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Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Steuertafel, die dazu bestimmt ist, in einem Fahrzeuginnenraum, zum Beispiel einem Kraftfahrzeug, angeordnet zu werden, sowie auf ein Verkleidungselement, insbesondere ein Fahrzeugverkleidungselement.
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Genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Steuertafel, die mindestens ein piezoelektrisches Element umfasst.
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Der Stand der Technik bei Steuertafeln mit piezoelektrischen Elementen ist bekannt. Der Zusammenbau und die Montage solcher Tafeln kann jedoch manchmal komplex und zeitaufwändig sein. Darüber hinaus kann die Beständigkeit gegen extreme Temperaturen manchmal ein Problem darstellen.
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So zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung einer Steuertafel, die innerhalb eines Fahrgastraums angeordnet werden kann, vorzuschlagen, , das eine Verkürzung der Herstellungszeiten ermöglicht, während sie gleichzeitig eine Erhöhung der Masse und des Preises der Baugruppe vermeidet und eine optimale Kapazität für die Verwendung des piezoelektrischen Elements gewährleistet.
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Zu diesem Zweck umfasst ein Verfahren der betreffenden Art je nach Erfindung die Schritte:
- - Bereitstellen einer Folie, die mindestens eine leitende Bahn und mindestens ein piezoelektrisches Element umfasst,
- - Bilden einer Steueranordnung durch Fixieren des mindestens einen piezoelektrischen Elements auf der Folie,
- - Bereitstellen einer bedruckten Wachsplatte,
- - Befestigen der Steuereinheit auf der Leiterplatte.
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Dank dieser Anordnungen ermöglicht das Verfahren die Herstellung einer Steuertafel mit einer einfachen Montage und einer reduzierten Anzahl von Arbeitsschritten.
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In bevorzugten Fällen der Ausführung der Erfindung kann auch eine und/oder eine der folgenden Anordnungen verwendet werden:
- - die Befestigung des mindestens einen piezoelektrischen Elements auf der Folie erfolgt durch Verkleben mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff. Der elektrisch leitfähige Klebstoff ermöglicht eine stabile Montage bei hohen und niedrigen Temperaturen. Der Klebstoff ermöglicht es auch, das piezoelektrische Element einfach und effektiv zu fixieren, indem er beispielsweise doppelseitige Klebeverbindungen vermeidet, die eine Bewegung des piezoelektrischen Elements bewirken. Da der elektrisch leitfähige Klebstoff in flüssiger Form vorliegt, kann er über eine Düse aufgetragen werden, indem die genaue Menge des aufzutragenden oder zu injizierenden Klebstoffs exakt eingestellt wird. Darüber hinaus ermöglicht ein solcher Klebstoff eine robuste Befestigung und präzise Positionierung des piezoelektrischen Elements auf der Platte;
- - es werden auch Schritte für die Bereitstellung eines Dekorationselements und die Befestigung des Dekorationselements auf der Folie bereitgestellt;
- - es ist eine Schaltungsklebefolie bereitgestellt, die eine erste Klebefläche und eine zweite Klebefläche umfasst, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche gegenüberliegt. Der doppelseitige Klebstoff ist industriell leicht verfügbar;
- - die Steueranordnung ist durch die Leiterplatte an der Leiterplatte befestigt, wobei die erste Oberfläche der Leiterplatte und die zweite Oberfläche der Klebefolie der Steueranordnung zugewandt ist. Die Schaltungsklebefolie ermöglicht eine großflächige Befestigung;
- - eine Steuerklebefolie ist bereitgestellt, die eine erste Klebefläche und eine zweite Klebefläche umfasst, wobei die zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche liegt. Der doppelseitige Klebstoff ist industriell leicht verfügbar;
- - das Dekorationselement ist über der Steuerklebefolie an der Steueranordnung befestigt, wobei die erste Oberfläche der Steuerklebefolie der Steueranordnung zugewandt ist und die zweite Oberfläche der Steuerklebefolie dem Dekorationselement zugewandt ist. Die Steuerklebefolie ermöglicht eine großflächige Befestigung;
- - mindestens eine elektronische Komponente ist bereitgestellt
- - eine elektronische Komponente ist eine LED. Die LED bietet somit eine Hintergrundbeleuchtung.
- - das Verfahren ferner einen Schritt zum Befestigen der mindestens einen elektronischen Komponente auf der Leiterplatte umfasst;
- - das Dekorationselement weist eine lichtdurchlässige Schicht und eine dekorative Schicht auf, wobei die dekorative Schicht Ausschnitte und/oder mindestens einen lichtdurchlässigen Abschnitt aufweist; dessen Eigenschaften insbesondere dann, wenn beispielsweise eine LED auf der Leiterplatte befestigt ist, ermöglichen, dass das von der LED ausgesandte Licht von einem Benutzer in einem Fahrzeuginnenraum sichtbar ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verkleidungselement, das einen Träger und eine nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Steuertafel umfasst, bei der die Steuertafel auf dem Träger montiert ist.
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In bevorzugten Fällen der Ausführung der Erfindung kann auch eine und/oder eine der folgenden Anordnungen verwendet werden:
- - eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs), die auf der Leiterplatte befestigt sind, wobei die Vielzahl von lichtemittierenden Dioden durch die Steueranordnung hindurchgeht und sich in die Dicke des dekorativen Elements öffnet. Die LEDs dienen zur Anzeige, ob Funktionen, die vom Benutzer über die Steuertafel gesteuert werden können oder nicht, aktiviert wurden;
- - der Träger mindestens einen vorstehenden Teil aufweist, der durch die Leiterplatte hindurchgeht, und die Steueranordnung sich in die Dicke des Dekorelements öffnet, um zumindest teilweise die Lichtausbreitung zu begrenzen, die durch eine lichtemittierende Diode der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden erzeugt wird;
- - das dekorative Element eine Schicht aus Aluminium, Holz, Kohle, Kunststoff oder Glas beinhaltet;
- - ein elektrischer Verbinder, zum Beispiel ein Federkontakt, zwischen der Leiterplatte und der Platte angeordnet ist;
- - der elektrische Verbinder mit der Leiterplatte verlötet ist.
- - der elektrische Verbinder mit mindestens einer auf der Platte angeordneten Leiterbahn in Kontakt steht;
- - das piezoelektrische Element vom Scheibentyp ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen, die als Beispiel ohne Einschränkung neben den beigefügten Zeichnungen angeführt ist.
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Auf den Zeichnungen:
- - ist 1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeuginnenverkleidung mit einem Steuergerät, das nach dem Verfahren hergestellt wurde, die mit einem Gegenstand dieser Erfindung ausgestattet ist;
- - stellt 2 schematisch eine Steueranordnung der nach der Erfindung hergestellten Steuertafel dar;
- - zeigt 3 schematisch eine Leiterplatte einer nach der Erfindung hergestellten Steuertafel;
- - zeigt 4 schematisch die Steueranordnung in 2, die auf der Leiterplatte in 3 befestigt ist;
- - zeigt 5 schematisch die Anordnung von 4, die mit einem doppelseitigen Klebstoff (oder einer Auftragsklebefolie) abgedeckt ist.
- - zeigt 6 ein Querschnittsdiagramm eines Verkleidungselements (innen) mit einem Träger und einer am Träger befestigten Steuertafel;
- - Die 7A bis 7E stellen Schritte zur Befestigung der Steuertafel an der Halterung dar;
- - 8 zeigt einen Federkontakt, der auf der Steuertafel bereitgestellt werden kann, um den elektrischen Kontakt zwischen verschiedenen Komponenten der Steuertafel sicherzustellen;
- - 9 zeigt ein Beispiel für eine Platte der Steueranordnung von der Steuertafel in 2.
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In den verschiedenen Figuren beziehen sich die gleichen Referenzen auf identische oder ähnliche Elemente.
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1 zeigt einen Fahrgastraum eines Automobils 1 mit einem Armaturenbrett 10. Das Armaturenbrett 10 verfügt über eine Steuertafel 12. Die Steuertafel 12 weist eine Außenfläche 14 auf, die zum Fahrgastraum zeigt. Die Steuertafel 12 hat die Steuerbereiche 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 und ist auf der Außenseite 14 des Armaturenbretts 10 sichtbar und ist vom Fahrgastraum aus zugänglich. Die Steuerbereiche 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 können von einem Fahrzeugnutzer berührt werden, um beispielsweise die Aktivierung und/oder Deaktivierung von Fahrzeugfunktionen wie Warnblinkleuchten, Zentralverriegelung, Traktionssteuerung, Feststellbremse oder die Intensität einer Lüftungsanlage oder anderer zu steuern. Je nach Ausführungsvariante kann die Steuertafel 12 an jedem Element, wie beispielsweise einer Deckenleuchte oder jedem anderen für einen Insassen des Fahrzeugs zugänglichen Bereich, zu einem E-Verkleidungselement, insbesondere für die Fahrzeuginnenverkleidung, angeordnet werden. Diese Erfindung ist nicht auf eine Steuertafel 12 für ein Fahrzeugarmaturenbrett 10 beschränkt.
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Wie in 1 dargestellt, verfügt die Steuertafel 12 über mehrere Steuerbereiche 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, jedoch kann die Steuertafel 12 nur einen Steuerbereich aufweisen.
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Im in 1 dargestellten Entwurfsmodus werden die verschiedenen Steuerbereiche 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 auf der Außenseite der Steuertafel 12 durch Markierungen angezeigt, die für einen Fahrzeuginsassen sichtbar sind und/oder durch Markierungen, die für einen Fahrzeuginsassen spürbar sind, wie z. B. erhabene Elemente. Alternativ ist zu erwarten, dass nur die Hüllkurven bereitgestellt werden, innerhalb derer sich die verschiedenen Steuerzonen erstrecken, wenn sie durch solche Kennzeichnungen gekennzeichnet sind.
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2 veranschaulicht Bereiche, die dazu bestimmt sind, insbesondere Steuerbereiche 16, 18, 20 zu bilden, 2 veranschaulicht eine Steueranordnung 30, die eine Folie 32 und mindestens ein piezoelektrisches Element 34 umfasst. Folie 32 enthält mindestens eine Leiterbahn P. In diesem Fall werden eine oder mehrere Leiterbahnen auf einer ebenen Fläche mit elektrisch leitfähiger Tinte gedruckt, die alle Folie 32 bilden. 9 zeigt beispielsweise eine Folie 32 mit drei miteinander verbundenen Leiterbahnen. In diesem Fall veranschaulicht 2 drei piezoelektrische Elemente, die angepasst sind, um drei Steuerzonen zu bilden. In Ausführungsvarianten kann die Anzahl der piezoelektrischen Elemente 34 jedoch variieren. Ein piezoelektrisches Element 34 besteht beispielsweise aus einer Keramikschicht und einer Metallschicht. Das piezoelektrische Element ist zum Beispiel ein piezoelektrischer Scheibentyp.
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Die in 2 dargestellte Steuereinheit 30 beinhaltet eine Folie 32. In diesem Fall ist in der folgenden Beschreibung der Begriff „Folie“ weit auszulegen, um eine einheitliche oder ungleichmäßige Schicht zu beschreiben. Folie 32 weist eine erste Oberfläche 36 und eine zweite Oberfläche 38 auf, die der ersten Oberfläche 36 gegenüberliegt. Auf Folie 32 sind die piezoelektrischen Elemente 34 befestigt. Die piezoelektrischen Elemente 34 sind insbesondere auf der ersten Oberfläche 36 der Folie 32 befestigt. Wie dargestellt, sind die piezoelektrischen Elemente im Abstand voneinander fixiert, insbesondere um unterschiedliche Steuerzonen abzugrenzen. Die piezoelektrischen Elemente 34 können mit einem elektrisch leitfähigen Kleber 40 auf der Folie 32 befestigt werden. Der elektrisch leitfähige Klebstoff 40 ist z. B. ein Silberkleber. Der elektrisch leitfähige Klebstoff 40 ist z. B. hitzeaktivierbar. Damit eignet sich insbesondere das Steuergerät 30 zum Erwärmen, z. B. in einem Ofen, auf Temperaturen von ca. 110 °C. In Designvarianten können jedoch auch andere elektrisch leitfähige Klebstoffe verwendet werden. Die Befestigung mit elektrisch leitfähigem Klebstoff 40 ermöglicht das Auftragen einer Substanz in flüssiger Phase. Das piezoelektrische Element 34 kann mit dem elektrisch leitfähigen Klebstoff 40 präzise und sicher fixiert werden. Eine Düse kann den elektrisch leitfähigen Klebstoff 40 abgeben.
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Die so gebildete und in 2 dargestellte Steuereinheit 30 wird zur Befestigung auf einer Leiterplatte 42 bereitgestellt. Die Leiterplatte 42, insbesondere in 3 dargestellt, kann beispielsweise eine doppelseitige Leiterplatte 42 sein, mit beispielsweise einer Seite A und einer Seite B. Die Leiterplatte 42 kann vorab mit Ausschnitten, Gravuren,...vorbereitet werden. Elektronische Komponenten 44 können auf Leiterplatte 42 vormontiert werden, beispielsweise auf Seite A können Leuchtdioden 44 (LEDs) auf Leiterplatte 42, insbesondere auf Seite A, befestigt werden. So sind beispielsweise drei LED 44s angeschlossen. Insbesondere ragen die LEDs 44 aus der Leiterplatte 42 heraus, wobei in diesem Fall jedem piezoelektrischen Element 34 eine oder mehrere elektronische Komponenten zugeordnet werden können. Wie beispielsweise in 3 dargestellt, ist jedem piezoelektrischen Element 34 eine LED zugeordnet. In diesem Fall kann jedes piezoelektrische Element 34 einen geeigneten Kontrollbereich definieren, um zu steuern, ob eine LED eingeschaltet werden soll oder nicht.
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Andere elektronische Komponenten wie Lautsprecher oder Elemente zur haptischen Rückmeldung können auch auf der Leiterplatte 42, insbesondere auf der Seite B, bereitgestellt werden.
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Zur Befestigung der Steuereinheit 30 auf der Leiterplatte 42 kann eine Leiterplattenklebefolie 46 bereitgestellt werden. Die Klebefolie 46 ist ein doppelseitiger Klebstoff, der eine erste Oberfläche 48, Klebstoff, und eine zweite Oberfläche 50 umfasst, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt und ebenfalls Klebstoff ist. Um mit dieser Art von Produkt umgehen zu können, weist die Klebefolie der Schaltung 46 einen Schutzfilm mit mindestens einer zu entfernenden Oberfläche auf, um auf die Klebefläche zuzugreifen. So wird beispielsweise die erste Klebefläche 48 der Leiterplatte 46 auf der Leiterplatte 42, insbesondere der Seite A, befestigt. Die zweite Oberfläche 50 ist mit einer Schutzfolie bedeckt und nach dem Aufbringen und Fixieren der Schaltungsklebefolie 46 auf der Leiterplatte 42 wird die Schutzfolie von der zweiten Oberfläche entfernt, so dass das Steuergerät 30 haftet. Es werden Vorsichtsmaßnahmen getroffen, um diese Schutzfolie zu entfernen, damit die Befestigung der ersten Oberfläche an der Leiterplatte 42 nicht zerreißt, bewegt oder verändert wird.
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Die Leiterplatte 46 bedeckt die Leiterplatte 42 teilweise, und wie in 3 dargestellt, weist die Leiterplatte 42 Aussparungen 52 auf. Die Anzahl der Aussparungen 52 entspricht in diesem Fall der Anzahl der piezoelektrischen Elemente 34. Am Umfang jedes Ausschnitts ist ein Bund 54 ausgebildet, der von einer Nut 56 umgeben ist. Mit der Nut 56 kann die Manschette 54 von einem Teil der Leiterplatte 42 isoliert werden. Die Leiterplatte 46 bedeckt die Leiterplatte 42 mit Ausnahme von Bund 54 und Nut 56. Die auf der A-Seite der Leiterplatte 42 bereitgestellten elektrischen Komponenten 44, wie beispielsweise die LED 44, werden ebenfalls nicht von der Leiterplatte 46 abgedeckt.
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Ein elektrischer Verbinder 58 kann bereitgestellt werden, der mit der Leiterplatte 42 verlötet und nicht mit der Leiterplatte 46 abgedeckt ist, wie in 4 dargestellt. Der elektrische Verbinder 58 beinhaltet beispielsweise ein elastisches Element. Der elektrische Verbinder ist beispielsweise ein Federkontakt.
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Die mit der Leiterplatte 46 abgedeckte Leiterplatte 42, in der zuvor der Schutzfilm der zweiten Oberfläche der Leiterplatte 46 entfernt wurde, wird dann an der zuvor beschriebenen Steueranordnung 30 befestigt. Genauer gesagt, werden die piezoelektrischen Elemente 34 der Steueranordnung 30 mit den Ausschnitten 52 der Leiterplatte 42 verglichen. Die Schnitte 52 unterhalb der piezoelektrischen Elemente 34 bilden einen Tag, der für die Verformung des piezoelektrischen Elements 34 notwendig ist. Der Umfang der piezoelektrischen Elemente 34 ruht auf den Kragen 54. Die erste Oberfläche der Folie 32 ist dann der Leiterplatte 42 zugewandt.
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An der Steueranordnung 30 können Aussparungen bereitgestellt werden, damit die auf der Seite A der Leiterplatte 42 bereitgestellten Komponenten, wie z. B. LEDs, durchlaufen werden können.
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Der elektrische Verbinder 58 hält den permanenten elektrischen Kontakt zwischen Folie 32 und Leiterplatte 42 aufrecht. 9 zeigt Folie 32 mit einer PC-Kontaktfläche für den Kontakt mit dem elektrischen Verbinder. Die in 9 dargestellten drei Leiterbahnen P liegen auf dem gleichen Potential, z. B. Masse dank des elektrischen Steckers. In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante weist jede Leiterbahn P einen separaten PC-Kontaktpunkt auf, der für jede Schiene mit einem anderen Stecker verbunden ist. Der elektrische Verbinder 58 ist in 8 genauer dargestellt und kann an den Abstand zwischen Leiterplatte 42 und Folie 32 angepasst werden, auch wenn die Steuertafel 12 starken Verformungen durch beispielsweise Erwärmung oder Kühlung ausgesetzt ist. Insbesondere weist der elektrische Verbinder 58 einen elastisch verformbaren Teil auf, der einen ausreichenden Hub ermöglicht, um auftretende Verformungen oder Spiel aufzufangen und einen konstanten elektrischen Kontakt zwischen der Leiterbahn der Folie 32 und der Leiterplatte 42 zu gewährleisten.
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Wie in 5 dargestellt, kann eine Auftragsklebefolie 60 bereitgestellt und über Folie 32, insbesondere über der zweiten Oberfläche von Folie 32, hinzugefügt werden. Diese Auftragsklebefolie 60 kann zur Befestigung eines Dekorelements 62 verwendet werden, wie in 6 dargestellt.
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Das Dekorationselement 62 weist beispielsweise eine lichtdurchlässige Schicht 64 und eine Deckschicht 66 auf. Die Deckschicht 66 kann Ausschnitte oder lichtdurchlässige Abschnitte aufweisen. Die Deckschicht 66 kann aus Materialien wie Holz, Aluminium, Kohle, Kunststoff, Glas, Leder oder allen daraus abgeleiteten Materialien bestehen. Die Deckschicht soll von innen für einen Fahrgast im Fahrzeuginnenraum sichtbar sein. Die durchscheinende Schicht 64 ist zum Beispiel transparent. Die durchscheinende Schicht kann beispielsweise aus eingespritztem Polycarbonat hergestellt werden. Die durchscheinende Schicht kann eine durchschnittliche Dicke von etwa 1,2 Millimetern (mm) aufweisen.
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Die Dekorschicht 62 kann Sacklöcher beinhalten, in denen die LED 44s untergebracht werden sollen. Sacklöcher können sich in die lichtdurchlässige Schicht der Dekorschicht erstrecken, ohne die Deckschicht zu erreichen. Die lichtdurchlässigen Bereiche oder Schnitte in der Mantelschicht und der lichtdurchlässigen Schicht ermöglichen die Übertragung des von den LEDs emittierten Lichts.
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Die so gebildete Steuertafel 12 kann an einem Träger S zu einem Verkleidungselement E, insbesondere für die Fahrzeuginnenverkleidung, montiert werden. Das Verkleidungselement E ist beispielsweise ein Fahrzeug-Armaturenbrett 10 oder eine Deckenleuchte oder ein Verkleidungselement für Fahrzeugtüren, wie vorstehend erwähnt.
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Der Halter S kann einen Hauptabschnitt aufweisen, der sich in Form einer Platte erstreckt, aus der die Verschlussabschnitte 68 herausragen. Diese Verschlussabschnitte 68 können teilweise durch die Steuertafel 12 hindurchgehen und sich in ein Loch öffnen, das im Set-Element 62 bereitgestellt ist, um mit den LED 44s zusammenzuwirken, um die von einer Leuchtdiode erzeugte Lichtausbreitung zumindest teilweise zu begrenzen. Diese Verschlussabschnitte 68 ermöglichen es somit, die Beleuchtung einer LED 44 auf ein einziges Piktogramm zu beschränken. Dadurch wird die Hintergrundbeleuchtung der Piktogramme, die direkt neben dem durch die beleuchtete LED hinterleuchteten Piktogramm liegen, vermieden (oder eingeschränkt), wenn die diesen Piktogrammen zugeordneten LEDs ausgeschaltet sind.
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Wenn das Verkleidungselement E ein Fahrzeugarmaturenbrett 10 ist, kann die Halterung S ein Armaturenbretteinsatz sein.
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Die 7A bis 7E zeigen insbesondere die Montage der Steuertafel 12 an der Halterung S. Zunächst wird die Halterung S (mit den Verschlussabschnitten 68) bereitgestellt, wie in 7A dargestellt. In einem zweiten Schritt werden die bereits vorbereitete Leiterplatte 42 (mit Gravuren, Ausschnitten, Befestigung von elektronischen Bauteilen) und dem mit der Leiterplatte 42 verlöteten elektrischen Verbinder 58 befestigt, wie in 7B dargestellt. Die Schaltungsklebefolie 46 ist wie in 7C dargestellt angeordnet. Die oben beschriebene Steueranordnung 30 (7D) ist beigefügt. Schließlich kann eine Steuerklebefolie 60 auf die zweite Oberfläche der Folie 32 geklebt werden (7E). Ein Dekorelement 62 kann dann so befestigt werden, dass das in 6 dargestellte Verkleidungselement E erhalten bleibt.
