RU2276423C2

RU2276423C2 - Keyboard panel

Info

Publication number: RU2276423C2
Application number: RU2002109821/09A
Authority: RU
Inventors: Андрей Геннадьевич Черепков (RU); Андрей Геннадьевич Черепков
Original assignee: Андрей Геннадьевич Черепков
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2006-05-10
Also published as: RU2002109821A

Abstract

FIELD: instrumentation engineering; data input devices for computers, telephone sets, instruments, etc.

SUBSTANCE: proposed keyboard panel is made in the form of single integral-surface metal plate in which marking designations are disposed within plate material and convex sections function as keys capable of elastic sagging under pressure. Plate, 0.10 to 0.20 mm thick, is made of aluminum or titanium alloys with anodized layer on its face painted to form key patterns with marking designations thereon. This plate can be covered with additional anodized layer on its underside in which case contact pads can be made on convex sections of plate in the form of holes in this anodized layer or in the form of conducting material vacuum-evaporated on this anodized layer. Additional anodized layer covering plate underside may have auxiliary panel-grounding-contact made in the form of hole in anodized layer. Copper or nickel can be used for vacuum evaporation.

EFFECT: improved design.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры, в частности устройств ввода информации в компьютерах, телефонах, приборах и т.п.The invention relates to the field of instrumentation and may find application in the manufacture of electronic equipment, in particular, information input devices in computers, telephones, devices, etc.

Известна панель клавиатуры в виде пластины с одним или несколькими участками, выполняющими функцию клавиш, имеющих возможность упругого прогиба под действием давления, на обратной стороне которых размещены контакты. Пластина выполнена из алюминия или его сплавов с анодированным слоем на ее лицевой и обратной поверхностях. Этот слой на лицевой поверхности окрашен образованием изображения клавиш с индикаторными метками на них. На обратной поверхности пластины поверх анодированного слоя вокруг мест расположения контактов нанесен слой защитного материала из фоторезиста, а на участках, свободных от этого слоя, в анодированном слое выполнены отверстия, открывающие участки поверхности пластины, которые выполняют функцию контактов (см. РФ №2151419, кл. H 01 Н 13/70, заявл. 27.11.97, опубл. 20.06.2000 "Панель клавиатуры").Known keyboard panel in the form of a plate with one or more sections that perform the function of keys with the possibility of elastic deflection under the action of pressure, on the back of which are placed contacts. The plate is made of aluminum or its alloys with an anodized layer on its front and back surfaces. This layer on the front surface is colored by the formation of the image of the keys with indicator marks on them. On the back surface of the plate over the anodized layer around the locations of the contacts, a layer of protective material made of photoresist is deposited, and in areas free of this layer, holes are made in the anodized layer to open portions of the surface of the plate that act as contacts (see RF No. 2151419, cl H 01 H 13/70, Dec. 27.11.97, publ. 06.20.2000 "Keyboard Panel").

Недостатком панели является отсутствие у человека, работающего с ней, чувства осязания при срабатывании клавиши, т.е. у панели отсутствует так называемый тактильный эффект.The disadvantage of the panel is the lack of a person working with it, a sense of touch when the key is triggered, i.e. the panel lacks the so-called tactile effect.

Наиболее близкой по технической сущности, достигаемому эффекту и выбранной в качестве прототипа является панель клавиатуры в виде металлической (стальной или бронзовой) пластины с выгнутыми участками, выполняющими функцию клавиш, имеющих возможность упругого прогиба под действием давления. На металлической поверхности пластины выполнены шлицы для компенсации механического усилия, возникающего при перемещении выгнутых элементов. Поверх металлической пластины расположен защитный слой для предотвращения проникновения через шлицы загрязняющих частиц, а также для нанесения маркировочных обозначений на клавиши (см. ФРГ №3618131, кл. Н 01 Н 13/70, опубл. в реферативном журнале "Изобретения стран мира", вып.127, №8, 1987 г.).The closest in technical essence, the achieved effect and selected as a prototype is the keyboard panel in the form of a metal (steel or bronze) plate with curved sections that act as keys with the possibility of elastic deflection under pressure. Slots are made on the metal surface of the plate to compensate for the mechanical force arising from the movement of the curved elements. A protective layer is located on top of the metal plate to prevent the penetration of contaminants through the slots, as well as to apply markings on the keys (see Germany No. 3618131, CL N 01 N 13/70, published in the abstract journal "Inventions of the World", issue .127, No. 8, 1987).

Данная панель обладает тактильным эффектом. Однако из-за того, что она выполнена из достаточно жесткого материала (стали или бронзы) для обеспечения возможности упругого прогиба клавиш пластина панели прорезана шлицами. Это вызывает необходимость установки поверх металлической пластины дополнительного защитного слоя, что увеличивает толщину панели. Кроме того, маркировка, нанесенная на поверхность защитного слоя, при прогибании клавиш легко разрушается от знакопеременных нагрузок, нарушая тем самым работоспособность прибора с такой клавиатурой.This panel has a tactile effect. However, due to the fact that it is made of sufficiently rigid material (steel or bronze) to ensure the possibility of elastic deflection of the keys, the panel plate is cut by slots. This necessitates the installation of an additional protective layer over the metal plate, which increases the thickness of the panel. In addition, the marking applied to the surface of the protective layer when bending the keys is easily destroyed by alternating loads, thereby violating the operability of the device with such a keyboard.

Таким образом, недостатками данной панели являются малая долговечность и сравнительно большая толщина, не удовлетворяющая требованиям миниатюризации радиоэлектронной аппаратуры.Thus, the disadvantages of this panel are low durability and relatively large thickness, which does not meet the requirements of miniaturization of electronic equipment.

Задачей настоящего изобретения является увеличение срока службы клавиатуры при уменьшении ее толщины.The objective of the present invention is to increase the life of the keyboard while reducing its thickness.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является выполнение панели клавиатуры в виде единой пластины с ненарушенной целостностью поверхности, маркировочные обозначения на которой размещены внутри материала пластины.The technical result achieved by the implementation of the invention is the implementation of the keyboard panel in the form of a single plate with intact surface integrity, markings on which are placed inside the plate material.

Указанная задача решается за счет того, что известная панель клавиатуры в виде металлической пластины с выгнутыми участками, выполняющими функцию клавиш, имеющих возможность упругого прогиба под действием давления, согласно изобретению выполнена в виде пластины толщиной 0,10-0,20 мм из алюминиевых или титановых сплавов с анодированным слоем на ее лицевой поверхности, который окрашен с образованием изображения клавиш с маркировочными метками на них.This problem is solved due to the fact that the known keyboard panel in the form of a metal plate with curved sections that perform the function of keys having the possibility of elastic deflection under pressure, according to the invention is made in the form of a plate with a thickness of 0.10-0.20 mm from aluminum or titanium alloys with an anodized layer on its front surface, which is colored with the formation of the image of the keys with marking marks on them.

Панель может быть выполнена с дополнительным анодированным слоем на ее обратной поверхности. При этом в дополнительном анодированном слое на выгнутых участках поверхности пластины могут быть выполнены контактные площадки в виде отверстий в слое, которые открывают участки поверхности пластины, или в виде вакуумного напыления из проводящего материала, нанесенного на этот слой. Вакуумное напыление может быть выполнено из меди или никеля. В дополнительном анодированном слое на обратной поверхности пластины может быть также выполнен вспомогательный контакт в виде отверстия в анодированном слое. Вспомогательный контакт предназначен для подключения к панели заземления.The panel can be made with an additional anodized layer on its back surface. Moreover, in an additional anodized layer on the curved sections of the surface of the plate, contact pads can be made in the form of holes in the layer that open parts of the surface of the plate, or in the form of vacuum deposition from a conductive material deposited on this layer. Vacuum spraying can be made of copper or nickel. In the additional anodized layer on the back surface of the plate, an auxiliary contact can also be made in the form of a hole in the anodized layer. The auxiliary contact is for connecting to the ground panel.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая панель клавиатуры неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".Studies conducted on the sources of patent and scientific and technical information have shown that the claimed keyboard panel is unknown and does not follow explicitly from the studied prior art, i.e. meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Панель клавиатуры может быть изготовлена на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использована в приборостроении, т.е. является промышленно применимой.The keyboard panel can be made at any enterprise specializing in this industry, as This requires well-known materials and standard equipment, and is widely used in instrumentation, i.e. is industrially applicable.

Выполнение панели в виде пластины из алюминиевых или титановых сплавов заявляемой толщины позволяет обеспечить многократный (пластина выдерживает несколько десятков миллионов срабатываний) упругий прогиб клавиш. При толщине пластины менее 0,10 мм снижаются ниже допустимого уровня прочностные качества панели, а толщина более 0,20 мм вызывает усталость оператора, пальцы которого преодолевают упругое сопротивление пластины при нажатии. Анодированный слой пластины из алюминиевых или титановых сплавов представляет собой высокопрочный диэлектрический материал с пористой поверхностью. Это позволяет, с одной стороны, придать большую прочность пластине, не увеличивая ее толщину, а с другой стороны, при помощи красителя, глубоко внедренного в толщу материала пластины, получить такое изображение клавиш с индикаторными метками на них, которое невозможно разрушить даже при многократных знакопеременных нагрузках, вызываемых прогибом клавиш. Выполнение пластины с анодированным слоем на обратной поверхности повышает прочность клавиатуры на истирание за счет того, что при прогибании клавиши с коммутирующими элементами радиоаппаратуры соприкасается высокопрочный анодированный слой пластины. Кроме того, анодированный слой на обратной поверхности пластины позволяет образовать контактные площадки внутри материала пластины, которая в этом случае не только передает нажатие на расположенные под ней коммутирующие устройства, но и сама выполняет функцию замыкателя коммутирующего устройства. Контактные площадки получают за счет выполнения отверстий в анодированном слое и обнажения поверхности алюминия, являющегося проводником. Контактные площадки могут быть выполнены также и за счет нанесения вакуумного напыления из проводящего материала на анодированный слой. Напыление, также как и краска, глубоко внедряется внутрь пористого материала анодированного слоя, прочно сцепляясь с ним и надежно выдерживая многократные прогибы клавиши панели. При этом напыление практически не увеличивает толщину пластины за счет того, что напыленный материал располагается внутри пор анодированного слоя, заполняя их. Использование для вакуумного напыления меди или никеля позволяет обеспечить хорошую работоспособность панели при сравнительно невысокой стоимости изделия. Выполнение в дополнительном анодированном слое на обратной поверхности пластины вспомогательного контакта для подключения к панели заземления позволяет снять с панели статическое электричество и повышает электробезопастность панели.The implementation of the panel in the form of a plate of aluminum or titanium alloys of the claimed thickness allows for multiple (the plate withstands several tens of millions of operations) elastic deflection of the keys. When the plate thickness is less than 0.10 mm, the strength properties of the panel decrease below an acceptable level, and a thickness of more than 0.20 mm causes fatigue of the operator, whose fingers overcome the elastic resistance of the plate when pressed. The anodized layer of a plate of aluminum or titanium alloys is a high-strength dielectric material with a porous surface. This allows, on the one hand, to give greater strength to the plate without increasing its thickness, and on the other hand, using a dye deeply embedded in the thickness of the plate material, it is possible to obtain such an image of keys with indicator marks on them that cannot be destroyed even with multiple alternating the loads caused by the deflection of the keys. The implementation of the plate with the anodized layer on the back surface increases the abrasion resistance of the keyboard due to the fact that when bending the keys with the switching elements of the radio equipment, a high-strength anodized layer of the plate is in contact. In addition, the anodized layer on the back surface of the plate allows you to form contact pads inside the material of the plate, which in this case not only transfers pressure to the switching devices located below it, but also acts as a contactor for the switching device. Contact pads are obtained by making holes in the anodized layer and exposing the surface of aluminum, which is a conductor. Contact pads can also be made by applying vacuum deposition of a conductive material to the anodized layer. Spraying, as well as paint, penetrates deeply into the porous material of the anodized layer, firmly adhering to it and reliably withstanding multiple bends of the panel key. In this case, the spraying practically does not increase the thickness of the plate due to the fact that the sprayed material is located inside the pores of the anodized layer, filling them. The use of copper or nickel for vacuum deposition allows to ensure good performance of the panel at a relatively low cost of the product. The implementation in an additional anodized layer on the back surface of the plate of the auxiliary contact for connection to the ground panel allows you to remove static electricity from the panel and increases the electrical safety of the panel.

Все это позволяет решить поставленную задачу - увеличение срока службы панели клавиатуры при уменьшении ее толщины.All this allows us to solve the problem - increase the life of the keyboard panel while reducing its thickness.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:The invention is illustrated by drawings, on which:

Фиг.1. Фрагмент панели клавиатуры без контактных площадок на обратной поверхности пластины в разрезе.Figure 1. A fragment of the keyboard panel without pads on the back surface of the plate in section.

Фиг.2. Фрагмент панели клавиатуры с контактными площадками на обратной поверхности пластины в разрезе.Figure 2. A fragment of the keyboard panel with pads on the back surface of the plate in section.

Фиг.3. Фрагмент панели клавиатуры без контактных площадок на обратной поверхности пластины в разрезе (пунктиром показано положение клавиши панели при нажатии) в сборе с переключающим устройством.Figure 3. A fragment of a keyboard panel without pads on the back surface of the plate in a section (the dotted line shows the position of the panel key when pressed) in assembly with a switching device.

Заявляемая панель клавиатуры выполнена в виде пластины 1 из дюралюминиевой фольги, толщиной 0,15-0,16 мм (или из другого термообрабатываемого алюминиевого или титанового сплава с пределом прочности на растяжение не менее 400 МПа, пределом текучести не менее 350 МПа) с анодированным слоем 2 на ее лицевой поверхности и анодированным слоем 3 на ее обратной поверхности. На лицевой поверхности пластины анодированный слой 2 окрашивают с образованием изображения клавиш 4 с индикаторными метками на них. Окраска слоя 2 может быть проведена либо методом фотопереноса, т.е. путем нанесения фоторезиста, его экспонирования, дубления, удаления с неэкспонированных участков, нанесения краски на свободные от защитного материала участки пластины; либо при помощи графопостроителя, наносящего краску на анодированный слой 2 в соответствии с программой, либо просто посредством тампонной печати. При этом краска, глубоко проникая в пористую поверхность анодированного слоя 2, закрепляется в нем настолько надежно, что маркировка клавиш не разрушается даже при многократном прогибе клавиш. Причем краска не образует слоя на поверхности 2 пластины 1 и, следовательно, не увеличивает ее толщину.The inventive keyboard panel is made in the form of a plate 1 of duralumin foil, 0.15-0.16 mm thick (or of another heat-treatable aluminum or titanium alloy with a tensile strength of at least 400 MPa, yield strength of at least 350 MPa) with an anodized layer 2 on its front surface and anodized layer 3 on its reverse surface. On the front surface of the plate, the anodized layer 2 is painted with the image of the keys 4 with indicator marks on them. Coloring of layer 2 can be carried out either by photo transfer, i.e. by applying a photoresist, exhibiting it, tanning, removing it from unexposed areas, applying paint to areas of the plate that are free of protective material; either by means of a plotter applying paint to the anodized layer 2 in accordance with the program, or simply by means of pad printing. At the same time, the paint, deeply penetrating into the porous surface of the anodized layer 2, is fixed in it so reliably that the marking of the keys does not deteriorate even with repeated bending of the keys. Moreover, the paint does not form a layer on the surface 2 of the plate 1 and, therefore, does not increase its thickness.

При изготовлении панели с контактными площадками 5 и со вспомогательным контактом 6 на обратной поверхности пластины 1 в анодированном слое 3 в местах их расположения выполняются отверстия. Отверстия получают путем травления в насыщенном растворе NaOH, предварительно проведя покрытие защитным материалом тех участков поверхности 3 пластины 1, которые не подлежат травлению. Контактные площадки 5 могут быть получены и путем напыления проводящего материала на анодированный слой 3. Напыление проводящего материала на поверхность анодированного слоя 3 проводят любым известным методом (электродуговым, плазменным и пр.) в камере вакуумного напыления.In the manufacture of the panel with the contact pads 5 and with the auxiliary contact 6 on the back surface of the plate 1 in the anodized layer 3, holes are made at their locations. The holes are obtained by etching in a saturated NaOH solution, having previously coated with protective material those sections of the surface 3 of the plate 1 that are not to be etched. Contact pads 5 can also be obtained by spraying a conductive material onto the anodized layer 3. Spraying the conductive material onto the surface of the anodized layer 3 is carried out by any known method (electric arc, plasma, etc.) in a vacuum deposition chamber.

Затем пластине 1 при помощи штамповки придают необходимую форму с выгибами в местах расположения клавиш 4. Возможен вариант выполнения панели, при котором пластине 1 сначала придают необходимую форму с выгибами в местах расположения клавиш 4, а затем подвергают ее обработке по нанесению требуемых видов покрытия.Then, the plate 1 is formed by stamping into the desired shape with bends at the locations of the keys 4. A variant of the panel is possible in which the plate 1 is first given the desired shape with bends at the locations of the keys 4, and then it is processed to apply the required types of coating.

При использовании данной панели ее наклеивают на верхнюю пластину 7 коммутационного устройства. При нажатии на клавишу 4 она прогибается и касается верхней пластины 7 коммутационного устройства, прогибая ее и замыкая цепь. В случае выполнения панели с контактными площадками 5 на ее обратной поверхности, панель склеивают непосредственно с нижней платой 8 коммутационного устройства, на которой расположены контактные гребенки. При прогибе клавиши 4 расположенная на ее обратной поверхности контактная площадка 5 касается контактной гребенки на плате 8 и замыкает цепь.When using this panel, it is glued to the upper plate 7 of the switching device. When you press the button 4, it bends and touches the top plate 7 of the switching device, bending it and closing the circuit. In the case of a panel with contact pads 5 on its reverse surface, the panel is glued directly to the bottom board 8 of the switching device on which the contact combs are located. When the key 4 is deflected, the contact area 5 located on its reverse surface touches the contact comb on the circuit board 8 and closes the circuit.

Следовательно, выполнение панели клавиатуры с тактильным эффектом в виде единой пластины с ненарушенной целостностью поверхности, маркировочные обозначения и контактные площадки на которой размещены внутри материала пластины, позволяет решить поставленную задачу - увеличение срока службы клавиатуры при уменьшении ее толщины.Therefore, the implementation of the keyboard panel with a tactile effect in the form of a single plate with undisturbed surface integrity, marking and contact pads on which are located inside the plate material, allows us to solve the problem - to increase the keyboard's life while reducing its thickness.

Claims

1. The keyboard panel in the form of a metal plate with curved sections that perform the function of keys having the possibility of elastic deflection under pressure, characterized in that the plate is made of a thickness of 0.10 ÷ 0.20 mm of aluminum or titanium alloys with anodized layer on its front surface, which is painted with the formation of the image of the keys with marking marks on them.

2. The panel according to claim 1, characterized in that the panel plate is made with an additional anodized layer on its reverse surface.

3. The panel according to claim 1 or 2, characterized in that on the reverse surface of the curved sections of the plate, contact pads are made in the form of holes in the anodized layer or in the form of vacuum deposition from a conductive material deposited on the anodized layer.

4. The panel according to claim 1 or 3, characterized in that in the additional anodized layer on the back surface of the plate an auxiliary contact is made for connecting to the ground panel, made in the form of a hole in the anodized layer.

5. The panel according to claim 3, characterized in that the vacuum deposition is made of copper or nickel.