WO2009111813A1 - Keypad - Google Patents

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WO2009111813A1
WO2009111813A1 PCT/AT2009/000098 AT2009000098W WO2009111813A1 WO 2009111813 A1 WO2009111813 A1 WO 2009111813A1 AT 2009000098 W AT2009000098 W AT 2009000098W WO 2009111813 A1 WO2009111813 A1 WO 2009111813A1
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WO
WIPO (PCT)
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piezoelectric
sections
keys
piezoelectric layers
keypad
Prior art date
Application number
PCT/AT2009/000098
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gerda Buchberger
Reinhard SCHWÖDIAUER
Siegfried Bauer
Original Assignee
Universität Linz
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/964—Piezo-electric touch switches
    • H03K17/9643—Piezo-electric touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302—Sensors

Definitions

  • the invention relates to a keypad with at least two connected via electrodes to an evaluation stage piezoelectric layers, which are polarized in locally delimited, individual keys determining sections.
  • Known keypads with pressure-sensitive buttons which exploit piezoelectric effects to output signals (EP 0 576 400 B1), have a piezoelectric layer, which are polarized into separate, individual key-determining sections, so that the keys corresponding piezo elements arise using each intersecting strip conductors can each be connected to an evaluation level.
  • the keypad may also comprise two or more piezoelectric layers, which constitute separate piezoelectric elements in the sections forming the keys and are connected in series in sections in order to amplify the signal emitted during a pressure application.
  • these known keypads are comparatively complex because the piezo elements assigned to the individual keys must be connected to the evaluation stage via electrodes that identify the rows and columns of a matrix to identify the piezo elements of each key correspond. Nor can this disadvantage be suppressed by simplifying the manufacture of tion of such keypads, the electrodes and the piezoelectric layers are applied by a printing process.
  • the invention is therefore the object of a keypad of the type described in such a way that with a low design effort, the signals received from the evaluation stage can be clearly assigned to a button.
  • the invention achieves the stated object in that the piezoelectric layers arranged in each case between two layer electrodes have a group-wise different polarity in the sections determining the buttons and that the sections determining the buttons encode the respective button by a variation of the different polarities.
  • the invention is based on the finding that coding of the individual keys of the keypad is then possible in a simple manner if the piezoelectric layers are polarized differently in locally limited sections, so that the possible variations in the polarity of the piezoelectric sections in the region of the individual keys Layers allowed a unique assignment to the respective key.
  • a keypad with (3 n - 1) keys can be realized that clearly on the variation of the polarity of the associated portions of the piezoelectric layers are coded.
  • m groups of mutually distinguishable polarizations there is thus generally a keypad with (m ⁇ - 1) keys.
  • Such an enlarged keypad can be obtained, for example, by using portions of the piezoelectric layers with a variation of the different polarization due to different piezoelectric coefficients in order to code the individual keys.
  • the piezoelectric coefficients require a predetermined pressure load of the keys or a reference voltage in dependence on the respective pressure load.
  • the piezoelectric layers having a different polarization can be assigned a piezoelectric reference layer with a uniform polarity which is provided between two layer electrodes in sections for the key coding.
  • the voltage signal obtained from the reference layer under a pressure load of a key constitutes a reference voltage, by means of which the voltage signals of the piezoelectric layers can be evaluated with respect to the different piezoelectric coefficients. For example, does the reference - A -
  • the layer has a piezoelectric coefficient corresponding to the largest piezoelectric coefficient of the different polarizations, it can be assigned to a correspondingly lower piezoelectric coefficient based on the reference voltage of the reference layer, a correspondingly lower signal voltage clearly.
  • FIG. 1 shows an inventive keypad in a schematic cross section in the manner of a block diagram
  • FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a design variant of a keypad according to the invention.
  • the keypad 1 according to FIG. 1 has three piezoelectric layers 2, 3 and 4, which are respectively provided between layer electrodes 5, so that a pressure load in any portion of the piezoelectric layers
  • Insulating layers 9 are provided between the layer electrodes 5 of adjacent piezoelectric layers 2, 3 or 3, 4 of the keypad 1 constructed on a support 8, in order to provide an independent derivation of the voltage signals of the individual piezoelectric layers 2,
  • Such an insulating layer 9 can then be omitted between two piezoelectric layers when the then common layer electrode is grounded.
  • the individual piezoelectric layers 2, 3, 4 are divided into mutually delimited sections 10, the individual keys 11 of the keypad. 1 determine and at least in the area of each of the keys 11 have matching dimensions.
  • the sections 10 of the piezoelectric layers 2, 3 and 4 are each poled by itself, wherein a group-wise different polarization is made. This means that, for example, individual sections 10 have a polarity in one direction, other sections 10 have a polarity in the opposite direction and again other sections 10 have no polarity.
  • This sectionally different polarity of the sections 10 can be advantageously used for coding the individual keys 11 of the keypad 1 by the in the area of the individual keys 11 in the loading direction of the keys 11 successively arranged portions 10 of the individual piezoelectric layers 2, 3 and 4, a variation of have different types of poling.
  • the different polarities of each of a button 11 associated portions 10 of the piezoelectric layers 2, 3, 4 thus result in a variation of the groups of different polarity a unique coding of the keys 11, which can be read via the voltage generator 6 and passed to the evaluation stage 7.
  • a keypad 1 with twenty-six keys 11, which can be clearly distinguished from each other can be achieved.
  • the variation of three unpolarized sections 10 in the region of a key 11 exits yes, because the operation of this key on the voltage generator 6 can not be determined.
  • the coding by a mutually distinguishable polarization of the sections 10 of the piezoelectric layers 2, 3, 4 is not limited to an opposite polarity or unpolarized sections 10.
  • mutually distinguishable polarizations can also be achieved by different piezoelectric coefficients of the polarity of the individual sections 10.
  • the sections 10 are not only polarized in opposite directions or unpolarized, but also have different piezoelectric coefficients, for example piezoelectric coefficients of a larger and a smaller value.
  • the voltage signals of the piezoelectric layers 2 and 3 according to the exemplary embodiment of FIG. 2 which can be read out via the voltage generators 6 are not only dependent on the respective piezoelectric coefficients of the polarized sections 10, but also on the pressure load of the individual keys 11, so that one of the above FIGS Voltage generator 6 read voltage value can not be clearly recognized whether this voltage value must be assigned to a piezoelectric section 10 with a small or a large piezoelectric coefficient mss.
  • the keypad 1 is extended by an additional piezoelectric reference layer 12, which has a continuous uniform polarity, for example, with a large piezoelectric coefficient.
  • the voltage signal of this reference layer 12 is forwarded via a voltage generator 13 to the evaluation stage 7, by means of which the reference voltage of the reference layer 12 can then be used to uniquely determine whether the voltage signals read out by the voltage sensors 6 correspond to a section 10 with a large or a small piezoelectric coefficient are assigned.

Abstract

The invention relates to a keypad (1), comprising at least two piezoelectric layers (2, 3, 4), which are connected to an evaluation stage by way of electrodes and which are polarized in sections (10) that are locally demarcated from each other and determine individual keys (11). In order to achieve simple differentiation of the individual keys (11), it is proposed that the piezoelectric layers (2, 3, 4), which in each case are disposed between two layer electrodes (5), have different polarities in groups in the sections (10) determining the keys (11), and that the sections (10) determining the keys (11) encode the respective key (11) by a variation of the different polarities.

Description

Tastenfeld keypad
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf ein Tastenfeld mit wenigstens zwei über Elektroden an eine Auswertestufe angeschlossenen piezoelektrischen Schichten, die in örtlich voneinander abgegrenzten, einzelne Tasten bestimmenden Abschnitten polarisiert sind.The invention relates to a keypad with at least two connected via electrodes to an evaluation stage piezoelectric layers, which are polarized in locally delimited, individual keys determining sections.
Stand der TechnikState of the art
Bekannte Tastenfelder mit druckempfindlichen Tasten, die zur Signalabgabe piezoelektrische Effekte ausnützen (EP 0 576 400 B1), weisen eine piezoelektrische Schicht auf, die in voneinander getrennten, einzelne Tasten bestimmenden Abschnitten polarisiert werden, sodass sich den Tasten entsprechende Piezoelemente ergeben, die mit Hilfe von einander kreuzenden Leiterbahnscharen je für sich an eine Auswertestufe angeschlossen werden können. Das Tastenfeld kann auch zwei oder mehrere piezoelektrische Schichten aufweisen, die in den die Tasten bildenden Abschnitten gesonderte Piezoelemente darstellen und zur Verstärkung des bei einer Druckanwendung abgegebenen Signals abschnittsweise in Reihe geschaltet sind. Unabhängig davon, ob ein ein- oder mehrschichtiger piezoelektrischer Aufbau gewählt wird, sind diese bekannten Tastenfelder vergleichsweise aufwändig, weil die den einzelnen Tasten zugeordneten Piezoelemente an die Auswertestufe über Elektroden angeschlossen werden müssen, die zur Kennung der Piezoelemente jeder Taste den Zeilen und Spalten einer Matrix entsprechen. Dieser Nachteil kann auch nicht dadurch unterdrückt werden, dass zur Vereinfachung der Herstel- lung solcher Tastenfelder die Elektroden und die piezoelektrischen Schichten nach einem Druckverfahren aufgebracht werden.Known keypads with pressure-sensitive buttons, which exploit piezoelectric effects to output signals (EP 0 576 400 B1), have a piezoelectric layer, which are polarized into separate, individual key-determining sections, so that the keys corresponding piezo elements arise using each intersecting strip conductors can each be connected to an evaluation level. The keypad may also comprise two or more piezoelectric layers, which constitute separate piezoelectric elements in the sections forming the keys and are connected in series in sections in order to amplify the signal emitted during a pressure application. Regardless of whether a single-layer or multi-layer piezoelectric structure is selected, these known keypads are comparatively complex because the piezo elements assigned to the individual keys must be connected to the evaluation stage via electrodes that identify the rows and columns of a matrix to identify the piezo elements of each key correspond. Nor can this disadvantage be suppressed by simplifying the manufacture of tion of such keypads, the electrodes and the piezoelectric layers are applied by a printing process.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Tastenfeld der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass mit einem geringen Konstruktionsaufwand die von der Auswertestufe erhaltenen Signale eindeutig einer Taste zugeordnet werden können.The invention is therefore the object of a keypad of the type described in such a way that with a low design effort, the signals received from the evaluation stage can be clearly assigned to a button.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die jeweils zwischen zwei Schichtelektroden angeordneten piezoelektrischen Schichten in den die Tasten bestimmenden Abschnitten eine gruppenweise unterschiedliche Polung aufweisen und dass die die Tasten bestimmenden Abschnitte durch eine Variation der unterschiedlichen Polungen die jeweilige Taste kodieren.The invention achieves the stated object in that the piezoelectric layers arranged in each case between two layer electrodes have a group-wise different polarity in the sections determining the buttons and that the sections determining the buttons encode the respective button by a variation of the different polarities.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dann eine Kodierung der einzelnen Tasten des Tastenfeldes in einfacher Weise möglich wird, wenn die piezoelektrischen Schichten in örtlich begrenzten Abschnitten unterschiedlich polarisiert werden, sodass die im Bereich der den einzelnen Tasten zugehörigen Abschnitte mögliche Variation der Polung der piezoelektrischen Schichten eine eindeutige Zuordnung zur jeweiligen Taste erlaubt. Dies bedeutet, dass gesonderte Elektroden zum Anschließen der den einzelnen Tasten zugehörigen Abschnitte der piezoelektrischen Schichten an die Auswertestufe entfallen können, weil unter der Voraussetzung, dass jeweils nur eine einzige Taste betätigt wird, die von den einzelnen piezoelektrischen Schichten erhaltenen Spannungssignale, die von der jeweiligen Polarisierung der der betätigten Taste zugehörigen Abschnitte der piezoelektrischen Schichten abhängen, in ihrer jeweiligen Variation die Tastenkodierung darstellen. Es ist demnach zwar für eine abschnittsweise Polarisierung der piezoelektrischen Schichten im Sinne einer gruppenweise voneinander unterscheidbaren Polung zu sorgen, doch können für jede piezoelektrische Schicht zur Abnahme der Spannungssignale bei der Betätigung einer Taste für alle Tasten gemeinsame, über die piezoelektrischen Schichten durchgehende Schichtelektroden vorgesehen werden.The invention is based on the finding that coding of the individual keys of the keypad is then possible in a simple manner if the piezoelectric layers are polarized differently in locally limited sections, so that the possible variations in the polarity of the piezoelectric sections in the region of the individual keys Layers allowed a unique assignment to the respective key. This means that separate electrodes for connecting the sections of the piezoelectric layers belonging to the individual keys to the evaluation stage can be dispensed with, because, provided that only a single key is actuated in each case, the voltage signals received from the individual piezoelectric layers are different from those of the respective piezoelectric layers Polarization of the actuated key associated portions of the piezoelectric layers depend, represent in their respective variation, the key-coding. Although it is therefore to ensure a partial polarization of the piezoelectric layers in the sense of a group-wise distinguishable polarity, but can for each piezoelectric layer to decrease the voltage signals upon actuation of a button for all buttons common, through the piezoelectric layers continuous layer electrodes are provided.
Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn die piezoelektrischen Schichten in den den einzelnen Tasten zugehörigen Abschnitten entweder keine Polung oder eine Polung in einer von zwei gegensinnigen PoIa- risierungen aufweisen, sodass sich drei Gruppen unterschiedlicher Polung für die den einzelnen Tasten zugehörigen Abschnitte der piezoelektrischen Schichten ergeben. Dies bedeutet für n Schichten eine Anzahl von 3n Variationsmöglichkeiten der Polung der einer Taste zugehörigen Abschnitte der piezoelektrischen Schichten. Da jedoch die Betätigung einer Taste, in deren Bereich alle Abschnitte der piezoelektrischen Schichten unpolarisiert sind als Taste unbrauchbar ist, kann mit drei voneinander unterschiedlichen Polungsgruppen beim Einsatz von n piezoelektrischen Schichten ein Tastenfeld mit (3n - 1) Tasten verwirklicht werden, die eindeutig über die Variation der Polung der zugehörigen Abschnitte der piezoelektrischen Schichten kodiert sind. Für m Gruppen von untereinander unterscheidbaren Polarisierungen ergibt sich somit allgemein ein Tastenfeld mit (mπ - 1) Tasten. Ein solches vergrößertes Tastenfeld kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass zur Kodierung der einzelnen Tasten Abschnitte der piezoelektrischen Schichten mit einer Variation der aufgrund unterschiedlicher piezoelektrischer Koeffizienten unterschiedlichen Polarisierung eingesetzt werden. Die piezoelektrischen Koeffizienten setzen allerdings eine vorgegebene Druckbelastung der Tasten oder eine Bezugsspannung in Abhängigkeit von der jeweiligen Druckbelastung voraus. Zu diesem Zweck kann den zur Tastenkodierung abschnittsweise eine unterschiedliche Polarisierung aufweisenden piezoelektrischen Schichten eine zwischen zwei Schichtelektroden vorgesehene piezoelektrische Referenzschicht mit einer durchgehend einheitlichen Polung zugeordnet werden. Das bei einer Druckbelastung einer Taste von der Referenzschicht erhaltene Spannungssignal stellt eine Bezugsspannung dar, anhand der die Spannungssignale der piezoelektrischen Schichten hinsichtlich der unterschiedlichen piezoelektrischen Koeffizienten beurteilt werden können. Weist beispielsweise die Referenz- - A -Particularly simple construction conditions result if the piezoelectric layers in the sections associated with the individual buttons either have no polarity or polarity in one of two opposing polarizations, resulting in three groups of different polarity for the sections of the piezoelectric layers associated with the individual buttons , This means for n layers a number of 3 n possible variations of the polarity of the key-related sections of the piezoelectric layers. However, since the operation of a key in whose area all sections of the piezoelectric layers are unpolarized as a button is useless, with three mutually different poling groups when using n piezoelectric layers, a keypad with (3 n - 1) keys can be realized that clearly on the variation of the polarity of the associated portions of the piezoelectric layers are coded. For m groups of mutually distinguishable polarizations, there is thus generally a keypad with (m π - 1) keys. Such an enlarged keypad can be obtained, for example, by using portions of the piezoelectric layers with a variation of the different polarization due to different piezoelectric coefficients in order to code the individual keys. However, the piezoelectric coefficients require a predetermined pressure load of the keys or a reference voltage in dependence on the respective pressure load. For this purpose, the piezoelectric layers having a different polarization can be assigned a piezoelectric reference layer with a uniform polarity which is provided between two layer electrodes in sections for the key coding. The voltage signal obtained from the reference layer under a pressure load of a key constitutes a reference voltage, by means of which the voltage signals of the piezoelectric layers can be evaluated with respect to the different piezoelectric coefficients. For example, does the reference - A -
schicht einen piezoelektrischen Koeffizienten auf, der dem größten piezoelektrischen Koeffizienten der unterschiedlichen Polarisierungen entspricht, so kann anhand der Bezugsspannung der Referenzschicht eine entsprechend niedrigere Signalspannung eindeutig einem entsprechend niedrigeren piezoelektrischen Koeffizienten zugeordnet werden.layer has a piezoelectric coefficient corresponding to the largest piezoelectric coefficient of the different polarizations, it can be assigned to a correspondingly lower piezoelectric coefficient based on the reference voltage of the reference layer, a correspondingly lower signal voltage clearly.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen:In the drawing, the subject invention is shown, for example. Show it:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Tastenfeld in einem schematischen Querschnitt nach Art eines Blockschaltbildes und Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante eines erfindungsgemäßen Tastenfeldes.1 shows an inventive keypad in a schematic cross section in the manner of a block diagram, and FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a design variant of a keypad according to the invention.
Weg zur Ausführung der ErfindungWay to carry out the invention
Das Tastenfeld 1 nach der Fig. 1 weist drei piezoelektrische Schichten 2, 3 und 4 auf, die jeweils zwischen Schichtelektroden 5 vorgesehen sind, sodass eine Druckbelastung in einem beliebigen Abschnitt der piezoelektrischen SchichtenThe keypad 1 according to FIG. 1 has three piezoelectric layers 2, 3 and 4, which are respectively provided between layer electrodes 5, so that a pressure load in any portion of the piezoelectric layers
2, 3, 4 ein über die Schichtelektroden 5 ableitbares Spannungssignal erzeugt, das mit Hilfe von Spannungsgebern 6 an eine Auswertestufe 7 weitergeleitet werden kann. Zwischen den Schichtelektroden 5 benachbarter piezoelektrischer Schichten 2, 3 bzw. 3, 4 des auf einem Träger 8 aufgebauten Tastenfeldes 1 sind Isolierschichten 9 vorgesehen, um eine voneinander unabhängige Ableitung der Spannungssignale der einzelnen piezoelektrischen Schichten 2,2, 3, 4 a via the layer electrodes 5 derivable voltage signal generated, which can be forwarded by means of voltage sensors 6 to an evaluation stage 7. Insulating layers 9 are provided between the layer electrodes 5 of adjacent piezoelectric layers 2, 3 or 3, 4 of the keypad 1 constructed on a support 8, in order to provide an independent derivation of the voltage signals of the individual piezoelectric layers 2,
3, 4 sicherzustellen. Eine solche Isolierschicht 9 kann zwischen zwei piezoelektrischen Schichten dann entfallen, wenn die dann gemeinsame Schichtelektrode an Masse gelegt wird.3, 4 ensure. Such an insulating layer 9 can then be omitted between two piezoelectric layers when the then common layer electrode is grounded.
Die einzelnen piezoelektrischen Schichten 2, 3, 4 sind in voneinander abgegrenzte Abschnitte 10 unterteilt, die einzelne Tasten 11 des Tastenfeldes 1 bestimmen und zumindest im Bereich jeder der Tasten 11 übereinstimmende Abmessungen aufweisen. Die Abschnitte 10 der piezoelektrischen Schichten 2, 3 und 4 sind je für sich gepolt, wobei eine gruppenweise unterschiedliche Polarisierung vorgenommen wird. Dies bedeutet, dass beispielsweise einzelne Abschnitte 10 eine Polung in einer Richtung, andere Abschnitte 10 eine Polung in entgegengesetzter Richtung und wiederum andere Abschnitte 10 keine Polung aufweisen. Diese abschnittsweise unterschiedlichen Polungen der Abschnitte 10 kann vorteilhaft zur Kodierung der einzelnen Tasten 11 des Tastenfeldes 1 genützt werden, indem die im Bereich der einzelnen Tasten 11 in Belastungsrichtung der Tasten 11 hintereinander angeordneten Abschnitte 10 der einzelnen piezoelektrischen Schichten 2, 3 und 4 eine Variation der unterschiedlichen Polungsarten aufweisen. So unterscheidet sich beispielsweise eine Taste 11 , bei der der Abschnitt 10 der piezoelektrischen Schicht 2 im Sinne eines positiven Spannungssignals, der Abschnitt 10 der piezoelektrischen Schicht 3 im Sinne eines negativen Spannungssignals und der Abschnitt 10 der piezoelektrischen Schicht 4 unpolarisiert sind, von einer Taste 11, bei der beispielsweise die zugehörigen Abschnitte 10 der ersten beiden Schichten 2, 3 im Sinne eines positiven Spannungssignals und der piezoelektrischen Schicht 4 im Sinne eines negativen Spannungssignals polarisiert sind. Die unterschiedlichen Polungen der einzelnen einer Taste 11 zugehörigen Abschnitte 10 der piezoelektrischen Schichten 2, 3, 4 ergeben somit bei einer Variation der Gruppen unterschiedlicher Polung eine eindeutige Kodierung der Tasten 11 , die über die Spannungsgeber 6 gelesen und an die Auswertestufe 7 weitergegeben werden kann. Wird im Fall des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 1 von zwei gegensinnigen Polungen und unpolarisierten Abschnitten, also von drei Gruppen unterschiedlicher Polarisierung, ausgegangen, so kann ein Tastenfeld 1 mit sechsundzwanzig eindeutig voneinander unterscheidbaren Tasten 11 erreicht werden. Die Variation von drei unpolarisierten Abschnitten 10 im Bereich einer Taste 11 scheidet ja aus, weil die Betätigung dieser Taste über die Spannungsgeber 6 nicht festgestellt werden kann. Die Kodierung durch eine voneinander unterscheidbare Polarisierung der Abschnitte 10 der piezoelektrischen Schichten 2, 3, 4 ist selbstverständlich nicht auf eine gegensinnige Polung bzw. auf unpolarisierte Abschnitte 10 beschränkt. So können voneinander unterscheidbare Polarisierungen auch durch unterschiedliche piezoelektrische Koeffizienten der Polung der einzelnen Abschnitte 10 erreicht werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 wird davon ausgegangen, dass die Abschnitte 10 nicht nur gegensinnig gepolt bzw. unpolarisiert sind, sondern auch unterschiedliche piezoelektrische Koeffizienten aufweisen, beispielsweise piezoelektrische Koeffizienten eines größeren und eines kleineren Wertes. Die über die Spannungsgeber 6 auslesbaren Spannungssignale der piezoelektrischen Schichten 2 und 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 sind jedoch nicht nur vom jeweiligen piezoelektrischen Koeffizienten der polarisierten Abschnitte 10 abhängig, sondern auch von der Druckbelastung der einzelnen Tasten 11 , sodass anhand eines über die Spannungsgeber 6 ausgelesenen Spannungswertes nicht eindeutig erkannt werden kann, ob dieser Spannungswert einem piezoelektrischen Abschnitt 10 mit einem kleinen oder einem großen piezoelektrischen Koeffizienten zugeordnet werden mss. Aus diesem Grunde ist das Tastenfeld 1 um eine zusätzliche piezoelektrische Referenzschicht 12 erweitert, die eine durchgehend einheitliche Polung beispielsweise mit einem großen piezoelektrischen Koeffizienten aufweist. Das Spannungssignal dieser Referenzschicht 12 wird über einen Spannungsgeber 13 an die Auswertestufe 7 weitergeleitet, mit deren Hilfe dann aufgrund der Referenzspannung der Referenzschicht 12 eindeutig festgelegt werden kann, ob die von den Spannungsgebern 6 ausgelesenen Spannungssignale einem Abschnitt 10 mit einem großen oder einem kleinen piezoelektrischen Koeffizienten zuzuordnen sind. Mit der zusätzlichen Unterscheidung der Polarisierung nicht nur nach der Richtung, sondern auch nach zwei Größen des piezoelektrischen Koeffizienten wird die Variationsvielfalt gesteigert, sodass beim Vorsehen von nur zwei piezoelektrischen Schichten 2, 3 ein Tastenfeld 1 mit vierundzwanzig voneinander durch eine Variation der Polung der Abschnitte 10 unterscheidbaren Tasten 11 vorgesehen werden kann. The individual piezoelectric layers 2, 3, 4 are divided into mutually delimited sections 10, the individual keys 11 of the keypad. 1 determine and at least in the area of each of the keys 11 have matching dimensions. The sections 10 of the piezoelectric layers 2, 3 and 4 are each poled by itself, wherein a group-wise different polarization is made. This means that, for example, individual sections 10 have a polarity in one direction, other sections 10 have a polarity in the opposite direction and again other sections 10 have no polarity. This sectionally different polarity of the sections 10 can be advantageously used for coding the individual keys 11 of the keypad 1 by the in the area of the individual keys 11 in the loading direction of the keys 11 successively arranged portions 10 of the individual piezoelectric layers 2, 3 and 4, a variation of have different types of poling. For example, a key 11 in which the portion 10 of the piezoelectric layer 2 is unpolarized in terms of a positive voltage signal, the portion 10 of the piezoelectric layer 3 in the sense of a negative voltage signal and the portion 10 of the piezoelectric layer 4 differs from a key 11 in which, for example, the associated sections 10 of the first two layers 2, 3 are polarized in the sense of a positive voltage signal and the piezoelectric layer 4 in the sense of a negative voltage signal. The different polarities of each of a button 11 associated portions 10 of the piezoelectric layers 2, 3, 4 thus result in a variation of the groups of different polarity a unique coding of the keys 11, which can be read via the voltage generator 6 and passed to the evaluation stage 7. If, in the case of the exemplary embodiment according to FIG. 1, two opposing poles and unpolarized sections, ie three groups of different polarization, are assumed, a keypad 1 with twenty-six keys 11, which can be clearly distinguished from each other, can be achieved. The variation of three unpolarized sections 10 in the region of a key 11 exits yes, because the operation of this key on the voltage generator 6 can not be determined. Of course, the coding by a mutually distinguishable polarization of the sections 10 of the piezoelectric layers 2, 3, 4 is not limited to an opposite polarity or unpolarized sections 10. Thus, mutually distinguishable polarizations can also be achieved by different piezoelectric coefficients of the polarity of the individual sections 10. According to the embodiment according to FIG. 2, it is assumed that the sections 10 are not only polarized in opposite directions or unpolarized, but also have different piezoelectric coefficients, for example piezoelectric coefficients of a larger and a smaller value. However, the voltage signals of the piezoelectric layers 2 and 3 according to the exemplary embodiment of FIG. 2 which can be read out via the voltage generators 6 are not only dependent on the respective piezoelectric coefficients of the polarized sections 10, but also on the pressure load of the individual keys 11, so that one of the above FIGS Voltage generator 6 read voltage value can not be clearly recognized whether this voltage value must be assigned to a piezoelectric section 10 with a small or a large piezoelectric coefficient mss. For this reason, the keypad 1 is extended by an additional piezoelectric reference layer 12, which has a continuous uniform polarity, for example, with a large piezoelectric coefficient. The voltage signal of this reference layer 12 is forwarded via a voltage generator 13 to the evaluation stage 7, by means of which the reference voltage of the reference layer 12 can then be used to uniquely determine whether the voltage signals read out by the voltage sensors 6 correspond to a section 10 with a large or a small piezoelectric coefficient are assigned. With the additional distinction of the polarization not only in the direction but also in two magnitudes of the piezoelectric coefficient, the variety of variation is increased, so that when only two piezoelectric layers 2, 3 are provided, a keypad 1 at twenty four is distinguished from each other by a variation in the polarity of the sections 10 distinguishable keys 11 can be provided.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : Patent claim:
1. Tastenfeld (1) mit wenigstens zwei über Elektroden an eine Auswertestufe angeschlossenen piezoelektrischen Schichten (2, 3, 4), die in örtlich voneinander abgegrenzten, einzelne Tasten (11) bestimmenden Abschnitten (10) polarisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zwischen zwei Schichtelektroden (5) angeordneten piezoelektrischen Schichten (2, 3, 4) in den die Tasten (11) bestimmenden Abschnitten (10) eine gruppenweise unterschiedliche Polung aufweisen und dass die die Tasten (11) bestimmenden Abschnitte (10) durch eine Variation der unterschiedlichen Polungen die jeweilige Taste (11) kodieren.1. keypad (1) having at least two electrodes connected to an evaluation stage piezoelectric layers (2, 3, 4), which are polarized in locally delimited, individual keys (11) determining sections (10), characterized in that each between the two layer electrodes (5) arranged piezoelectric layers (2, 3, 4) in the keys (11) determining sections (10) have a groupwise different polarity and that the keys (11) determining sections (10) by a variation of different polarities encode the respective key (11).
2. Tastenfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Tasten (11) zur Kodierung eine Variation von unpolarisierten und gegensinnig polarisierten Abschnitten (10) der piezoelektrischen Schichten (2, 3, 4) aufweisen.2. Keypad according to claim 1, characterized in that the individual keys (11) for encoding a variation of unpolarized and oppositely polarized portions (10) of the piezoelectric layers (2, 3, 4).
3. Tastenfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Tasten (11) zur Kodierung eine Variation von polarisierten Abschnitten (10) mit unterschiedlichen piezoelektrischen Koeffizienten aufweisen.3. Keypad according to claim 1 or 2, characterized in that the individual keys (11) for encoding a variation of polarized portions (10) having different piezoelectric coefficients.
4. Tastenfeld nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass den zur Tastenkodierung abschnittsweise eine unterschiedliche Polung aufweisenden piezoelektrischen Schichten (2, 3) eine zwischen zwei Schichtelektroden (5) vorgesehene piezoelektrische Referenzschicht (12) mit einer durchgehend einheitlichen Polung zugeordnet ist. 4. Keypad according to claim 3, characterized in that the key-coding sections a different polarity having piezoelectric layers (2, 3) between two layer electrodes (5) provided piezoelectric reference layer (12) is associated with a uniform polarity throughout.
PCT/AT2009/000098 2008-03-13 2009-03-12 Keypad WO2009111813A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3940637A (en) * 1973-10-15 1976-02-24 Toray Industries, Inc. Polymeric piezoelectric key actuated device
EP0576400A1 (en) * 1992-06-24 1993-12-29 Algra Holding Ag Method of making piezoelectric pressure-sensitive key or keyboard and product of the method

Patent Citations (2)

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