Flächentaster mit flexibler Oberfläche

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flächentaster, insbesondere einen Flächentaster mit einer flexiblen Oberfläche zur Verwendung in einem Telekommunikationsendgerät. Mit der Erfindung wird ein Flächentaster angegeben, zumindest aufweisend eine flexible Frontfolie, eine Schaltfolie, auf welcher zumindest ein elektrisch leitfähiger Kontaktdom vorgesehen ist, sowie ein über eine im Bereich des leitfähigen Kontaktdoms eine Ausnehmung aufweisende elektrisch isolierende Abstandsfolie zur Schaltfolie beabstandet angeordnetes Kontaktelement, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass die Frontfolie aus einer Sandwich-Struktur bestehend aus einer thermoplastischen Elastomerschicht, einer Polyesterschicht und einer zwischen diesen Schichten angeordneten Polysiloxanschicht, gebildet ist und auf einem Trägerelement angeordnet ist, wobei das Trägerelement einen auf den Kontaktdom einwirkenden Druckstift aufweist, über welchen eine auf die Frontfolie einwirkende Bedienkraft derart auf den Kontaktdom übertragbar ist, das bei Einwirkung einer Bedienkraft auf die Frontfolie ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktdom und dem Kontaktelement schließbar ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flächentaster, insbesondere einen Flächentaster mit einer flexiblen Oberfläche zur Verwendung in einem Telekommunikationsendgerät.

[0002] Flächentaster kommen in modernen elektronischen Geräten in vielfacher Weise als Bedienungselemente zu Einsatz. Ihre Aufgabe ist es in der Regel, eine mechanische Eingabe eines Nutzers in einen elektrischen Kontaktschluss oder ein elektrisches Signal umzusetzen. Zu diesem Zweck wurden im Laufe der Zeit unterschiedlichste Konstruktionsweisen solche Bedienelemente entwickelt. Ein häufig genutzter Aufbau eines als Bedienungselement nutzbaren Flächentasters besteht beispielsweise aus einer aus einem Silikon-Gummi gebildeten Bedienoberfläche, welche auf einem Träger angeordnet ist. Das Silikon-Gummi weist dabei eine hinreichende Flexibilität auf, um einen Tastenhub zu gewährleisten. Der Träger weist in entsprechenden Bereichen Elemente auf, welche eine über auf die Silikonoberfläche einwirkende Bedienkraft auf eine Kontaktfolie übertragen. Die Kontaktfolie weist eine der Funktionstasten entsprechende Anzahl an Kontaktdomen auf und ist über eine im Bereich der Kontaktdome geeignete Aussparungen aufweisende Isolierfolie von einer Gegenkontaktfolie getrennt angeordnet. Durch die Einwirkung einer mechanischen Kraft, wie beispielsweise einer Bedienkraft, auf die Silikonoberfläche wir ein unter dem entsprechenden Abschnitt auf der Silikonoberfläche liegende Kontaktdome mit einem elektrisch leitenden Abschnitt auf einer Gegenfolie in Kontakt gebracht, wodurch ein elektrischer Schaltkreis geschlossen werden kann. Ein Nachteil eines solchen Aufbaus eines Tasters ist es, dass der Flächentaster in seiner Materialität nicht dem übrigen Gehäuse des elektronischen Gerätes gleicht und sich somit optisch deutlich von dem umgebenden Gehäuse abhebt. Die ist jedoch vielfach nicht wünschenswert.

[0003] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Flächentaster anzugeben, welcher sich nicht optisch abhebt und in seiner Oberflächenstruktur homogen dem umgebenden Gehäuse anpasst.

[0004] Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Flächentaster gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen und Fortbildungen des erfindungsgemäßen Flächentasters ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

[0005] Es wird somit ein Flächentaster angegeben, zumindest aufweisend eine flexible Frontfolie, eine Schaltfolie, auf welcher zumindest ein elektrisch leitfähiger Kontaktdom vorgesehen ist, sowie ein über eine im Bereich des leitfähigen Kontaktdoms eine Ausnehmung aufweisende elektrisch isolierende Abstandsfolie zur Schaltfolie beabstandet angeordnetes Kontaktelement, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass die Frontfolie aus einer Sandwich-Struktur bestehend aus einer thermoplastischen Elastomerschicht, einer Polyesterschicht und einer zwischen diesen Schichten angeordneten Polysiloxanschicht, gebildet ist und auf einem Trägerelement angeordnet ist, wobei das Trägerelement einen auf den Kontaktdom einwirkenden Druckstift aufweist, über welchen eine auf die Frontfolie einwirkende Bedienkraft derart auf den Kontaktdom übertragbar ist, das bei Einwirkung einer Bedienkraft auf die Frontfolie ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktdom und dem Kontaktelement schließbar ist.

[0006] In vorteilhafter Weise ist es durch den erfindungsgemäßen Aufbau eines Flächentasters möglich, ein elektrisches Schaltelement zu bilden, welches sich in seiner Oberflächenstruktur homogen dem umgebenden Gehäuse anpasst. Insbesondere ist es mit durch den erfindungsgemäßen Ausbau eines Flächentasters möglich, ein elektrisches Bedienelement spaltfrei in eine Gehäuseoberfläche einzufügen.

[0007] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die thermoplastische Elastomerschicht aus einem Polymer auf Olefinbasis, Urethanbasis, Copolyesterbasis, Styrol-Blockpolymerbasis oder Copolyamidbasis, gebildet. Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass die Elastomerschicht aus einem thermoplastischen Polyurethan gebildet ist. Hierdurch ist es vorteilhafter weise möglich, Texturen und/oder Oberflächenstrukturen in einfacher Weise von Formwerkzeugen zu übernehmen und auf die Tasteroberfläche zu übertragen. Die Schichtdicke der thermoplastischen Elastomerschicht liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,08 mm und 1,0 mm, besonders bevorzugt zwischen ≥ 0,1 mm und 0,35 mm.

[0008] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Polyesterschicht eine Polycarbonat-Schicht. Polycarbonat vermittelt der Frontfolie eine hinreichende Stabilität bei gleichzeitiger hinreichender Flexibilität, um einen Tastenhub zu ermöglichen.

[0009] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt die Schichtdicke der Polyesterschicht in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,07 mm und 0,35 mm. In diesem Schichtsickenbereich verleiht die Polyesterschicht der Sandwich-Struktur der Frontfolie eine sehr gut Stabilität, ohne dabei die Flexibilität zur Ermöglichung eines hinreichenden Tastenhubs einzuschränken.

[0010] Die zwischen der thermoplastischen Elastomerschicht und er der Polyesterschicht erfindungsgemäß vorzusehende Polysiloxanschicht kann den haptischen Eindruck des Flächentasters verbessern und dient als Dämpfungselement in der Tasterstruktur. Die Schichtdicke der erfindungsgemäß vorzusehenden Polysiloxanschicht liegt vorzugsweise zwischen 0,8 mm und 1 mm, besonders bevorzugt zwischen ≥ 0,1 mm und 0,7.

[0011] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Frontfolie eine Erhebung auf. Diese Erhebung kann zur haptisch und/oder optisch wahrnehmbaren Darstellung eines Symbols auf der Frontfolie des Flächentasters dienen. So lassen sich beispielsweise die durch den Flächentaster aktivierbaren Funktionen eines elektrischen oder elektronischen Gerätes als erhabenes Piktogramm darstellen, so dass ein Nutzer ohne weiteres die Funktionalität des Flächentasters erkennt. Ein Beispiel für ein solches Piktogramm ist die erhabene Darstellung eines einen abgenommenen Telefonhörer symbolisierenden Piktogramms, durch welches ein Nutzer unmittelbar erkennt, dass der Flächentaster zur Aktivierung eines Telekommunikationsendgerätes bzw. zur Rufannahme an einem solchen Gerät dient. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die optisch und/oder haptisch wahrnehmbare Erhebung durch eine Verdickung in der der Schichtdicke der Polysiloxanschicht. Diese Verdickung wird dann von der darüber liegenden thermoplastischen Elastomerschicht übernommen, so dass ein auf der Frontfolie wahrnehmbares Piktogramm entsteht. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Schichtdicke der thermoplastischen Elastomerschicht orthogonal zu der Polysiloxanschicht über der Verdickung der Polysiloxanschicht im Wesentlichen der Schichtdicke der thermoplastischen Elastomerschicht orthogonal zu der Polysiloxanschicht in den übrigen Bereichen der Frontfolie entspricht.

[0012] In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Erhebung in der Frontfolie ein Höhe-zu-Breite-Verhältnis von 1:1 auf. Hierdurch kann insbesondere eine Rissbildung in der thermoplastischen Elastomerschicht vermieden werden.

[0013] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Frontfolie zumindest in Teilbereiche bedruckt und/oder metallisiert ist. Diese Bedruckung und/oder Metallisierung kann insbesondere zur Veränderung der äußeren Erscheinungsform der Frontfolie dienen, beispielsweise zur Darstellung von Grafiken, Zahlen und/oder Buchstaben. Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Frontfolie teilflächig oder ganzflächig metallisiert ist, um den Flächentaster ein dekoratives metallisches Aussehen zu verleihen.

[0014] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Frontfolie aus einer zusammengeformten Folienstruktur aus einem thermoplastischen Polyurethan-Film, einem Polycarbonat-Film und einen dazwischen angeordneten Silikon-Film gebildet. Die Zusammenformung der Folienstruktur, beispielsweise mittels Heissformpressen, in einer geeigneten Form erlaubt dabei eine kostengünstige und präzise Herstellung der Frontfolie in einfacher Weise.

[0015] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Trägerelement im Wesentlichen aus einem Polycarbonat und/oder ABS-Copolymer. Hierdurch kann ein hinreichend stabiler Unterbau des Flächentasters bei gleichzeitig geringer Aufbauhöhe erreicht werden.

[0016] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das Trägerelement und der Druckstift einstückig geformt. Hierdurch lässt sich das Trägerelement in vorteilhafter Weise durch übliche Spritzgießverfahren kostengünstig herstellen.

[0017] In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckstift mittels eines Stegs, Flip-Scharniers und/oder einer Zunge flexibel innerhalb des Trägerelementes angeordnet. Hierdurch wird eine hinreichende Beweglichkeit des Druckstiftes in Richtung der einwirkenden Bedienkraft erreicht, wobei gleichzeitig eine hinreichende Rückstellkraft sichergestellt ist, um einen ungewollten Kontaktschluss zwischen der Schaltfolie und dem Kontaktelement zu vermeiden.

[0018] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Flächentaster Lichtleitelemente aufweist, mittels welcher von entsprechenden Bauteilen, wie beispielsweise LEDs, emittiertes auf der Bedienoberfläche des Folientasters von einem Nutzer wahrnehmbar ist. Dies kann beispielsweise zur Signalisierung eines Betriebszustandes des elektrischen oder elektronischen Gerätes dienen, in welchem der erfindungsgemäße Flächentaster verbaut ist. Hierzu kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Frontfolie transluzente Bereiche aufweist, durch welche über die Lichtleitelemente geführtes Licht austreten kann.

[0019] Dies berücksichtigend betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung einer zusammengeformten Filmstruktur bestehend aus einem thermoplastischen Polyurethan-Film, einem Polycarbonat-Film und einen dazwischen angeordneten Silikon-Film als Frontfolie in einem elektrischen Schaltelement.

[0020] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren weiter erläutert.

Fig. 1

zeigt den schematischen Aufbau einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Flächentasters;

Fig. 2

zeigt den schematischen Aufbau einer in einem erfindungsgemäßen Flächentaster einsetzbaren Frontfolie.

[0021] Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Flächentasters 100. Der Flächentaster weist eine flexible Frontfolie 105, welche auf einem Trägerelement 110 angeordnet und über eine Klebeschicht 170 mit diesem verbunden ist. Das Trägerelement 110 ist als Spritzgussteil aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polycarbonat, gebildet. Das Trägerelement 110 weist einen Druckstift 115 auf, welcher eine auf die Frontfolie 105 einwirkende Bedienkraft auf einen Kontaktdom 125 einer Schaltfolie 120 einwirken lässt. Die Schaltfolie 120 ist über eine Klebeschicht 180 mit dem Trägerelement 110 verbunden. Die über den Druckstift 115 auf den Kontaktdom 125 der Schaltfolie 120 einwirkende Bedienkraft drückt den Kontaktdom 125 in Richtung eines über eine isolierende Abstandsfolie 140 beabstandet zu der Schaltfolie 120 angeordnetes Kontaktelement 150. Hierdurch wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Schaltfolie 120 und dem Kontaktelement 150 realisiert. Bei entsprechender elektrischer Kontaktierung der Schaltfolie 120 und des Kontaktelements 150 wir so die Funktionalität eines Tasters erreicht. Die gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flächentasters weist darüber hinaus Lichtleitelemente 160 auf, mittels welcher von einem entsprechenden Bauteil emittiertes Licht, wie beispielsweise von einer LED, für den Nutzer wahrnehmbar dargestellt werden kann. Hierzu weist die Frontfolie 105 einen transluzenten Bereich 165 auf, durch welchen hindurch das über die Lichtleitelemente 160 an die Frontfolie herangeführte Licht einer Lichtquelle wahrnehmbar wird.

[0022] Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau einer in einem erfindungsgemäßen Flächentaster einsetzbaren Frontfolie 105. Die Frontfolie 105 weist eine aus einer thermoplastischen Elastomerschicht 200, einer Polyesterschicht 220 und einer zwischen diesen Schichten angeordneten Polysiloxanschicht 210 gebildete Sandwich-Struktur auf. Die thermoplastische Elastomerschicht 200 ist dabei vorzugsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan-Film gebildet. Die Polyesterschicht 220 ist vorzugsweise auf einem Polycarbonat-Film gebildet. Die Frontfolie 105 kann Erhebungen 300 aufweisen, welche zur haptischen und/optischen Wahrnehmung von Symbolen auf der Oberfläche der Frontfolie 105 dienen können. Die Erhebung 300 ist dabei vorzugsweise in der Polysiloxanschicht 210 durch eine Verdickung 310 dieser Schicht an entsprechender Stelle ausgebildet, während die darüber liegende thermoplastische Elastomerschicht in orthogonaler Richtung zur Polysiloxanschicht eine im Wesentlichen gleichbleibende Dicke aufweist. Das Verhältnis der Breite der Erhebung 300 zu deren Höhe ist vorzugsweise 1:1. Die Schichtdicke der thermoplastische Elastomerschicht liegt vorzugsweise zwischen ≥ 0,1 mm und 0,35 mm, während die Schichtdicke der Polysiloxanschicht zwischen ≥ 0,1 mm und 0,7 mm und die Schichtdicke der Polyesterschicht zwischen 0,07 mm und 0,35 mm liegt.

Ansprüche

1. Flächentaster (100), zumindest aufweisend eine flexible Frontfolie (105), eine Schaltfolie (120), auf welcher zumindest ein elektrisch leitfähiger Kontaktdom (125) vorgesehen ist, sowie ein über eine im Bereich des leitfähigen Kontaktdoms (125) eine Ausnehmung (130) aufweisende elektrisch isolierende Abstandsfolie (140) zur Schaltfolie (120) beabstandet angeordnetes Kontaktelement (150), , dadurch gekennzeichnet, das die Frontfolie (105) aus einer Sandwich-Struktur bestehend aus einer thermoplastischen Elastomerschicht (200), einer Polyesterschicht (220) und einer zwischen diesen Schichten angeordneten Polysiloxanschicht (210), gebildet ist und auf einem Trägerelement (110) angeordnet ist, wobei das Trägerelement (110) einen auf den Kontaktdom (125) einwirkenden Druckstift (115) aufweist, über welchen eine auf die Frontfolie (105) einwirkende Bedienkraft derart auf den Kontaktdom (125) übertragbar ist, das bei Einwirkung einer Bedienkraft auf die Frontfolie (105) ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktdom (125) und dem Kontaktelement (150) schließbar ist.

2. Flächentaster gemäß Anspruch 1, wobei die thermoplastische Elastomerschicht (200) aus einem Polymer auf Olefinbasis, Urethanbasis, Copolyesterbasis, Styrol-Blockpolymerbasis oder Copolyamidbasis, gebildet ist.

3. Flächentaster gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polyesterschicht (220) eine Polycarbonat-Schicht ist.

4. Flächentaster gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die thermoplastische Elastomerschicht (200) eine Schichtdicke zwischen 0,08 mm und 1,0 mm, vorzugsweise ≥ 0,1 mm und 0,35 mm aufweist.

5. Flächentaster gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polyesterschicht (220) eine Schichtdicke zwischen 0,05 mm und 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,07 mm und 0,35 mm aufweist.

6. Flächentaster gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polysiloxanschicht (210) eine Schichtdicke zwischen 0,8 mm und 1 mm, vorzugsweise ≥ 0,1 mm und 0,7 mm aufweist.

7. Flächentaster gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frontfolie (105) eine Erhebung (300) aufweist, wobei diese aus einer Schichtverdickung (310) der Polysiloxanschicht (210) gebildet ist.

8. Flächentaster gemäß Anspruch 7, wobei die Erhebung (300) ein Höhe-zu-Breite-Verhältnis von 1:1 ufweist.

9. Flächentaster gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frontfolie (105) aus einer zusammengeformten Folienstruktur aus einem thermoplastischen Polyurethan-Film, einem Polycarbonat-Film und einen dazwischen angeordneten Silikon-Film gebildet ist.

10. Flächentaster gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (110) aus einem Polycarbonat und/oder ABS-Copolymer besteht.

11. Flächentaster gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (110) und der Druckstift (115) einstückig geformt sind.

12. Flächentaster gemäß Anspruch 11, wobei der Druckstift (115) mittels eines Stegs, Flip-Scharniers und/oder einer Zunge flexibel innerhalb der Trägerelementes (110) angeordnet ist.

13. Verwendung einer zusammengeformten Filmstruktur bestehend aus einem thermoplastischen Polyurethan-Film, einem Polycarbonat-Film und einen dazwischen angeordneten Silikon-Film als Frontfolie in einem elektrischen Schaltelement.

Zeichnung