DE2900633A1

DE2900633A1 - Flexibler tastschalter

Info

Publication number: DE2900633A1
Application number: DE19792900633
Authority: DE
Inventors: Wayne Keith Parkinson
Original assignee: Brady Corp
Current assignee: Brady Corp
Priority date: 1978-01-25
Filing date: 1979-01-09
Publication date: 1979-07-26
Also published as: BE873717A; GB2097588B; FR2415870A1; NL7812296A; AU4327479A; GB2097588A; GB2013401A; JPS54103584A; GB2072428A; GB2013401B

Description

Dr. Dieter ν. Bezold Dipl.-Ing. Peter Schütz

⁴⁷° Dipl.-Ing. Wolfgang Heusler

8 München 86, Postfach 860668

W. H. BRADY CO.,

727 West Glendale Avenue, Milwaukee, Wisconsin 53201 U.S.A.

Flexibler Tastschalter

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- 5 Flexibler Tastschalter

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Tastschalter (Berührungs-³ Schaltern

schalter). Des öfteren möchte man bei solchen /"einen Selbstleuchteffekt haben, entweder um anzeigen zu können, welcher Schalter betätigt wurde, oder um dauernd die einzelnen Tastschalterplätze anzuzeigen. Bei bekannten, selbstleuchtenden Tastschaltern wurden Zonen zum Leuchten gebracht, die neben den eigentlichen Tastschaltern liegen, was nötig war, weil die unter den Taststellen liegenden Kontakte nicht lichtdurchlässig waren. Statt der bekannten Möglichkeiten strebt man jedoch an, die Mitten der Schaltertasten zum Leuchten zu bringen, um sowohl die eigentliche Taststelle besser kenntlich zu machen als auch der Bedienungsperson eine verbesserte Anzeige davon zu geben, welche Taste er betätigt hat.

In den US-Patentschriften 3 732 389 und 3 777 222 ist eine Tastschaltertafel beschrieben, bei der die Leiter (Gold oder Zinnoxid) auf einer oder zwei transparenten flexiblen Schichten (Mylar) angebracht sind, die mittels einer transparenten Abstandsschicht (Mylar) voneinander getrennt gehalten werden. Leuchtdioden in einem Substrat nahe dem Bereich der elektrischen Kontaktgabe erzeugen dann durch die transparenten Schichten Lichtanzeigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leuchtanzeige der Tastschalter weiter zu verbessern, heller zu machen und insbesondere unmittelbar die Mitte der Tasterfläche deutlich anzuzeigen.

So wird nach einem Gesichtspunkt der Erfindung die Leuchtanzeige der Mittenbereiche der einzelnen Tastschalter dadurch verbessert, daß in den Kontakten, die auf transparenten Flächen sitzen, Löcher angebracht werden. Nach einem weiteren Gesichtspunkt werden transparente Kleber verwendet, um die transparenten Schichten des flexiblen, selbstleuchtenden Tastschalters miteinander zu verbinden. Nach einem wiederum

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anderen Gesichtspunkt wird ein flexibler Tastschalter mit einer Schicht überdeckt, welche mit Öffnungen versehen ist, deren Mitten sich unmittelbar über den Kontakten befinden, die von wenigstens einer daruntergelegenen Schicht des Schalters getragen werden, während über die mit öffnungen versehene Schicht eine durchgehende, flexible äußere Schicht gebreitet wird, wobei die Öffnungen hinreichend kleiner sind, so daß mittig auf die einzelnen Tastschalter auftreffende Tastkräfte auf die Kontakte übertragen werden und das Tastgefühl verbessert wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel tragen zwei flexible Schichten zueinander ausgerichtete Kontakte auf den einander zugewandten Flächen und bilden damit eine X-Y-Matrix (Rechteckmatrix) , und eine Abstandsschicht, deren Öffnungen mit Löchern in den Kontakten ausgerichtet ist, trennt die zwei kontakttragenden Schichten voneinander. Eine weitere Schicht mit öffnungen, die mit gleich großen und gleich angeordneten Löchern, bezogen auf die Kontakte, ausgestattet ist, überdeckt die obere Kontaktträgerschicht, und eine durchgehende Deckschicht, die auf ihrer Unterseite mit lichtdurchlassenden Farbbereichen bei den einzelnen Tastschaltern bedruckt ist, deckt die weitere, mit öffnungen versehene Schicht ab, so daß Licht von einer dauernd leuchtenden Lichtquelle unterhalb des Schalters durch die beiden öffnungen und durch die beiden Löcher in den einander gegenüberstehenden Kontakten hindurchtritt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Tastschalters, von dem der besseren Darstellung halber Einzelteile weggebrochen sind;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 in der Mittelebene durch die Anschluß-Fahnen (Schichtstärke überhöht dargestellt); und

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Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Schichtanordnung des Schalters am Ort eines Übergangskontaktblättchen-Paares, das durch einen leitenden Epoxyd-Einsatz miteinander verbunden ist.

Fig. 1 zeigt in seiner Gesamtheit eine Tafel 10 mit flexiblen Tastschaltern für den Telefonwählbetrieb. Die Tafel 10 oder das Tastenfeld besteht im wesentlichen aus fünf miteinander verklebten transparenten flexiblen Schichten, einer Deckschicht 12, einer Verteilerschicht 14, einer oberen Kontaktträgerschicht 16, einer Abstands- oder Distanzschicht 18 und einer unteren Kontaktträgerschicht 20. Flexible Fahnen, die mit der oberen Kontaktträgerschicht 16 in einem Stück ausgebildet sind, sind durch Schlitze 24, 26 in der Abstandsschicht 18 und der unteren Kontaktträgerschicht 20 hindurch nach unten geführt. Ein Einsatzstück 28 schließt die in der oberen Kontaktträgerschicht 16 durch das Nachuntenbiegen der Fahnen 22 entstehende Lücke. Unterhalb der Tafel 10 ist eine (nicht gezeigte) ausleuchtende Lichtquelle angebracht, die den Selbstleuchteffekt der einzelnen Tastschalter hervorbringt. Ein ebenfalls nicht gezeigter Rahmen stützt die gesamte Tafel 10 ab.

Die Deckschicht 12 ist als 0,25 mm dicke, flexible und nicht-leitende Schicht aus einem Polycarbonat-Film der Sorte 8BO5 von General Elextric Lexan (mit samtartiger Oberfläche) in der Farbe 112 ausgebildet und weist auf ihrer Unterseite lichtdurchlässige Zonen von Druckfarbe 36, 38 und undurchlässige Schwarz- und Grau-Zonen von Druckfarbe 35 und 40 auf. Es sind dies auf Acryl-Basis des Systems II aufgebaute Farben der Firma KC Coatings, Incorporated, Kansas City, Missouri, die im Siebdruckverfahren aufgebracht sind. Die Druckfarben-Schichten ergeben einen schwarzen Hauptflächenuntergrund 35, graue Drucktasterbereiche 40 und weiße, durchleuchtende Anzeigen 36, 38 einschließlich Tasterumrandungen und in der Tastflächen-Mitte angebrachter Ziffern und Zeichen. Das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht durchleuchtet die lichtdurchlässigen Anzeigen 36, 38.

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Um einen Abstand von der Deckschicht 12 zur oberen Kontaktträgerschicht 16 herzustellen, ist zwischen diese beiden Schichten eine Verteilerschicht 14 eingeklebt, die aus einer 0,075 mm dicken transparenten Mylar-Schicht (Warenzeichen der Firma DuPont) aus Polyäthylenterephthalat 41 gebildet ist, die auf beiden Oberflächen eine nach dem Einbringen zwischen die beiden Schichten 12 und 16 thermisch ausgehärtete transparente und druckempfindliche Acrylkleberschicht 42, trägt. Die beiden Kleberschichten sind jeweils 0,04 mm stark. Ein hierfür geeigneter Kleber ist der von der 3M-Company angebotene druckempfindliche Acryl-Kleber Nr. 467. Die Verteilerschicht 14 ist ausgestanzt, so daß sie Öffnungen 46 von etwa 6,5 χ 7,5 mm direkt unterhalb jedes Tasterbereichs aufweist. Die Anzeigen 36, 38 befinden sich in jedem Fall innerhalb der Öffnungs-Umrandungen 46.

Die obere Kontaktträgerschicht 16 (eine 0,13 mm starke transparente Mylar-Schicht) ist auf ihrer Unterseite mit drei Spalten von jeweils vier 0,018 mm starken, aus leitender Druckfarbe bestehenden Kontakten 48 bedruckt. Die leitfähige Druckfarbe stammt von der Firma Acheson Colloids, Port Huron, Michigan und hat die Bezeichnung Electrodag 415SS. Die Kontakte 48 sind mit Leitern 50 verbunden, die sich bis zu den Kontakt-Fahnen 22 fortsetzen. Jeder Kontakt 48 hat die Gestalt eines Rechtecks, dessen rechteckige Mittelzone fehlt, so daß Licht durch diese offene und damit transparente Mitte 52 hindurchtreten kann. Die Größe der Kontakte beträgt etwa 14x16 mm, ihre transparenten Mitten 6,5 χ 7,5 mm, was der Größe der öffnungen 46 in der Verteilerschicht entspricht.

Von einer Randkante der oberen Leiterschicht 16 erstreckt sich die Fahne 22 abwärts. Zwei Schnitte 54 von etwa 6,5 mm Länge sind vom Rand in die Schicht mit den oberen Leitern eingeschnitten, so daß das Fahnenende 22 nach abwärts innerhalb der Randumgrenzung der Tafel 10 gebogen werden kann. Das Fahnenende trägt Leiter 50, die mit den Kontakten 48 der oberen Leiterträgerschicht 16 verbunden sind, und Leitungen 56 von übertragungsblättchen 58, die in der Nähe der Biegestelle des

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Fahnenendes angeordnet sind. Die ubertragungsblättchen 58 sind mit anderen Ubertragungsblättchen 59 und mit diesen verbundenen Leitern 60 auf der unteren Leiterträgerschicht 20 über nicht-gehärtete, leitfähige Epoxydeinsätze 62 in der Abstandsschicht 18 verbunden. Die leitfähigen Expoxyeinsätze bestehen aus einem Epoxydharz, das nicht mit einem Härter vermischt ist, dem jedoch Silberpartikel eingemischt wurden. Das Epoxydharz stammt von der Firma Amicon, Lexington, Massachusetts und läuft unter dem Handelsnamen Uniset, Type C-14. Alle Leiter und ubertragungsblättchen sind unter Verwendung derselben leitfähigen Druckfarbe hergestellt, die auch für die Herstellung der Kontakte 48 verwendet ist. Die Anschlußfahnenleiste 22 trägt sieben Leiter, einen für je eine Spalte der oberen Kontaktträgerschicht 16 und einen für je eine Kontaktreihe der unteren Kontaktträgerschicht 20» Durch das Abwärtsbiegen der Kontaktfahnen 22 innerhalb des Umgrenzungsrandes der Tastertafel 10 können die Leiter 50 und 56 mit einer (nicht gezeigten) Schaltung unterhalb des nicht dargestellten Tragrahmens in Verbindung gebracht und die Tastertafel oder -platte dann am Rahmen entlang ihres gesamten Randes abgedichtet werden. Das Einsatzstück 28, das ebenfalls aus der 0,13 mm starken, transparenten Mylar-Schicht der oberen Kontaktträgerplatte 16 hergestellt ist, fügt sich genau in die Lücke zwischen den Schnittlinien 54 ein.

Die obere Kontaktträgerschicht 16 und die unter Kontaktträgerschicht 20 sind durch die dazwischen geklebte Abstandsschicht 18 voneinander getrennt. Im Aufbau der Verteilerschicht 14 gleich, besteht die Abstandssehicht 18 aus einer 0,075 mm starken Mylar-Folie 64 zwischen zwei 0,04 mm starken Kleberschichten 66 und 68. Rechteckige Löcher 70 in der Abstandssehicht sind unterhalb der Kontakte 48 ausgestanzt. Diese Löcher 70 sind größer als die öffnungen 46' der Verteilerschicht 14 und geringfügig kleiner als die Kontakte 48 bzw. 74, was die Fig. 2 erkennen läßt. Ein Schlitz 24 läßt die Anschlußfahnen 22 hindurchtreten. Zu beiden Seiten des Schlitzes 24 sind vier runde Löcher 72 angeordnet zur Aufnahme des nicht-gehärteten leitenden Epoxydharzes 62, der beim Zusammen-

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bau die Übertragungsblättchen 58 und 59 miteinander in leitende Verbindung bringt. Die Löcher 72 haben einen Durchmesser von 6,5 mm.

Die untere Kontaktträgerschicht 20 aus 0,13 mm starkem transparentem Mylar trägt auf ihrer Oberseite die mit leitender Druckfarbe aufgedruckten Kontakte 74, die Leiterverbindungen 60 und die übertragungsblättchen 59 und auf ihrer Unterseite eine Kleberschicht 73 von der oben bereits beschriebenen Art von der Firma 3M. Die Kontakte 74 sind mittels Verlängerungen der Leiter 60 mit den übertragungsblättchen 59 verbunden. Die Kontakte 74 sind mit den Kontakten 48 der oberen Kontaktträgerschicht 16 ausgerichtet und haben dieselbe rechteckige Gestalt mit den rechteckigen, transparenten Mittenöffnungen 76. Ein Schlitz 26 nimmt die Kontaktfahnen 22 auf. Eine Kleberschicht 73 verklebt die gesamte Drucktastertafel oder -platte 10 mit dem Trägerrahmen, der nicht dargestellt ist.

Bei der Betätigung der einzelnen Tastschalter wird mit dem finger im wesentlichen auf die Mitte der durch Umgrenzungslinien gekennzeichneten Tasterfläche gedrückt. Die von der Fingerkuppe ausgeübte Kraft geht bei der Verteilerschicht auf den Rand der zugehörigen Öffnung 46 (Fig. 2) über. Von diesem Rand wirkt sich die Kraft unmittelbar auf den rechteckigen Kontaktring 48 aus und sorgt für eine Kontaktgabe zwischen den Kontakten 48 und 74. Fehlt die Verteilerschicht, so könnte die von der Fingerkuppe mittig ausgeübte Kraft nicht stark genug sein, um mit ausreichender Kraft gegen den Kontaktrand zu drücken und damit eine Berührung mit dem Gegenkontakt zu erzeugen. Wenn sich die Kontakte 48 und 74 berühren, wird ein Stromkreis zwischen einer Leiterzeile 60 auf der unteren Kontaktträgerplatte 20 und einer Leiterspalte 50 der oberen Kontaktträgerplatte 16 geschlossen. Die Schichten 16 und 20 stellen also eine X-Y-Matrix dar. Der Stromkreis schließt sich über das nicht-gehärtete leitende Epoxydharz 62, welches ein Paar der entsprechenden übertragungsblättchen 58, 59 miteinander verbindet. Die Beleuchtungslichtquelle erhellt die Tastflächenumrandungen 36

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und die in der Mitte darin angeordneten Anzeigen 38, so daß die einzelnen Taster bei Dunkelheit erkennbar sind. Das Licht gelangt dabei durch die transparenten Mitten 76 der unteren Kontaktträgerschicht 20, die Löcher 70 der Abstandsschicht, die transparenten Mitten 52 de'r oberen Kontaktträgerschicht 16, die öffnungen 46 in der Verteilerschicht 14 und die durchscheinenden Anzeigen 36, 38 in der Deckschicht 12.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die Kontakte 48 und 74 in einer X-Y-Matrix angeordnet sind. Es könnte beispielsweise ein Kontakt im Muster von zwei beabstandeten Schaltkreisbahnen und der andere als elektrisches überbrückungselement ausgebildet sein, mit dem der Stromkreis zwischen den Schaltkreisbahnen geschlossen wird. Das entsprechende leitfähige Muster könnte auf einer Oberfläche des Substrates oder des Rahmens angebracht sein, auf dem der flexible Schalter befestigt ist. Die Abstandsschicht 18 muß auch nicht in der flexiblen Schalterplatte enthalten sein, sondern kann in die Oberfläche des Tragrahmens eingebaut sein, was auch für den Kleber gilt, mit dem die Schaltertafel befestigt ist. Benachbarte öffnungen 46, 70 können durch Luftkanäle miteinander in Verbindung stehen, wodurch das Tastgefühl nochmals verbessert wird.

Das Herstellen der elektrischen Kontakte zwischen den Stromkreisen der beabstandeten Schichten des flexiblen Tastschalters mit Hilfe eines nicht-komprimierten, druckunempfindlichen leitfähigen Materials, das sich in den öffnungen der Abstandsschicht befindet, ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Auch das Verbinden der Leiter von den Kontakten der kontakt-tragenden Schichten mit anderen Schaltungsteilen unter Verwendung der flexiblen Fahnen sowie der Vorteil des Abwärtsbiegens der Fahnen von der oberen Schicht durch Schlitze in den darunterliegenden Schichten sollen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht näher behandelt werden.

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e e r s e

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.\ Flexibler Tastschalter, gekennzeichnet durch

"eine transparente, flexible Plastikschicht (16), die eine Kontaktzone (48) trägt, und eine Schicht aus transparentem Kleber, die auf der Plastikschicht (16) haftet und mit der Plastikschicht derart zusammenwirkt, daß von einer darunterbefindlichen Lichtquelle Licht durch die Schichten zur Oberseite gelangt.

2. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Plastikschicht (16) eine Vielzahl von Kontaktzonen (48) trägt und daß sich in den Flächenbereichen zwischen den Kontaktzonen (48) eine als Muster ausgestaltete Schicht einer lichtundurchlässigen Farbe befindet.

3. Tastschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässige Farbschicht von einer über der flexiblen Plastikschicht (16) angeordneten transparenten Schicht (12) getragen wird.

4. Tastschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinander mit der gemusterten undurchlässigen Farbschicht Zonen von durchscheinender Farbe als Leuchtmarkierungen von Anzeigen und transparente Zonen für die Anzeige des Schalterbetriebszustandes vorgesehen sind.

5. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente flexible Plastikschicht (16) auf ihrer Unterseite eine Vielzahl voneinander Abstand haltender Kontaktzonen (48) trägt und daß eine zweite transparente flexible Plastikschicht (20) im Stapel unter der ersten flexiblen Plastikschicht angeordnet ist, die auf ihrer der ersten flexiblen Plastikschicht (16) zugewandten Seite eine Vielzahl von Kontaktzonen (74) trägt und deren andere Seite eine Schicht eines transparenten Klebers aufweist.

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6. Flexibler Tastschalter, gekennzeichnet durch eine flexible Plastikschicht (16) mit einer Kontaktzone, die einen transparenten Bereich (52) für Licht von einer darunterbefindlichen Lichtquelle aufweist, wobei das Licht den transparenten Bereich (52) der Kontaktzone und die flexible Schicht (16) durchdringt.

7. Tastschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Plastikschicht transparent ist.

8. Tastschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der flexiblen Plastikschicht ein mit dem transparenten Bereich in der Kontaktzone fluchtendes Loch vorgesehen ist.

9. Tastschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Bereich der Kontaktzone durch ein die die Kontaktzone tragende flexible Plastikschicht freilegendes Loch gebildet ist.

10. Tastschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzone als Ring mit transparentem Mittenbereich (250) ausgebildet ist.

11. Tastschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzone rechteckig ist und der transparente Bereich darin als eine rechteckige öffnung ausgebildet ist.

12. Tastschalter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zweite flexible Plastikschicht (20) mit einer zweiten Kontaktzone (74) , die gegenüber der ersten Kontaktzone (48) ausgerichtet ist und einen transparenten Bereich (76) hat, der gegenüber dem transparenten Bereich (52) in der ersten Kontaktzone (48) ausgerichtet ist, und eine Abstandsschicht (18) mit zu den Kontaktzonen (48,74) ausgerichteten öffnungen zwischen den flexiblen Plastikschichten (16,20), so daß das Licht von einer darunter angeordneten Lichtquelle durch die„ Plastikschichten (16,20) und die Ab-

standsschicht (18) hindurchtritt. «

13. Tastschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Plastikschichten (16,20) mit einer Vielzahl zueinander ausgerichteter und aufeinander hin weisender Kontaktzonen (48,74) besetzt sind und die Abstandsschicht (18) eine Vielzahl von mit den Kontaktzonen (48,74) ausgerichteten öffnungen (70) aufweist, wobei die Kontaktzonen in einer X-Y-Matrix-Schalteranordnung angeordnet sind.

14. Flexibler Tastschalter, gekennzeichnet durch eine flexible Plastikschicht (16), die eine Kontaktzone

(48) trägt, eine zweite Schicht (14) oberhalb der Plastikschicht (16) und eine Deckschicht (12) über der zweiten Schicht (14), wobei die zweite Schicht (14) eine Öffnung aufweist, deren Mitte über der Kontaktzone (48) angeordnet ist, wodurch Tastberührungskräfte aus der Mitte der öffnung (46) auf die Kontaktzone (48) übertragen werden.

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