WO2002007176A1

WO2002007176A1 - Tastatur

Info

Publication number: WO2002007176A1
Application number: PCT/DE2001/002522
Authority: WO
Inventors: Eckhard Meissner
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2002-01-24
Anticipated expiration: 2003-01-17
Also published as: DE10034692A1

Abstract

Beschrieben wird eine Tastatur mit Tasten, welche auf einer Tastenunterseite jeweils ein Kontaktelement aufweisen, das bei Druck auf die Oberseite der entsprechenden Taste jeweils einen Gegenkontakt kontaktiert. Die Tasten sind dabei auf einer Aussenseite eines Gehäuses angeordnet. Der Gegenkontakt befindet sich auf der Aussenseite des Gehäuses unter der Tastaturmatte und/oder das Gehäuse ist selber zumindest teilweise leitfähig und bildet den Gegenkontakt.

Description

Beschreibung

Tastatur

Die Erfindung betrifft eine Tastatur mit Tasten, welche auf einer Tastenunterseite jeweils ein Kontaktelement aufweisen, das bei Druck auf die Oberseite der entsprechenden Taste jeweils einen Gegenkontakt kontaktiert.

Übliche Tastaturen der eingangs genannten Art werden dadurch realisiert, dass beispielsweise die Taste an ihrer Unterseite einen Kunststoffstößel aufweist, dessen untere Leitfläche als Kontaktelement leitfähig beschichtet ist. Unter den einzelnen Tasten befindet sich eine Leiterplatte mit darauf aufgebrach- ten Kontaktflächen, welche die Gegenkontakte bilden, auf die der Kunststoffstößel mit der Leitfläche gedrückt wird. Hierbei handelt es sich im einzelnen um jeweils zwei zusammengehörige Gegenkontakte, die durch das Kontaktelement in der Taste gebrückt werden, wodurch der Schaltimpuls ausgelöst wird. Diese Leiterplatte liegt üblicherweise im Inneren eines Tastaturgehäuses bzw. - sofern es sich um eine in ein Gerät integrierte Tastatur handelt - innerhalb des Gehäuses des Geräts. Das Gehäuse der Tastatur bzw. des Geräts ist dabei für den gesamten Tastaturblock oder für die einzelnen Tasten aus- geschnitten, damit die Tasten einerseits mit ihren Kontaktelementen unmittelbar über der Leiterplatte liegen und andererseits von außen gedrückt werden können. Insbesondere bei kleineren integrierten Tastaturen, beispielsweise in Telefonen, PDA' s oder Taschenrechnern, sind die einzelnen Tasten üblicherweise über eine Tastaturmatte untereinander verbunden, sodass keine aufwendige mechanische Befestigung einzelner Tasten im Gehäuse notwendig ist. Diese Tastaturmatte befindet sich dabei zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse, und das Gehäuse ist nur an den Punkten der einzelnen Tasten ausgeschnitten, wodurch die Tastaturmatte automatisch in der richtigen Position über der Leiterplatte gehalten wird. Insbesondere bei solchen Handheld-Geräten, bei denen einerseits aus Gründen der Bedienerfreundlichkeit die Tastatur möglichst groß gehalten werden soll und andererseits die Gesamtabmessungen des Geräts gering sein sollten, können die Ausschnitte im Gehäuse die mechanische Stabilität des Gehäuses beein- trächtigen. Insbesondere muss die Tastatur deswegen einen Mindestabstand zum Gehäuserand aufweisen. Ein weiteres Problem ist, dass der Abstand der Tastatur zu anderen Bauelementen, beispielsweise zum Display, nicht beliebig klein gewählt werden kann. In der Regel sind aus Gründen der Platzersparnis bei solchen Kleinstgeräten die Gegenkontakte direkt auf der Hauptplatine des Geräts untergebracht. Diese Hauptplatine trägt auch das Display. Daher liegt die Hauptplatine von der Bedienerseite aus gesehen unter dem Display. Da die aktive Displayfläche deutlich kleiner ist als die Abmessungen des Displayglases und des Montagerahmens für das Display, ist deshalb ein mechanischer Mindestabstand zwischen der Tastatur und der aktiven Displayfläche einzuhalten. Außerdem müssen die zu einer mechanischen Einheit gehörenden Tasten wegen der auf der flachen Leiterplatte angeordneten beiden Gegenkontak- te nebeneinander und annäherungsweise auf einer Ebene angeordnet werden. Auch hierdurch wird der für eine Tastatur nutzbare Raum am Gerätegehäuse merklich beschränkt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zu diesem Stand der Technik zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Tastatur gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind hierbei die Tasten auf einer Außenseite eines Gehäuses angeordnet. Der Gegenkontakt befindet sich dementsprechend ebenfalls auf der Gehäuseaußenseite unter der Tastaturmatte bzw. das Gehäuse selbst ist zumindest teilweise leitfähig und bildet den Gegenkontakt.

Das heißt, erfindungsgemäß besteht das Gehäuse - oder ein Teil davon - entweder aus einem elektrisch leitfähigen Mate- ω υ ) t ) cn o Cn o Cn O Cn n cu M Tl φ CΛ p. tr tα P> α H CΛ N CΛ rt H d N ≤ P P Φ <J O o fl d CΛ φ S l-i fD d CΛ o P- 13 Φ Φ N H- P d O rt s: rt d a O s: Φ P- P- P- o Φ P. φ P *Ö ¹ φ P-

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auch alle Kontaktelemente der Tasten niederohmig an ein Massepotential angeschlossen werden, und auf der Gehäuseoberfläche befinden sich beispielsweise Leiterbahnen mit einzelnen Kontaktflächen für die einzelnen Tasten, welche wie- derum hochohmig an ein definiertes Potential angeschlossen sind und über eine Ausleseeinheit ausgelesen werden.

Die Tasten sind vorzugsweise über eine Tastaturmatte untereinander verbunden, sodass nur die Tastaturmatte auf dem Ge- häuse befestigt werden muss und keine mechanische Befestigung der einzelnen Tasten am Gehäuse nötig ist.

Die Kontaktelemente der Tastatur sind dabei vorteilhafterweise über in und/oder an der Tastaturmatte verlaufende, in das Gehäuse führende Leiterbahnen mit der Ausleseeinheit und/oder dem jeweils ersten Widerstand verbunden. Das heißt, wie bei den bisherigen Tastaturen befindet sich im Inneren des Gehäuses eine Leiterplatte, auf der die Ausleseelektro- nik, bestehend aus Ausleseeinheit und den Widerständen, un- tergebracht ist. Zum Durchführen der Kontaktelemente der Tastatur in das Gehäuse eignet sich ein Folienkontaktband.

Zur Beleuchtung der Tastatur kann im Prinzip in jede Taste eine einzelne kleine LED eingebaut werden, wobei die Versor- gungsspannung ebenfalls über Leitungen in und/oder an der Tastaturmatte erfolgt, welche in das Gehäuse geführt werden. Alternativ kann das Licht auch von einer oder mehreren Lichtquellen, beispielsweise LED' s oder Laserdioden, mit Lichtleitern zu den einzelnen Tasten verteilt werden, wobei diese Lichtleiter vorzugsweise ebenfalls in oder an der Tastaturmatte verlaufen. Ebenso ist der Einsatz einer lichtleitenden oder lichterzeugenden Schicht an der Tastaturmatte möglich.

Die erfindungsgemäße Tastatur hat viele Vorteile. So können die Tasten im Prinzip an beliebiger Stelle auf dem Gehäuse angebracht werden. Insbesondere können die Tasten auch an den Gehäuserand gelegt werden und sogar auf gewölbten Oberflächen ω M > ¹

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plays anzubringen, auf dem innerhalb eines Menüs die Informationen bezüglich der funktioneilen Belegung der Softkey- Tasten angezeigt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dort dargestellten Merkmale und die bereits oben beschriebenen Merkmale können nicht nur in den genannten Kombinationen, sondern auch einzeln oder in anderen Kombina- tionen erfindungswesentlich sein. Es stellen dar:

Figur 1 einen Teil eines Längsschnitts durch ein Gehäuse eines Geräts mit einer erfindungsgemäßen Tastatur;

Figur 2 eine schematische Darstellung der Beschaltung der Kontakte der erfindungsgemäßen Tastatur.

In Figur 1 ist ein Querschnitt durch den unteren Abschnitt eines Gehäuses 6 eines Mobilfunkgeräts dargestellt. Innerhalb des Gehäuses 6 befindet sich die übliche Hauptplatine 8. Das Gehäuse 6 selbst - oder zumindest die obere Halbschale des Gehäuses 6, auf der sich die Tastatur befindet - ist aus einem leitfähigen Material, beispielsweise aus leitfähigem Kunststoff oder Metall.

Auf der oberen Halbschale des Gehäuses 6 ist eine Tastaturmatte 2 aufgebracht, in welche Tasten 1 integriert sind. Diese Tasten 1 sind als kalottenförmige Erhebungen über Aussparungen in der Tastaturmatte 2 ausgebildet und weisen an ihrer Unterseite jeweils in die Aussparung hineinragende, zur Gehäuseoberfläche weisende, angeformte Stößel 3 auf. Die untere, zum Gehäuse 6 weisende Fläche der Stößel 3 ist elektrisch leitfähig beschichtet und bildet somit das Kontaktelement 4.

Die Tastaturmatte 2 ist auf die Gehäuseoberfläche vollflächig oder zumindest partiell aufgeklebt. Sie ist an der Unterseite um die Gehäusekante herumgezogen und wird in einer Aussparung 7 in das Gehäuseinnere geführt.

Die Kontaktelemente 4 an den Stößeln 3 der einzelnen Tasten 1 werden über Leitungen 5, welche in der Tastaturmatte 2 verlaufen, in das Gehäuseinnere geführt und sind dort über Stekkelemente 9 jeweils mit der Platine verbunden. Ebenso ist über ein Steckelement 10 das Gehäuse 6 über eine Leitung 11 mit der Platine 8 verbunden. Anstelle der Steckelemente 9, 10 können die Verbindungen selbstverständlich auch auf andere

Weise, beispielsweise als Druckkontakte, insbesondere mittels Kontaktfedern, realisiert werden.

Auf der Platine befindet sich im Wesentlichen die in Figur 2 dargestellte Schaltung. Die Leitung 11, welche an dem leitfähigen Gehäuse 6 befestigt ist, ist mit dem Massepotential Po des Geräts verbunden. Der Leitungswiderstand der Leitung 11 bildet dabei den in der Figur 2 schematisch eingezeichneten Widerstand R₂. Die Leitungen 5 von den Kontaktelementen 4 sind einerseits über einen Widerstand Ri mit einem definierten elektrischen Potential Pi verbunden. Andererseits sind diese Leitungen auch mit einer Ausleseeinheit 12 verbunden.

Bei dem definierten elektrischen Potential P_x handelt es sich um eine ohnehin im Gerät vorhandene VersorgungsSpannung. Bei Mobilfunkgeräten kann es sich hier um die übliche Versorgungsspannung von 2,8 bis 3 Volt des Akkus handeln.

Entscheidend ist, dass der erste Widerstand Ri, über den das Kontaktelement 4 der Taste 1 mit dem Versorgungspotential P_x verbunden ist, sehr viel größer ist als der zweite Widerstand R₂, über den das Gehäuse 6 mit dem Massepotential P₀ verbunden ist. Der erste Widerstand sollte beispielsweise mehr als 10 kΩ betragen bzw. kann einige 100 kΩ und mehr betragen, wogegen der zweite Widerstand R₂ im Ω-bereich liegt. Das heißt, der Tastaturkontakt liegt hochohmig am Potential Pi an. Das Gehäuse 6 liegt niederoh ig am Massepotential P₀ an. Durch diese Schaltung liegt bei einem geschlossenen Kontakt zwischen dem Kontaktelement 4 und dem Gehäuse 6 an der Ausleseeinheit 12 das Massepotential P₀ an, und bei offenem Kontakt das Potential Pi der VersorgungsSpannung. Die Auslese- einheit 12 entspricht den üblicherweise in derartigen Tastaturen verwendeten Ausleseeinheiten.

Wie in Figur 1 dargestellt, ist die Tastaturmatte relativ gut verformbar, sodass die Tastatur problemlos auch direkt am Ge- häuserand oder auf gewölbten Oberflächen angebracht werden kann. Dadurch kann die zur Verfügung stehende Gehäuseoberfläche wesentlich effizienter genutzt werden, als bei herkömmlichen Tastaturen. Dabei kann die Zuordnung von Soft-Keys zu einem Display wegen der Reduzierung des bei herkömmlichen Tastaturen oft großen Abstands der Tastatur zur Soft-Key- Beschriftung im Display deutlich verbessert werden.

Die erfindungsgemäße Tastatur eignet sich folglich insbesondere zur Verwendung als integrierte Tastatur bei mobilen End- geraten, beispielsweise Mobilfunkgeräten, PDA' s oder anderen kleinen Handheld-Geräten.

Claims

Patentansprüche

1. Tastatur mit Tasten (1), welche auf einer Tastenunterseite jeweils ein Kontaktelement (4) aufweisen, das bei Druck auf die Oberseite der entsprechenden Taste (1) jeweils einen Gegenkontakt (6) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasten (1) auf einer Außenseite eines Gehäuses (6) angeordnet sind und der Gegenkontakt sich auf der Außenseite des Gehäuses unter der Tastaturmatte befindet und/oder das Gehäuse (6) selber zumindest teilweise leitfähig ist und den Gegenkontakt (6) bildet.

2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkontakt eine leitfähige Schicht und/oder Lei- terbahnen auf der Gehäuseaußenseite umfasst.

3. Tastatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (4) jeweils mit einer Ausleseeinheit (12) und über jeweils einen ersten Widerstand (Rx) mit einem ersten Potential (Pi) verbunden sind und der Gegenkontakt (6) mit einem zweiten Potential (P₀) verbunden ist, wobei der Wert des jeweils ersten Widerstand {R_x ) viel größer ist, als der Wert eines zweiten Widerstands (R₂) zwischen dem Gegenkontakt (6) und dem zweiten Potential (P₀) .

4. Tastatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Potential (Pi) eine Betriebsspannung des Geräts und das zweite Potential (P₀) ein Masse-Potential ist.

5. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasten (1) über eine Tastaturmatte (2) untereinander verbunden sind.

6. Tastatur nach Anspruch 5, dadurch ge ennzeichne , dass die Kontaktelemente (4) der Tastatur über in und/oder an der Tastaturmatte (2) verlaufende, in das Gehäuse (6) führen- de Leiterbahnen (5) mit der Ausleseeinheit (12) und/oder dem jeweils ersten Widerstand (Ri) verbunden sind.

7. Tastatur nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Tastatur zur Beleuchtung in und/oder an der Tastaturmatte verlaufende, in das Gehäuse führende Lichtleitungen aufweist.

8. Tastatur nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Tastaturmatte zur Beleuchtung eine lichtleitende und/oder lichterzeugende Schicht aufweist.

9. Tastatur nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zur Beleuchtung in die Tasten integrierte Leuchtdioden.

10. Tastatur nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge ennzeichnet, dass die Tastatur in ein Gerät integriert ist und das Gehäuse das Gerätegehäuse ist.

11. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, durch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein separates Tastaturgehäuse ist und die Tastatur eine Schnittstelle zum Anschluss an ein Gerät aufweist.

12. Gerät mit einer Tastatur nach einem der vorstehenden Ansprüche.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ein Display aufweist und die Tastaturmatte zumindest teilweise aus einem durchsichtigem Material besteht und die Tastaturmatte zumindest teilweise auf der Außenseite des Displays angeordnet ist und der Gegenkontakt sich auf der Außenseite des Displays unter der Tastaturmatte befindet und/oder das Display selber zumindest teilweise leitfähig ist und den Gegenkontakt bildet.

14. Gerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ein mobiles Endgerät ist.