Brevet FR2537378A1 — publié le 19840608

P-DSF-30 CLAVIER A MEMBRANE La présente invention concerne le domaine des cla- viers électriques Plus particulièrement, la présente invention concerne le domaine des claviers à membrane,pour lesquels une pression de fonctionnement stable permet d'assurer une durée de service prolongée, même sur de longues périodesavec des ma- noeuvres multiples. Les claviers à membrane du type général auxquels se rapporte la présente invention sont bien connus dans la techni- que Ces claviers ont couramment une paire de couches de circuits l'une fixe et l'autre mobile, séparées par une entretoise ou une couche de séparation Les couches de circuits sont des plaques de matériau isolant pourvues de circuits imprimés Ces circuits imprimés se font face l'un à l'autre et sont séparés par une entretoise pourvue d'ouvertures à l'emplacement des éléments de contact alignés sur les plaques de circuit fixes et mobiles. La commutation électrique s'effectue en appliquant le doigt, ou toute autre pression, à des endroits particuliers de l'une des plaques à circuits, de façon à amener un contact sur cette pla- que de circuits par une ouverture de façon à provoquer le con- tact avec un élément de contact de l'autre plaque de circuits. Les couches de circuitsfixes et mobileset l'entretoise peuvent être des plaques de matières distinctes ou bien deux ou trois de ces plaques peuvent être constituées par une seule plaque de matériau repliée de toute manière souhaitable Ces claviers ont souvent également des dômes à effet de ressort disposés dans ceux-ci afin d'obtenir la rétro-action tactile souhaitable Les claviers de ce genre sont généralement constitués d'une construc tion stratifiée, dont les couches sont assemblées, scellées ou fixées autrement, de façon à empêcher tout déplacement latéral relatif entre les couches L'assemblage peut comprendre égale- ment une couche de couverture pourvue d'indications de l'un ou l'autre type afin d'identifier les emplacements des touches ain- si qu'une plaque arrière servant de support pour l'assemblage. Les interrupteurs de clavier à membranecomme décrits ci-dessusdonnent lieu à flexion dans les feuilles de circuits imprimésou d'interrupteurs mobiles, ce qui donne lieu à une fatigue au cours de périodes d'utilisation prolongée Cette * 2. flexion provoque une perte de la fonction de commutation (c'est- à dire que les circuits imprimés supérieurs et inférieurs restent en contact continu) Même si cette perte de fonction de commu- tation n'est pas totale, la pression de fonctionnement ou la pression-de commande peut devenir de plus en plus faible, ce qui rend plus difficile de garder le clavier à l'état de repos et ce qui réduit le degré d'effet de ressort ou de rétroaction tac- tile si le clavier en question possède une caractéristique de rétroaction tactile. Les problèmes mentionnés ci-dessus, et d'autres encore inhérents à la technique antérieuresont surmontés ou allégés grâce au clavier à membrane conforme à la présente invention. Conformément à la présente invention, on prévoit un clavier à ressort comprenant un premier circuit électrique pos- sédant plusieurs premiers contacts de commutation, un second circuit électrique possédant plusieurs seconds contacts de com- mutation correspondant au dit premier contact de commutation, une entretoise isolante entre lesdits premier et second circuits électriques, ladite entretoise possédant plusieurs ouvertures à des emplacements correspondant aux emplacements des dits pre- mier et second contacts de commutation et une couche tampon si- tuée dans au moins l'un des dix circuits électriques# ladite couche tampon comprenant un matériau ayant de bonnes caractéris- tiques de récupération. La nouvelle couche tampon est constituée de préférence d'un matériau ayant une forte mémoire ou une grande force de restauration tel que, mais sans limitation à, un adhésif sensi- ble à la pression ou un adhésif à base de caoutchouc Les cla- viers conformes à la présente invention améliorent sensiblement la durée de service du commutateur (c'est-à-dire la fonction de commutatibn), vu que la couche tampon située dans la plaque de commutation tend à répartir les efforts créés quand le commu- tateur est manoeuvré d'une manière répétée Le commutateur est, par conséquentplus économique et plus commode, vu que les frais de remplacement et de réparation sont fortement réduits. L'avantage expliqué ci-dessus et d'autres encore pro- pres à la présente invention apparaîtront et seront compris par 3. ceux qui sont au courant de la techniquegrâce à la description détaillée et aux dessins ci-après - Si nous nous reportons maintenant aux dessins ou les éléments semblables sont numérotés d'une manière semblable dans les différentes figures: la figure l représente-une vue en élévation, avec coupe transversale d'un clavier à membrane conforme à la technique antérieure. la figure 2 est une vue en élévation avec coupe trans- versale d'un autre clavier à membrane conforme à la technique antérieure. la figure 3 est une vue en élévation avec coupe trans- versale d'un clavier à membrane pourvu d'une couche tampon,con- forme à la présente invention. la figure 4 c At une vue un élévation avec coupe trans- versale d'une autre réalisation d'un clavier à membrane pourvu d'une couche tampon, conforme à la présente invention. Si l'on se réfère d'abord à la figure 1, on y voit un clavier classique à membrane en panneau conforme à la techni- que antérieure La commutation du clavier comprend une première couche de circuitsimprimé 2 et une seconde couche de circuits imprimé 6 ayant les circuits imprimés 1 et 5 situés sur les sur- faces situées face à face Les circuits imprimés 1 et 5 sont constitués de plusieurs points de contact électriquement conduc- teurs Les couches à circuis imprimés 2 et 6 sont séparées entre elles par une entretoise isolante 4 L'entretoise 4 est pourvue d'ouvertures ou de cavités de commutation 3 correspondant aux sites de commutation ou aux points de contact des circuits im- primés 1 et 5 Par conséquent, quand une force est appliquée sur un interrupteur flexible ou une couche à circuits imprimé 6, les points de contact du circuit imprimé 5 sont enfoncés dans la cavité 3, ce qui provoque un contact mécanique et électrique avec les points de contact du circuit imprimé 1 définissant un point de commutation La couche de liaison 7,cons*istant en tout adhésif approprié ou analogue,sert à assembler ou à réunir les plaques à circuit et la plaque de séparation. 1 Si l'on se réfère à la figure 2, on y voit un type différent de clavier à membrane conforme à la technique antérieu- re et comprenant un dôme à effet tactile de ressort A la figu- re 2, un commutateur de clavier à effet de ressort comprend une couche à circuitsimprimé flexible ou une couche de commutation 12 possédant un circuit imprimé 11 constitué de points de con- tact sur celle-ci Une plaque de commutation flexible inférieure 16 ayant plusieurs dômes à effet de ressort-inversé constitués dans celle-ci est séparée de la couche de commutation 12 par - une entretoise isolante 14 Dans l'entretoise 14 sont formées des cavités ou ouvertures de commutation correspondant aux points de contact du circuit imprimé 11 et aux points de contact du circuit imprimé 14, qui est situé sur la base intérieure du dôme à effet de ressort de la couche à circuit imprimé 16 Une pla- que rigide de base 18 est fixée en-dessous des d 8 mes à action de ressort de la couche 16, ce qui détermine des espaces ouverts 17 qui donnent de la place pour l'effet de ressort des dômes inversés au moment de la manoeuvre La plaque de base 18 sert aussi à supporter la plaque de commutation 16 quand on manoeuvre celle-ci Un adhésif approprié 19 ou tout produit similaire sert à assembler les différents constituants du clavier. Comme déjà expliqué, les claviers décrits ci-dessus et conformes à l'état antérieur de la technique souffrent d'une fatigue désavantageuse et d'effets de flexion après des manoeu- vres répétées et après avoir été soumis à des efforts pendant de longues périodes d'utilisation Il en résulte que les points de contact opposés respectifs finiront par rester continuelle- ment en contact, même avec une pression de manoeuvre de plus en plus faible. Ce problème est surmonté dans une large mesure par le clavier à membrane conforme à la présente invention Si l'on se réfère à la figure 3, on voit qu'un clavier à membrane sur panneau présente une structure semblable au clavier de la figure 1, mais avec l' addition nouvelle d'un couche tampon 22 La couche tampon 22 sert à répartir les efforts engendrés par les manoeuvres répétées et prolonge par conséquent dans une grande mesure la durée de vie du clavier conforme à la présente inven- 253 378 1 tion par rapport à ceux conformes à la technique antérieure. A la figure 3, le clavier conforme à la présente inv tion, comprend une couche à circuits imprimé inférieure 24 ayan un circuit imprimé 27 avec ses points de contact sur celle-ci. La couche à circuits impriméssupérieure est comprise entre deu plaques de commutation planes 20 et 21, entre lesquelles est intercalée une nouvelle couche tampon 22 Un élément d'entreto isolant 23, possédant plusieurs ouvertures ou cavités de dépla cement d'interrupteur 25, est collée par l'adhésif 28 entre la couche a circuit inférieure 24 et la plaque de commutation 21 Un circuit imprimé 26, constitué de points de contacts, esi situé sur la plaque de commutation 21, correspondant à une ouv E ture 25 et vis-à-vis des points de contact correspondants du circuit imprimé 27. Si l'on se réfère maintenant à la figure 4, comme not ci-dessus, le clavier a membrane conforme à la présente inventi est assez semblable au clavier à effet de ressort conforme à la technique antérieure de la figure 2, sauf pour ce qui concez ne l'utilisation d'une couche tampon dans au moins l'une des plaques à circuits imprima soumise à des efforts continus et nocifs au cours des manoeuvres Par conséquent, a la figure 4, une couche à circuit imprimé 31,ayant des domes a effet de res- sort constitués dans celle-ciest forméeade deux plaques de comm tation conjuguées 31 A et 31 C, avec une couche tampon 31 B strati fiée entre celles-cio Dans la partie concave de chaque dôme de la plaque de commutation 31 se trouve un circuit imprimé 30 des points de contact La couche à circuits imprima supérieure de la plaque de commutation 33 est située au-dessus de la plaque de commutation 31 et séparée de celle-ci par la plaque d'entre- 3 tôise 34 La plaque d'entretoise 34 est pourvue de plusieurs ouvertures ou cavitées de déplacement de commutateur 36 Par cons 4 quent, quand on manoeuvre la plaque de commutation 33, le circuit imprimé 32 qui y est fixé sera mis en contact mécanique et électrique avec le circuit imprimé 30, avec inversion du d 6 me et un effet de ressort tactile sera transmis à l'opérateur de clavier Comme dans les autres figures, l'adhésif 35 assembl E entre elles les différentes couches. 4 $ p 6. 1 Afin de réaliser la fonction appropriée de tampon, les couches tampon 22 et 31 B sont constituées de préférence d'un matériau ayant une forte mémoire ou une force de restauration telles qu'un adhésif sensible à la pression, un adhésif à base de caoutchouc, etc La structure des commutateurs de clavier conformes à la présente invention améliore d'une manière impor- tante la durée de vie-du système de commutation, parce que la couche tampon prévue entre les deux films flexibles agit pour répartir les efforts créés par les manoeuvres répétées au cours de périodes d'utilisation prolongée. Dans un essai représentatif de comparaison, un dispo- sitif de commutation avec clavier à membrane ayant la structure propre à la technique classique antérieure, comme représenté à la figure 2, et avec une plaque de commutation 16 constituée d'un film de polyester de 125 y Uim d'épaisseure a été mis hors d'usage à la suite de la perte totale de la sensation tactile d'effet de ressort après un nombre de manoeuvre répétées comprise entre 20 000 et 30 000 Contrastant nettement avec le cas précé- dent, un clavier à membraneconforme à la présente invention et ayant une structure semblable au clavier de la figure 4,n'a pas perdu la sensation d'effet tactile de ressort d'une manière appréciable même après la répétition de 200 0005 à 300 000 ma- noeuvres, ce qui constitue une amélioration inattendue par un facteur de 1 à 10 par rapport à la technique antérieure Les dimensions critiques du clavier comprennent des plaques de commu- DûI tation en polyester 31 A et 31 C ayant une épaisseur de 75/Lnm et 30 /m respectivement, tandis que la couche tampon était constituée d'un adhésif sensible à la pression et ayant une épaisseur de 50 /Um. Tous ceux qui sont au courant de la technique compren- dront que les réalisations particulières représentées aux figu- res 3 et 4 sont purement représentatives des dispositions géné- rales des claviers à membrane et de leur structure interne. Par conséquent, la présente invention englobe l'utilisation de la nouvelle couche tampon dans tout clavier à membrane, quelle que soit la disposition particulière ou le type de matériau uti- lisé pour celui-ci. 7. R E V E N D I C A T IO N S 1 Un clavier à membrane comprenant un premier cir- cuit électrique pourvu de plusieurs premiers contacts de com- mutation, un second circuit électrique pourvu de plusieurs se- conds contacts de commutation correspondant aux dits premiers con- tactsde commutation, une entretoise isolante entre lesdits pre- mier et second circuits électriques, ladite entretoise étant pour vue de plusieurs ouvertures à des emplacements correspondant aux emplacements des dits premierset seconde contacts de commuta- tion et une couche tampon ( 22, 31 B) située dans au moins l'un des deux circuits électriques, ladite couche tampon ( 22,31 B) étant constituée d'un matériau ayant des bonnes caractéristiques de restauration. 2 Un clavier selon revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier circuit électrique comprend une couche ( 24) de matériau isolant avec un dispositif électriquement condu teur ( 27) sur une de ses surfaces, fait face au dit second cir- cuit électrique. 3 Un clavier selon revendication 2, caractérisé en ce que ledit second circuit électrique comprend une couche de matériau isolant flexible avec un dispositif électriquement conducteur ( 26) sur l'une de ses surfaces faisant face au dit premier circuit électrique. 4 Un clavier selon revendication 3, caractérisé en ce que ladite couche de matériau isolant flexible est consti tuée de deux plaques conjuguées ( 20,21) de matériau Kisolants. Un clavier selon revendication 4, caractérisé en ce que ladite couche tampon ( 22) est disposée entre lesdites deux plaques ( 20,21) de matériaux isolants flexibles. 6 Un clavier selon revendication 4 ou 5, comprenant plusieurs dômes à effet de ressort, constitués dans lesdites deux feuilles conjuguées ( 31 A, 31 C) de matériaux isolants, ledi dispositif électriquement conducteur ( 30) étant situé à la sur- face des dits dômes. 7 Un clavier selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que ladite couche tampon ( 22,31 E est constituée d'un adhésif sensible à la pression. 8 Un clavier, selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que ladite couche tampon ( 22,31 B) est constituée d'un adhésif à base de caoutchouc.