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Die
Erfindung betrifft eine Tastenkappe für ein Bedien- oder Anzeigeelement.
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Solche
Abdeckungen oder Tastenkappen werden zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug
verwendet, um eine Anzeige darzustellen und gegebenenfalls ein Bedienelement
zu bilden. Die Kappe weist einen Kappenkörper und eine hierin angeordnete Leucht-
beziehungsweise Projektionsfläche
auf, die für
einen Bediener nur dann sichtbar ist, wenn eine zugeordnete Lichtquelle
eingeschaltet ist. Die Leucht- oder Projektionsfläche dient
der Darstellung eines Symbols, das den Bediener beispielsweise darüber informiert,
welche Vorrichtung mit dem Bedienelement bedienbar ist oder anzeigt,
welche Funktion zur Verfügung
steht ausgewählt
wird. Insbesondere kann die Leucht- oder Projektionsfläche dazu
dienen, über
den Schaltzustand des Bedienelements beziehungsweise den Schaltzustand
der mit dem Bedienelement geschalteten Einrichtung zu informieren,
oder sie kann dazu dienen, über
mit dem Bedienelement in Zusammenhang stehende Zustände der
Vorrichtungen zu informieren, um so beispielsweise eine Störung der
zugeordneten Vorrichtungen anzuzeigen.
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Es
ist bekannt, eine Abdeckkappe mit einer Leucht- beziehungsweise
Projektionsfläche
zu den eingangs genannten Zwecken vorzusehen. Dazu werden in die
Abdeckungen beispielsweise aus einem transparenten oder transluzenten
Werkstoff, insbesondere Kunststoff, gefertigt oder die Bedienelementabdeckungen
zumeist Leucht- beziehungsweise Projektionsflächen aus lichtdurchlässigem Kunststoff
eingelassen, die entsprechend dem gewünschten Symbol ausgestaltet
sind und die bei einer Beleuchtung durch eine entsprechend angeordnete Lichtquelle
für einen
Bediener sichtbar sind. Diese bekannten Kappen weisen einige Nachteile
auf, insbesondere wenn in Abhängigkeit
davon, ob die Leucht- beziehungsweise Projektionsfläche hinterleuchtet
ist oder nicht, eine weitere wichtige Information wiedergegeben
werden soll. So ist das Symbol bei den bekannten Kappen meist auch
bei Tageslicht, insbesondere bei direkter Sonnenlichteinwirkung,
bereits gut auch bei ausgeschalteter Lichtquelle sichtbar. Damit
ist für
den Bediener bei diesem Licht der Unterschied nicht erkennbar, ob
das Symbol tatsächlich
leuchtet, das heißt,
ob die mit dem Bedienelement geschaltete Vorrichtung eingeschaltet
ist oder nicht. Somit ist nicht bei allen möglichen Lichtverhältnissen
der Unterschied zwischen leuchtendem und nicht leuchtendem Symbol
auf der Leucht- beziehungsweise Projektionsfläche gut zu erkennen. Daher
ist die Informationsübertragung
nicht zuverlässig, und
Fehlinformationen können
nicht sicher vermieden werden. Dies ist bei einem Kraftfahrzeug
aus sicherheitstechnischen Überlegungen
bedenklich. Zudem weist ein trotz ausgeschalteter Lichtquelle des Bedienelements
immer noch sichtbares Symbol auf der Leucht- beziehungsweise Projektionsfläche den Nachteil
auf, dass der Bediener mit im Moment nicht relevanter Information überhäuft wird.
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Aus
der
EP 622 585 A1 ist
eine Bedienelementkappe bekannt, bei der ein Symbol sichtbar ist, dass
bei Hinterleuchtung eine andere Farbe annimmt. Ein durchsichtiger
Grundkörper
der Bedienelementkappe ist mit einer transparenten äußeren Bedienoberfläche beschichtet.
Zwischen dem Grundkörper
und der Schicht ist eine opake Lage angeordnet, in die das Symbol
so eingearbeitet ist, dass die Lage hier vollständig entfernt und somit das
Symbol durchscheinend ist. Zwischen dem Symbol und dem Grundkörper befinden
sich zwei unterschiedlich gefärbte
Folien. Diese Bedienelementkappe hat den Nachteil, dass das Symbol
auch ohne Hinterleuchtung deutlich sichtbar ist.
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Die
DE 103 29 188 A1 offenbart
ein Anzeigenfeld, bei dem drei Schichten angeordnet sind. Eine erste
der Schichten weist eine sichtbare Dekoroberfläche auf, die bei Durchlicht
von einer anderen Dekoroberfläche
auf einer dritten der Schichten kompensiert wird. Auf diese Weise
soll ein Anzeigefeld geschaffen werden, das ästhetisch und an verschiedene
Einbausituationen anpassbar sein soll. Abwechselnd unterschiedliche
Symbole sind mit der Anzeige nicht darstellbar.
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Aus
der
DE 10 2007
018 905 A1 offenbart eine Bedienelementkappe eines Schalters,
bei der ein Symbol nur bei Hinterleuchtung sichtbar ist. Die Bedienelementkappe
weist eine Tastenkappe auf, in der auf einer Leucht- beziehungsweise
Projektionsfläche
ein Symbol dann darstellbar ist, wenn eine in dem Schalter angeordnete
Lichtquelle eingeschaltet ist. Die Leucht- beziehungsweise Projektionsfläche umfasst
eine Folie mit lichtbrechenden Kügelchen. Nachteil
dieser Bedienelementkappe ist, dass das Symbol unhomogen und somit
relativ unscharf erscheint. Es ist nur ein Symbol pro Kappe darstellbar.
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Die
moderne Technik setzt vielfach Multifunktions-Bedienelemente ein.
Hierbei sind einem Bedienelement je nach Stellung eines Auswahlmessers
unterschiedliche Funktionen zugeordnet. Entsprechend den Funktionen
müssen
auf dem Bedienelement unterschiedliche Symbole darstellbar sein; wenn
dem Bedienelement zu einem Zeitpunkt keine Funktion zugeordnet ist,
soll es nicht in Erscheinung treten.
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Ausgehend
von der
DE 10
2007 018 905 A1 ist daher die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Kappe bereitzustellen, in der abwechselnd verschiedene
Symbole darstellbar sind.
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Die
Aufgabe ist durch eine Kappe gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Kappe
ist zum Beispiel ein Teil eines Bedienelementes in einem Kraftfahrzeug
oder Teil einer Abdeckung und/oder Betätigung eines Schalters eines
zugehörigen
Bedienelements oder für
die Abdeckung einer Anzeige bestimmt. Die Kappe bildet mit wenigstens
dem Schalter das zugehörige
Bedienelement. Die Kappe ist beispielsweise in ein Bedienfeld oder
ein Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs integriert. Der zugehörigen Schalter
ist meistens ein Tast- oder Drehschalter.
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In
dem Kappenkörper
ist eine Leucht- beziehungsweise Projektionsfläche so ausgestaltet, dass ausschließlich durch
Bestrahlung mittels einer schalterseitig angeordneten Lichtquelle
ein zugehöriges, auf
der Leucht- beziehungsweise auf der Projektionsfläche dargestelltes
Symbol für
einen Bediener des Bedienelements sichtbar ist. Sobald die Lichtquelle erloschen
ist, ist das Symbol unsichtbar, die sogenannte Verschwinde- oder
Black-Panel-Technik. Die Leucht- beziehungsweise Projektionsfläche umfasst eine
Maske und eine Folie, die ein transparentes Substrat, eine Vielzahl
lichtbrechender Mikrokugeln und eine opake Matrix beinhaltet. Die
Mikrokugeln sind in optischem Kontakt mit dem Substrat verbunden.
Beispielsweise handelt es sich bei den Mikrokugeln um Glaskugeln
mit einem Durchmesser von etwa 60 μm und einem Brechungsindex von
etwa 1,5. Das Substrat ist vorzugsweise ein transparentes Polymermaterial.
Die opake Matrix ist bevorzugt eine mit Bindemittel versehene und
eingefärbte
Polymermaterialschicht, in die die Mikrokugeln eingebettet sind.
Bei der Folie handelt es sich bevorzugt um Vikuiti
® XRVS-Folie,
die von der 3M Corporation hergestellt wird und in der
EP 0 974 072 B1 beschrieben
ist, die hiermit durch Bezugnahme umfasst ist.
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Die
Mikrokugeln wirken als Linsen zum Sammeln des von der Lichtquelle
auf die Folie projizierten Lichtes. Dadurch wird aufgrund der verstärkenden Wirkung
der Linsen eine besonders hohe Lichtintensität des in der Maske und somit
auf der Leucht- beziehungsweise Projektionsfläche dargestellten Symbols erzeugt.
So ist das Symbol im beleuchteten Zustand sehr gut selbst bei hoher
Umgebungslichtstärke
und auch bei ungünstigem
Blickwinkel zu erkennen. Da die Mikrokugeln in die opake Matrix
eingebettet sind, bildet sich um jede Mikrokugel eine optische Blende.
Aufgrund der opaken Einfärbung
der Matrix absorbiert diese von der Bedienseite her einfallendes
Umgebungslicht. Die Folie und damit die Leucht- beziehungsweise
Projektionsfläche
zeigt sich bei abgeschalteter Lichtquelle je nach Einfärbung der
opaken Matrix als eine entsprechend eingefärbte Fläche. Bei einer schwarz, beispielsweise
mittels Rußschwarz,
eingefärbten
Matrix ist die Absorption von Umgebungslicht besonders ausgeprägt und die
Leucht- beziehungsweise Projektionsfläche erscheint schwarz; dies
ist auch als „Black-Panel”-Anzeige
bekannt. Durch die Absorption des Umgebungslichtes durch die Folie
bei ausgeschalteter Lichtquelle tritt die Leucht- beziehungsweise
Projektionsfläche
nicht in Erscheinung.
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Das
von der Lichtquelle des Bedienelements stammende Licht durchläuft die
lichtbrechenden Mikrokugeln und das Substrat. Dies bewirkt eine
Intensitätssteigerung
des von der Lichtquelle kommenden Lichts im Bereich der Leucht-
beziehungsweise Projektionsfläche
und somit eine gute Helligkeit des erzeugten Symbols. Damit ist
der Unterschied zwischen beleuchtetem und nicht beleuchtetem Symbol deutlich
auch bei besonders hoher Umgebungslichtintensität zu erkennen. Dadurch, dass das
Symbol im unbeleuchteten Zustand auch bei hoher Intensität des Umgebungslichtes
nicht zu erkennen ist und der Bediener mit momentan irrelevanter
Information nicht belästigt
wird, wird neben dem damit verbundenen, ästhetisch vorteilhaften Eindruck
der Bediener nicht mit zuviel Informationen überhäuft und verwirrt. Information
wird also nur nach Bedarf an den Bediener übermittelt.
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Erfindungsgemäß sind mindestens
zwei Lichtquellen angeordnet, die parallel gerichtetes Licht erzeugen.
Weiterhin ist erfindungsgemäß zwischen
der Folie und den Lichtquellen eine Linsenrasterfolie angeordnet,
und die Maske ist als Streifenmuster zwischen der Folie und der
Linsenrasterfolie gebildet. Letztere ist ebenfalls Bestandteil der Leucht-
beziehungsweise auf der Projektionsfläche. Die Maske ist aus einer
opaken Farbe gedruckt, wobei die Symbole als negatives Streifenmuster
in einer Anzahl entsprechend der Anzahl der Lichtquellen eingearbeitet
sind. Die Maske ist also eine Blende mit Lichtdurchlassöffnungen,
deren Form der Gestalt der darzustellenden Symbole entspricht.
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Die
Lichtquellen sind alternativ oder nicht eingeschaltet. Wenn eine
der Lichtquellen eingeschaltet ist, werden die Strahlen in der Linsenrasterfolie
gebrochen und so auf die Maske geleitet, dass bestimmte, zugehörige Streifen
des Streifenmusters beleuchtet beziehungsweise durchleuchtet werden. Die übrigen Streifen
bleiben unbeleuchtet. Auf diese Weise erscheint das entsprechende
Symbol auf der Oberfläche
der Kappe. Es sind so mit einer Vielzahl von Lichtquellen alternativ
eine entsprechende Anzahl von Symbolen in einer einzigen Kappe darstellbar.
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Die
Unteransprüche
betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Maske auf eine Rückseite
der Linsenrasterfolie gedruckt. Hierbei wird Material eingespart,
weil keine Maskenfolie erforderlich ist. Weiterhin entfällt deren Montage.
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Alternativ
ist die Maske auf eine separate Maskenfolie gedruckt. Diese wird
dann z. B. auf die Rückseite
der Linsenrastefolie laminiert. Hierdurch können Herstellprozesse entkoppelt
werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen der Folie und der Maske
eine Kompensationsschicht angeordnet. Hierdurch erscheint die Abbildung
des Symbols auf der Oberfläche
der Kappe noch schärfer.
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In
einer Alternative der Erfindung sind die Lichtquellen sequentiell
angesteuert, das heißt,
sie leuchten abwechselnd in einer vorgegebenen Reihenfolge. Hierdurch
lassen sich animierte (bewegte) Symbole darstellen, zum Beispiel
ein drehender Ventilator. Hierbei kann die Geschwindigkeit der Wechsel und
damit der Animation variieren.
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In
einer weiteren Alternative emittieren die Lichtquellen unterschiedlich
gefärbtes
Licht und werden gleichzeitig angesteuert. Hierdurch sind mehrfarbige
Darstellungen möglich.
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In
der beigefügten
Figur ist eine bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kappe dargestellt,
ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Die einzige 1 zeigt
einen schematischen Querschnitt der Kappe ohne Richtigkeit der Größenverhältnisse.
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Wie
aus der 1 ersichtlich, umfasst eine Kappe 1 einen
teilweise transparenten oder transluzenten Kappenköper 2.
Er ist weitgehend quaderförmig
mit einer Oberseite 2a, einem Rahmen 2b und einer
offenen Seite, die in der 1 nach unten
weist. Die Oberseite 2a kragt über den Rahmen 2b allseitig aus.
Der Kappenkörper 2 ist
im Spritzguss aus geeignetem Kunststoff wie Polycarbonat oder Polymethylmetacrylat
hergestellt, beispielsweise aus Lexan®. Der
Kunststoff ist eingefärbt,
wobei die Oberseite 2a transparent und der Rahmen 2b opak
ist.
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Die
Oberseite 2a ist mit einem klar transparenten Schutzlack 3 überzogen.
Dieser ist glänzend und/oder
kratzfest und/oder beständig
gegen mechanische und chemische Einflüsse und ist zum Beispiel ein
Klarlack.
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Auf
eine Innenfläche
der Oberseite 2a ist eine Folie 4 aufgeklebt.
Die Folie 4, die in 1 nur schematisch
dargestellt ist, umfasst ein transparentes Substrat, eine Vielzahl
lichtbrechender Mikrokugeln, die in optischem Kontakt mit dem Substrat
verbunden sind, und eine opake Matrix 4a, in die die Mikrokugeln
eingebettet sind.
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Unterhalb
der Folie 4 ist eine Linsenrasterfolie 7 angeordnet.
Diese ist aus klar transparentem Kunststoff gefertigt. Auf einer
unteren Hauptfläche der
Linsenrasterfolie 7 ist eine Vielzahl von konvexen Stablinsen
ausgebildet, die dicht an dicht parallel zueinander verlaufen.
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Auf
einer den Stablinsen gegenüber
liegenden Rückseite
der Linsenrasterfolie 7 ist eine Maske 6 mittels
opaker Farbe aufgedruckt. In der Maske 6 sind drei Symbole
in Form von drei Streifenmustern als Negativ dargestellt und mit
A, B, C bezeichnet. Jedem Symbol ist also eine Vielzahl von Streifen
zugeordnet, wobei jeder Streifen einen Teil des zugeordneten Symbols
darstellt. Die Anzahl der Streifen pro Symbol ist gleich der Anzahl
der Stablinsen und entsprechend der zu erzielenden Schärfe der
Darstellung der Symbole gewählt.
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Zwischen
der Maske 6 und der Folie 4 ist optional eine
Kompensationsplatte 5 angeordnet. Diese besteht aus einem
klar transparenten Kunststoff. Die Dicke der Kompensationsplatte 5 ist
so bemessen, dass die Schärfe
der Darstellung weiter verbessert ist.
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Unterhalb
der Linsenrasterfolie 7 sind in eingebautem Zustand der
Kappe 1 drei Lichtquellen 8 angeordnet, das heißt, jedem
Symbol ist eine separate Lichtquelle 8 zugeordnet. Jede
Lichtquelle 8 strahlt gerichtetes Licht ab, wenn sie eingeschaltet ist.
Hierbei kann jeder Lichtquelle 8 ein nicht dargestellter
Reflektor zugeordnet sein. Das Licht ist weiß oder in einer beliebigen
anderen Farbe; die Farben der drei Lichtquellen 8 können unterschiedlich
sein, so dass die Symbole auch in unterschiedlichen Farben darstellbar
sind. Geeignete Leuchtmittel sind zum Beispiel LED (Light Emitting
Device = Leuchtdiode).
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Alternativ
zu der auf die Linsenrasterfolie 7 aufgedruckte Maske 6 ist
diese auf eine separate Folie aufgedruckt. Diese wird bei der Montage
auf der Rückseite
der Linsenrasterfolie durch z. B. Kleben oder Laminieren befestigt.
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Im
Betrieb durchdringt Licht einer der Lichtquellen 8 die
Linsenrasterfolie 7 und wird hier so gebrochen, dass es
in der Maske 6 nur auf das zugeordnete Streifenmuster – zum Beispiel
A – trifft.
Hier werden die nicht bedruckten Flächen entsprechend dem zugeordneten
Symbol durchstrahlt, wobei eine Leuchtdichte durch die Folie 4 verstärkt wird.
Das Symbol wird leuchtend auf der Oberseite 2a durch den
Schutzlack 7 sichtbar. Hierbei wird eine Schärfe des
Symbols durch die Kompensationsplatte 5 verbessert, die
der Einhaltung eines optimalen Abstands zwischen der Maske 6 und
der Folie 4 dient. Bei ausgeschalteter Lichtquelle 8 tritt
das Symbol aufgrund der absorbierenden Wirkung der Folie 4 gegenüber von
der Seite des Bedieners einfallendem Licht nicht in Erscheinung.
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Entsprechendes
gilt für
die anderen Lichtquellen 8, wobei der Strahlenverlauf von
drei Lichtquellen prinzipiell dargestellt ist. Der Strahlenverlauf symbolisiert
hierbei den Verlauf von gerichtetem Licht aus drei Lichtquellen.
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Bei
Bedarf sind die Lichtquellen 8 in vorbestimmter ununterbrochener
Abfolge hintereinander ein- und ausgeschaltet. Auf diese Weise lässt sich eine
Animation erzeugen, das heißt,
ein quasi bewegtes Symbol.
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In
einer Alternative sind alle Lichtquellen 8 gleichzeitig
eingeschaltet, wobei jede Lichtquelle 8 ein Licht in einer
eigenen Farbe emittiert. Auf diese Weise lassen sich mehrfarbige
Symbole darstellen.
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Die
Kappe 1 wird wie folgt hergestellt:
Zuerst wird der
Kappenkörper 2 mittels
Zwei-Komponenten-Spritzgusstechnik hergestellt.
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Parallel
oder anschließend
wird die Linsenrasterfolie 7 gefertigt und mit der Maske 5 bedruckt. Die
Kompensationsplatte 5 wird gefertigt und mit der Folie 4 laminiert.
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Die
Kompensationsplatte 5 mit der Folie 4 und anschließend die
Linsenrasterfolie 7 werden in den Kappenkörper 2 eingeführt und
befestigt, z. B. durch Verrasten.
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Schließlich wird
die Oberseite der Tastenkappe 2 mit dem Schutzlack 7 beschichtet.
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Die
Kappe 1 wird auf einer Anzeigevorrichtung oder einem Schalter
montiert, in der beziehungsweise in dem die drei Lichtquellen 8 angeordnet
sind.