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I. Anwendungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Funktionselement für Bedien- oder Anzeigepaneele
wie etwa am Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges oder die Bedienpaneele
einer Maschine.
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II. Technischer Hintergrund
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Dort
tragen derartige Funktionselemente auf ihrer Frontseite in der Regel
ein Symbol oder eine Beschriftung und dienen entweder als Bedientaste zum
Ein- und Ausschalten
einer Funktion mittels Eindrücken
der Taste, oder als reines Anzeigeelement für den momentanen Status, etwa
indem das Symbol beleuchtet wird bei eingeschaltetem Status und
nicht beleuchtet und damit schlechter oder garnicht sichtbar ist
bei ausgeschaltetem Status, oder als reines Dekorelement, z. B.
als Beschriftung unter einem digitalen oder analogen Anzeigeelement.
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Insbesondere
bei den Armaturenbrettern von Kraftfahrzeugen bestehen solche Funktionselemente meist
aus einem hülsenförmigen,
rechteckigen Führungskörper, dessen
vordere offene Seite einer Frontabdeckung verschlossen ist, auf
der das gewünschte
Symbol sichtbar sein soll.
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Der
Führungskörper dient
zum formschlüssigen
Einsetzen in eine umgebende Struktur – meist das Bedienpaneel – und wird
dort entweder fest verrastet – falls
es sich um ein unbewegliches Funktionselement handelt – oder in
Tiefenrichtung formschlüssig
geführt
und auf der Rückseite
mittels z. B. einer Feder oder Schaltmatte nach vorne vorgespannt,
falls es sich um eine Bedientaste handelt.
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Bei
einem Bedienpaneel kann eine Vielzahl von der Form her gleicher
Funktionselemente vorhanden sein, die somit mittels der gleichen
Werkzeuge hergestellt werden könnten,
die jedoch meist jeweils unterschiedliche Symbole tragen sollen.
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Um
den Herstellungsaufwand für
die verschiedenen Symbole gering zu halten, wurde dies in der Vergangenheit
so gelöst,
dass die Frontabdeckung – die
in aller Regel ebenso wie das gesamte Funktionselement aus Kunststoff
besteht – aus
einem lichtdurchlässigen
Kunststoff hergestellt wurde und mit einem lichtundurchlässigen Lack
auf der Frontseite oder Rückseite
abgedeckt wurde, der eine Lücke
in Form des gewünschten
Symbols aufwies. Insbesondere durch Hinterleuchtung ist dann das Symbol
sehr gut erkennbar.
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Die
Lücke in
der lichtundurchlässigen Schicht
kann entweder bei dessen Aufbringung durch ein entsprechendes Druckverfahren
wie etwa Tampondruck der Siebdruck erzeugt werden oder die lichtundurchlässige Schicht
wird zunächst
durchgängig
aufgebracht und anschließend
wieder entfernt mittels Ätzen,
Lasern oder Ähnlichem,
was jedoch immer den Nachteil aufwies, dass dann das darunterliegende,
durchsichtige Material meist etwas verfärbt war, sei es durch das Ätzmittel
oder durch den energiereichen Laserstrahl.
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Da
zusätzlich
wegen des sich nach hinten, in Tiefenrichtung, an die Frontabdeckung
anschließenden
Führungskörpers, der
vorzugsweise einstückig zusammen
mit der Frontabdeckung hergestellt wurde, die Zugänglichkeit
zur Frontabdeckung von der Rückseite
sehr erschwert war, erfolgte dies jeweils von der Frontseite her.
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Eine
andere Möglichkeit
derartige Symbole in der Frontabdeckung zu erzeugen, ist das Mehrkomponentenspritzen
unterschiedlicher, also einerseits lichtdurchlässiger und andererseits lichtundurchlässiger,
Kunststoffkomponenten nebeneinander entsprechend dem gewünschten
Symbol.
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Dies
erfordert jedoch jeweils eine neue Form für jedes neue Symbol, was die
Herstellung unterschiedlicher Symbole extrem verteuert und deshalb in
der Vergangenheit kaum gewählt
wurde.
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Unabhängig davon
ergab sich bei beiden Verfahren jeweils eine nur zweidimensionale
optische Wirkung des dargestellten Symbols auf dem Funktionselement
für den
Betrachter.
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Darüber hinaus
ist aus der
US 5,865,301
A ein Funktionselement bekannt, bei der Frontabdeckung
und Führungskörper separat
hergestellt werden, und erst nach Erzeugen des lichtdurchlässigen Symbols
auf der Rückseite
der Frontabdeckung diese auf der offenen Frontseite des hülsenförmigen Führungskörpers aufgeschweißt wird.
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Dort
wird das lichtdurchlässige
Symbol durch Bedrucken mit einer lichtundurchlässigen Farbschicht auf der
Rückseite
erstellt, die an den gewünschten
Stellen zwecks Erzielung des Symbols unterbrochen ist.
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Daneben
zeigen das Gebrauchsmuster
DE 298
09 841 U1 bzw. die
US 2003/0128537 A1 auf der Rückseite
der durchsichtigen Frontabdeckung reliefartige Vertiefungen bzw.
Erhebungen, wobei jedoch nur in der letztgenannten Schrift zusätzlich ein
Lichtdurchlass in Form einer nur teilweise aufgebrachten lichtundurchlässigen Farbschicht
auf der Rückseite vorhanden
ist. Die
WO 2008/034611
A1 zeigt eine Kappe für
ein Bedienelement mit einer lichtdurchlässigen Metallbeschichtung.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es
ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung,
bei einem gattungsgemäßen Funktionselement
eine dreidimensionale optische Tiefenwirkung des Symbols bei einem
Betrachter zu erzeugen und dies mit möglichst geringem Herstellungsauf wand und
trotz der Möglichkeit
der Einbringung von Zusatzfunktionen wie etwa Benutzerorientierung
oder Anzeige unterschiedlicher Symbole.
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b) Lösung
der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 25 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Alleine
durch das Anbringen eines Lichtdurchlasses in der lichtundurchlässigen Rückseite der
ansonsten lichtdurchlässigen
Frontplatte wird bereits eine optische Tiefenwirkung erzielt.
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Um
diesen Lichtdurchlass in der lichtundurchlässigen Rückseite, die meist durch Lackieren vorher
hergestellt wurde, unbeeinträchtigt
von dem in Tiefenrichtung sich lang erstreckenden Führungskörper z.
B. mittels Laserbeschuss herstellen zu können, werden Frontabdeckung
und Führungskörper separat
hergestellt und erst nach Herstellen des Lichtdurchlasses miteinander
verbunden.
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Um
das mittels Lichtdurchlass für
den Betrachter sichtbare und meist hinterleuchtete Symbol beim Betrachten
in einer bestimmten Farbe sichtbar werden zu lassen, kann entweder
die lichtdurchlässige
Frontplatte in einer bestimmten Farbe eingefärbt sein, ohne ihre Lichtdurchlässigkeit
zu verlieren, oder – was
für die
Herstellung unterschiedlicher Farben die einfachere Lösung ist – nach Herstellung
des fertigen Lichtdurchlasses wird von der Rückseite her eine Farbschicht
aus lichtdurchlässigem
Material in der gewünschten
Farbe über
den Lichtdurchlass gelegt und kann sich dabei auch über die
gesamte Rückseite
der Frontabdeckung, also auch über
die noch vorhandene lichtundurchlässige Schicht, hinweg erstrecken,
so dass das Aufbringen mittels Lackieren, Bedrucken oder Bedampfen
kein Problem darstellt.
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Um
die optische Tiefenwirkung zu verbessern, wird in Form des gewünschten
Symbols nicht nur ein Lichtdurchlass in der lichtundurchlässigen Schicht
hergestellt, sondern zusätzlich
in der darunterliegenden lichtdurchlässigen Frontplatte deckungsgleich
eine entsprechend geformte vertiefte Struktur oder auch eine erhabene
Struktur.
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Das
Herstellen einer vertieften Struktur kann theoretisch auf unterschiedliche
Art und Weise wie Heißprägen oder
Urformen beim Herstellen der Frontabdeckung erfolgen, wird vorzugsweise
jedoch ebenfalls mittels Laserbeschuss von der Rückseite her erzeugt, nachdem
die lichtundurchlässige Schicht
im gewünschten
Bereich abgetragen wurde.
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Je
tiefer die vertiefte Struktur in die Dicke der Frontabdeckung eindringt,
umso stärker
ist in der Regel der optische dreidimensionale Effekt.
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Ein
optischer dreidimensionaler Effekt kann jedoch auch durch eine bezogen
auf die Rückseite der
lichtdurchlässigen
Frontplatte erhabene Struktur erzielt werden, was mittels Laser
dadurch geschehen kann, dass das umgebende Material der Frontplatte um
die gewünschte
erhabene Struktur herum weggebrannt wird.
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Dann
ist vorher kein Auftragen einer lichtundurchlässigen Schicht auf der Rückseite
der lichtdurchlässigen
Frontplatte notwendig, sondern diese muss nach dem Wegbrennen des
umgebenden Materials erst aufgebracht werden.
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Statt
dies mittels Lackieren zu bewerkstelligen, wird vorzugsweise eine
Schwärzung
dieser übrigen
Oberflächenbereiche
um die erhabene Struktur herum ebenfalls mittels Laserbeschuss durchgeführt, indem
dabei die Energie des Lasers so hoch eingestellt wird – bezogen
auf den Auftreffpunkt – dass
dort eine Schwärzung
des Kunststoffmaterials eintritt, während bei Bearbeitung der Oberfläche der
vertieften oder erhabenen Struktur mittels Laser die Energie – vor allem
beim Abtrag der letzten Schicht – so eingestellt werden muss,
dass die lichtdurchlässige Eigenschaft
der Oberfläche
der erhabenen oder vertieften Struktur erhalten bleibt.
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Um
die dreidimensionale optische Tiefenwirkung zu verstärken, können die
vertieften Strukturen wenigstens einen linsenförmigen Boden aufweisen oder
insgesamt im Querschnitt linsenförmig
gestaltet sein, so dass bei Hinterleuchtung das Licht nach außen gestreut
wird und aus verschiedenen Richtungen im Wesentlichen gleich gut
betrachtet werden kann.
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Wird
dagegen eine optische Wirkung mittels einzelner konvexer Erhebungen
auf der Rückseite der
lichtdurchlässigen
Schicht erzielt, so wird das Licht einer Hinterleuchtung nach vorne
zum Betrachter hin gebündelt
und an bestimmten Punkten, bzw. aus bestimmten Richtungen, ist das
Symbol dann besonders lichtstark zu erkennen.
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Dabei
spielt es keine Rolle, ob diese konvexen Erhebungen mit einer Linsenwirkung
Bestandteil einer insgesamt erhabenen Struktur auf der Rückseite
der lichtdurchlässigen
Schicht 3a sind, oder auch Bestandteil einer vertieften
Struktur.
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Auch
der Querschnitt einer erhabenen Struktur insgesamt kann eine solche
konvexe Linsenwirkung besitzen, die dementsprechend auch auf einem bestimmten
Betrachtungspunkt als Brennpunkt der Linsenwirkung gerichtet sein
kann, von dem aus dann das Symbol besonders gut oder überhaupt
nur von diesem Betrachtungspunkt aus zu erkennen ist.
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Gleiches
kann bei mehreren, nebeneinander liegenden Erhebungen mit Linsenwirkung
dadurch erreicht werden, dass alle auf einem gemeinsamen Brennpunkt
hin fokussiert und ausgerichtet sind.
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Eine
Benutzerzuordnung kann ferner auch bei einer vertieften Struktur
durch eine definierte Beschussrichtung des Lasers beim Herstellen
der vertieften Struktur erreicht werden:
Sofern es sich um
einzelne Einschusskanäle
handelt – aus
denen das Symbol zusammengesetzt ist – wird das Symbol in Form der
vertieften Struktur besonders gut aus einer Blickrichtung erkennbar
sein, die auf der Verlängerung
der Beschussrichtung nach vorne liegt.
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An
den dann parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden der
einzelnen Einschusskanäle werden
die Lichtstrahlen der Hinterleuchtung reflektiert und am Boden des
sacklochförmigen
Einschussloches konzentriert in die lichtdurchlässige Schicht hinein.
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Die
dreidimensionale Wirkung kann ferner durch schräg zur Hauptebene der Frontplatte
verlaufende Seitenwände
einer vertieften Struktur verstärkt werden.
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Dies
kann entweder durch schrägen
Einschuss mittels Laser erreicht werden oder durch schichtweisen
Abtrag der vertieften Struktur durch einen Laser, wobei die Schichten
am Rand stufig zueinander versetzt sind und dadurch eine schräge Seitenfläche ergeben.
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Die
Stufung ist dabei so gering, dass sie in der Regel mit bloßem Auge
nicht mehr zu erkennen ist.
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Ferner
können
ein und dasselbe Symbol oder auch zwei verschiedene Symbole hergestellt werden
durch Laserbeschuss aus zwei verschiedenen Beschussrichtungen und
anschließend
durch entsprechende Beleuchtung mit gerichtetem Licht, beispielsweise
jeweils einer Leuchtdiode mit vorgeschalteter Blendeneinrichtung,
indem nur eines der beiden Symbole abwechselnd zum Leuchten gebracht
wird.
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Dies
kann in ein und derselben Rückseite des
lichtdurchlässigen
Materials vorgenommen werden oder es können hierfür übereinander liegende, verschiedene
Schichten benutzt werden, die jeweils lichtdurchlässig sind,
jedoch Laserlicht unterschiedlicher Frequenzen absorbieren.
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Auf
diese Art und Weise können
auch in einer tiefer liegenden, abgedeckten Schicht Hohlräume, also
vertiefte Strukturen in der Rückseite
dieser Schicht, erzeugt werden, ohne die darüberliegende Schicht zu beeinträchtigen,
indem der Beschuss für jede
Schicht mittels einem Laser der entsprechenden Wellenlänge erfolgt.
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In
diesem Fall empfiehlt sich eine Beleuchtung der so entstehenden
Symbole nicht von der Rückseite
her, sondern von der Seite durch Lichteinbringung jeweils getrennt
in die einzelnen Schichten, während
die Rückseite
durchgängig
mit einer lichtundurchlässigen
Schicht abgedeckt ist.
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Die
Frontabdeckung besteht außer
der lichtdurchlässigen
Schicht, in der das Symbol erzeugt wird, aus einem im äußeren Randbereich
auf der Rückseite
umlaufenden Schweißrahmen
aus lichtundurchlässigem,
z. B. schwarzem, Kunststoff, bei dem es sich vorzugsweise um das
gleiche Material handelt, wie dem Material des Führungskörpers.
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Anschließend, also
nach Herstellung des Symbols in Form des Lichtdurchlasses und/oder
der erhabenen und vertieften Struktur, wird die Frontabdeckung auf
der vorderen offenen Stirnfläche
des Führungskörpers durch
Verschweißen,
vorzugsweise mittels Ultraschall oder auch mittels Laser, fixiert.
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Für das Ultraschall-Verschweißen sind
auf der Rückseite
des Schweißrahmens
Schweißerhebungen
vorgesehen, die das Schweißmaterial
bilden, welches bei Erhitzung mittels Ultraschall das Verschweißen bzw.
Verkleben bewirkt.
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Die
Frontplatte und der Schweißrahmen
sind vorzugsweise einstückig
miteinander ausgebildet und durch einen mehrstufigen Spritzprozess
hergestellt.
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Anstelle
der Einbringung lediglich einer erhabenen oder vertieften Struktur
auf der Rückseite
der durchsichtigen Frontplatte kann dort auch ein komplettes Hologramm
oder auch ein Vexierbild eingebracht werden.
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Ebenso
ist es möglich,
nicht nur ein dreidimensional wirkendes Symbol, sondern ein tatsächlich dreidimensionales
Symbol im Inneren, also im Dickenbereich, der lichtdurchlässigen Frontplatte
auszubilden:
Dies ist möglich,
indem zwei sich kreuzende Laserstrahlen benutzt werden, deren einzelne
Energie nicht ausreicht, um das Material der Frontplatte zu verändern, wobei
jedoch die addierte Energie hierfür an ihrem Kreuzungspunkt ausreichend
ist.
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Dieser
Kreuzungspunkt kann durch entsprechende Steuerung des Lasers dreidimensional
im Inneren der Frontplatte verfahren werden, so dass dort das gewünschte dreidimensionale
Bild erzeugt wird.
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Anstelle
durch Beschuss mittels Laser können
dreidimensionale erhabene oder vertiefte Strukturen und ebenso auch
die Lücke
in der lichtundurchlässigen
Schicht auf der Rückseite
der Frontplatte auch durch andere Methoden wie etwa Umformen oder
Urformen, also beim Herstellen der Frontplatte mittels Spritzen
oder nachträglichem
Detailstempel etc. hergestellt werden. Dies ist jedoch nachteilig,
da dann in der Regel jeweils neue Werkzeuge für ein neues Symbol benötigt werden.
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Gleiches
gilt für
das Herstellen von lichtdurchlässigen
Bereichen in einer ansonsten nicht lichtdurchlässigen Kunststoffschicht mittels
Mehrkomponentenspritzen, in dem diese beiden Kunststoffarten nebeneinander
gezielt angeordnet werden und dadurch die lichtdurchlässigen Bereiche – die natürlich von
der Vorderseite bis zur Rückseite
durchgehend lichtdurchlässig
sein müssen – nebeneinander angeordnet
werden.
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c) Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen
gemäß der Erfindung sind
im Folgenden beispielhaft näher
beschrieben. Es zeigen:
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1:
Das fertig montierte Funktionselement in perspektivischer Ansicht,
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2.
das Funktionselement der 1 im Längsschnitt,
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3:
eine Aufsicht auf die Frontabdeckung von der Rückseite,
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4: Varianten von verschiedenen Lichtdurchlässen 4,
und
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5: überlagernde
Lösungen.
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1 zeigt
das fertig hergestellte Funktionselement 1 mit seiner plattenförmigen Frontabdeckung 3,
die eben oder gebogen sein kann und zwar sowohl auf der Front- oder
Rückseite
und bei dem sich von der Rückseite
der Frontabdeckung 3 in Tiefenrichtung 10, der
wenigstens nach vorne offene Führungskörper 2 erstreckt.
In diesem Fall ist der Führungskörper – wie am
besten der Längsschnitt der 2 zeigt – auch am
hinteren Ende offen und weist lediglich am vorderen Ende einen radial
nach außen
vorstehenden Rand 2a auf.
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Die
beiden Teile sind mittels Ultraschall-Verschweißen einstückig miteinander verbunden,
weshalb vor dem Verschweißen
auf der Rückseite 3' der Frontabde ckung 3 Schweiß-Erhebungen 9 nach
hinten vorstehen, welche das Schweißmaterial für das Ultraschallverschweißen darstellen
und beim Einbringen der Ultraschall-Schwingungen unter Druck und
Gegeneinanderpressen der beiden Teile erhitzt werden und die beiden
Teile gegeneinander verkleben bzw. verschweißen.
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Da
die Frontabdeckung 3 in der Hauptsache aus einer lichtdurchlässigen Frontplatte 3a besteht, würde man
diese Verschweißung
von vorne durch die lichtdurchsichtige Frontplatte 3a hindurch,
die in der Regel über
ihre gesamte Fläche
durchlässig
ist, erkennen können.
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Um
dies zu vermeiden, ist auf der Rückseite der
lichtdurchlässigen
Frontplatte 3a – wie
am besten in 3 zu erkennen – ein entlang
des Randbereiches umlaufender, durchgehender Schweißrahmen 3b aus
lichtundurchlässigem
Material und insbesondere dem gleichen Material wie das des Führungskörpers 2 aufgebracht,
die natürlich
ultraschall-siegelfähig
sein müssen,
also in der Regel ein thermoplastisches Material.
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Schweißrahmen 3b und
lichtdurchlässige Frontplatte 3a sind
dabei in der Regel einstückig
miteinander in einem mehrstufigen Kunststoffspritzverfahren hergestellt.
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Zur
Darstellung des gewünschten
Symbols auf dem Funktionselement 1 ist die Rückseite
der durchsichtigen Frontplatte 3a mit einer lichtundurchlässigen Schicht 3c abgedeckt,
die einen oder mehrere Lichtdurchlässe 4 in Form des
gewünschten Symbols
aufweist.
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Diese
Lichtdurchlässe 4 können lediglich eine
Unterbrechung in der lichtundurchlässigen Schicht 3c sein
oder zusätzlich
eine bezüglich
der lichtdurchlässigen
Frontplatte 3 erhabene oder – wie in 4a dargestellt – eine vertiefte
Struktur 5 im Bereich des Durchlasses 4 umfassen.
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Ist
im Inneren des Funktionskörpers 2 – vorzugsweise
in dessen hinteren Bereich oder außerhalb hinter dem Funktionselement 1 – eine Lichtquelle
wie etwa eine Leuchtdiode 6 zum Hinterleuchten des Symbols
angeordnet, so entsteht bereits allein durch die Dicke der dem lichtdurchlässigen Durchlasses 4 gelagerten
lichtdurchlässigen
Frontplatte 3a eine dreidimensionale Wirkung dieses Symbols.
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Diese
dreidimensionale Tiefenwirkung wird noch verstärkt und kann sehr gut gesteuert
werden durch die vorerwähnten
vertieften oder erhabenen Strukturen 5, 5' zusätzlich zur
Unterbrechung in der lichtundurchlässigen Schicht 3', wie anhand
der folgenden 5 erläutert.
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Dabei
ist es für
die optische Wirkung im wesentlich unabhängig, ob erhabene oder vertiefte Strukturen 5 auf
der Rückseite 3' der durchsichtigen Abdeckplatte 3a mittels
Formwerkzeugen, mittels Ätzen,
mittels mechanischer Bearbeitung wie Fräsen oder mittels Abbrennen
bzw. Verdampfen mittels Laser, hergestellt werden.
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Da
es sich bei einer solchen Frontplatte 3a in der Regel um
eine Größe von wenigen
cm2 handelt, wird unter dem Gesichtspunkt
der Herstellkosten eine mechanische Spanabnahme kaum in Betracht kommen,
zumal sie keine klar durchsichtige Oberfläche hinterlässt.
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Eine
Herstellung mittels Formen, z. B. beim Spritzgießen dieser Frontplatte 3a oder
Einpressen mittels eines Heißstempels,
erfordert für
jedes neu darzustellende Symbol in der Regel ein neues Werkzeug,
es sei denn, dass ein Einheitswerkzeug mit kleiner Fläche mehrfach
hintereinander an der selben Frontplatte 3a eingesetzt
wird, was bei komplizierten Symbolen kaum realisierbar ist.
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Eine
Materialentfernung mittels Laser hat jedoch den Nachteil, dass durch
die Hitzeentwicklung des Lasers am Auftreffpunkt – die erst
das Verdampfen bzw. Abbrennen des Materials bewirkt – die Oberfläche des
zurückbleibenden
Materials in der Regel dunkel verfärbt wird.
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Die 4 und 5 zeigen
die Frontabdeckung 3.
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In
allen Fällen
bis auf 5b sollen die Frontabdeckungen 3 von
ihrer Rückseite 3' her mittels
einer Diode 6 hinterleuchtet werden und weisen auf ihrer
Rückseite
eine lichtundurchlässige
Schicht 3c auf, die als Lichtdurchlass 4 eine
Unterbrechung, also Lücke
in Form des gewünschten
Symbols, aufweist, so dass der Betrachter dieses hinterleuchtete Symbol
in der Form der Lücke
erkennen kann und eine 3D-Wirkung in Tiefenrichtung 10 allein
schon aufgrund der Dicke der vorgelagerten durchsichtigen Frontplatte 3a eintritt,
wie in 4e dargestellt.
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Diese
Tiefenwirkung wird auf unterschiedliche Weise verstärkt.
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In 4a ist
beispielsweise anhand der linken, im Querschnitt kegelförmigen,
vertieften, Struktur 5 gut ersichtlich, dass diese – betrachtet
von einem vor der Frontplatte 3a liegenden Betrachtungspunkt 20 aus – optisch
dreidimensional erscheint, also eine Tiefenwirkung in Tiefenrichtung 10 ergibt, die
abhängig
von der Position des Betrachtungspunktes 20 in Querrichtung 11 mehr
oder weniger stark ist.
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Bei
der rechten vertieften Struktur 5, die parallele Seitenwände 7 aufgrund
der entsprechenden Beschussrichtung 13 des Lasers 12 beim
Herstellen der vertieften Struktur 5 aufweist, wird das
Licht der Leuchtdiode 6 an diesen Seitenwänden 7 zum
Großteil
reflektiert und erst am Boden 14 der vertieften Struktur 5 in
die Frontplatte 3a eindringen.
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Dies
bewirkt, dass vor allem von einem Betrachtungspunkt 20,
der auf der verlängerten
Linie der Beschussrichtung 13 liegt, das Symbol besonders
scharf und lichtintensiv gesehen wird, von allen anderen Betrachtungsrichtungen
aus der Boden 14 als weniger lichtintensiv gesehen wird
und die dem Betrachtungspunkt 20 zugewandte Seitenfläche als noch
weniger lichtintensive Nebenfläche,
wie ein Art Schattenbildung, gesehen wird.
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Dieser
Effekt kann beispielsweise dazu genutzt werden, dass von einem vorher
definierten Betrachtungspunkt aus, beispielsweise den Augen des Fahrers
eines Kraftfahrzeuges aus, dieses Symbol besonders deutlich zu erkennen
ist, von der Position des Beifahrers aus dagegen weniger intensiv
erkannt wird oder gar völlig
unsichtbar ist.
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Auf
diese Art und Weise können
einzelne Funktionselemente je nach Betrachtungspunkt einzelnen Nutzern
zugeordnet werden.
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4b zeigt
eine vertiefte Struktur 5, bei der der Materialabtrag in
der Frontplatte 3a nacheinander in Schichten 15a,
b immer tiefer ins Material hinein erfolgte, wobei die erste zu
entfernende Schicht die der lichtundurchlässigen Schicht 3c ist.
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Auf
der linken Seite decken sich die Ränder der überlagernden abgenommenen Schichten 15a, b,
während
sie auf der rechten Seite stufig versetzt sind, indem die nächst tiefer
liegende Schicht jeweils weniger weit nach außen geht als die darüberliegende
Schicht. Auf diese Art und Weise kann eine gestufte, schräge Seitenwand 7 erzeugt
werden oder auch eine zur Hauptebene der Fronplatte 3a lotrechte Seitenwand 7,
wie auf der linken Seite dargestellt.
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Vor
allem bei einer Betrachtung genau von vorne, ergibt eine schrägstehende
Seitenwand eine besonders starke optische Tiefenwirkdung. Die Stufigkeit,
die hier übertrieben
stark dargstellt ist, ist bei Abtragen mittels Laser und Schichten
von wenigen 1/10 oder 1/100 mm Dicke gering, dass sie mit bloßem Auge
in der Regel nicht zu erkennen ist.
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Sollte
dies dennoch ein Problem darstellen, kann durch anschließenden Schrägbeschuss
mittels Laser in einer Beschussrichtung parallel zur Schrägstellung
der gestuften Seitenwand 7 eine Einebnung der stufigen
Erhebungen durchgeführt
werden.
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Auf
diese Art und Weise können
sogar dreidimensionale, hologrammartige Körper hergestellt werden. Auch
ein voll funktionsfähiges
Hologramm kann in die Frontplatte 3a, insbesondere deren
Rückseite 3', eingearbeitet
werden.
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Ebenso
kann die optische Wirkung auf den Betrachter mittels Linsenwirkung
gesteuert werden:
Bei einer vertieften Struktur 5 – wie in 4c dargstellt – kann die
Oberfläche
der vertieften Struktur 5 im Querschnitt betrachtet aus
einzelnen, konvexen, linsenförmigen
Erhebungen 8 bestehen, deren Krümmung und/oder Lage so gewählt sind,
dass beispielsweise ihr Brennpunkt mit einem vorher definierten Betrachtungspunkt 20 übereinstimmt,
von dem aus das Symbol dann besonders lichtstark aufgrund der Lichtbündelung
erkannt werden kann.
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Umgekehrt
kann gemäß 4d eine
Lichtstreuung zum Betrachter hin erreicht werden und damit eine
gleich gute Erkennbarkeit von unterschiedlichen Betrachtungspunkten 20 in
Querrichtung 11 verteilt, wenn entweder die vertiefte Struktur 5 insgesamt
eine konkave linsenförmige
Form besitzt oder/und sie aus konkaven Vertiefungen 18 zusammengesetzt
ist, die jeweils eine linsenförmige
Funktion erfüllen.
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Des
Weiteren ist in 4c beispielhaft dargestellt,
dass nach Herstellen der Vertiefung 5 oder überhaupt
des Lichtdurchlasses 4 von der Rückseite her auf die Frontabdeckung 3a eine
Farbschicht 17 aufgebracht ist, die lichtdurchlässig ist,
um das vor allem von hinten, einer späteren Beleuchtung hindurchtretende
Licht für
den Betrachter in einer bestimmten Farbe erscheinen zu lassen, ohne
dass hierfür
entweder die Lichtquelle oder die durchsichtige Frontabdeckung 3a diese
Farbe aufweisen muss.
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Im
Gegensatz dazu zeigt 4e die einfachste Variante eines
Lichtdurchlasses 4 lediglich in Form einer Lücke in der
lichtundurchlässigen
Schicht 3c, ohne Veränderung
der ebenen Oberfläche
der Rückseite 3' der Frontplatte 3a.
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4f zeigt
die Ausbildung von konvexen Erhebungen 8 im Wesentlichen
nebeneinander in der Hauptebene der Rückseite 3', jedoch jeweils
so geschwenkt, dass alle diese konvexen Erhebungen 8' einen gemeinsamen
Brennpunkt aufwei sen, nämlich den
vorher festgelegten, voraussichtlichen Betrachtungspunkt 20 des
Benutzers.
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Alternativ
zeigt 4f mit einer gestrichelten Linie
eine einzige erhabene linsenförmige
Kontur 5 mit im Querschnitt einer einzigen Erhebung 8,
die ebenfalls das Licht der Hinterleuchtung zu einem bestimmten
Beobachtungspunkt hin bündelt
und damit im Wesentlichen die gleiche Funktion erfüllt.
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Die
verbleibende lichtundurchlässige
Schicht 3c kann entweder ein vorher aufgebrachter lichtundurchlässiger Lack
oder Kunststoff sein, der im Bereich des Symbols vom Leser weggebrannt
oder anderweitig entfernt wird, oder es kann ein bei der Leserbearbeitung
durch gezielten Energieeintrag hergestellte geschwärzte Schicht
des Materials der Formplatte 3a sein.
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Des
Weiteren zeigen die 5 mögliche Überlagerungslösungen:
In 5a ist
die lichtdurchlässige
Frontplatte 3a mehrschichtig aus unterschiedlichen Materialien 3a1 und 3a2 aufgebaut,
die das Licht unterschiedlicher Laser-Frequenzen absorbieren können und
somit auf ihrer jeweiligen Rückseite – durch
das eventuell vorgelagerte Material hindurch – mittels unterschiedlicher
Laser 12.1 bzw. 12.2 bearbeitet werden, also in diesem
Fall vertiefte Strukturen 5.1 bzw. 5.2 in ihren jeweiligen
Rückseiten
erzeugt werden.
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Die
beiden Strukturen 5.1 und 5.2 können sich
ganz oder teilweise überlagern,
und von der Form her identisch jedoch zueinander versetzt sein, je
nachdem, ob sie gleichzeitig oder abwechselnd sichtbar gemacht werden
bzw. gleichzeitig oder abwechselnd vom Betrachter gesehen werden.
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Das
gleichzeitige Sehen ergibt besonders eindrucksvolle optische Effekte
des Symbols. Das abwechselnde Sehen kann dazu benutzt werden, um unterschiedliche
Symbole auf ein und demselben Funktionselement abwechselnd darzustellen:
Bei
der Lösung
gemäß 5b ist
dies vom gleichen Betrachtungspunkt aus möglich, in dem die unterschiedlichen
vertieften Strukturen 5.1 und 5.2 abwechselnd
für den
Betrachter erkennbar sind, indem Licht wechselnd von verschiedenen
Leuchtdioden 6.1 und 6.2 seitlich in die jeweilige
Schicht 3a1 bzw. 3a2 eingebracht wird.
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In
diesem Fall ist auf der Rückseite
der hintersten Schicht 3a2 eine durchgängige undurchlässige Schicht 3c als
Abdeckung vorhanden.
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Bei
der Lösung
der 5a erfolgt die Hinterleuchtung wie bei allen übrigen Beispielen
von hinten mittels einer Leuchtdiode 6, aufgrund der unterschiedlichen
Beschussrichtungen 13.1 und 13.2 der beiden Laser 12.1 und 12.2 sind
die beiden Symbole in Form der vertieften Strukturen 5.1 und 5.2 von
unterschiedlichen Betrachtungspunkten 20.1 und 20.2 – die vorzugsweise
jeweils auf der Verlängerung
der Beschussrichtung des Lasers nach vorne liegen – aus jeweils
unterschiedlich gut zu erkennen, wobei das jeweils andere Symbol
wesentlich lichtschwächer
bzw. kaum zu sehen ist.
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Der
gleiche Effekt wird bei der Lösung
gemäß 5c mit
nur einer einzigen lichtdurchlässigen Frontplatte 3a dadurch
erreicht, dass die beiden unterschiedlichen vertieften Strukturen 5.1 und 5.2 durch
unterschiedliche Laser-Beschussrichtungen 13.1, 13.2 erzeugt
werden und auch die Hinterleuchtung mit gerichtetem Licht, also
insbesondere zwei unterschiedlichen Leuchtdioden 6.1 und 6.2 sowie gegebenenfalls
vorgelagerten Blendeneinrichtungen 16.1 und 16.2,
beleuchtet werden.
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Dies
bewirkt, dass bei Einschalten der einen Leuchtdiode 6.1 primär das Symbol
der Struktur 5.1 auf dem Funktionselement 1 erkennbar
wird, bei Einschalten nur der Dioden 6.2 dagegen primär das Symbol
der Struktur 5.2.
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- 1
- Funktionselement
- 2
- Führungskörper
- 2a
- Rand
- 3
- Frontabdeckung
- 3a
- Frontplatte
(klar)
- 3b
- Schweißrahmen
(undurchsichtig, schwarz)
- 3c
- lichtundurchlässige Schicht
- 3'
- Rückseite
- 4
- Lichtdurchlass
- 5,
5'
- vertiefte/erhabene
Struktur
- 6
- Leuchtdiode
- 7
- Seitenwand
- 8
- Erhebung
- 9
- Schweißerhebung
- 10
- Tiefenrichtung
- 11
- Querrichtung
- 12
- Laser
- 13
- Beschussrichtung
- 14
- Boden
- 15a,
b
- Schicht
- 16a,
b
- Blendeneinrichtung
- 17
- Farbschicht
- 20
- Betrachtungspunkt