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Die
Erfindung betrifft einen Aufbau eines Tastenfelds für ein Kommunikationsendgerät. Insbesondere
besitzt die Tastenfeldeinheit eine Vielzahl von Tasten, die durch
eine Folie untereinander verbunden sind. Die Tasten besitzen mit
Schaltmitteln zusammenwirkende Aktivierungsstifte, durch welche die
Schaltmittel geschlossen werden, wenn die jeweilige Taste eingedrückt wird.
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Diese
Art von Tastenfeldern ist sehr attraktiv, da die Herstellungskosten
gering sind. Jedoch besitzt diese Tastenfeldart einen Nachteil,
da die Folie sehr flexibel aber nicht dehnbar ist. Daher wird das
Eindrücken
einer Taste eine Bewegung der benachbarten Tasten verursachen aufgrund
der Steifigkeit der Folie, wenn die Taste gedrückt wird. Daher werden die Tastenfelder
einen billigen Eindruck hinterlassen.
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Die
australische Patentanmeldung
AU 6,754,581 beschreibt
einen Tastenfeldaufbau für
ein Mobiltelefon, bei dem die Tastenfeldfolie aus einem Silikongummi
gefertigt ist.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tastenfeldaufbau gemäß Anspruch
1 bereitgestellt.
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Bevorzugt
wird der Tastenfeldaufbau in einem Funktelefon mit austauschbaren
Abdeckungen verwendet. Die Tastenfeldeinheit wird in einem Sandwichaufbau
zwischen der lösbaren
Frontabdeckung und einer inneren Gehäuseabdeckung gehalten. Dem
Anwender ist in der Lage, das Tastenfeld zu handhaben, wenn er die
Frontabdeckung tauscht, und die Folienabdeckung ist sehr robust
und daher in dieser Situation sehr attraktiv.
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Bevorzugt
werden die Stützmittel
als Stifte bzw. Pins und Stützbereiche
auf dem inneren Gehäuse
ausgebildet und die Stifte und Stützbereiche sind relativ zu
dem umgebenden Teil der inneren Gehäuseabdeckung erhoben. Die Schaltmittel
können
vorteilhaft als Schalter auf einer gedruckten Schaltung auf einer
gedruckten Leiterplatte mittels rückfedernder metallischer Kuppelmittel
bereitgestellt werden, wodurch die Schalter geschlossen werden,
wenn die metallischen Kuppelmittel mittels dem Eindrücken der
zugeordneten Taste eingedrückt
werden.
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um zu verstehen, wie sie angewendet werden
kann, wird nun lediglich als Beispiel Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen genommen, in denen:
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1 ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines
in der Hand tragbaren Telefons gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht;
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2 schematisch
die wesentlichen Teile eines Telefons zur Kommunikation mit einem
zellularen oder schnurlosen Netzwerk zeigt;
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3 eine
Explosionsdarstellung der einzelnen Teile des in 1 gezeigten
Telefons zeigt;
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4 u. 5 zeigen,
wie der Lichtleiter und die Vorderabdeckungsschale dem in 1 gezeigten
Telefon zusammengefügt
sind;
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6 die
Tastenfeldeinheit des in 1 gezeigten Telefons perspektivisch
zeigt;
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7 eine
Rückansicht
der in 6 gezeigten Tastenfeldeinheit zeigt;
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8 einen
Querschnitt der Tastenfeldeinheit entlang der Linie VIII-VIII in 7 zeigt;
und
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9 schematisch
eine Querschnittsansicht des Tastenfeldaufbaus gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt.
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1 zeigt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Telefons gemäß der Erfindung
und es ist zu erkennen, dass das allgemein mit 1 bezeichnete Telefon
aufweist: eine Anwenderschnittstelle mit einem Tastenfeld 2,
einer Anzeige 3, einem Ein/Aus-Knopf 4 (3),
einen Lautsprecher 5 (in 1 sind nur Öffnungen
gezeigt) und ein Mikrofon 6 (in 1 sind nur Öffnungen
gezeigt). Das Telefon 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist für
eine Kommunikation über
ein zellulares Netzwerk angepasst, könnte aber genauso gut für ein schnurloses
Netzwerk entworfen worden sein.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
besitzt das Tastenfeld 2 eine erste Gruppe 7 von Tasten
als alphanumerische Tasten, eine Soft-Taste 8 und eine
Navigationstaste 10. Darüber hinaus enthält das Tastenfeld
eine „Löschen"(bzw. „Clear"-)Taste 9.
Die aktuelle Funktionalität
der Soft-Taste 8 ist in separaten Feldern auf der Anzeige 3 gerade über der Taste 8 gezeigt.
Diese Tastenanordnung (Layout) ist charakteristisch für das Nokia-Telefon
3110TM und das Nokia-Telefon 5110TM.
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Das
Telefon 1 besitzt ein inneres Gehäuse, dessen Griffbereiche 23 sichtbar
sind. Eine austauschbare Frontabdeckung 21 und eine Rückabdeckung 22 sind
in das innere Gehäuse
eingeschnappt.
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2 zeigt
schematisch die wichtigsten Teile eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des Telefons, wobei die Teile wesentlich sind, um die Erfindung
zu verstehen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Telefons
der Erfindung ist zur Verwendung in Verbindung mit dem Netzwerk
GSM 900 MHz und dem Netzwerk GSM 1800 MHz angepasst, aber die Erfindung
könnte
natürlich
in Verbindung mit anderen Telefonnetzwerken verwendet werden. Der
Prozessor 18 steuert die Kommunikation mit dem Netzwerk über den
Sender/Empfänger-Schaltkreis 19 und
eine Antenne 20, die in Einzelheiten nachstehend diskutiert
werden.
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Das
Mikrophon 6 transformiert die Sprache des Anwenders in
dadurch gebildete analoge Signale, die in einem A/D-Wandler (nicht
gezeigt) A/D-gewandelt werden, bevor die Sprache in einem Audio-Teil 14 codiert
wird. Das codierte Sprachsignal wird an den Prozessor 18 übertragen,
der unter anderem die GSM-Endgerätesoftware
unterstützt.
Der Prozessor 18 bildet außerdem die Schnittstelle zu Peripherieeinheiten
der Vorrichtung, einschließlich eines
RAM-Speichers 17a und
eines Flash-ROM-Speichers 17b, einer SIM-Karte 16,
der Anzeige 3 und dem Tastenfeld 2 (sowie Daten, Stromversorgung,
etc.). Der Audio-Teil 14 sprachdecodiert das von dem Prozessor 18 an
ein Ohrstück 5 über einen
D/A-Wandler (nicht gezeigt) übertragene Signal.
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Das bevorzugte mechanische
Konzept
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Die
einzelnen Teile des Telefons sind in der Explosionsdarstellung der 3 gezeigt.
Eine Einfassungseinheit 101 ist an der Vorderabdeckungsschale 104 mittels
eines doppelseitigen Klebebands 102 befestigt. Ein Lautsprechernetz 103 ist
zwischen die Einfassungseinheit 101 und die Vorderabdeckungsschale 104 eingeklemmt.
Eine Lautsprecherdichtung 105 und eine Staubdichtung 106 für die Anzeige
sind an die innere Oberfläche
der Vorderabdeckungsschale 104 geklebt. Diese Einheit ist
in 1 als Vorderabdeckung 21 bezeichnet.
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Eine
Tastaturmatteneinheit 107 bildet das Tastenfeld 2 in 1.
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Ein
Freigabeknopf 126 ist in eine Rückabdeckungsschale 125 eingeschnappt
und ein Schild mit Logo ist in die Rückseite der Rückabdeckungsschale 125 eingeklebt.
Die Einheit ist in 1 als die Rückabdeckung 22 bezeichnet.
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Das
Telefon 1 besitzt eine austauschbare Batteriepackung 124,
die ausgetauscht werden kann, wenn die Rückabdeckung 22 vom
Telefon entfernt wird.
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Die
Anzeigeeinheit wird im Folgenden beschrieben. Die Rückseite
eines Lichtleiters 113 ist mit einem Reflektor 114 beschichtet
und ein LCD-Modul 110 ist an die Vorderseite des Lichtleiters 113 mittels zweier
LCD-Klebestreifen 112 befestigt. Ein Anzeigerahmen 109 ist
an die Vorderseite des LCD-Moduls 110 befestigt und ein
Zebraband (Zebra-Strip) 111 verbindet die vollständige Anzeigeeinheit 128 (5)
mit einer gedruckten Leiterplatte bzw. PCB (Printed Circuit Board) 118 des
Telefons 1.
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Eine
Mehrfachdichtung 115 zum Tragen einer Lautsprechereinheit 116 und
eines nicht gezeigten Summers ist in einer Vorderabdeckung 108 eines inneren
Gehäuse
befestigt. Weiter ist die Anzeigeeinheit in die Vorderabdeckung 108 eingefügt. Eine
Kuppeldünnschicht 117 ist
zwischen die gedruckte Leiterplatte 118, welche die elektrischen
Komponenten des Telefons trägt,
und die Rückseite
des Lichtleiters 113 eingefügt. Schließlich ist ein unterer Stecker 119 angeordnet
und eine metallische Rückabdeckung 120 des
inneren Gehäuses
verschließt
mittels vier Schrauben 123 die Vorderabdeckungsschale 108 des
inneren Gehäuses.
Eine SIM-Aufnahme 121 wird an der Rückabdeckung 120 vor
dem Endzusam menbau befestigt. Eine interne Antenne 122 ist
in das angebaute innere Gehäuse
eingeschnappt.
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Der
wesentliche Zweck der Kuppeldünnschicht 117 besteht
darin, die Bewegung der Taste 7 bis 10 in eine
elastische Schaltverbindung auf die gedruckte Leiterplatte 118 zu übertragen
bzw. umzusetzen. Darüber
hinaus gibt die Kuppeldünnschicht 117 ein
tastbares Gefühl,
wenn die Tasten 7 bis 10 gedrückt werden. Zusätzlich hierzu
fungiert die Kuppeldünnschicht 117 als
Reflektor für
den Lichtleiter, um eine Hintergrundbeleuchtung für die Tasten 7 bis 10 bereitzustellen.
Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist die Kuppeldünnschicht
als ein 0,055 mm dicker weißer
Polyesterfilm vorgesehen, der auf ein 0,085 mm dickes wachsbeschichtetes
Papierblatt (zur Isolierung) befestigt ist. Die Kuppeln besitzen
einen Durchmesser von 5,5 mm und sind aus rostfreiem Stahl gefertigt
und weisen einen zentralen Stift für einen besseren Kontakt zum
Schalterschaltkreis auf der PCB 118 auf. Wenn eine Taste
gedrückt
wird, schließt
der Zentralstift einen Kontakt durch Kurzschließen zweier Anschlüsse. Dies
ist Stand der Technik und erfordert für einen Fachmann keine weitere
Beschreibung, um das Konzept der Erfindung zu verstehen.
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In 4 und 5 ist
gezeigt, wie der Lichtleiter 113 und die Vorderabdeckungsschale 108 zusammengebaut
sind, um die Tastenmatteneinheit 107 zu unterstützen. Es
ist zu erkennen, dass der Lichtleiter 113 und die Frontabdeckungsschale 108 eine
Vielzahl von Löchern 133 und 134 besitzen, durch
sich die Aktivierungsstifte (eins) von der Tastenfeldeinheit zum
Zusammenwirken mit den Kuppeln der Kuppeldünnschicht 117 erstrecken.
Der Lichtleiter 113 besitzt ein Abdeckungsteil 129,
das einen Teil der Vorderoberfläche
des inneren Gehäuses bildet,
wenn es zusammengefügt
ist. Dieses Abdeckungsteil 129 trägt einige Stifte 130,
welche die Tastenmatteneinheit 107 stützen, wenn eine Taste gedrückt wird.
Die Vorderoberfläche
der Vorderabdeckungsschale 104 besitzt einige halbkreisförmig erhobene
Abschnitte 131, um die Tastenmatteneinheit 107 zwischen
den Tasten 8 bis 10 zu stützen und einige Schienen 132,
die den Umfang der Tastenmatteneinheit 107 stützen. Die
Höhe und
der Durchmesser der Stifte 130 beträgt ungefähr 0,9 mm. Der Abstand zwischen
zwei Stiften 130 durch die Mitte einer Taste beträgt annähernd 19
mm.
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Die
Tastenmatteneinheit 107 ist im Detail in 6 und 7 gezeigt.
Die Tastenmatteneinheit 107 besitzt vier Laschen 137 zum
Einschnappen in eine Ausnehmung in der Vorderabdeckung 21.
Darüber
hinaus besitzt die Tastenmatteneinheit 107 ein Loch 138 zum
Aufnehmen eines Führungsstifts
(nicht gezeigt), der sich von der Vorderabdeckung 21 erstreckt.
In 8 sind eingeschmolzene Körper 135 durch gepunktete
Linien markiert. Wenn die Folie und die eingeschmolzenen Körper durch
dasselbe Material hergestellt sind, sind die zwei Teile der Tastenmatte
gut integriert und die gepunkteten Linien markieren nur die Änderung
in der Stärke
des Materials. Die Stifte 139 weiten sich ausgehend von
den eingeschmolzenen Körpern 135.
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8 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in 7.
Zwei Tasten 141 sind sichtbar und die Folie 145,
welche die zwei Tasten 145 verbindet, ist deutlich veranschaulicht.
Darüber
hinaus ist zu sehen, wie Stifte 139 sich vom Hauptkörper der Taste 145 erstrecken.
Der Stift 139 besitzt eine Bohrung 140, um einen
ringförmig
geschnappten Kontakt mit den Kuppeln 142 der Kuppeldünnschicht 117,
wie in 9 zu sehen, herzustellen. Die Kuppeln 142 besitzen
Kontaktstifte, die in Richtung der Metallfelder (Pads) (mit dem
Bezugszeichen 144 veranschaulicht) auf der gedruckten Leiterplatte 118 gerichtet sind.
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Wenn
eine Taste 141 gedrückt
wird, überträgt der Unterstützungsstift 130 die
Kraft (9; Pfeil a) in die Druckrichtung in eine laterale
bzw. seitliche Kraft (9; Pfeil b), und die Tastenlöcher in der
Vorderabdeckung 104 übertragen
diese laterale Kraft in eine elastische Verformung der Tastenteile 150,
in 8 und 9 gezeigt.
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Die
Stützmittel
können
eine geeignete Form gemäß der Erfindung
besitzen. Jedoch sollten die Stützmittel
die Tastenmattenfolie in einem Abstand von den Tasten stützen, der
bevorzugt das 2- bis 3-fache der Stärke der Tastenmattenfolie entspricht. Die
Tastenmatte kann durch Vakuumformen einer thermoplastischen Dünnschicht
und Füllen
der Hohlräume
in dem vakuumgeformten Film mit einem Harz hergestellt werden. Bevorzugt
ist das eingeschmolzene Harzmaterial eine Mischung aus PC (Polycarbonat).
Die Folie oder der Film ist eine 0,125 mm PC-Dünnschicht
mit einem Gefüge
(Textur) (z. B. Baybol von Bayer).