DE102008011860B4

DE102008011860B4 - Flachtastatur mit piezoelektrischer Erfassung

Info

Publication number: DE102008011860B4
Application number: DE200810011860
Authority: DE
Inventors: Andreas Rendgen; Frank Haselmaier
Original assignee: Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2028-03-01
Also published as: DE102008011860A1

Abstract

Eine Flachtastatur mit piezoelektrischer Erfassung umfasst eine Grundplatte, auf der mittels zumindest einer Adhäsionsschicht (2) eine Vielzahl von Piezoelementen (4) befestigt ist. Ferner ist eine Abdeckplatte (7) vorgesehen, die in Form eines Streifens ausgebildet und in ihrer Längsausdehnung über den im Wesentlichen in einer Reihe angeordneten Piezoelementen vorgesehen ist. Zur Berührung durch einen Benutzer ist über jedem Piezoelement auf der streifenförmigen Abdeckplatte eine Tastenfläche (8) mit einer vorbestimmten Breite gebildet. Insbesondere ist die Längenausdehnung jedes Piezoelements quer zu der streifenförmigen Abdeckplatte größer als die vorbestimmte Breite der streifenförmigen Abdeckplatte.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flachtastatur mit piezoelektrischer Erfassung, und insbesondere eine Flachtastatur für ein Tastenfeld mit Piezoelementen zur Erfassung einer Tastenbetätigung.
Eine derartige Tastatur in Form einer Flachtastatur (Folientastatur) ist aus der Druckschrift EP 0 472 888 A1 bekannt. Auf einer Grundfolie ist eine Deckfolie derart angeordnet, dass an vorbestimmten Stellen auf der durch die Folien gebildeten Fläche zwischen den Folien blasenartige Kammern ausgebildet sind. Diese Kammern sind jeweils mit einer vorbestimmten Größe und in einer entsprechenden Anzahl ausgebildet. Jede Kammer bildet eine Erhöhung auf der durch die Folien gebildeten Fläche und stellt jeweils eine einzelne Taste der Vielzahl der Tasten der Flachtastatur dar. In den blasenartigen Kammern sind jeweils piezoelektrische Elemente angeordnet, die bei einer mechanischen Belastung, beispielsweise bei dem Drücken einer Taste eine elektrische Spannung abgeben. Mittels entsprechender Zuleitungen können die Spannungen jeder der Tasten abgegriffen und zur weiteren Auswertung einer elektronischen Steuereinrichtung zugeführt werden. Die unter den Tasten angeordneten piezoelektrischen Elemente weisen kleinere Abmessungen als die Taste auf und sind mit besonderen Trägern auf der Grundfolie aufgebracht und werden durch die Deckfolie abgedeckt und geschützt. Mit Ausnahme der blasenförmigen Kammern der einzelnen Tasten, die Auswölbungen in den beiden Folien bilden, sind die Grundfolie und die Deckfolie im übrigen Bereich der Fläche kraftschlüssig miteinander verbunden.
Des Weiteren offenbart die Druckschrift US 4 857 887 A eine Flachtastatur, bei der zwischen zwei Folien piezoelektrische Elemente angeordnet sind. Die beim Berühren und Drücken der Tastatur und insbesondere der piezoelektrischen Elemente auftretenden Spannungen werden mittels elektrischer Zuleitungen abgegriffen und zur weiteren Auswertung entsprechenden Einrichtungen zugeführt. Die Oberfläche zumindest der oberen Folie zum Einschließen der piezoelektrischen Elemente weist keine Erhöhungen auf, so dass der Benutzer nur durch entsprechende Aufdrucke die genaue Lage und die Funktion der Tastatur erfassen kann. Eine Betätigung der Flachtastatur erfolgt durch Berühren der entsprechend markierten Stellen der obersten Folie über den jeweiligen piezoelektrischen Elementen. Die piezoelektrischen Elemente auf der Basis einer Piezokeramik können bei Betätigung auch verformt werden.
Die Druckschrift DE 24 44 220 C3 offenbart eine mehrschichtige Anordnung von Piezoelementen in Form einer Folie, beispielsweise mit einer oberen und einer unteren Deckschicht und verschiedenen Klebeschichten. Es können hierbei die Piezoelemente als einzelne spezielle Flächen dieser Folie gebildet sein, oder es kann die gesamte Folie auf einer vorbestimmten Länge und Breite eine piezoelektrisch empfindliche Fläche aufweisen. Zur Betätigung der einzelnen Piezoelemente sind einzelne diskrete Tasten vorgesehen, die über den jeweiligen Piezoelementen angeordnet sind und vom Benutzer gerückt werden können. Die diskreten Tasten bewegen sich dabei in Verbindung mit vorbestimmten Hohlräumen in den Trägerschichten der Piezofolie oberhalb oder unterhalb der jeweiligen Piezoelemente.
Die Druckschrift DE 39 27 306 A1 offenbart eine piezoelektrische Wandleranordnung mit einer Mehrzahl von piezoelektrischen Wandlern, die in Form einer mehrschichtigen Piezofolie ausgebildet sind. Hierbei können auch zwei Wandlerelemente (Piezoelemente) übereinander angeordnet werden, die bei Betätigung gemeinsam mit einer Kraft beaufschlagt werden. Die Piezofolie kann verformt werden, und es können auch diskrete Tasten mit einem vorbestimmten aufwändigen Mechanismus zur Betätigung durch den Benutzer vorgesehen sein.
In den Fällen der vorstehend beschriebenen Flachtastaturen gemäß dem Stand der Technik sind im Vergleich zu der Größe der Taste oder der Tastenfläche in den Abmessungen kleinere piezoelektrische Elemente eingesetzt, wobei in diesen Fällen keine optimale Ausgangsspannung erzielt werden kann. Teilweise sind auch Tasten mit aufwändigen Mechanismen vorgesehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Flachtastatur der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass auf einfacher Weise eine verbesserte Ausgangsspannung der verwendeten piezoelektrischen Elemente und gleichzeitig eine kompakte Ausführung der Flachtastatur gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flachtastatur mit piezoelektrischer Erfassung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.
Die Flachtastatur mit piezoelektrischer Erfassung umfasst eine Grundplatte, auf der mittels zumindest einer Adhäsionsschicht eine Vielzahl von Piezoelementen befestigt ist. Ferner ist eine Abdeckplatte vorgesehen, die in Form eines Streifens ausgebildet ist und in ihrer Längsausdehnung über den Piezoelementen angeordnet ist. Zur Berührung durch einen Benutzer ist über jedem Piezoelement auf der Abdeckplatte eine Tastenfläche mit einer vorbestimmten Breite gebildet. Insbesondere ist die Längenausdehnung jedes Piezoelements quer zu der streifenförmigen Abdeckplatte größer als die vorbestimmte Breite der Abdeckplatte. Die Vielzahl der Piezoelemente ist in Form einer Piezofolie ausgebildet, bei der innerhalb der Piezofolie die einzelnen Piezoelemente angeordnet sind.
Die Vielzahl von Piezoelementen der Flachtastatur ist in einer Reihe entlang des Verlaufs der Abdeckplatte angeordnet. Die im Wesentlichen in gerader Reihe angeordneten Piezoelemente können somit durch die streifenförmige Abdeckplatte abgedeckt werden. Die Abdeckplatte und die Anordnung der Piezoelemente kann somit auf einfache Weise und kostengünstig hergestellt werden.
Die streifenförmige Abdeckplatte deckt somit sämtliche auf der Grundplatte mittels der zumindest einen Adhäsionsschicht befestigten Vielzahl von Piezoelementen ab, und es ist eine für den Benutzer erkennbare Tastenfläche auf der streifenförmigen Abdeckplatte gebildet. Diese für den Benutzer zur Berührung vorgesehene Tastenfläche auf der streifenförmigen Abdeckplatte (Bedientaste) ist kleiner als die Fläche des darunter liegenden Piezoelements (in der Draufsicht), und insbesondere ist die Längenausdehnung des Piezoelements in Querrichtung zu der streifenförmigen Abdeckplatte größer als die Breite der streifenförmigen Abdeckplatte an dieser Stelle über dem jeweiligen piezoelektrischen Element.
Auf diese Weise ist es möglich, durch die größeren Abmessungen des piezoelektrischen Elements in der Querrichtung im Vergleich zu der Breite der streifenförmigen Abdeckplatte eine höhere Ausgangsspannung bei dem Berühren des Piezoelements zu erhalten, so dass eine verbesserte Auswertung und eine größere Verlässlichkeit der Erzeugung der Ausgangsspannung und ihrer Auswertung gewährleistet ist. Auch kann die Flachtastatur sehr kompakt ausgeführt und es können damit enger beieinander liegende Bedientasten mit hoher Empfindlichkeit verwirklicht werden.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung ist es ebenfalls möglich, die Vielzahl der Piezoelemente als eine Vielzahl von einzelnen Piezoelementen vorzusehen, die entlang der Längsausdehnung der streifenförmigen Abdeckplatte angeordnet sind und die in der zumindest einen Adhäsionsschicht eingebettet und durch diese festgehalten sind.
Ist die Vielzahl der Piezoelemente vorzugsweise in Form einer Piezofolie ausgebildet, dann kann die Piezofolie zwischen einer ersten Adhäsionsschicht und einer zweiten Adhäsionsschicht angeordnet bzw. befestigt werden. Hierbei kann die Piezofolie mittels der ersten Adhäsionsschicht auf der Grundplatte befestigt werden, und es kann des Weiteren die streifenförmige Abdeckplatte mittels der zweiten Adhäsionsschicht auf der Piezofolie befestigt werden.
Ferner kann die zumindest eine Adhäsionsschicht mit der Vielzahl der einzelnen Piezoelemente auf der Grundplatte angeordnet werden, und es kann die Abdeckplatte auf der zumindest einen Adhäsionsschicht befestigt werden.
Auf der einen (oberen) Seite der Grundplatte kann die Vielzahl der einzelnen Piezoelemente mit der zumindest einen Adhäsionsschicht oder die erste Adhäsionsschicht angeordnet sein, während auf der anderen (unteren) Seite der Grundplatte eine Leiterplatte mit einer Auswerteeinrichtung angeordnet sein kann. Die Piezoelemente können elektrische Anschlussleitungen aufweisen, die mit der Leiterplatte verbunden sind.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Flachtastatur mit piezoelektrischer Erfassung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Draufsicht auf die Anordnung der Vielzahl der Piezoelemente gemäß 1,
3 eine Schnittansicht der Flachtastatur gemäß 1 entsprechend einer Schnittlinie A-A,
4 eine Draufsicht auf ein Piezomodul der Flachtastatur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
5 eine Schnittansicht des Piezomoduls gemäß 4 entsprechend einer Schnittlinie B-B,
6 eine Draufsicht auf eine Flachtastatur der vorliegenden Erfindung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
7 eine Schnittansicht der Flachtastatur gemäß 6 entlang einer Schnittlinie C-C.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die erfindungsgemäße Flachtastatur (Folientastatur) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
1 zeigt eine Draufsicht auf die Flachtastatur, und 3 zeigt eine Schnittdarstellung derselben entlang der in 1 eingezeichneten Schnittlinie A-A.
Gemäß der Darstellung in den 1 und 3 ist auf einer Grundplatte 1, die auch ein inneres Gehäuseteil darstellen kann, eine erste Adhäsionsschicht 2, beispielsweise in Form einer Klebefolie oder eines Klebers ausgebildet. Auf dieser ersten Adhäsionsschicht 2 in Form beispielsweise der Klebefolie ist eine weitere Schicht 3 angeordnet, die eine Vielzahl von zueinander beabstandeten und in Reihe zueinander angeordneten Piezoelemente 4 enthält. Diese die Vielzahl der Piezoelemente 4 enthaltende Schicht 3 ist vorzugsweise in Form einer Piezofolie ausgebildet, bei der innerhalb der Piezofolie die einzelnen Piezoelemente angeordnet bzw. ausgebildet sind.
Gemäß der Darstellung in den 1 bis 3 sind die Piezoelemente mit vorbestimmten Abmessungen vorzugsweise im Wesentlichen entlang einer Geraden in Reihe zueinander und mit einem entsprechenden Abstand angeordnet. Die Anordnung der einzelnen Piezoelemente 4 innerhalb der Schicht 3, die aus der Piezofolie bestehen kann, ist in 2 gezeigt. Jedes der Piezoelemente 4 innerhalb der Schicht 3 bzw. der Piezofolie umfasst elektrische Anschlussleitungen 5, mit denen die bei Druck auf die jeweiligen Piezoelemente 4 entstehende Spannung abgeführt werden kann. Die in den jeweiligen Piezoelementen 4 entstehende Spannung wird in einer nachstehend noch beschriebene Weise einer Auswertungseinrichtung zur weiteren Auswertung und zur Auslösung eines Schaltvorgangs entsprechend den Wünschen (der Betätigung der Flachtastatur) eines Benutzers zugeführt.
In 2 sind die zu den Piezoelementen 4 gehörenden Anschlussleitungen 5 nur für ein Piezoelement zur Vereinfachung der Darstellung gezeigt, wobei derartige Leitungen bei jedem Piezoelement 4 vorgesehen sind. Die Anschlussleitungen der jeweiligen Piezoelemente 4 können als drahtförmige Leitungen oder mittels Leitlack ausgebildet und entlang der reihenförmigen Anordnung der Vielzahl der Piezoelemente 4 geführt werden.
Gemäß 3 ist auf der Schicht 3 einschließlich der Piezoelemente 4 eine weitere Adhäsionsschicht, die zweite Adhäsionsschicht 6, vorgesehen, die in Form einer Kleberfolie oder eines Klebers ausgebildet sein kann. Die zweite Adhäsionsschicht 6 deckt im Wesentlichen die gesamte Anordnung der Vielzahl der Piezoelemente 4 ab und nimmt etwa die Fläche der ersten Adhäsionsschicht 2 ein oder ist geringfügig kleiner als diese. Auf der zweiten Adhäsionsschicht 6 ist eine Abdeckplatte 7 angeordnet, die in Form eines Streifens ausgebildet ist. Dieser Streifen kann aus Metall oder Kunststoff bestehen, und die streifenförmige Abdeckplatte 7 weist eine derartige Längenausdehnung auf, die entlang der in 1 angegebenen Schnittlinie A-A verläuft und die sämtliche in der Schicht 3 angeordnete Piezoelemente 4 teilweise überdeckt und um einen vorbestimmten Betrag an beiden Enden der vorzugsweise in einer Reihe angeordneten Piezoelemente 4 hinausragt. Im Vergleich zu 1 sind in 2 die zweite Adhäsionsschicht 6 und die streifenförmige Abdeckplatte 7 zur besseren Darstellung der Piezoelemente 4 und der Schicht 3 weggelassen.
Die streifenförmige Abdeckplatte 7 ist somit in Verbindung mit der zweiten Adhäsionsschicht 6 als Zwischenschicht auf sämtlichen der Piezoelemente 4 angeordnet, so dass durch die streifenförmige Abdeckplatte 7 ein Tastaturfeld gebildet wird, das von einem Benutzer berührt und damit betätigt werden kann. Die Abdeckplatte 7 dient hierbei auch als eine Frontplatte der Flachtastatur.
Auf der Abdeckplatte 7 können entsprechende Symbole oder Beschriftungen zur Bezeichnung einer Tastenfläche (Bedientaste) der Abdeckplatte 7 angebracht sein, um dem Benutzer einen Hinweis über die Anordnung (Position) der entsprechenden Tastenfläche 8 zu geben. Eine derartige Tastenfläche 8 ist auf der streifenförmigen Abdeckplatte 7 über jedem Piezoelement 4 zur Darstellung der Bedientaste für den Benutzer ausgebildet. Die streifenförmige Abdeckplatte 7 kann aus Metall, Glas, Keramik oder einem festen Kunststoff bestehen.
Alternativ kann jede der möglichen Tastenflächen 8 in Abhängigkeit von der Anzahl der vorgesehenen Piezoelemente 4 als Fläche für den Benutzer angedeutet sein, wobei entsprechende Hinweise (Beschriftung, Symbole) auch auf einem äußeren Gehäuse 9 aufgebracht sein kann, in das die Flachtastatur gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
In 1 ist die Tastenfläche 8 auf der streifenförmigen Abdeckplatte 7 als Beispiel über einem der Piezoelemente 4 angegeben, wobei eine derartige Tastenfläche 8 als markierter Abschnitt auf der streifenförmigen Abdeckplatte 7 über jedem der Vielzahl der Piezoelemente 4 angeordnet ist. Die Tastenfläche 8, die in 1 gezeigt ist, stellt für den Benutzer die Taste als die zu berührende Fläche dar, die er entsprechend seinen Wünschen bedienen (betätigen) kann.
Die Schicht 3 gemäß den 1 und 3, die die Vielzahl der Piezoelemente 4 enthält, ist zur Vereinfachung in einer Ausführung als Piezofolie in 2 gezeigt.
Die Schicht 3 mit der Vielzahl der Piezoelemente 4 ist derart ausgebildet, dass sie an einem Ende der in Reihe angeordneten Piezoelemente 4 auf der rechten Seite in den 1 und 3 abgebogen ist und durch eine Öffnung 10 in der Grundplatte 1 geführt wird.
Die Vielzahl der Piezoelemente 4 weist gemäß den 1 und 2 gleichförmige Abstände zueinander auf, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Piezoelementen 4 in Abhängigkeit von den zu steuernden Funktionen und von einer in Gruppen angeordneten Anzahl von Tasten auch unterschiedlich sein kann.
Während auf der einen Seite der Grundplatte 1 gemäß der Darstellung in 3 (obere Seite) die Adhäsionsschichten 2 und 6, die Schicht 3 mit den Piezoelementen 4 und die streifenförmige Abdeckplatte 7 angeordnet sind, kann auf der anderen Seite der Grundplatte 1 (untere Seite) eine Leiterplatte 11 (Platine) ausgebildet sein, auf der eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Bauelementen 12, wie es beispielhaft in 3 gezeigt ist, angeordnet ist. Die Vielzahl der Bauelemente kann eine Auswerteeinrichtung und/oder eine Steuerungseinrichtung bilden, die vorgesehen ist zum Auswerten der an den einzelnen Piezoelementen 4 erzeugten Spannungen, wenn die jeweilige zu einem bestimmten Piezoelement 4 gehörende Tastenfläche 8 der streifenförmigen Abdeckplatte 7 vom Benutzer betätigt bzw. gedrückt wird. Zur Auswertung dieser Spannungen, die Schaltsignale darstellen, ist die Schicht 3 und sind insbesondere die in dieser Schicht 3 geführten Anschlussleitungen 5 der einzelnen Piezoelemente 4 mit der Leiterplatte 11 elektrisch verbunden, so dass die auf der Leiterplatte 11 angeordneten Bauelemente und insbesondere die vorstehend angegebene Auswerteeinrichtung eine entsprechende Verarbeitung und Auswertung der Spannungssignale der Piezoelemente 4 durchführen kann.
Die Flachtastatur gemäß der vorliegenden Erfindung und der vorstehenden Beschreibung kann in das äußere Gehäuse 9 eingesetzt werden, wobei dieses äußere Gehäuse 9 beispielsweise das Gehäuse eines zu steuernden Geräts sein kann und einen entsprechenden länglichen Schlitz aufweist, der geringfügig größer ist als die Länge und Breite der streifenförmigen Abdeckplatte 7, so dass diese mit einem vorbestimmten geringen Abstand zu dem äußeren Gehäuse 9 in das äußere Gehäuse 9 und den darin ausgebildeten Schlitz eingesetzt werden kann. In diesem eingesetzten Zustand ist die auf der streifenförmigen Abdeckplatte 7 ausgebildete Tastenfläche 8 mit jedem der Piezoelemente 4 für den Benutzer zugänglich und kann von diesem berührt und damit aktiviert oder geschaltet werden.
In 1 ist das äußere Gehäuse 9 in einem teilweise weggeschnittenen Zustand gezeigt, sodass in 1 sowohl ein durch das äußere Gehäuse 9 abgedeckter Zustand (linke Seite in 1) als auch eine Draufsicht auf die nicht abgedeckte Anordnung der Flachtastatur (rechte Seite in 1) veranschaulicht ist. Das äußere Gehäuse 9 ist im Allgemeinen durchgehend ausgeführt und deckt in Normalfall mit der Ausnahme des darin ausgebildeten Schlitzes (mittels dessen die streifenförmige Abdeckplatte 7 mit den Tastenflächen 8 zugänglich ist) die Flachtastatur völlig ab. In einer Ausgestaltung kann das äußere Gehäuse 9 ein Gehäuse oder eine äußere Abdeckplatte eines in einer Küche zu verwendenden Geräts, beispielsweise einer Dunstabzugshaube und dergleichen für eine Kochstelle sein. Die Flachtastatur kann zur Montage vorzugsweise von der hinteren Oberfläche des äußeren Gehäuses 9 eingesetzt werden.
In 1 ist insbesondere die Tastenfläche 8 der streifenförmigen Abdeckplatte 7 auf dieser Abdeckplatte 7 angeordnet und nimmt in Längsrichtung der Abdeckplatte 7 etwa die Größe der Abmessungen in dieser Richtung des Piezoelements 4 an. In Querrichtung hierzu, d. h. in der Querrichtung zur Schnittlinie A-A gemäß 1 weist die Tastenfläche 8 im Wesentlichen die Abmessung entsprechend einer vorbestimmten Breite der streifenförmigen Abdeckplatte 7 auf.
Die vorbestimmte Breite der Abdeckplatte 7 in der Richtung senkrecht zur Schnittlinie A-A gemäß 1 ist kleiner als die Abmessungen des jeweiligen Piezoelements 4 ebenfalls in Richtung senkrecht zur Schnittlinie A-A (Längsrichtung des Piezoelements). In der Draufsicht gemäß 1 ist das Piezoelement 4 unterhalb der Tastenfläche 8 der streifenförmigen Abdeckplatte 7 gezeichnet, wobei angenommen wird, dass die unter der Abdeckplatte 7 angeordnete zweite Adhäsionsschicht 6 entweder transparent ausgebildet ist oder in der Darstellung in 1 zur Veranschaulichung der Anordnung der einzelnen Piezoelemente 4 weggelassen ist.
Die vorbestimmte Breite der streifenförmigen Abdeckplatte 7, wie sie in 1 dargestellt ist, ist somit kleiner als die Dimension in der entsprechenden Richtung des darunter liegenden jeweiligen Piezoelements 4, so dass für den Benutzer nicht erkennbar die Tastenfläche 8 auf der streifenförmigen Abdeckplatte 7 kleiner ist als das zugehörige Piezoelement 4.
Durch die größere Dimension des Piezoelements 4 unter der jeweiligen Tastenfläche 8 im Vergleich zu der Breite der Tastenfläche 8, die im Wesentlichen der vorbestimmten Breite der streifenförmigen Abdeckplatte 7 in der Richtung senkrecht zur Schnittlinie A-A entspricht, kann eine höhere Ausgangsspannung der piezoelektrischen Elemente 4 und damit eine höhere Empfindlichkeit der Flachtastatur gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Durch diese Anordnung ist somit bei einer gesteigerten Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Flachtastatur eine verbesserte Auswertung der über die Anschlussleitungen 5 der Piezoelemente 4 der Auswerteeinrichtung zugeführten Spannungssignale möglich. Des Weiteren können die für jedes Piezoelement 4 erforderlichen Anschlussleitungen 5 auf einfache Weise um die einzelnen Piezoelemente 4 geführt und mit der Leiterplatte 11 und damit der Auswerteeinrichtung verbunden werden.
Ferner kann die unter der Grundplatte 1 angeordnete Leiterplatte 11 dazu verwendet werden, die verschiedenen elektrischen oder elektronischen Bauelemente 12 und eine entsprechende Verdrahtung aufzunehmen, beispielsweise auch integrierte Schaltkreise IC zur Signalverarbeitung oder zur Datenverarbeitung.
Die Anordnung der Piezoelemente 4 in einer größeren Abmessung als die Breite der streifenförmigen Abdeckplatte 7 und damit der Tastenfläche 8 ermöglicht eine schmale Tastenanordnung, so dass in dem äußeren Gehäuse lediglich eine schlitzförmige Öffnung angebracht werden muss, die im Wesentlichen an die Abmessungen der streifenförmigen Abdeckplatte 7 angepasst und geringfügig größer ist als diese.
Die in der Schnittdarstellung gemäß 3 gezeigte und vorstehend beschriebene Anordnung der Flachtastatur gemäß der vorliegenden Erfindung und dem ersten Ausführungsbeispiel wird zum Einen durch die beiden Adhäsionsschichten 2 und 6 zusammengehalten.
Zum Anderen wird die Leiterplatte 11 mit den elektrischen und elektronischen Bauelementen 12 auf der anderen Seite der Grundplatte 1 befestigt, wobei zusätzlich mit der Leiterplatte 11 über die Öffnung 10 in der Grundplatte 1 die Anschlussleitungen 5 der einzelnen Piezoelemente 4 verbunden sind. Ein zusätzlicher Raum für die elektrischen oder elektronischen Bauelemente 12 wird nicht benötigt, da die Fläche auf der in 3 gezeigten unteren Seite der Leiterplatte 11 genutzt werden kann.
Zweites Ausführungsbeispiel
Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. Einzelteile und Bauelemente der 4 und 5, die gleichartig sind zu den in den 1 bis 3 gezeigten Bauelementen werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
In 5 ist in gleicher Weise wie in den 1 und 3 eine Grundplatte 1 vorgesehen, auf der eine erste Adhäsionsschicht 2 ausgebildet ist. In der Schnittdarstellung der 5, die ein Schnittbild der Anordnung von 4 entsprechend der Schnittlinie B-B zeigt, ist des Weiteren ein Piezoelement 4 angeordnet, das in einer Schicht (Zwischenschicht) 3 ausgebildet ist. In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Piezoelementen 4 in einer Reihe in Längsrichtung gemäß der Darstellung in 4 angeordnet, wobei im Gegensatz zur Anordnung der jeweiligen Piezoelemente 4 gemäß den 1 und 2 mit im Wesentlichen kreisförmigen Piezoelementen 4 die Piezoelemente 4 der Anordnung gemäß 4 eine ovale Form aufweisen.
Die Anordnung der Vielzahl der Piezoelemente 4 in der Schicht 3 kann in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel gebildet werden durch Einbetten der verschiedenen Piezoelemente 4 in die Schicht 3 mittels einer Kleberfolie oder eines Klebers, oder es können die Piezoelemente 4 durch eine Piezofolie gebildet werden. In diesem Fall wird die Piezofolie mit den Piezoelementen 4 auf der ersten Adhäsionsschicht 2 aufgebracht bzw. dort befestigt.
Auf der Schicht 3 und den Piezoelementen 4 oder der Piezofolie ist eine weitere Adhäsionsschicht, die zweite Adhäsionsschicht 6, ausgebildet, die des Weiteren die Piezofolie oder die einzelnen Piezoelemente der Schicht 3 sichert und festhält. Auf der zweiten Adhäsionsschicht 6, die ebenfalls in Form einer Kleberfolie oder eines Klebers ausgebildet sein kann, ist in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine streifenförmige Abdeckplatte 7 angeordnet und durch die Adhäsionswirkung (Klebewirkung) der zweiten Adhäsionsschicht 6 befestigt.
Auf der streifenförmigen Abdeckplatte 7, die in ihrer Längsausdehnung entlang der Reihe der Vielzahl der Piezoelemente 4 (die vorzugsweise entlang einer Geraden mit vorbestimmten Abständen zueinander ausgebildet sind) angeordnet ist, ist eine Tastenfläche 8 ausgebildet (siehe 4), wobei zur Vereinfachung der Darstellung lediglich über einem der Piezoelemente 4 der Anordnung gemäß 4 eine Tastenfläche 8 eingezeichnet ist, eine derartige Tastenfläche 8 jedoch bei sämtlichen Piezoelementen 4 auf der streifenförmigen Abdeckplatte 7 ausgebildet ist.
Die im Wesentlichen in ovaler oder elliptischer Form ausgebildeten Piezoelemente 4 mit einer entsprechenden größeren und kleineren Länge sind derart ausgerichtet, dass die kleinere Länge entlang der Richtung der Anordnung der Piezoelemente 4 und somit in Längsrichtung zur streifenförmigen Abdeckplatte 7 im Wesentlichen entsprechend einer Geraden verläuft, während die größere der Länge der Piezoelemente 4 quer zu dieser Richtung und in gleicher Richtung wie die Schnittlinie B-B und damit im Wesentlichen rechtwinklig zur Anordnung der streifenförmigen Abdeckplatte 7 verläuft. Die Piezoelemente 4 können mit gleichen Abständen zueinander oder in Abhängigkeit von der darzustellenden Information auch mit jeweils unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sein.
Die streifenförmige Abdeckplatte 7 weist eine Breite (Abmessung in Richtung der Schnittlinie B-B gemäß 4) auf, die kleiner ist als die größere Länge (Abmessung) der jeweiligen darunter in der Schicht 3 oder der Piezofolie angeordneten Piezoelemente 4. Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel besteht somit eine noch größere Differenz zwischen der vorbestimmten Breite der streifenförmigen Abdeckplatte 7 und damit der auf dieser streifenförmigen Abdeckplatte 7 ausgebildeten Tastenfläche 8 und der größeren Länge der Piezoelemente 4, so dass die Wirkung eines größeren Piezoelements 4 im Vergleich zu der vorbestimmten Breite der Tastenfläche 8 (und der Abdeckplatte 7) weiter gesteigert wird. Auch kann die Flachtastatur durch die im Wesentlichen in ovaler oder elliptischer Form ausgebildeten Piezoelemente 4 mit einer entsprechenden größeren und kleineren Länge in Längsrichtung der Abdeckplatte 7 sehr kompakt ausgeführt werden. Es können damit enger beieinander liegende Bedientasten mit hoher Empfindlichkeit ohne Einschränkung des Bedienungskomforts für den Benutzer verwirklicht werden Obwohl dies in den 4 und 5 nicht gezeigt ist, weisen die verschiedenen Piezoelemente 4 ebenfalls in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Anschlussleitungen auf, die mit einer Auswerteeinrichtung verbunden werden. Die Anschlussleitungen können als drahtförmige Leitungen oder mittels Leitlack ausgebildet werden.
Die Auswerteeinrichtung, beispielsweise in Form eines elektronischen Schaltkreises, kann unter der Grundplatte 1 in ähnlicher Form wie beim ersten Ausführungsbeispiel angeordnet sein. Dies ist zur Vereinfachung der Darstellung in 5 nicht gezeigt. Es wird hierbei ebenfalls angenommen, dass die zweite Adhäsionsschicht 6 zur Darstellung in 4 transparent ist oder zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen ist. 4 zeigt somit direkt die spezifische Anordnung der Piezoelemente 4.
Die Abdeckplatte 7, die streifenförmig über sämtlichen Piezoelementen 4 der Schicht 3 angeordnet und mittels der zweiten Adhäsionsschicht 6 befestigt ist, kann vorzugsweise aus Metall oder auch aus nicht leitenden Materialien wie Kunststoff oder Glas bestehen. Die Dicke der streifenförmigen Abdeckplatte 7 ist derart ausgeführt, dass bei einer Berührung der entsprechenden Tastenfläche 8 durch einen Benutzer eine Betätigung der darunter angeordneten Piezoelemente 4 gewährleistet ist, d. h. dass bei einer Betätigung und somit einem Drücken auf die Tastenfläche 8 das darunter liegende Piezoelement 4 eine zur Verarbeitung ausreichende Spannung abgeben kann.
Die Vorteile des in den 4 und 5 gezeigten Aufbaus der Flachtastatur sind die gleichen wie diejenigen der Flachtastatur des ersten Ausführungsbeispiels der 1 bis 3, wobei durch die vorstehend angegebene Differenz der vorbestimmten Breite der streifenförmigen Abdeckplatte 7 zu der größeren Länge der Piezoelemente 4 der vorteilhafte Effekt noch verstärkt wird.
Drittes Ausführungsbeispiel
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Flachtastatur beschrieben.
In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel zeigt 6 die Draufsicht auf die Flachtastatur gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, und zeigt 7 eine Schnittansicht entsprechend der in 6 angegebenen Schnittlinie C-C.
Die Anordnung der Flachtastatur gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist ähnlich derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 1 und 3, wobei jedoch im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel bei dem dritten Ausführungsbeispiel die erste und zweite Adhäsionsschicht 2 und 6 ersetzt ist durch eine Adhäsionsschicht in Form der Schicht 3, in der die Vielzahl der einzelnen Piezoelemente 4 angeordnet ist. Somit sind die Piezoelemente 4 in die Schicht 3 eingebettet, wobei die Schicht 3 durch eine Klebefolie oder einen Kleber gebildet werden kann. Neben dem Befestigen und Einbetten der Piezoelemente 4 bewirkt die Schicht 3 eine Befestigung der streifenförmigen Abdeckplatte 7 auf der Schicht 3, sowie eine Befestigung der Schicht 3 auf einer darunter liegenden Leiterplatte 11, die an die Stelle der ursprünglich in 1 gezeigten Grundplatte getreten ist. Die Leiterplatte 11 übernimmt neben dem Tragen der elektrischen und elektronischen Bauelemente zur Weiterverarbeitung der Ausgangssignale der Vielzahl der Piezoelemente 4 auch die Funktion der Grundplatte, wie es im Fall des ersten Ausführungsbeispiels war. Somit stellt die Schicht 3 mit den Piezoelementen 4 und der der Schicht 3 zugeordneten Adhäsionsfunktion eine Verbindung zwischen der Leiterplatte 11 mit der Grundplattenfunktion und der streifenförmigen Abdeckplatte 7 her.
Die mechanische Anordnung der streifenförmigen Abdeckplatte 7 ist die gleiche wie diejenige des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1 und des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 4. Die streifenförmige Abdeckplatte 7 befindet sich somit über der Anordnung der Piezoelemente 4, die entsprechend einer Reihe mit einem vorbestimmten (gleichförmigen oder unterschiedlichen) Abstand zueinander angeordnet sind. Über jedem Piezoelement 4 dieser reihenförmigen Anordnung ist auf der darüber liegenden streifenförmigen Abdeckplatte 7 wie bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen eine Tastenfläche 8 ausgebildet, so dass dem Benutzer ein Hinweis zum Berühren der entsprechenden Taste auf der Flachtastatur gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben wird.
Gemäß der Darstellung in 6 sind die verschiedenen Piezoelemente 4 in gleicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel (siehe 4) mit einer im Wesentlichen ovalen oder elliptischen Form ausgebildet, so dass die vorbestimmte Breite der streifenförmigen Abdeckplatte 7 größer ist als die größere Längenausdehnung der Piezoelemente 4. Die kleinere Längenausdehnung der Piezoelemente 4 verläuft entlang der Längsrichtung der streifenförmigen Abdeckplatte 7 und somit entlang der Schnittlinie C-C gemäß 6.
Die erfindungsgemäße Flachtastatur gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist somit entsprechend der Darstellung in 7 einen vereinfachten Aufbau auf, wobei jedoch grundsätzlich die gleichen Vorteile erreicht werden, wie sie mit der Ausführung der Flachtastatur gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel erreicht werden.
Auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Dimension der Tastenfläche 8 auf der streifenförmigen Abdeckplatte 7 in ihrer Längenausdehnung längs der Schnittlinie C-C im Wesentlichen gleich der kleineren Länge der Piezoelemente 4, während die Abmessung der Tastenfläche 8 auf der streifenförmigen Abdeckplatte 7 (in Querrichtung zur Schnittlinie C-C) kleiner ist als die größere Längsausdehnung der Piezoelemente 4.
Mittels der im Wesentlichen ovalen Form in ähnlicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel wird auch hier der Effekt verstärkt, dass die Tastenfläche 8 in ihren Abmessungen kleiner ist als die Abmessungen der Piezoelemente 4, so dass der Effekt der Verbesserung der Ausgangssignale der Piezoelemente 4 ebenfalls unterstützt wird.
Die Piezoelemente 4 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weisen ebenfalls die erforderlichen Anschlussleitungen wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 2) auf, wobei diese jedoch in den 6 und 7 nicht gezeigt sind. Vielmehr können die Anschlussleitungen der einzelnen Piezoelemente 4 direkt zur Leiterplatte 11 geführt werden, da die Piezoelemente 4 in der Schicht 3 direkt auf der Leiterplatte 11 angeordnet sind. Die Anschlussleitungen können bei dem vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel als drahtförmige Leitungen oder mittels Leitlack ausgebildet werden.
Die Leiterplatte selbst kann gemäß der Darstellung in 7 auf ein inneres Gehäuse 13 aufgesetzt werden, so dass die Flachtastatur in der vorliegenden Form als ein Modul zu handhaben ist und die auf der Leiterplatte in ihrer unteren Oberfläche angeordneten elektrischen und elektronischen Bauelemente geschützt sind.
Die Piezoelemente 4 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind als einzelne Piezoelemente 4 vorgesehen, die in einer Schicht 3 eingebettet sind und mittels dieser Schicht 3 befestigt und mit den darüber und darunter liegenden Elementen (7 und 11) verbunden sind. Es ist auch möglich, anstelle der einzelnen Piezoelemente 4 eine entsprechend ausgestaltete Piezofolie vorzusehen, sofern diese Piezofolie als die Adhäsionsschicht 3 mit einer entsprechenden Befestigungswirkung (Klebewirkung) ausgebildet ist.
Es wird angenommen, dass die Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand der vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft ist, und dass für den Fachmann weitere Änderungen und Abwandlungen denkbar sind, die innerhalb des Bereichs der zugehörigen Patentansprüche liegen und zur Erfindung zu rechnen sind. Ferner sind die verwendeten Bezugszeichen zur Bezeichnung der einzelnen Komponenten der Flachtastatur nicht einschränkend auszulegen.
Des Weiteren sind die verwendeten Piezoelemente 4 auf die in den Figuren dargestellten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Formen nicht beschränkt, sondern es ist dem Fachmann möglich, ohne Abweichung von den Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung auch andere Ausgestaltungen der Piezoelemente 4 zu verwenden, beispielsweise eine rechteckige Form, wobei die gleichen Vorteile und Wirkungen wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erreicht werden, sofern die Abmessungen der Tastenfläche über einem betreffenden Piezoelement kleiner ist als die Dimension der größeren Länge dieses Piezoelements. Die Flachtastatur gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch als ein Modul aufgebaut sein, das in ein zu bedienendes Gerät eingesetzt werden kann.
Die Flachtastatur gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei Haushaltsgeräten, wie Waschmaschinen, Kochgeräten (Glaskeramik-Kochfeld) und Dunstabzugshauben von Kochstellen, sowie bei Bedieneinrichtungen von industriellen Geräten verwendet werden.

Claims

Flachtastatur mit piezoelektrischer Erfassung, mit: – einer Grundplatte (1), auf der mittels zumindest einer Adhäsionsschicht (2, 3, 6) eine Vielzahl von Piezoelementen (4) befestigt ist, und – einer Abdeckplatte (7), die in Form eines Streifens ausgebildet und in ihrer Längsausdehnung über den Piezoelementen (4) angeordnet ist und zur Berührung durch einen Benutzer über jedem Piezoelement (4) eine Tastenfläche (8) mit einer vorbestimmten Breite bildet, wobei – die Längenausdehnung jedes Piezoelements (4) quer zu der Abdeckplatte (7) größer ist als die vorbestimmte Breite der Abdeckplatte (7), – die Vielzahl der Piezoelemente (4) in einer Reihe entlang des Verlaufs der Abdeckplatte (7) angeordnet ist, und – die Vielzahl der Piezoelemente (4) in Form einer Piezofolie ausgebildet ist.
Flachtastatur nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Piezoelemente (4) als eine Vielzahl von einzelnen Piezoelementen vorgesehen ist, die entlang der Längenausdehnung der streifenförmigen Abdeckplatte (7) in der zumindest einen Adhäsionsschicht (3) angeordnet sind.
Flachtastatur nach Anspruch 1, wobei die Piezofolie zwischen einer ersten Adhäsionsschicht (2) und einer zweiten Adhäsionsschicht (6) angeordnet ist.
Flachtastatur nach Anspruch 3, wobei die Piezofolie mittels der ersten Adhäsionsschicht (2) auf der Grundplatte (1) befestigt ist, und die Abdeckplatte (7) mittels der zweiten Adhäsionsschicht (6) auf der Piezofolie befestigt ist.
Flachtastatur nach Anspruch 2, wobei die zumindest eine Adhäsionsschicht (3) mit der Vielzahl der einzelnen Piezoelemente (4) auf der Grundplatte (1) angeordnet ist, und die Abdeckplatte (7) auf der zumindest einen Adhäsionsschicht (3) befestigt ist.
Flachtastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei auf der anderen Seite der Grundplatte (1) eine Leiterplatte (11) mit einer Auswerteeinrichtung angeordnet ist, und wobei die Vielzahl der Piezoelemente (4) Anschlussleitungen (5) aufweist, die mit der Leiterplatte (11) verbunden sind.