EP0241906A2 - Membrantastatur - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a membrane keyboard according to the preamble of claim 1.
- Such a membrane keyboard is known from US Pat. No. 4,365,130. It has the following structure - from bottom to top: - A support plate made of relatively hard material - there is a thin layer of adhesive and - Above a coding plate made of flexible, electrically insulating material.
- the upper side of the coding plate has electrical switching contact surfaces and conductor tracks, which are applied in a conventional manner, for example by means of screen printing or etching technology, made of copper, silver or other conductive material.
- a spacer layer made of electrically insulating material is arranged above the coding plate, this layer being opposite has recesses to the switch contact surfaces.
- a flexible membrane which has electrically conductive areas opposite to the cutouts on its underside.
- a cover which in turn has cutouts opposite the switch contact surfaces.
- An electrical contact is made in that the flexible membrane is pressed down, for example by finger pressure, so that an electrically conductive area protrudes through the cutouts in the spacer layer and electrically connects the associated switching contact surfaces on the coding plate.
- the object of the invention is therefore to improve the membrane keyboard of the type mentioned in such a way that it is very reliable with a simplified structure.
- the functional reliability relates to the fact that incorrect contacts are prevented and that the individual components of the membrane keyboard can no longer slide against one another. Furthermore, the membrane keyboard should be easy to manufacture and assemble.
- the support plate 10 which for example also contains the housing of an electrotechnical function group, for example the housing of a remote control transmitter for television sets, the housing of a Calculator or the housing of a dialing keypad can be made of electrically non-conductive material, such as Plastic and has pins 11 projecting perpendicularly from its base. These pins are preferably connected in one piece to the support plate. However, they can also be made as separate parts and subsequently glued, inserted, screwed, riveted, etc.
- the cross section of the pins 11 can be circular, square, rectangular, triangular or of any other shape.
- the support plate 10 has side walls 15, the upper end face of which lies in one plane with the upper end face of the pins 11. Furthermore, these side walls 15 have a widening 17 at their upper end, which in turn has a bevel 16 which faces inwards, ie. H. points to the opposite side wall.
- the membrane keyboard has a coding plate 20, the switching contact surfaces 21 and conductor tracks, not shown.
- the switch contact surfaces are designed in a conventional manner, for example accordingly the switching contact surfaces of US Pat. No. 4,365,130 or US Pat. No. 4,391,845.
- Coding plate 20 itself is made of electrically insulating material. It can also consist of a thin, flexible film.
- the switch contact surfaces and the conductor tracks are produced in a conventional manner, for example by etching or printing, from an electrically conductive material.
- the coding plate 20 has a plurality of openings 22 which are arranged such that one of the pins 11 projects through one of the openings.
- the coding plate 20 is inserted into the support plate 10 so that its underside rests on the bottom of the support plate.
- the pins 11 prevent it from slipping sideways. Furthermore, it is centered relative to the support plate.
- the third assembly is the membrane 30, which consists of elastic material and is electrically conductive at least opposite to the switch contact surfaces 21 on its underside.
- the membrane 30 is electrically conductive on its entire underside, for example by a coating of conductive lacquer.
- the membrane 30 lies on the upper end face of the pins 11 and on the edges of the side walls 15.
- the length of the pins 11 is selected so that the pins protrude from the coding plate 20 to such an extent that they hold the membrane at such a distance above the switching contact surfaces that, on the one hand, undesired contact between the membrane and the switching contact surfaces 21 in the event of mechanical shocks are avoided, and on the other hand the membrane 30 touches the switching contact surfaces 21 of the selected switching contact by finger pressure at selected “switching points” in the direction of the arrows 32 and thus connects them electrically.
- the widening 17 of the side walls 15 acts together with the bevels 16 as a snap lock, which secures the coding plate 20 against falling out.
- the coding plate 20 can be glued to the support plate 10 and in particular in the area of the pins 11.
- an adhesive can be present between the inside diameter of the openings 22 and the outside diameter of the pins 11.
- the pins 11 can be given a thickened head 12 by hot upsetting or ultrasonic welding, as a result of which the coding plate 20 is positively secured against falling out even in the area of the pins.
- a "four-point support” is provided, ie the membrane is supported with respect to each switching contact surface 21 by four pins. Since in FIGS. 3 and 4 the switching contact surfaces 21 are arranged in rows and columns in a uniform division are, in both embodiments, the pins 11 can be arranged rotationally symmetrically with respect to the center of the switch contact surface, ie they lie on a circle, the center of which is also the center of the switch contact surface.
- the pins 11 lie at intersections of diagonals 23 which connect the center points of diagonally adjacent switching contact surfaces 21 to one another. In relation to the row and column arrangement of the switching contact surfaces 21, the pins 11 arranged around a switching contact surface thus form a square.
- FIG. 4 is also a "four-point support".
- the individual pins 11 lie on straight lines 24, which connect the center points of the switching contact surfaces 21 in rows and columns. Furthermore, the pins 11 lie on these lines in such a way that they lie exactly in the middle between two adjacent switching contact surfaces.
- the pins surrounding a switch contact surface thus also span a square, which, however, is rotated by 45 ° with respect to the squares of FIG. 3.
- FIG. 5 shows a “three-point support”, ie the membrane is supported by only three pins 11 per switching contact surface 21. These therefore span a triangle with respect to the respective switching contact surface 21. If the distance between the switch contact surfaces 21 in the row and column direction is the same, equilateral triangles are formed with the center of the area of the center of the switch contact surfaces.
- FIG. 6 shows a further development of the support plate 10.
- This has webs 13 and 14 projecting perpendicularly from their base for the purpose of stiffening, a pin 11 each projecting upwards at the crossings of the webs 13 and 14.
- the coding plate is then only on the upper end of the webs.
- the side walls 15 are raised, similarly to FIG. 1, so that their end faces lie in one plane with the end faces of the pins 11.
- the membrane is then also here on the pins 11 and the end faces of the side walls 15.
Landscapes
- Push-Button Switches (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Membrantastatur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Eine solche Membrantastatur ist aus der US-PS 4 365 130 bekannt. Sie hat - von unten nach oben - folgenden Aufbau:
- eine Stützplatte aus relativ hartem Material
- darüber liegt eine dünne Schicht aus Klebstoff und
- darüber eine Codierplatte aus flexiblem, elektrisch isolierendem Material. - Die Codierplatte besitzt an ihrer Oberseite elektrische Schaltkontaktflächen und Leiterbahnen, die in herkömmlicher Weise, beispielsweise mittels Siebdruck- oder Ätztechnik aus Kupfer, Silber oder sonstigem leitfähigen Material aufgebracht sind. Über der Codierplatte ist eine Abstandhalteschicht aus elektrisch isolierendem Material angeordnet, wobei diese Schicht gegenüberliegend zu den Schaltkontaktflächen Aussparungen besitzt. Darüber liegt eine flexible Membran, die gegenüberliegend zu den Aussparungen an ihrer Unterseite elektrisch leitfähige Bereiche aufweist. Darüber befindet sich schließlich ein Deckel, der wiederum gegenüberliegend zu den Schaltkontaktflächen Aussparungen besitzt.
- Ein elektrischer Kontakt wird dadurch geschlossen, daß die flexible Membran beispielsweise per Fingerdruck niedergedrückt wird, so daß ein elektrisch leitfähiger Bereich durch die Aussparungen der Abstandhalteschicht hindurchragt und die zugehörigen Schaltkontaktflächen auf der Codierplatte elektrisch miteinander verbindet.
- Ähnliche Membrantastaturen sind auch aus folgenden Druckschriften bekannt:
- DE-OS 30 12 717
- US-PS 4 405 849
- US-PS 4 385 215. - Die Verwendung einer eigenen Abstandhaltefolie ist aufwendig. Zum einen muß ein zusätzliches Bauteil gefertigt werden und zum anderen muß dieses bei der Montage präzise ausgerichtet und fixiert werden, damit er sich beim späteren Betrieb nicht verschiebt.
- Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden (vgl. EP-A1-0 124 862, DE-OS 26 23 229, US-PS 4 391 845), statt einer Abstandhaltefolie unmittelbar auf die Codierplatte Abstandhalter bzw. sog. Spacer aufzubringen und zwar in Form von aufgedruckten (z.B. Siebdruck) Isolierschichten oder in Form von aufgeklebten Distanzstücken.
- Das Aufdrucken oder Aufkleben von Spacern hat allerdings folgende Nachteile:
Es wird ein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich, der neben dem aufwendigen Ausrichten einer Siebdruckmaschine auch Trocknungs- oder Aushärtzeiten mit sich bringt. Weiterhin ist es beim Siebdruck nicht immer sicherzustellen, daß Schichten ausreichender Dicke aufgedruckt werden. - Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Membrantastatur der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie bei vereinfachtem Aufbau sehr funktionssicher ist.
- Die Funktionssicherheit bezieht sich darauf, daß Fehlkontakte verhindert werden und daß die einzelnen Bauteile der Membrantastatur nicht mehr gegeneinander verrutschen können. Weiterhin soll die Membrantastatur einfach herzustellen und zu montieren sein.
- Die oben angegebene Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1 einen Querschnitt der Membrantastatur nach der Erfindung;
- Fig. 2 einen Schnitt einer Einzelheit nach einer Weiterbildung der Erfindung;
- Fig. 3, 4 und 5 Draufsichten der Membrantastatur bei fortge lassener Membran zur Darstellung der Anordnung der Stifte und
- Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Variante der bei der Erfindung verwendeten Stützplatte.
- Die Membrantastatur der Fig. 1 besteht nur noch aus drei Grundkomponenten, nämlich einer Stützplatte 10, einer Codierplatte 20 und einer Membran 30. Die Stützplatte 10, die beispielsweise auch das Gehäuse einer elektrotechnischen Funktionsgruppe, beispielsweise das Gehäuse eines Fernbediensenders für Fernsehgeräte, das Gehäuse eines Taschenrechners oder das Gehäuse einer Wähltastatur bei Telefonapparaten sein kann, ist aus elektrisch nicht leitendem Material, wie z.B. Kunststoff und weist senkrecht von seinem Boden abstehende Stifte 11 auf. Vorzugsweise sind diese Stifte einstückig mit der Stützplatte verbunden. Sie können jedoch auch als separate Teile hergestellt sein und nachträglich aufgeklebt, eingesetzt, eingeschraubt, vernietet usw. sein. Der Querschnitt der Stifte 11 kann kreisförmig, quadratisch, rechteckig, dreieckig oder von sonstiger Form sein.
- In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 hat die Stützplatte 10 Seitenwände 15, deren obere Stirnfläche in einer Ebene mit der oberen Stirnfläche der Stifte 11 liegt. Weiterhin haben diese Seitenwände 15 an ihrem oberen Ende eine Verbreiterung 17, welche ihrerseits eine Abschrägung 16 besitzt, die nach innen, d. h. zur gegenüberliegenden Seitenwand weist.
- Weiterhin besitzt die Membrantastatur eine Codierplatte 20, die Schaltkontaktflächen 21 sowie nicht dargestellte Leiterbahnen besitzt. Die Schaltkontaktflächen sind in herkömmlicher Weise gestaltet, beispielsweise entsprechend den Schaltkontaktflächen der US-PS 4 365 130 oder der US-PS 4 391 845. Die Codierplatte 20 selbst ist aus elektrisch isolierendem Material. Sie kann auch aus einer dünnen, flexiblen Folie bestehen. Die Schaltkontaktflächen und die Leiterbahnen sind in herkömmlicher Weise, beispielsweise durch Ätzen oder Aufdrucken aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt. Die Codierplatte 20 besitzt mehrere Öffnungen 22, die so angeordnet sind, daß jeweils durch eine der Öffnungen einer der Stifte 11 hindurchragt. Die Codierplatte 20 wird dabei so in die Stützplatte 10 eingesetzt, daß ihre Unterseite auf dem Boden der Stützplatte aufliegt. Durch die Stifte 11 ist sie gegen seitliches Verrutschen gesichert. Weiterhin ist sie dadurch gegenüber der Stützplatte zentriert.
- Die dritte Baugruppe ist die Membran 30, die aus elastischem Material besteht und zumindest gegenüberliegend zu den Schaltkontaktflächen 21 an ihrer Unterseite elektrisch leitfähig ist. Beim Ausführungsbeispiel der Neuerung ist die Membran 30 an ihrer gesamten Unterseite elektrisch leitfähig, beispielsweise durch eine Beschichtung aus leitfähigem Lack. Die Membran 30 liegt auf der oberen Stirnseite der Stifte 11 und an den Rändern der Seitenwände 15 auf. Die Länge der Stifte 11 ist so gewählt, daß die Stifte soweit aus der Codierplatte 20 herausragen, daß sie die Membran in einem solchen Abstand oberhalb der Schaltkontaktflächen halten, daß einerseits unerwünschte Berührungen zwischen der Membran und der Schaltkontaktflächen 21 bei mechanischen Erschütterungen vermieden werden und andererseits die Membran 30 durch Fingerdruck an ausgewählten "Schaltpunkten" in Richtung der Pfeile 32 die Schaltkontaktflächen 21 des ausgewählten Schaltkontaktes berühren und damit elektrisch miteinander verbinden.
- Die Verbreiterung 17 der Seitenwände 15 wirkt zusammen mit den Abschrägungen 16 als Schnappverschluß, der die Codierplatte 20 gegen ein Herausfallen sichert.
- Als weitere Sicherung kann die Codierplatte 20 an der Stützplatte 10 angeklebt sein und insbesondere im Bereich der Stifte 11. Mit anderen Worten kann zwischen dem Innendurchmesser der Öffnungen 22 und dem Außendurchmesser der Stifte 11 ein Klebstoff vorhanden sein.
- Nach der in Fig. 2 gezeigten Weiterbildung der Erfindung können die Stifte 11 durch Warmverstauchung oder Ultraschallverschweißung einen verdickten Kopf 12 erhalten, wodurch die Codierplatte 20 auch im Bereich der Stifte formschlüssig gegen ein Herausfallen gesichert ist. Hier ist bei der Fertigung der Stützplatte darauf zu achten, daß die Länge der Stifte 11 so gewählt ist, daß durch die beim Warmverstauchen erfolgte Verkürzung noch ein ausreichender Abstand zwischen der Unterseite 31 der Membran 30 und den Schaltkontaktflächen 21 verbleibt.
- Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen verschiedene Varianten für die Anordnung der Stifte 11 (und der Öffnungen 22) bezüglich der Schaltkontaktflächen 21. Die Schaltkontaktflächen sind in diesen Figuren lediglich als Kreise dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß jegliche bekannte Formen von Schaltkontaktflächen hier verwendet werden können.
- In den Fig. 3 und 4 ist eine "Vierpunktabstützung" vorgesehen, d. h. die Membran wird bezüglich jeder Schaltkontaktfläche 21 durch vier Stifte abgestützt. Da in den Figuren 3 und 4 die Schaltkontaktflächen 21 zeilen- und spaltenweise in gleichförmiger Teilung angeordnet sind, können bei beiden Ausführungsbeispielen die Stifte 11 rotationssymmetrisch bezogen auf die Mitte des Schaltkontaktflächen angeordnet sein, d.h. sie liegen auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt auch der Mittelpunkt der Schaltkontaktfläche ist.
- Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 liegen die Stifte 11 an Schnittpunkten von Diagonalen 23, die die Mittelpunkte von diagonal benachbarten Schaltkontaktflächen 21 miteinander verbinden. Bezogen auf die zeilen- und spaltenweise Anordnung der Schaltkontaktflächen 21 bilden die um eine Schaltkontaktfläche angeordneten Stifte 11 also ein Quadrat.
- Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 handelt es sich ebenfalls um eine "Vierpunktabstützung". Die einzelnen Stifte 11 liegen dabei jedoch auf Geraden 24, welche die Mittelpunkte der Schaltkontaktflächen 21 zeilen- und spaltenweise verbinden. Weiterhin liegen die Stifte 11 so auf diesen Linien, daß sie jeweils genau auf der Mitte zwischen zwei benachbarten Schaltkontaktflächen liegen. Die eine Schaltkontaktfläche umgebenden Stifte spannen damit ebenfalls ein Quadrat auf, das gegenüber den Quadraten der Fig. 3 jedoch um 45° gedreht ist.
- In Fig. 5 ist eine "Dreipunktabstützung" gezeigt, d. h. pro Schaltkontaktfläche 21 ist die Membran nur durch drei Stifte 11 abgestützt. Diese spannen daher bezüglich der jeweiligen Schaltkontaktfläche 21 ein Dreieck auf. Sofern der Abstand der Schaltkontaktflächen 21 in Zeilen- und Spaltenrichtung gleich ist, werden damit gleichseitige Dreiecke gebildet, in deren Flächenschwerpunkt der Mittelpunkt der Schaltkontaktflächen liegt.
- Ist dagegen - wie in Fig. 5 gezeigt - der Abstand in Zeilen- und Spaltenrichtung verschieden, so werden gleichschenklige Dreiecke gebildet, wie durch die Linien 25, 26 und 27 angedeutet. Weiterhin liegen die Stifte 11 auf Linien 26, die zeilenweise genau in der Mitte zwischen benachbarten Zeilen von Schaltkontaktflächen verläuft.
- Fig. 6 zeigt noch eine Weiterbildung der Stützplatte 10. Diese hat zur Versteifung senkrecht von ihrem Boden abstehende Stege 13 und 14, wobei an Kreuzungspunkten der Stege 13 und 14 je ein Stift 11 nach oben absteht. Die Codierplatte liegt dann nur auf der oberen Stirnseite der Stege auf. Auch hier sind die Seitenwände 15 - ähnlich wie in Fig. 1 - hochgezogen, so daß ihre Stirnflächen in einer Ebene mit den Stirnflächen der Stifte 11 liegt. Die Membran liegt dann also auch hier auf den Stiften 11 und den Stirnflächen der Seitenwände 15 auf.
Claims (13)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Codierplatte (20) seitlich neben den Schaltkontaktflächen (21) Öffnungen (22) aufweist, durch welche Stifte (11) aus elektrisch nicht leitendem Material hindurchragen und daß sich die Stifte (11) von der Stützplatte (10) bis zur Membran (30) er strecken, wobei sie über die Oberfläche der Codierplatte hinausragen.
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