DE3308776A1

DE3308776A1 - Tastatur mit taktilen tasten

Info

Publication number: DE3308776A1
Application number: DE19833308776
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques 53200 Cháteau-Gontier Lasvaladas; Roger 78650 Beynes Meleard; Michel 53000 Laval Pioger; Jean Jacques Prioux
Original assignee: Rogers Corp
Current assignee: Molex France SARL
Priority date: 1982-03-11
Filing date: 1983-03-11
Publication date: 1983-10-13
Anticipated expiration: 2003-03-12
Also published as: IT1161638B; DE3308776C2; FR2523365B1; US4499343A; FR2523365A1; JPS58223219A; GB8306766D0; GB2117567A; GB2117567B; IT8320018A0

Description

DORfJER S HUFNAGEL

PATENTAP;iWÄi-ifS lANDVYEHSSrm. 37 Β·30Ο MÜNCHEN 2

München, den 11. März 1983 Anwaltsaktenz.: 194 - Pat. 69

Rogers Corporation, Main Street, Rogers, Connecticut Ο6263, Vereinigte Staaten von Amerika

Tastatur mit taktilen Tasten

Die Erfindung bezieht sich auf Tastaturen mit taktilen Tasten.

Die bisherigen Fortschritte auf dem Gebiet der Mikroelektronik führten zu einer verstärkten Nachfrage bezüglich verkleinerter Tastaturen für die Eingabe von Daten zur Steuerung von Geräten, wie etwa Rechner oder elektronisches Spielzeug. Damit eine weit verbreitete Anwendung in Geräten, die einen Mikroprozessor aufweisen, möglich ist, müssen die Tastaturen gewisse Eigenschaften aufweisen. Diese Eigenschaften bestehen in einem hohen Grad an Zuverlässigkeit, in kleinen Ausmaßen, niedrigen Kosten, einfachem Aufbau, leichtem Auffinden der einzelnen Tasten durch den Benutzer und in der Fähigkeit, dem Benutzer eine taktile Rückwirkung zu vermitteln, die anzeigt, daß die der jeweils betätigten Taste zugeordneten Schaltkontakte auch tatsächlich geschlossen worden sind. Zwar sind diese Eigenschaften

^f ί

bei den bekannten Tastaturen iff einzelnen verwirklicht wqrden« jedoch gibt es, bisher npch keine Tastatur, die alle diese Eigenschaften J.n ^4,Ch vereinigen.

Es, gibt bisher viele Arten ΥΟη Tastaturen*■ unter anderem solche mit relativ komplexem Aufbau _f die gesonderte Anordnungen vcm~Betätigungstasten für das Schalterfeld vorsehen, und solche in For*» von flachen mehrschichtigen Anordnungen * die, allgemein a!U "pJembran"-Tastaturen bezeichnet werden. Tastaturen der jsuletst genannten Art, die dem Benutzer.eine taHtile Rückwirkung vermitteln/ sind beispielsweise in den US-Patenten 4,245.138 und 4,190,748 beschrieben, in letzterer u,a. auch eine Tastatur mit erhabenen Tastenbereichen.

·

Die in den genannten Patenten beschriebenen Tastaturen und andere ähnliche Tastatur^n^JpdiHiiTgen haben sich zwar als außergewöhnlich er^rlgireiph erwiesen/ jedoch ist bis her keine Tastatur verfügbar* die eine taktile Rückwirkijng in. Verbindung ro it einer H^n vex geformten graphischen Vorderfläche in sich vereinigt, so daß 3ie bei den bisherigen taktilen Tastaturen mit erhabenen Tastenhinweisern auf der Oberfläche, benötigten gesonderten mechanischen Tasten und sorgfältig ausgeführten Ein-Schließungen nicht mehr erfprderlich sind.

Eg ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Tastatur zu schaffen, bei der der vorangehend geschilderte Nachteil nicht mehr gegeben ist und d,ie. sich bei Vermeidung der 3Q Mängel anderer bekannter Tastaturen durch einen einfachen Aufbau auszeichnet, Piese Aufgabe wird durch, die kennzeichnenden Werkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Tastatur gemäß der Erfindung weist also ebenfalls einen mehrschichtigen Aufbau mit im wesentlichen drei

Schichten auf. Die obere Schicht ist als Deckschicht an den Stellen der einzelnen Tasten mit auf diese hinweisenden eingeformten Vorsprüngen versehen, die bei Druck nach unten auf die darunter liegenden Betätigungselemente zur Schließung der Schaltkontakte einwirken. Die Betätigungselemente der einzelnen Tasten bestehen aus in einer darunter liegenden Schicht eingeformten und auf die Deckschicht gerichteten Vorsprüngen, die so ausgebildet sind, daß sie sich bei Krafteinwirkung von oben durch die Schichtebene umstülpen und dadurch ein auf der Innenseite der Vorsprünge beweglicher Kontaktteil gegen einen auf einer darunter liegenden Schicht an geordneten Gegenkontakt bewegt wird. Die Schalterkontakte und die Leiter des Schalterfeldes sind auf die beiden Kontakttragerschichten durch Verfahren entsprechend denen zur Herstellung gedruckter Leiterplatten aufgebracht. Zwischen deng&naiuiten drei Schichten sind zweckmäßig Schichten aus nichtleiterrde-mFIaterial mit Öffungen in den Bereichen der Tastenelemerrbe-^als Abstandhalter vorgesehen. Alle Schichten sind mitej der verklebt und ergeben eine sehr flache Tastaturanordnung. Falls notwendig oder erwünscht, kann die so gebildete Mehrschichtanordnung auf einer steifen Trägerplatte befestigt werden.

Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren gleiche Elemente kennzeichnen. Im einzelnen zeigen:

FIG 1 eine Tastatur gemäß der Erfindung in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung,

FIG 2 ein taktiles Betätigungselement der Tastatur

-A-

nach FIG 1 mit einem beweglichen Schaltkontakt in seitlich geschnittener Darstellung bei vergrößertem Maßstab und

FIG 3 den erhabenen Tastenhinweiserbereich auf der Deckschicht der Tastatur von FIG 1 ebenfalls in seitlich geschnittener Darstellung bei vergrößertem Maßstab.

Die in FIG 1 gezeigte Tastatur 10 weist ein Schalterfeld auf, das von einer Vielzahl von paarweise zusammenarbeitenden feststehenden und beweglichen Schalterkontakten und von Leitern gebildet wird, die die Schalterkontakte miteinander verbinden. Die Leiter des Schalterfeldes sind mit Schaltkreisen verbunden, die durch Abtasten der Zeilen und Spalten die Schaltzustände der einzelnen Tastaturschalter überwachen. Die Schalterkontakte und die diese verbindenden Leiter sind auf Z-wei Trägerschichten. 12 und 14 angebracht, di^aus geeignetem nichtleitendem Kuntstoff bestellen, wobei wenigstens der für die Trägerschicht 12 gewählte Kunststoff so flexibel ist, daß er die Ausbildung von durchschnappenden oder umstülpbaren Vorsprüngen als Schalterbetätigungselemente zuläßt. Im Rahmen einer wirtschaftlichen Fertigung können die beiden Trägerschichten 12 und 14 aus einer einzigen Schicht bestehen, die nach Aufbringen der erforderlichen Leiterbahnmuster um eine Abstandsschicht gefaltet wird.

Bei der oberen Trägerschicht 12 ist daher das Leitungsmuster 16, das aus einer Vielzahl von Leitern und Schaltkontakten 20 besteht, auf der unteren, d.h. der der Trägerschicht 14 zugewandten Seite angebracht und die Schalterkontakte 20 liegen auf der Unterseite der in die Trägerschicht 12 eingeformten Vorsprünge 24,

wie FIG 2 genauer zeigt. Die VorsprUnge 2k sinä so bemessen und in herkömmlicher Weise so gestaltet, daß bei einer auf die kreisförmige flache Außenfläche 26 einwirkenden Kraft der Vorsprung durch die Ebene der Trägerschicht hindurchschnappt oder umgestülpt wird.

Neben den kreisförmigen flachen Außenflächen 26 weisen die Vorsprünge 2h'' Seitenwände 28 auf/ die im Ergebnis einen auf eine im wesentlichen kegel stumpfförmig ausgebildete Wölbung mit leicht gebogenen Seitenwänden 30 aufgesetzten, im wesentlichen zylindrischen Betätigungsvorsprung bilden.

Die untere Trägerschicht 14 ist ebenfalls mit einem Leitungsmuster 18 versehen, das auf der der Trägerschicht 12 zugewandten Seite aufgebracht ist. Das Leitungsmuster 18 beinhaltet die feststehenden Schalterkontakte 22, die jeweils den beweglichen Schalterkontakten 20 auf der UrrEer^s-eüe^ der in der Trägerschicht ausgeformten Vorsprünge gegenüberliegen. Die Trägerschicht 14 bildet dabei eine im wesentlichen durchgehende ebene Fläche, d.h. die feststehenden SchaJ/terJiontakte 22 werden nicht von irgendwelchen Vorsprüngen getragen.

Zwischen den beiden Trägerschichten 12 und 14 liegt eine mit Öffnungen versehene Abstandsschicht 32 aus geeignetem nichtleitendem Kunststoff. Die Öffnungen 34 in der Abstandsschicht 32 fluchten mit den Schalterkontakten auf den Trägerschichten 12 und 14. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können Gruppen von Öffnungen 34 durch Schlitzöffnungen 36 miteinander verbunden sein.

Eine zweite, ebenfalls mit Öffnungen versehene nichtleitende Abstandsschicht 38 deckt die Oberseite der Träger-

-geschieht 12 ab. Die Öffnungen 40 dienen in diesem Falle zur Aufnahme der Vorsprünge 24 der darunterliegenden Trägerschicht 12, wobei wie bei der Abstandsschicht 32 Gruppen von Öffnungen 40 ebenfalls durch-Schlitzöffnungen 42 verbunden sein können.

Auf der oberen Abstandsschicht 38 ist schließlich eine graphisch gestaltete Deckschicht 44 gelagert, die aus einem flexiblen und nichtleitenden Werkstoff besteht und in die kreisförmige Vorsprünge 46 eingeformt sind. Die Gestaltung dieser Vorsprünge 46 entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist aus FIG 3 zu ersehen. Danach weisen die Vorsprünge eine flache Dachfläche 48 mit leicht geneigten Seitenwänden 50 auf, die im wesentlichen konvexe Bereiche auf der Deckschicht der Tastatur bilden. Diese Vorsprünge 46 fluchten gleichfalls mit den Öffnungen 40 der darunter liegenden Abstandsschicht 38. Im^Bereich der einzelnen Vorsprünge 46 kann die Deckschicht 44 in irgendeiner geeigneten Weise bedruckt werden, so daß die Vorsprünge Hinweise bezüglich der Funktion des darunter liegenden Schalters im Schalterfel'd der Tastatur tragen. Die Schicht 44 hat also die Wirkung einer dekorativen Deckfläche mit ausgeformten Tastendruckflächen.

Falls notwendig oder gewünscht, kann die beschriebene Tastatur gemäß der Erfindung mit einer Trägerplatte 52 aus geeignetem nichtleitendem Material versehen werden, die der gesamten Anordnung eine größere Steifigkeit verleiht.

Die Deckschicht 44, die Abstandsschichten 32 und 38, die Trägerschichten 12 und 14 und gegebenenfalls die Trägerplatte 52 werden schichtweise mit einem geeigneten Kleber zusammengefügt, so daß sich eine flache "Membran"-

Tastatur mit sehr kleinen Höhenabmessungen ergibt.

Bedingt durch die erhabenen Vorsprünge 46 kann ein Benutzer sehr leicht und schnell die verschiedenen Tastenbereiche der Tastatur ausmachen, d.h. die Vorsprünge 46 wirken als Hinweise für die einzelnen Tasten, wobei die graphischen Kennzeichen die jeweilige Tastenfunktion anzeigen. Wegen der Flexibilität des die Deckschicht bildenden Werkstoffes führt eine auf einen Vorsprung 46 nach unten gerichtete Krafteinwirkung dazu, daß die Unterseite des Vorsprunges 46 die Oberfläche 26 eines Schalterbetätigungselementes berührt. Bei weiterer Krafteinwirkung wird dann die Wand 30 des Vorsprunges 24 umgestülpt, so daß durch die Öffnung in der Ab-Standsschicht 32 ein elektrischer Kontakt zwischen den feststehenden und den beweglichen Schalterkontakten 20 und 22 hergestellt wird. Sobald nach einer solchen Tastenbetätigung der auf-den Vorsprung 46 ausgeübte Tastendruck wieder entfallen ist>)cehren die an der Bewegung beteiligten Elemente aufgrund ^3er natürlichen Elastizität der die Deckschicht 44 und die trägerschicht 12 bildenden Werkstoffe wieder in ihre ursprüngliche unbetätigte Lage zurück, wobei sich die beweglichen und festliegenden Schalterkontakte wegen der dazwischenliegenden Abstandsschicht 32 wieder voneinander trennen .

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Tastatur mit taktilen Tasten, gekennzeich 'e t durch folgende Merkmale:
- Einrichtungen zur Bildung eines Schalterfeldes mit mehreren räumlich versetzt in einer Ebene angeordneten und zur einen Seite der Ebene herausragenden hohlförmig ausgebildeten Schalterbetätigungselementen (2A), wobei die Ebene von einer gleichzeitig die Leiterkreise (16) tragenden Trägerschicht (12) aus flexiblem Kunststoff gebildet wird, in die die jeweils eine Dachfläche (26) aufweisenden Betätigungselemente (24) einstückig eingeformt sind, jedes Betätigungselement (4) auf der zur ersten Seite abgewandten Seite einen beweglichen Schalterkontakt (20) trägt und wenigstens ein Teil der Betätigungselemente (24) bei Krafteinwirkung auf die Dachfläche (26) seine Gestalt schnell verändert und dadurch eine die Bewegung des beweglichen Schaltkontaktes (20) anzeigende taktile Rückwirkung erzeugt,

- eine Deckschicht (44) aus flexiblem Kunststoffmaterial mit darin einstückig eingeformten Tastenhinweisern (46), die aus auseinanderliegenden, hohlförmig ausgebildeten Vorsprüngen mit kreisförmigem Querschnitt bestehen und sich, mit den Betätigungselementen (24) fluchtend, zur von dem Schalterfeld abgewandten Seite hin erheben, und deren nach außen gerichteten Dachflächen (48) jeweils eine der Schaltfunktion des"zugehörigen Schalters des Schalterfeldes · entsprechende Kennzeichnung tragen,

- einen Abstandhalter (38) aus Kunststoffmaterial in Form einer Schicht zwischen der einen Seite des Schalterfeldes und der Deckschicht (44), der mit Öffnungen (40) versehen ist, die mit den einander zugeordneten Betätigungselementen (24) und den Tastenhinweisern (46)

fluchten, so daß bei Krafteinwirkung auf die Tastenhinweiser (46) diese in Richtung auf das jeweils zu gehörige Betätigungselement (24) durchgebogen werden und dadurch die Kraft auf das jeweilige Betätigungselement übertragen.
2. Tastatur nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß die Tastenhinweiser (46) eine kegelstumpfförmige Gestalt mit im wesentlichen flacher Dachfläche (48) aufweisen.
3. Tastatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigurigseler mente (24) jeweils eine von der Trägerschicht (12) ausgehende im wesentlichen kegelstumpfförmige Gestalt mit sich nach außen hin koaxial an das Ende mit kleinerem Durchmesser anschließendem zylinderförmigem Abschlußteil. (28, 26) aufweist.
4. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zweite Trägerschicht (14) aus Kunststoffmaterial, auf die die feststehenden Kontakte (22) der einzelnen Schalter des ~^!-~—SehaiterXeXdes fluchtend #it den zugehörigen bewegliehen Kontakten (20) al^

durch einen zweiten Abstandshalter (32) aus nichtleitendem Kunststoffmaterial in Form einer Schicht zwi schen den die Leiterkreise (16, 18) tragenden Seiten der beiden Trägerschichten (12, 14), der mit Öffnungen (34) versehen ist, die mit den einander zugeordneten beweglichen und feststehenden Schalterkontakten (20, 22) fluchten.