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Die Erfindung betrifft eine Flacheingabe-Tastatur mit einer wenigstens ein Tastenfeld bildenden Frontfolie.
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Derartige Flacheingabe-Tastaturen sind beispielsweise in Form von Folientastaturen bekannt, bei denen zur Betätigung einer Taste die Frontfolie im Bereich eines Tastenfeldes niedergedrückt wird, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Über eine Schnappscheibe in Form eine gewölbten Metallplättchens wird dabei ein elektrischer Kontakt zwischen Leiterbahnen auf einem Trägersubstrat hergestellt. Zugleich vermittelt die Schnappscheibe eine taktile Rückmeldung bei Betätigung der Taste.
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Es sind auch Flacheingabe-Tastaturen bekannt, bei denen hinter einer Frontfolie einzelne Taster angeordnet sind, die durch Niederdrücken der Frontfolie im Bereich der Tastflächen betätigt werden.
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DE 20 2007 006 647 U1 beschreibt eine beleuchtbare Folientastatur mit einem aus einer organischen Leuchtdiode (OLED) gebildetem Leuchtmittel, das zwischen einer Schnappscheibe einer Schaltschicht und einer einen transparenten Bereich aufweisenden Außenschicht angeordnet ist. Ein OLED-Element ist auf einer flexiblen Folie aufgebracht, die sich bei dem Bedienen einer Taste mitbewegt.
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DE 20 2004 007 474 U1 beschreibt eine beleuchtete folienabgedeckte Tastatur auf Schnappscheibenbasis. Eine Frontfolie hat Erhöhungen, die über Schnappscheiben angeordnet sind. Ein in Segmente mit lichtundurchlässiger Trennwand unterteiltes Einlegeteil ist auf der Unterseite einer Erhöhung integriert. Die Segmente sind unterschiedlich farbig und werden seitlich mittels LEDs bestrahlt.
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DE 20 2007 016 762 U1 beschreibt eine Folientastatur mit leuchtenden Tasten, bei der eine beleuchtbare Fläche gebildet wird aus einem Ausschnitt in einer Spacerfolie, in dem ein Tastenkörper und ein den Tastenkörper seitlich umschließender Streukörper angeordnet ist. Der Tastenkörper ist über einer Schnappscheibe als flächenhafter Strahler angeordnet. Der Tastenkörper wird seitlich von dem Streukörper umschlossen, in dem Licht einer LED eingestrahlt wird. Der Tastenkörper ist zur gleichmäßigen Lichtverteilung ein- oder beid seitig aufgeraut. Eine Bedruckung einer Frontfolie ist im Bereich des Tastenkörpers lichtdurchlässig und außerhalb lichtundurchlässig.
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DE 20 2011 105 529 U1 beschreibt eine Lichtleiterstruktur mit einer Tastenfeldstruktur, bei der die Lichtleiterstruktur mit einer vorstehenden Lichtkondensierungsstruktur geformt ist, die eine vertikale Fläche und eine gekrümmte Neigungsfläche aufweist. Die vertikale Fläche dient als Aufnahmefläche, um Licht von einer LED aufzunehmen. Licht, das die gekrümmte Neigungsfläche erreicht, kann in die Lichtleitschicht reflektiert werden. Ein Mikrostrukturbereich zum Reflektieren oder Beugen des von der Lichtleitschicht weitergeleiteten Lichts sowie ein Kolben, der über einem leitfähigen Dom angeordnet ist, werden gemeinsam mit der Lichtleitschicht und der Lichtkondensierungsstruktur gegossen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige beleuchtbare Tastatur zu schaffen, die möglichst flach und dennoch gut bedienbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Flacheingabe-Tastatur, mit einer wenigstens ein Tastenfeld bildenden Frontfolie, einer Lichtleitfolie und wenigstens einer Lichtquelle zum Einkoppeln von Licht in die Lichtleitfolie,
wobei die Lichtleitfolie wenigstens einen Schlitz aufweist, der eine im Bereich eines Tastenfeldes angeordnete Zunge in einem die Zunge umgebenden Rahmen definiert, und
wobei die Zunge wenigstens eine Lichtauskoppelstruktur zum Auskoppeln von durch die Lichtquelle in die Lichtleitfolie eingekoppeltem Licht aufweist.
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Indem der Schlitz eine beispielsweise an wenigstens drei Seiten vom Rahmen umgebende Zunge definiert, wird eine gute Beweglichkeit der Zunge beim Niederdrücken der Frontfolie im Bereich eines über der Zunge angeordneten Tastenfeldes erreicht. Der Schlitz begrenzt zugleich wirksam eine Lichteinstreuung in die Zunge aus einem durch den Schlitz lokal getrennten Bereich der Lichtleitfolie sowie ein Einstreuen von Licht in umgekehrter Richtung aus der Zunge in den lokal durch den Schlitz getrennten Rahmen der Lichtleitfo lie. Durch diese Begrenzung der Lichtleitung kann mit einer mehrere Tastenfelder umfas senden Lichtleitfolie eine individuelle Beleuchtung der Tastenfelder ermöglicht werden. So können beispielsweise den Zungen unterschiedliche Lichtquellen zugeordnet sein.
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Vorzugsweise weist die Lichtleitfolie wenigstens eine Vertiefung und/oder wenigstens eine Öffnung auf, welche den wenigstens einen Schlitz und optional die wenigstens eine Lichtauskoppelstruktur umfassen und außerhalb derer die Lichtleitfolie gleichmäßig flach ist. Beispielsweise können Vertiefungen und/oder Öffnungen durch Bearbeiten einer gleichmäßig flachen Lichtleitfolie hergestellt sein. Der wenigstens eine Schlitz kann dann beispielsweise durch Laserschneiden hergestellt sein, und die wenigstens eine Lichtauskoppelstruktur kann beispielsweise durch Lasergravieren hergestellt sein. Dies ermöglicht eine hochpräzise Fertigung aus einem plattenförmigen Grundmaterial. Es können somit zusätzliche, weitere Vertiefungen oder Öffnungen vorhanden sein, jedoch keine Erhebungen. Die Lichtauskoppelstruktur kann zumindest zum Teil durch Vertiefungen und/oder Öffnungen gebildet sein. Sie kann auch zumindest zum Teil durch Lasergravur in Form einer Innengravur hergestellt sein, bei der lichtstreuende Strukturen im Inneren der Lichtleitfolie hergestellt werden.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Lichtleitfolie nach Anspruch 9 für eine Flacheingabe-Tastatur sowie ein Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfolie nach Anspruch 10.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsansicht einer Flacheingabe-Tastatur mit einer Zunge einer Lichtleitfolie unter einen Tastenfeld;
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2 eine Draufsicht auf eine Lichtleitfolie mit Zungen;
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3 eine vergrößerte Teilansicht eines weiteren Beispiels einer Zunge einer Licht leitfolie mit umgebendem Rahmen; und
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4 eine vergrößerte Teilansicht einer Variante der Flacheingabe-Tastatur aus 1.
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1 zeigt eine Teilansicht einer Flacheingabe-Tastatur in Form einer Folientastatur mit einer Frontfolie 10, die mehrere Tastenfelder 12 zur Tastaturbetätigung bildet, und mit einer dahinter angeordneten Lichtleitfolie 14. Unterhalb der Lichtleitfolie 14 ist eine Distanzschicht 16, auch als Spacer bezeichnet, angeordnet. Die Folientastatur umfasst weiter ein Substrat 18 mit Leiterbahnen und Kontaktbereichen zur Tastaturbetätigung. Bei dem Substrat 18 kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte oder um ein Foliensubstrat handeln.
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Die Distanzschicht 16 weist unter jedem Tastenfeld 12 der Frontfolie 10 eine Aussparung auf, in der eine metallische Schnappscheibe 20 in einem Zwischenraum der Lichtleitfolie 14 und dem Substrat 18 auf dem Substrat 18 angeordnet ist. In an sich bekannter Weise ist die nach oben konvex gewölbte Schnappscheibe 20 dazu eingerichtet, beim Niederdrücken einen Kontakt zwischen Leiterbahnen auf dem Substrat 18 herzustellen und beim Freigeben wieder in die ursprüngliche Stellung zurückzuschnellen.
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Im in 1 gezeigten Beispiel ist eine optionale Haltefolie 22 vorgesehen, die die Schnappscheibe 20 in den jeweiligen Aussparungen der Distanzschicht 16 hält. Die Haltefolie 22 begrenzt den Raum für die Schnappscheibe 20 oberseitig. Die Haltefolie 22 verläuft außerhalb der Aussparungen für die Schnappscheibe 20 beispielsweise zwischen der Distanzschicht 16 und der Lichtleitfolie 14.
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1 zeigt weiter, dass die Lichtleitfolie 14 neben dem Tastenfeld 12 eine Aussparung aufweist, in der eine Lichtquelle in Form einer LED 24 angeordnet ist. Beispielsweise ist die LED 24 auf dem Substrat 18 angeordnet und mit Leiterbahnen zur Stromversorgung verbunden. Beispielsweise ist die LED 24 in einer die Distanzschicht 16 und die Lichtleit folie 14 durchdringenden Aussparung angeordnet. Die LED 24 ist beispielsweise eine seitwärts abstrahlenden LED, die dazu eingerichtet ist, Licht seitwärts in eine Stirnseite der Lichtleitfolie 14 in der Aussparung der Lichtleitfolie 14 in Richtung auf das Tastenfeld 12 einzukoppeln.
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Der Aufbau der Lichtleitfolie 14 wird im folgenden anhand von 1, 2 und 3 detaillierter erläutert, wobei 2 und 3 unterschiedliche Ausführungsbeispiele zeigen.
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Die Lichtleitfolie 14 umfasst in einem dem jeweiligen Tastenfeld 12 zugeordneten Bereich eine Zunge 26, die an drei Seiten durch einen Schlitz 28 von einem umgebenden Rahmen 30 der Lichtleitfolie 14 getrennt ist. Der Rahmen 30 umgibt die Zunge 26 auf wenigstens 270° ihres Umfangs. Die Zunge 26 ist gegenüber dem Rahmen 30 beweglich. Die Zunge 26 umfasst einen im gezeigten Beispiel quadratischen Lichtabstrahlbereich 32, der annähernd der Ausdehnung des darüberliegenden Tastenfeldes 12 der Frontfolie 10 entspricht. In dem Lichtabstrahlbereich 32 ist die Zunge 26 mit oberseitigen und/oder unterseitigen Vertiefungen 34 versehen, die eine Lichtauskoppelstruktur zum Auskoppeln von in der Lichtleitfolie 14 geleitetem Licht bilden. Im gezeigten Beispiel ist in 1 eine oberseitige Vertiefung 34 durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die Lichtauskoppelstruktur wird beispielsweise durch Lasergravur hergestellt. Die Lichtleitfolie 14 ist beispielsweise aus durchsichtigem Polymethylmethacrylat (PMMA). Sie kann beispielsweise mit einem Kohlendioxid-Laser mit hoher Präzision hergestellt werden. Durch die Vertiefungen 34 ergibt sich eine Licht aus der Lichtleitfolie 14 auskoppelnde Oberfläche. Der Schlitz 28 kann beispielsweise durch Laserschneiden hergestellt werden, beispielsweise ebenfalls mit einem Kohlendioxid-Laser.
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Im gezeigten Beispiel liegt der Ausschnitt für die Aufnahme der LED 24 im Bereich der Basis der Zunge 26, also im Verbindungsbereich der Zunge 26 mit dem umgebenden Rahmen 30. Die in dem Ausschnitt angeordnete LED 24 strahlt im wesentlichen in die Zunge 26 ein, so dass jedes Tastenfeld 12 von einer zugeordneten LED 24 individuell beleuchtet werden kann. Wie in 2 gezeigt, kann die Lichtleitfolie im Falle mehrerer, in Reihen und/oder Spalten angeordneter Tastenfelder 12 einen gemeinsamen Rahmen 30 für mehrere Zungen 26 bilden, wobei benachbarte Zungen 26 jeweils durch einen Abschnitt des Rahmens 30 voneinander getrennt sind. Die der LED 24 zugewandte Stirnseite der Lichtleitfolie 14 in der Aussparung bildet eine Lichteinkoppelstruktur 35 zum seitlichen Einkoppeln von Licht der LED 24 in die Lichtleitfolie 14 in Richtung der Zunge 26. Die Lichteinkoppelstruktur 35 kann durch Laserschneiden hergestellt werden.
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Wie in 2 und 3 angedeutet ist, kann die Lichtauskoppelstruktur eine mit zunehmendem Abstand von der Lichteinkoppelstruktur 35 zunehmende Lichtauskoppeleffektivität aufweisen. Im gezeigten Beispiel wird dies durch eine zunehmende Dichte der Vertiefungen 34 mit zunehmendem Abstand von der Stirnseite der Aussparung für die LED 24 erreicht. Damit kann die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung der Fläche des Lichtabstrahlbereichs 32 verbessert werden, da in den entfernteren Bereichen der Zunge 20 weniger Licht zur Verfügung steht und dies durch die höhere Lichtauskoppeleffektivität zumindest teilweise ausgeglichen werden kann.
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Die Vertiefungen 34 stellen Lichtstreustrukturen dar, die durch eine Streuung des über die Lichtleitfolie 14 zu ihnen geleiteten Lichtes in Richtungen quer zur Lichtleitfolie 14 bewirken, dass das Licht aus einer Oberfläche der Lichtleitfolie 14 ausgekoppelt wird. Licht kann dabei sowohl zur Oberseite der Lichtleitfolie 14 gestreut werden, insbesondere bei oberseitigen Lichtstreustrukturen unmittelbar aus der Lichtleitfolie 14 ausgekoppelt werden, als auch zur Unterseite der Lichtleitfolie 14 gestreut werden. Nach unten gestreutes und/oder ausgekoppeltes Licht wird beispielsweise durch die Haltefolie 22 zurückgestreut oder reflektiert. Von der Haltefolie 22 zurückgestreutes oder reflektiertes Licht kann beispielsweise die Lichtleitfolie 14 durchdringen und oberseitig aus der Lichtleitfolie 14 austreten. Die Haltefolie 22 bildet beispielsweise einen Reflektor und/oder einen Oberflächenstreuer. Die Haltefolie 22 umfasst beispielsweise eine lichtrückstreuende und/oder reflektierende Schicht. Die Haltefolie 22 weist beispielsweise eine weiße Oberfläche auf. Sie kann beispielsweise weiß bedruckt sein. Eine lichtrückstreuende und/oder reflektierende Schicht kann aber auch unmittelbar an der Unterseite der Lichtleitfolie 14 angeordnet sein. So kann beispielsweise vollflächig unter der Lichtleitfolie 14 eine optionale Reflektorfolie 36 angeordnet sein, wie in 4 dargestellt ist. Die Haltefolie 22 wird beim Niederdrüc ken einer Zunge 26 mitbewegt. Die Haltefolie 22 hat dazu beispielsweise eine gewisse Dehnbarkeit.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lichtleitfolie 14 ähnlich der in 2 dargestellten Lichtleitfolie in einer Teilansicht, wobei eine einer Zunge 26 zugeordnete LED 24 ebenfalls dargestellt ist. 3 zeigt schematisch einen Verlauf eines Schlitzes 28 mit zwei parallelen, sich in Längsrichtung einer Zunge 26 erstreckenden Abschnitten, die am freien Ende der Zunge 26 durch einen quer verlaufenen Abschnitt verbunden sind. Die einzelnen Abschnitte des Schlitzes 28 sind durch einen gerundeten Verlauf des Schlitzes 28 verbunden. Durch abgerundete Ecken des Schlitzes und der Zunge 28 und mit Rundungen versehene Enden des Schlitzes 28 ist die Lichtleitfolie 14 besonders gut gegen Einreißen geschützt.
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3 zeigt weiter ein Beispiel einer optionalen Aussparung 38 im Rahmen 30 der Lichtleitfolie 14. Die Aussparung 38 kann beispielsweise eine weitere LED 39 aufnehmen, insbesondere eine nach oben abstrahlende LED. Im Bereich der LED 39 ist die Frontfolie 10 vorzugsweise lichtdurchlässig. Somit ermöglicht die LED 24 eine Beleuchtung des Tastenfeldes 12, während die zusätzliche LED 39 die Ausgabe eines Zustandssignals ermöglicht.
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4 zeigt schematisch den Schichtaufbau der Folientastatur anhand eines weiteren Beispiels, bei dem die Haltefolie 22 ebenfalls zwischen der Lichtleitfolie 14 und der Distanzschicht 16 angeordnet ist. Auf dem Substrat 18 sind die Distanzschicht 16 und, in einer Aussparung der Distanzschicht 16, die Schnappscheibe 20 angeordnet. Die Schnappscheibe 20 wird durch die darüber angeordnete Haltefolie 22 gehalten.
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Die Frontfolie 10 umfasst beispielsweise lichtdurchlässige Schutzschicht 10A und eine ein Farbmittel enthaltende Dekorschicht 10B sowie optional eine lichtdurchlässige Tragschicht 10C. Die Dekorschicht 10B bildet beispielsweise eine Tastensymbol des jeweiligen Tastenfeldes 12. Die Dekorschicht 10B ist beispielsweise bereichsweise lichtdurchlässig. Das Dekor der Schicht 10B kann durch den dahinter angeordneten Lichtabstrahlbereich 32 der Zunge 26 beleuchtet werden.
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Über der Distanzschicht 16 und der Haltefolie 22 ist die Lichtleitfolie 14 angeordnet, wo bei diese beispielsweise außerhalb des Bereichs der Zunge 26 über eine Klebeschicht 40 mit der Haltefolie 22 oder der Distanzschicht 16 verbunden sein kann. Die Klebeschicht 40 stellt beispielsweise eine Distanzschicht dar. Im gezeigten Beispiel ist die Klebeschicht 40 oder Distanzschicht lediglich im Bereich des Rahmens 30 vorgesehen, nicht jedoch an der Unterseite der Zunge 26. Die Schicht 40 kann jedoch auch auf der Unterseite der Zunge 26 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Lichtleitfolie 14 mit der Klebeschicht 40 versehen sein, und der Schlitz 28 kann in die Lichtleitfolie 14 und die Schicht 40 geschnitten werden.
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Im gezeigten Beispiel ist die Lichtleitfolie 14 außerdem oberseitig über eine weitere Klebeschicht 42 oder Distanzschicht mit der Frontfolie 10 oder einer optionalen, unterseitig der Frontfolie 10 angeordneten Lichtdiffusorschicht 44 verbunden. Die Schicht 42 ist beispielsweise lediglich im Bereich des Rahmens 30 vorgesehen. Wenn die Klebeschicht 42 sich nicht auf die Oberseite der Zunge 26 erstreckt, kann dies die Beweglichkeit der Zunge 26 verbessern.
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Die optionale Lichtdiffusorschicht 44 ist dazu eingerichtet, sie durchdringendes Licht diffus zu streuen. Dadurch kann die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung eines Tastenfeldes 12 verbessert werden. Die Lichtdiffusorschicht 44 ist insbesondere eine lichtdurchlässige, transluzente Lichtdiffusorschicht. Bei der Lichtdiffusorschicht 44 kann es sich beispielsweise um einen weißen Lasurdruck auf der Frontfolie 10 handeln. Die Diffusorschicht 44 kann beispielsweise auf die Bereiche der jeweiligen Tastenfelder 12 begrenzt sein, oder vollflächig aufgebracht sein.
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Wie in 4 schematisch gezeigt ist, kann die Lichtleitfolie 14 optional eine unterseitige Reflektorfolie oder Reflektorschicht 36 aufweisen, beispielsweise eine mit Licht diffus reflektierende, weiße Reflektorfolie.
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Optional kann eine Reflektorfolie 46 oberseitig an der Lichtleitfolie 14 in nicht zu beleuchtenden Bereichen vorgesehen sein.
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Zusätzlich zu den oben beschriebenen können weitere Schichten im Aufbau der Folienta statur vorgesehen sein, beispielsweise Klebeschichten zur Verbindung übereinanderliegen der Folien oder Schichten.
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Der anhand von Beispielen beschriebene Aufbau der Folientastatur ermöglicht eine besonders flache Bauform. Beispielsweise kann die Folientastatur oberhalb der Oberfläche des Substrats 18 eine Höhe im Bereich bis zu 1,5 mm bis zur Vorderseite der Frontfolie 10 aufweisen, vorzugsweise eine Höhe im Bereich bis zu 1,0 mm.
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Die LEDs 24 können unterschiedliche Farben haben. Es können beispielsweise auch mehrere LEDs 24 zur Einstreuung von Licht in eine Zunge 26 vorgesehen sein. Beispielsweise können mehrere LEDs 24 nebeneinander in einer Aussparung vorgesehen sein, oder mehrere Aussparungen mit jeweils wenigstens einer LED 24. Andere Lichteinkoppelstrukturen für LEDs 24 können beispielsweise durch Lasergravieren und /oder Laserschneiden hergestellt sein. Auch ein äußerer Rand der Lichtleitfolie 14 kann als Lichteinkoppelstruktur dienen, wenn beispielsweise eine LED 24 vor dem Rand so angeordnet wird, dass das Licht in Richtung einer Zunge 26 geleitet wird.
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In den gezeigten Beispielen strahlen die LEDs 24 seitwärts Licht ab, also parallel zur Bestückungsseite. Es sind auch Varianten denkbar, bei denen die LEDs 24 oberseitig, also der Bestückungsseite entgegengesetzt, Licht abstrahlen. Eine Reflektorschicht kann oberhalb der LED und optional beabstandet von dieser vorgesehen sein, um Licht unterhalb der Reflektorschicht in Richtung zur Lichtleitfolie weiterzuleiten, d.h. zu reflektieren. Die Reflektorschicht kann beispielsweise an der Unterseite der Frontfolie 10 angeordnet sein und kann sich über die LED 24 und zusätzlich über einen Teilbereich der Lichtleitfolie 14 erstrecken. Die LED 24 kann in die Aussparung der Lichtleitfolie 14 hineinragen. Sie kann aber auch weiter unten enden. Eine Stirnseite der Aussparung kann dennoch eine Lichteinkoppelstruktur 35 für die LED 24 bilden.
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Durch die Verwendung von LEDs zur Beleuchtung der Folientastatur ergeben sich neben einer flachen Bauform die weiteren Vorteile einer hohen Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Beleuchtung sowie eine einfache Ansteuerbarkeit und ein geringer Stromverbrauch.
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In den beschriebenen Beispielen ist jeweils eine durch Niederdrücken der jeweiligen Zun ge 26 betätigbare Schnappscheibe als Kontakteinrichtung unterhalb der Zunge angeordnet. Die Flacheingabe-Tastatur kann jedoch auch andere Kontakteinrichtungen aufweisen. So kann beispielsweise ein Kontaktelement in Form eines Kontaktplättchens vorgesehen sein, das unterhalb der Zunge 26 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, durch Niederdrücken der Zunge 26 einen elektrischen Kontakt zwischen Kontaktbereichen auf dem Substrat 18 oder zwischen dem Kontaktplättchen und einem Kontaktbereich herzustellen. Die Kontaktbereiche können beispielsweise in an sich bekannter Weise mäanderförmig ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007006647 U1 [0004]
- DE 202004007474 U1 [0005]
- DE 202007016762 U1 [0006]
- DE 202011105529 U1 [0007]
