DE102012008646A1

DE102012008646A1 - Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Schaltelement

Info

Publication number: DE102012008646A1
Application number: DE201210008646
Authority: DE
Inventors: Peter Bachmann; Wolfgang Angst; Dominik Halder; Torsten Rosenfelder
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung (2), insbesondere für ein Schaltelement (1), beispielsweise in einem Bedienfeld eines Kraftfahrzeugs. Die Anzeigevorrichtung (2) besitzt eine Anzeigefläche (3), wobei an der Anzeigefläche (3) wenigstens ein Bildelement, insbesondere ein die jeweils auszulösende Funktion des Schaltelements (1) darstellendes Symbol, ein Zeichen, ein Schriftzug, eine Funktionsanzeige o. dgl., darstellbar ist. Desweiteren besitzt die Anzeigevorrichtung (2) ein Leuchtmittel (7) sowie eine Linse (8) zur Projektion des Bildelements auf die Anzeigefläche (3). Die Linse (8) weist eine zum darzustellenden Bildelement korrespondierende Oberfläche (9) in der Art einer Freiformfläche auf, derart dass bei Beleuchtung der Linse (8) die vom Leuchtmittel (7) ausgehende Lichtstrahlung mittels der Linse (8) entsprechend dem Bildelement auf die Anzeigefläche (3) gelenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Schaltelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Schaltelemente können für ein Bedienfeld, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden. Das Schaltelement kann auch in der Art eines elektrischen Bedienschalters im Kraftfahrzeug Verwendung finden. Desweiteren kann die Anzeigevorrichtung auch in sonstiger Weise zur Visualisierung von Funktionen, Zuständen o. dgl. im Kraftfahrzeug dienen.
Eine solche Anzeigevorrichtung weist eine Anzeigefläche auf, wobei an der Anzeigefläche wenigstens ein Bildelement darstellbar ist. Bei dem Bildelement kann es sich um ein die jeweils auszulösende Funktion des Schaltelements darstellendes Symbol, ein Zeichen, einen Schriftzug, eine Funktionsanzeige o. dgl. handeln. Die Anzeigevorrichtung besitzt weiter ein Leuchtmittel sowie eine Linse zur Projektion des Bildelements auf die Anzeigefläche. Bei einer herkömmlichen Anzeigevorrichtung wird ein Abbild des Bildelements im Strahlengang zwischen dem Leuchtmittel und der Linse angeordnet und auf die Anzeigefläche projiziert. Eine derartige Anzeigevorrichtung ist aufwändig ausgestaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzeigevorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass deren Aufbau vereinfacht ist. Insbesondere soll eine einfarbige oder mehrfarbige Darstellung von verschiedenen Zuständen an gleicher Position der Anzeigefläche ermöglicht sein. Insbesondere sollen auch weiterhin die verschiedenen Zustände anhand von Symbolen dargestellt werden, die an derselben Position der Anzeigefläche lediglich das Symbol ändern und gegebenenfalls auch die Darstellungsfarbe wechseln. Insbesondere sollen die Symbole bei ausgeschalteten Funktionen nicht sichtbar und/oder nicht erkennbar sein.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anzeigevorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung weist die Linse eine zum darzustellenden Bildelement korrespondierende Oberfläche in der Art einer Freiformfläche auf, derart dass bei Beleuchtung der Linse die vom Leuchtmittel ausgehende Lichtstrahlung mittels der Linse entsprechend dem darzustellenden Bildelement auf die Anzeigefläche gelenkt wird. Vorteilhafterweise benötigt die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kein im Strahlengang befindliches Abbild des Bildelements, womit die Anzeigevorrichtung kompakter und einfacher ausgestaltet ist. Insbesondere ist mittels der Erfindung die Projektion von Symbolen auf eine Oberfläche mit Verschwindeffekt zur Anzeige von anwählbaren Funktionen auf einem Bedienfeld geschaffen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In weiterer Ausgestaltung besteht die Oberfläche der Linse aus korrespondierend zu dem darzustellenden Bildelement angeordneten Einzellinsen. In vorteilhafter Weise kann es sich bei den Einzellinsen um Mikrolinsen handeln, womit eine besonders kompakte Anordnung geschaffen wird. Bei Beleuchtung der Linse werden die Lichtstrahlen von den Einzellinsen und/oder von den Mikrolinsen so zur Anzeigefläche abgelenkt, dass dort das Bildelement entsteht. Es kann sich zwecks einfacher Herstellung der Linse anbieten, dass die Oberfläche, und zwar insbesondere die dem Leuchtmittel zugewandte Oberfläche, der Linse geglättet ist.
Wie bereits erwähnt eignet sich die Anzeigevorrichtung insbesondere als Symbol- und/oder Funktionsanzeige für ein Schaltelement. In diesem Fall kann die Anzeigefläche als Betätigungsfläche für die manuelle Einwirkung, und zwar insbesondere für die manuelle Druckeinwirkung durch einen Benutzer, dienen, wobei aufgrund der manuellen Einwirkung dann ein Schaltsignal zur Auslösung der zugehörigen Funktion erzeugt wird. Hierzu kann im Schaltelement ein Sensor vorgesehen sein, wobei die Anzeigefläche bei Betätigung durch den Benutzer dann mit dem Sensor zur Erzeugung des Schaltsignals zusammenwirkt. Beispielsweise lässt sich ein solches Schaltelement als Start-/Stopp-Taster in einem Kraftfahrzeug mit KeylessGo-Funktionalität verwenden. Je nach Zustand des Kraftfahrzeugs wird die auszulösende Funktion durch den Schriftzug „Start” und/oder „Stop” auf der Betätigungsfläche des Tasters angezeigt.
In weiterer Ausgestaltung können mehrere Bildelemente wahl- und/oder wechselweise auf der Anzeigefläche darstellbar sein. Zweckmäßigerweise wird hierfür ein Linsensystem verwendet, das mehrere einzelne Linsen für das jeweilige Bildelement umfassen kann. Die jeweilige Linse lenkt dann das von dem jeweiligen Leuchtmittel durch das Linsensystem hindurchtretende Licht auf die Anzeigefläche. Durch Einschalten des jeweiligen Leuchtmittels wird somit das gewünschte Bildelement auf der Anzeigefläche dargestellt. Eine weitere Möglichkeit veränderbare Bildelemente darzustellen, besteht darin, die Linse elastisch ausgestalten. Aufgrund dieser Elastizität kann dann durch entsprechende Aktoren eine Adaption der Oberfläche der Linse für die Darstellung des jeweiligen gewünschten Bildelements vorgenommen werden.
In kompakter Anordnung besteht das Leuchtmittel aus einer Leuchtdiode. Falls gewünscht kann Licht mit unterschiedlichen Farben von der Leuchtdiode emittierbar sein, womit die Farbe entsprechend wählbar ist. So kann bei dem bereits erwähnten Start-/Stopp-Taster das Wort „Start” mit grüner Beleuchtung und das Wort „Stop” mit roter Beleuchtung dargestellt werden. In weiterer Ausgestaltung kann eine Blende zwischen dem Leuchtmittel und der Linse zur Lichtabschottung angeordnet sein, um so eine Streuung des Lichtes auf nicht gewünschte Bereiche der Anzeigefläche zu verhindern. In zweckmäßiger und kompakter weiterer Ausgestaltung lässt sich die Leuchtdiode auf einer Leiterplatte anordnen. Eine solche Anordnung lässt sich besonders vorteilhaft für ein Bedienfeld im Kraftfahrzeug, das mehrere Schaltelemente umfasst, verwenden.
Es kann sich anbieten, dass die Anzeigefläche bei Nichtbeleuchtung für das menschliche Auge undurchsichtig ausgestaltet ist. Lediglich bei entsprechender Beleuchtung durch das Leuchtmittel wird dann auf der ansonsten undurchsichtigen Anzeigefläche das entsprechende Bildelement dargestellt. Bei Nichtbeleuchtung hingegen erscheint die gesamte Anzeigefläche gleichmäßig und undurchsichtig. Damit wirkt eine derartige Anzeigefläche in der Art eines Black Panels mit Verschwindeeffekt.
In einer einfachen Ausgestaltung für die Anzeigevorrichtung ist das Bildelement durch einzelne beleuchtbare Punkte auf der Anzeigefläche darstellbar. Zweckmäßigerweise erfolgt dies in der Art eines Arrays von Pixeln. Jedem dieser Punkte auf der Anzeigefläche ist eine Einzellinse, und zwar insbesondere eine Mikrolinse, in der Linse zugeordnet. Bei eingeschalteter Beleuchtung wird das von dem Leuchtmittel auf die jeweilige Einzellinse auftreffende Licht dann auf den jeweils zugeordneten Punkt der Anzeigefläche gelenkt und/oder fokussiert, so dass das darzustellende Bildelement für den Benutzer sichtbar ist.
Wie bereits erwähnt eignet sich die Anzeigevorrichtung insbesondere für ein Schaltelement zur Bedienung von Funktionen durch einen Benutzer. Ein solches Schaltelement kann wiederum für ein Schaltbedienfeld, das mehrere Schaltelemente umfasst, in einem Kraftfahrzeug Verwendung finden. Bei einem solchen Schaltbedienfeld dient die Anzeigefläche als Betätigungsfläche für die manuelle Einwirkung mittels eines Elements durch den Benutzer. Insbesondere kann es sich bei dem Element um den Finger einer menschlichen Hand handeln, mit dessen Hilfe die Betätigung der Schaltelemente des Schaltbedienfeldes erfolgt. Die Betätigungsfläche wirkt dabei mit einem Sensor derart zusammen, dass der Sensor bei Annäherung des Elements an die Betätigungsfläche und/oder bei Berührung der Betätigungsfläche mittels des Elements und/oder bei Druckeinwirkung mittels des Elements auf die Betätigungsfläche ein Signal erzeugt. Das Signal dient dann zum Schalten und/oder Auslösen einer dem jeweiligen Schaltelement im Schaltbedienfeld zugeordneten Funktion in der Art eines Schaltsignals.
Für das Schaltelement und/oder für das Schaltbedienfeld kann ein Gehäuse zur Aufnahme der Betätigungsfläche vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise bildet die Betätigungsfläche eine im wesentlichen geschlossene Oberfläche am Gehäuse. Vorteilhafterweise ist ein Eindringen von Schadstoffen an der geschlossenen Oberfläche verhindert, so dass die Funktionssicherheit des Schaltbedienfeldes gesteigert ist. Aufgrund der Robustheit ist ein solches Schaltbedienfeld vor allem zum Einsatz unter rauen Bedingungen, beispielsweise im Kraftfahrzeug, geeignet.
In besonders einfacher Art und Weise lässt sich eine Freiformlinse, die für die Darstellung eines Bildelements auf einer Anzeigefläche bei Beleuchtung mittels eines Leuchtmittels dient, nach folgendem Verfahren erzeugen und/oder berechnen. Das gewünschte Bildelement wird in einzelne Punkte in der Art von Pixeln zerlegt. Desweiteren wird das von dem Leuchtmittel ausgestrahlte Licht in Strahlenbündel entsprechend der Anzahl der Punkte aufgeteilt. Jedem dieser Punkte wird eine Einzellinse in der Freiformlinse sowie ein Strahlenbündel korrespondierend zugeordnet. Diese Zuordnung erfolgt dabei derart, dass das auf die jeweilige Einzellinse auftreffende Strahlenbündel auf den korrespondierenden Punkt auf der Anzeigefläche gelenkt wird.
Zweckmäßigerweise ist bei diesem Verfahren die Einzellinse derart ausgestaltet, dass deren Fokus für das jeweilig auftreffende Strahlenbündel im korrespondierenden Punkt auf der Anzeigefläche befindlich ist. Hierfür kann die Ausrichtung der Einzellinse zum jeweiligen Strahlenbündel und/oder die Krümmung der Einzellinse und/oder die Brechkraft der Einzellinse und/oder der Brechungsindex für das Material der Einzellinse entsprechend gewählt werden. Mit Hilfe dieser Maßnahmen ist eine scharfe, genaue sowie qualitativ hochwertige Darstellung des Bildelements auf der Anzeigefläche gewährleistet.
Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist nachfolgendes festzustellen. Ein zur Symbolanzeige dienendes System wird mit Leiterplatte, Leuchtdiode (LED), gegebenenfalls Blende, Linsen und der Zieloberfläche aufgebaut. Die Linse kann je nach Anzahl der darzustellenden Symbole an einer Position aus einer Einzellinse oder mehreren einzelnen Linsen, die zu einem Linsensystem zusammengefasst werden, bestehen. Die Linsen enthalten auf der Oberfläche eine nicht abbildende Optik, die das Licht von der LED gezielt auf eine Zieloberfläche lenkt. Auf der Linse bzw. dem Linsensystem sind Freiformflächen, die eine klare Begrenzung heller und dunkler Flächen des erzeugenden Symbols auf der Zielfläche erzeugen. Je nach eingesetzter LED ist eine Blende über der LED zur Lichtabschottung vorteilhaft.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein „richtiges” Black Panel mit Verschwindeeffekt machbar ist. Bei den herkömmlichen bedruckten Symbolen auf der Oberfläche des Black Panels hingegen ist eine Druckschulter im Mikrometer-Bereich sichtbar. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung in Bedienfeldern können diese einfacher aufgebaut sein, da das Licht gezielt gelenkt wird und nicht über großflächiges Einstrahlen in Flächen mit Abbildungen von Symbolen erzeugt werden muss, was bisher eine aufwändige Lichtabschottung o. dgl. erfordert hat. Vorteilhafterweise sind wechselnde Symboliken unabhängig von der Oberfläche erzeugbar. Desweiteren ist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung auch besonders kostengünstig.
Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 einen Schnitt durch ein Schaltelement mit einer Anzeigevorrichtung,
2 eine Draufsicht gemäß Richtung II auf das Schaltelement in 1, wobei ein erstes Bildelement angezeigt ist,
3 eine Draufsicht auf das Schaltelement wie in 2, wobei ein zweites Bildelement angezeigt ist,
4 ein Schaltbedienfeld für ein Kraftfahrzeug in perspektivischer Ansicht als weiteres Ausführungsbeispiel,
5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in 4,
6 eine Prinzipskizze zur Darstellung des Bildelements auf der Anzeigefläche und
7 beispielhaft die Darstellung des Buchstabens „L” auf der Anzeigefläche.
In 1 ist ein Schaltelement 1 zu sehen, das beispielsweise als Bedienschalter in einem Kraftfahrzeug zum Starten und/oder Stoppen des Motors Verwendung findet. Ein solches Schaltelement 1 kann auch in einem Bedienfeld des Kraftfahrzeugs, das sich beispielsweise im Armaturenbrett befindet, angeordnet sein. Das Schaltelement 1 besitzt eine Anzeigevorrichtung 2, die eine für den Benutzer sichtbare Anzeigefläche 3 aufweist. An der Anzeigefläche 3 ist wenigstens ein in 2 sichtbares Bildelement 4, das die jeweils mit dem Schaltelement 1 auszulösende Funktion darstellt, anzeigbar. Vorliegend besteht das Bildelement 4 aus dem Schriftzug „Start”, wie in 2 gezeigt ist. Selbstverständlich kann es sich bei dem Bildelement 4 auch um ein sonstiges, die Funktion des Schaltelements 1 darstellendes Symbol, um ein Zeichen, um eine Funktionsanzeige o. dgl. handeln.
Wie weiter in 1 zu sehen ist, weist das Schaltelement 1 ein Gehäuse 5 sowie ein im Gehäuse 5 in Richtung II bewegbares Betätigungsorgan 6 zur Auslösung der Schaltfunktion des Schaltelements 1 auf. Während sich die Anzeigefläche 3 an der Oberseite des Betätigungsorgans 6 befindet, ist im Gehäuse 5 ein Leuchtmittel 7 sowie eine Linse 8 zur Projektion des Bildelements 4 auf die Anzeigefläche 3 befindlich. Die Linse 8 besitzt eine zum darzustellenden Bildelement 4 korrespondierende Oberfläche 9 in der Art einer Freiformfläche. Beispielsweise kann hierfür die Oberfläche 9 der Linse 8 aus entsprechend dem darzustellenden Bildelement 4 angeordneten Einzellinsen, und zwar insbesondere aus Mikrolinsen, bestehen, was nachfolgend noch näher erläutert ist. Dadurch wird bei Beleuchtung der Linse 8 die vom Leuchtmittel 7 ausgehende Lichtstrahlung mittels der Linse 8 entsprechend dem Bildelement 4 auf die Anzeigefläche 3 gelenkt, so dass entsprechend 2 das Bildelement 4 für den Benutzer sichtbar auf der Anzeigefläche 3 angezeigt wird.
Wie bereits erwähnt, ist die Anzeigefläche 3 an der Oberseite des Betätigungsorgans 6 angeordnet. Damit dient die Anzeigefläche 3 gleichzeitig als Betätigungsfläche für die manuelle Einwirkung durch den Benutzer. Aufgrund von manueller Druckeinwirkung durch den Benutzer wird dann das Betätigungsorgan 6 bewegt, um mittels eines nicht weiter gezeigten elektrischen Kontaktsystems ein Schaltsignal zu erzeugen, das wiederum vorliegend zum Starten des Motors des Kraftfahrzeugs dient. Selbstverständlich kann anstelle eines bewegbaren Betätigungsorgans 6 die Schaltfunktion auch lediglich durch Druckeinwirkung des Benutzers auf die Anzeigefläche 3 ausgelöst werden. In diesem Fall wird das Schaltsignal mittels eines entsprechenden Sensors erzeugt, indem die Anzeigefläche 3 bei Betätigung durch den Benutzer mit dem Sensor zur Erzeugung des Schaltsignals zusammenwirkt.
Bevorzugterweise sind mehrere Bildelemente 4, 4' wahl- und/oder wechselweise auf der Anzeigefläche 3 darstellbar. Beispielsweise kann bei laufendem Motor des Kraftfahrzeugs der in 3 sichtbare Schriftzug „Stop” auf der Anzeigefläche 3 angezeigt werden. Bei erneutem Betätigen des Betätigungsorgans 6 durch den Benutzer wird dient dann das erzeugte Schaltsignal zum Stoppen des Motors verwendet. Wie in 1 zu sehen ist, ist hierfür ein mehrere einzelne Linsen 8, 8' für das jeweilige Bildelement 4, 4' (siehe 2 und 3) umfassendes Linsensystem vorgesehen, das das von dem jeweiligen Leuchtmittel 7, 7' durch die jeweils zugeordnete Linse 8, 8' des Linsensystems hindurchtretende Licht auf die Anzeigefläche 3 lenkt. Vorliegend stellt also die Linse 8 des Linsensystems den Schriftzug „Start” gemäß 2 bei Beleuchtung durch das Leuchtmittel 7 und die Linse 8' den Schriftzug „Stop” gemäß 3 bei entsprechender Beleuchtung durch das Leuchtmittel 7' dar.
Zur wahlweisen Darstellung mehrerer Bildelemente 4, 4' kann alternativ die Linse elastisch ausgestaltet sein, womit die Adaption der Oberfläche der Linse für die Darstellung des jeweiligen Bildelements 4, 4' ermöglicht ist. Allerdings ist diese Möglichkeit insoweit nicht weiter gezeigt.
Zweckmäßigerweise besteht das Leuchtmittel 7, 7' aus einer Leuchtdiode. Es kann von den Leuchtdioden 7, 7' Licht mit unterschiedlichen Farben emittiert werden. So kann beispielsweise die Leuchtdiode 7, die dem Bildelement 4 „Start” zugeordnet ist, grünes Licht und die Leuchtdiode 7', die dem Bildelement 4' „Stop” zugeordnet ist, rotes Licht emittieren. Die Leuchtdioden 7, 7' sind auf einer Leiterplatte 11 angeordnet. Zur Lichtabschottung kann weiterhin eine Blende 10 zwischen dem Leuchtmittel 7, 7' und der Linse 8, 8' angeordnet sein.
Ist das Leuchtmittel 7, 7' ausgeschaltet, so wird kein Bildelement auf der Anzeigefläche 3 angezeigt. Es bietet sich dann an, dass die Anzeigefläche 3 bei Nichtbeleuchtung für das menschliche Auge undurchsichtig ausgestaltet ist. Die Oberfläche des Betätigungsorgans 6 bildet dann eine Art von Black Panel, wobei die Anzeigefläche 3 mit einem diesbezüglichen Verschwindeeffekt versehen ist.
In 4 ist ein Schaltbedienfeld 12 für ein Kraftfahrzeug mit einer Betätigungsfläche 13 zu sehen, an dem einzelne Bereiche 14 in der Art von Schaltelementen zur Auslösung und/oder Bedienung verschiedener Funktionen im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Beispielsweise kann es sich bei dem Schaltbedienfeld 12 um ein solches zur Bedienung der Klimaanlage im Kraftfahrzeug handeln, wobei mittels der Schaltelemente 14 die Temperatur im Kraftfahrzeug, die Lüftung, das Frontscheibengebläse o. dgl. durch den Benutzer einstellbar ist. An der Betätigungsfläche 13 ist für die Schaltelemente 14 eine für den Benutzer sichtbare Anzeigefläche 3 einer Anzeigevorrichtung 2 (siehe 5) zur Darstellung der mittels des Schaltelementes 14 auslösbaren Funktion angeordnet, wobei die Anzeigefläche 3 beleuchtbar ist. Desweiteren kann noch eine Funktionsanzeige 15 zur Darstellung des Zustandes der jeweiligen Funktion an der Betätigungsfläche 12 befindlich sein.
Das Bedienfeld 12 besitzt ein Gehäuse 16, an dessen Oberseite die Betätigungsfläche 13 befindlich ist. Wie der 4 zu entnehmen ist, weist die Betätigungsfläche 13 eine im wesentlichen geschlossene Oberfläche am Gehäuse 16 auf, womit das Bedienfeld 12 vor schädlichen äußeren Einflüssen weitgehend geschützt ist. Die Schaltelemente 14 sind dadurch betätigbar, indem der Benutzer mittels eines Elements 17 auf den entsprechenden Bereich 14 der Betätigungsfläche 13 manuell einwirkt, womit die Anzeigefläche 3 im wesentlichen gleichzeitig als jeweiliger Bereich 14 der Betätigungsfläche 13 dient. Bei dem Element 17 handelt es sich insbesondere um einen Finger der menschlichen Hand des Benutzers.
Das manuelle Einwirken des Fingers 17 auf die Betätigungsfläche 13 wird mittels eines im Gehäuse 16 befindlichen Sensors detektiert. Die Betätigungsfläche 13 wirkt mit dem Sensor derart zusammen, dass der Sensor bei Annäherung des Elements 17 an die Betätigungsfläche 13 und/oder bei Berührung der Betätigungsfläche 13 mittels des Elements 17 und/oder bei Druckeinwirkung mittels des Elements 17 auf die Betätigungsfläche 13 ein zum jeweiligen Bereich 14 korrespondierendes Signal erzeugt. Das vom Sensor erzeugte Signal lässt sich entsprechend auswerten und dient dann zum Schalten und/oder Auslösen der jeweiligen Funktion im Kraftfahrzeug in der Art eines Schaltsignals.
An der Anzeigefläche 3 ist ein Bildelement 4, das die jeweils mit dem Schaltelement 14 auszulösende Funktion darstellt, anzeigbar. Beispielsweise handelt es sich bei dem Bildelement 4 um das Symbol für den Lüfter. Durch Betätigung des Schaltelements 14 mittels des Elements 17 wird in diesem Fall der Lüfter für die Klimaanlage durch den Benutzer ein- und/oder ausgeschaltet. Der Betrieb des Lüfters wird dann auf der Funktionsanzeige 15 angezeigt.
Wie anhand der 5 zu sehen ist, ist für die Darstellung des Bildelements 4 wiederum eine Linse 8 vorgesehen, deren Oberfläche 9, 20 aus korrespondierend zu dem darzustellenden Bildelement 4 angeordneten Einzellinsen 18 besteht. Somit wird bei Beleuchtung der Linse 8 die vom Leuchtmittel 7 ausgehende Lichtstrahlung 19 mittels der Einzellinsen 18 in der gebrochenen Lichtstrahlung 22 entsprechend dem Bildelement 4 auf die Anzeigefläche 3 gelenkt. Die dem Leuchtmittel 7 zugewandte Oberfläche 20 der Linse 8 ist geglättet ausgestaltet.
Das Prinzip der Darstellung des Bildelements 4 auf der Anzeigefläche 3 soll näher anhand der Prinzipskizze in 6 erläutert werden, wobei beispielhaft mittels der Linse 8 drei Punkte P1, P2, P3 auf der Anzeigefläche 3 bei Beleuchtung durch das Leuchtmittel 7 erzeugt werden. Hierzu ist jedem Punkt P1, P2, P3 eine Einzellinse 18a, 18b, 18c in der Art einer Mikrolinse in der Linse 8 zugeordnet. Die vom Leuchtmittel 7 ausgesandte Lichtstrahlung 19 wird von der Blende 10 begrenzt zur Linse 8 geführt. Die durch die Blende 10 hindurchtretende Lichtstrahlung 19 kann in drei Strahlenbündel 19a, 19b, 19c aufgeteilt werden, die auf die jeweiligen Einzellinsen 18a, 18b, 18c der Linse 8 auftreffen. Die Einzellinsen 18a, 18b, 18c sind nun derart angeordnet, dass das auf die jeweilige Einzellinse 18a, 18b, 18c auftreffende Licht des Strahlenbündels 19a, 19b, 19c mittels der gebrochenen Strahlenbündel 22a, 22h, 22c auf den jeweils zugeordneten Punkt P1, P2, P3 der Anzeigefläche 3 gelenkt und/oder fokussiert ist. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass ein beliebiges Bildelement 4 durch einzelne beleuchtbare Punkte P, beispielsweise in der Art eines Arrays von Pixeln, auf der Anzeigefläche 3 darstellbar ist. Dies ist beispielhaft anhand des Pixel-Arrays 21 in 7 für den Buchstaben „L” dargestellt. Dort sind die Pixel als Kreise dargestellt, wobei die mittels der Linse 8 angezeigten beziehungsweise beleuchteten Punkte durch gefüllte Kreise eingezeichnet sind.
Dementsprechend lässt sich ein Verfahren zur Erzeugung beziehungsweise Konstruktion einer Freiformlinse 8 für die Darstellung eines Bildelements 4 auf einer Anzeigefläche 3 bei Beleuchtung mittels eines Leuchtmittels 7 wie folgt angeben. Zunächst wird das Bildelement 4 gemäß 7 in einzelne Punkte P in der Art von Pixeln eines Pixel-Arrays 21 zerlegt. Anschließend wird das von dem Leuchtmittel 7 ausgestrahlte Licht 19 in Strahlenbündel 19a, 19b, 19c entsprechend der Anzahl der Punkte P1, P2, P3 aufgeteilt, wie in 6 gezeigt ist. Entsprechend 6 wird dann jedem Punkt P1, P2, P3 eine Einzellinse 18a, 18b, 18c in der Freiformlinse 8 sowie ein Strahlenbündel 19a, 19b, 19c korrespondierend zugeordnet, derart dass das auf die Einzellinse 18a, 18b, 18c auftreffende Strahlenbündel 19a, 19b, 19c in den gebrochenen Strahlenbündeln 22a, 22b, 22c auf den jeweils korrespondierenden Punkt P1, P2, P3 auf der Anzeigefläche 3 gelenkt wird. Die Einzellinse 18a, 18b, 18c ist derart ausgestaltet, dass deren Fokus für das jeweilig auftreffende Strahlenbündel 19a, 19b, 19c im korrespondierenden Punkt P1, P2, P3 auf der Anzeigefläche 3 befindlich ist. Hierfür wird die Ausrichtung der Einzellinse 18a, 18b, 18c zum jeweiligen Strahlenbündel 19a, 19b, 19c und/oder die Krümmung der Einzellinse 18a, 18b, 18c und/oder die Brechkraft der Einzellinse 18a, 18b, 18c und/oder der Brechungsindex für das Material der Einzellinse 18a, 18b, 18c entsprechend gewählt.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 2 nicht nur in Schaltelementen 1 für Kraftfahrzeuge sondern auch in sonstigen Schaltelementen, beispielsweise an Hausgeräten, Audiogeräten, Videogeräten, Telekommunikationsgeräten o. dgl., Verwendung finden. Desweiteren ist ein Einsatz der Anzeigevorrichtung 2 nicht nur bei Schaltelementen sondern in allen anzeigenden Elementen, insbesondere im Automobilbereich, sowie auch ein genereller Einsatz in allen Anzeigeteilen, die eine Funktion über beleuchtete Symbole darstellen, möglich.
Bezugszeichenliste

1: Schaltelement
2: Anzeigevorrichtung
3: Anzeigefläche
4, 4': Bildelement
5: Gehäuse (von Schaltelement)
6: Betätigungsorgan (von Schaltelement)
7, 7': Leuchtmittel/Leuchtdiode
8, 8': Linse/einzelne Linse/Freiformlinse
9: Oberfläche (der Linse)
10: Blende
11: Leiterplatte
12: Schaltbedienfeld/Bedienfeld
13: Betätigungsfläche
14: Bereich/Schaltelement
15: Funktionsanzeige
16: Gehäuse (von Schaltbedienfeld)
17: Element/Finger
18: Einzellinse
18a, 18b, 18c: Einzellinse
19: Lichtstrahlung (von Leuchtmittel)
19a, 19b, 19c: Strahlenbündel
20: Oberfläche (der Linse)
21: Pixel-Array
22: gebrochene Lichtstrahlung
22a, 22b, 22c: gebrochenes Strahlenbündel

Claims

Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Schaltelement (1), beispielsweise in einem Bedienfeld eines Kraftfahrzeugs, mit einer Anzeigefläche (3), wobei an der Anzeigefläche (3) wenigstens ein Bildelement (4), insbesondere ein die jeweils auszulösende Funktion des Schaltelements (1) darstellendes Symbol, ein Zeichen, ein Schriftzug, eine Funktionsanzeige o. dgl., darstellbar ist, und mit einem Leuchtmittel (7) sowie einer Linse (8) zur Projektion des Bildelements (4) auf die Anzeigefläche (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (8) eine zum darzustellenden Bildelement (4) korrespondierende Oberfläche (9) in der Art einer Freiformfläche aufweist, derart dass bei Beleuchtung der Linse (8) die vom Leuchtmittel (7) ausgehende Lichtstrahlung mittels der Linse (8) entsprechend dem Bildelement (4) auf die Anzeigefläche (3) gelenkt wird.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (9) der Linse (8) aus korrespondierend zu dem darzustellenden Bildelement (4) angeordneten Einzellinsen (18), insbesondere Mikrolinsen, besteht, und dass vorzugsweise die Oberfläche, insbesondere die dem Leuchtmittel zugewandte Oberfläche (20), der Linse (8) geglättet ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigefläche (3) als Betätigungsfläche für die manuelle Einwirkung, insbesondere für die manuelle Druckeinwirkung durch einen Benutzer, zur Erzeugung eines Schaltsignals dient, wobei vorzugsweise die Anzeigefläche (3) bei Betätigung durch den Benutzer mit einem Sensor zur Erzeugung des Schaltsignals zusammenwirkt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bildelemente (4, 4') wahl- und/oder wechselweise auf der Anzeigefläche (3) darstellbar sind, insbesondere indem ein mehrere einzelne Linsen (8, 8') für das jeweilige Bildelement (4, 4') umfassendes Linsensystem das von dem jeweiligen Leuchtmittel (7, 7') durch das Linsensystem hindurchtretende Licht auf die Anzeigefläche (3) lenkt oder indem die Linse elastisch zur Adaption deren Oberfläche für die Darstellung des jeweiligen Bildelements (4, 4') ausgestaltet ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (7, 7') aus einer Leuchtdiode besteht, dass vorzugsweise Licht mit unterschiedlichen Farben von der Leuchtdiode (7, 7') emittierbar ist, dass weiter vorzugsweise eine Blende (10) zwischen dem Leuchtmittel (7, 7') und der Linse (8, 8') zur Lichtabschottung angeordnet ist, dass noch weiter vorzugsweise die Leuchtdiode (7, 7') auf einer Leiterplatte (11) angeordnet ist, und dass nochmals weiter vorzugsweise die Anzeigefläche (3) bei Nichtbeleuchtung für das menschliche Auge undurchsichtig ist, insbesondere in der Art eines Black Panels mit Verschwindeeffekt.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildelement (4) durch einzelne beleuchtbare Punkte (P, P1, P2, P3), insbesondere in der Art eines Arrays (21) von Pixeln, auf der Anzeigefläche (3) darstellbar ist, dass vorzugsweise jedem Punkt (P, P1, P2, P3) eine Einzellinse (18, 18a, 18b, 18c), insbesondere eine Mikrolinse, in der Linse (8) zugeordnet ist, und dass weiter vorzugsweise das von dem Leuchtmittel (7) auf die jeweilige Einzellinse (18, 18a, 18b, 18c) auftreffende Licht (19) auf den jeweils zugeordneten Punkt (P, P1, P2, P3) der Anzeigefläche (3) gelenkt und/oder fokussiert ist.
Schaltelement, insbesondere für ein Schaltbedienfeld (12) in einem Kraftfahrzeug, mit einer Anzeigevorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigefläche (3) als Betätigungsfläche (13) zur manuellen Einwirkung mittels eines Elements (17), wobei es sich insbesondere bei dem Element (17) um den Finger einer menschlichen Hand handelt, dient, dass ein Sensor mit der Betätigungsfläche (13) derart zusammenwirkt, dass der Sensor bei Annäherung des Elements (17) an die Betätigungsfläche (13) und/oder bei Berührung der Betätigungsfläche (13) mittels des Elements (17) und/oder bei Druckeinwirkung mittels des Elements (17) auf die Betätigungsfläche (13) ein Signal erzeugt, und dass das Signal zum Schalten und/oder Auslösen einer Funktion in der Art eines Schaltsignals dient, sowie dass vorzugsweise ein Gehäuse (16) zur Aufnahme der Betätigungsfläche (13) vorgesehen ist, insbesondere derart dass die Betätigungsfläche (13) eine im wesentlichen geschlossene Oberfläche am Gehäuse (16) bildet.
Verfahren zur Erzeugung einer Freiformlinse (8) für die Darstellung eines Bildelements (4) auf einer Anzeigefläche (3) bei Beleuchtung mittels eines Leuchtmittels (7), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildelement (4) in einzelne Punkte (P1, P2, P3) in der Art von Pixeln zerlegt wird, dass das von dem Leuchtmittel (7) ausgestrahlte Licht (19) in Strahlenbündel (19a, 19b, 19c) entsprechend der Anzahl der Punkte (P1, P2, P3) aufgeteilt wird, und dass jedem Punkt (P1, P2, P3) eine Einzellinse (18a, 18b, 18c) in der Freiformlinse (8) sowie ein Strahlenbündel (19a, 19b, 19c) korrespondierend zugeordnet wird, derart dass das auf die Einzellinse (18a, 18b, 18c) auftreffende Strahlenbündel (19a, 19b, 19c) auf den korrespondierenden Punkt (P1, P2, P3) auf der Anzeigefläche (3) gelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzellinse (18a, 18b, 18c) derart ausgestaltet ist, dass deren Fokus für das jeweilig auftreffende Strahlenbündel (19a, 19b, 19c) im korrespondierenden Punkt (P1, P2, P3) auf der Anzeigefläche (3) befindlich ist, insbesondere indem die Ausrichtung der Einzellinse (18a, 18b, 18c) zum jeweiligen Strahlenbündel (19a, 19b, 19c) und/oder die Krümmung der Einzellinse (18a, 18b, 18c) und/oder die Brechkraft der Einzellinse (18a, 18b, 18c) und/oder der Brechungsindex für das Material der Einzellinse (18a, 18b, 18c) entsprechend gewählt wird.