ELECTRONIC KEYBOARD WITH LUMINOUS KEYS

European Patent EP1138053

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Abstract of corresponding document: FR2786918
The invention concerns electronic keyboards, in particular those used in dark surroundings and which therefore require that the keys are illuminated. The keyboard comprises a rigid printed circuit (10) whereon are soldered switches (20) capable of being indirectly actuated by the user's finger, each switch being topped with a key (30) at least partly transparent and illuminating means being provided for lighting up the key from the rear. The invention is characterised in that a pliable printed circuit (50), bearing conductors powering the electroluminescent diodes, is interposed between the keys (30) and the rigid printed circuit (10) bearing the switches; the pliable printed circuit comprises a rigid part (54) between a key and the corresponding switch, and the electroluminescent diode (60) which is to illuminate each key from the rear is soldered on the pliable printed circuit rigid part, between the key and the switch. The key preferably comprises a cavity wherein is housed the diode. The key presses on the switch via the rigid part (54) without pressing on the diode.

Lachor I, Wladyslas Thomson-csf Dépt Brevets P. (13, avenue du Président Salvador Allende, Arcueil Cedex, 94117, FR)

EP19990958259

08/28/2002

12/07/1999

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THALES AVIONICS S.A. (Aérodrome de Villacoublay, Vélizy-Villacoublay, 78140, FR)

(IPC1-7): H01H13/70

DE3630898A
GB2195206A

Guérin, Michel (Thomson-CSF Propriété Intellectuelle, 13, Avenue du Président Salvador Allende, Arcueil Cédex, 94117, FR)

1. Electronic keyboard comprising a rigid printed circuit (10) on which is soldered at least one switch (20) which can be actuated indirectly by the finger of a user, an at least partly transparent key (30) surmounting the switch (20) and a means of illumination designed to illuminate the key from underneath the latter, light rays emanating from the means of illumination being visible to the user via the transparent part of the key, the keyboard furthermore comprising a flexible printed circuit (50) interposed between the key (30) and the rigid printed circuit (10) carrying the switch, the means of illumination comprising a light-emitting diode (60), the key comprising a cavity (32) surrounded by a peripheral edge (34), the diode (60) being housed in the cavity (32), characterized in that the flexible printed circuit (50) comprises a rigid part (54) situated between the key and the switch, in that the diode is soldered on the rigid part (54) between the key (30) and the switch (20) and in that the peripheral edge (34) comes to bear on the rigid part (54) around the diode (60).

2. Keyboard according to Claim 1, characterized in that internally the cavity (32) comprises opaque vertical walls.

3. Keyboard according to Claim 2, characterized in that the vertical walls of the cavity (32) are reflecting.

4. Keyboard according to one of the preceding claims, characterized in that the bottom of the cavity (32) forms the transparent part of the key and comprises a filter for eliminating components of the light emitted by the diode (60).

5. Keyboard according to one of the preceding claims, characterized in that the switch comprises a push button (22), the rigid part (54) of the flexible printed circuit (50) coming into contact with the push button (22).

6. Keyboard according to one of the preceding claims, characterized in that a flexible printed circuit (50) is fixed by gluing or screwing to a casing (40) of the keyboard, the casing (40) comprising a housing (42) for the key (30).

7. Keyboard according to Claim 6, characterized in that the flexible printed circuit is also fixed by gluing or screwing to a lower part of the key (30).

L'invention concerne les claviers électroniques permettant d'assurer une interface d'entrée d'informations ou d'instructions dans une machine électronique (calculateur ou autre) contrôlée par un utilisateur. Le document DE 36 30 898 A montre un clavier selon le préambule de la revendication 1.

Les touches du clavier sont soit des touches représentant chacune un caractère alphanumérique, soit des touches assurant chacune l'exécution d'une fonction déterminée.

Dans certains cas, on souhaite que les touches soient éclairées pour être mieux visibles. Il s'agit principalement des cas où l'utilisateur doit travailler dans un environnement nocturne. Par exemple, les normes aéronautiques imposent que certaines touches, voire toutes les touches, de certains claviers soient éclairées de nuit. En effet, le pilotage de nuit de l'avion ou l'hélicoptère se fait à partir d'un cockpit non éclairé, et il faut que les touches fonctionnellement importantes soient parfaitement visibles et identifiables sans erreur par le pilote.

Le clavier est généralement composé d'un circuit imprimé sur lequel des composants sont soudés, et parmi ces composants il y a des mini-interrupteurs actionnables par pression. Ces interrupteurs sont situés chacun sous une touche respective du clavier, et la pression du doigt sur la touche est transmise à l'interrupteur pour l'actionner.

L'éclairement de la touche en transparence par l'arrière est gêné par la présence du composant interrupteur sous la touche. Pour assurer cet éclairement, on utilise en général des diodes électroluminescentes soudées sur le circuit imprimé à côté de l'interrupteur, mais la quantité de lumière émise s'avère souvent insuffisante pour répondre aux besoins.

L'invention propose une structure de clavier différente permettant d'éclairer le mieux possible les touches par l'arrière.

L'invention à pour objet un clavier électronique comportant un circuit imprimé rigide sur lequel est soudé au moins un interrupteur pouvant être actionné indirectement par le doigt d'un utilisateur, une touche au moins en partie transparente surmontant l'interrupteur et un moyen d'éclairage prévu pour éclairer la touche par le dessous de celle-ci, des rayons lumineux issus du moyen d'éclairage étant visibles de l'utilisateur par la partie transparente de la touche, caractérisé en ce que le clavier comporté en outre un circuit imprimé souple intercalé entre la touche et le circuit imprimé rigide portant l'interrupteur, en ce que le circuit imprimé souple comporte une partie rigide située entre la touche et l'interrupteur, en ce que le moyen d'éclairage comporte une diode électroluminescente soudée sur la partie rigide entre la touche et l'interrupteur et en ce que la touche comporte une cavité entourée d'un bord périphérique, la diode étant logée dans la cavité et le bord périphérique venant en appui sur la partie rigide autour de la diode.

Le circuit imprimé souple comporte des conducteurs d'amenée de courant vers la diode électroluminescente.

De préférence, la touche transparente a une forme creuse à l'arrière, avec un bord périphérique entourant une cavité, la diode étant logée dans la cavité ; le bord périphérique vient en appui sur la partie rigide du circuit imprimé souple, autour de la diode. C'est donc par la périphérie de la cavité que la touche peut appliquer une pression sur la partie rigide du circuit imprimé souple. Cette pression est transmise à l'interrupteur par cette partie rigide.

Le circuit imprimé souple peut être utilisé comme ressort de rappel de la touche afin de ramener la touche à sa position de repos en l'absence de toute pression exercée par le doigt de l'utilisateur.

Le circuit imprimé souple peut être relié électriquement directement au circuit imprimé rigide, ou bien tous deux peuvent être reliés séparément à l'appareil électronique (calculateur ou autre) commandé par le clavier.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

• la figure 1 représente une vue en coupe latérale d'une portion de clavier selon l'invention, à l'endroit d'une touche ;
• la figure 2 représente une vue de dessus de l'ensemble du circuit imprimé souple dans une application de clavier à 12 touches de fonction disposées à la périphérie d'une zone carrée dans laquelle sera situé un écran de visualisation.

En référence d'abord à la figure 1, le clavier comporte un circuit imprimé rigide 10 (épaisseur d'environ 2 millimètres par exemple) sur lequel sont disposés d'une part des mini-interrupteurs (20) correspondant chacun à une touche du clavier, et d'autre part des conducteurs électriques gravés permettant de relier ces interrupteurs à l'extérieur du clavier pour détecter l'état ouvert ou fermé des interrupteurs.

Les conducteurs gravés ne sont pas visibles sur la coupe latérale de la figure 1.

La liaison entre le clavier et l'extérieur, c'est-à-dire la liaison avec l'appareil électronique commandé par le clavier (calculateur ou autre) se fait par exemple par l'intermédiaire d'un connecteur disposé sur le circuit imprimé, et par des câbles ou rubans souples allant de ce connecteur à l'appareil. Cette liaison est classique et n'a pas besoin d'être décrite ici.

Chaque interrupteur est ainsi relié à l'extérieur par des conducteurs imprimés et par le connecteur, de sorte qu'on peut détecter l'état de l'interrupteur et déclencher la fonctionnalité désirée pour la touche lorsque son enfoncement provoque la fermeture (ou exceptionnellement l'ouverture) de l'interrupteur.

Sur la figure 1, l'interrupteur 20 est un composant soudé à la surface du circuit imprimé 10. Il comprend un contacteur mécanique interne, non visible, relié à des conducteurs du circuit imprimé et actionné par enfoncement d'un poussoir élastique 22 à la partie supérieure du composant 20.

La touche 30 du clavier, qui sert de bouton-poussoir actionnable manuellement pour activer une fonction, est au moins en partie transparente (par exemple en verre organique) car on veut l'éclairer par une source de -lumière placée à l'arrière (au-dessous de la touche sur la figure 1). Cette touche est disposée exactement au dessus du composant interrupteur 20 de façon que l'enfoncement de la touche provoque l'actionnement de l'interrupteur. Dans le cas le plus courant d'un actionnement par pression directe du doigt, on prévoit que l'enfoncement de la touche provoque mécaniquement l'enfoncement du poussoir 22 de l'interrupteur 20, ce qui veut dire en pratique qu'il faut une liaison rigide entre la touche et le poussoir 22.

La touche 30 est insérée dans un logement 42 de forme appropriée d'un carter 40 du clavier. La touche peut s'enfoncer librement à l'intérieur de ce logement mais ne peut pas en sortir, par exemple grâce à des surplombs 44 du carter au dessus des bords latéraux de la touche. Si le clavier doit être étanche, un joint d'étanchéité 46 peut être prévu entre la touche 30 et le carter 40. Le circuit imprimé rigide 10 est fixé au carter par des moyens non représentés situés par exemple à la périphérie du clavier.

L'espace entre le carter et le circuit imprimé est suffisant pour accepter la hauteur des composants du circuit imprimé, notamment les interrupteurs 20.

Un circuit imprimé souple 50 est fixé au carter 40 du clavier et est interposé entre le circuit imprimé et les touches. Ce circuit imprimé souple porte une diode électroluminescente 60 située au dessus du composant interrupteur 20 et au dessous du centre de la touche 30. Il porte aussi des conducteurs d'alimentation de la diode, et éventuellement d'autres éléments de circuit. L'émission lumineuse au dessous du centre de la touche permet d'éclairer celle-ci par l'arrière.

Le circuit imprimé souple 50 comporte des parties souples 52 et des parties rigides 54. La rigidité locale plus grande est conférée par exemple par une plus grande épaisseur locale du film souple qui constitue le circuit imprimé 50, ou encore par une ou plusieurs plaques rigides collées sur le film souple aux endroits où on veut le rendre rigide. Une partie rigide 54 est située au dessous de chaque touche et sur une surface telle que l'enfoncement de la touche appuie le bas de la touche contre la partie rigide 54 et pour que cette partie rigide 54 transmette la pression de la touche au bouton poussoir 22 du composant interrupteur 20. Les parties souples 52 permettent d'assurer un déplacement suffisant des parties rigides 54 lors de cet enfoncement pour actionner l'interrupteur 20.

De préférence, la diode électroluminescente 60 est soudée à la partie supérieure de la partie rigide 54 et est logée dans une cavité 32 ménagée au centre de la touche transparente du côté arrière de celle-ci ; cette cavité est ouverte vers le bas. La touche vient en contact, à la périphérie de cette cavité 32, directement avec la partie rigide 54, et c'est donc le bord périphérique 34 de la touche qui transmet la pression à la partie rigide 54 du circuit souple 50 sans appuyer sur la diode électroluminescente 60.

Le circuit imprimé souple est fixé au carter par exemple par des vis, ou par collage. Il peut aussi être fixé localement aux touches 30, par leur surface inférieure, à la périphérie 34 de la cavité 32. Dans ce cas, une partie de film souple doit s'étendre entre un point de fixation sur la touche et un point de fixation sur le carter. Les points de fixation sur la touche peuvent être ménagés dans la partie souple ou dans la partie rigide du circuit imprimé souple.

Pour améliorer le rendement lumineux du dispositif d'éclairement de la touche, on prévoit de préférence que la cavité 32 qui entoure la diode électroluminescente a une hauteur (au dessus de la diode) relativement importante (par exemple deux ou trois fois la hauteur de la diode), et que les parois intérieures latérales de la cavité sont assez fortement réfléchissantes.

Ceci permet d'éviter une dispersion de la lumière vers les côtés de la touche et de maximiser la proportion de lumière qui part finalement vers le haut de la touche.

Par exemple, une entretoise latérale 36, opaque et de couleur blanche peut entourer la diode sur toute la hauteur de la cavité 32.

Dans le fond de la cavité 32, au dessus de la diode, on peut disposer un filtre lumineux 38. C'est par exemple un filtre coloré si la diode électroluminescente émet une lumière blanche alors qu'on veut que la touche émette une lumière rouge ou verte, etc. Ce filtre peut aussi être un filtre supprimant les émissions infrarouge, ou tout autre filtre selon les besoins de l'utilisateur.

Les conducteurs imprimés du circuit imprimé souple 50 doivent être reliés à une source d'alimentation en énergie pour faire fonctionner les diodes. Un connecteur est de préférence prévu pour assurer la transmission de cette énergie. Ce connecteur peut être relié directement à un connecteur complémentaire du circuit imprimé rigide 10, en particulier si la source d'énergie est issue du circuit imprimé 10. Les deux connecteurs peuvent alors être situés directement l'un au dessus de l'autre (enfichage de préférence perpendiculaire au plan des deux circuits imprimés). On peut aussi profiter de la souplesse du circuit imprimé souple pour plier une extrémité de ce circuit et le rabattre vers le circuit imprimé rigide ou vers tout autre partie du clavier ou de l'appareil contrôlé par ce clavier.

La figure 2 représente une vue de dessus du circuit imprimé souple, avec ses parties rigides 54 indiquées sous forme de pointillés (zones d'épaisseur plus importante du circuit imprimé souple) et les diodes électroluminescentes 60 soudées sur chaque partie rigide.

Dans cet exemple, le clavier a une forme de bande étroite entourant la périphérie d'un rectangle ou un carré 70 réservé à un écran de visualisation. Le circuit imprimé souple 50 a alors la forme de cette bande étroite comme on le voit sur la figure 2. Les touches (non représentées) du clavier sont réparties régulièrement le long de cette bande, avec la même répartition que les diodes 60 puisqu'une diode est placée juste au dessous de chaque touche. Des conducteurs 56 sont gravés sur le circuit imprimé souple et amènent du courant à toutes les diodes depuis un connecteur 80 formé de préférence sur un bord du circuit souple. Dans la réalisation la plus simple, il y a deux conducteurs qui courent le long de toute la bande étroite et qui alimentent en parallèle toutes les diode, mais on comprendra qu'on peut prévoir une circuiterie différente si on souhaite des fonctions d'éclairement plus complexes.

Le connecteur 80 peut être à enfichage vertical (enfichage avec un mouvement dans un sens perpendiculaire au plan du circuit imprimé souple 50 et du circuit imprimé rigide 10), avec un connecteur correspondant fixé sur le circuit imprimé rigide 10, la souplesse du circuit souple permettant le rapprochement des connecteurs et leur enfichage.

Les connecteurs peuvent également être enfichés horizontalement.

Enfin, il est possible de prévoir que le circuit imprimé souple est replié sur lui-même à son extrémité pour faciliter l'enfichage. Le connecteur 80 peut alors être placé à l'extrémité d'un prolongement de bande s'écartant suffisamment du rectangle sur lequel sont disposées les diodes.

Le clavier peut dans tous les cas avoir une forme différente d'une bande courant autour d'un carré ou d'un rectangle. Il peut être lui-même rectangulaire avec des touches réparties sur presque toute la surface du rectangle. Le circuit imprimé souple a alors une forme rectangulaire correspondante avec des plages rigides et des diodes électroluminescentes réparties comme les touches sur toute la surface rectangulaire.