Brevet FR2522192A1 — publié le 19830826

CLAVIER A TOUCHES A MEMBRANE. La présente invention se rapporte au domaine des claviers à touches à action brusque ou tactile. Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine des éléments à action brusque ou tactile qui se présentent sous la forme de saillies dans une feuille de matière plastique. Comme cela est bien connu dans le domaine des claviers à touches à membranes à action brusque ou tactile, des saillies à action brusque ou tactile peuvent être formées dans une feuille de Mylar (une marque de fabrique de la Société E.I. Du Pont De Nemours and Co.) ou d'une autre matière plastique appropriée. Les saillies sont parfois appelées des "bulles", bien qu'on connaisse dans l'art antérieur plusieurs configurations géométriques diffé-rentes des "bulles". Par exemple, le brevet U.S.No. 3 643 041 décrit un clavier à touches à action brusque dans lequel les saillies ont la forme de domes hémisphériques; le brevet U.S. No. 3 860 771 décrit un clavier à touches à action brusque dans lequel les éléments de touches se présentent sous la forme de dômes hémisphériques qui sont placés en haut de socles cylindriques; et le brevet U.S. No. 4 190 748 décrit un clavier à touches tactiles dans lequel les éléments de touches tactiles ont la forme de cônes tronqués. Bien que ces trois brevets ne constituent en aucune manière une liste complète de toutes les réalisations connues dans le domaine des éléments de claviers à touches tactiles, ils illustrent bien ce qu'on estime constituer les configurations géométriques les plus couramment utilisées pour ces éléments de touches tactiles. Bien que les configurations géométriques des éléments de touches tactiles soient différentes dans les trois brevets cités et qu'il puisse exister d'autres configurations géométriques, une caractéristique qu'on estime être commune à toutes les configurations géométriques des éléments de touches tactiles consiste en ce qu'elles sont symétriques. En conséquence, dans les trois brevets cités, les éléments de touches tactiles sont symétriques, lorsqu'on les considere en section droite, par rapport à un axe central traversant les éléments et, dans ces trois cas au moins, les éléments tactiles sont également des surfaces symétriques de révolution autour de leurs axes centraux. Comme indiqué, cette caractéristique de symétrie (soit en section droite soit sous la forme d'une surface de révolution) est possédée par tous les éléments de touches à action brusque ou tactile de claviers à touches du type à membranes. Un problème souvent rencontré avec des claviers à touches à membranes à action brusque ou tactile de types connus con- siste en ce que l'efficacité de l'action brusque ou de la sensibilité tactile (ou de la réaction tactile comme on dit parfois) peut être très influencée par le lieu et le mode d'application de la force d'actionnement. Un grand nombre de ces saillies ou bulles à action brusque nécessitent un actionnement essentiellement au centre de la bulle pour obtenir une action brusque correcte et efficace alors que d'autres saillies ou bulles, par exemple les saillies ayant la configuration indiquée dans le brevet U.S. No. 4 190 748, peuvent être actionnées en un point nominalement excentré; cependant, dans tous les cas, la qualité et l'efficacité de l'action brusque sont très influencées par le lieu d'application de la force d'actionnement.Si la force d'actionnement n'est pas appliquée dans les tolérances nominales du point d'actionnement, ou bien si la position de la force d'actionnement est appliquée de façon inconsistante, il peut en résulter une action brusque ou une réaction tactile qui sont inconsistantes et souvent inacceptables (parfois seulement un actionnement du bord de touche ou bien une absence d'actionnement). Par suite de cette sensibilité des éléments de touches à action brusque de types connus au point d'application des forces d'actionnement, les claviers à touches connus de ce type ont été très sensibles aux tolérances de fabrication et d'assemblage; il peut en résulter des produits inacceptables si les tolérances de fabrication ou bien les tolérances d'alignement à l'assemblage sont dépassées.Le problème de l'inconsistance de l'action brusque ou de la réaction tactile se manifeste en particulier dans des claviers à touches qui comportent une feuille de recouvrement relativement épaisse ou rigide, par exemple un panneau électroluminescent ou une feuille de recouvrement gaufrée. La sensibilité de ces claviers à touches tactiles de types connus complique par conséquent à la fois l'assemblage et l'utilisation de ces claviers à touches et augmente leur prix. Le clavier à touches tactiles conforme à la présente invention comprend des éléments de touches à action brusque ou tactile asymétriques dans un clavier à touches du type à membrane. Les éléments de touches à action brusque ou tactile asymétriques selon l'invention n'ont pas la sensibilité des éléments de touches connus au point d'application de la force d'actionnement. La réponse tactile d'actionnement des éléments de touches asymétriques selon l'invention reste essentiellement constante même si le point d'application de la force d'actionnement peut varier ou être inconsistant. En conséquence, des ensembles de claviers à touches utilisant la configuration de la présente invention sont soumis à des impératifs de tolérances moins critiques et sont plus souples en ce qui concerne l'alignement au montage et également la position ou le type d'actionnement par comparaison aux impératifs plus critiques concernant des claviers à touches à membranes de ce type. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Fig. l(a) est une vue en perspective d'un élément de touche asymétrique de membrane conforme à la présente invention; la Fig. l(b) est une vue en coupe faite sur la ligne (b) (b) de la Fig. l(a); la Fig. l(c) est une vue en coupe faite sur la ligne (c)-(c) de la Fig. l(a); la Fig. l(d) est une vue en plan de l'élément de touche de la Fig. l(a); la Fig. 2 est une vue en élévation et en coupe partielle d'une structure de clavier à touches conforme à la présente invention;; la Fig. 3 est une vue en élévation et en coupe partielle, semblable à la Fig. 2, d'une seconde configuration de clavier à touches conforme à la présente invention; la Fig. 4 est une vue en élévation et en coupe partielle d'encore une autre configuration de clavier à touches, semblable à la Fig. 2, conforme à la présente invention; la Fig. 5 est une vue en élévation et en coupe partielle d'encore une autre configuration de clavier à touches, semblable à la Fig. 2, conforme à la présente invention; la Fig. 6 est une vue, semblable à la Fig. 2, montrant une forme de feuille de recouvrement gaufrée; la Fig. 7 est une vue, semblable à la Fig. 2, montrant une autre forme de feuille de recouvrement gaufrée. En considérant d'abord l'ensemble des Fig. l(a) à l(d), on voit qu'on a représenté une seule touche ou bulle tactile ou à action brusque. La bulle, désignée dans son ensemble par 10, se présente sous la forme d'une saillie ménagée dans une feuille de base 12 en matière plastique, de préférence en polyester du genre Myler, ou en une autre matière plastique flexible appropriée. La touche plastique 10 est une version modifiée des saillies à action brusque décrites dans le brevet U.S. No. 4 190 748 (et désignées par la référence 28 dans ce brevet). Les saillies intervenant dans ce brevet se présentaient sous la forme d'un cone circulaire droit tronqué comportant une partie supérieure plane et des parois latérales coniques et symétriques par rapport à un axe central. Les touches à action brusque selon la présente invention sont différentes par le fait qu'elles sont asymétriques. Dans la configuration représentée sur les Fig. l(a) à l(d), les touches 10 sont asymétriques par rapport à un axe central 14 et elles peuvent également être considérées comme asymétriques lorsqu'on les examine par rapport à une ligne de coupe (c)-(c). La configuration de touche selon l'invention comporte une paroi latérale partiellement conique 16, dont la symétrie est interrompue par une section discontinue ou irrégulière 18 qui peut être considérée comme une rampe allongée. La section conique 16 se termine sur une surface supérieure plane 20 qui serait un cercle complet si la section conique 16 était une surface de révolution complète. Cependant, la rampe 18 coupe la surface supérieure plane 20 en un point situé sur ou à peu près sur un diamètre de sorte que la surface supérieur plane 20 intervenant dans la présente invention est seulement un demi-cercle ou un segment de cercle partiel. La configuration asymétrique particulière représentée et décrite en référence aux Fig. l(a) à 1(d) est une configuration asymétrique présentement préférée mais il va de soi que d'autre configurations asymétriques (soit de la forme de la bulle supérieure plate du brevet U.S. No. 4 190 748 soit les bulles hémisphériques des brevets U.S. Nos. 3 643 041 et 3 860 771 ou d'autres configurations de bulles) rentrent dans le cadre de la présente invention. Le point important consiste en ce que la bulle ou la structure de touche sont construites intentionnellement de manière à comporter une ou plusieurs zones d'asymétrie ou d'irrégularité.Bien qu'on ait représenté sur les figures seulement une rampe formant une irrégularité su une asymétrie, il va de soi que deux ou plusieurs irrégularités ou zones d'asymétrie peuvent être prévues, à condition que la bulle soit asymétrique par rapport à un axe ou à un plan. Cette asymétrie ou irrégularité de configuration de la touche pré-programme l'aplatissement de la touche lorsqu'une force d'actionnement est exercée sur celle-ci (dans une direction orientée vers le bas sur les vues indiquées sur les Fig. l(a) à l(d)) et elle rend l'action brusque ou la réaction tactile consistante même lorsque la force d'actionnement peut ne pas être appliquée de façon consistante au point envisagé d'application de force pour un actionnement correct de la touche. Cette consistance d'actionnement et de réaction tactile est particulièrement importante dans des structures de claviers à touches où le clavier comporte une surface de recouvrement plane sur laquelle la force d'actionnement est appliquée, et même, plus particulièrement, lorsque la surface de rev- tement plane est relativement épaisse (par exemple d'une épaisseur de l'ordre de 0,50 mm) et/ou relativement rigide. Ces feuilles de recouvrement relativement épaisses ou rigides peuvent intervenir dans des claviers à touches dans lesquelles la feuille de recouvrement est un panneau électroluminescent ou un panneau gaufré, de telles structures étant donné seulement à titre d'exemples. L'utilisation de la structure de touche conforme à la présente invention permet d'obtenir un clavier à touches dans lequel une action brusque est consistante même lors de la présence d'une feuille de revêtement épaisse ou rigide et/ou lors d'une application inconsistante de la force d'actionnement. La structure selon l'invention réduit également les impératifs concernant un alignement précis lors de l'assemblage des claviers à touches, du fait que l'actionnement des touches reste relativement consistant même si les différentes parties de la structure du clavier à touches peuvent ne pas avoir été alignes avec précision. En se référant maintenant à la Fig. 2, on voit qu'on a représenté une configuration de clavier à touches comportant la structure de la présente invention. il est à noter que la structure représentée sur la Fig. 2 (ainsi que celles des Fig. 3, 4 et 5) correspondent seulement à une vue en élévation partielle d'un ensemble de clavier à touches et que des détails tels que le bottier ainsi que des interconnexions mécaniques et électriques n'ont pas été représentés du fait qu'ils ne sont pas nécessaires pour comprendre la structure et le fonctionnement de la présente invention. L'ensemble de clavier à touches de la Fig. 2 comporte un panneau rigide arrière ou de renforcement 22 qui peut être formé d'une matière plastique dure telle que de la Bakélite, un panneau fibreux ou une autre matière portante appropriée.Une couche d'une matière plastique isolante flexible 24, telle que du Mylar ou une autre matière isolante appropriée, est placée sur un côté du panneau porteur 22 qui peut être collé sur celui-ci. Des configurations de circuits conducteurs 26 (a) à 26(f) formés de cuivre ou d'une encre conductrice (et qui peuvent être réalisées par des techniques de fabrication de circuits imprimés ou autres), sont placées sur le cte supérieur de la couche isolante 24, la feuille de matière plastique 24 et les configuration conductrices 26(a) à 26(f) formant en fait une couche unitaire de circuits imprimés. il est à noter que des parties de deux configurations de circuits conducteurs s'étendent en dessous de chaque bulle ou touche asymétrique de façon à être reliées électriquement par actionnement de la bulle ou touche. Une feuille d'espacement 28 en matière plastique est placée sur la partie supérieur de la feuille isolante 24, et cette feuille d'espacement 28 peut être collée sur la feuille 24. La feuille d'espacement 28 en matière plastique (qui peut également être en Mylar) comporte une série d'ouvertures circulaires 30 qui sont chacune alignées avec une paire de lignes de circuit (telles que les lignes 26 (a) et 26(b)) ainsi qu'avec un élément de touche asymétrique associé 10.Les éléments de touches asymétriques 10 sont chacun formés dans des feuilles 12 en concordance avec la structure et l'explication donnée cidessus en référence aux Fig. 1(a) à l(d). Chaque touche asymétrique 10 comporte un élément électriquement conducteur (formé de cuivre ou d'encre conductrice) sur sa surface inférieure en dessous de la partie supérieure circulaire 20, cet élément pouvant s'étendre au moins partiellement en dessous de la partie asymétrique ou en forme de rampe 18. La feuille 12 est initialement une pièce plane de circuits imprimés flexibles portant les éléments conducteurs 32. Les bulles ou touches asymétriques peuvent être formées par un outillage profilé opérant à chaud et sous pression par des techniques bien connues dans ce domaine. Des parties planes de la feuille 12 peuvent être collées sur la feuille d'espacement 28. Une feuille de recouvrement ou revêtement plane 34 est disposée et positionnée de manière à être en contact avec la partie supérieure plane 20 de chaque touche asymétrique 10 et la partie supérieure de la feuille de recouvrement 34 (c'est-à-dire le côté qui n'est pas en contact avec les touches asymétriques) peut comporter des nombres, des lettres ou d'autres symboles d'identification de touches pouvant être lus par l'utilisateur du clavier à touches. Dans une construction particulièrement importante de la présente invention, la feuille de recouvrement 34 est relativement épaisse ou relativement rigide, du fait qu'elle est constituée par exemple par un panneau électroluminescent ou par un panneau gaufré. Une touche asymétrique 10 et son circuit associé sur la feuille 24 constituent en fait un poste de touche. Lors de 1' utilisation du clavier à touches de la Fig. 2, l'utilisateur localise le poste de touche particulier qu'il désire actionner (par exemple en lisant des symboles se trouvant sur la partie supérieure de la feuille 34). L'utilisateur exerce alors une poussée dirigée vers le bas sur cette touche pour amener un élément conducteur 32 en contact avec deux configurations de circuits, telles que 26(a) et 25(b), afin de relier entre elles lesdites configurations de circuits et de produire un signal électrique à partir du clavier à touches. Quand la force dirigée vers le bas est appliquée à une touche 10, cette touche s'aplatit vers le bas avec un effet d'action brusque et de réaction tactile pour l'utilisateur.Comme cela a été précisé ci-dessus, du fait de la configuration asymétrique des touchesconformes à l'invention, l'action brusque etla réaction tactile restent relativement consistantes malgré l'éDaisseur de la feuille de recouvrement 34 et malgré l'inconsistance de localisation ou de direction de la force d'actionnement appliquée à une touche particulière, et également malgré de petits mésalignements dans la structure du clavier à touches. Sur la Fig. 3, on a représenté un autre ensemble de clavier à touches conforme à la présente invention. L'ensemble clavier à touches de la Fig. 3 est semblable à celui de la Fig. 2, excepté que la feuille isolante en matière plastique 24 est omise et que les configurations de circuits 26 sont formées directement sur une couche porteuse 22. En considérant maintenant la Fig. 4, on voit que l'ensemble de clavier à touches est semblable à celui indiqué sur la Fig.2, excepté que la couche d'espacement 28 est omise. Du fait de la pré-programmation d'aplatissement des touches et de l'ef- ficacité d'actionnement des touches résultant de la structure conforme à la présente invention, il est possible, dans certains modes de réalisation de claviers à touches, d'éliminer a feuille isolante d'espacement 28 qu'on trouve typiquement dans des claviers à touches à membranes de ce type. La possibilité d'élimination de la feuille isolante d'espacement résulte du fait qu'il existe seulement un contact conducteur sur le côté inférieur de l'élément de touche à action brusque en combinaison avec le fait que l'aplatissement pré-programmé de la touche asymétrique conforme à l'invention permet un actionnement parfaitement sur de la touche sur laquelle la force d'actionnement est exercée, bien que l'application de cette force d'actionnement puisse ne pas être dirigée avec précision sur le point nominal d'actionnement de la touche. En considérant maintenant la Fig. 5, on voit qu'on a représenté une autre structure de clavier à touches agencée conformément à la présente invention. La structure représentée sur la Fig. 5 est semblable à celle de la Fig. 3, mais avec la différence importante qu'une feuille de matière conductrice, telle que la matière élastomère- conductrice décrite dans le brevet U.S. No. 3 699 294, une feuille métallique ou bien une feuille isolante portant une matière conductrice, est placée entre la feuille de base 12 (et les touches 10 incorporées à la feuille de base 12) et la feuille isolante d'espacement 28. Egalement, dans la configuration de la Fig. 5, il n'est pas prévu d'élément conducteur sur le côté inférieur des touches individuelles 10. Dans la configuration de la Fig. 5, les touches 10 agissent comme des organes d'actionnement pour faire déplacer des parties de la feuille en matière élastomère conductrice 36 au travers d'ouvertures associées ménagées dans la feuille d'espacement en vue d'établir un contact de liaison ou de court-circuitage entre des éléments de circuit associés 26 placés sur le substrat 22.En conséquence, dans la configuration de la Fig. 5, une force d'actionnement exercée sur la feuille de recouvrement 34 sur le haut d'une des touches 10 provoque un aplatissement de cette touche, avec l'action brusque et la réaction tactile en résultant, de sorte que la touche entre alors en contact avec la partie alignée de la feuille en matière élastomère conductrice 36 et déplace cette partie alignée de la feuille 36 au travers de son ouverture associée 30 de la feuille d'espacement 28 pour amener la matière élastomère conductrice en contact de liaison ou de court-circuitage avec les éléments de circuit 26 placés en condition d'alignement avec elle. Les fig. 6 et 7 représentent deux formes de structure de clavier à touches comportant des feuilles de recouvrement gaufrées. Le clavier à touches de la Fig. 6 diffère de celui de la Fig. 2 en ce que la feuille de recouvrement 34 est gaufrée, comme indiqué, pour former en fait des carters 38 autour des touches 10. Le clavier à touches de la Fig. 7 diffère de celui de la Fig. 2 en ce que la feuille de recouvrement 34 est gaufrée pour définir des nervures en saillies 40 autour de chaque touche 10. Ce gaufrage, qui sert à définir des emplacements de touches sur la feuille 34, permet d'obtenir une feuille de recouvrement qui est plus rigide que cela ne serait autrement le cas. REVENDICATIONS 1.- Elément de touche tactile à action brusque, caractérisé en ce qu'il comprend une feuille de matière de base (12) et au moins une saillie à action brusque formee dans ladite feuille de matière de base, lesdites saillies étant asymétriques par rapport à une ligne ou plan de référence. 2.- Elément de touche tactile à action brusque selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite saillie (10) comporte une première section (16) ayant la forme d'une partie d'une surface de révolution et au moins une seconde section (18) ayant une forme différente de ladite première section. 3.- Elément de touche tactile à action brusque selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite saillie (10) comporte une première section (16) ayant la forme d'une partie d'un tronc de cône et au moins une section (18) ayant une forme différente de ladite première section 4.- Elèment de touche tactile à action brusque selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite section (18) est une rampe allongée coupant ladite première section (16). 5.- Clavier à touches, caractérisé en ce qu'il comprend: une feuille de matière de base (12); une pluralité d'éléments tactiles (10) formés dans ladite feuille de matière de base (12), chacun desdits éléments tactiles (10) étant constitué par une saillie ménagée dans ladite matière de base asymétriauement par rapport à une ligne ou plan de.référence; un premier moyen électriquement conducteur associé à chaque élément tactile (10); et un second moyen électriquement conducteur (26) aligne avec chacun desdits éléments tactiles (10), ledit premier moyen électriquement conducteurs entrant en contact avec ledit second moyen électriquement conducteur (26) pour fermer un circuit électrique lors de l'actionnement de chacun desdits éléments tactiles (10). 6.- Clavier à touches selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun desdits éléments tactiles (10) comporte une première section (16) ayant la forme d'une partie d'une surface de révolution et au moins une seconde section (18) ayant une forme différente de ladite premiere section. 7.- Clavier à touches selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun desdits éléments tactiles (10) comporte une première section ayant la forme d'une partie de tronc de cône (16) et au moins une seconde section (18) ayant une forme différente de ladite première section. 8.- Clavier à touches selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite section (18) est une rampe allongée coupant ladite premiere section (16). 9.- Clavier à touches selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier moyen électriquement conducteur est un contact (32) placé sur l'élément tactile (10). 10.- Clavier à touches selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier moyen électriquement conducteur est une feuille (30) espacée dudit élément tactile (10). 11.- Clavier à touches selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier moyen électriquement conducteur est un moyen en matière élastomère conductrice (30) qui est espacé dudit élément tactile (10). 12.- Clavier à touches selon la revendication S, caractérise en ce qu'il comprend un moyen de recouvrement (34) posi tionné sur lesdits éléments tactiles. 13.- Clavier à touches selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit moyen de recouvrement (34) est un panneau électroluminescent. 14.- Clavier à touches selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit moyen de recouvrement (34) est une feuille de recouvrement gaufrée.