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HINTERGRUND
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a. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen von zwei Grafiken. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Anzeigevorrichtung zur Verwendung in einem beweglichen Steuerelement, beispielsweise einer Taste, einem Schalter oder einem Knopf, das in einem Fahrzeug benutzt werden kann.
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b. Stand der Technik
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Drucktasten werden an verschiedenen Schnittstellen zum Steuern vieler unterschiedlicher Funktionen benutzt. Typischerweise ist jede Taste mit Text, einem Symbol oder einer anderen visuellen Anzeige markiert, die auf die jeweilige Funktion oder den jeweiligen Aktivierungszustand hinweist. In dieser Beschreibung werden Text, Symbole oder visuelle Anzeigen dieser Art als „Grafik” bezeichnet. Die Grafik kann dann steuerbar angezeigt werden, wenn die Taste von einem Benutzer gedrückt wird, beispielsweise durch Ein- oder Ausschalten von Hintergrundbeleuchtung, um jeweils auf die Aktivierung bzw. Deaktivierung einer Funktion hinzuweisen.
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In Anwendungen, bei denen eine große Anzahl verschiedener Steuerelemente erforderlich oder wünschenswert sind, kann ein Problem entstehen, wenn die Anzahl der benötigten Tasten den verfügbaren Platz übersteigt, während die Tasten immer noch groß genug für eine bequeme Benutzung sein müssen.
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Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, zwei verschiedene Grafiken auf jeder Taste bereitzustellen, wobei jede Grafik einer anderen Funktion zugeordnet ist. Wenn die Taste zum Ausführen einer ersten Funktion konfiguriert ist, wird auf diese Weise eine erste Grafik angezeigt, und wenn die Taste zum Ausführen einer zweiten Funktion konfiguriert ist, wird eine zweite Grafik angezeigt. Allerdings ergibt sich dann ein weiteres Problem in Bezug darauf, wie zu einem jeweiligen Zeitpunkt nur eine der zwei Grafiken gezielt für den Benutzer angezeigt wird, während die nicht benutzte Grafik verborgen wird.
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Einige bekannte Lösungen für dieses Problem benutzen Farbfilter, die den einzelnen Grafiken zugeordnet sind, in Kombination mit zwei oder mehr separaten Lichtquellen, die zwei Beleuchtungsfarben bereitstellen. Bespiele für solche Ansätze des Stands der Technik, die Farbe nutzen, sind in den Patentdokumenten
FR 2928223 A1 und
JP 2008-015122 A beschrieben. Durch Wechseln der Beleuchtungsfarbe kann die dem Benutzer angezeigte Grafik geändert werden. Bei diesem Verfahren liegt jedoch eine Einschränkung hinsichtlich der auswählbaren Farben vor, da sich ihre Wellenlängen ausreichend unterscheiden müssen, damit die Filter so arbeiten, dass eine der zwei Grafiken ausgeschlossen wird.
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Damit die einzelnen Grafiken besser unterschieden werden können, stellen viele Anzeigen des Stands der Technik die Grafiken benachbart zueinander bereit, so dass das Vorhandensein einer ersten der Grafiken das Erscheinungsbild einer zweiten Grafik auch dann nicht verändert, wenn nur eine der Grafiken beleuchtet Das Bereitstellen der Grafiken in dieser Anordnung erfordert jedoch zwangsläufig eine Taste mit einer größeren Fläche als bei überlagernden Grafiken.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Mittel zur Anzeige von mehr als einer Grafik in einem einzelnen Anzeigebereich bereitzustellen, bei dem es sich um einen festen Anzeigebereich oder einen Teil eines beweglichen Steuerelements, wie etwa einer Taste, handeln kann.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung wird eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen von zwei Grafiken bereitgestellt, wobei die Anzeigevorrichtung Folgendes umfasst:
- – ein erstes lichtdurchlässiges Substrat mit einer Vorderfläche und einer Rückseitenfläche, wobei das erste lichtdurchlässige Substrat auf seiner Rückseitenfläche wenigstens eine geätzte Region aufweist, die einer anzuzeigenden ersten Grafik entspricht;
- – ein zweites lichtdurchlässiges Substrat, das hinter und beabstandet vom ersten lichtdurchlässigen Substrat angeordnet ist, wobei das zweite lichtdurchlässige Substrat eine Vorderfläche und eine Rückseitenfläche aufweist, und das zweite lichtdurchlässige Substrat auf seiner Vorderfläche wenigstens eine geätzte Region aufweist, die einem Negativ der ersten Grafik entspricht;
- – eine erste Lichtquelle, die dazu angeordnet ist, Licht in das erste lichtdurchlässige Substrat abzustrahlen, derart, dass das erste lichtdurchlässige Substrat als ein Hohllichtleiter dient, der das abgestrahlte Licht im ersten lichtdurchlässigen Substrat zu der wenigstens einen geätzten Region leitet;
- – eine zweite Lichtquelle, die hinter dem zweiten lichtdurchlässigen Substrate positioniert ist und dazu angeordnet ist, Licht durch das erste und zweite lichtdurchlässige Substrat zu einem Betrachter der Anzeige abzustrahlen; und
- – eine Maskenschicht, die wenigstens eine lichtundurchlässige Region umfasst, wobei der wenigstens eine lichtundurchlässige Bereich einer zweiten anzuzeigenden Grafik entspricht, wobei die Maskenschicht zwischen der zweiten Lichtquelle und der Rückseitenfläche des ersten lichtdurchlässigen Substrats vorgesehen ist; wobei, bei der Benutzung, wenn die erste Lichtquelle leuchtet und die zweite Lichtquelle nicht leuchtet, Licht, das im ersten lichtdurchlässigen Substrat geleitet wird, auf den bzw. die geätzten Bereich(e) an der Rückseitenfläche des ersten lichtdurchlässigen Substrats fällt und aus der Vorderfläche des ersten lichtdurchlässigen Substrats heraus geleitet wird, wodurch einem Betrachter der Anzeige nur die erste Grafik angezeigt wird; und wenn die zweite Lichtquelle leuchtet und die erste Lichtquelle nicht leuchtet, Licht, das von der zweiten Lichtquelle abgestrahlt wird, von dem oder den lichtundurchlässigenn Bereichen der Maskenschicht blockiert wird und durch die lichtdurchlässigen Bereiche und durch das erste und zweite lichtdurchlässige Substrat tritt, wodurch einem Betrachter der Anzeige nur die zweite Grafik angezeigt wird; wobei das hindurchtretende Licht auch entweder durch den bzw. die geätzten Bereich(e) an der Rückseitenfläche des ersten lichtdurchlässigen Substrats oder durch den bzw. die geätzten Bereiche an der Vorderfläche des zweiten lichtdurchlässigen Substrats tritt, derart, dass die erste Grafik verborgen bleibt, wenn die zweite Grafik angezeigt wird.
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In dieser Patentbeschreibung werden die Begriffe „Vorder-” und „nach vorne” in Bezug auf Merkmale verwendet, die im Verhältnis einem Benutzer, der die Anzeigegrafiken betrachtet, näher sind oder diesem zugewandt sind. Ebenso werden die Begriffe „Rück-” oder „nach hinten” in Bezug auf Merkmale verwendet, die im Verhältnis am weitesten von einem Benutzer entfernt sind, der die Anzeigegrafiken betrachtet, oder von ihm abgewandt sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen das erste lichtdurchlässige Substrat und das zweite lichtdurchlässige Substrat im Wesentlichen die gleiche Dicke zwischen einer jeweiligen Vorder- und Rückseitenfläche oder Oberflächen der Substrate auf.
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Ebenso sind das erste lichtdurchlässige Substrat und das zweite lichtdurchlässige Substrat in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Luftspalt voneinander beabstandet.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn die geätzten Regionen des ersten lichtdurchlässigen Substrats und des zweiten lichtdurchlässigen Substrats nicht wellenlängenselektiv sind.
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Die geätzten Bereiche des ersten lichtdurchlässigen Substrats und des zweiten lichtdurchlässigen Substrats können Bereiche mit gerauter Oberfläche sein.
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Das erste lichtdurchlässige Substrat ist vorzugsweise für das Licht sowohl der ersten Lichtquelle als auch der zweiten Lichtquelle transparent. Ebenso ist die zweite lichtdurchlässige Schicht vorzugsweise für das Licht der zweiten Lichtquelle transparent. Wenn allerdings das Licht der einen oder der anderen Lichtquelle beispielsweise weißes Breitbandlicht ist, dann kann das eine oder das andere Substrat farbig sein, d. h. transparent für bestimmte Lichtwellenlängen, so dass die angezeigte Grafik die Farbe des einen farbigen Substrats annimmt.
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Vorzugsweise ist die Maskenschicht zwischen der Vorderfläche des zweiten lichtdurchlässigen Substrats und der Rückseitenfläche des ersten lichtdurchlässigen Substrats angeordnet.
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Besonders bevorzugt umfasst die Maskenschicht wenigstens ein lichtundurchlässiger Bereich an der Vorderfläche des zweiten lichtdurchlässigen Substrats, die durch eine Schicht auf einem Bereich der Vorderfläche des zweiten lichtdurchlässigen Substrats bereitgestellt wird, so dass kein separates Maskensubstrat benötigt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Maskenschicht lichtundurchlässige bedruckte Bereiche an der Vorderfläche des zweiten lichtdurchlässigen Substrats. Die Maskenschicht weist wenigstens einen lichtundurchlässigen Bereich in einer Form auf, die einer Umkehrung oder einem Negativ der Form einer zweiten anzuzeigenden Grafik entspricht. Das zweite lichtdurchlässige Substrat weist außerdem an derselben Vorderfläche geätzte Bereiche in einer Form auf, die der Form einer Umkehrung oder eines Negativs des bzw. der geätzten Bereich(e) entsprechen, welche die erste Grafik bildet bzw. bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überlagert die Maskenschicht einen Teil (aber nicht die Gesamtheit) der geätzten Bereiche an der Vorderfläche des zweiten lichtdurchlässigen Substrats.
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Die lichtundurchlässige(n) Region(en) ist bzw. sind jeweils vorzugsweise schwarz; nicht nur, um auf diese Weise alle Wellenlängen des Lichts zu blockieren, das von der zweiten Lichtquelle abgestrahlt wird, sondern auch, damit der lichtundurchlässige Bereich etwaiges auftreffendes Licht absorbiert, das von externem Umgebungslicht stammt, welches auf die Anzeigevorrichtung fällt. Dies trägt dazu bei, das Erscheinen der Schicht, welche die Umkehrung der zweiten Grafik bildet, für einen Benutzer der Vorrichtung zu verbergen, wenn externes Umgebungslicht, beispielsweise Sonnenlicht, auf die Anzeigevorrichtung fällt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind beide Substrate planar, obwohl einigen Substraten auch in gewissem Umfang gekrümmt sein können, was dann wünschenswert sein kann, wenn die Anzeigevorrichtung für eine gekrümmte Taste oder hinter einem gekrümmten Anzeigefeld oder Instrumentenbrett benutzt werden soll. Vorzugsweise sind das erste und das zweite lichtdurchlässige Substrat parallel. In einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, ein erstes lichtdurchlässiges Substrat bereitzustellen, das planar ist und das mit einem Hohllichtleiter verbunden ist, der sich senkrecht zum ersten lichtdurchlässigen Substrat erstreckt, um Licht von der ersten Lichtquelle zum ersten lichtdurchlässigen Substrat zu leiten.
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Die Anzeigevorrichtung kann ferner einen Stützrahmen zum Tragen sowohl des ersten lichtdurchlässigen Substrats als auch des zweiten lichtdurchlässigen Substrat umfassen. Vorzugsweise begrenzt der Stützrahmen einen pyramidenförmigen Raum hinter dem zweiten lichtdurchlässigen Substrat, und die zweite Lichtquelle strahlt Licht in die Spitze des pyramidenförmigen Raums ab, derart, dass das zweite lichtdurchlässige Substrat von der zweiten Lichtquelle gleichmäßig beleuchtet wird.
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Vorzugsweise umfasst die Anzeigevorrichtung ferner eine transparente oder milchige Abdeckung vor dem ersten lichtdurchlässigen Substrat.
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Die erste und die zweite Lichtquelle sind vorzugsweise Leuchtdioden (LEDs), und zwar aufgrund ihrer allgemein geringen Größe und geringen Leistungsaufnahme im Vergleich zu anderen Lichtquellen.
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Um das Leuchten der Lichtquellen zu steuern, sind die erste und die zweite Lichtquelle vorteilhaft an einer gemeinsamen Platine angebracht. Insbesondere ist die Platine hinter dem zweiten lichtdurchlässigen Substrat angeordnet.
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Die Erfindung stellt ferner eine Drucktaste bereit, die eine Anzeigevorrichtung aufweist, wobei die Anzeigevorrichtung erfindungsgemäß ist. In dieser Ausführungsform können die erste und die zweite Grafik zwei verschiedenen Funktionen der Drucktaste entsprechen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung soll nun in ausschließlich beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen weiter beschrieben werden; es zeigen:
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1 einen Querschnitt einer Anzeigevorrichtung, die eine Doppelgrafikdrucktaste gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 ein Beispiel einer ersten Grafik, die an der Taste aus 1 angezeigt werden kann;
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3 eine Umkehrung der ersten Grafik aus 2;
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4 eine Umkehrung einer zweiten Grafik, die an der Taste aus 1 angezeigt werden kann; und
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5 eine einander überlagernde erste und zweite Grafik.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt eine Anzeigevorrichtung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Anzeigevorrichtung 10 ist dazu angeordnet, eine von zwei Grafiken auf einer Drucktaste 12 anzuzeigen, und zwar abhängig von einer ausgewählten Funktion der Taste 12, die wiederum einen Beleuchtungszustand zum selektiven Beleuchten der einen oder der anderen Grafik bestimmt.
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In diesem Beispiel ist die Drucktaste 12 mit einem fest angeordneten Gehäuse 14 angebracht, das beispielsweise Teil eines Fahrzeugarmaturenbretts bilden kann. Die Drucktaste 12 umfasst eine Abdeckung 16, die die Bauteile der Anzeigevorrichtung 10 von einem Benutzer der Taste 12 abschirmt. Die Abdeckung ist, wenn sie von einem Benutzer gedrückt wird, relativ nach vorne und hinten verschiebbar, wie durch Pfeil 5 angezeigt. Die Abdeckung 16 weist eine im Allgemeinen quadratische Vorderfläche oder Seite 18 und vier ähnliche Seitenwände 20 auf, wobei sich jede der Seitenwände 20 senkrecht von einer jeweiligen Kante 22 der Vorderfläche 18 aus erstreckt. Die Vorderfläche 18 ist transparent, milchig oder wenigstens teilweise durchscheinend und soll an späterer Stelle beschrieben werden.
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Die Seitenwände 20 sind wenigstens teilweise in einer Öffnung 24 im Gehäuse 14 aufgenommen, so dass die Vorderfläche 18 der Abdeckung 16 in einer Ebene parallel zu, aber versetzt gegenüber einer Vorderfläche 26 des Gehäuses 14 liegt, und so, dass ein Vorderabschnitt 27 der Abdeckung 16 aus dem Gehäuse 14 herausragt.
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Die Drucktaste 12 weist ferner einen Stützrahmen 28 auf, der hinter und innerhalb der Abdeckung 16 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform weist der Stützrahmen 28 einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf und umfasst vier einstückig ausgebildete Seitenwände 30, die jeweils eine ähnliche Form aufweisen. Jede der Seitenwände 30 umfasst eine Außenfläche 32, die in einer Ebene parallel zu einer jeweiligen Seitenwand 20 der Abdeckung 16 liegt, und eine Innenfläche 34, die in einem Winkel gegenüber der jeweiligen Außenfläche 32 geneigt ist. Auf diese Weise weist jede Seitenwand 30 einen im Allgemeinen dreieckigen Querschnitt auf, und die vier Innenflächen 34 begrenzen einen pyramidenförmigen Raum 36 durch die Mitte des Rahmens 28. Die, Innenflächen 34 sind derart abgewinkelt, dass die Öffnung an einer Vorderfläche 38 des Rahmens eine größere Fläche aufweist als die Öffnung an einer Rückseitenfläche 40 des Rahmens 28.
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Die Rückseitenfläche 40 des Stützrahmens 28 steht in Kontakt mit einem oder mehreren Druckblöcken 42, wo die Rückseitenfläche sich mit den einzelnen Innenflächen 34 verbindet. Jeder Druckblock 42 ist an elastischen Armen 44 angebracht, die den Druckblock 42 von einer Platine 46 entfernt halten, die hinter dem Gehäuse 14 angebracht ist.
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Um die Drucktaste 12 zu bedienen, drückt ein Benutzer mit seinem Finger oder Daumen gegen die Vorderfläche 18 der Abdeckung 16 und schiebt die Abdeckung 16 weiter in die Öffnung 24. Dies drückt den Stützrahmen 28 gegen die einzelnen Druckblöcke 42 und drängt die einzelnen Druckblöcke 42 zur Platine 46 hin. Ein Kontaktpunkt 48 an jedem Druckblock 42 tritt in Kontakt mit der Platine 46, wenn die Tastenabdeckung 16 gedrückt wird 5 und schließt abhängig von der ausgewählten Funktion der Drucktaste 12 den erforderlichen Schaltkreis.
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Die Drucktaste 12 ist dazu ausgelegt, zwei verschiedene Funktionen aufzuweisen, die vom jeweiligen Status der Schaltungen zu einem jeweiligen Zeitpunkt abhängig sind. Auf diese Weise ist die Taste 12 dazu ausgelegt, selektiv eine oder die andere von zwei verschiedenen Grafiken anzuzeigen, die hier als erste. Grafik und zweite Grafik bezeichnet werden, und die jeweils, wenn sie beleuchtet werden, durch die Vorderseite 18 der Abdeckung 16 der Taste 12 hindurch sichtbar sind, und auf die aktuelle Funktion der Taste 12 hinweisen.
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Um Grafiken auf diese Weise anzuzeigen, umfasst die Drucktaste 12 eine erste lichtdurchlässige Schicht ein erstes lichtdurchlässiges Substrat 50, die bzw. das in dieser Ausführungsform einen planaren Hohllichtleiter 50 umfasst, der in Bezug auf den Stützrahmen 28 vorne und im Inneren der Abdeckung 16 angeordnet ist. Das erste lichtdurchlässige Substrat 50 erstreckt sich vollständig über einen Anzeigebereich 52 und ist zwischen der Vorderfläche 38 des Stützrahmens 28 und der Vorderfläche 18 der Abdeckung 16 angeordnet. Das erste lichtdurchlässige Substrat 50 ist an einer Kante des Anzeigebereichs 52 mit einem Hohllichtleiterschaftabschnitt 54 verbunden, der sich senkrecht vom Anzeigebereich 52 fort erstreckt und zwischen einer der Seitenwände 30 des Stützrahmens 28 und einer der Seitenwände 20 der Abdeckung 16 angeordnet ist.
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Das erste lichtdurchlässige Substrat 50 und der Hohllichtleiterschaftabschnitt 54 sind einstückig aus einem klaren, transparenten Material ausgebildet, beispielsweise durch Formen von Poly(methylmethacrylat) (PMMA) oder Polycarbonat (PC).
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Das erste Substrat 50 weist eine Dicke auf, die durch den Abstand zwischen der Vorder- und Rückseitenfläche oder den Oberflächen 68, 56 des Substrats definiert wird. Die Rückseitenfläche 56 des ersten Substrats 50 weist wenigstens eine geätzte Region 58 auf. Abhängig von dem Material, das für das Substrat 50 ausgewählt wird, können die geätzten Bereiche 58 gebildet werden durch: chemisches Ätzen, beispielsweise mithilfe einer Säure oder eines Lösungsmittels; physisches Ätzen, beispielsweise durch Sandstrahlen; oder Laserätzen. Die Ätzung ist vorzugsweise derart eine Oberflächenrauheit oder -strukturierung, dass die Dicke des Substrats im Wesentlichen sowohl in den geätzten als auch in den nicht geätzten Bereichen gleich ist.
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Der geätzte Bereich 58 entspricht einer anzuzeigenden ersten Grafik 60, wovon in 2 ein Beispiel gezeigt ist. In 2 weist der geätzte Bereich 58 die Form eines Pluszeichens auf. Im Allgemeinen werden die geätzten Bereiche 58 innerhalb der Begrenzungen des Anzeigebereichs 52 durch wenigstens einen nicht geätzten Bereich 58' begrenzt, die im Beispiel aus 2 die Umkehrung oder das Negativ der Form des geätzten Bereichs 58 ist.
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Eine erste Lichtquelle 62, die in dieser Ausführungsform eine Leuchtdiode (LED) 62 ist, ist nahe an einem freien Ende 64 des Hohllichtleiterschaftabschnitts 54 angeordnet. Wenn sie leuchtet, strahlt die LED 62 Licht in das Ende 64 des Hohllichtleiterschaftabschnitts 54 ab, der glatte und intern reflektierende Wände aufweist. Das abgestrahlte Licht wird durch totale interne Reflexion im Hohllichtleiterschaftabschnitt 54 zum ersten lichtdurchlässigen Substrat 50 geleitet, und dann mittels interner Reflexion von einer abgewinkelten Fläche 66 an der Verbindung zwischen dem Hohllichtleiterschaftabschnitt 54 und dem ersten lichtdurchlässigen Substrat 50 in den Anzeigebereich 52 gelenkt. Außer dem oder den geätzten Bereichen 58 weist das erste lichtdurchlässige Substrat 50 auch eine glatte und intern reflektierende Vorder- und Rückseitenfläche 68, 56 auf, weshalb Licht mittels totaler interner Reflexion durch das gesamte lichtdurchlässige Substrat 50 geleitet wird.
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Die geätzten Bereiche 58 weist bzw. weisen eine geraute Strukturierung auf, die dazu dient, Licht zu streuen, das intern aus dem Inneren des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50 auf den geätzten Bereich 58 fällt. Im Anzeigebereich 52 fällt ein Teil des intern geleiteten Lichts intern auf den geätzten Bereich 58 an der Rückseitenfläche 56 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50. Das intern auftreffende Licht wird von der Oberflächenrauheit der geätzten Region(en) 58 in alle Richtungen gestreut, wobei ein Teil des Lichts für den Benutzer nicht mehr zu sehen ist, da es nach hinten aus dem ersten lichtdurchlässigen Substrat heraus gestreut wird. Da das Substrat transparent ist, wird praktisch nichts von dem Licht, das intern auf den geätzten Bereich 58 fällt, von dem geätzten Bereich absorbiert. Daher wird das restliche Licht, das auf den geätzten Bereich fällt, im Körper des ersten lichtdurchlässigen Substrats nach vorne hin zur Vorderfläche 68 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50 hin gestreut. Die Vorderfläche 68 des Substrats 50 ist eine glatte, transparente Fläche, die sich über die volle Erstreckung des Anzeigebereichs 52 erstreckt. Ein Teil des nach vorne gestreuten Lichts weist einen hohen internen Einfallwinkel auf (gemessen in Bezug auf eine Normale zu einer Fläche) und bleibt durch totale interne Reflexion in dem Hohllichtleiter gefangen, der durch das erste lichtdurchlässige Substrat 50 gebildet wird; doch weist ein Teil des nach vorne gesteuerten Lichts einen internen Einfallwinkel auf, der flach genug ist, dass dieses Licht aus der Vorderfläche 68 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50 heraus tritt. Das aus dem ersten lichtdurchlässigen Substrat 50 abgestrahlte Licht tritt dann derart durch wenigstens eine durchscheinende oder transparente Region an der Vorderfläche 18 der Abdeckung 16, dass die erste Grafik 60 für einen Betrachter der Anzeigevorrichtung 10 sichtbar ist.
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Die nicht geätzten Bereich 58' bleiben dann im Wesentlichen dunkel oder unbeleuchtet, während die erste Grafik 60 für einen Betrachter der Anzeigevorrichtung 10 sichtbar ist.
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Ein Fachmann wird verstehen, dass die Vorderfläche 18 der Abdeckung 16 selbstverständlich nicht vollständig transparent sein muss; in der Tat ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung diese milchig, d. h. mit einem Farbstoff neutraler Dichte gefärbt, der einen Großteil des externen Umgebungslichts absorbiert, das auf die Anzeigevorrichtung 10 fällt, um auf diese Weise den Innenaufbau der Anzeigevorrichtung vor dem Benutzer zu verbergen.
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In dieser Ausführungsform ist die erste Lichtquelle 62 an der Platine 46 angebracht. Um die Bewegung der Taste 12 zuzulassen, beispielsweise wenn sie gedrückt wird, ist um die Lichtquelle 62 ein Abschirmungselement 69 vorgesehen. Das Abschirmungselement 69 umfasst Wandabschnitte 71, die sich im Wesentlichen senkrecht von der Fläche der Platine 46 erstrecken. Ein Zwischenraum 73 zwischen den Wandabschnitten 71 ist an seiner kleinsten Stelle annähernd gleich einer Breite des Hohllichtleiterschaftabschnitts 54, so dass das Ende 64 des Schaftabschnitts 54 zwischen den Wandabschnitten 71 aufgenommen ist. Die Höhe der Wandabschnitte 71 ist derart, dass das Ende 64 des Schaftabschnitts 54 sich innerhalb des Zwischenraums 73 an oder nahe bei einem oberen Ende 75 des Wandabschnitts 71 befindet, wenn die Taste 12 in einem nicht gedrückten Zustand ist. Wenn die Taste 12 in einem gedrückten Zustand ist, bewegt sich das Ende 64 des Schaftabschnitts 54 in dem Zwischenraum 73 abwärts zur Lichtquelle 62 hin.
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In dieser Ausführungsform sind die Innenflächen 77 der Wandabschnitte 71 so abgewinkelt, dass der Zwischenraum 73 sich zum oberen Ende 75 hin verjüngt. Auf diese Weise wird das Licht, das von der Lichtquelle 62 abgestrahlt wird, in das Ende 64 des Hohllichtleiterschaftabschnitts 54 gelenkt.
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Die Drucktaste 12 umfasst ferner eine zweite lichtdurchlässige Schicht oder ein zweites lichtdurchlässiges Substrat 70, die bzw. das sich vollständig über den Anzeigebereich 52 erstreckt. Das zweite Substrat weist eine Dicke auf, die durch den Abstand zwischen der Vorder- und Rückseitenfläche 74, 79 des Substrats definiert wird. Die Dicke des zweiten Substrats 70 ist die gleiche wie diejenige des ersten Substrats 50. Das zweite lichtdurchlässige Substrat 70 ist hinter dem Anzeigebereich 52 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50 angeordnet, und in dieser Ausführungsform ist das zweite lichtdurchlässige Substrat 70 in einem Absatz 72 an der Vorderfläche 38 des Stützrahmens 28 angeordnet. Auf diese Weise sitzt das zweite lichtdurchlässige Substrat 70 in der Öffnung der Vorderfläche 38 des Stützrahmens 28 und deckt sie ab.
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Das zweite lichtdurchlässige Substrat 70 ist vorzugsweise aus dem gleichen klaren, transparenten Material wie das erste lichtdurchlässige Substrat 50 gebildet, beispielsweise durch Formen von Poly(methacrylat) (PMMA) oder Polycarbonat (PC).
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Die Vorderfläche 74 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 weist eine oder mehrere geätzte Regionen 76 auf, die einer Umkehrung oder einem Negativ 78 der ersten Grafik 60 entsprechen, wie in 3 gezeigt. Die geätzte(n) Region(en) 76 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 innerhalb der Begrenzungen des Anzeigebereichs 52 begrenzt bzw. begrenzen daher eine oder mehrere nicht geätzte Regionen 76', die die gleiche Form wie die erste Grafik 60 aufweisen.
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Abhängig von dem Material, das für das Substrat 70 gewählt wird, können die geätzten Bereiche 76 gebildet werden durch: chemisches Ätzen, beispielsweise mithilfe einer Säure oder eines Lösungsmittels; physisches Ätzen, beispielsweise durch Sandstrahlen; oder Laserätzen.
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Die geätzte(n) Region(en) 76 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 ist bzw. sind an der Vorderfläche 74 des zweiten Substrats vorgesehen, und die geätzte(n) Region(en) 58 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50 ist bzw. sind an der Rückseitenfläche 56 des ersten Substrats vorgesehen. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass es möglich ist, die jeweiligen Ebene der geätzten Bereiche 58, 76 in große Nähe zueinander zu bringen und auf diese Weise Parallaxeneffekte zu minimieren, wie im Folgenden ausführlicher erläutert werden soll. Die Anzeigevorrichtung 10 umfasst ferner eine Maskenschicht 80 in einer Form, die einer Umkehrung 82' der Form einer zweiten anzuzeigenden Grafik 82 entspricht, die in diesem Beispiel eine Ziffer „2” ist, wie in 4 und 5 gezeigt. Die Maskenschicht 80 bildet wenigstens eines lichtundurchlässigen Bereichs, die in dieser Ausführungsform einen fortlaufend bedruckten Bereich 82' an der Vorderfläche 74 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 ist, die die umgekehrte oder negative Form der Ziffer „2” aufweist. Die Maske definiert auf diese Weise einen nicht bedruckten Bereich oder einen nicht bedruckten Bereich 83 an der Vorderfläche 74 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70. Der nicht bedruckte Bereich ist ein transparenter Bereich 83 in Form der zweiten Grafik 82. Licht kann dann durch den nicht bedruckten Bereich 83 scheinen, um die zweite Grafik anzuzeigen 82.
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Die Maskenschicht und die geätzte(n) Region(en) 76 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 sind auf derselben Seite des zweiten Substrats vorgesehen, wobei die Maskenschicht 80 die geätzte(n) Region(en) 76 überlagert. Der Vorteil davon ist, dass die geätzte(n) Region(en) 76 hinter der Maskenschicht auf diese Weise für den Betrachter der Anzeigevorrichtung 10 vollständig verborgen sind. Gleichzeitig ist das Bild, das von der zweiten Grafik 82 durch die Maskenschicht 80 bereitgestellt wird, dank der großen Nähe der Maskenschicht zu den benachbarten geätzten Schichten 58, 76 scharf abgegrenzt, und zwar sogar dann, wenn der Streueffekt durch das durchscheinende Leiten des Lichts durch diese geätzten Schichten vorhanden ist.
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Eine zweite Lichtquelle 84, die in dieser Ausführungsform eine zweite Leuchtdiode (LED) 84 ist, ist an der Platine 46 angebracht und zentral hinter dem Stützrahmen 28 angeordnet, derart, dass das von der Lichtquelle 84 abgestrahlte Licht, durch die Öffnung in der Rückseitenfläche 40 des Stützrahmens und durch den pyramidenförmigen Raum 36 zum zweiten lichtdurchlässigen Substrat 70 tritt. Aufgrund der abgewinkelten Innenflächen 34 der Wände 30 des Stützrahmens 28 und der resultierenden Form des Zwischenraums 36 wird das von der Lichtquelle 84 abgestrahlt Licht gleichmäßig über die gesamte Fläche des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 geleitet.
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Die geätzten Regionen 58, 76 des ersten und zweiten lichtdurchlässigen Substrats 50, 70 sind beide hinsichtlich des Leitens des Lichts von der zweiten Lichtquelle an den jeweiligen Rückseiten- und Vorderfläche 56, 74 des ersten und zweiten lichtdurchlässigen Substrats 50, 70 durchscheinend. Derart durchgelassenes Licht wird gestreut, und dies stellt den Vorteil bereit, dass das durchgelassene Licht zerstreut wird, so dass kein anderer Lichtstreukörper vor der zweiten Lichtquelle 84 benötigt wird.
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Ein Vorteil der Benutzung des Hohllichtleiters 54 zum Leiten von Licht von der ersten Lichtquelle zum ersten lichtdurchlässigen Substrat 50 liegt darin, dass sowohl die erste als auch die zweite Lichtquelle 62, 84 an einer gemeinsamen Platine 46 angebracht sein können und trotzdem während der Bewegung 5 der Tastenabdeckung eine optische Ausrichtung zueinander beibehalten 16. Daher wird die Anzeige der ersten Grafik oder der zweiten Grafik während der Druckbewegung 5 der Taste 12 nicht beeinträchtigt.
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Wenn die zweite Lichtquelle 84 leuchtet, wird das abgestrahlte Licht durch das zweite lichtdurchlässige Substrat 70 geleitet. Die lichtundurchlässigen Regionen 80 an der Vorderfläche 74 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 blockieren das geleitete Licht in diesen Regionen, und das abgestrahlte Licht tritt nur durch die nicht bedruckten Regionen 83 der Vorderfläche 74 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 und durch das erste lichtdurchlässige Substrat 50 zu einem Benutzer der Taste 12 hin. Das abgestrahlte Licht tritt durch transparente oder durchscheinende Regionen der Abdeckung 16, und auf diese Weise wird für den Benutzer ein beleuchtetes Bild der zweiten Grafik 82 angezeigt.
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Die geätzten Regionen 58 an der Rückseitenfläche 56 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50, die der ersten Grafik 60 entsprechen, und die geätzten Regionen 76 an der Vorderfläche 74 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70, die der Umkehrung oder dem Negativ 78 der ersten Grafik 60 entsprechen, sind derart ausgerichtet, dass sie miteinander übereinstimmen. Die Kombination der geätzten Regionen 58, 76 bedeutet, dass das gesamte Licht von der zweiten Lichtquelle 84, das nicht von der Maskenschicht 80 blockiert wird und dass durch das zweite und erste lichtdurchlässige Substrat 70, 50 tritt und daher für einen Benutzer der Vorrichtung 10 sichtbar ist, durch die eine oder die andere geätzte Region 58, 76 getreten ist. Der Grad oder die Stärke der Ätzung in den zwei geätzten Regionen 58, 76 wird derart gewählt, dass das Streuen durch diese Regionen beim Leiten von Licht von der zweiten Lichtquelle 84 im Wesentlichen gleich ist. Auf diese Weise wird die Form der geätzten Region, die die erste Grafik 60 bildet, im Wesentlichen von den geätzten Regionen 76 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 verborgen.
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Außerdem werden sowohl die erste Grafik 60 als auch die zweite Grafik 82 mit einem ähnlichen oder dem gleichen optischen Erscheinungsbild oder einer ähnlichen oder gleichen „Textur” angezeigt, da das Licht, das den Betrachter der Grafiken erreicht, in beiden Fällen durch ähnlich geätzte Bereiche 58, 76 gestreut wird.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist die Benutzung von zwei ähnlichen Substraten 50, 70, die vorzugsweise aus dem gleichen Material ausgebildet sind und die gleichen optischen Eigenschaften aufweisen. Dies gestattet es, dass die geätzten Bereiche (die im gleichen Ätzverfahren ausgebildet werden können) die gleichen Eigenschaften in Bezug auf das Vorwärtsstreuen von Licht aufweisen. Die zwei ähnlichen Substrate sind zudem jeweils ausreichend stabil, so dass sie die positiven und die negativen geätzten Regionen 58, 76 in Übereinstimmung miteinander halten. Dies gestaltet es auch einfacher diese geätzten Bereich in große Nähe zueinander zu bringen, ohne dass sie einander berühren, um auf diese Weise jeden wahrnehmbaren Parallaxeneffekt zwischen den ausgerichteten geätzten Bereichen 58, 76 zu minimieren oder zu eliminieren.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erkennbare sichtbare Ebene der ersten und zweiten Grafik im Wesentlichen identisch ist.
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Wenn also die zweite Lichtquelle 84 leuchtet und die erste Lichtquelle 62 ausgeschaltet ist, wird dem Benutzer eine gleichmäßige Beleuchtung der zweiten Grafik 82 präsentiert, ohne dass Schwankungen in der Beleuchtung aufgrund der geätzten Regionen 58 der ersten Grafik 60 vorliegen. Auf diese Weise ist die erste Grafik 60 verborgen oder versteckt, wenn die zweite Lichtquelle 84 leuchtet, und die zweite Grafik 82 wird angezeigt.
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Wären die negativen oder umgekehrten geätzten Regionen 76 nicht vorhanden, würde ein Teil des Lichts, das durch das zweite lichtdurchlässige Substrat 70 tritt, um 82 die zweite Grafik anzuzeigen, auf die geätzten Regionen 58 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50 treffen, während ein Teil des Lichts durch das erste lichtdurchlässige Substrat 50 hindurchtreten würde, ohne auf die geätzten Regionen 58 zu treffen. Dies würde zu Schwankungen in der angezeigten Lichtstärke führen, verursacht von den geätzten Regionen 58 in der Form der ersten Grafik 60. Auf diese Weise wäre die erste Grafik 60 für einen Betrachter der Anzeige 10 immer noch teilweise sichtbar.
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Die erste und zweite Lichtquelle 62, 84 können die gleichen Spektraleigenschaften aufweisen, indem sie beispielsweise beide vom gleichen Typ einer weißen oder farbigen LED sind. Unter Berücksichtigung unterschiedlicher optischer Verluste auf den unterschiedlichen optischen Wegen, insbesondere der unterschiedlichen relativen Effizienz der Streuung und der Lichtdurchlässigkeit auf den optischen Wegen, kann die Lichtstärke von den zwei Lichtquellen natürlich unterschiedlich sein. Es ist auch möglich, dass die erste und die zweite Lichtquelle 62, 84 derart unterschiedliche Farben aufweisen, dass die erste und die zweite Grafik in jeweils der einen oder der anderen Farbe dargestellt werden. Die einzige Voraussetzung besteht darin, dass das Streuen von den geätzten Regionen 58, 76 am ersten und zweiten lichtdurchlässigen Substrat 50, 70 in Bezug auf das Licht der zweiten Lichtquelle 84 angepasst ist, damit die erste Grafik 60 verborgen wird, wenn die zweite Grafik 82 angezeigt wird.
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Obwohl in dieser Ausführungsform die Maskenschicht 80 durch bedruckte Regionen 80 an der Vorderfläche 74 der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 70 gebildet ist, kann die Maskenschicht 80 in anderen Ausführungsformen auch eine separate Schicht sein. Die Maskenschicht 80 kann an einer geeigneten Position zwischen der zweiten Lichtquelle 84 und der Rückseitenfläche 56 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50 vorgesehen sein.
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In dieser Ausführungsform ist das zweite lichtdurchlässige Substrat 70 parallel zu, aber beabstandet von dem Anzeigebereich 52 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50, derart, dass ein minimaler Spalt 86 zwischen der Rückseitenfläche 56 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50 und der Vorderfläche 74 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats 70 besteht. Dieser Spalt 86, bei dem es sich in einer bevorzugten Ausführungsform um einen Luftspalt 86 handelt, ist notwendig, um zu verhindern, dass die geätzten Regionen 76 am zweiten lichtdurchlässigen Substrat 70 das Leiten des Lichts im Anzeigebereich 52 des ersten lichtdurchlässigen Substrats 50 beeinflussen. Wäre der Luftspalt 86 nicht vorhanden und wäre die Vorderfläche 74 des zweiten lichtdurchlässigen Substrats in Kontakt mit der Rückseitenfläche 56 des Anzeigebereichs 52, würden die geätzten Regionen 76 bewirken, dass Licht, das im ersten lichtdurchlässigen Substrat 50 geleitet wird, aus der Vorderfläche 68 des ersten Substrats 50 heraus gelenkt würde, und die erste Grafik 60 wäre nicht sichtbar.
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Diese Auslegung der Anzeigevorrichtung 10 gestattet es, dass zwei Grafiken selektiv in demselben Anzeigebereich 52 angezeigt werden, der Teil eines beweglichen Steuerelements, beispielsweise eine Taste, wie oben beschrieben, sein kann, oder der Teil eines fest angeordneten Anzeigefelds, wie etwa eines Fahrzeugarmaturenbretts, sein kann. 5 zeigt die relativen Positionen der ersten und zweiten Grafik 60, 82 an der Vorderfläche 18 der Taste 12 in der oben beschriebenen Ausführungsform. Obwohl in diesem Beispiel die erste und zweite Grafik 60, 82 als einander vollständig überlagernd dargestellt Wurden, wird man verstehen, dass die erste und zweite Grafik sich in anderen Ausführungsformen der Erfindung nur teilweise oder gar nicht überlagern können, weshalb Fälle vorliegen können, in denen beide Grafiken gleichzeitig angezeigt werden. Alle derartigen Ausführungsformen liegen im Umfang der Erfindung, solange dann, wenn nur jeweils eine der Grafiken gleichzeitig angezeigt wird, das Ätzen der Oberflächen des ersten und des zweiten lichtdurchlässigen Substrats derart ist, dass die erste Grafik verborgen ist, wenn die zweite Grafik angezeigt wird.
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Wenn während des Betriebs der Anzeige 10 die erste Grafik 60 angezeigt werden soll, wird die erste Lichtquelle 62 zum Leuchten gebracht, und die zweite Lichtquelle 84 wird ausgeschaltet. Wenn aufgrund einer Änderung der Funktion der Taste 12 die zweite Grafik 82 angezeigt werden muss, wird die erste Lichtquelle 62 ausgeschaltet, und die zweite Lichtquelle 84 wird zum Leuchten gebracht. Auf diese Weise wird abhängig von der gegenwärtigen Funktion der Taste 12 eine der zwei Grafiken 60, 82 beleuchtet.
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Es versteht sich, dass die Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung zwar in Bezug auf die Anzeige von Grafiken oder Symbolen 60, 82 auf einer Taste 12 beschrieben wurde, die Anzeigevorrichtung 10 jedoch auch in anderen Anzeigen benutzt werden kann, insbesondere wenn nur ein beschränkter Anzeigebereich verfügbar ist. Die Anzeigevorrichtung 10 kann beispielsweise in Telefon-Headsets, in Anzeigen an Haushaltsgeräten oder in Fahrzeugarmaturenbrettern zum Anzeigen von Warnleuchten benutzt werden.
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Daher stellt die oben beschriebene Erfindung ein verbessertes Mittel zum Anzeigen von mehr als einer Grafik ein einem einzelnen Anzeigebereich wie beispielsweise einer Taste dar. Da das optische System keine Farbfilter benutzt, um zwei unterschiedliche Bilder von unterschiedlicher Farbe anzuzeigen, sondern stattdessen geätzte Bereiche, die nicht farbselektiv sind, gestattet es die Erfindung, die unterschiedlichen Bilder in jeder gewünschten Farbe anzuzeigen, bestimmt durch die Spektralleistung der zwei Lichtquellen. So ist es möglich, Lichtquellen zu benutzen, deren Farbe derart steuerbar veränderbar ist, dass die Farbe der Grafik geändert werden kann, um einem Benutzer der Anzeigevorrichtung nützliche Informationen zu vermitteln. Ein Beispiel einer Lichtquelle, bei der sich die Farbe des abgestrahlten Lichts verändern lässt, ist ein LED-Modul mit roten, grünen und blauen LEDs, die in einem einzelnen Modul untergebracht sind. Die Erfindung stellt auch eine kompakte Anzeigevorrichtung bereit, die besonders in einer Fahrzeugumgebung nützlich ist, in welcher der Platz zum Anzeigen von Informationen an einen Fahrer oder Fahrgast begrenzt ist.
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Man wird erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und/oder Hinzufügungen in die oben beschriebenen Konstruktionen und Anordnungen der Teile eingebracht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 2928223 A1 [0005]
- JP 2008-015122 A [0005]
