NO305498B1 - Flattastatur - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et flattastatur med piezoelektriske elementer anordnet mellom grunn- og en dekkfolie, hvilke piezoelektriske elementer frembringer ved en hovedsakelig veiløs, mekanisk påkjenning et elektrisk signal.

Et slik tastatur er f.eks. kjent fra EP-publikasjon nr. 210 386. Her er mellom henholdsvis grunn- og dekkfolien anordnet et ytterligere sjikt i form av en stiv avstandsholdefolie, som har utsparinger for de piezoelektriske elementene og hvis tykkelse i det vesentlige tilsvarer tykkelsen på dette elementet. Denne stive avstandsholdefollen har mellom annet funksjon å holde de piezoelektriske elementene i posisjon, skille lederbanene fra hverandre på grunn- og dekkfolien og forhindre krysstale mellom tilliggende taster.

Anbringelsen av en slik avstandsholdefolie medfører imidler-tid ytterligere arbeidsforløp ved fremstillingen av tastaturet. Videre er det nødvendig med totalt tre folier og klebesjikt. Foreliggende oppfinnelse har til oppgave å tilveiebringe et tastatur av den innledningsvis nevnte art hvor ovenfornevnte ulemper unngås.

Løsningen på denne oppgaven tilveiebringes ved tastatur av den innledningsvis nevnte art og hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1 og de påfølgende uselvstendige kravene.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er det blitt mulig å fjerne avstandsholdefolien uten derved å påvirke tastaturets funksjon. Flattastaturet kan fremstilles i løpet av få arbeidsforløp og med liten tykkelse.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere ved hjelp av utførelseseksempler og med henvisning til teg-ningene, hvor: Fig. 1 viser et snitt gjennom dekk- og grunnfolien til en første utførelsesform av flattastaturet. Fig. 2 viser flattastaturet ifølge fig. 1 med ytterligere

bæreplate.

Fig. 3 viser en skjematisk fremvisning av en første

fremstillingsvariant av et slik flattastatur.

Fig. 4 viser et snitt gjennom en ytterligere utførelsesform

av flattastaturet med ytterligere bæreplate.

Fig. 5 viser et snitt gjennom en tredje utførelsesform av

flattastaturet med ytterligere bæreplate.

Fig. 6 viser en skjematisk fremstilling av en mulig

lederbane-anordning.

Fig. 7 viser snitt gjennom dekk- og grunnfolien til den første utførelsen av flattastaturet med en ytterligere, stiv frontplate. Fig. 8 viser en ytterligere variant av flattastaturet med

uthvelvet dekk- og grunnfolie.

Fig. 9 viser en utførelsesform av flattastaturet, ved hvilket dekkfolien har utsparinger for piezoelektriske elementer. Fig. 10 viser en andre fremstillingsvariant av flattastaturet .

Ved hjelp av fig. 1 skal grunnoppbygning av flattastaturet bli beskrevet før man går inn på de videre figurene som viser forskjellige varianter av oppfinnelsen. Begrepene dekk- og grunnfolie utelukker ikke at flattastaturet i avhengighet av anvendelsen også kan innsettes omsnudd, dvs. med grunnfolien mot tastatursiden. Fig. 1 viser snitt gjennom to nabotaster 1, 2 til tastaturet. Disse har en grunnfolie 3 og en dekkfolie 4, hvilke innbefatter mellom seg piezoelektriske elementer 5 anordnet for hver tast 1, 2. Disse elementene er plateformede keramikk- eller krystallelementer, mellom hvilkes dekk- og grunnflater det ved mekanisk belastning oppbygges en elektrisk spenning. Disse spenningene kan, som i og for seg kjent, bli tatt ut og ved hjelp av en grense-snittelektronikk bli registrert som påvirkningssignal. Det piezoelektriske elementet 5 er anordnet på en skivelignende metall- eller keramikkbærer 7, som gir elementet 5 den nødvendige mekaniske stabiliteten og samtidig tjener som nedre kontaktflate.

Ved sin overside er de piezoelektriske elementene forsynt med en tilslutningsflate 10 av ledende materiale. Såvel den nedre kontaktflaten 7 som også den øvre tilslutningsf laten 10 står i kontakt med lederbaner, som er anordnet på den indre flaten til folien, som skal bli beskrevet nærmere senere.

Ved foreliggende oppbygning kan såvel dekkfolien 4 som også grunnfolien 3 ved hver tast 1, 2 være hvelvet slik at det mellom dekk- og grunnfolien dannes respektive kammer 6 for opptak av piezoelektriske elementer. Hvert kammer tilsvarer i sin utstrekning i det vesentlige det deri anbrakte piezoelektriske elementet 5 på sin bærer 7. Ved eksempelet på fig. 1 er opphvelvingen begrenset til dekkfolien 4, slik at det er en plan grunnfolie 3 tilstede.

Grunn- og dekkfolien 3, 4 er forøvrig i områder mellom kammerne 6 forbundet kraftsluttende med hverandre, og dette kan tilveiebringes ved hjelp av et klebesjikt 8 eller ved laminering eller kasjering av foliene. Kammerne 6 danner dermed en form for boble mellom de to forbundede foliene 3, 4, i hvilke de piezoelektriske elementene 5, 7 befinner seg. Påvirkningen av tastaturet er likevel mulig, idet den foregår praktisk talt veiløs, som beskrevet senere.

Ved hjelp av flg. 2 skal nå funksjonsmåten bli nærmere beskrevet. Det beskrevne flattastaturet er anordnet ved hjelp av en overføringskleber 19, som danner huller 14 i tast-området, anordnet på en bæreplate 9. Overføringskleberen (f.eks. av typen 3 M, 468) kan ha en tykkelse på kun ca. 1/10 mm. Hullene 14 sikrer at de piezoelektriske elementene 5 ved tastepåvirkning påkjennes ved bøying. De i bøyemodus uten merkbar veipåkjente elementer frembringer et spenningssignal, som registreres som tastesignal. På fig. 2 er påvirkningskraften K skjematisk antydet på dekkfolien 4 til den ene tasten 2. Da dekkfolien 4 i mellomområdet til tilliggende tast 1 ligger an på grunnfolien 3 og er kraf tsluttende forbundet med denne, blir påvirkningskraften K i mellomområdet fullstendig nedbygd, også når dekkfolien 4 er relativt stivt utformet. Det finner derved ikke sted noe krysstale mellom tilliggende taster 1, 2, noe som heller ikke skjer ved tett til hverandre anordnede taster.

Da det ved tastepåvirkning ikke utføres noen merkbar tastevei er dekkfolien 4 utsatt lite for belastning.

Som allerede nevnt kan dekkfolien 4 være relativt stivt utformet. I dette tilfelle er uthvelvingene 11 i dekkfolien 4 fast innpreget. Anvendes en relativt elastisk folie, så kan uthvelvingene 11 dannes ved elastisk deformering av nevnte folie, som vist f.eks. på fig. 4 og fig. 8. I begge til-fellene blir ved en avrundet, kantefri utforming av uthvelvingen 11 den mekaniske påkjenningen i dette området redusert.

På fig. 4 er vist et utførelseseksempel ved hvilket det piezoelektriske elementet 5 og metallbæreren 7 har en hvelving. Metallbæreren 7 ligger kun ved sin periferi mot grunnfolien 3 og kan i sentrum påkjennes bøyeelastisk. Dermed blir det piezoelektriske elementet 5 påkjent i bøyemodus og frembringer uten en merkbar veitilbakelegging et spenningssignal. Derved blir altså uthvelvingen 11 til dekkfolien 4 ikke merkbart trykt inn. Grunnfolien 3 er derved på den beskrevne måten avstøttet på en bæreplate 9, idet det ikke er nødvendig med noen huller 14 i overføringsklebesjiktet. Det er derved også mulig å utforme grunnfolien 3 som en stiv bæreplate.

Det samme gjelder også for utførelsen vist på fig. 5. Her blir bøyepåkjenningen av det piezoelektriske elementet 5 på bæreren 7 tilveiebrakt ved hjelp av en på dekkfolien 4 anordnet knast 13 såvel som et på grunnfolien 3 anordnet ringformet anlegg 12.

For å kunne ta ut spenningene fra hvert piezoelektrisk element 5 ved tastepåvirkningen, er kontaktflatene 7, 10 forbundet via lederbaner med en grensesnitt-elektronikk. Lederbanene er, som allerede nevnt, anordnet på innsiden av grunn- og dekkfolien og kan f.eks. være påført ved hjelp av en trykkmetode.

På fig. 6 er vist en slik anordning i grenseflatene mellom grunn- og dekkfolien, idet de svart uttrukne lederbanene 15 på dekkfolien og de som dobbelstrek tegnede lederbaner 16, som danner en felles jordkontakt, er anordnet på grunnfolien. Som det fremgår krysser lederbanen 15 på dekkfolien kun ved tastene 1, 2 med lederbanen 16 på grunnfolien slik at det unngås en kortslutning selv om alle lederbanene forløper i samme plan.

Ved krysningsstedene blir henholdsvis øvre og nedre kontakt-flater 7, 10 til det piezoelektriske elementet brakt i kontakt.

Ved det isolerende klebesjikt 8 mellom folien 3, 4 eller ved isolerte lederbaner 16 kan det også være foretatt krysninger mellom lederbanene i forbindelsesplanet. Dekk- eller grunnfolien kan derved være utformet som metallfolie og danner den felles jordingskontakten 16 for alle de piezo elektriske elementene, idet metallfollen i det øvrige området er forsynt med et isolasjonssjikt, som forhindrer en kortslutning med de andre lederbanene 15. Isolasjonssjiktet kan derved samtidig danne klebesjiktet 8 mellom folien 3, 4.

Som dekk- og grunnfolie 3, 4 er anordnet kunststoffolier (eller eventuelt metallfolier). Grunnfolien 3 kan derved ha en tykkelse på tilnærmet 0,4 mm og dekkfolien en tykkelse på tilnærmet 0,1 mm.

På fig. 3 er skjematisk fremstilt en første fremgangsmåte for å binde samme foliene 3, 4 til flattastatur. Denne er egnet for relativt stive, platelignende anordninger med begrenset utstrekning. Først blir de piezoelektriske elementene 5 anordnet på sine bærere 7 på grunnfolien. I områdene 17 foretas utsparing, hvilke utsparinger eventuelt ikke er forsynt med klebesjiktet 8. Dekkfolien 4 blir deretter presset ved hjelp av et stempel 18 (skjematisk vist) mot grunnfolien 3. Stempelet 18 har derfor utsparinger 19, som tilsvarer uthvelvingene 11.

Stempelet 18 kan bli oppvarmet slik at dekkfolien 4 lamineres under varme- og trykkpåvirkning mot grunnfolien 3.

Dekkfolien 4 kan derved på forhånd være forsynt med inn-pregede hvelvinger 11 eller disse kan frembringes først ved sammenbinding av dekk- og grunnfolien. Blir det anvendt en elastisk dekkfolie 4 så spennes denne under elastisk utvidelse over det piezoelektriske elementet (jfr. f.eks. fig. 4) hvorved det fremkommer en lett, mekanisk forspenning, som påvirker på en gunstig måte tilslutningskontaktkreftene.

Blir, som skjematisk antydet på fig. 3, fremstillingen foretatt i en inertgassatmosfære, så fylles de enkelte kammerne 6 med inertgass. Dermed er det mulig å forhindre over lang tid en oksidering av kontaktflatene, hvorved påvirkningssikkerheten for tastene økes.

Fig. 10 viser skjematisk en andre fremstillingsmetode, med hvilken flattastaturet kan fremstilles ved kontinuerlig forløp. Grunn- og dekkfoliene 3, 4 trykkes først med lederbaner, og blir så fortløpende sammenføyd mellom to valser 22, 23 etter at det på grunnfolien 3 er anbrakt et klebemiddel 8 med utsparede områder 17. Før sammenføyingen legges de piezoelektriske elementene 5 på sine bærere 7. Valsene 22, 23 har tilsvarende utsparinger 24, hvorved det unngås en beskadigelse av de piezoelektriske elementene 5. Istedenfor klebing av sjiktene kan også en sveising bli foretatt.

Med en slik fremgangsmåte kan flattastaturet fremstilles i båndform. De enkelte tastaturene kan deretter bli skåret bort fra båndet. Som det fremgår av fig. 8 kan det derved såvel i grunnfolien som også i dekkfolien være tilstede uthvelvinger 11. De nedre uthvelvingene 11 på grunnfolien 3 opptas i hullene 14 på overføringsklebesjiktet 19.

De beskrevne tastaturene ved de forskjellige utførelsene kan være anordnet slik at dekkfolien 4 danner direkte overflaten til tastaturet. Dette er spesielt mulig ved anvendelse av tykkere dekkfolier 4.

Skal tastaturet bli forsynt med en spesiell motstandsdyktig eller en vesentlig plan overflate, så blir det foran dekkfolien 4 anordnet en stiv frontplate 20, som vist på fig. 7. Dette kan f.eks. være en metallplate eller en pleksiglass-plate med 5 mm tykkelse, som ved tastene 1, 2 har utsparinger som opptar hvelvingen 11. Der er tykkelsen på frontplaten f.eks. redusert til ca. 2 mm, idet det oppstår en lokalt svekket sone for overføring av tastetrykket på den der underliggende strukturen.

Frontplaten 20 ligger med den svekkede sonen med baksiden mot hvelvingen 11 og med de ikke-svekkede sonene på det der mellomliggende området til dekkfolien 4. Derved forhindres en krysstale mellom to tilliggende taster 1, 2. Denne ut-formingen har den fordelen at tastaturet er beskyttet mot beskadigelse og har derved kun en litt større total tykkelse. Istedenfor en frontplate 20 kan det være anordnet et dekksjikt av en støpemasse, f.eks. kunstharpiks, idet de lokalt svekkede sonene ved de enkelte tastene fremkommer ved støpingen.

Frontplaten kan også samtidig danne dekkfolien, som antydet på fig. 9. Kammerne 6 for de piezoelektriske elementene dannes av utsparinger 25 på undersiden av frontplaten 4.

De beskrevne flattastaturene har de mest forskjellige anvendelser. De egner seg spesielt også for anvendelse hvor det opptrer høye mekaniske påkjenninger og hvor det kan forventes fuktighetspåvirkning på tastaturet. Reaksjons-følsomheten til de veifrie tastene kan optimalt innstilles ved valg av folie- henholdsvis dekkplatetykkelse og grense-snittelektronikken.

Claims (10)

1. Flattastatur med mellom en grunn- og en dekkfolie (3, 4) anordnede, piezoelektriske elementer (5), som ved en hovedsakelig veiløs, mekanisk påkjenning frembringer et elektrisk signal,karakterisert vedat grunn- og dekkfolien (3, 4) er forbundet med hverandre og danner mellom seg boblelignende kammer (6) for opptak av respektive piezoelektriske elementer (5).

2. Flattastatur ifølge krav 1,karakterisertved at grunn- og dekkfolien (3, 4) er forbundet kraftsluttende med hverandre rundt kamrene (6).

3. Flattastatur ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat grunnfolien (3) henholdsvis dekkfolien (4) er forsynt med hvelvinger (11) for dannelse av kamrene (6) for de piezoelektriske elementene (5).

4. Flattastatur ifølge krav 3,karakterisertved at hvelvingene (11) er preget inn i dekkfolien (4).

5. Flattastatur ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat hvert av de piezoelektriske elementene (5) er festet på en stiv bæreskive (7), via hvilken elementet får kontakt på dens underside, og at hvert piezoelektriske element (5) ved sin overside er forsynt med en tilslutningsflate (10) av ledende materiale.

6. Flattastatur ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat hvert piezoelektrisk element er opplagret slik at det ved tastepåvirkning påkjennes med bøying.

7. Flattastatur ifølge krav 6,karakterisertved at grunnfolien (3) er anordnet ved hjelp av et overføringsklebesjIkt (19) på en bærende plate (9), idet overføringsklebesjiktet (19) danner åpninger (14) ved tastene (1, 2) for å sikre en kantavstøtting av de piezoelektriske elementene (5).

8. Flattastatur ifølge et av kravene 1-6,karakterisert vedat dekk- eller grunnfolien er en metallfolie, idet de to foliene er forbundet med hverandre via et isolasjonssjikt (8).

9. Flattastatur ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat dekkfolien (4) er dannet av en i hovedsaken stiv plate eller at frontsidig er anordnet en ytterligere, i hovedsaken stiv frontplate (20), som har en plan fremside og ved sin bakside utsparinger (21) for hvelving av dekkfolien slik at den avstøtter seg overalt på dekkfolien.

10. Flattastatur ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat grunnfolien (3) er utformet som bærende plate eller ligger an på en ytterligere bæreplate (9).