigeeinheit, z. B. des Datenmonitorbildschirms. Aufgrund dieses speziellen Merkmals kann die Dateneingabeeinrichtung unabhängig gemacht und leicht von der Datenanzeigeeinheit gelöst werden, an der diese während der Benutzung befestigt ist. Die Trägerplatte (60) schafft lose eine geeignete Abstützung für das hintere Tafelelement (50), ohne daß diese in irgendeiner Art und Weise das Tafelelement (50) infolge von Umgebungstemperaturänderungen zwingt, sich zu dehnen, zusammenzuziehen oder zu kräuseln, und über das vordere Tafel­ element (40), falls der Anwender eine äußere Kraft auf die vordere Fläche des vorderen Tafelelements (40) ausübt. Ein bevorzugtes Material für die Trägerplatte (60) ist hauptsächlich ein Acrylkunststoff, da dieser sehr fest (im Gegensatz zu Glas), optisch transparent und hinsichtlich der Kosten angemessen ist. Er hat jedoch den Nachteil eines höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten im Vergleich zum Mylarmaterial der beiden Tafelelemente (40 und 50) oder zum glasfaserverstärkten Polykarbonatkunststoff des Rahmens (20). Die Erfindung schafft jedoch eine Lösung, die ganz von den gewünschten Qualitäten des Acrylkunststoffes der Trägerplatte (60) Gebrauch macht, während die Probleme beseitigt werden, die durch seinen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten hervorgerufen werden. Dies wird in der unten beschriebenen Art und Weise bewerkstelligt.

Direkt hinter der Trägerplatte (60) befindet sich die Vorderseite des Deckelements (70). Dieses Deckelement (70) stellt ein ziemlich steifes, festes Element dar, das ebenso vorzugsweise aus einem geformten, glasfaserverstärkten Polykarbonatkunststoffmaterial hergestellt ist. Das Deckelement (70) ist mit einer rechteckigen, im allgemeinen zentralen Öffnung (72) versehen, die zu der Öffnung (22) des Rahmens (20) paßt. Die Öffnung (72) entspricht in Form und Größe vorzugsweise dem Bildschirmteil des Datenanzeigeelements des Datenverarbeitungssystems, bei dem die Einrichtung Verwendung findet. Die im Deckelement (70) vorgesehene Öffnung (72) umgibt unmittelbar eine flache, im allgemeinen rechteckige Vertiefung bzw. Haltelippe (76), die zur Aufnahme der Trägerplatte (60) mit einem reichlichen Spiel in beiden seitlichen Richtungen groß genug ist. Somit wird der Trägerplatte (60) Raum gelassen, so daß diese sich ungehindert in der Vertiefung (76) ausdehnen kann. Dies ist wichtig bei Datenanzeigeeinheiten, die selbst oder aufgrund ihres Aufstellungsortes eine Temperaturänderung während einer längeren Verwendung erfahren. Durch die Belassung eines vorbestimmten, jedoch angemessenen Spiels wird die Trägerplatte (60) nicht verbogen, und zwar infolge eines Versuchs, sich in dem reichlichen Raum auszudehnen, der in der Vertiefung (76) des relativ robusten Deckelements (70) vorgesehen ist. Die Tiefe der Vertiefung (76) ist vorzugsweise geringfügig größer als die Dicke der Trägerplatte (60). Dies stellt sicher, daß die Trägerplatte (60) das rückseitige Element (50), das dieser benachbart ist, nicht kräuselt bzw. verknittert. Der Betrag des Spiels in irgendeiner Richtung kann leicht durch den Fachmann bestimmt werden, und zwar in Abhängigkeit der Gesamtgröße des Deckelements (70) und der Trägerplatte (60). Obwohl das Spiel nicht übermäßig groß sein sollte, typischerweise in der Größenordnung von 0,5 bis 1,27 mm (0,02 bis 0,05 inch) für einen berührungsempfindlichen Bereich von etwa 254 mm Länge, sollte es ausreichend sein, um irgendwelche voraussehbaren Unterschiede hinsichtlich der Wärmeausdehnung zwischen der Trägerplatte (60) und dem Deckelement (70) bequem ausgleichen zu können.

Unmittelbar um die erste Vertiefung (76) verläuft eine zweite Vertiefung (78) des Deckelements (70). Die zweite Vertiefung (78) weist eine derartige Form und Größe auf, daß diese das vordere und das hintere Tafelelement (40 bzw. 50) und die Dichtung (30) aufnehmen kann, die alle, wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, größere Seitenabmessungen haben. Werden diese Elemente so zusammengebaut, so wird die Trägerplatte (60) lose zwischen die erste Vertiefung (76) und die rückseitige Fläche des hinteren Tafelelements (50) gelegt, wobei das vordere und das hintere Tafelelement selbst in der zweiten Vertiefung enthalten sind. Die zweite Vertiefung (78) ist außerdem mit Aufnahmeöffnungen (74) versehen, die so angeordnet sind, daß diese zu den Anbringungsstellen der stiftförmigen Fortsätze (24) des Halterahmens (20) passen. Die zweite Vertiefung (78) weist auch Aufnahme­ öffnungen (74) auf, die den in den jeweiligen Elementen vorgesehenen Aufnahmeöffnungen (34, 44 und 54) entsprechen.

Ist die Einrichtung zusammengebaut, so verlaufen die stiftförmigen Fortsätze (24) des Rahmens (20) durch die Öffnungen (34) der Dichtung (30), dann durch die Öffnungen (44) des vorderen Tafelelements (40) und die Öffnungen (54) des hinteren Tafelelements (50), dann außerhalb an den Ecken der Trägerplatte (60) vorbei und, vorzugsweise in einem Preßsitz, durch die passend angeordneten Öffnungen (74) des Deckelements (70). Die rückseitige Umfangsfläche des Rahmens (20) berührt vorzugsweise fortlaufend die haftende Vorderfläche (36) der Dichtung (30), während die haftende rückseitige Fläche (38) der Dichtung (30) gleichzeitig den Außenumfang des etwas kleineren vorderen Tafel­ elements (40) (siehe Fig. 1) und außerhalb dieses Umfangs die vordere Fläche des Deckelements (70) berührt. Das Deckelement (70) weist vorzugsweise eine Verstärkungsrippe auf, die den Rahmen (20) umgibt. Das auf beiden Seiten der Dichtung (30) verwendete Haftmittel ist vorzugsweise elastisch, z. B. ein gummiartiges Material, so daß dieses unterschiedliche Wärmeausdehnungen der anhaftenden Flächen ohne deren physikalische Abtrennung ausgleichen und somit die Dichtung aufrechterhalten kann.

Die Linien (26) verdeutlichen, wie die stiftförmigen Fortsätze (24) des Rahmens (20) sich durch die entsprechenden Öffnungen in den verschiedenen Elementen und durch das Deckelement (70) bewegen, so daß all die verschiedenen Elemente zu einer einzigen kompakten Einrichtung integriert werden. Die Verlängerungsleitungen (48 und 58) der leitenden Streifen des vorderen bzw. hinteren Tafel­ elements (40 bzw. 50) können bequem durch eine Öffnung (80) im Deckelement (70) geführt werden, wie dies durch Pfeile A in Fig. 1 dargestellt ist, und anschließend an einem geeigneten Verbindungsstecker (nicht gezeigt) zur Verwendung mit dem Datenverarbeitungssystem angeschlossen werden. Die Vorteile, die sich von dem oben beschriebenen Aufbau ableiten lassen, sind beachtlich. Erstens wird der Trägerplatte (60), die aus einem festen und klaren, jedoch sich bei Wärme ausdehnenden Acrylkunststoff hergestellt ist, ein Raum zur Verfügung gestellt, so daß diese sich in der ersten Vertiefung (76) des Deckelements (70) ausdehnen kann, wobei das Deckelement (70) aus einem zähen, jedoch undurchsichtigen, sich bei Wärme nicht ausdehnenden Polykarbonatkunststoff hergestellt ist. Zweitens, der Rahmen (20), der an der vorderen haftenden Fläche (36) der Dichtung (30) anhaftet, schafft eine Umgebungsabdichtung gegen Schmutzstoffe wie z. B. Staub, Feuchtigkeit und in der Luft befindliche Chemikalien an der Vorderseite des Aufbaus. Drittens, das Deckelement (70), das an der rückseitigen, haftenden Fläche (38) der Dichtung (30) anhaftet, ermöglicht eine ähnliche Umgebungsabdichtung längs der Kanten der benachbarten, in geringem Abstand angeordneten und sehr empfindlichen, aktiven Flächen der berührungsempfindlichen Tafel­ elemente (40 und 50). Da das Mylar der Tafelelemente (40 und 50) einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten ganz in der Nähe des Wärmeausdehnungskoeffizienten des glasfaserverstärkten Polykarbonatkunststoffes des Rahmens (20) und des Deckelements (70) aufweist, ergibt sich nur eine relativ kleine unterschiedliche Ausdehnung zwischen ihren benachbarten Flächen. Die Verwendung eines gummiartigen (elastomeren) Haftmittels auf den Flächen (36 und 38) der Dichtung (30) stellt ferner sicher, daß solche geringen, temperaturinduzierten, unterschiedlichen Ausdehnungen ausgeglichen werden, ohne daß irgendeine ernste Gefahr der Dehnung oder Kräuselung des Mylars oder eine Beschädigung der um die Tafelelemente (40 und 50) verlaufenden Abdichtung gegen die Umgebung hervorgerufen wird.

Es sollte bemerkt werden, daß die stiftförmigen Fortsätze (24) das vordere Tafelelement (40) bezüglich des hinteren Tafelelements (50) ausrichten; d. h. daß diese die Gegenüberstellung ihrer leitenden Streifen (42 und 52) festlegen, und zwar sowohl beim anfänglichen Zusammenbau wie auch später. Da jedoch die Haftbefestigung, die durch die rückseitige Fläche (38) der Dichtung (30) vorgesehen wird, eine viel größere physikalische Ausdehnung und Befestigungswirkung aufweist als die einzelnen stiftförmigen Fortsätze (24), bleibt die sorgfältig bestimmte, anfängliche Ausrichtung zwischen dem vorderen und dem hinteren Tafelelement (40 bzw. 50) sicher über eine lange Benutzungszeit erhalten. Dies stellt einen beachtlichen und beabsichtigten Vorteil dar, da während der Benutzung der Einrichtung verschiedene Benutzer ohne Zweifel eine querverlaufende Kraft aufbringen können, die andererseits eines oder beide Tafelelemente (40 und 50) in bezug aufeinander seitlich versetzen könnte, wodurch ihre Öffnungen (44 bzw. 54) an den stiftförmigen Fortsätzen (24) gedehnt werden. Alle diese Faktoren tragen zu einer "Robustheit" der Einrichtung bei.

Obwohl die Verwendung der mit einem Haftmittel beschichteten Dichtung (30), wie für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben, bequem ist, ist diese nicht wesentlich. Mit anderen Worten, eine gummiartige, haftende Beschichtung, die auf die rückseitige Fläche des Rahmens (20) aufgebracht wird, wird auch als wirksam angesehen, um die vordere Fläche des vorderen Tafelelements (40) längs des Umfangs um die Öffnung (32) herumzukleben, und ebenso den Rahmen (20) dortherum am Deckelement (70) anzukleben.

An der Rückseite des Deckelements (70) ist eine Vielzahl von fingerartigen Elementen vorgesehen, und zwar Elemente (82) an der Oberseite, Elemente (84) an den Seiten und Elemente (86) an der Unterseite. Die vorstehenden Teile der fingerförmigen Elemente (82, 84 und 86) können mit passend geformten Teilen der Datenanzeigeeinheit, an der diese Einrichtung zur Benutzung angebracht wird, in Eingriff gebracht werden. Ersichtlich können andere Formen derartiger Befestigungsmechanismen in vorteilhafter Weise verwendet werden. Die Einfachheit eines derartigen Mechanismus trägt ebenso zur Robustheit der Einrichtung (während wiederholten Abnahmen der Einrichtung von der Datenanzeigeeinheit im Laufe der Zeit) wie zu niedrigen Herstellungskosten der Einrichtung bei.

Fig. 2 gibt einen senkrecht Riß wieder, der das Deckelement (70) von hinten zeigt. Dieser Riß zeigt die Anordnung der Datenbetrachtungsöffnung (72), der Aufnahmeöffnungen (74) zur Aufnahme der stiftförmigen Fortsätze (24) des Rahmens (20), der Öffnung (80) zur Aufnahme der Verlängerungs­ leitungen (48 und 58) des vorderen bzw. hinteren Tafelelements und der verschiedenen fingerartigen Elemente (82, 84 und 86), die jeweils an ihrem Boden eine wahlfreie Verstärkungszone (90) aufweisen.

Die senkrechte Spannweite der Betrachtungsöffnung (72), der ersten Vertiefung (76) und der zweiten Vertiefung (78), die um die Betrachtungsöffnung (72) herum angeordnet sind, ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Die Bodenfläche (96) der ersten Vertiefung (76) berührt die rückseitige Fläche der Trägerplatte (60). Gleichfalls berührt die Fläche (98) der zweiten Vertiefung (78) die rückseitige Fläche des hinteren Tafelelements (50) und längs dessen Umfang die haftende, rückseitige Fläche (38) der Dichtung (30).

Da es, wie vorstehend erwähnt, nicht erforderlich ist, daß die Trägerplatte (60) in einer gebogenen Form hergestellt wird, so ist es im allgemeinen für einen Betrachter jedoch bequem, falls die Trägerplatte (60) eine leicht gebogene Form aufweist. Das spezielle Ausführungsbeispiel, das in der Schnittansicht gemäß Fig. 4 dargestellt ist, ist eines, das eine geringe Biegung der Trägerplatte vorsieht, falls diese in der ersten Vertiefung (76) aufgenommen ist, und ebenso eine Biegung der Tafelelemente (40 und 50) vorsieht, falls diese in der zweiten Vertiefung (78) aufgenommen sind, und zwar falls diese Elemente alle durch Einführung der stiftförmigen Fortsätze (24) des Rahmens (20) sicher an Ort und Stelle gehalten werden. Die Haftung, die längs des Umfangs des Rahmens (20) und der Oberfläche (98) des Deckelements (70) vorgesehen ist, garantiert weiterhin die Sicherheit der Vorderseite des Aufbaus in seiner gebogenen Form. Das Deckelement (70) kann praktisch eine flache, rückseitige Fläche (92) und eine gebogene vordere Fläche (94) aufweisen.

Das vorstehend beschriebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel einer Dateneingabeeinrichtung wird in der Reihenfolge zusammengebaut, wie dies aus der auseinandergezogenen, perspektivischen Ansicht der Fig. 1 ersichtlich ist. Die Anbringung eines Verbindungssteckers (nicht gezeigt) an den Verlängerungsleitungen (48 und 58) der entsprechenden leitenden Streifen, die sich auf den benachbarten Tafelelementen (40 und 50) befinden, schließt den Zusammenbau der Einrichtung ab.

Die vorstehend beschriebene berührungsempfindliche Einrichtung ist selbstständig und unabhängig und weist ihre eigene Trägerplatte auf. Die Einrichtung hat ein geringes Gewicht, ist kompakt und tragbar. Sie stellt eine robuste Einrichtung dar, die Staub, Feuchtigkeit und Schmutzstoffe von ihren empfindlichsten Zonen fernhält. Ein Benutzer kann die Einrichtung leicht an der Vorderseite einer Kathodenstrahlröhre eines visuellen Datenanzeigeelements durch die Verriegelungs­ wirkung der vorstehend genannten Finger (82, 84 und 86) anbringen und diese mit einem geeigneten, steckerkompatiblen Element des Datenverarbeitungssystems verbinden, um die Einrichtung in den Benutzungszustand zu bringen. Visuell wahrnehmbare Daten werden durch die transparente Trägerplatte (60) und die transparenten Tafelelemente (40 und 50) betrachtet. Durch Aufbringen einer Kraft, d. h. durch kräftiges Berühren der Oberfläche des vorderen Tafelelements (40), erzielt der Benutzer einen elektrischen Kontakt zwischen den leitenden Streifen (42 und 52) des vorderen bzw. rückseitigen Tafelelements (40 bzw. 50). Mit den leitenden Streifen (42 und 52), die in geeigneter Weise mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden sind, wird der Ort der Aufbringung dieser Kraft durch Messungen der Ströme und/oder Spannungen bestimmt, die durch die verschiedenen, sich berührenden leitenden Streifen fließen oder an diesen anliegen. Vorzugsweise werden nach einer Digitalisierung die Meßwerte mit anderen Daten zusammengeführt, die für das Datenverarbeitungssystem verfügbar sind, um die Daten handhaben zu können, die im Datenverarbeitungssystem enthalten sind oder in diesem verarbeitet werden.

Die Vorteile von berührungsempfindlichen Dateneingabesystemen, im Gegensatz zu dem komplizierten Gebrauch eines Tastenfeldes und detaillierter Befehle zur Handhabung der Daten, sind somit durch die robuste, kompakte, temperaturunempfindliche und relativ kostengünstige Dateneingabeeinrichtung weitaus besser verfügbar gemacht.

Claims (14)

1. Berührungsempfindliche Dateneingabeeinrichtung für den Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, bestehend aus:
einem Deckelement (70), das am Bildschirm befestigbar ist und eine Öffnung (72) aufweist, durch die der Bildschirm freigesetzt wird,
einer transparenten Trägerplatte (60), die an einer die Öffnung (72) umgebenden Wand des Deckelements (70) be­ festigt ist,
einem hinteren, transparenten Tafelelement (50), das gegenüber der Trägerplatte (60) angeordnet ist, wobei die Fläche des hinteren Tafelelements (50), die der Trägerplatte (60) abgewandt ist, eine Vielzahl von parallelen, transparenten, elektrisch leitenden ersten Streifen (52) aufweist, wobei die Temperaturausdehnungskoeffizienten des hinteren Tafelelements (50) und der Trägerplatte (60) unterschiedlich sind, und wobei das hintere Tafelelement (50) lose gegen die Trägerplatte (60) gehalten ist, um eine Kräuselung des hinteren Tafelelements (50) auf der Trägerplatte (60) in Erwiderung auf Umgebungstemperaturänderungen zu verhindern,
einem vorderen, transparenten Tafelelement (40), das dem hinteren Tafelelement (50) gegenüberliegt und eine Vielzahl von parallelen, transparenten, elektrisch leitenden zweiten Streifen (42) aufweist, die senkrecht zu den ersten Streifen (52) verlaufen, wobei die ersten und zweiten Streifen (52, 42) elektrisch voneinander durch einen geringen Abstand isoliert sind, so daß ein äußerer Druck, der auf das vordere Tafelelement (40) ausgeübt wird, eine elektrische Verbindung zwischen bestimmten der ersten und zweiten leitenden Streifen an der Berührungsstelle herstellt, und
einem Rahmen (20), der über dem vorderen Tafelelement (40) angeordnet und an dem Deckelement (70) befestigt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Deckelements (70) eine sich nach innen erstreckende Haltelippe (76) aufweist, die die Öffnung (72) ausbildet, wobei die Trägerplatte (60) durch die Haltelippe des Deckelements (70) abgestützt ist, und daß ein Spalt zwischen der Trägerplatte und der Wand vorgesehen ist, so daß sich die Trägerplatte in dem Deckelement bei Wärme ausdehnen kann.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Tafelelement (40) mittels eines Klebemittels am Rahmen (20) befestigt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittel elastisch ist, so daß sich das vordere Tafelelement (40) bezüglich des Rahmens (20) thermisch ausdehnen oder zusammenziehen kann, ohne daß ein Lösen der Klebeverbindung auftritt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Haltestifte (24), die sich zwischen dem Rahmen (20) und dem Deckelement (70) erstrecken.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Haltestifte (24) durch das vordere und das hintere Tafelelement (40, 50) erstrecken.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelement (70) mit einer Vertiefung (78) versehen ist, die die Öffnung (72) umgibt und das vordere und hintere Tafelelement (40, 50) aufnimmt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Finger (82, 84, 86), die sich zum lösbaren Verbinden des Deckelements (70) mit einem Kathodenstrahlröhren-Bildschirm vom Deckelement (70) wegerstrecken.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (60) aus Acrylmaterial besteht.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere, transparente Tafelelement (40) aus Mylar besteht.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere, transparente Tafelelement (50) aus Mylar besteht.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (20) aus preßgeformtem Polykarbonatmaterial besteht, das mit Glasfasern verstärkt ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelement (70) aus preßgeformtem Polykarbonatmaterial besteht, das mit Glasfasern verstärkt ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine ringförmige Dichtung (30), die auf beiden Seiten mit haftendem Klebematerial beschichtet ist, und die mit ihrer vorderen Seite abdichtend mit der rückseitigen Fläche des Rahmens (20), und ferner abdichtend mit dem Umfang der vorderen Fläche des vorderen Tafelelements (40) verklebt ist, und die weiterhin außerhalb des Umfangs des vorderen Tafelelements (40) mit einer Fläche des Deckelements (70) verklebt ist, so daß die Zone zwischen den in engem Abstand angeordneten Tafelelementen (40, 50) gegenüber Schmutzstoffen aus der Umgebung abgedichtet ist.