DE10034692A1 - Tastatur - Google Patents

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

Die Erfindung betrifft eine Tastatur mit Tasten, welche auf einer Tastenunterseite jeweils ein Kontaktelement aufweisen, das bei Druck auf die Oberseite der entsprechenden Taste je­ weils 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. Hier­ bei handelt es sich im einzelnen um jeweils zwei zusammenge­ hörige Gegenkontakte, die durch das Kontaktelement in der Ta­ ste gebrückt werden, wodurch der Schaltimpuls ausgelöst wird. Diese Leiterplatte liegt üblicherweise im Inneren eines Ta­ staturgehäuses bzw. - sofern es sich um eine in ein Gerät in­ tegrierte Tastatur handelt - innerhalb des Gehäuses des Ge­ räts. 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 Kontakte­ lementen unmittelbar über der Leiterplatte liegen und ande­ rerseits von außen gedrückt werden können. Insbesondere bei kleineren integrierten Tastaturen, beispielsweise in Telefo­ nen, PDA's oder Taschenrechnern, sind die einzelnen Tasten üblicherweise über eine Tastaturmatte untereinander verbun­ den, sodass keine aufwendige mechanische Befestigung einzel­ ner Tasten im Gehäuse notwendig ist. Diese Tastaturmatte be­ findet 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. Ins­ besondere bei solchen Handheld-Geräten, bei denen einerseits aus Gründen der Bedienerfreundlichkeit die Tastatur möglichst groß gehalten werden soll und andererseits die Gesamtabmes­ sungen 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 Pro­ blem ist, dass der Abstand der Tastatur zu anderen Bauelemen­ ten, 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 ange­ ordnet 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 Material, beispielsweise elektrisch leitfähigem Kunststoff oder Metall, oder es ist vollflächig oder teilweise mit einem elektrisch leitfähigem Material beschichtet bzw. weist ent­ sprechende Leiterbahnen und Kontaktflächen auf der Oberfläche unter der Tastaturmatte auf.

Bei dem Gehäuse kann es sich um ein separates Tastaturgehäuse oder - bei einer in ein Gerät integrierten Tastatur - um das Gehäuse des Geräts handeln.

Vorzugsweise sind die Kontaktelemente der Tasten jeweils mit einer Ausleseeinheit und über jeweils einen ersten Widerstand mit einem ersten Potential verbunden und der Gegenkontakt ist mit einem zweiten Potential verbunden, wobei der Wert des je­ weils ersten Widerstands viel größer ist als der Wert eines zweiten Widerstands zwischen dem Gegenkontakt und dem zweiten Potential. Der zweite Widerstand ist im Idealfall gleich 0. In der Realität entspricht er vorzugsweise lediglich dem Lei­ tungswiderstand zwischen Gegenkontakt und Potential. Die Ta­ statur wird folglich dadurch realisiert, dass ein Kontakt zwischen einem hochohmig aufgeladenen Kontaktelement der Ta­ ste mit dem auf einem anderen elektrischen Potential niede­ rohmig angeschlossenen Gegenkontakt hergestellt wird, der durch die Gehäuseoberfläche bzw. auf der Gehäuseoberfläche angebrachten Kontaktfläche gebildet wird.

Hierbei wird bevorzugt die Kontaktfläche auf dem Gehäuse, bzw. bei einem leitfähigen Gehäuse das gesamte Gehäuse, nie­ derohmig mit der Gerätemasse, verbunden. Das Kontaktelement der Tastatur liegt hochohmig an einer üblichen Versorgungs­ spannung des Geräts. Dies hat den Vorteil, dass nicht extra ein Spannungsumsetzer verwendet werden muss, um das benötigte Potential aus der Versorgungsspannung zu verändern.

Es versteht sich von selbst, dass die Schaltung natürlich auch in geeigneter Weise variiert werden kann, ohne den Be­ reich der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise auch alle Kontaktelemente der Tasten niederohmig an ein Mas­ sepotential angeschlossen werden, und auf der Gehäuse­ oberfläche befinden sich beispielsweise Leiterbahnen mit ein­ zelnen 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 unter­ einander 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 vorteilhafter­ weise 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 Ta­ statur 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 Ta­ staturmatte erfolgt, welche in das Gehäuse geführt werden. Alternativ kann das Licht auch von einer oder mehreren Licht­ quellen, beispielsweise LEDs oder Laserdioden, mit Lichtlei­ tern zu den einzelnen Tasten verteilt werden, wobei diese Lichtleiter vorzugsweise ebenfalls in oder an der Tastatur­ matte 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 angebracht werden. Gehäusedurchbrüche entfallen bis auf einen einzigen Gehäusedurchbruch für die Durchführung der Leitungen von der Tastatur in das Gehäuseinnere.

Bei der erfindungsgemäßen Tastatur kann es sich - wie Ein­ gangs erwähnt - um eine separate Tastatur mit einem eigenen Tastaturgehäuse handeln, welches eine Schnittstelle zum An­ schluss an das Gerät aufweist. Beispielsweise kann es sich um eine extrem flache Tastatur handeln, welche an ein kleines Handheld-Gerät angesteckt wird.

Ebenso kann es sich um eine in das jeweilige Gerät integrier­ te Tastatur handeln. Insbesondere hat die erfindungsgemäße Tastatur für solche integrierten Anwendungen den Vorteil, dass keinerlei Mindestabstände zu einem Display bestehen. Das heißt, die Tastatur kann in unmittelbarer Nachbarschaft zu einem Display angebracht werden, wodurch zum einen Platz ein­ gespart wird und zum anderen bei einer Menüführung über Soft- Key-Tasten auch der Abstand der Soft-Key-Tasten zu der im Me­ nü auf dem Display angezeigten Funktionsbeschreibung der Ta­ sten nur minimal ist.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einem Gerät mit einem Display und einer erfindungsgemäßen Tastatur besteht die Tastaturmatte zumindest teilweise aus einem durchsichtigen Material und ist zumindest teilweise auf der Außenseite des Displays angeordnet. Unter der Außenseite des Displays ist hierbei die äußerste Schicht des Displays, bei­ spielsweise eine Glasdisplayabdeckung, zu verstehen. Diese äußerste Displayschicht ist im Sinne der Erfindung Teil des Gehäuses. Dementsprechend befindet sich der Gegenkontakt auf der Außenseite des Displays unter der Tastaturmatte bzw. das Display (bzw. das Displayglas) selbst ist zumindest teilweise leitfähig und bildet den Gegenkontakt. Sinnvollerweise sind hierbei auch alle Kontakte und Leiterbahnen innerhalb der Ta­ staturmatte durchsichtig. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise Softkey-Tasten direkt auf dem Teil des Displays anzubringen, auf dem innerhalb eines Menüs die Informa­ tionen bezüglich der funktionellen Belegung der Softkey- Tasten angezeigt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beige­ fügten 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:

Fig. 1 einen Teil eines Längsschnitts durch ein Gehäuse ei­ nes Geräts mit einer erfindungsgemäßen Tastatur;

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

In Fig. 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 ei­ nem leitfähigen Material, beispielsweise aus leitfähigem Kunststoff oder Metall.

Auf der oberen Halbschale des Gehäuses 6 ist eine Tastatur­ matte 2 aufgebracht, in welche Tasten 1 integriert sind. Die­ se Tasten 1 sind als kalottenförmige Erhebungen über Ausspa­ rungen in der Tastaturmatte 2 ausgebildet und weisen an ihrer Unterseite jeweils in die Aussparung hineinragende, zur Ge­ häuseoberfläche weisende, angeformte Stößel 3 auf. Die unte­ re, 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 ver­ laufen, in das Gehäuseinnere geführt und sind dort über Stec­ kelemente 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 Fig. 2 dargestellte Schaltung. Die Leitung 11, welche an dem leit­ fähigen Gehäuse 6 befestigt ist, ist mit dem Massepotential P₀ des Geräts verbunden. Der Leitungswiderstand der Leitung 11 bildet dabei den in der Fig. 2 schematisch eingezeichne­ ten Widerstand R₂. Die Leitungen 5 von den Kontaktelementen 4 sind einerseits über einen Widerstand R₁ mit einem definier­ ten elektrischen Potential P₁ verbunden. Andererseits sind diese Leitungen auch mit einer Ausleseeinheit 12 verbunden.

Bei dem definierten elektrischen Potential P₁ handelt es sich um eine ohnehin im Gerät vorhandene Versorgungsspannung. Bei Mobilfunkgeräten kann es sich hier um die übliche Versor­ gungsspannung von 2,8 bis 3 Volt des Akkus handeln.

Entscheidend ist, dass der erste Widerstand R₁, über den das Kontaktelement 4 der Taste 1 mit dem Versorgungspotential P₁ verbunden ist, sehr viel größer ist als der zweite Widerstand R₂, über den das Gehäuse 6 mit dem Massepotential P₀ verbun­ den 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 P₁ an. Das Gehäuse 6 liegt niederohmig am Massepotential P₀ an.

Durch diese Schaltung liegt bei einem geschlossenen Kontakt zwischen dem Kontaktelement 4 und dem Gehäuse 6 an der Aus­ leseeinheit 12 das Massepotential P₀ an, und bei offenem Kon­ takt das Potential P₁ der Versorgungsspannung. Die Auslese­ einheit 12 entspricht den üblicherweise in derartigen Tasta­ turen verwendeten Ausleseeinheiten.

Wie in Fig. 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 Gehäuseober­ fläche wesentlich effizienter genutzt werden, als bei her­ kömmlichen 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 insbeson­ dere zur Verwendung als integrierte Tastatur bei mobilen End­ geräten, beispielsweise Mobilfunkgeräten, PDA's oder anderen kleinen Handheld-Geräten.

Claims (14)

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 Ge­ genkontakt (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 gekenn­ zeichnet, dass die Kontaktelemente (4) jeweils mit einer Ausleseeinheit (12) und über jeweils einen ersten Widerstand (R₁) mit einem ersten Potential (P₁) verbunden sind und der Gegenkontakt (6) mit einem zweiten Potential (P₀) verbunden ist, wobei der Wert des jeweils ersten Widerstand (R₁) viel größer ist, als der Wert eines zweiten Widerstands (R₂) zwi­ schen dem Gegenkontakt (6) und dem zweiten Potential (P₀).

4. Tastatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Potential (P₁) eine Betriebsspannung des Ge­ räts und das zweite Potential (P₀) ein Masse-Potential ist.

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

6. Tastatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (4) der Tastatur über in und/oder an der Tastaturmatte (2) verlaufende, in das Gehäuse (6) führende Leiterbahnen (5) mit der Ausleseeinheit (12) und/oder dem jeweils ersten Widerstand (R₁) 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 Licht­ leitungen 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, gekenn­ zeichnet durch zur Beleuchtung in die Tasten integrierte Leuchtdioden.

10. Tastatur nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Tastatur in ein Gerät integriert ist und das Gehäuse das Gerätegehäuse ist.

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

12. Gerät mit einer Tastatur nach einem der vorstehenden An­ sprüche.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ein Display aufweist und die Tastaturmatte zu­ mindest 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 gekenn­ zeichnet, dass das Gerät ein mobiles Endgerät ist.