EP3078046B1 - Tastatur mit mehreren stabilisierten plattenförmigen tasten - Google Patents
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- EP3078046B1 EP3078046B1 EP14806673.1A EP14806673A EP3078046B1 EP 3078046 B1 EP3078046 B1 EP 3078046B1 EP 14806673 A EP14806673 A EP 14806673A EP 3078046 B1 EP3078046 B1 EP 3078046B1
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- H01H13/704—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches characterised by the layers, e.g. by their material or structure
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Definitions
- the invention relates to a keyboard according to the preamble of claim 1.
- Such a keyboard is from the EP 1876620 A1 known.
- This keyboard has a keypad with a plurality of plate-shaped, rigid keys which are slidably guided in recesses of a cover plate.
- Each of these buttons is connected to an associated switch plunger of a flexible switch film, wherein the switch film for each button has an electrically conductive layer, which is associated with each of a pair of switch contacts on a printed circuit board.
- the individual keys are glued to the associated switch plunger.
- the switch plunger and the switching foil are made of rubber-elastic material and therefore flexible in all directions, which has the consequence that the plate-shaped largely rigid keys perform tilting or wobbling movements when they not exactly centrally applied with a force. Also, the keys can be moved in a plane (X, Y) that is parallel to their surface. They can tilt and pinch in the cover plate.
- the US 4,520,248 A shows a keyboard with several, each separated by a gap keys that are attached to an elastic foam layer.
- a switching film is arranged with electrically conductive regions which are held by spacers with respect to a printed circuit board.
- the keys can also perform tilting or wobbling when pressed, which has the disadvantages described above.
- the DE 10 2004 021 542 A1 shows a keyboard with rubber elastic switch plungers, which are each covered by a rigid cap, the caps are guided in a cover layer slidably.
- the EP 2 015 329 A1 discloses a keyboard having a plurality of plate-shaped keys, each of which is supported on its own switch plunger on a common plate, wherein electrically conductive metal dome associated with switch contacts of a printed circuit board.
- the EP 1 995 750 discloses a keyboard having a plurality of plate-shaped keys which are each connected via its own carried on a common plate switch plunger with an elastically deformable switching film, the switching foil having electrically conductive metal dome, which are associated with switching contacts a printed circuit board, and wherein all the buttons and all associated with these keys Switching plunger are connected to a flexurally elastic, but a predetermined tensile strength having strip-like film.
- the object of the invention is to improve the keyboard of the type mentioned in that with a simple design a secure key operation is possible.
- tilting or wobbling movements should the keys are at least so far prevented that always a safe switching of the corresponding contact when depressing the key is achieved.
- the basic idea of the invention is to connect the plate-shaped, substantially rigid keys with the interposition of a ribbon-like foil with the switch tappets.
- the tape-like film is flexurally elastic, but substantially tensile strength.
- the keys and the rubber-elastic switch plungers are stabilized so that even off-center pressing a key has no appreciable tilting of the keys result and thus a perfect switching function is given.
- a displacement of the keys is prevented parallel to its rest position plane (X, Y), because the ribbon-like film is largely tensile strength.
- the attachment of the buttons on the tape-like film is preferably carried out by gluing and in particular preferably by double-sided with an adhesive coating provided adhesive strip. In the same way, the connection between the switch tappets and the tape-like film is carried out.
- the surface of said double-sided provided with an adhesive coating tape is smaller than the surface of the associated key and also smaller than that with the Adhesive strip coming into contact surface of the switch plunger.
- the film consists of PET (polyethylene terephthalate) in a thickness of preferably 0.05 mm to 0.15 mm. Since this film is flexurally elastic, the actuation force of the individual keys that are connected by these films does not change and continues to be determined by the mechanical properties of the rubber-elastic switch plunger. However, a wobbling or tilting of the largely rigid keys is prevented.
- PET polyethylene terephthalate
- the keyboard of the Fig. 1 has a housing 1, in which a conductor track plate 2 is arranged, which has, inter alia, the usual for a keyboard electrical switch contacts 3.
- a spacer film 4 is arranged, which has the switching contacts 3 associated openings 5, through which Metal dome 6 protrude, which are attached to a switching film 7.
- the metal domes 6 are convexly curved, glued to the switching film 7 and held by the spacer film 4 in the idle state of the keyboard so that the respective metal domes 6 associated switching contacts 3 are not connected.
- the switching foil 7 with the metal domes fastened to it is connected via an adhesive film 8 to a silicone plate 9, from which a plurality of the metal domes 6 associated switching plunger 9.1, 9.2 and 9.3 project, which are integrally formed in the silicone plate 9.
- the switch tappets 9.1-9.3 have, as related to Figure 3 is explained, journals that protrude through openings of the adhesive film 8 and touch the switching film 7 at the points of the metal dome 6. If a switch plunger is depressed vertically in the direction of the Z axis, the associated metal dome 6 is deformed and touches the associated switch contacts 3, thus closing an electrical switch.
- the switching plunger 9.1-9.3 are connected at their facing away from the conductor plate 2 top with a strip-like film 10, which is done by adhesive strips 11.1 - 11.3, which are coated on both sides with adhesive.
- the tape-like film 10 can also be glued directly onto the switch plunger 9.1-9.3. It is important that the tape-like film 10 connects all switch plunger together, is flexible and tensile. In other words, the film 10 can thus be bent in the Z-direction, but in the XY plane is substantially not deformable or stretchable.
- the tape-like film 10 is connected on its other side via adhesive strips 12.1, 12.2 and 12.3 with plate-shaped keys 13.1, 13.2 and 13.3, these keys are preferably made of hard plastic and therefore bendable only to a very limited extent.
- two outer keys 13.1 and 13.3 can pass integrally into a housing cover 14, which is secured to the housing 1, for example, with pins 15 which engage in bores of housing side walls 17.
- the keys 13.1 and 13.3 are so far elastic in connection with the adjacent parts of the housing cover 14 and the attachment via the pins 15 that the switching plunger 9.1 and 9.3 can be compressed so far that the desired switching operation takes place.
- the keys 13 and the switch plunger 9 are fixed in the X / Y plane and can be moved in the Z direction due to the bending elasticity of the film 10.
- tilting by the film 10 is also largely prevented, so that even with a lopsided pressing the button this is essentially only moved in the Z direction.
- Fig. 2 shows a plan view of an embodiment einr keyboard according to the invention, in which case only three buttons 13.1, 13.2 and 13.3 are provided, wherein the two buttons 13.1 and 13.3 at the same time still be components of a housing cover 14 can.
- the principle of the invention can also be applied to other key arrangements, for example in those keyboards in which the keys are arranged in rows and columns in the form of a matrix, in which case the ribbon-like sheet extends over the surface of all the keys.
- Fig. 3 shows a section along the line AA of Fig. 2 , It can be seen here between the buttons 13.1, 13.2 and 13.3 and the switch tappets 9.1, 9.2 and 9.3 arranged band-like film 10, wherein in Fig. 3 the adhesive strips 11 and 12 of the Fig. 1 have been omitted, since the ribbon-like film 10 can be bonded directly to the switch tappets 9 and the keys 13.
- the switching tappet 9 have on their facing the printed circuit board plate 2 underside a cylindrical or conical projecting pin 16 which is formed here by a pin 16 surrounding the recess 17. This pin 16 protrudes in the direction of the switching film 7 and the convex toward the pin 16 arched metal domes 6.
- the metal dome 6 can bulge so far under mechanical stress through the pin 16, that they the associated switching contacts 3 on the printed circuit board. 2 and also causes a haptic perceptible effect, commonly referred to as a "click" effect.
- Fig. 3 are all switch tappets 9.1, 9.2 and 9.3 connected to each other via webs 18 which are partially supported on the adhesive film 8.
- Fig. 4 shows an enlarged detail view of the detail B of Fig. 3 and in particular the transition region between the keys 13.1 and 13.2, which is bridged by the ribbon-like film 10, said film 10 is connected by adhesive strips 11 and 12 with the switch tappets 9 and the keys 13, wherein the adhesive strips 12 and 13 has a smaller surface have as the switch plunger 9 and the buttons 13th
- a closed ring connected to elastically deformable switch tappets may form four or more keys. It would also be conceivable to separate one or more segments of such a ring from the rest of the ring and to define it as a button.
Landscapes
- Push-Button Switches (AREA)
- Input From Keyboards Or The Like (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Tastatur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Eine solche Tastatur ist aus der
EP 1876620 A1 bekannt. Diese Tastatur hat ein Tastenfeld mit einer Vielzahl von plattenförmigen, starren Tasten, die in Ausnehmungen einer Abdeckplatte verschiebbar geführt sind. Jede dieser Tasten ist mit einem zugeordneten Schaltstößel einer flexiblen Schaltfolie verbunden, wobei die Schaltfolie für jede Taste eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist, die jeweils einem Paar von Schaltkontakten auf einer Leiterbahnplatte zugeordnet ist. Die einzelnen Tasten sind an dem zugeordneten Schaltstößel angeklebt. - Beim Niederdrücken einer Taste drückt diese den zugeordneten Schaltstößel nieder, dessen elektrisch leitfähige Kontaktfläche dann das Kontaktpaar auf der Leiterbahnplatte berührt und damit einen elektrischen Kontakt schließt. Beim Loslassen der Taste federn der Schaltstößel und die Schaltfolie in ihre Ausgangsstellung zurück und öffnen dann den zugeordneten elektrischen Kontakt. Die Schaltstößel und die Schaltfolie sind aus gummielastischem Material und daher in allen Raumrichtungen flexibel, was zur Folge hat, dass die plattenförmigen weitestgehend starren Tasten auch Kipp- oder Taumelbewegungen durchführen, wenn sie nicht exakt zentrisch mit einer Kraft beaufschlagt werden. Auch können die Tasten in einer Ebene (X, Y) verschoben werden, die parallel zu deren Oberfläche liegt. Dabei können sie sich verkanten und in der Abdeckplatte klemmen. Auch ist nicht sichergestellt, dass der gewünschte elektrische Kontakt geschlossen wird, da ein "schiefes" Drücken der Taste dem Benutzer den Eindruck vermitteln kann, die Taste sei vollständig niedergedrückt, während tatsächlich der zugeordnete Schaltstößel nicht ausreichend niedergedrückt und verformt wird, um das zugeordnete Kontaktpaar auf der Leiterbahnplatte elektrisch zu verbinden.
- Die
US 4,520,248 A zeigt eine Tastatur mit mehreren, jeweils durch einen Spalt voneinander getrennten Tasten, die an einer elastischen Schaumschicht befestigt sind. Auf der den Tasten gegenüberliegenden Seite der Schaumschicht ist eine Schaltfolie mit elektrisch leitfähigen Bereichen angeordnet, die durch Abstandhalter gegenüber einer Leiterbahnplatte gehalten werden. Durch die Schaumschicht können die Tasten beim Niederdrücken auch Kipp- oder Taumelbewegungen ausführen, was die oben beschriebenen Nachteile hat. - Die
DE 10 2004 021 542 A1 zeigt eine Tastatur mit gummielastischen Schaltstößeln, die jeweils durch eine starre Kappe abgedeckt sind, wobei die Kappen in einer Deckschicht verschiebbar geführt sind. - Die
EP 2 015 329 A1 offenbart eine Tastatur mit mehreren plattenförmigen Tasten, die je über einen eigenen Schaltstößel auf einer gemeinsamen Platte getragenen sind, wobei elektrisch leitfähige Metalldome Schaltkontakten einer Leiterbahnplatte zugeordnet sind. DieEP 1 995 750 offenbart eine Tastatur mit mehreren plattenförmigen Tasten die je über einen eigenen auf einer gemeinsamen Platte getragenen Schaltstößel mit einer elastisch verformbaren Schaltfolie verbunden sind, wobei die Schaltfolie elektrisch leitfähige Metalldome aufweist, die Schaltkontakten einer Leiterbahnplatte zugeordnet sind, und wobei alle Tasten und alle diesen Tasten zugeordneten Schaltstößel mit einer biegeelastischen, jedoch eine vorbestimmte Zugfestigkeit aufweisenden bandartigen Folie verbunden sind. Aufgabe der Erfindung ist es, die Tastatur der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass bei einfachem Aufbau eine sichere Tastenbetätigung möglich ist. Insbesondere sollen Kipp- oder Taumelbewegungen der Tasten zumindest so weit unterbunden werden, dass stets ein sicheres Schalten des entsprechenden Kontaktes beim Niederdrücken der Taste erreicht wird. - Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die plattenförmigen, im wesentlichen starren Tasten unter Zwischenschaltung einer bandartigen Folie mit den Schaltstößeln zu verbinden. Die bandartige Folie ist dabei biegeelastisch, jedoch im wesentlichen zugfest. Durch diese bandartige Folie werden die Tasten und die gummielastischen Schaltstößeln so stabilisiert, dass auch ein außermittiges Drücken einer Taste kein nennenswertes Verkanten der Tasten zur Folge hat und damit eine einwandfreie Schaltfunktion gegeben ist. Auch ist ein Verschieben der Tasten parallel zu ihrer Ruhelageebene (X, Y) unterbunden, weil die bandartige Folie weitestgehend zugfest ist. Die Befestigung der Tasten an der bandartigen Folie erfolgt vorzugsweise durch Ankleben und insbesondere vorzugsweise durch doppelseitig mit einer Klebebeschichtung versehene Klebestreifen. In gleicher Weise erfolgt auch die Verbindung zwischen den Schaltstößeln und der bandartigen Folie.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Fläche der genannten doppelseitig mit einer Klebebeschichtung versehenen Klebestreifen kleiner als die Fläche der zugeordneten Taste und auch kleiner als die mit den Klebestreifen in Kontakt kommende Fläche der Schaltstößel.
- Vorzugsweise besteht die Folie aus PET (Polyethylenterephthalat) in einer Stärke von vorzugsweise 0,05 mm bis 0,15 mm. Da diese Folie biegeelastisch ist, ändert sich die Betätigungskraft der einzelnen Tasten, die durch diese Folien verbunden sind nicht und bleibt weiterhin durch die mechanischen Eigenschaften der gummielastischen Schaltstößel bestimmt. Jedoch ist ein Wackeln oder Verkanten der weitestgehend starren Tasten unterbunden.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Explosionsdarstellung einer Tastatur nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die Tastatur der
Figur 1 ; - Fig. 3
- einen Schnitt längs der Linie A-A der
Figur 2 ; und - Fig. 4
- eine vergrößerte Ansicht eines Bereiches B der
Fig. 3 . - Die Tastatur der
Fig. 1 hat ein Gehäuse 1, in dem eine Leiterbahnplatte 2 angeordnet ist, die unter anderem die für eine Tastatur üblichen elektrischen Schaltkontakte 3 aufweist. Über der Leiterbahnplatte 2 ist eine Abstandhalterfolie 4 angeordnet, die den Schaltkontakten 3 zugeordnete Öffnungen 5 aufweist, durch welche Metalldome 6 hindurchragen, die an einer Schaltfolie 7 befestigt sind. Die Metalldome 6 sind konvex gewölbt, an der Schaltfolie 7 angeklebt und durch die Abstandhalterfolie 4 im Ruhezustand der Tastatur so gehalten, dass die den jeweiligen Metalldomen 6 zugeordneten Schaltkontakte 3 nicht miteinander verbunden sind. - Die Schaltfolie 7 mit den an ihr befestigten Metalldomen ist über eine Klebefolie 8 mit einer Silikonplatte 9 verbunden, von der mehrere, den Metalldomen 6 zugeordnete Schaltstößel 9.1, 9.2 und 9.3 abstehen, die einstückig in der Silikonplatte 9 ausgebildet sind. Die Schaltstößel 9.1-9.3 haben, wie im Zusammenhang mit
Fig.3 erläutert wird, Schaltzapfen, die durch Öffnungen der Klebefolie 8 hindurch ragen und die Schaltfolie 7 an den Stellen der Metalldome 6 berühren. Wird ein Schaltstößel vertikal in Richtung der Z-Achse niedergedrückt, so wird der zugeordnete Metalldom 6 verformt und berührt die zugeordneten Schaltkontakte 3, womit ein elektrischer Schalter geschlossen wird. - Die Schaltstößel 9.1-9.3 sind an ihrer von der Leiterbahnplatte 2 fortweisenden Oberseite mit einer bandartigen Folie 10 verbunden, was durch Klebestreifen 11.1 - 11.3 erfolgt, die beidseitig mit Klebstoff beschichtet sind. Alternativ kann die bandartige Folie 10 auch direkt auf die Schaltstößel 9.1-9.3 aufgeklebt werden. Wichtig ist, dass die bandartige Folie 10 alle Schaltstößel miteinander verbindet, biegeelastisch ist und zugfest. Mit anderen Worten kann die Folie 10 also in Z-Richtung durchgebogen werden, ist jedoch in der XY Ebene im wesentlichen nicht verform- oder dehnbar.
- Die bandartige Folie 10 ist auf ihrer anderen Seite über Klebestreifen 12.1, 12.2 und 12.3 mit plattenförmigen Tasten 13.1, 13.2 und 13.3 verbunden, wobei diese Tasten vorzugsweise aus hartem Kunststoff sind und daher auch nur in sehr geringem Umfang biegbar. Die in
Figur 1 dargestellten beiden äußeren Tasten 13.1 und 13.3 können einstückig in einen Gehäusedeckel 14 übergehen, der beispielsweise mit Zapfen 15, die in Bohrungen von Gehäuseseitenwänden 17 eingreifen, an dem Gehäuse 1 befestigt ist. Die Tasten 13.1 und 13.3 sind dabei in Verbindung mit den angrenzenden Teilen des Gehäusedeckels 14 und der Befestigung über die Zapfen 15 so weit elastisch, dass die Schaltstößel 9.1 und 9.3 so weit zusammengedrückt werden können, dass der gewünschte Schaltvorgang stattfindet. - Durch die bandartige Folie 10, die auch mit Teilen des Gehäusedeckels 14 verbunden sein kann, sind die Tasten 13 und die Schaltstößel 9 in der X/Y-Ebene fixiert und können aufgrund der Biegeelastizität der Folie 10 jedoch in Z-Richtung verschoben werden. Bei einem "schiefen", d.h. außermittigen Drücken einer der Tasten, z.B. der Taste 13.2, wird ein Verkanten durch die Folie 10 ebenfalls weitestgehend verhindert, so dass auch bei einem schiefen Drücken der Taste diese im wesentlichen doch nur in Z-Richtung bewegt wird.
-
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einr Tastatur nach der Erfindung, wobei hier nur drei Tasten 13.1, 13.2 und 13.3 vorgesehen sind, wobei die beiden Tasten 13.1 und 13.3 auch gleichzeitig noch Bestandteile eines Gehäusedeckels 14 sein können. Selbstverständlich kann das Prinzip der Erfindung auch bei anderen Tastenanordnungen angewandt werden, beispielsweise bei solchen Tastaturen, bei denen die Tasten in Form einer Matrix in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei dann die bandartige Folie sich über die Fläche aller Tasten erstreckt. -
Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A derFig. 2 . Man sieht hier die zwischen den Tasten 13.1, 13.2 und 13.3 und den Schaltstößeln 9.1, 9.2 und 9.3 angeordnete bandartige Folie 10, wobei inFig. 3 die Klebestreifen 11 und 12 derFig. 1 fortgelassen sind, da die bandartige Folie 10 auch direkt mit den Schaltstößeln 9 und den Tasten 13 verklebt werden kann. - Die SchaltStößel 9 haben an ihrer zur Leiterbahnplatte 2 weisenden Unterseite einen zylindrischen oder konischen vorspringenden Zapfen 16, der hier durch eine den Zapfen 16 umgebende Aussparung 17 gebildet ist. Dieser Zapfen 16 ragt in Richtung zu der Schaltfolie 7 und zu den konvex in Richtung zu den Zapfen 16 gewölbten Metalldomen 6. Die Metalldome 6 können sich bei mechanischer Belastung durch den Zapfen 16 so weit durchwölben, dass sie die zugeordneten Schaltkontakte 3 auf der Leiterbahnplatte 2 kontaktieren und dabei auch einen haptisch wahrnehmbaren Effekt auslöst, der üblicherweise als "Klick"-Effekt bezeichnet wird. Im Ausführungsbeispiel der
Fig. 3 sind alle Schaltstößel 9.1, 9.2 und 9.3 miteinander verbunden und zwar über Stege 18, die teilweise auf der Klebefolie 8 abgestützt sind. -
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Details B derFig. 3 und insbesondere den Übergangsbereich zwischen den Tasten 13.1 und 13.2, der von der bandartigen Folie 10 überbrückt wird, wobei diese Folie 10 durch Klebestreifen 11 und 12 mit den Schaltstößeln 9 bzw. den Tasten 13 verbunden ist, wobei die Klebestreifen 12 und 13 eine kleinere Oberfläche haben als die Schaltstößel 9 und die Tasten 13. - Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass der Begriff "Taste" nicht notwendigerweise ein isoliertes Bauteil bezeichnet. So kann beispielsweise ein mit elastisch verformbaren Schaltstößeln verbundener geschlossener Ring vier oder mehr Tasten bilden. Auch wäre denkbar, ein oder mehrere Segmente eines solchen Ringes gegenüber dem Rest des Ringes abzutrennen und als Taste zu definieren.
Claims (5)
- Tastatur mit mehreren plattenförmigen Tasten (13.1, 13.2, 13.2), die je über einen eigenen auf einer gemeinsamen Silikonplatte (9) getragenen Schaltstößel (9.1, 9.2, 9.3) mit einer elastisch verformbaren Schaltfolie (7) verbunden sind, wobei die Silikonplatte (9) über eine Klebefolie (8) mit der Schaltfolie (7) verbunden ist, wobei die Schaltstößel (9.1, 9.2, 9.3) einstückig mit der Silikonplatte (9) ausgebildet sind, wobei an der Schaltfolie (7) elektrisch leitfähige Metalldome (6) befestigt sind, die Schaltkontakten (3) einer Leiterbahnplatte (2) zugeordnet sind, wobei die Schaltstößel (9.1, 9.2, 9.3) Schaltzapfen (16) haben, die durch Öffnungen der Klebefolie (8) hindurch ragen und die Schaltfolie (7) an den Stellen der Metalldome (6) berühren und wobei alle Tasten (13.1, 13.2, 13.3) und alle diesen Tasten (13.1, 13.2, 13.3) zugeordneten Schaltstößel (9.1, 9.2, 9.3) mit einer biegeelastischen, jedoch eine vorbestimmte Zugfestigkeit aufweisenden bandartigen Folie (10) verbunden sind.
- Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (10) durch jeweils beidseitig mit Klebstoff beschichtete Klebestreifen (11, 12) mit den Tasten (13) und den Schaltstößeln (13) verbunden ist.
- Tastatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebestreifen (11, 12) jeweils eine kleinere Fläche haben als die Fläche der zu befestigenden Taste (13) und als die Fläche des jeweils zu befestigenden Schaltstößels (9).
- Tastatur nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (10) aus Polyethylenterephthalat besteht.
- Tastatur nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (10) eine Dicke zwischen 0,05 mm und 0,15 mm hat.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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