DE19958518A1

DE19958518A1 - Glastastatur

Info

Publication number: DE19958518A1
Application number: DE1999158518
Authority: DE
Inventors: Markus Vos
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1999-12-04
Filing date: 1999-12-04
Publication date: 2001-06-28

Abstract

Bei einer erfindungsgemäßen Glastastatur (1) mit mindestens einer aus einer flexiblen Dünnglasscheibe (2) gebildeten Tastaturoberfläche und mindestens einer Trägermaterialscheibe (3), die auf den einander zugewandten Flächen jeweils eine elektrisch leitende Schicht (5, 6) aufweisen, wobei die sich gegenüberstehenden elektrisch leitenden Schichten (5, 6) mit Hilfe eines Abstandhalters (7) auf Abstand gehalten sind und wobei sich die elektrisch leitenden Schichten (5, 6) bei Druckbelastung der flexiblen Dünnglasscheibe (2) an der im wesentlichen punktuellen Druckbelastungsstelle berühren, ist vorgesehen, daß die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) und die elektrisch leitende Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) durch wenigstens eine Durchführung (8) der Trägermaterialscheibe (3) kontaktiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Glastastatur.

Derartige transparente Druckschaltelemente auch Touch-Panels genannt sind bekannt und werden heute vielfach als Eingabemedien in Form eines Vorsatz moduls vor Flachbildschirmen oder Fernsehbildschirmen eingesetzt. Darüber hinaus werden Touch-Panels auch ohne Kombination mit einem Flachbild schirm oder Fernsehbildschirm als Bedienterminal anstelle einer klassischen Tastatur eingesetzt.

Auf dem Markt sind verschiedene Bauformen transparenter Touch-Panels erhältlich. Allen Bauformen ist gemeinsam, daß der Ort der Berührung der Oberfläche des Touch-Panels durch einen Finger oder ein Hilfswerkzeug (Stift o. ä.) in elektrische Signale umgewandelt wird. Auf Basis dieser Signale wird der Berührungsort der Oberfläche des Touch-Panels detektiert. Durch eine zentrale Recheneinheit, die sowohl die Signale des Touch-Panels aufnimmt und aus wertet als auch den Flachbildschirm steuert, wird eine besonders bediener freundliche Rechnerkommunikation ermöglicht.

Für den Benutzer sichtbar und zum Teil auch bei der Bedienung "erfühlbar" weisen die unterschiedlichen Touch-Panels verschiedene Bedienoberflächen auf. Auf kapazitiven Wirkprinzipien basierende Touch-Panels weisen eine bei der Bedienung mechanisch nicht nachgiebige Glasoberfläche auf. Das Funk tionsprinzip basiert darauf, daß sich aufgrund der unterschiedlichen Dielek trizität des Fingers oder des Hilfswerkzeugs im Vergleich zur Luft eine Kapazi tätsänderung um den Berührungspunkt ausbildet. Nachteilig ist hier, daß auch eine Kontamination um den Berührungspunkt irrtümlicherweise als Berührung gedeutet werden kann. Da die Oberfläche aus dickem Glas (einige Millimeter) besteht, besitzen kapazitive Displays eine hohe mechanische, physikalische und chemische Resistenz. Kapazitive Displays werden daher, beispielsweise in Kommunikationsterminals in Banken, Informationsterminals o. ä. eingesetzt.

Auf vergleichbaren optischen oder elektrischen Wirkprinzipien basieren Ultra schall-Touch-Panels, Infrarot-Touch-Panels und Feldeffekt-Touch-Panels. Auch hier kann die Oberfläche aus Glas bestehen. Kontaminationen sind auch hier kritisch, so daß derartige Bauformen in ähnliche Anwendungsbereiche zielen wie kapazitive Panels. Allerdings ist deren Marktanteil wesentlich geringer als der kapazitiver Panels.

Resistive Touch-Panels basieren demgegenüber darauf, einen leitfähig be schichteten ebenen Träger, dessen Grundmaterial aus einigen Millimeter dicken Glas- oder Kunststoffscheiben besteht, mit einer ebenfalls leitfähig beschich teten dünnen, verformbaren Folie planparallel zu beabstanden. Bei Berührung der Folie führt deren Verformung zur lokalen Kontaktierung der beiden gegen überliegenden leitfähigen Schichten. Prinzipiell existieren zwei Ausführungs formen resistiver Touch-Panels:

- Die leitfähigen Schichten besitzen einen sehr homogenen, örtlich konstanten Flächenwiderstand. Durch Auslesen der elektrischen Spannungswerte kann wegen des homogenen Flächenwiderstandes auf den Ort der Berührung geschlossen werden.
- Die leitfähigen Schichten von Träger und Folie sind strukturiert, so daß dis krete Leiterbahnen entstehen. Durch Berührung des Touch-Panels entsteht ein lokaler Kurzschluß zwischen den diskreten Leiterbahnen, wodurch im Rahmen der Strukturgröße der Leiterbahnen auf den Berührungsort ge schlossen werden kann.

Als Folienmaterial werden bei den derzeit vorwiegend am Markt erhältlichen Touch-Panels transparente Kunststoffe eingesetzt. Diese werden über Ab standhalter zu dem Trägermaterial auf Abstand gehalten, so daß eine Fehl schaltung (Berührung der leitfähigen Schichten) ohne Betätigung ausge schlossen ist. Im Vergleich zu anderen Bauformen von Touch-Panels besteht ein Vorteil resistiver Touch-Panels darin, daß zur Betätigung eine, wenn auch geringe mechanische Deformationskraft auf die Folie ausgeübt werden muß. Daher ist deren Empfindlichkeit gegenüber Kontaminationen wesentlich geringer, weshalb in sicherheitsrelevanten Bereichen wie Medizintechnik und Industrieautomation fast ausschließliche resistive Touch-Panels eingesetzt werden.

Nachteilig bei der Verwendung von Kunststoffen als Folienmaterial ist die im Vergleich zu Glasbedienoberflächen wesentlich geringere physikalische und chemische Beständigkeit. So kann bedingt durch mechanische Verkratzung, Eintrübung, UV-Bestrahlung oder Oberflächenschädigung durch Chemikalien usw. eine Verschlechterung der Transparenz eintreten. Weiterhin ist die Ober flächensterilisierbarkeit eingeschränkt. Ein weiterer Nachteil beim Einsatz von Kunststoffen liegt in der geringeren thermischen Beständigkeit (Erweichung, Aufwellung) und den starken thermischen Dehnungen im Vergleich zu Glas. So ist bedingt durch Aufwellungen der Kunststoffe die Größe der Touch-Panels stark eingeschränkt. Relativ einfach und damit kostengünstig beherrschbar sind derartige Phänomene in kleineren resistiven Touch-Panels wie sie bei spielsweise in elektronischen Terminplanern eingesetzt werden.

Neuartige Bauformen resistiver Touch-Panels gehen dazu über, als Folie eine Dünnglasscheibe einzusetzen, die bei einer Dicke von 0,15 mm bis 0,4 mm eine genügende Verformbarkeit aufweist. Eine derartige Oberfläche besitzt die Vorteile der chemischen und physikalischen Resistenz von Glas bei geringer Gefahr von Fehlschaltungen.

Aus der EP 0 546 003 B1 ist ein aus einem Glaslaminat gebildetes Druck schaltelement bekannt, daß aus einer flexiblen Dünnglasscheibe und min destens einer Trägermaterialscheibe gebildet ist, die auf den einander zuge wandten Flächen jeweils eine elektrisch leitende Schicht aufweisen. Die sich gegenüberstehenden elektrisch leitenden Schichten werden mit Hilfe eines Abstandhalters auf Abstand gehalten. Als Abstandhalter ist dabei eine dünne Folie oder ein doppelseitiges Klebeband zwischen der Dünnglasscheibe und der Trägermaterialscheibe angeordnet. Die elektrisch leitenden Schichten berühren sich bei Druckbelastung der flexiblen Dünnglasschicht an der im wesentlichen punktuellen Druckbelastungsstelle.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine resistive Glastastatur zu finden, die eine einfache und sichere Kontaktierung der elektrisch leitenden Schichten aufweist und die mit verringertem Aufwand in kompakter Bauweise herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 gelöst. Bei einer erfin dungsgemäßen Glastastatur (1) mit mindestens einer aus einer flexiblen Dünn glasscheibe (2) gebildeten Tastaturoberfläche und mindestens einer Träger materialscheibe (3), die auf den einander zugewandten Flächen jeweils eine elektrisch leitende Schicht (5, 6) aufweisen, wobei die sich gegenüberstehen den elektrisch leitenden Schichten (5, 6) mit Hilfe eines Abstandhalters (7) auf Abstand gehalten sind und wobei sich die elektrisch leitenden Schichten (5, 6) bei Druckbelastung der flexiblen Dünnglasscheibe (2) an der im wesentlichen punktuellen Druckbelastungsstelle berühren, ist vorgesehen, daß die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) und die elek trisch leitende Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) durch wenigstens eine Durchführung (8) der Trägermaterialscheibe (3) kontaktiert ist.

Auf diese Weise werden die elektrisch leitenden Schichten (5, 6) der Glasta statur (1) sicher und einfach kontaktiert. Des weiteren läßt sich die erfindungs gemäße Glastastatur (1) mit geringem Aufwand in besonders kompakter Bau weise herstellen.

Bei bekannten Glastastaturen sind die elektrisch leitenden Schichten der Dünn glasscheibe und der Trägermaterialscheibe in der Regel mit Leiterbahnen ver bunden, die über die jeweiligen Seitenkanten der Dünnglasscheibe und der Trägermaterialscheibe geführt und mit Flachbandkabeln im Bereich der Ab standshalterung kontaktiert sind, wobei die Flachbandkabel durch die Ab standshalterung geführt sind.

Die seitliche Kontaktierung der elektrisch leitenden Schichten weist dabei eine Reihe von Nachteilen auf. So ist der ohnehin empfindliche Randbereich der Glastastatur, insbesondere der bruchempfindliche Randbereich der Dünnglas scheibe zusätzlich geschwächt. Eine mechanischer Belastung des Flachband kabels bzw. des seitlichen geschwächten Randbereichs kann zu einer starken Belastung bis hin zum Bruch der Glastastatur führen. Um dies zu vermeiden und um die Kontaktierung rein optisch zu verdecken, ist eine derartige Glasta statur mit einen Rahmen umgeben und somit geschützt. Die Abstand zwischen Dünnglasscheibe und Trägermaterialscheibe ist dabei durch die Dicke der Kontaktierung vorgegeben. Da die Kontaktierung durch die Abstandshalterung geführt wird, gibt die Kontaktierung den minimalen Abstand zwischen den Scheiben vor. Nicht zuletzt stört die seitliche Kontaktierung das ansonsten ho mogene optische Erscheinungsbild der Glastastatur empfindlich.

Gegenüber einer solchen Glastastatur die über den seitlichen Randbereich kontaktiert ist, weist die erfindungsgemäße Glastastatur (1) eine Reihe von Vorteilen auf. Der seitliche Randbereich wird durch die Kontaktierung nicht zu sätzlich geschwächt. Die Durchführung (8) der Trägermaterialscheibe (3) hält einer mechanischen Belastung, beispielsweise einer Zugbelastung eines An schlußkabels, wesentlich besser stand. Auf einen den Randbereich schützen den Rahmen kann zumindest bei bestimmten Ausführungsformen der Glasta statur (1) vollständig verzichtet werden. Der Abstand zwischen Dünnglasschei be (2) und Trägermaterialscheibe (3) kann unabhängig von der Kontaktierung vorgenommen werden. Es lassen sich dadurch besonders kleine Abstände zwi schen zwischen Dünnglasscheibe (2) und Trägermaterialscheibe (3) einstellen. Die Glastastatur (1) kann wesentlich kompakter ausgeführt werden. Eine oder mehrere Durchführungen (8) sind dabei je nach Anwendung an beliebigen Stellen der Trägermaterialscheibe (3) angeordnet. Das optische homogene Er scheinungsbild der Glastastatur (1) bleibt erhalten. Die erfindungsgemäße Glastastatur (1) läßt sich einfach und fexibel handhaben und in weitere Vor richtungen integrieren.

Vorzugsweise ist die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) über wenigstens eine Leiterbahn (65) auf der Trägermaterialscheibe (3) und/oder über wenigstens eine Leiterbahn (55) auf der Dünnglascheibe (2) kontak tiert.

Die elektrisch leitenden Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) ist weiterhin bevorzugt über wenigstens eine Leiterbahn (66) auf der Trägermaterialscheibe (3) kontaktiert.

Besonders bevorzugt ist wenigstens eine Leiterbahn (55, 65, 66) aus der jewei ligen elektrisch leitenden Schicht (5, 6) strukturiert.

Die jeweilige Kontaktierung der elektrisch leitenden Schicht (5) der Dünnglas scheibe (2) und der elektrisch leitenden Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) erfolgt bevorzugt über wenigstens jeweils einen Kontakt (9, 90), wobei die Kontaktierungen voneinander isoliert ausgeführt sind.

Besonders bevorzugt wird als Kontakt (9, 90) wenigstens teilweise ein elek trisch leitender Kleber verwendet.

Wenigstens ein Kontakt (9, 90) ist dabei durch die Durchführung (8) geführt, wobei vorzugsweise das freie durch die Durchführung (8) geführte Ende (99) des Kontaktes (9, 90) mit einem Stecker (10) oder einem Mehrfachkabel ver bunden ist.

Die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) und/oder die elek trisch leitende Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) kann in beliebig struk turierte, voneinander isolierte Bereiche aufgeteilt sein. Die voneinander isolier ten Bereiche sind dabei vorzugsweise durch wenigstens eine Durchführung (8) der Trägermaterialscheibe (3) kontaktiert.

Bevorzugt ist die Durchführung (8) in Form einer Bohrung oder eines Schlitzes ausgeführt.

Die nun folgenden Beispiele und die Zeichnungen erläutern die Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Glastastatur im Querschnitt,

Fig. 2 die Glastastatur nach Fig. 1 in Aufschicht,

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Glastastatur im Querschnitt, und

Fig. 4 die Glastastatur nach Fig. 3 in Aufschicht.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Glastastatur (1) besteht aus einer unteren relativ dicken Trägermaterialscheibe (3) aus Glas und einer mit Hilfe einer Abstandshalterung (7) in parallelem Abstand zu der Trägermaterialscheibe (3) gehaltenen Dünnglasscheibe (2). Die Dünnglascheibe (2) ist leicht konvex nach außen gewölbt, sie kann aber auch eben ausgeführt sein. Dünnglasscheibe (2) und Trägermaterialscheibe (3) sind auf den einander gegenüberliegenden Innenflächen mit elektrisch leitenden Schichten (5, 6) versehen, die Elektroden bilden und die bei gegenseitiger Berührung einen Schaltkontakt herstellen. Hierzu kann die flexible Dünnglasscheibe (2) durch im wesentlichen punktuelle Druckbeaufschlagung so verformt werden, daß ein elektrischer Kontakt zwischen den leitenden Schichten (5, 6) hergestellt wird.

Die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) und die elektrisch leitende Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) sind durch eine schlitz förmige Durchführung (8) der Trägermaterialscheibe (3) über einen Kontakt (9) kontaktiert, wobei die Kontaktierung der elektrisch leitenden Schicht (5) isoliert von der Kontaktierung der elektrisch leitenden Schicht (6) erfolgt.

Der Kontakt (9) ist dabei unter Verwendung eines elektrisch leitenden Klebers ausgeführt und durch die Durchführung (8) geführt, wobei das freie Ende des Kontaktes (9) mit einem Stecker (10) verbunden ist.

Der Aufbau der in Fig. 3 und 4 gezeigten Glastastatur (1) entspricht im wesentlichen der in Fig. 1 und 2 dargestellten Glastastatur.

Die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) ist jedoch mittels mehrerer Kontakte (9) über Leiterbahnen (65) auf der Trägermaterialscheibe (3) kontaktiert.

Ebenso ist die elektrisch leitenden Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) über Leiterbahnen (66, nicht detailliert dargestellt) auf der Trägermaterialschei be (3) kontaktiert ist.

Die Leiterbahnen (55, nicht detailliert dargestellt) sowie die Leiterbahnen (65, 66) sind dabei mittels Strukturierung aus der jeweiligen elektrisch leitenden Schicht (5, 6) strukturiert.

Des weiteren sind die Leiterbahnen (65, 66) durch eine schlitzförmige Durch führung (8) der Trägermaterialscheibe (3) über mehrere Kontakte (90) kontaktiert, wobei die Kontaktierung der Leiterbahnen (65) isoliert von der Kontaktierung der Leiterbahnen (66) erfolgt.

Die Kontakte (9, 90) sind dabei unter Verwendung eines elektrisch leitenden Klebers ausgeführt. Weiterhin sind die Kontakte (90) durch die Durchführung (8) geführt, wobei die freien Enden der Kontakte (90) mit einem Stecker (10) ver bunden sind.

Bezugszeichenliste

1

Glastastatur

2

flexible Dünnglasscheibe

3

Trägermaterialscheibe

5

elektrisch leitende Schicht der Dünnglasscheibe

55

Leiterbahn auf der Dünnglasscheibe

6

elektrisch leitende Schicht der Trägermaterialscheibe

65

Leiterbahn auf der Trägermaterialscheibe

66

Leiterbahn auf der Trägermaterialscheibe

4

Tastaturoberfläche

7

Abstandshalter

8

Durchführung

9

,

90

Kontakt

10

Stecker

Claims

1. Glastastatur (1) mit mindestens einer aus einer flexiblen Dünnglasscheibe (2) gebildeten Tastaturoberfläche und mindestens einer Trägermaterial scheibe (3), die auf den einander zugewandten Flächen jeweils eine elek trisch leitende Schicht (5, 6) aufweisen, wobei die sich gegenüberstehen den elektrisch leitenden Schichten (5, 6) mit Hilfe eines Abstandhalters (7) auf Abstand gehalten sind und wobei sich die elektrisch leitenden Schichten (5, 6) bei Druckbelastung der flexiblen Dünnglasscheibe (2) an der im we sentlichen punktuellen Druckbelastungsstelle berühren, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) und die elektrisch leitende Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) durch wenig stens eine Durchführung (8) der Trägermaterialscheibe (3) kontaktiert ist.

2. Glastastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) über wenig stens eine Leiterbahn (65) auf der Trägermaterialscheibe (3) und/oder über wenigstens eine Leiterbahn (55) auf der Dünnglascheibe (2) kontaktiert ist.

3. Glastastatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) über wenigstens eine Leiterbahn (66) auf der Trägermaterialscheibe (3) kontak tiert ist.

4. Glastastatur nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leiterbahn (55, 65, 66) aus der jeweiligen elektrisch leitenden Schicht (5, 6) strukturiert ist.

5. Glastastatur nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) und die elektrisch leitende Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) jeweils über wenigstens einen Kontakt (9, 90) kontaktiert ist.

6. Glastastatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (9, 90) wenigstens teilweise ein elektrisch leitender Kleber ist.

7. Glastastatur nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kontakt (9, 90) durch die Durchführung (8) geführt ist.

8. Glastastatur nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (99) des Kontaktes (9, 90) mit einem Stecker (10) oder einem Mehrfachkabel verbunden ist.

9. Glastastatur nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (5) der Dünnglasscheibe (2) und/oder die elektrisch leitende Schicht (6) der Trägermaterialscheibe (3) in beliebig strukturierte, voneinander isolierte Bereiche aufgeteilt ist.