FR2625339A1

FR2625339A1 - Computer keyboard

Info

Publication number: FR2625339A1
Application number: FR8718148A
Authority: FR
Inventors: Enrico Guzzetti
Original assignee: PENDAR SARL
Current assignee: PENDAR SARL
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1989-06-30

Abstract

Computer keyboard comprising a set of keys brought back into the rest position by a single elastic layer after being depressed. According to the invention, the keys 1 comprise a plunger core 2 bearing on an elastic sheet 3 which, when a key is depressed, deforms a flexible sheet 8 with contacts 7. Applications: reduction in the time for manufacturing keyboards.

Description

CLAVIER INFORMATIQUE
La présente invention a pour objet un clavier informatique destiné en particulier, mais non exclusivement, à l'entrée de données dans un ordinateur ou analogue.COMPUTER KEYBOARD
The present invention relates to a computer keyboard intended in particular, but not exclusively, for entering data into a computer or the like.

On sait que de tels claviers, extrêmement répandus se composent d'un ensemble de touches, correspondant généralement à une répartition matricielle de contacts électriques ou optiques. Par un système d'exploitation approprié, il est ainsi possible de détecter l'enfoncement d'une touche déterminée par une modification déterminée des caractéristiques électriques de la matrice, une correspondance biunivoque étant établie entre la matrice et l'ensemble des touches.We know that such keyboards, extremely widespread consist of a set of keys, generally corresponding to a matrix distribution of electrical or optical contacts. By an appropriate operating system, it is thus possible to detect the depression of a key determined by a determined modification of the electrical characteristics of the matrix, a one-to-one correspondence being established between the matrix and all of the keys.

Afin de simplifier la construction de tels claviers, il est déjà connu de réaliser la matrice par impression des circuits et des composants capacitifs sur un support transparent par exemple en "MYLAR" (Marque déposée), dans le cas des claviers dits capacitifs, c'est-à-dire de claviers dans lesquels une liaison est établie par enfoncement d'une touche, cet enfoncement rapprochant deux armatures d'un condensateur. Une touche d'un tel clavier est représentée sur la figure 1 pour expliquer l'art antérieur dans le domaine.In order to simplify the construction of such keyboards, it is already known to produce the matrix by printing circuits and capacitive components on a transparent support, for example in "MYLAR" (registered trademark), in the case of so-called capacitive keyboards, it that is to say of keyboards in which a connection is established by pressing a key, this depression bringing two armatures of a capacitor. A key of such a keyboard is shown in Figure 1 to explain the prior art in the field.

Une touche comprend un cabochon 1 généralement enclipsé sur un noyau plongeur 2 mobile à l'intérieur du support de touche et rappelé vers le haut par des ressorts (non référencés). Le noyau plongeur 2 est solidarisé à sa partie inférieure d'un piston 3 composite comprenant au moins une feuille métallique généralement en aluminium recouverte d'une couche isolante, qui, lorsque la touche est enfoncée, vient en regard d'une armature 4 imprimée sur la feuille isolante 5. Le rapprochement de l'armature 3 de l'armature 4 provoque, bien évidemment, une augmentation notable de la capacité du condensateur, et par suite, le passage du courant. A key comprises a cap 1 generally clipped onto a plunger core 2 movable inside the key support and returned upwards by springs (not referenced). The plunger core 2 is secured at its lower part to a composite piston 3 comprising at least one metal sheet generally made of aluminum covered with an insulating layer, which, when the key is pressed, comes opposite a frame 4 printed on the insulating sheet 5. The approximation of the armature 3 of the armature 4 obviously causes a notable increase in the capacitance of the capacitor, and consequently, the flow of current.

Pratiquement, il n'existe dans la touche aucun passage de courant, mais l'armature 4 est séparée en deux parties désignées dans la technique par "driver" et "sens", la partie "driver" étant alimentée en courant en permanence, -alors que la partie "sens" de détection n'est alimentée que lorsque la touche est enfoncée, la liaison capacitive s'établissant à travers des capacités, respectivement 4, 3 et 3, 4, en série.In practice, there is no current passage in the key, but the armature 4 is separated into two parts designated in the art by "driver" and "direction", the "driver" part being supplied with current continuously, - while the "direction" part of detection is only supplied when the key is pressed, the capacitive connection being established through capacities, respectively 4, 3 and 3, 4, in series.

Ce mode de connexion est fonctionnellement supérieur au mode de connexion par résistance qui implique un contact mécanique et, par suite, des variations de résistance de constriction en fonction de la force d'appui sur la touche et aussi des variations de résistance en fonction de l'usure des deux parties en contact.This connection mode is functionally superior to the resistance connection mode which involves mechanical contact and, consequently, variations in constriction resistance as a function of the pressing force on the key and also variations in resistance as a function of the wear of the two parts in contact.

En effet, les claviers capacitifs présentent par rapport aux claviers résistifs, l'avantage d'assurer le "key roll over", c'est-à-dire, que dans le cas de l'appui simultané de touches, la détection de l'enfoncement de la dernière touche enfoncée est signalé. Ils permettent également la mise en place d'un balayage dynamique avec mesure de l'intensité par dérivation de la tension par rapport au temps, ce qui permet d'établir une liaison directe entre l'intensité du courant prélevé et la capacité d'une touche enfoncée puisque
i = C. dV.In fact, capacitive keyboards have the advantage compared to resistive keyboards of ensuring "key roll over", that is to say, that in the case of simultaneous pressing of keys, the detection of the the last key pressed is signaled. They also make it possible to set up a dynamic scan with measurement of the intensity by deriving the voltage with respect to time, which makes it possible to establish a direct link between the intensity of the current drawn and the capacity of a key pressed since
i = C. dV.

dt
Mais, malgré l'impression des connexions et composants sur un support transparent, ce qui élimine des opérations de câblage longues et coûteuses, la construction d'un tel clavier demande néanmoins beaucoup de temps, notamment en raison du fait que les touches doivent être implantées une à une, après gravure des cabochons.dt
But, despite the printing of the connections and components on a transparent support, which eliminates long and costly wiring operations, the construction of such a keyboard nevertheless requires a lot of time, in particular due to the fact that the keys must be implanted one by one, after engraving the cabochons.

Un premier objet de la présente invention est la réalisation d'un clavier intégré, c'est-à-dire dans lequel toutes les touches peuvent être montées en même temps, se présentant sous la forme de couches multiples. A first object of the present invention is the production of an integrated keyboard, that is to say in which all the keys can be mounted at the same time, being in the form of multiple layers.

Un second objet de l'invention est un clavier utilisant une technologie résistive-capacitive, conservant les avantages de la technologie capacitive en en supprimant certains inconvénients.A second object of the invention is a keyboard using resistive-capacitive technology, retaining the advantages of capacitive technology while eliminating certain disadvantages.

Selon la présente invention, le clavier informatique comprenant un ensemble de touches, chacune correspondant topologiquement à un point de connexion d'une matrice, la matrice et les composants de celle-ci étant imprimés sur un support plan, est caractérisé en ce que les touches sont solidaires de noyaux plongeurs dont les extrémités portent sur une couche élastique, la couche élastique agissant sur un contact électrique, disposé au-dessous du noyau, le contact comprenant au moins deux plages conductrices disposées en regard l'une de l'autre, connectées à la matrice et au moins l'une d'elles étant portée par une feuille imprimée flexible.According to the present invention, the computer keyboard comprising a set of keys, each corresponding topologically to a connection point of a matrix, the matrix and the components thereof being printed on a flat support, is characterized in that the keys are integral with plunger cores, the ends of which bear on an elastic layer, the elastic layer acting on an electrical contact, arranged below the core, the contact comprising at least two conductive pads arranged opposite one another, connected to the matrix and at least one of them being carried by a flexible printed sheet.

Ainsi, la couche élastique assure la fonction de retour de la touche dans sa position de repos après qu'elle ait été enfoncée, et permet d'établir un contact isolé entre les deux plages conductrices. Par ailleurs, la construction du clavier est grandement simplifiée dans la mesure où celui-ci présente une structure en couches introduites successivement dans un carter, à savoir une première couche portant des contacts une couche d'isolation percée de trous aux endroits des contacts une seconde couche portant des contacts et des composants tels que des condensateurs une couche isolante de matériau élastique et une couche de touches montées coulissantes dans un carter.Thus, the elastic layer ensures the function of returning the key to its rest position after it has been pressed, and makes it possible to establish an isolated contact between the two conductive pads. Furthermore, the construction of the keyboard is greatly simplified insofar as it has a layered structure successively introduced into a casing, namely a first layer carrying contacts an insulation layer pierced with holes at the places of the contacts a second layer carrying contacts and components such as capacitors, an insulating layer of elastic material and a layer of keys mounted sliding in a casing.

Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque point de contact correspondant à une touche, est constitué par une cellule incluant un interrupteur mécanique et un condensateur connectés en série. According to another characteristic of the invention, each contact point corresponding to a key, is constituted by a cell including a mechanical switch and a capacitor connected in series.

Le condensateur, qui peut être imprimé de part et d'autre de la couche isolante correspondante, présente l'avantage, par rapport à la technique classique des claviers capacitifs, d'avoir une valeur C fixe. Ainsi, quelle que soit la qualité mécanique du contact établi par l'interrupteur, la réponse du condensateur sera franche c'est-à-dire que, dès que l'interrupteur est fermé, le condensateur se charge rapidement, cette charge étant détectée par le balayage dynamique.The capacitor, which can be printed on either side of the corresponding insulating layer, has the advantage, compared to the conventional technique of capacitive keyboards, of having a fixed value C. Thus, whatever the mechanical quality of the contact established by the switch, the response of the capacitor will be frank, that is to say that, as soon as the switch is closed, the capacitor charges quickly, this charge being detected by dynamic scanning.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent - la figure 1, une touche de clavier capacitif connu - la figure 2, le schéma électrique d'une cellule de contact
selon l'invention - la figure 3, un schéma de principe d'un interrupteur selon
l'invention - la figure 4, un schéma de branchement d'une cellule de
contact - la figure 5, une vue en coupe verticale dans deux plans
perpendiculaires selon les lignes V-V et 5-5 de la figure 6
d'un clavier selon l'invention - la figure 6, une coupe horizontale selon la ligne VI-VI de
la figure 5.Other characteristics and advantages of the invention will appear during the following description of a particular embodiment, given solely by way of nonlimiting example, with reference to the drawings which represent - Figure 1, a key of known capacitive keyboard - Figure 2, the electrical diagram of a contact cell
according to the invention - Figure 3, a block diagram of a switch according
the invention - Figure 4, a connection diagram of a cell
contact - Figure 5, a vertical sectional view in two planes
perpendicular along lines VV and 5-5 of figure 6
of a keyboard according to the invention - Figure 6, a horizontal section along line VI-VI of
Figure 5.

Sur la figure 2, conformément à une caractéristique de l'invention, une cellule de contact est constituée d'un condensateur 5 et d'un interrupteur 6. A chaque touche est associée une cellule de contact et vice-versa. C'est la fermeture du contact 6 qui va permettre la charge du condensateur 5. Il en résulte que, par un balayage dynamique, il sera possible de savoir si une touche est enfoncée ou non. In FIG. 2, in accordance with a characteristic of the invention, a contact cell consists of a capacitor 5 and a switch 6. Each contact is associated with a contact cell and vice versa. It is the closing of the contact 6 which will allow the charging of the capacitor 5. It follows that, by a dynamic scanning, it will be possible to know whether a key is pressed or not.

La figure 3 est un schéma de principe montrant comment est réalisé un interrupteur 6 conformément à une caractéristique de l'invention. La matrice d'interconnexion comprend une feuille supérieure 8, par exemple en polyester ou plus généralement en une matière plastique souple. Cette feuille porte, espacées au pas des touches, sur sa face inférieure, des plages 7 conductrices de contact dont une seule apparaît sur la figure 3.Figure 3 is a block diagram showing how a switch 6 is made in accordance with a feature of the invention. The interconnection matrix comprises a top sheet 8, for example of polyester or more generally of a flexible plastic material. This sheet carries, spaced apart from the keys, on its underside, contact conductive pads 7 of which only one appears in FIG. 3.

Sur une seconde feuille 9, qui n'est pas nécessairement élastique, sont imprimées des plages 7, du côté intérieur.On a second sheet 9, which is not necessarily elastic, pads 7 are printed on the inside.

Entre les feuilles 8 et 9, est intercalée une feuille isolante 10 qui est percée aux endroits des plages de contact 7, c'est-à-dire aux points d'implantation des touches.Between the sheets 8 and 9, an insulating sheet 10 is interposed which is pierced at the locations of the contact pads 7, that is to say at the points where the keys are installed.

Bien entendu, les plages 7 sont reliées électriquement avec des conducteurs (non représentés). Conformément à l'invention, le contact est établi par une pression sur la feuille 8, pression qui réalise un contact mécanique entre deux plages 7 et par suite, entre les conducteurs qui leur sont reliés électriquement.Of course, the pads 7 are electrically connected with conductors (not shown). According to the invention, the contact is established by a pressure on the sheet 8, pressure which makes a mechanical contact between two pads 7 and therefore between the conductors which are electrically connected to them.

Alternativement, la plage conductrice 7 portée par la feuille 8 peut n'être pas alimentée, mais établir simplement un contact électrique entre deux plots alimentés portés par la feuille 9, comme dans le cas des condensateurs de l'art antérieur.Alternatively, the conductive pad 7 carried by the sheet 8 may not be supplied, but simply establish an electrical contact between two powered pads carried by the sheet 9, as in the case of the capacitors of the prior art.

La pression sur la feuille 8 est, bien entendu, exercée par le noyau plongeur 2 d'une touche à travers une feuille de caoutchouc 3 qui sera décrite ultérieurement.The pressure on the sheet 8 is, of course, exerted by the plunger core 2 with a touch through a rubber sheet 3 which will be described later.

De préférence, et afin de simplifier la fabrication, les feuilles 8 et 9 sont obtenues à partir d'une même feuille imprimée sur un seul côté, et repliée en son milieu sur le masque 10.Preferably, and in order to simplify manufacture, the sheets 8 and 9 are obtained from the same sheet printed on one side only, and folded in the middle on the mask 10.

Après arrêt de la pression, la touche remonte dans sa position de repos par un retour élastique du caoutchouc, et la feuille 8 reprend sa position de repos par élasticité, de sorte que le contact mécanique et électrique entre les plages 7 est rompu.After stopping the pressure, the key rises in its rest position by an elastic return of the rubber, and the sheet 8 resumes its rest position by elasticity, so that the mechanical and electrical contact between the pads 7 is broken.

La figure 4 représente un montage possible d'une cellule de contact. Dans ce cas, le diélectrique du condensateur 5 est constitué par la feuille isolante 10, par exemple en Mylar, d'une épaisseur de l/lOème de mm, par exemple. Bien entendu, après chaque balayage, un condensateur tel que 5, est déchargé et le clavier dans son ensemble est remis à zéro. Figure 4 shows a possible mounting of a contact cell. In this case, the dielectric of the capacitor 5 is constituted by the insulating sheet 10, for example made of Mylar, with a thickness of l / lOème of mm, for example. Of course, after each scan, a capacitor such as 5 is discharged and the keyboard as a whole is reset to zero.

Les figures 5 et 6 représentent une partie d'un clavier selon l'invention. On retrouve sur la figure 5, un cabochon de touche 1, un noyau plongeur 2, formant partie intégrante de la touche, le noyau étant terminé par un piston 13. La touche est avantageusement moulée en une matière plastique résistante. Le piston 13, s'insère dans une cavité d'une pièce en caoutchouc 3 qui s'étend sur toute la surface du clavier et présente, au-dessous de chaque touche, une forme générale en "M" dont les jambages extérieurs 15 sont d'épaisseur réduite par rapport à l'épaisseur du reste de la pièce, le jambage intérieur 14 étant de même épaisseur que l'ensemble de la feuille. Le jambage 14 joue le rôle de. marteau destiné i amener en contact les plages conductrices 7 comme expliqué précédemment.La diminution d'épaisseur des parties 15 permet d'obtenir une plus grande souplesse d'enfoncement des touches.Figures 5 and 6 show part of a keyboard according to the invention. We find in Figure 5, a key cap 1, a plunger core 2, forming an integral part of the key, the core being terminated by a piston 13. The key is advantageously molded in a resistant plastic material. The piston 13 is inserted into a cavity of a rubber part 3 which extends over the entire surface of the keyboard and has, below each key, a general "M" shape, the outer legs 15 of which are of reduced thickness compared to the thickness of the rest of the part, the inner jamb 14 being the same thickness as the whole of the sheet. The jamb 14 plays the role of. hammer intended to bring the conductive pads 7 into contact as explained above. The reduction in thickness of the parts 15 makes it possible to obtain greater flexibility in pressing the keys.

Les touches 1, 2, sont incluses dans un support commun 11 à l'intérieur duquel elles peuvent coulisser, par l'intermédiaire du noyau 2.The keys 1, 2 are included in a common support 11 inside which they can slide, via the core 2.

Comme celà apparait sur la figure 6, la section -d'une touche est creuse, et chaque touche est guidée dans des rainures 19.As shown in FIG. 6, the section of a key is hollow, and each key is guided in grooves 19.

Des nervures 16 qui ont pour but d'empêcher la rotation de la touche sur elle-même. La course d'une touche est limitée d'une part, vers le haut par une butée inférieure 17 et, d'autre part, vers le bas par une butée supérieure 18. La butée 18 coulisse dans une rainure 19. Ribs 16 which are intended to prevent the rotation of the key on itself. The stroke of a key is limited on the one hand, upwards by a lower stop 17 and, on the other hand, downwards by an upper stop 18. The stop 18 slides in a groove 19.

On a représenté sur la figure 5, à droite de la figure, une touche en position de repos, en traits pleins, et en position de travail, en traits mixtes. En position de travail, un contact électrique est établi, par contact physique entre deux plages conductrices 7 comme représenté sur la figure 3. There is shown in Figure 5, to the right of the figure, a key in the rest position, in solid lines, and in the working position, in dashed lines. In the working position, an electrical contact is established, by physical contact between two conductive pads 7 as shown in FIG. 3.

La coupe de droite de la figure 5 est une coupe selon la ligne 5-5 de la figure 6, alors que la coupe de gauche est effectuée selon la ligne V-V de cette même figure. On obtient ainsi une structure simple et fiable, ne nécessitant qu'un temps de montage réduit par rapport aux claviers de la technique antérieure.The right section of Figure 5 is a section along line 5-5 of Figure 6, while the left section is made along line V-V of this same figure. A simple and reliable structure is thus obtained, requiring only a reduced assembly time compared to the keyboards of the prior art.

Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être introduites, notamment par substitution de moyens techniquement équivalents sans pour autant sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that many variants can be introduced, in particular by substitution of technically equivalent means without departing from the scope of the invention.

Claims

conductive (7) also connected to the matrix.

bring it into contact with at least a second track

elastic (3) acting on a conductive pad (7) to

ends bear on an elastic layer (3), the layer

secured to plunger cores (2), the

flat support, characterized in that the keys (1) are

passive components thereof being printed on a

of a matrix connected to a system, the matrix and the

each corresponds topologically to a connection point

1. Computer keyboard including a set of keys including

2. Keyboard according to claim 1, characterized in that the

elastic layer (3) present, above each key,

an "M" section whose side walls (15) are

thinned with respect to the central part (14).

3. Keyboard according to one of claims 1 or 2, characterized

in that the matrix includes a set of cells of

contact can be closed by pressing a key,

each cell including a value capacitor

fixed (5) and a switch (6).

4. Keyboard according to claim 3, characterized in that, at

minus one of the contacts (7) of a switch (6) is

printed on a flexible plastic sheet (8).

5. Keyboard according to claim 4, characterized in that the

components (5, 7) of the matrix circuits are printed

on a flexible sheet folded in the middle, so that

its sides (8, 9) come opposite one another, after

insertion of an insulating sheet (10) pierced with holes

below each key (1).

6. Keyboard according to any one of claims

previous, characterized in that it consists of

layers (9, 10, 8, 11) superimposed inside a

casing.

7. Keyboard according to any one of the claims

previous, characterized in that pressing on the

cabochon (1) of a key forms a contact between two

electrodes (7) carried by the sheet (9).