DE102018007427A1

DE102018007427A1 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102018007427A1
Application number: DE102018007427.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Franke; Thomas Göggelmann; Markus Übelhör
Original assignee: eSolutions GmbH
Current assignee: eSolutions GmbH
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2019-10-10

Abstract

Es wird eine Anzeigevorrichtung beschrieben. Die Anzeigevorrichtung umfasst eine erste Baugruppe, die ein Anzeigepanel umfasst, und eine zweite Baugruppe. Ferner umfasst die Anzeigevorrichtung eine Lagerung, welche die erste Baugruppe beweglich bezüglich der zweiten Baugruppe lagert. Zudem umfasst die Anzeigevorrichtung zumindest einen an der ersten Baugruppe angreifenden Aktuator, der ausgebildet ist, die erste Baugruppe bezüglich der zweiten Baugruppe zu bewegen. Der zumindest eine Aktuator umfasst einen Massekörper und ist ausgebildet, die Masse des Massekörpers bezüglich der ersten Baugruppe zu bewegen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der Anzeigevorrichtungen. Konkret werden Aspekte im Zusammenhang mit einer Anzeigevorrichtung angegeben, die zwei aktuatorisch zueinander verlagerbare Baugruppen aufweist.
Hintergrund
In Anzeigevorrichtungen werden häufig Mittel zum Erzeugung haptischer Rückmeldungen verbaut. Diese Mittel gestatten es beispielsweise an einem Touchscreen, dem Benutzer unter Verwendung mechanischer oder elektrostatischer Effekte ein ertastbares Feedback zu geben. So kann eine Vibration des Touchscreens dem Benutzer signalisieren, dass eine Eingabe erfasst wurde oder ein Prozess abgeschlossen ist.
Haptische Rückmeldungen sind unter anderem deshalb vorteilhaft, da der Benutzer zur Erfassung einer haptischen Rückmeldung keinen Blickkontakt zur Anzeigevorrichtung benötigt. Wenn beispielsweise der Fahrer eines Kraftfahrzeugs einen darin verbauten Touchscreen betätigt, um einen Anruf anzunehmen, kann die Annahme dem Fahrer haptisch bestätigt werden. Aufgrund der erwarteten haptischen Bestätigung ist es dem Fahrer früher möglich, seinen Blick wieder auf das Fahrgeschehen zurückkehren zu lassen. Die Fahrsicherheit wird dadurch erhöht.
Die Erzeugung einer mechanischen Rückmeldung, beispielsweise einer Vibration, erfolgt in der Regel mittels eines mechanischen Aktuators, der eine dem Benutzer zugewandte Baugruppe der Anzeigevorrichtung bewegt. Die Erzeugung der Vibration ist jedoch gerade bei schweren Baugruppen mit einem signifikanten Energieverbrauch des Aktuators verbunden. Ferner kann sich die Vibration über ein Gehäuse der Anzeigevorrichtung in mechanisch damit verbundene Elemente fortsetzen und dort zu unerwünschten Vibrationen und Geräuschen führen. In der Praxis hat sich beispielsweise gezeigt, dass eine mittels eines Aktuators an der Anzeigevorrichtung eines Fahrzeug-Infotainmentsystems erzeugte Vibration noch im Bereich der Fahrzeugtür bemerkbar sein kann.
Ein bekannter Typ von Anzeigevorrichtungen umfasst ein Flüssigkristallpanel mit einer hierfür vorgesehenen Hintergrundbeleuchtung. Die Hintergrundbeleuchtung erzeugt Wärme, die wiederum effizient abgeführt werden muss. Bei einer beweglichen Hintergrundbeleuchtung ist das Abführen der erzeugten Wärme an eine stationäre Wärmesenke nur unter hohem Aufwand möglich.
Die Druckschrift US 2008/0055277 A1 offenbart eine Anzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristallpanel und einer Hintergrundbeleuchtung. Das Flüssigkristallpanel ist räumlich beabstandet von der Hintergrundbeleuchtung vorgesehen und aktuatorisch bewegbar.
Bei einer räumlichen Trennung von Flüssigkristallpanel und Hintergrundbeleuchtung können Staub und andere Verunreinigungen, wie beispielsweise von einem mechanischen Aktuator erzeugter Abrieb, in den dazwischen liegenden Raum gelangen. Solche Verunreinigungen werden dann von der Hintergrundbeleuchtung auf das Flüssigkristallpanel projiziert, was zu sichtbaren Artefakten führt.
Die Druckschrift US 2010/0238053 A1 offenbart eine mehrere Baugruppen umfassende Anzeigevorrichtung. Eine der Baugruppen ist über flexible Arme mit einer zweiten Baugruppe gekoppelt, um eine aktuatorische Auslenkung der beiden Baugruppen zueinander zu ermöglichen.
Kurzer Abriss
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die eines oder mehrere der oben genannten Probleme oder andere Probleme löst.
Es wird eine Anzeigevorrichtung angegeben. Die Anzeigevorrichtung umfasst eine erste Baugruppe, die ein Anzeigepanel umfasst, und eine zweite Baugruppe. Ferner umfasst die Anzeigevorrichtung eine Lagerung, welche die erste Baugruppe beweglich bezüglich der zweiten Baugruppe lagert. Zudem umfasst die Anzeigevorrichtung zumindest einen an der ersten Baugruppe angreifenden Aktuator, der ausgebildet ist, die erste Baugruppe bezüglich der zweiten Baugruppe zu bewegen, wobei der zumindest eine Aktuator einen Massekörper umfasst und ausgebildet ist, die Masse des Massekörpers bezüglich der ersten Baugruppe zu bewegen.
Der zumindest eine Aktuator kann seitlich an der ersten Baugruppe angreifen. Der zumindest eine Aktuator kann seitlich an der ersten Baugruppe angeordnet sein. Der Aktuator kann zumindest teilweise innerhalb der ersten Baugruppe angeordnet sein. So kann die erste Baugruppe ein Gehäuse zur Aufnahme des zumindest einen Aktuators umfassen.
Der zumindest eine Aktuator kann ausgebildet sein, die erste Baugruppe linear zu bewegen. Die lineare Bewegung der ersten Baugruppe kann im Wesentlichen parallel zu einer Oberseite der ersten Baugruppe verlaufen.
Die erste Baugruppe kann einen ersten Massenschwerpunkt aufweisen und der Massekörper kann einen zweiten Massenschwerpunkt aufweisen. Der zumindest eine Aktuator kann derart ausgebildet sein, dass er den ersten und den zweiten Massenschwerpunkt im Wesentlichen koaxial zueinander bewegt.
Eine Vielzahl von Aktuatoren kann seitlich an der ersten Baugruppe angeordnet sein. Die Vielzahl von Aktuatoren kann in einer gemeinsamen Ebene parallel zu einer Oberseite der ersten Baugruppe angeordnet sein. Ferner können die Zentren (z. B. die Massenschwerpunkte) der Vielzahl von Aktuatoren auf einer gemeinsamen Gerade innerhalb der Ebene angeordnet sein.
Die erste Baugruppe kann einen ersten Massenschwerpunkt aufweisen und alle Massekörper der Vielzahl von Aktuatoren können einen gemeinsamen zweiten Massenschwerpunkt aufweisen, wobei die Vielzahl von Aktuatoren derart ausgebildet ist, dass sie den ersten und den zweiten Massenschwerpunkt im Wesentlichen koaxial zueinander bewegen.
Die erste Baugruppe kann eine im Wesentlichen rechteckige Form mit zwei kurzen Seiten und zwei langen Seiten aufweist, wobei der zumindest eine Aktuator im Bereich einer der langen Seiten der ersten Baugruppe angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der zumindest eine Aktuator im Bereich einer der kurzen Seiten der ersten Baugruppe angeordnet sein.
Die erste Baugruppe kann eine im Wesentlichen rechteckige Form mit zwei kurzen Seiten und zwei langen Seiten aufweist, wobei der Aktuator ausgebildet ist, die erste Baugruppe in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckung der kurzen Seiten zu bewegen.
Die erste Baugruppe und die Lagerung können Teile eines schwingungsfähigen Systems sein und der Aktuator kann ausgebildet sein, in Resonanz mit dem schwingungsfähigen System betrieben zu werden. Der Aktuator kann ausgebildet sein, in der Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Systems oder einem Vielfachen dieser Resonanzfrequenz betrieben zu werden.
Der zumindest eine Aktuator kann eine Spule umfassen, die zumindest bereichsweise den Massekörper umgibt und ausgebildet ist, bei Stromfluss durch die Spule ein Magnetfeld zu erzeugen. Ferner kann der zumindest eine Aktuator einen Permanentmagneten umfassen, der ausgebildet ist zumindest mit dem von der Spule erzeugten Magnetfeld zu koppeln.
Die Lagerung kann wenigstens ein elastisches Element umfassen, das eine Rückstellkraft bei einer Auslenkung der ersten Baugruppe bezüglich der zweiten Baugruppe bereitstellt. Das elastische Element kann rahmenförmig ausgebildet sein, um einen Zwischenraum zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe im Wesentlichen staubdicht zu begrenzen.
Die erste Baugruppe kann eine Ebene definieren, die von einer ersten Richtung und einer dazu im Wesentlichen senkrechten zweiten Richtung aufgespannt ist, wobei das wenigstens eine elastische Element für eine Auslenkung der ersten Baugruppe relativ zur zweiten Baugruppe in die erste Richtung einen geringeren Verformungswiderstand aufweist als in die zweite Richtung.
Zumindest ein Teil der Lagerung kann als kompressibler Körper ausgebildet sein, der eine Bewegung der ersten Baugruppe auf die zweite Baugruppe zu gestattet. Der kompressible Körper kann ein elastisches Material und/oder ein mit einem Fluid gefüllten Hohlkörper umfassen. Der kompressible Körper kann Teil eines Kraftsensors sein, der ausgebildet ist, eine auf die erste Baugruppe in Richtung der zweiten Baugruppe wirkende Kraft zu messen.
Die erste Baugruppe kann ein Flüssigkristallpanel umfassen und die zweite Baugruppe kann eine Hintergrundbeleuchtung für das Flüssigkristallpanel umfassen. Alternativ hierzu kann die erste Baugruppe sowohl das Flüssigkristallpanel als auch die Hintergrundbeleuchtung umfassen.
Die Lagerung kann einen langgestreckten Lagerkörper mit elastischen Eigenschaften umfassen. Ferner kann die Lagerung wenigstens einen mit dem Lagerkörper verbundenen Fortsatz umfassen, der ausgebildet ist, zur Befestigung des Lagerkörpers in eine Vertiefung in einer der Baugruppen eingeführt zu werden.
Figurenliste
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren. Es zeigen:

1 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anzeigevorrichtung;
2 eine perspektivische Darstellung der Lagerung gemäß der Ausschnittsvergrößerung A aus 1;
3 eine perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Anzeigevorrichtung im montierten Zustand;
4 eine Querschnittdarstellung der in 3 gezeigten Anzeigevorrichtung im Bereich der Linie B-B;
5A-5G Querschnittsdarstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele der Lagerung;
6A-6F Querschnittsdarstellungen der Anzeigevorrichtung gemäß 1 bei verschiedenen Montageschritten;
7 eine perspektivische Darstellung der Anzeigevorrichtung gemäß 1 mit einer Veranschaulichung der darin verbauten Aktuatoren;
8 eine Querschnittdarstellung der in 2 gezeigten Anzeigevorrichtung im Bereich der Linie C-C;
9 eine Querschnittsdarstellung einer abstrahierten Anzeigevorrichtung mit Massen und elastischen Elementen, die Teile von schwingungsfähigen Systemen sind;
10 eine perspektivische Darstellung der Anzeigevorrichtung gemäß 1 mit einer Veranschaulichung von synchron bewegten Massenschwerpunkten; und
11 eine Querschnittsdarstellung der in 2 gezeigten Anzeigevorrichtung entlang der Linie D-D.

Ausführliche Beschreibung
In den nun anhand der 1 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispielen verweisen gleiche Bezugszeichen auf jeweils übereinstimmende Elemente.
1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anzeigevorrichtung 10. Die Anzeigevorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, innerhalb eines Kraftfahrzeugs montiert zu werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Anzeigevorrichtung 10 in einem Gehäuse aufgenommen sein (z. B. bei Integration der Anzeigevorrichtung 10 in einen Laptop-Computer, ein Computer-Tablet oder ein Smartphone).
Die Anzeigevorrichtung 10 umfasst eine erste Baugruppe 12, eine zweite Baugruppe 14, eine Lagerung 16 und mehrere an der ersten Baugruppe 12 angreifende mechanische Aktuatoren 18A-E. Über die Lagerung 16 ist die erste Baugruppe 12 beweglich mit der zweiten Baugruppe 14 gekoppelt. Mittels der Aktuatoren 18A-E kann die erste Baugruppe 12 bezüglich der zweiten Baugruppe 14 ausgelenkt werden, um auf mechanische Weise eine haptische Rückmeldung (z. B. eine Vibration) zu erzeugen. Die Lagerung 16 ist dabei ausgebildet, eine der Auslenkung entgegenwirkende Rückstellkraft bereitzustellen.
Die erste Baugruppe 12 umfasst ein Flüssigkristallpanel (in 1 nicht hervorgehoben). Ferner umfasst die erste Baugruppe 12 eine transparente Frontschicht 20, die die erste Baugruppe 12 vor mechanischen Einflüssen schützt. Die Frontschicht 20 kann beispielsweise Glas oder Kunststoff umfassen. Die erste Baugruppe 12 kann zudem eine berührungssensitive Oberfläche aufweisen. Die berührungssensitive Oberfläche ermöglicht es einem Benutzer, Eingaben zu tätigen.
Die zweite Baugruppe 14 umfasst eine Hintergrundbeleuchtung 22. Die Hintergrundbeleuchtung 22 erzeugt Licht zur Modulation durch das in der ersten Baugruppe verbaute Flüssigkristallpanel. Die Hintergrundbeleuchtung 22 umfasst eine Lichtquelle (in 1 nicht dargestellt), beispielsweise in Form von Leuchtdioden. Die Hintergrundbeleuchtung 22 umfasst ferner einen planaren Lichtleiter 24. Das von der Lichtquelle erzeugte Licht tritt in den Lichtleiter 24 ein und wird dort, beispielsweise mittels Streuung, im Wesentlichen homogen verteilt. Die Hintergrundbeleuchtung 22 kann ferner eine reflektierende Schicht (nicht dargestellt) an einer der ersten Baugruppe 12 (und dem darin verbauten Flüssigkristallpanel) abgewandten Seite des Lichtleiters 24 aufweisen. Die reflektierende Schicht reflektiert Licht, das aus einer der ersten Baugruppe 12 abgewandten Seite des Lichtleiters 24 austritt, wieder zurück in den Lichtleiter 24. Hierdurch wird die Lichtausbeute der Hintergrundbeleuchtung 22 verbessert.
Die erste Baugruppe 12 umfasst auf einer zweiten Baugruppe 14 zugewandten Seite (in einem in 1 durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Bereich) eine im Ausführungsbeispiel als Nut ausgebildete erste Vertiefung 26. Die erste Vertiefung 26 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel gemäß 1 rahmenartig umlaufend nahe eines Außenumfangs der ersten Baugruppe 12 und dem darin verbauten Flüssigkristallpanel. Die zweite Baugruppe 14 umfasst in ähnlicher Weise eine als Nut ausgebildete zweite Vertiefung 28 auf einer der ersten Baugruppe 12 zugewandten Seite. Die zweite Vertiefung 28 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ebenfalls rahmenartig umlaufend nahe eines Außenumfangs der zweiten Baugruppe 14. Die erste Vertiefung 26 verläuft im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur zweiten Vertiefung 28, wobei die Spiegelebene zwischen der ersten Baugruppe 12 und der zweiten Baugruppe 14 verläuft.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Anzeigevorrichtung 10 fünf Aktuatoren 18A-E. Es kann auch eine andere Zahl von Aktuatoren 18, wie beispielsweise ein, zwei, drei, vier oder mehr Aktuatoren 18 vorgesehen sein. Die Aktuatoren 18A-E sind an der ersten Baugruppe 12 angeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel alle Aktuatoren 18A-E an derselben Seite der ersten Baugruppe 12, nämlich einer der langen Längsseiten, angeordnet sind. Alternativ hierzu kann ein Teil der Aktuatoren 18 auf der gegenüberliegenden Seite bezüglich des anderen Teils der Aktuatoren 18 angeordnet sein. Es können auch Aktuatoren 18 an den kurzen Längsseiten angeordnet sein.
Die Aktuatoren 18A-E sind ausgebildet, die erste Baugruppe 12 bezüglich der zweiten Baugruppe 14 in eine erste Richtung parallel zur kurzen Längsseite zu bewegen. Die Lagerung 16 wird aufgrund dieser Bewegung elastisch verformt. Die Lagerung 16 in 1 weist in der ersten Richtung, also in der durch die Aktuatoren erzeugten Bewegungsrichtung, einen geringeren Verformungswiderstand auf als in die zweite Richtung.
Wie ebenfalls in 1 dargestellt, umfasst die zweite Baugruppe 14 eine Befestigungseinrichtung in Form von Befestigungslaschen 38, die ausgebildet sind, Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) aufzunehmen. Mittels der Befestigungslaschen 38 kann die Anzeigevorrichtung 10 beispielsweise in einem Fahrzeug montiert werden (etwa als Teil eines Infotainmentsystems). Die Befestigungslaschen 38 bestehen aus einem Wärme gut leitenden Material (z. B. Metall). Sie sind mit einem metallischen Gehäuse der Hintergrundbeleuchtung 22 thermisch gekoppelt. Auf diese Weise kann von der Hintergrundbeleuchtung 22 an die zweite Baugruppe 14 abgegebene Wärme zuverlässig an eine fahrzeugseitig vorgesehene, stationäre Wärmesenke 39 (z. B. die Fahrzeugkarosserie) abgeleitet werden, an der die Befestigungslaschen 38 befestigt sind. Diese Wärmeableitung ist auch deswegen problemlos möglich, weil die Hintergrundbeleuchtung 22 für eine haptische Rückmeldung nicht ausgelenkt werden muss und damit starr an die stationäre Wärmesenke 39 angebunden werden kann.
In einem Raum zwischen einander zugewandten Seiten der ersten Baugruppe 12 und der zweiten Baugruppe 14 ist die bereits oben beschriebene Lagerung 16 vorgesehen. Die Lagerung 16 lagert die erste Baugruppe 12 beweglich bezüglich der zweiten Baugruppe 14.
Wie in 2 veranschaulicht, weist die Lagerung 16 einen Lagerkörper 30, einen ersten Fortsatz 32 und einen zweiten Fortsatz 34 auf. Der erste Fortsatz 32 und der zweite Fortsatz 34 sind an gegenüberliegenden Seiten des Lagerkörpers 30 angeordnet. Mit anderen Worten sind der ersten Fortsatz 32 und der zweite Fortsatz 34 in einem Winkel von 180° zueinander bezüglich einer Längsachse des Lagerkörpers 30 angeordnet. Der erste Fortsatz 32 und der zweite Fortsatz 34 sind mit dem Lagerkörper 30 mechanisch verbunden und erstrecken sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge des Lagerkörpers 30. In anderen Ausführungsbeispielen können die Fortsätze 32, 34 auch nur punktuell am Lagerkörper 30 vorgesehen sein.
Nun wieder Bezug nehmend auf 1 ist der erste Fortsatz 32 dazu vorgesehen, in der ersten Vertiefung 26 der ersten Baugruppe 12 aufgenommen zu werden. Auf diese Weise kann der Lagerkörper 30 mittels des ersten Fortsatzes 32 an der ersten Baugruppe 12 befestigt werden. Der zweite Fortsatz 34 ist dazu vorgesehen, in der zweiten Vertiefung 28 aufgenommen zu werden. Auf diese Weise kann der Lagerkörper 30 mittels des zweiten Fortsatzes 32 an der zweiten Baugruppe 14 befestigt werden.
Die Lagerung 16 besteht aus wenigstens einem Material mit elastischen Eigenschaften, beispielsweise einem Polymermaterial (insbesondere einem Elastomermaterial). Da der Lagerkörper 30 somit elastisch ausgebildet ist, lagert die Lagerung 30 die erste Baugruppe 12 beweglich bezüglich der zweiten Baugruppe 14. Ferner erzeugt die Lagerung 14 bei einer Bewegung der ersten Baugruppe 12 bezüglich der zweiten Baugruppe 14 eine dieser Bewegung entgegen gerichtete Rückstellkraft.
Die Lagerung 16 kann insbesondere Silikon umfassen. Silikon weist im Bereich zwischen -55 °C und +200 °C eine im Wesentlichen konstante Elastizität auf. Dieser breite Temperaturbereich ist insbesondere bei einer Verwendung der Anzeigevorrichtung 10 in einem Fahrzeug vorteilhaft, das aufgrund von Wettereinflüssen großen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Zudem weist Silikon einen geringen Druckverformungsrest auf. Da auf die Lagerung 16 aufgrund von Gravitation, Benutzereingaben und Aktuatorbetrieb Kräfte wirken, führt die geringe plastische Verformung von Silikon zu einer längeren Lebensdauer der Lagerung 16.
Ferner kann die Lagerung 16 zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig sein. Zu diesem Zweck kann die Lagerung ein elektrisch leitfähiges Material umfassen (z. B. in Form von eingelassenen Kohlenstoffpartikeln) oder mit einem leitfähigen Material beschichtet sein. Mittels der elektrischen Leitfähigkeit der Lagerung 16 wird ein von der Lagerung 16 und den Baugruppen 12, 14 begrenzte Zwischenraum besser vor elektrostatischen Entladungen (ESD) geschützt. Die Lagerung 16 kann wenigstens einen Draht umfassen, der insbesondere in die Lagerung 16 eingebettet sein kann. Der Draht erhöht die mechanische Stabilität der Lagerung 16 und kann zum Schutz vor ESD beitragen.
Die Lagerung 16 ist in einem Ausgangszustand langgestreckt und insbesondere linear ausgebildet (z. B. in Form von „Meterware“). Sie weist derart flexible Eigenschaften aus, dass sie entsprechend des rahmenartigen Verlaufs der Vertiefungen 26, 28 verformbar ist. Alternativ hierzu kann die Lagerung 26 im Ausgangszustand nichtlinear ausgebildet sein und bereits herstellungsseitig den Verlauf der Vertiefungen 26, 28 nachbilden (also bevor die Lagerung 16 an der ersten und zweiten Baugruppe 12, 14 montiert wird).
Der Verlauf des Lagerkörpers 30 ist im montierten Zustand rahmenartig ausgebildet, wobei ein erstes Ende 30A des Lagerkörpers 30 in der Nähe eines zweiten Endes 30B des Lagerkörpers 30 montiert ist (vgl. auch 2). Das zweite Ende 30B des Lagerkörpers 30 erstreckt sich von diesem Rahmen weg nach außen.
Die Lagerung 16 weist im Wesentlichen einen rechteckigen Verlauf auf (mit zumindest drei abgerundeten Ecken). Daher besitzt die Lagerung 16 zwei lange Längsseiten und zwei kurze Längsseiten. Aufgrund der unterschiedlichen Längen der Längsseiten weist die Lagerung 16 eine bevorzugte Verformungsrichtung auf. Die erste Baugruppe 12 definiert eine Ebene, die im Wesentlichen parallel zur Frontschicht 20 verläuft. Innerhalb dieser Ebene ist, in ähnlicher Weise wie bereits oben im Zusammenhang mit der Aktuatorbewegungsrichtung erörtert, eine erste Richtung parallel zu der kurzen Längsseite der Lagerung 16 und zweite Richtung parallel zu langen Längsseite der Lagerung 16 definiert. Gemäß dieser Definition und aufgrund der homogenen Materialeigenschaften des Lagerkörpers 30 weist die Lagerung 20 bei einer Bewegung der ersten Baugruppe 12 bezüglich der zweiten Baugruppe 14 in die erste Richtung einen geringeren Verformungswiderstand auf als in die zweite Richtung.
Die bevorzugte Bewegungsrichtung verläuft senkrecht zum Verlauf von elektrischen Leitungen (z. B. einer mehradrigen Flexleitung, in 1 nicht dargestellt) zwischen der erste Baugruppe 12 und der zweiten Baugruppe 14. Die Leitungen erstrecken sich in der Regel von einer langen Längsseite der zweiten Baugruppe 14 in einem Bogen zu einer benachbarten langen Längsseite der ersten Baugruppe 12. Daher ist die mechanische Belastung der Leitungen bei einer aktuatorischen Bewegung der Baugruppen 12, 14 zueinander entlang der bevorzugten Bewegungsrichtung gering.
Wie in 2 dargestellt, ist der Lagerkörper 30 als Hohlkörper mit einem zentralen Hohlraum 31 ausgebildet. Konkret weist der Lagerkörper 30 die Form eines Schlauchs auf. Ferner erstreckt sich das zweite Ende 30B von einem Rahmeninneren weg. Hierdurch ist eine Anschlussstelle für einen in 3 dargestellten Drucksensor 33 an ein Fluidvolumen des Hohlraums 31 gegeben. Um einen Druckausgleich zwischen dem Hohlraum 31 und der Umgebung zu verhindern, ist das erste Ende 30A verschlossen ausgebildet.
Der Hohlraum 31 ist mit einem Fluid, wie beispielsweise Luft, gefüllt. Der am zweiten Ende 30B der Lagerung 16 vorgesehene Drucksensor 33 befindet sich in Kommunikation mit dem Fluidvolumen des Hohlraums 31. Somit kann der Drucksensor 33 Druckänderungen des Fluidvolumens im Lagerkörper 30 erfassen. Eine solche Druckänderung kann beispielsweise auf eine Krafteinwirkung eines Benutzers auf die erste Baugruppe 12 zurückgehen. Aufgrund der Krafteinwirkung wird der Hohlraum 31 und das darin enthaltene Fluidvolumen komprimiert. Diese Kompression des Fluidvolumens führt zu einer Druckerhöhung, die der Drucksensor 33, der in Kommunikation mit dem Fluidvolumen steht, dann erfasst. Auf diese Weise kann eine Krafteinwirkung des Benutzers aufgrund der daraus resultierenden, vom Drucksensor 33 erfassten Druckerhöhung im Hohlraum 31 gemessen werden. Somit ermöglicht der mit einem Hohlkörper ausgebildete Lagerkörper 30 die Erfassung einer Benutzereingabe.
Die Lagerung 16 ist jedenfalls im montierten Zustand rahmenartig in Form einer Schlaufe ausgebildet (vgl. 1), wobei das geschlossene erste Ende 30A an einem Anlagebereich 30C der Lagerung 30 anliegt. Durch die Rahmenform der Lagerung 16 wird ein Eindringen von Staub in den von der Lagerung 30 begrenzten Zwischenraum zwischen den Baugruppen 12, 14 reduziert. Da das geschlossene erste Ende 30A am Anlagebereich 30C anliegt, werden offene Bereiche zwischen dem geschlossenen ersten Ende 30A und dem Anlagebereich 30C minimiert und die Staubdichtigkeit verbessert. Zusätzlich hierzu kann ein Klebstoff zwischen dem geschlossenen ersten Ende 30A und dem Anlagebereich 30C vorgesehen sein, um die Staubdichtigkeit weiter zu verbessern. Der Klebstoff kann ferner zum Verschließen eines zuvor noch offenen ersten Endes 30A vorgesehen sein. Anstelle eines Klebstoffs kann auch Verschweißen oder Vulkanisieren zum Einsatz gelangen. Ferner alternativ zum Anlegen oder Verkleben/Verschweißen/Vulkanisieren kann ein T-förmiger Rohrverbinder zwischen dem offenen ersten Ende 30A und dem Anlagebereich 30C vorgesehen sein. Im Fall eines hohl ausgebildeten Lagerkörpers 30 wird hierdurch eine fluide Kommunikation und somit ein schnellerer Druckausgleich zwischen dem ersten Ende 30A und dem Anlagebereich 30C realisiert.
Der Lagerkörper 30 und die damit verbundenen Fortsätze 32, 34 sind durch Extrusion hergestellt, wobei der Lagerkörper 30 und die Fortsätze 32, 34 koextrudiert ausgebildet sein können. Wenn die Lagerung 16 ein Extrusionsteil ist, weist sie im Wesentlichen über die gesamte Länge den in 3 dargestellten Querschnitt auf. Somit sind der Lagerkörper 30 und die Fortsätze 32, 34 einstückig ausgebildet. Ferner erstrecken sich die beiden Fortsätze 32, 34 über die gesamte Länge des Lagerkörpers 30. Alternativ hierzu können die Fortsätze 32, 34 nur abschnittsweise an solchen Bereichen des Lagerkörpers 30 ausgebildet sein, an denen der Lagerkörper 30 an den Vertiefungen 26, 28 befestigt sein soll.
Der Lagerkörper 30 weist im Querschnitt die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken auf. Durch die flachen Seiten dieses Rechtecks wird ein Rollen des Lagerkörpers während der Bewegung der ersten Baugruppe 12 reduziert. Alternativ hierzu kann der Lagerkörper 30 die Querschnittsform eines Kreises, eines Ovals oder eines Polygons aufweisen.
Der Lagerkörper 30 besteht aus einem weicheren Material als die beiden Fortsätze 32, 34. Das Material das Lagerkörpers 30 ist deshalb vergleichsweise weich ausgebildet, damit dessen Verformungswiderstand gering ist und keine hohe Aktautorleistung zum Bewegen der ersten Baugruppe 12 bezüglich der zweiten Baugruppe 14 erforderlich ist (bei ausreichend hohen Rückstellkräften). Das Material der beiden Fortsätze 32, 34 hingegen ist härter als das Material des Lagerkörpers 30 ausgebildet. Hierdurch wird die Gefahr der Entstehung eines unvorteilhaften Bewegungsspielraumes in den Vertiefungen 26, 28 und eines Herausrutschens der Fortsätze 32, 34 aus den Vertiefungen 26, 28 reduziert, was auch die Befestigung der Lagerung 16 in den beiden Baugruppen 12, 14 verbessert. Der Lagerkörper 30 weist beispielsweise eine Shore-Härte von unter 50 (z. B. von unter 30) und die beiden Fortsätze 32, 34 eine Shore-Härte von über 50 (z. B. von über 70) auf.
4 zeigt eine Querschnittdarstellung der in 3 gezeigten Anzeigevorrichtung 10 entlang der Linie B-B. Wie in 4 dargestellt, erstrecken sich der erste Fortsatz 32 und der zweite Fortsatz 34 vom Lagerkörper 30 aus jeweils in die erste Vertiefung 26 und die zweite Vertiefung 28. Die beiden Vertiefungen 26, 28 besitzen zu ihrem Ende hin einen sich verjüngenden Verlauf, um eine gewisse Selbstzentrierung beim Einführen der Fortsätze 32, 34 zu ermöglichen. Auch die Fortsätze 32, 34 selbst verjüngen sich zu ihren freien Enden hin, um eine formschlüssige Aufnahme in den Vertiefungen 26, 28 zu gestatten und um die Selbstzentrierung der Fortsätze 32, 34 zu unterstützen. Da bei der Montage der Anzeigevorrichtung 10 eine der Baugruppen 12, 14 die Sicht auf die Vertiefung 26, 28 der gegenüberliegenden Baugruppe 14, 12 verdeckt, ist eine solche Selbstzentrierung wünschenswert.
Der Lagerkörper 30 umfasst Auflageflächen, die auf den einander zugewandter Seiten der Baugruppen 12, 14 aufliegen. Das Vorhandensein dieser Auflageflächen gestatte eine exakte Vorgabe des Abstands zwischen den beiden Baugruppen 12, 14 durch die Höhe des Lagerkörpers 30 und unabhängig von der Eintauchtiefe der Forstsätze 32, 34 in die Vertiefungen 26, 28.
Der erste Fortsatz 32 weist eine Ausnehmung 40 und der zweite Fortsatz 34 eine zweite Ausnehmung 42 auf. Die Ausnehmungen 40, 42 sind ausgebildet, jeweils (z. B. formschlüssig) ein erstes Verankerungselement 44 und ein zweites Verankerungselement 46 aufzunehmen. Die Verankerungselemente 44, 46 sind dazu vorgesehen, die Fortsätze 32, 34 in den jeweiligen Vertiefungen 26, 28 zu arretieren. Auf diese Weise werden die Fortsätze 32, 34 und somit auch die Lagerung 16 zugfest an den beiden Baugruppen 12, 14 montiert. Die Verankerungselemente 44, 46 sind jeweils in einen ersten Kanal 48 und in einem zweiten Kanal 50 der entsprechenden Baugruppe 12 bzw. 14 von außen eingeschoben und mit der entsprechenden Ausnehmung 40, 42 des entsprechenden Fortsatzes 32, 34 in Eingriff gebracht. Um ein unbeabsichtigtes Lockern der Verankerungselemente 44, 46 zu verhindern, sind jeweils eine erste und eine zweite Befestigungsschraube 52, 54 vorgesehen. Diese erstrecken sich durch Öffnungen (nicht dargestellt) in den Verankerungselementen 44, 46 hindurch in stirnseitige Befestigungsöffnungen an den Baugruppen 12 und 14.
Wie in 4 veranschaulicht, umfasst die erste Baugruppe 12 neben einer Berührungssensorik die transparente Frontschicht 20 und darunter das Flüssigkristallpanel 13. Das Flüssigkristallpanel 13 umfasst in bekannter Weise Polarisator- und Flüssigkristallschichten. Es ist direkt benachbart zur Hintergrundbeleuchtung 22 der zweiten Baugruppe 14 angeordnet. Die Lichtquelle 23 der Hintergrundbeleuchtung erzeugt Licht, das den Lichtleiter 24 gleichmäßig ausleuchtet. Der gleichmäßig ausgeleuchtete Lichtleiter 24 durchleuchtet das benachbart angeordnete Flüssigkristallpanel 13, das ausgebildet ist, mittels optisch aktiver Flüssigkristallelemente verschieden transparente Leuchtpunkte in Form von. Pixeln zu erzeugen. Wie oben erörtert, ist die erste Baugruppe 12 beweglich der zweiten Baugruppe 14 angeordnet. Da die erste Baugruppe 12 das Flüssigkristallpanel 13 umfasst und die zweite Baugruppe 14 die Hintergrundbeleuchtung 22 umfasst, sind auch das Flüssigkristallpanel 13 und die Hintergrundbeleuchtung 22 beweglich zueinander angeordnet. Da die Hintergrundbeleuchtung 22, genauer gesagt ein metallisches Gehäuse 22A derselben, mit einem metallischen Körper der zweiten Baugruppe 14 in großflächigem thermischen Kontakt ist, kann ein guter Wärmeabtransport über die einstückig mit dem Körper ausgebildeten Befestigungslaschen 38 (vgl. 1) gewährleistet werden.
Gemäß 4 sind die Verankerungselemente 44, 46 von den Baugruppen 12, 14 separat ausgebildet. Dadurch ist die Verankerung leichter wieder lösbar. Alternativ hierzu können die Verankerungselemente 44, 46 einstückig mit den Baugruppen 12, 14 ausgebildet sein, um form- und/oder kraftschlüssig mit den Fortsätzen 32, 34 zusammenzuwirken. Die 5A-5G zeigen Querschnittsdarstellung von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Lagerung 16 und von verschiedene Optionen für das Zusammenwirken der Verankerungselemente 44, 46 mit den Fortsätzen 32, 34.
5A zeigt ein Verankerungselement 44, das einstückig mit dem die Vertiefung 26 definierenden Material ausgebildet und ragt seitlich in diese hinein. Zur Befestigung des Lagerkörpers 30 wird der Fortsatz 32 der oben beschriebenen Lagerung 16 derart in die Vertiefung 26 einführt, dass sich das Verankerungselement 44 in eine Ausnehmung des Fortsatzes 32 schiebt.
5B zeigt eine Lagerung 16 ähnlich der in 5A dargestellten Lösung. Der Lagerkörper 30 weist jedoch in diesem Ausführungsbeispiel keinen Hohlraum auf.
5C zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem die Fortsätze 32, 34 nicht mittels Verankerungselementen, sondern mittels einer Klemmpassung in den Vertiefungen 26, 28 befestigt sind. Die Vertiefungen 26, 28 verjüngen sich jeweils in Richtung von dem Lagerkörper 30 weg und weisen somit in diese Richtung eine abnehmende Breite auf. Die Fortsätze 32, 34 weisen hingegen Lamellen von größerer Breite auf als die Bereiche der Vertiefungen 26, 28, an denen die Lamellen zur Anlage kommen sollen. Somit verklemmen sich die Lamellen innerhalb der Vertiefungen 26, 28 und befestigen den Lagerkörper 30 kraftschlüssig an den Baugruppen 12, 14.
5D zeigt im Wesentlichen dieselben Fortsätze 32, 34 wie in 5C, die jedoch nun zusätzlich zur Klemmpassung mit den Verankerungselementen 44 einen Formschluss eingehen.
5E zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem der Lagerkörper 30 keine Auflageflächen für die beiden Baugruppen 12, 14 aufweist.
5F hingegen zeigt eine Lagerung 16, bei der weder die Fortsätze 26, 28 noch die Vertiefungen 26, 28 eine Verjüngung aufweisen.
5G zeigt eine Lagerung 16, bei der die Fortsätze 32, 34 eine L-Form aufweisen. Die Fortsätze 32, 34 sind an dem horizontalen Bereich der L-Form verankert.
Wenn der Lagerkörper 30 Auflageflächen an den Baugruppen 12, 14 aufweist (siehe die 5A-D und 5G), so kann der Abstand zwischen der ersten Baugruppe 12 und der zweiten Baugruppe 14 über den Abstand der beiden Auflageflächen definiert werden. Die Höhe des Lagerkörpers kann beispielsweise über 1 mm, über 2 mm oder über 3 mm betragen und bis zu 5 mm oder 6 mm betragen.
Der Lagerkörper 30 kann kompressibel ausgebildet sein. Die kompressible Eigenschaft kann aus einer Kompressibilität des Hohlraums 31 und/oder des Materials des Lagerkörpers 30 resultieren. Eine Kompressibilität des Lagerkörpers 30 im Wesentlichen in einer Richtung senkrecht zur Rahmenform der Lagerung (sprich: z-Richtung in den 5A-G) ermöglicht eine Messung einer von einem Benutzer auf die erste Baugruppe 12 ausgeübten Kraft. Aus einer bei Kompression des Lagerkörpers 30 von der ersten Baugruppe 12 zurückgelegten und gemessenen Weglänge kann mittels des Hookeschen Gesetzes die wirkende Kraft ermittelt werden. Alternativ hierzu kann, wie oben bereits erklärt, über eine Druckänderung innerhalb eines Hohlraums 31 ebenso eine auf die erste Baugruppe 12 wirkende Kraft ermittelt werden. Vorteilhaft bei einer Kraftmessung mittels Fluiddruckerfassung ist, dass für die Kraftmessung keine signifikante Kompression des Lagerkörpers 30 nötig ist. Somit gibt die Anzeigevorrichtung 10 bei Krafteinwirkung durch den Benutzer wenig bis praktisch gar nicht nach, was in vielen Anwendungsbereichen wünschenswert ist.
Die 6A-6F zeigen Querschnittsdarstellungen der Anzeigevorrichtung 10 bei verschiedenen Montageschritten.
In 6A ist ein erster Schritt dargestellt, in dem die zweite Baugruppe 14 und die Lagerung 16 bereitgestellt werden. Die zweite Baugruppe 14 kann hierfür beispielsweise auf einer Unterlage angeordnet sein.
6B zeigt einen zweiten Schritt, in dem der zweite Fortsatz 34 der Lagerung 16 innerhalb der zweiten Vertiefung 28 der zweiten Baugruppe 14 angeordnet ist. Dabei sind die zweite Ausnehmung 42 des zweiten Fortsatzes 34 und der zweite Kanal 50 der zweiten Baugruppe 14 derart zueinander ausgerichtet, dass der zweite Kanal 50 im Wesentlichem mit der zweiten Ausnehmung 42 fluchtet. Mit anderen Worten verlängert die zweite Ausnehmung 42 den Kanal 50 in den zweiten Fortsatz 34 hinein.
6C zeigt einen dritten Schritt, in dem das zweite Verankerungselement 46 in den zweiten Kanal 50 und der zweiten Ausnehmung 42 eingeführt ist. Ferner ist das zweite Verankerungselement 46 mittels der zweiten Befestigungsschraube 54 an der zweiten Baugruppe 14 befestigt.
6D zeigt einen vierten Schritt, in dem die erste Baugruppe 12 bereitgestellt wird. Wie bereits weiter oben erläutert, verdeckt die erste Baugruppe 12 die Sicht von oben auf die Lagerung 16, was ein Positionieren der ersten Vertiefung 26 über den ersten Fortsatz 32 erschwert. Da jedoch der erste Fortsatz 32 und die erste Vertiefung 26 sich in einer Richtung von dem Lagerkörper 30 weg verjüngen, zentriert sich der erste Fortsatz 32 von selbst in der ersten Vertiefung 26.
6E zeigt einen fünften Schritt, in dem der erste Fortsatz 32 der Lagerung 16 innerhalb der ersten Vertiefung 26 der ersten Baugruppe 12 angeordnet ist. Dabei sind die erste Ausnehmung 40 des ersten Fortsatzes 32 und der erste Kanal 48 der ersten Baugruppe 12 derart zueinander ausgerichtet, dass der erste Kanal 48 im Wesentlichem mit der ersten Ausnehmung 40 fluchtet.
6F zeigt einen sechsten Schritt, in dem das erste Verankerungselement 44 in dem ersten Kanal 48 und der ersten Ausnehmung 40 angeordnet ist. Ferner ist das erste Verankerungselement 44 mittels der ersten Befestigungsschraube 52 an der ersten Baugruppe 14 befestigt.
Bei den in den 6A-F gezeigten Montageschritten werden die Fortsätze 32, 34 in selbstzentrierender Weise in die Vertiefungen 26, 28 eingeführt und anschließend mittels der seitlich eingeschobenen Verankerungselemente 44, 46 arretiert. Ein Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass für die Verankerung keine zusätzliche Kraft von oben auf die erste Baugruppe 12 wirken muss, um beispielsweise die Fortsätze 32, 34 in die Vertiefungen 26, 28 zu pressen. Daher wird die Gefahr einer Beschädigung der Anzeigevorrichtung 10 reduziert.
7 zeigt eine perspektivische Darstellung der Anzeigevorrichtung 10 und veranschaulicht nach Art einer Explosionsdarstellung die Lage und Anordnung der fünf Aktuatoren 18A-E. Wie bereits oben erläutert, greifen die Aktuatoren 18A-E seitlich an der ersten Baugruppe 12 an. Die Aktuatoren 18A-E können in der vorliegenden Ausführungsform auch als Teil der ersten Baugruppe 12 aufgefasst werden, da sie an keinem anderen Element der Anzeigevorrichtung 10 anliegen oder sich daran abstützen. Wie in 8 gezeigt, sind die Aktuatoren 18A-E vielmehr jeweils in einem Gehäuse angeordnet, das einstückig mit einem Gehäuserahmen der ersten Baugruppe 12 ausgebildet ist. In anderen Ausführungsformen können sich die Aktuatoren 18A-E an einem anderen Element der Anzeigevorrichtung 10, etwa an der zweiten Baugruppe 14, abstützen.
Die Aktuatoren 18A-E werden von einer in 7 nicht dargestellten Steuerung synchron betrieben. Es können alle Aktuatoren 18A-E gleichzeitig betrieben werden, um eine größere Auslenkung zu erreichen. Alternativ hierzu kann situationsabhängig jeweils nur eine Untergruppe der Aktuatoren 18A-E (beispielsweise die Aktuatoren 18A und 18E) betrieben werden, um den Energieverbrauch der Anzeigevorrichtung 10 zu reduzieren und/oder um unterschiedlich starke haptische Rückmeldungen zu erzielen.
Die Aktuatoren 18A-E sind in 7 über die gesamte Seitenfläche der Anzeigevorrichtung 10 verteilt. Alternativ hierzu können die Aktautoren 18A-E gebündelt beieinander, beispielsweise um den Aktuatoren 18C herum, angeordnet sein. Ferner sind die Aktuatoren 18A-E symmetrisch entlang einer Seite der ersten Baugruppe 12 angeordnet, wobei die Spiegelebene senkrecht zur Längsseite der ersten Baugruppe 12 und durch den Aktuator 18C verläuft. Hierdurch wird ein unerwünschtes Drehmoment auf die Lagerung 16 reduziert. Alternativ hierzu können die Aktuatoren 18A-E asymmetrisch verteilt sein, um beispielsweise einen dezentralen Masseschwerpunkt der ersten Baugruppe 12 auszugleichen.
8 zeigt eine Querschnittdarstellung der in 3 gezeigten Anzeigevorrichtung 10 im Bereich der Linie C-C durch den Aktuator 18B. Die Aktuatoren 18A-E sind identisch aufgebaut, so dass der in 8 gezeigte Aufbau des Aktuators 18B auch auf die anderen Aktuatoren 18A, B-E übertragbar ist.
Der Aktuator 18B umfasst einen Massekörper 60, der in einem Aktuatorgehäuse der ersten Baugruppe 12 aufgenommen ist. Somit ist der Massekörper 60 separat von der zweiten Baugruppe 14 vorgesehen und stützt sich nicht daran ab. Der Massekörper 60 ist im Wesentlichen in x-Richtung, also parallel zur kurzen Längsseite der Lagerung 16, bewegbar. Der Begriff „x-Richtung“ beschränkt sich allgemein nicht auf die in 8 gezeigte Pfeilrichtung, sondern umfasst auch eine dem Pfeil entgegengesetzte Richtung. Der Massekörper 60 umfasst beispielsweise einen mit einer Spule umwickelten Ferritkern, in dem sich bei Stromfluss durch die Spule ein Magnetfeld ausbildet. Der Massekörper 60 ist ferner zwischen zwei Federn 62A, B eingespannt. Bei einer Auslenkung der Spule im Wesentlichen in x-Richtung erzeugen die Federn 62A, B jeweils eine rückstellende Kraft. Ferner ist im Aktuatorgehäuse wenigstens ein Permanentmagnet 64 vorgesehen, der ein Magnetfeld erzeugt.
Der Aktuator 18B ist ausgebildet, in der Spule einen Strompuls zu erzeugen, wodurch sich in der Spule ein Magnetfeld bildet. Das Magnetfeld der Spule koppelt mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 64, wodurch der Massekörper 60 im Wesentlichen in x-Richtung ausgelenkt wird. Aufgrund der Federn 62A, B schwingt der Massekörper 60 in x-Richtung. Die Bewegung des Massekörpers 60 führt zu einer haptisch durch einen Benutzer wahrnehmbaren Bewegung der beweglich gelagerten ersten Baugruppe 12 relativ zum Massekörper 60. Der Aktuator 18B ist ausgebildet, nur einen einzelnen Strompuls zu erzeugen oder mehrere periodische Strompulse zu erzeugen, um die Schwingung des Massekörpers 60 aufrecht zu erhalten. Der Aktuator 18B kann ausgebildet sein, den Massekörper 60 mit einer Frequenz von 50 bis 500 Hz, insbesondere 250 bis 300 Hz anzuregen.
Der Aktuator 18B kann auch ein anderes Funktionsprinzip aufweisen. Die Auslenkung kann beispielsweise mittels eines Elektromotors oder eines Piezoelements realisiert werden.
Die erste Baugruppe 12, die zweite Baugruppe 14 und die Lagerung 16 sind Teile eines schwingungsfähigen Systems. Der Aktuator 18B ist ausgebildet, in Resonanz mit dem schwingungsfähigen System betrieben zu werden. So kann der Aktuator 18B ausgebildet sein, in der Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Systems oder einem Vielfachen dieser Resonanzfrequenz betrieben zu werden. Eine Betriebsfrequenz des Aktuators 18B kann beispielsweise über eine Abfolge von Strompulsen oder einer geeigneter Wahl der Federn 62A, B und/oder Massekörpers 60 eingestellt werden. In Resonanz sind große Auslenkungen auch mit geringer Aktuatorleistung möglich. Somit kann der Energieverbrauch und/oder die Zahl und Größe der Aktuatoren 18A-E reduziert werden.
9 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer abstrahierten Anzeigevorrichtung 10 mit Massen und elastischen Elementen, die Teile von schwingungsfähigen Systemen sind. Die erste Baugruppe 12 weist eine erste Masse M₁ und der Massekörper 60 des Aktuators 18 eine zweite Masse M₂ auf, wobei der Aktuator 18 ausgebildet ist, die zweite Masse M₂ gegenüber der ersten Masse M₁ zu bewegen. Die erste Baugruppe 12 ist mittels der elastischen Lagerung 16 bezüglich der zweiten Baugruppe 14 gelagert, wobei die Lagerung im Wesentlichen in x-Richtung eine erste Federkonstante D₁ aufweist. Die zweite Baugruppe 14 ist fest mit dem Fahrzeug verbunden. Da die Masse des Fahrzeugs (und somit auch der damit starr verbundenen zweiten Baugruppe 14) sehr viel größer als die Masse M₁ der ersten Baugruppe ist, kann die Masse der zweiten Baugruppe 14 im Wesentlichen als unendlich betrachtet werden. Somit ist eine Bewegung der zweiten Baugruppe 14 vernachlässigbar.
Der Massekörper 60 ist mittels der Federn 62A, B gegenüber einem mit der ersten Baugruppe 14 starr verbundenen Aktuatorgehäuse vorgespannt, wobei die Federn 62A, B gemeinsam im Wesentlichen in x-Richtung eine zweite Federkonstante D₂ aufweisen. Die erste Baugruppe 12 mit der ersten Masse M₁ und die Lagerung 16 mit der ersten Federkonstanten D₁ sind Teil eines ersten schwingungsfähigen Systems. Der Massekörper 60 mit der zweiten Masse M₂ und die Federn 62A, B mit der zweiten Federkonstante D₂ sind Teil eines zweiten schwingungsfähigen Systems.
In derartigen schwingungsfähigen Systemen berechnet sich die Eigenfrequenz allgemein über die Formel f=(D·M)^1/2 mit der Federkonstante D und der Masse M. Entsprechend berechnet sich eine erste Eigenfrequenz f₁ des ersten schwingungsfähigen Systems gemäß f₁=(D₁·M₁)^1/2 und eine zweite Eigenfrequenz f₂ des zweiten schwingungsfähigen Systems gemäß f₂=(D_2·M₂)^1/2. Der Aktuator 18 betreibt das erste schwingungsfähige System in Resonanz, wenn die erste Eigenfrequenz f₁ im Wesentlichen gleich oder ein Vielfaches der zweiten Eigenfrequenz f₂ ist, also wenn N·f1≈f2 gilt, wobei N eine natürliche Zahl ≥1 ist. Im oben erörterten Beispiel (siehe 8) ist die erste Eigenfrequenz f₁ als Resonanzfrequenz und die zweite Eigenfrequenz f₂ als Betriebsfrequenz des Aktuators 18B bezeichnet. Es kann beispielsweise eine Steuereinheit (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die den Aktuator 18 mit der zweiten Eigenfrequenz f₂ betreibt, die im Wesentlichen den Resonanzfall N·f₁≈f₂ erfüllt. In diesem Fall kann auch mit einer geringen Aktuatorleistung eine vergleichbar große Auslenkung der ersten Baugruppe 12 realisiert werden.
10 zeigt eine perspektivische Darstellung von synchron bewegten Massenschwerpunkten 68A-E, die einen gemeinsamen zweiten Massenschwerpunkt 68 aufweisen. Die erste Baugruppe 12 weist einen ersten Massenschwerpunkt 66 auf. Jeder der Aktuatoren 18A-E weist einen eigenen Massekörper (nicht dargestellt) mit jeweils einem zugeordneten Massenschwerpunkt 68A-E auf, der von dem entsprechenden Aktuator 18A-E im Wesentlichen in x-Richtung bewegt wird. Die Massenschwerpunkte 68A-E weisen den gemeinsamen zweiten Massenschwerpunkt 68 auf, der aufgrund der symmetrischen Verteilung der Aktuatoren 68A-E mit dem zentralen Massenschwerpunkt 68C zusammenfällt. Die Aktuatoren 18A-E können synchron betrieben werden, so dass auch der zweite Massenschwerpunkt 68 im Wesentlichen in x-Richtung bewegt wird. Ferner sind die Aktuatoren 18A-E derart angeordnet, dass der zweite Massenschwerpunkt 68 sich im Wesentlichen entlang einer Geraden 70 bewegt, die parallel zur x-Achse verläuft.
11 zeigt eine Querschnittdarstellung entlang der Linie D-D in 3. Gemäß 11 weist die erste Baugruppe 12 den ersten Massenschwerpunkt 66 und die Massekörper der Aktuatoren 18A-E gemeinsam den zweiten Massenschwerpunkt 68 auf. Der erste Massenschwerpunkt 66 und der zweite Massenschwerpunkt 68 können sich im Wesentlichen koaxial zueinander bewegen. Die Bewegung der beiden Massepunkte 66, 68 verläuft dabei im Wesentlichen parallel zu einer Oberseite 72 der ersten Baugruppe 12.
Da sich die beiden Massenschwerpunkte 66, 68 im Wesentlichen auf derselben Geraden 70 bewegen, erzeugt der Betrieb der Aktuatoren 18A-E kein signifikantes Drehmoment auf Bauteile der Anzeigevorrichtung 10. Dadurch kann eine mechanische Belastung, beispielsweise auf die Lagerung 16, die Aktuatoren 18A-E oder die erste Baugruppe 12, reduziert werden. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Anzeigevorrichtung 10 verlängert. Dies wird auch dadurch möglich, dass die Masse der ersten Baugruppe 12 nicht gegen die Masse zweiten Baugruppe 14 bewegt wird. Für diesen Fall würden die Massenschwerpunkte der beiden Baugruppe 12, 14 sich nicht in einer Ebene parallel zur Oberseite 72 bewegen.
Ein weiterer Aspekt der Anzeigevorrichtung 10 ist die mechanische Entkoppelung des Flüssigkristallpanels 13 und der Hintergrundbeleuchtung 22. Die Hintergrundbeleuchtung 22 erzeugt eine abzuführende Wärme. Wenn die Hintergrundbeleuchtung 22 mit dem Flüssigkristallpanel 13 mechanisch starr verbunden wäre, müsste eine Bewegung der Hintergrundbeleuchtung 22 beim Abführen der Wärme berücksichtigt werden. Da die Hintergrundbeleuchtung 22 nun jedoch von dem Flüssigkristallpanel 13 entkoppelt ist, kann die Hintergrundbeleuchtung 22 starr mit der stationären Wärmesenke 39 thermisch gekoppelt werden (vgl. 1), so dass die Wärmeabfuhr leichter zu realisieren ist. Ferner hat die Hintergrundbeleuchtung 22 ein nicht zu vernachlässigendes Gewicht, das mitbewegt werden müsste, wenn die Hintergrundbeleuchtung 22 mit dem Flüssigkristallpanel 13 verbunden wäre. Da dies hier nicht mehr der Fall ist, können kleinere und/oder weniger Aktuatoren 18 verwendet werden, die kompakter sind und weniger Energie verbrauchen.
In den vorgestellten Beispielen sind unterschiedliche Merkmale und Funktionen der vorliegenden Offenbarung getrennt voneinander sowie in bestimmten Kombinationen beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, dass viele dieser Merkmale und Funktionen, wo dies nicht explizit ausgeschlossen ist, miteinander frei kombinierbar sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2008/0055277 A1 [0006]
US 2010/0238053 A1 [0008]

Claims

Anzeigevorrichtung (10), umfassend eine erste Baugruppe (12), die ein Anzeigepanel umfasst; eine zweite Baugruppe (14); eine Lagerung (16), welche die erste Baugruppe (12) beweglich bezüglich der zweiten Baugruppe (14) lagert; und zumindest einen an der ersten Baugruppe (12) angreifenden Aktuator (18), der ausgebildet ist, die erste Baugruppe (12) bezüglich der zweiten Baugruppe (14) zu bewegen, wobei der zumindest eine Aktuator (18) einen Massekörper (60) umfasst und ausgebildet ist, die Masse des Massekörpers (60) bezüglich der ersten Baugruppe (12) zu bewegen.
Anzeigevorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Aktuator (18) seitlich an der ersten Baugruppe (12) angreift.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Aktuator (18) ausgebildet ist, die erste Baugruppe (12) linear zu bewegen.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Baugruppe (12) einen ersten Massenschwerpunkt (66) aufweist und der Massekörper (60) einen zweiten Massenschwerpunkt (68) aufweist, wobei der zumindest eine Aktuator (18) derart ausgebildet ist, dass er den ersten und den zweiten Massenschwerpunkt (66, 68) im Wesentlichen koaxial zueinander bewegt.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Aktuatoren (18) seitlich an der ersten Baugruppe (12) angeordnet ist.
Anzeigevorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die erste Baugruppe (12) einen ersten Massenschwerpunkt (66) aufweist und alle Massekörper (60) der Vielzahl von Aktuatoren (18) einen gemeinsamen zweiten Massenschwerpunkt aufweisen, wobei die Vielzahl von Aktuatoren (18) derart ausgebildet sind, dass sie den ersten und den zweiten Massenschwerpunkt im Wesentlichen koaxial zueinander bewegen.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Baugruppe (12) eine im Wesentlichen rechteckige Form mit zwei kurzen Seiten und zwei langen Seiten aufweist, wobei der zumindest eine Aktuator (18) im Bereich einer der langen Seiten der ersten Baugruppe (12) angeordnet ist.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Baugruppe (12) eine im Wesentlichen rechteckige Form mit zwei kurzen Seiten und zwei langen Seiten aufweist, wobei der Aktuator (18) ausgebildet ist, die erste Baugruppe (12) in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckung der kurzen Seiten zu bewegen.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Baugruppe (12) und die Lagerung (16) Teile eines schwingungsfähigen Systems sind und der Aktuator (18) ausgebildet ist, in Resonanz mit dem schwingungsfähigen System betrieben zu werden.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Aktuator (18) eine Spule umfasst, die zumindest bereichsweise den Massekörper (60) umgibt und ausgebildet ist, bei Stromfluss durch die Spule ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei der Aktuator (18) ferner einen Permanentmagneten (64) umfasst, der ausgebildet ist zumindest mit dem von der Spule erzeugten Magnetfeld zu koppeln.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerung (16) wenigstens ein elastisches Element umfasst, das eine Rückstellkraft bei einer Auslenkung der ersten Baugruppe (12) bezüglich der zweiten Baugruppe (14) bereitstellt.
Anzeigevorrichtung (10) nach Anspruch 11, wobei die erste Baugruppe (12) eine Ebene definiert, die von einer ersten Richtung und einer dazu im Wesentlichen senkrechten zweiten Richtung aufgespannt ist, wobei das wenigstens eine elastische Element für eine Auslenkung der ersten Baugruppe (12) relativ zur zweiten Baugruppe (14) in die erste Richtung einen geringeren Verformungswiderstand aufweist als in die zweite Richtung.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Lagerung (16) als kompressibler Körper ausgebildet ist, der eine Bewegung der ersten Baugruppe (12) auf die zweite Baugruppe (14) zu gestattet.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Baugruppe (12) ein Flüssigkristallpanel (13) umfasst und die zweite Baugruppe (14) eine Hintergrundbeleuchtung (22) für das Flüssigkristallpanel (13) umfasst.
Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerung (16) das Folgende umfasst einen langgestreckten Lagerkörper (30) mit elastischen Eigenschaften; und wenigstens einen mit dem Lagerkörper (30) verbundenen Fortsatz (32, 34), der ausgebildet ist, zur Befestigung des Lagerkörpers (30) in eine Vertiefung (26, 28) in einer der Baugruppen (12, 14) eingeführt zu werden.