DE19632297A1 - Kleine und leichte Tastatur für mobile EDV-Geräte (Tastaturplatte) - Google Patents

Description

1. Problemstellung und Stand der Technik

Die Entwicklung in der Computerbranche verläuft seit geraumer Zeit in Richtung von immer leichteren, kleineren und damit auch mobileren Computern. Oft wird die Mobilfähigkeit dadurch vergrößert, daß bei den (Sub-)Notebooks sogar auf Diskettenlaufwerke verzichtet wird. Diese können extern mitgenommen werden, oder die Daten können nach einem Arbeitstag auf den stationären PC im Büro oder zu Hause überspielt werden. Dabei sind Prozessoren und Speichermedien weniger ein Hinderungsgrund, die mobilen Computer noch kleiner zu gestalten. Relativ groß geblieben sind hingegen Bildschirm und Tastatur, wobei offensichtlich klar ist, daß diese beiden Geräte eine gewisse Mindestgröße haben müssen um überhaupt bedienungsfähig zu sein. Dennoch müßte es auch hier noch Weiterentwicklungen geben, wenn mobile Computer wirklich so handlich sein sollen, daß sie problemlos in jede Aktentasche oder künftig vielleicht sogar Jackentasche passen.

Ein großer Schritt in diese Richtung wurde durch das Apple Message Pad geleistet, welches einen sehr kleinen Bildschirm hat. Auf diesem Bildschirm kann man mit einem speziellen Stift schreiben; ein Texterkennungsprogramm wandelt die Handschrift in verarbeitbare Druckschrift um. Mittels angeschlossenem Modem oder Mobiltelefon können Dateien z. B. an den stationären Desktop übertragen werden. Mit einer sogenannten Einschaltbox müßte es sogar möglich sein, aus der Ferne den stationären PC zu starten und Dateien von diesem abzurufen. Ein Nachteil dieser Textverarbeitungsweise besteht darin, daß es für viele doch recht umständlich sein dürfte, auf dem sehr kleinen Bildschirm per Handschrift zu schreiben. Viele haben sich inzwischen so sehr an das herkömmliche Computerschreiben gewöhnt, daß sie mit der Tastatur wesentlich schneller und komfortabler Daten eingeben können, so daß sie vermutlich auch unterwegs nicht auf eine Tastatur verzichten wollen. Das beigelegte Bild einer Werbebroschüre für das Apple Message Pad verdeutlicht das Problem: Es besteht ein Mißverhältnis zwischen der Größe der technisch nicht sehr aufwendigen Tastatur und der geringen Größe der technisch doch sehr aufwendigen restlichen Geräte, wie Bildschirm, Prozessor und Speichermedien.

Ein deutlicher Fortschritt wäre es also, wenn auch die Tastatur noch weiter verkleinert werden könnte. Hier ist die Entwicklung von IBM interessant: Das neue Thinkpad von IBM enthält eine Tastatur, deren zwei Teile ineinander verzahnt sind und sich beim Öffnen des Deckels des Notebooks in horizontaler Richtung auseinanderschieben. Die Tastatur ist also beim Gebrauch breiter und somit handlicher als im geschlossenen Zustand. Jedoch ist die Platzersparnis insgesamt gering. Das Notebook konnte zwar in der Breite etwas geringer dimensioniert werden, aber es ist dennoch relativ breit geblieben und vor allem in der Höhe oder Dicke immer noch stärker dimensioniert, als andere auf dem Markt befindliche Notebooks. Das Problem ist offenbar, eine Tastatur herzustellen, die insgesamt wesentlich kleiner dimensioniert ist und trotzdem eine komfortable Handhabung zuläßt.

Auch die Erfindungen nach Patentschrift DE 43 42 122 C1 und Offenlegungsschrift DE 44 36 984 A1 erreichen keine zufriedenstellende Material-, Gewichts- und Platzersparnis.

2. Lösung 2.1 Tastatur

In eine stabile ca. 2 mm dicke Platte, welche die gleichen Flächenmaße wie normale Tastaturen hat, werden Tasten eingebaut, die viel dünner als normale Tasten sind. "Dünner" betrifft in diesem Fall die Höhe oder Dicke der Tasten. Als Länge und Breite sei hier die Ausdehnung der Tippfläche bezeichnet, die von der Fingerkuppe beim Eintippen berührt wird. Um die Bedienung der Tasten ebenso komfortabel zu halten, wie bei gewöhnlichen Tastaturen, müssen auch die flachen Tasten einen deutlich spürbaren Druckpunkt haben. Solche Tasten sind in akzeptabler Form bereits bei Taschenrechnern und (neuartigen) Telefonen (z. B. Telfax-Gerät von Siemens), aber auch bei flächigen Folientastaturen (z. B. bei Kassen mit Schutzfolien, wie sie in Restaurants immer mehr Verbreitung finden) bereits vorhanden und müssen u. U. nur geringfügig modifiziert bzw. in geeigneter Weise kombiniert werden. Auf eine detaillierte Beschreibung sei daher hier verzichtet.

Die Tasten sind mit für Tastaturen üblichen Schaltleitungen verbunden, welche in die Platte eingeschweißt oder auf eine andere Weise in die Platte integriert werden.

Weitere Möglichkeit der Platz- und Gewichtsersparnis:
Eine weitere Möglichkeit, Platz und Gewicht zu sparen, besteht darin, anstelle eines Kabels (als Verbindung der Tastatur zum Rechner) eine Infrarot-Schnittstelle (zur Übertragung der Impulse) in die Tastaturplatte zu integrieren.

2.2 Räumliche Verkleinerung der Tastatur

Die Fläche der Tastaturplatte wird zweifach halbiert, indem sie "gefaltet" wird. Dies geschieht jedoch nicht in der Weise, wie man ein Blatt Papier (DIN A4) normalerweise zweifach faltet, um es in einen Briefumschlag (DIN C6) zu stecken, sondern in einer Weise, wie es auch bei Brettspielen zuweilen gemacht wird: Ein Mensch-Ärgere-Dich- Nicht-Spiel beispielsweise, dessen Spielunterlage aus harter Pappe besteht, ist bei der Mitte einer Kantenlänge getrennt ("durchgeschnitten"), und zwar bis zum Mittelpunkt des Vierecks. Dadurch können zwei Viertelflächen umgeklappt werden und die so halbierte Fläche nochmals in entgegengesetzte Richtung zusammengeklappt (halbiert) werden. An den Knickstellen muß ein belastbares elastisches Material eingesetzt werden, welches auf Dauer häufiges Hin- und Herbewegen der Teilflächen aushält. Da die Leitungen nicht geknickt werden dürfen, müssen alle Kabel (Leitungen einschließlich der Ummantelungen) an den Knickstellen ein wenig verlängert sein. Durch das Verwenden der Kabel selbst als elastisches Verbindungsmaterial zwischen den einzelnen Teilflächen kann eine zusätzliche Platz- und Materialersparnis erreicht werden.

Weitere Verkleinerungs-, Zusammenschieb-, Zusammenklapp- bzw. Zusammensteck- Techniken

• a) Die Teile der Tastatur werden mit Hilfe von scherengelenkartigen Verbindungsstreben nach dem gleichen Prinzip zusammengefächert, wie früher die Handnähkästen zusammen- und auseinandergezogen werden konnten (Nähkasten-Prinzip). Dadurch können die mit seitlichen Verbindungsstreben verbundenen einzelnen Teilkästchen bzw. Tastaturteile entweder platzsparend übereinander gestapelt oder schräg übereinanderstehend ausgebreitet werden. Durch entsprechende Verlängerung der Streben wird es ermöglicht, daß die Tastaturteile seitlich nebeneinander auf einer Ebene positioniert werden können. Ein optionaler Einrastmechanismus erleichtert das Auf- und Zuklappen. Ein zusätzlicher Platzspareffekt wird dadurch erreicht, daß die Verbindungsstreben nicht seitlich, sondern unten am Boden der Tastaturplatte angebracht werden und so angeordnet werden, daß sie zwischen den Tasten verlaufen.
• b) Die Teile werden mit Scharnieren, Scharnierbändern (zwei oder mehrere aneinandergefügte Scharniere) oder Scharniergelenken (anatomischer Begriff für Gelenke, die Bewegungen nur um eine Achse zulassen) verbunden, wie sie bei Schranktüren zuweilen anzutreffen sind. Ein Widerstand in den Scharnieren oder Gelenken den eingerasteten und den zusammengeklappten Zustand der Tastatur (Küchenschrank-Prinzip).
• c) Die Teile werden mithilfe von Verbindungsstücken miteinander verbunden (Plastikant-Prinzip).
• d) Die Teile können durch ineinanderpassende Steckvorrichtungen ohne Verbindungsstück zusammengesteckt werden (Legosteine-Prinzip).
• e) Die Teile haben Steckvorrichtungen und sind durch Bänder miteinander verbunden, welche verlängert und verkürzt werden können (Stehaufpuppen-Prinzip: Puppen, die auf einem Sockel stehen und deren einzelne Teile durch in den Teilen verbundende Bänder miteinander verbunden sind. Schiebt man in dem Sockel von unten eine Scheibe hoch, wird das Band, welches die einzelnen Puppenteile fest zusammenhält, locker/länger. Dadurch fällt die Puppe in sich zusammen. Läßt man wieder los wird, die Scheibe durch eine gespannte Feder o. ä. wieder nach unten gedrückt, wodurch die einzelnen Teile der Puppe wieder zusammengefügt werden und die Puppe stabil zu stehen kommt.). Dadurch wird das Zusammenstecken der Teile wesentlich erleichtert und zudem brauchen die Teile vor dem Zusammenstecken nicht noch sortiert werden.
• f) Die Teile haben Steckvorrichtungen und sind mit dehnbaren Bändern miteinander verbunden (ansonsten wie bei Buchstabe e) (Gummizug-Prinzip).
• g) Um zu verhindern, daß die Tasten beim Zusammenklappen aufeinandergedrückt werden, wird im Scharnier/Gelenk eine Achse eingebaut, die es erlaubt, die Tastaturteile in horizontaler Richtung auf der vom Benutzer zum Bildschirm verlaufenden Achse gegeneinander so zu verschieben, daß die Tastenzeilen versetzt zueinander stehen. Beim anschließenden Zusammenklappen kommen die Tastenzeilen versetzt zwischeneinander zu liegen. Dies ist allerdings nur dann möglich wenn die einzelnen Tasten etwas verkleinert und/oder die Abstände der Tastenzeilen etwas vergrößert werden, um einen genügend großen Zwischenraum zu ermöglichen.
• h) Wie bei Buchstabe g mit dem Unterschied, daß die Tastenteile horizontal, aber im rechten Winkel zur Achse Benutzer - Bildschirm ein kleines Stück voneinander weggezogen werden, um zu erreichen, daß beim Zusammenklappen die Tasten (nicht also die Zeilen) zwischeneinander zu liegen kommen.
• i) Kombination der unter den Buchstaben g und h genannten Verfahren.
• j) wie bei Buchstabe i, bei gleichzeitiger Verwinklung der Tastaturteile ebenfalls in horizontaler Richtung. Dadurch kreuzen sich die Tastenzeilen im zusammengeklappten Zustand. Hierzu müssen allerdings an den Schnittpunkten die Abstände vergrößert und/oder die Tastenformen so modifiziert werden, daß die Tasten nicht aufeinanderstoßen.
  Diese Klappweise könnte auch besonders für Tastaturen interessant sein, welche die ergonomischen schräg verlaufenden Tastenzeilen haben.
• k) Das Aufeinandertreffen der Tasten im zusammengeklappten Zustand kann bei den eben erwähnten Tastaturen mit schräg verlaufenden Tastenzeilen auch dadurch vermieden werden, daß die Klappachse nicht genau symmetrisch auf der Achse Benutzer - Bildschirm verläuft, sondern in einem leichten Winkel zu dieser Achse.
• l) Die Form(en) der einzelnen Tasten werden durch Aussparungen so modifiziert, daß sie beim (horizontalen) Zusammenschieben der Tastatur verzahnt nebeneinanderpassen. Mögliche Formen u. a. sind in Abb. 1 gezeichnet.

Bei einigen der unter a bis l genannten Ausführungsarten, insbesondere bei der vollständigen Trennung der Teile einschließlich der Leitungen, werden Steckvorrichtungen mit Kontaktstellen für die Schaltleitungen eingebaut.

Als Materialien der Tastaturplatte können u. a. stabile leichte Kunststoffe aber auch leichtes Holz (z. B. Balsa-Holz) eingesetzt werden. Eine Materialersparnis und nicht zuletzt dadurch auch eine Produktionsvereinfachung sind zu erwarten.

Verfahren zur Ermittlung der optimalen Tastenformen für zusammenklappbare bzw. zusammenschiebbare Tastaturen

In Versuchsreihen mit verschiedenen Personen wird diejenige Tastenform ermittelt werden, welche einen optimalen Ausgleich zwischen Treffsicherheit beim Tippen und Verzahnbarkeit der Tasten beim Zusammenschieben schafft. Die Versuchsreihen werden so angelegt daß beim Tippen auf normalen Tastenformen mittels Sensoren die Berührungshäufigkeit und die Berührungsintensität auf vielen einzelnen Punkten der Tippfläche der einzelnen Tasten gemessen wird. Die so ermittelten Werte werden auf Tastenbildern durch Schwärzungsgrade und Grau- oder Farbabstufungen zeichnerisch sichtbar dargestellt. Aus diesen Zeichnungen können die Tastenformen für unterschiedliche Ansprüche ermittelt werden.

Da die Tasten auf den verschiedenen Flächenregionen einer Tastatur aus unterschiedlichen Richtungen, an unterschiedlichen Stellen und mit unterschiedlicher Intensität berührt werden, ist es durch dieses Verfahren auch möglich, die Tastenformen innerhalb einer Tastatur zu modifizieren. Es ist also durchaus denkbar, in eine Tastatur verschiedene Tastenformen einzubauen, die genau den in den Versuchreihen ermittelten durchschnittlich optimalen Berührungshäufigkeiten, -intensitäten und -richtungen Rechnung trägt - bei gleichzeitiger Optimierung der Verzahnungsmöglichkeit der Tasten beim Zusammenschieben.

Vielleicht ist es zudem auch möglich, mittels mathematischer Ausgleichsfunktionen näherungsweise Rückschlüsse auf Berührungshäufigkeit und die Berührungsintensität bei anderen, nicht in Versuchsreihen eingesetzten Tastenformen zu gewinnen.

2.3 Räumliche Verkleinerung der einzelnen Tasten

Jede Taste besteht aus stabilen vertikalen Stäbchen, welche horizontal miteinander verkettet sind und dadurch auch in horizontaler Ebene beweglich gehalten werden. Sie sind stabil gegenüber dem vertikalem Druck des Eintippens bei gleichzeitiger Verformbarkeit in horizontaler Richtung.

Die Zwischenfläche zwischen den Stäben (also die Tippfläche) kann aus stabilem Material bestehen, das an den Stäben befestigt ist, in seiner Mitte ein Gelenk hat und beim Ausklappen der Stäbe einer einzelnen Tasten ebenfalls ausgeklappt und gespannt wird. Auch hier können mit Hilfe von scherengelenkartigen Verbindungsstreben Zusammenklapptechniken angewandt werden. Im ausgezogenen Zustand rasten die Teilflächen der Tippfläche stabil ein, um ein komfortables Tippen zu gewährleisten.

2.4 Kombination der räumlichen Verkleinerungsverfahren

Alle unter 2.2 und 2.3 genannten Verfahren können kombiniert werden. Insbesondere ist eine Kombination einer Klapptechnik mit einer Zusammenschieb­ technik für Tasten und Tastatur sinnvoll.

3. Anwendung

Anwendungsmöglichkeiten erstrecken sich über den gesamten Bereich der Informations-/Dateneingabe in (elektronische) Datenverarbeitungsgeräte, also insbesondere den EDV-Bereich, in dem Tastaturen zum Einsatz kommen. Gerade als Komponente für mobile Datenverarbeitungsgeräte ist die Tastaturplatte aufgrund der Platz- und Gewichtsersparnis interessant.

Auch im herkömmlichen Desktop-Bereich ist die Platte einsetzbar, da der Bedienungskomfort nicht geringer sein muß, als bei herkömmlichen Tastaturen. Gerade die Platzersparnis macht die Platte nicht nur für die Mobilitätszwecke, sondern auch fürs Büro oder für Zuhause nützlich.

5. Bemerkung zur Erfindungshöhe

Die Erfindung stellt also weniger eine Neuentwicklung dar, als eine Neukombination von bereits vorhandenen Techniken. Die Frage, ob man eine Tastatur zusammenklappbar konstruieren kann, würde vielleicht der eine oder andere Fachmann mit ja beantworten, auch sind die Elemente, die hier kombiniert wurden vom Fachbereich nicht allzusehr voneinander entfernt. Jedoch allein die Frage hat sich anscheinend noch niemand gestellt, weil der Gedanke verbreitet ist, daß man eine Tastatur nicht wesentlich verkleinern kann, weil sie dann eben bedienungsunfreundlich wird. Obwohl die Idee, bereits vorhandene technische Elemente miteinander zu kombinieren, also den Großteil der Erfindung darstellt, ist nach Ansicht des Autoren die Erfindungshöhe nicht zu unterschätzen. Obwohl fast alle PC-Komponenten bei ihrer Weiterentwicklung erstaunlich stark verkleinert werden konnten, hat anscheinend niemand den Gedanken gewagt, auch die Tastatur noch zu verkleinern. Das Mißverhältnis in der Größenentwicklung zwischen Tastaturen und anderen EDV-Komponenten offenbart, daß bei der Tastatur ein Nachholbedarf besteht. Für "Insider" steht es außer Frage, daß nach einer solchermaßen verkleinerten Tastatur eine wirtschaftlich außerordentlich interessante Nachfrage entstehen wird. Gerade die Verdeutlichung einer solchen "Lücke" auf dem PC-Markt zeigt, daß die Erfindungshöhe doch nicht so gering ist. Sonst wäre eine solche Tastatur schon längst auf dem Markt. Der Gedanke, die Tasten um etwas 90% dünner zu machen und die Tastatur auf bestimmte Art zu falten ist offensichtlich doch nicht so naheliegend gewesen. Die Ausführung letztendlich ist dann verblüffend einfach, weil flache Tasten mit Flachbandkabel und der Falttechnik z. B. eines Mensch-Ärgere-Dich-Nicht-Spiels kombiniert werden.

Claims (2)

1. Flache Tastaturplatte zur Eingabe von Informationssignalen, insbesondere zur Eingabe von Daten in elektronische Datenverarbeitungsgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß sehr flache Tasten in eine Platte integriert sind, in welcher sich eine der üblichen Schaltleitungsanordnungen für PC-Tastaturen befindet.

• a) Platte nach Anspruch 1, bei der die Schaltleitungen in die Platte eingeschweißt werden.
• b) Platte nach Anspruch 1, bei der die Schaltleitungen in einer der bisher üblichen Weisen in die Platte eingearbeitet/integriert werden.
• c) Platte nach Anspruch 1, bei der die Schaltleitungen separat in der Platte verlaufen.

2. Verfahren bzw. Techniken zur räumlichen Verkleinerung von Eingabegeräten; insbesondere PC-Tastaturen, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Eingabegerät und/oder einzelne Tasten derart in Teile aufgeteilt werden, daß sie zusammenklappbar und/oder zusammenschiebbar sind.

• a) Klapptechnik nach Anspruch 2, bei der die einzelnen Tastaturteile miteinander verbunden bleiben, indem sie mit Scharnieren ausgestattet sind, indem die Kabel der Schaltleitungen die Funktion von Verbindungsstücken oder Gelenken übernehmen und/oder indem die einzelnen Teile mit Gummizügen miteinander verbunden sind, welche das Zusammenstecken der Teile in dafür vorgesehene Steckvorrichtungen erleichtern.
• b) Klapptechnik nach Anspruch 2, bei der die einzelnen Tastaturteile nicht miteinander verbunden bleiben, sondern mittels Steckvorrichtungen und Kontakten für die Schaltleitungen zusammengesteckt werden können.
• c) Klapptechnik nach Anspruch 2, bei der die einzelnen Tasten selbst sich derart aus Teilen zusammensetzen, daß sie zusammenklappbar sind.
  Dadurch wird auch ein Zusammenschieben der gesamten Tastatur erreicht.