DE102011076232A1

DE102011076232A1 - Vorrichtung zum gleichmäßigen Hinterleuchten einer transparenten oder transluzenten Anzeigefläche

Info

Publication number: DE102011076232A1
Application number: DE102011076232A
Authority: DE
Inventors: Jacques Helot; Robert Sachon; Carsten Weber
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-05-21
Also published as: WO2012159967A1; DE102011076232B4

Abstract

Zum gleichmäßigen Hinterleuchten einer transparenten oder transluzenten Anzeigefläche 4 an einer tastenförmigen Bedienungshandhabe 6 dient eine Vorrichtung, die als Teil eines kapazitiven Sensorschalters aus einer Sensorfläche 5 besteht, die einem galvanisch mit einer elektronischen Schaltplatine 8 verbundenen, im Abstand hinter der Anzeigefläche 4 positionierten, elektrisch leitfähigen Übertragungskörper 1 gegenübersteht und durch eine Beleuchtungseinrichtung 2, 3 gegenüber ihrer Umgebung sich aufhellend abhebende Bereiche hat. Damit die transparente oder transluzente Anzeigeflächen, die aufgrund spezieller zweidimensionaler Formung einen Informationsinhalt enthalten können, in einer solchen Vorrichtung möglichst gleichmäßig hinterleuchtet sind, ist die Beleuchtungseinrichtung 2, 3 durch einen flachen, zwischen dem Übertragungskörper 1 und der Anzeigefläche 4 angeordneten Lichtleiter 2 mit seitlicher Lichteinstrahlung gebildet. Der flache Körper des Lichtleiters 2 ist parallel zur Anzeigefläche 4 angeordnet, verteilt das eingestrahlte Licht 10 durch eine Struktur 14, die entlang der Lichteinstrahlung gleichmäßig angebracht ist, und lenkt es gegen die transparente oder transluzente Anzeigefläche 4 um.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Hinterleuchten einer transparenten oder transluzenten Anzeigefläche an einer tastenförmigen Bedienungshandhabe, die als Teil eines kapazitiven Sensorschalters aus einer Sensorfläche besteht, die einem galvanisch mit einer elektronischen Schaltplatine verbundenen, im Abstand hinter der Anzeigefläche positionierten, elektrisch leitfähigen Übertragungskörper gegenübersteht und durch eine Beleuchtungseinrichtung gegenüber ihrer Umgebung sich aufhellend abhebende Bereiche hat.
Eine Bedieneinrichtung mit einem Berührungsschalter dieser Art ist aus WO 2005/101663 A1 bekannt. Darin ist zwischen einer elektronischen Schaltplatine und einer Bedienungsfläche ein elektrisch leitender Übertragungskörper angeordnet, der bei Annäherung eines Teils einer geerdeten Bedienungsperson die Kapazität eines zusammen mit dem Übertragungskörper gebildeten Kondensators verändert und dadurch einen Schaltimpuls auslöst. Der Übertragungskörper ist elastisch, damit er Abstandstoleranzen zwischen der Schaltplatine und der Bedienungsfläche ausgleichen kann. Außerdem ist der Übertragungskörper in Form eines stützenden Käfigs noch mit einem Lichtleitkörper verbunden, dessen Lichteintrittsfläche gegen eine auf der elektronischen Schaltplatine angebrachte Leuchtdiode gerichtet ist. Seine Lichtaustrittsfläche sitzt in der Flucht der Bedienungsfläche, die zugleich die Anzeigefläche ist, an einem Schaft des Lichtleitkörpers, der die vordere Abdeckung mit der Bedienungsfläche durchdringt. Dadurch kann die bekannte Anordnung nur jeweils eine mindestens nahezu punktförmige Anzeigefläche beleuchten und ist nicht geeignet, eine größere Fläche mit informativer Form, z. B. einer Form von Texten, Textelementen oder Symbolen, gleichmäßig auszuleuchten.
Denselben Nachteil weist ein kapazitiver Annäherungsschalter auf, der gemäß DE 10 2005 041 111 A1 eine gewickelte Druckfeder als Übertragungskörper verwendet, deren Innenraum einerseits als Faraday’scher Käfig wirkt und andererseits einen eng begrenzten Strahlengang von einer auf der Schaltplatine angeordneten Leuchtdiode zu einem punktähnlichen Fenster in der die Anzeigefläche tragende Abdeckplatte freigibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art möglichst gleichmäßig hinterleuchtbare, transparente oder transluzente Anzeigeflächen zu schaffen, die aufgrund spezieller zweidimensionaler Formung einen Informationsinhalt enthalten können.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung, die im Anspruch 1 definiert ist, dadurch gelöst, dass die Beleuchtungseinrichtung durch einen flachen, zwischen dem Übertragungskörper und der Anzeigefläche – parallel zu ihr – angeordneten Lichtleiter mit seitlicher Lichteinstrahlung gebildet ist, der das eingestrahlte Licht von einer Struktur, die entlang der Lichteinstrahlung gleichmäßig verteilt angebracht ist, gegen die transparente oder transluzente Anzeigefläche umlenkt.
Dadurch bleibt einerseits der Vorteil vorhanden, dass zwischen Bedienungsfläche und der Elektronik keine Kabelverbindung zur Darstellung eines Sensorelements erforderlich ist. Vielmehr definiert die leitende Frontfläche des Übertragungskörpers das berührungsempfindliche Sensorfeld, die trotz der dazwischen angeordneten Beleuchtungseinrichtung am oder nahe dem die Bedienungsfläche tragenden Blendenkörper angeordnet sein kann. Hierdurch kann auch die Montage solchermaßen ausgestatteter Bedienungsblenden deutlich vereinfacht werden. Die breitflächige Verteilung des eingestrahlten und umgelenkten Lichts kann dabei eine zweidimensional geformte Durchleuchtungsfläche in der Anzeigefläche gleichmäßig ausleuchten.
Ein solcher Übertragungskörper kann in an sich bekannter Weise aus einem gummiartigen Kunststoff oder Schaumstoff mit elektrischer Leitfähigkeit bestehen oder aus einer aus einem gestreckten Körper gewundenen Druckfeder.
Von besonders großem Vorteil der Erfindung ist die Ausgestaltung des Lichtleiters, wenn er sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung entlang der Lichteinstrahlung keilförmig verjüngt. Dann kann die Struktur vorteilhafterweise an der Keilfläche angebracht sein. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Struktur in Form einer vielfachen prismatischen Formung der Keilfläche.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung dadurch weitergebildet, dass die prismatische Formung aus einer Vielzahl von fein und gleichmäßig auf der Keilfläche verteilten Prismen mit einzelnen Abmessungen von gleich oder weniger als die kleinste Abmessung eines einzelnen transparenten oder transluzenten Bereichs der Anzeigefläche besteht. Dadurch lässt sich die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung der Anzeigefläche am besten erzielen.
Vorteilhafterweise besteht die seitliche Lichteinstrahlung aus mindestens einer Leuchtdiode, besser noch aus einer Reihe von Leuchtdioden oder einem kontinuierlichem Lichtband aus einem Elektrolumineszenzkörper als Quelle der Lichteinstrahlung. Hieraus ergibt sich eine genügend helle Hinterleuchtung der Anzeigefläche.
Einen besonderen Vorteil macht eine Weiterbildung der Erfindung aus, bei der der Übertragungskörper zur Spannungsversorgung der Leuchtdiode(n) oder des Lichtbands aus der elektronischen Schaltplatine dient. Hierdurch vereinfacht sich die Montage einer die Anzeigefläche(n) tragende Bedienungsblende in überaus hohem Maße, weil die Lichtquellen dadurch keine eigene Verdrahtung benötigen.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Erfindung nachstehend erläutert. In der Zeichnung zeigen
1 einen senkrecht zur Anzeigefläche stehenden Querschnitt entlang der Schnittlinie I-I in 2 durch einen Sensorschalter mit erfindungsgemäßer Hinterleuchtung der Anzeigefläche,
2 eine Ansicht auf eine Anzeigefläche gemäß 1,
3 eine Seitenansicht eines alternativen Übertragungskörpers in vergrößerter Darstellung gegenüber 1 und
4 eine Seitenansicht eines Lichtleiters gemäß der Erfindung in vergrößerter Ansicht gegenüber 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1 besteht im Wesentlichen aus einem Übertragungskörper 1, einem Lichtleitkörper 2 mit Lichtquelle 3 und einer Anzeigefläche 4, über der vorzugsweise nahe der Oberfläche 5 einer Sensortaste 6 angebracht ist. Im Schnitt erscheinen von der Anzeigefläche 4 nur einzelne durchleuchtbare Elemente, z. B. Glaskörper, einer transparenten oder transluzenten, zweidimensional geformten Durchleuchtungsfläche, die aufgrund ihrer Form einen Informationsinhalt hat. Die Ansicht auf eine Informationsform der Anzeigefläche 4 in 2 macht deutlich, welche Elemente entlang der Schnittlinie I-I in 1 zur Ansicht gelangen.
Die Oberfläche 5 der Sensortaste 6 in 1 und 2 besteht aus einer elektrisch leitenden Tastenfläche, die dadurch Teil eines aus ihr selbst, dem Übertragungskörper 1 und einer Kontaktfläche 7 an der Schaltplatine 8 gebildeten Kondensator ist, der bei Kontakt mit einem Teil – z.B. einem Finger – einer menschlichen Person, die auf dem Boden steht und dadurch geerdet ist, und der Tastenfläche 5 der Sensortaste 6 seine Kapazität innerhalb einer mit Bauelementen 9 dargestellten Auswerteschaltung in der Schaltplatine 8 verändert und dadurch einen Schaltimpuls auslöst.
Ein sehr flacher Lichtleitkörper 2 – sein Keilwinkel α ist im Vergleich zur Breite bzw. zu seinem Durchmesser D sehr klein (3) – ist zwischen der Anzeigefläche 4 und dem Übertragungskörper 1 eingesetzt. Seitlich wird durch eine Lichtquelle 3, eine Leuchtdiode, Licht (Strahlen 10) in den Lichtleitkörper 2 eingestrahlt, dessen Keilfläche 11 mit seinen prismatischen Stufen 14 das eingestrahlte Licht 10 in Richtung auf die der Anzeigefläche 4 zugewandte Lichtaustrittsfläche 12 diffus verteilt. Dadurch tritt ein erheblicher Anteil des Lichts 10 in die Anzeigefläche 4 ein (Strahlen 13) und hinterleuchtet diese. Das übrige Licht im Glaskörper des Lichtleitkörpers 2 wird so oft reflektiert, bis es zum größten Teil ebenfalls als Strahlen 13 zur Anzeigefläche 4 gelangt.
Die bestmögliche Form der Keilfläche sollte durch Versuche herausgefunden werden. Bei einem flachen Keilwinkel α wie dargestellt hat sich eine Form aus mehreren Stufen 14 als die am besten geeignete Form herausgestellt. Sie könnte jedoch auch durch feinere Körnung, durch Rillung oder anderweitige Prismen ersetzt werden.
Die Lichtquelle 3 kann anders als hier dargestellt auch aus mehreren Leuchtkörpern bestehen. Beispielsweise kann der Lichtleitkörper 2 so geformt sein, dass er aus mehreren Richtungen her mit Licht versorgt werden kann. Wenn er beispielsweise als runder Körper geformt ist, kann die Keilfläche 11 als ein Hohlkegel geformt sein, und das Licht sollte dann aus vielen Richtungen in die Peripherie des Lichtleitkörpers 2 eingestrahlt werden. Statt mehrerer einzelner Leuchtdioden 3 kann das Licht auch aus einem kontinuierlichen Leuchtband eingestrahlt werden.
Wenn über den äußeren Rand des Lichtleitkörpers 2 ein metallischer Auftrag oder eine elektrisch leitende Blechlamelle 15 gezogen ist, kann die eine Anschlussfahne der Leuchtdiode 3 oder des Leuchtbandes oder können die einen Anschlussfahnen der mehreren verteilt angeordneten Leuchtdioden 3 über den anliegenden Übertragungskörper 1 aus der Schaltplatine 8 mit Strom versorgt werden, während die andere(n) Anschlussfahne(n) 16 am Träger 17 (1) der Anzeigefläche 4 geerdet sein können.
In 1 ist der Übertragungskörper 1 aus einem elastischen, elektrisch leitfähigen und geschlossenporigen Schaumstoff- oder Gummikörper hergestellt. Seine Elastizität erlaubt den Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen der Schaltplatine 8 und der Anzeigefläche 4. Sie sichert aber gleichzeitig die Übertragung eines in die Sensorfläche 5 eingekoppelten elektrischen Potentials als kapazitive Komponente in die auf der Schaltplatine 8 angekoppelte Kapazität aus Übertragungskörper 1 und Sensorfläche 6.
Dieser Übertragungskörper 1 kann aber auch aus einer anderen elektrisch leitenden, elastischen Substanz dargestellt werden. Gemäß 4 besteht ein solcher Übertragungskörper aus einer gewundenen Druckfeder 18, die aus einem gestreckten Körper, vorzugsweise einem metallischen Draht, gewickelt ist und mit ihrer einen großen Endwindung 19 auf der Kontaktfläche 7 der Schaltplatine 8 aufliegt und sich mit der anderen großen Endwindung 20 an die Keilfläche 11 des Lichtleitkörpers 2 anschmiegt. Zwischen den beiden Endwindungen 19 und 20 hat die Druckfeder 18 eine Einschnürung 21, die für eine Knickstabilität der Feder und für einen ausreichenden Elastizitätsspielraum sorgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2005/101663 A1 [0002]
DE 102005041111 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zum gleichmäßigen Hinterleuchten einer transparenten oder transluzenten Anzeigefläche (4) an einer tastenförmigen Bedienungshandhabe (6), die als Teil eines kapazitiven Sensorschalters aus einer Sensorfläche (5) besteht, die einem galvanisch mit einer elektronischen Schaltplatine (8) verbundenen, im Abstand hinter der Anzeigefläche (4) positionierten, elektrisch leitfähigen Übertragungskörper (1) gegenübersteht und durch eine Beleuchtungseinrichtung (2, 3) gegenüber ihrer Umgebung sich aufhellend abhebende Bereiche hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (2, 3) durch einen flachen, zwischen dem Übertragungskörper (1) und der Anzeigefläche (4) – parallel zu ihr – angeordneten Lichtleiter (2) mit seitlicher Lichteinstrahlung gebildet ist, der das eingestrahlte Licht (10) von einer Struktur (14), die entlang der Lichteinstrahlung gleichmäßig verteilt angebracht ist, gegen die transparente oder transluzente Anzeigefläche (4) umlenkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskörper (1) aus einem gummiartigen Kunststoff oder Schaumstoff mit elektrischer Leitfähigkeit besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskörper (1) eine aus einem gestreckten Körper gewundene Druckfeder (18) ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (2) entlang der Lichteinstrahlung sich keilförmig verjüngt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (14) an der Keilfläche (11) angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (14) in Form einer vielfachen prismatischen Formung der Keilfläche (11) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die prismatische Formung aus einer Vielzahl von fein und gleichmäßig auf der Keilfläche (11) verteilten Prismen mit einzelnen Abmessungen von gleich oder weniger als die kleinste Abmessung eines einzelnen transparenten oder transluzenten Bereichs der Anzeigefläche (4) besteht.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (10) aus mindestens einer Leuchtdiode (3) seitlich in den Lichtleitkörper (2) einstrahlt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von Leuchtdioden (3) oder ein kontinuierliches Lichtband aus einem Elektrolumineszenzkörper als Quelle der Lichteinstrahlung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskörper (1) zur Spannungsversorgung der Leuchtdiode(n) (3) oder des Lichtbands aus der elektronischen Schaltplatine (8) dient.