NO822906L - Kapasitiv tastbryter. - Google Patents

Description

Tynne kontaktmembran-tastbrytere oppviser ikke den rent høye pålitelighet som andre typer tastbrytere, f.eks. magnet-kjerne-tastbrytere av den'art som er vist i US patent nr. 4 227 163. Kontaktmembran-tastbrytere har imildertid til-strekkelig pålitelighet for mange anvendelser til vesentlig lavere omkostninger. En type kontaktmembran-tastbryter er beskrevet i en artikkel under tittelen "Touch Panel Switches Are Based On Membrane Switch Concept", publisert i "Computer Design" desember 1979. I denne type tastbryter er to med inn-byrdes avstand anordnede membranlag som er belagt med på linje innrettede, ledende kontaktflater adskilt i en åpning som er utformet i et avstandselement. Når den øvre bøyelige membran trykkes inn dannes kontakt mellom den øvre og nedre kontakt-flate for'derved å slutte bryterkretsen. Men i og med at det dreier, seg om en kontaktbryter har den de iboende mangler som er karakteristiske for. alle kontaktbrytere, dvs. slitasje, muligheten for oksydering og korrosjon av kontaktflatene, etc.

Selv om kapasitive tastbrytere er ønskelige -på grunn av deres potensielt større pålitelighet og lenger levetid, er disse brytere, slik de hittil har vært konstruert, vesentlig dyrere enn de enkle kontaktmembranbrytere. En annen membran-kontaktbryter er vist i US patent nr. 3 676 607. Felteffekt-transistorer var benyttet i dette tastatur, og en fant at det ikke var nødvendig med virkelig kontakt mellom de ledende flater ettersom felteffekttransistorene kunne styres ved kapa-sitetsendring dersom forurensninger, kom inn mellom den øvre og nedre ledningsflate. Tastbryteren ifølge dette patent var imidlertid fremdeles i hovedsaken konstruert som en mekanisk bryter, og dessuten førte konstruksjonen til en delt, nedre flateutforming med to nedre flater som ga en kapasitiv tastbryter der det tilgjengelige kapasitive plateareal er delt i to og en forholdsvis komplisert detekteringskrets var nødven-dig .

Et annet kapasitivt membrantastatur er beskrevet i en artikkel med tittel "Capacitive Membrane Keyboard Bars Cohtamination" gjengitt i Electronic Products Magazine,

15. juni 1981. Denne kapasitive tastbryter er konstruert av Microswitch/Honeywell, og den anvender en øvre fleksibel membran som bærer en ledningsflate over en annen membran som'har en annen ledningsflate som er innrettet på linje med den øvre .ledningsflate. De to ledningsflater er anordnet i en åpning i et avstandselement som tillater den øvre del og flate og bli bøyet mot den nedre flate inntil kontakt er opprettet, slik at selve bryterfunksjonen er av kontakttypen. På undersiden av den nedre membran er der imidlertid et annet ledningsareal. Det ledende belegg på begge sider av den nedre membran danner derfor en fast kapasitet, mens den bevegelige øvre membran gir en variabel kapasitet i serie med den faste kapasitet. Selv om' de to motvendte ledningsf later på- en tastbryter teo-retisk ikke må bringes i kontakt med hverandre, må de i prak-sis være så nær hverandre at tastbryteren vil være avhengig av virkelig kontakt for å kunne virke.

Ifølge foreliggende oppfinnelse kan membrankontakt-tas-bryterens enkle teknologi anvendes med den eneste forskjell at et dielektrisk lag må anordnes mellom de øvre og nedre ledningsf later som. derved danner en tastbryter med høy kapasitet og samme enkle konstruksjon som en kontaktmembran-tastbryter.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under

henvisning til tegningene, hvor:

Fig. 1 er et snitt gjennom en tastbryter ifølge en utfø-ringsform av tastaturet i upåvirket tilstand, og Fig. 2 er et snitt, gjennom tastbryteren på fig. 1 i på-virket tilstand.

Tastbryteren ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i snittegriingen på figur 1. Tastbryteren 10 består av en betje-ningsstift 12 som er festet til et tastdeksel (ikke vist) og holdes på plass i et chassis 14 f.eks. ved hjelp av en låse-skive 16 i et spor 18 i stiften eller ved hjelp av andre kon-vensjonelle fastholdingsmetoder. En trykkfjær 19 kan være innkoplet mellom chassisets overside og undersiden av stift-flensen 20 for tilbakeføring av stiften når trykket på denne avlastes. Brikken 22 av elastomermateriale er anordnet under stiften 12, og den hviler på oversiden av en bøyelig membran 24 av et plastfilmmateriale, som f.eks. polyetylen, polypropy-len eller annet egnet materiale, som f.eks. MYLAR . Den bøye-lige membrans 24 underside bærer en første forholdsvis tynn film 26 av ledende metall som danner et sammenkoplings-krets-mønster innbefattende ledningsflate 28. Et underlag 30 bærer en annen tynn film 32 av ledende metall som danner et annet sammenkoplings-kretsmønster innbefattende ledningsflate 36 beliggende rett overfor den første ledningsflate 28. Et forholdsvis tykt, dielektrisk avstandselement 38 som kan være. en MYLAR-film er anordnet mellom den tynne film 28, 36 som skil-ler ledningsflåtene i åpningen 40.

I den. viste utføringsform av foreliggende oppfinnelse er et tynt dielektrisk lag 34, som f.eks. hvilket som helst egnet plastfilmmateriale som benyttes for filmkondensatorer og som er meget tynnere enn avstandselementet 38, plassert over den ledende film 32 og ledningsflaten 36. Filmen 32 er vist som et, belegg direkte på underlaget 30, men filmen 32 kunne vært avsatt på et annet på underlaget anordnet dielektrisk plast-lag istedenfor på selve underlaget. Når betjeningsstiften 12 trykkes, inn virker elastomerbrikken 22 som en pute som beskyt-ter den øvre membran 24 og muliggjør forbivandring. Brikken 22 danner også en viss tilbakeføringskraft når trykket på stiften 12 avlastes. Når ledningsflåtene 28 og 36 er meget nær hverandre, som vist i figur 2, som følge av inntrykking av stiften 12, vil det tynne dielektriske skillelag 34 ligge an mot begge ledningsflåtene 28, 36, og dette medfører en forholdsvis høy kapasitetsverdi når bryteren er i den i figur 2 viste, påvirke-de stilling.

Tastbryteren ifølge foreliggende oppfinnelse kan også oppnå det ønskede høye forhold mellom PÅ-kapasitet og AV-kapasitet ved å erstatte det viste, tynne plastfilmlag 34 med et annet egnet dielektrisk materiale som f.eks. et konvensjonelt dielektrisk polymer-filmlag som er avsatt enten på den ene eller begge de motvendte ledningsflater 28 og 36. En annen løs-ning for fremskaffelse av et ønsket dielektrisk isolasjonslag kan være å anvende et lett oksyderbart materiale for den ene eller begge flater 28, 36, f.eks. aluminium eller tantal, med oksydert overflate for derved å danne et meget tynt isolasjonslag og en høy dielektrisitetskonstant, hvilket ville mulig-gjøre fremstilling av en enda tynnere tastbryter.

Claims (4)

1. Kapasitiv tastbryter, karakterisert ved at den omfatter en.øvre bøyelig membran, et første ledende krets-mønster utformet på den øvre bøyelige memebran, en øvre led ningsflate som er forbundet med det første kretsmønster på den bøyelig membrans underside, et elektrisk isolerende avstandselement utformet med en åpning over hvilken den første ledningsf late ligger, et annet ledende kretsmønster anordnet under det første kretsmønster, en annen ledningsflate som er forbundet med det andre kretsmønster og beliggende under åpningen slik at den vender mot den første ledningsflate, et isolerende dielektrisk lag av vesentlig mindre tykkelse enn avstandselementet anordnet mellom den første og andre ledningsflate og et betjeningselement innrettet til å nedbøye den øvre bøyelige membran og den første ledningsflate mot den andre ledningsflate.

2. Tastbryter ifølge krav 1, karakterisert ved at det isolerende, dielektriske lag er et tynt, dielektrisk plastfilmlag.

3. Tastbryter ifølge krav 1, karakterisert ved at det isolerende dielektriske lag er en polymerfilm.

4. Tastbryter ifølge krav 3, karakterisert ved at polymerfilmen er et loddemaskeringsmateriale.