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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigeelement sowie ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Anzeigeelementes, welches eine 3D-Tiefenwirkung enthaltener Symbole aufweist. Im Stand der Technik bekannt sind Bedienelemente und Bedienfelder mit Light-Panel-Display-Technologie, durch welche zwar Symboldarstellungen möglich sind, eine Tiefenwirkung hingegen nicht. Solche Bedienelemente und Bedienfelder sind auch im automobilen Bereich verwendbar, wo jedoch erhöhte Anforderungen an die Kratzfestigkeit von Oberflächen im Innenraum bestehen, welche mit Kunststoffen nicht immer zu erfüllen sind Zudem sind insbesondere bei Nachtfahrten beleuchtete Bedienelemente erforderlich, um die Orientierung des Anwenders zu gewährleisten und das Fortbewegungsmittel komfortabel bedienen zu können. Zwar sind komplexe 3D-Geometrien in Bedienelemente eingelassener Symbole möglich, jedoch fehlt es Kunststoffen mitunter an der erforderlichen optischen und haptischen Anwendererlebnisqualität.
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DE 20 2007 003 190 U1 offenbart einen Betätiger für ein elektrisches oder elektronisches Schaltelement aus einer Keramik.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kratzfeste sowie optisch und haptisch hochwertige Anzeigeelemente mit 3D-tiefenwirkenden Symbolen zu erzeugen.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Anzeigeelement sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Anzeigeelementes gelöst. Das Anzeigeelement umfasst eine Blende. Diese hat die Aufgabe, Licht lediglich an vordefinierten Stellen durchzulassen. Auf diese Weise kann ein transluzenter 3D-Körper durch die Blende angestrahlt werden. Die Blende und der transluzente 3D-Körper sind an beziehungsweise in einem transparenten Körper aus Keramik angeordnet, sodass die Blende den Einfall von Licht in den transluzenten 3D-Körper erlaubt, ohne dass der Anwender des Anzeigeelementes eine direkte Sichtverbindung durch den transparenten Grundkörper und die Blende in Richtung eines hinter der Blende angeordneten Leuchtmittels hat. Mit anderen Worten sorgt die Blende dafür, dass der transluzente 3D-Körper erleuchtet erscheint, während er in dem transparenten Grundkörper aus Keramik optisch "schwebt". Die Ausführung des transparenten Grundkörpers aus Keramik ermöglicht ein optisch und haptisch erstklassiges Anwendererlebnis. Hierfür kann die Oberfläche des Grundkörpers poliert sein und/oder eine berührungsempfindliche Oberfläche nach Art eines Touch-Screens erhalten.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Auch der 3D-Körper kann aus Keramik hergestellt werden, wodurch für den transparenten Grundkörper und den transluzenten 3D-Körper ähnliche Fertigungsschritte verwendet werden können. Auf diese Weise wird eine hochfeste und optisch ansprechende Verbindung geschaffen.
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Bevorzugt kann ein Bedienelement vorgesehen sein, welches dem 3D-Körper zugeordnet ist. Beispielsweise kann das Anzeigeelement als Oberfläche eines Bedienelementes ausgestaltet sein, welches eine durch den 3D-Körper symbolisierte Funktion bedient. Entsprechend einem ersten Beispiel kann das Bedienelement eine Druckfedermechanik umfassen, um einen mit dem Anzeigeelement versehenen Drucktaster darzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann das Bedienelement als berührungsempfindliche Oberfläche des Anzeigeelementes ausgestaltet sein. In diesem Fall kann die berührungsempfindliche Oberfläche insbesondere auf einer der Blende gegenüberliegenden Oberfläche des Grundkörpers angeordnet sein. Dies ermöglicht eine besonders flache, kompakte und staubgeschützte Oberfläche, welche sich einfach reinigen lässt.
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Der 3D-Körper kann bevorzugt in den Grundkörper eingeformt sein. Sofern der 3D-Körper und der Grundkörper aus ähnlichen Materialien (Keramik) hergestellt sind beziehungsweise hergestellt werden, kann beispielsweise ein gemeinsamer Sinter-Prozess verwendet werden, um ein jeweiliges dem 3D-Körper beziehungsweise dem Grundkörper zugeordnetes Gemenge auszuhärten.
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Eine Lichtquelle (z. B. umfassend eine LED beziehungsweise eine LED-Leiste) kann in das Anzeigeelement integriert sein und insbesondere vor der Blende angeordnet sein, sodass die Blende zwischen dem Grundkörper und der Lichtquelle angeordnet ist. Auf diese Weise ist das erfindungsgemäße Anzeigeelement unabhängig von dem Vorhandensein einer externen Lichtquelle. Zudem vereinfacht sich die Montage eines erfindungsgemäßen Anzeigeelementes beispielsweise in einem Fortbewegungsmittel.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Anzeigeelementes vorgeschlagen. Dieses umfasst ein Herstellen eines ersten und eines zweiten Gemenges. Sowohl das erste als auch das zweite Gemenge umfasst Keramikpartikel und Kunststoffpartikel. Zur Erzeugung farbiger Effekte können Metallsalze und/oder Mischkristalloxide und/oder Pigmente in dem ersten Gemenge und/oder in dem zweiten Gemenge zusätzlich enthalten sein. Aus dem ersten Gemenge wird ein 3D-Körper geformt, welcher in das zweite Gemenge eingebettet wird. Hierzu kann der 3D-Körper zunächst gehärtet und anschließend in das zweite Gemenge eingebettet werden oder in Form eines 2K- oder 3K-Prozesses (Mehrkomponentenspritzguss) mit dem zweiten Gemenge zusammengefügt werden. Zumindest das zweite Gemenge wird anschließend zu einem Grundkörper ausgehärtet, wobei auch das erste Gemenge zu einem 3D-Körper gehärtet werden kann. Der Härteprozess kann beispielsweise ein Entbindern und/oder ein Sintern umfassen. Anschließend wird eine Blende auf einer Seite des Grundkörpers angeordnet, von welcher aus der 3D-Körper des Anzeigeelementes später beleuchtet werden soll. Die Blende ist möglichst nahe an dem 3D-Körper anzuordnen, damit keine direkte Sichtverbindung des Anwenders durch den Grundkörper in Richtung der Lichtquelle möglich ist.
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Andererseits sollte der 3D-Körper die erforderliche Lichtmenge aufnehmen können, um sich gut gegenüber der Blende beziehungsweise dem Grundkörper optisch abzuheben.
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Anschließend kann der Grundkörper poliert werden, was insbesondere auf einer der Blende gegenüberliegenden Oberfläche zur Erhöhung des Wertigkeitseindrucks sinnvoll ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann ein Bedienelement (z. B. in Form einer berührungsempfindlichen transparenten Oberfläche und/oder in Form einer Federmechanik) auf dem Grundkörper vorgesehen werden. Auf diese Weise wird ein das Anzeigeelement umfassendes Bedienelement/elektrisches Schaltmittel geschaffen.
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Zusammengefasst verwirklicht das Ergebnis des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechend denjenigen, welche in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Anzeigeelement oben ausgeführt worden sind.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel (z. B. ein PKW, ein Transporter, ein LKW, ein Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeug) vorgeschlagen, welches ein Anzeigeelement aufweist, wie es in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt im Detail beschrieben worden ist. Mit anderen Worten ist das Anzeigeelement durch ein Verfahren erhältlich, wie es in Verbindung mit dem zweitgenannten Erfindungsaspekt beschrieben worden ist.
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Erfindungsgemäß hergestellte Anzeigeelemente ermöglichen Bedienelemente und Bedienfelder, welche eine Tiefenwirkung der in ihnen enthaltenen Symbole und/oder Ikonen und/oder Intarsien und/oder Logos aufweisen. Durch Integration der vorgenannten Einlagen, welche über eine 3D-Gestalt verfügen, in das Grundmaterial des Anzeigeelementes, welches aus Glas oder Keramik ausgeführt ist, wird eine Tiefenwirkung erzeugt. Zur Darstellung eines im Stand der Technik grundsätzlich bekannten Black- und/oder White-Panels mit dem erfindungsgemäßen Anzeigeelement, welches aus Grundmaterial und integrierten Symbolen besteht, ist lediglich das flächendeckende Hinterspritzen mit gefärbten Fluiden (z. B. Kunststoffen) auf einer Seite notwendig, wodurch eine Blende hergestellt wird. Diejenigen Stellen, an welcher die vorgenannten Einlagen integriert sind, werden beim flächigen Hinterspritzen ausgespart beziehungsweise maskiert. Des Weiteren können auch Aussparungen und/oder Maskierungen an anderen Stellen vorgesehen werden, wenn beispielsweise eine teilweise und/oder vollständige Durchleuchtung erzielt werden soll. Hinter einem derartig aufgebauten Anzeigeelement befindet sich dann eine Lichtquelle z. B. eine LED-Lichtquelle, die Licht in verschiedenen Farben aussenden kann (z. B. weiß, rot, blau oder grün). Das Grundmaterial des erfindungsgemäßen Anzeigeelementes und die Symbole/Ikonen/Intarsien, bestehen aus Keramik oder Glas. Dabei bestehen die Bedienelemente/-felder vorzugsweise aus demselben Material wie das Anzeigeelement inklusive 3D-Körper ("Einlage"). Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Anzeigeelement ein transluzentes und/oder transparentes Erscheinungsbild und die integrierten Symbole eine verstärkte oder gar vollständige Lichtundurchlässigkeit haben. Die Kratzfestigkeit, chemische Beständigkeit und die optische sowie haptische Hochwertigkeit wird bevorzugt durch amorphe und/oder kristalline Materialien (z. B. Glas und/oder Keramik) erzielt. Die Herstellung erfindungsgemäßer Anzeigeelemente mit integrierten Symbolen/Ikonen/Intarsien ist neben Gießen, Pressen oder additiven Verfahren (3D-Drucken) insbesondere über das keramische Spritzgussverfahren möglich. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des keramischen Mehrkomponentenspritzguss-Verfahrens zur Herstellung. Auf diese Weise ist eine erweiterte Formensprache der darstellenden Elemente beziehungsweise Bedieneinheiten mit Tiefenwirkung erreichbar. Die Darstellung von tiefenwirkenden Symbolen und Anzeigeelementen mit tiefenwirkenden Symbolen gelingt vorzugsweise mit folgenden Herstellungsschritten.
- – Masseaufbereitung
- – Formgebung
- – Thermische Behandlung (Endbindern, also Kunststoffabscheidung durch Verflüssigen, Verdampfen, chemisches Herauslösen und Sintern, nämlich Hitzeeinwirkung über einen längeren Zeitraum) und
- – Oberflächenbearbeitung (Polieren, Entspiegeln, Konservieren).
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Das erfindungsgemäße Anzeigeelement zeichnet sich durch einen vereinfachten Herstellungsprozess aus, da im Vergleich zur Black-/White-Panel-Technologie keine zweite Folie zur Symboldarstellung notwendig ist. Die erfindungsgemäß erzielbare ausgeprägte Tiefenwirkung ermöglicht beruhigte Oberflächen durch situationsbedingte Illumination der Symbole bei Verfügbarkeit der Funktion und/oder bei Nachtdesign zur Benutzerorientierung und Bedienungserleichterung. Durch unterschiedlich farbige Illuminationen können Betriebszustände und Verfügbarkeit codiert werden. Die erfindungsgemäßen Anzeigeelemente sind für hochwertige Erscheinungsbilder in Farbfolgen, Infotainment-Trainingssystemen, Kommunikationsgeräten, ID-Gebern und Kundenterminals verwendbar.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Anzeigeelementes;
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2 ein Ausführungsbeispiel eines ersten Arbeitsschrittes bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Anzeigeelementes;
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3 ein Ausführungsbeispiel eines zweiten Arbeitsschrittes bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Anzeigeelementes;
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4 ein Ausführungsbeispiel eines dritten Arbeitsschrittes bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Anzeigeelementes;
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5 ein Ausführungsbeispiel eines vierten Arbeitsschrittes bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Anzeigeelementes;
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6 zwei Beispiele für Tastelemente, welche mit Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Anzeigeelemente ausgestattet sind; und
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7 ein Ausführungsbeispiel eines Bedienfeldes umfassend mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Anzeigeelemente.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines geschichtet aufgebauten Anzeigeelementes 1, welches eine Blende 2, einen transparenten Grundkörper 3 und eine gegenüber der Blende 2 angeordnete berührungsempfindliche Oberfläche 6 als Bedienelement aufweist. Innerhalb des transparenten Grundkörpers 3 ist ein transluzenter 3D-Körper 4 in Form eines Gefahrensymbols angeordnet. Aufgrund einer vom Grundkörper 3 unterschiedlichen Materialzusammensetzung ist dieser eingerichtet, bei einer Hintergrundbeleuchtung durch ein LED-Array als Lichtquelle 5 Licht in unterschiedliche Richtungen abzustrahlen. Um das von der Lichtquelle 5 stammende Licht gezielt nur in den 3D-Körper 4, nicht jedoch auf direktem Wege in das Auge des Anwenders gelangen zu lassen, weist die Blende 2 einen exakt unterhalb des 3D-Körpers 4 befindlichen Schlitz in ihrem ansonsten lichtundurchlässig ausgeführten Material (z. B hochdeckender Lack) auf. Der 3D-Körper 4 kann dabei insbesondere Rundungen beziehungsweise Querschnittsveränderungen in Richtung senkrecht zu den Grenzflächen zwischen der Blende 2 und dem Grundkörper 3 beziehungsweise zwischen dem Grundkörper 3 und dem Bedienelement 6 aufweisen. Gegenüber anteilig lackierten transluzenten Körpern ergibt sich somit ein räumlicher Eindruck beziehungsweise ein gegenüber der Blende 2 erhabenes Erscheinungsbild für den transluzenten 3D-Körper 4.
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2 zeigt einen ersten Schritt bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Anzeigeelementes, bei welchem Keramikpartikel 71, Kunststoffpartikel 72 und Pigmente 73 zu einem Gemenge 7 zusammengefügt werden. Auf diese Weise entsteht ein Gemenge zu Erzeugung des 3D-Körpers 4 beziehungsweise des Grundkörpers 3. Insbesondere unterscheiden sich die jeweils verwendeten Gemenge durch eine unterschiedliche farbliche Zusammensetzung und/oder einen unterschiedlichen Transluzenz-/Transparenzgrad.
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3 zeigt das Einfüllen des Gemenges 7 in eine Form für den transluzenten 3D-Körper 4. Hierbei kann die Form 4' beispielsweise mechanisch vorverdichtet sein, um ein Vermischen der bislang ungehärteten Gemenge 7 zu vermeiden.
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4 zeigt einen Verfahrensschritt, bei welchem mittels thermischer Behandlung der Gemenge 7 der Grundkörper 3 ebenso wie der 3D-Körper 4 ausgehärtet werden. Hierbei wird der enthaltene Kunststoff 72 aus dem Gemenge 7 herausgelöst und die verbleibende Keramik gehärtet.
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5 zeigt einen Schritt, in welchem eine Blende 2 auf der Unterseite des Grundkörpers 3 aufgebracht wird, welche durch einen (nicht dargestellten) Maskiervorgang eine Aussparung an denjenigen Stellen enthält, an welchen oberhalb der Blende der transluzente 3D-Körper 4 angeordnet ist. Zudem erhält die der Blende 2 gegenüberliegende Oberfläche des Grundkörpers 3 mittels einer Poliermaschine 9 eine makellos transparente Oberfläche.
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6 zeigt zwei Beispiele möglicher Taster, welche durch erfindungsgemäße Anzeigeelemente optisch unterschiedliche ausgestaltet sind. Links ist ein Glockensymbol als 3D-Körper 4 in einem blau eingefärbten Grundkörper 3 eingelassen. Rechts ist ein Lampensymbol 4 in einem pink eingefärbten Grundkörper 3 eingelassen. Die Taster weisen Federmechaniken als Bedienelemente 6 an ihrer Rückseite auf.
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7 zeigt ein Bedienfeld, welches fünf unterschiedliche 3D-Körper 4 aufweist, welche durch gegenüber einer Oberfläche des Grundkörpers 3 erhabene Stege haptisch voneinander getrennt sind. Die 3D-Körper 4 sind als Buchstabenketten, reine Symbole (Icons, Sinnbilder) oder mit Buchstaben gekennzeichnete Symbole ausgestaltet. Die Kante der Oberfläche des Grundkörpers 3 wird durch einen Metallrahmen gesäumt, welcher eine zusätzliche haptische Orientierung für den Anwender bietet. Zudem wird eine punktuelle mechanische Überbeanspruchung des Randes des Grundkörpers 3 vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anzeigeelement
- 2
- Blende
- 3
- Grundkörper
- 4
- 3D-Körper
- 4'
- Gussform
- 5
- Lichtquelle
- 6
- Bedienelement
- 7
- Gemenge
- 8
- Steg
- 9
- Poliermaschine
- 71
- Keramikpartikel
- 72
- Kunststoffpartikel
- 73
- Pigmente
- θ
- Wärmestrahlung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007003190 U1 [0002]
