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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Knopfträger und eine Anzeigen-Hintergrundbeleuchtung
für ein
elektronisches Gerät,
zum Beispiel einen Knopfträger
und eine Anzeigen-Hintergrundbeleuchtung zum Gebrauch mit einem
Audiogerät,
wie etwa einer Motorfahrzeug-Kassettenradio-Einheit.
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Elektronische
Geräte
weisen oft eine Kombination von durch Benutzer zu betätigenden
Knöpfen und
einer Anzeige auf. Ein bekannter Weg derartige Knöpfe bereitzustellen
ist es, einen Knopfträger
aus Kunststoffmaterial zu haben, zum Beispiel ein geformtes Stück Kunststoff,
das hinter einer Fronttafel oder einer Frontblende an Ort und Stelle
gehalten wird. Die Knöpfe
oder an jeden Knopf angrenzende Flächen können hinterleuchtet sein; zum
Beispiel können
sie in einen klaren Kunststoff eingeformt sein, auf welchen lichtundurchlässige oder
lichtdurchlässige
Farbe aufgebracht wurde. Die Hintergrundbeleuchtung wird dann durch
die lichtdurchlässige
Farbe projiziert, um zum Beispiel Worte oder Symbole anzuzeigen,
oder um anzudeuten ob der Knopf ein- oder ausgeschaltet ist. Patentschrift
US 5166815 offenbart einen
Lichtdiffusor, um eine Anzeigetafel im Hintergrund zu beleuchten.
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Es
ist häufig
notwendig mehr als einen Knopfträger
bereitzustellen, zum Beispiel wenn die Knöpfe in durch die Anzeige getrennten
Flächen
angeordnet sind. In einer aus einem Motorfahrzeug-Kassettenradio
bekannten Anordnung wird eine Anzeige auf einem Anzeigeträger gehalten,
auf welchem Leuchtdioden (LEDs; Light Emitting Diodes; Leichtdioden)
zur Hinterleuchtung der Anzeige montiert sind; und zwei getrennte
Knopfträger
halten Knöpfe
auf beiden Seiten des Anzeigeträgers.
Jeder Träger
besitzt seine eigene gedruckte Leiterplatte (PCB, Printed Circuit
Board; gedruckte Leiterplatte), auf welcher sich LEDs zur Hinterleuchtung
der Anzeige oder des Knopfes befinden.
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Die
Anzeige kann eine Flüssigkristallanzeige sein,
die mit einer zweckmäßigen Lichtquelle,
wie etwa einer Gruppe von Leuchtdioden, hinterleuchtet ist. Manchmal
wird ein durchlässiger
Lichtdiffusor bereitgestellt, wie etwa ein mattiertes, klares Kunststoffmaterial,
so daß das
Licht gleichmäßiger über die
Anzeige verteilt wird. Die Anzeige-LEDs können auf einer gedruckten Leiterplatte
montiert sein, auf welcher die Anzeige und optional ein Lichtdiffusor
aufgesteckt oder anderweitig gehalten sein kann.
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Deshalb
ist es allgemein notwendig daß eine Anzahl
von Trägern,
optischen Bauteilen und PCBs – zum
Beispiel mittels Schrauben – an
der Innenfläche der
Kassettenradio-Frontblende befestigt werden, welche wiederum auf
das Kassettenradio-Gehäuse aufgesteckt
wird. Die Notwendigkeit, eine Anzahl von gesonderten Bauteilen mit
zugehörigen
Fertigungsschritten zu haben, trägt
zu den Kosten des elektronischen Geräts bei.
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Es
ist ein Gegenstand der Erfindung eine zweckmäßigere Trägeranordnung bereitzustellen,
in welcher ein Knopfabschnitt und ein Anzeigeabschnitt hinterleuchtet
sein kann.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Knopf- und Anzeigeträger
bereitgestellt, der einen Knopfabschnitt und einen Anzeigeabschnitt
in einem lichtdurchlässigen
Kunststoffmaterial integral gebildet umfaßt; wobei der Knopfabschnitt
mindestens eine Rück-
oder Hintergrundbeleuchtung so angeordnet aufweist, um durch das
lichtdurchlässige
Material hindurch zu scheinen; und der Anzeigeabschnitt mindestens
eine Rück-
oder Hintergrundbeleuchtung so angeordnet aufweist, um einen Rück- oder
Hintergrundbeleuchtungsbereich des lichtdurchlässigen Materials zu beleuchten,
um eine diffuse Hinterbeleuchtung für eine Anzeige bereitzustellen;
wonach die diffuse Rück-
oder Hinterbeleuchtung durch Licht bereitgestellt wird, das auf
den Rück-
oder Hintergrundbeleuchtungsbereich einfällt und auf der Oberfläche zer-
oder gestreut wird.
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Bevorzugt
ist die Zusammensetzung des lichtdurchlässigen Materials sowohl in
den Knopf- wie auch den Anzeigeabschnitten im Wesentlichen einheitlich.
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Die
Anzeige kann jede Art von Anzeige sein, die zur Hintergrundbeleuchtung
geeignet ist, wie etwa eine Flüssigkristallanzeige.
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Das
an der Oberfläche
gestreute Licht wird hauptsächlich
von Licht stammen, das von der Oberfläche der hinterleuchteten Fläche reflektiert
und zurückgestreut
wird. Aber weil das Material lichtdurchlässig ist, wird ein bedeutender
Teil des Lichts die Oberfläche
durchdringen; zum Beispiel wird zumindest die Hälfte des gesamten eingefallenen
Lichts nicht von der Oberfläche
reflektiert werden. Deshalb schließt der Begriff „oberflächengestreutes" Licht auch vom Volumen
des lichtdurchlässigen
Materials rückgestreutes
Licht ein, besonders von dem der Oberfläche jener hinterleuchteten
Fläche
nächstgelegenen
Volumen.
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Derartige
Oberflächenstreuung
stellt ein relativ effizientes Mittel bereit das Licht von der Lichtquelle
mit minimaler Absorption und Streureflexion durch das lichtdurchlässige Material
zu verteilen, besonders wenn das Licht auf der Oberfläche der
hinterleuchteten Fläche
im Wesentlichen über
das meiste oder die gesamte Fläche
hinweg in einem flachen Winkel einfällt. Der Begriff flacher Winkel
wird hierin verwendet, um an einem Punkt der hinterleuchteten Fläche auf
einen Winkel innerhalb von 45° zur
Oberfläche
Bezug zu nehmen, und bevorzugt weniger als 30°. Die Effizienz der Beleuchtung
wird wegen der Notwendigkeit wichtig, für Anzeigen größerer Fläche ansonsten
eine große
Anzahl von Lichtquellen einzusetzen, um eine ausreichende Beleuchtung
bereitzustellen.
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Deshalb
kann mindestens eine Hintergrundbeleuchtung des Anzeigeabschnitts
auf einer Seite der hinterleuchteten Fläche angeordnet sein, und beleuchtet
die Oberfläche
der Hinterleuchtungsfläche
in einem flachen Winkel. Der Anzeigeabschnitt weist bevorzugt eine
lineare Gruppe von Hintergrundbeleuchtungen auf, die entlang einer
Kante der Hinterleuchtungsfläche
angeordnet sind, wobei die Oberfläche der Hinterleuchtungsfläche in einer
Ebene senkrecht zu der Achse der linearen Gruppe konkav ist. Die
konkave Form kann eine im Wesentlichen parabolische Gestalt haben,
so daß die
Beleuchtungsintensität
jeder Flächeneinheit
der Hinterleuchtungsfläche
relativ konstant ist.
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Optional
kann es mehr als einen Knopfabschnitt und/oder mehr als einen Anzeigeabschnitt
geben. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung gibt es zwei Knopfabschnitte zu beiden Seiten eines
mittleren Anzeigeabschnitts.
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Der
Knopfabschnitt kann eine lichtundurchlässige Oberflächenbeschichtung über einem
Teil des lichtdurchlässigen
Materials aufweisen, so daß der
Knopfabschnitt durch den unbeschichteten Teil hindurch hinterleuchtet
wird. Die unbeschichteten Teile können daher die Funktion oder
den Status des Knopfes betreffende Informationen anzeigen, zum Beispiel
ob er durch den Benutzer aktiviert wurde oder nicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Knopfabschnitt mindestens einen Knopf integral
mit dem Träger
gebildet auf. Zum Beispiel kann jeder Knopf ein verbindendes Scharnier aus
integral geformtem, lichtdurchlässigem
Material aufweisen. Das verbindende Scharnier kann eine integral
gebildete Biegevorrichtung sein, die es dem Knopf erlaubt sich nach
innen zu der Frontblende zu biegen, während ein Benutzer den Knopf
drückt.
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Um
die Herstellungskosten zu senken ist es vorteilhaft, wenn die mindestens
eine Hintergrundbeleuchtung für
den Knopfabschnitt und die mindestens eine Hintergrundbeleuchtung
für den
Anzeigeabschnitt auf einer gemeinsamen, an dem Träger gehaltenen
Leiterplatte montiert sind, zum Beispiel durch Clips oder Schrauben.
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Die
Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen weiter beschrieben werden, in denen:
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1 eine
Vorderansicht eines Radiokassetten-Audiogeräts zum Gebrauch in einem Motorfahrzeug-Fahrgastraum
ist, die im Überblick
einen integral gebildeten Knopf und einen Anzeigeträger gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 eine
Perspektivansicht des Knopfes und Anzeigeträgers von 1 ist;
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3 eine
Querschnittsansicht durch den Knopfträger von 2 ist, aufgenommen
entlang Linie III-III, welche die Anzeige-Hintergrundbeleuchtung
zeigt; und
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4 eine
Querschnittsansicht durch den Knopfträger von 2 ist, aufgenommen
entlang der Linie IV-IV, welche die Knopf-Hintergrundbeleuchtung
zeigt.
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1 veranschaulicht
eine Frontblendenaufbau 1 für ein Kassettenradio-Audiogerät zum Gebrauch
in einem Motorfahrzeug-Fahrgastraum. Der Frontblendenaufbau 1 besitzt
eine feste Fronttafel oder -blende 3, die mit verschiedenen
Löchern
für eine
Flüssigkristallanzeige 7 und Kontrollknöpfe 27-36 versehen
ist. Aus Gründen
der Absicherung gegen Diebstahl ist ein Abschnitt 213 der
Frontblende innerhalb einer Aussparung 113 in die Frontblende
eingesetzt und auf Aktivierung eines Riegelmechanismus 24 über einen
Hebelarm 25, der durch ein kleines Loch 26 in
der Frontblende 3 ragt, abnehmbar.
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Obwohl
nicht gezeigt, schnappt der Frontblendenaufbau 1 in einer
bekannten Art und Weise auf den Kassettenradio-Rahmen auf.
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Unter
Bezug auch auf 2 ist ein Knopf- und Anzeigeträger 5 nun
integral in einem einheitlichen, lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial gebildet. Der
Träger
stützt
mehrere der Knöpfe 30-36 und stützt außerdem die
Anzeige 7, und wird durch Schneidschrauben 23 an
der inneren Rückenfläche der
Frontblende 1 gehalten. Der Träger 5 besitzt eine allgemein
rechteckige Form mit einem zentralen Anzeige-Hinterleuchtungsabschnitt 2 und
zwei Knopfabschnitten 4, 6, die auf gegenüberliegenden Seiten
des Anzeigeabschnitts 2 angeordnet sind. Der Träger weist
drei Clips 9, 11, 13 auf, die sich von
dem Träger
nach vorne erstrecken und an denen die Anzeige 7 montiert
wird.
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Der
Träger
ist integral in einem weißen,
lichtdurchlässigen
Polycarbonat-Kunststoffmaterial geformt, das von GE Plastic unter
der Handelsmarke Lexan 123R verkauft wird.
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Unter
Bezug auch auf 3 weist der Anzeigeabschnitt 2 nun
eine rechteckige und konkave, allgemein hinter und unter einer Blende 10 angeordnete
Hinterleuchtungsfläche 8 auf,
die sich über
die Oberkante des Anzeigeabschnitts hinweg erstreckt, um die Anzeige 7 aus
dem Hintergrund zu beleuchten. Sechs blau-grüne Leuchtdioden (LEDs) 12 befinden
sich entlang einer Oberkante 14 der Hinterleuchtungsfläche 8 mit
gleichem Abstand zueinander hinter der Länge der Blende 10.
Jede LED 12 ist auf einer einzelnen Leiterplatte 16 montiert,
die durch Clips 17, 19 und einen Paßstift 21 an
der Rückseite
des Trägers
aufgesteckt ist, wobei jede Anzeige-LED 12 in einem flachen
Positionierungsmerkmal 60 auf der Oberkante 14 der
Hinterleuchtungsfläche
ruht.
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Das
Licht von den LEDs 12 wird daher allgemein nach unten auf
die Hinterleuchtungsfläche 8 geführt; entweder
direkt oder durch Oberflächenstreuung
von den Oberflächen 18 innerhalb
der Blende 10. Der oberste Teil der Hinterleuchtungsfläche 8 ist
im Wesentlichen senkrecht zu der Achse der LEDs 12, und
biegt sich weiter von den LEDs entfernt nach vorne zu der Vorderseite
des Trägers 5.
Die sich wölbende
Oberfläche
der Hinterleuchtungsfläche 8 weist
allgemein in eine Richtung auf die Anzeige 7. Die Wölbung liegt
in der Ebene von 2 und besitzt eine parabolische
Gestalt, so daß weiter
von den LEDs 12 entfernte Flächen mehr einfallendes Licht
empfangen als dies anders der Fall wäre. Dies hilft eine gleichmäßigere Hintergrundbeleuchtung
der Anzeige 7 bereitzustellen.
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An
den Seiten der Hinterleuchtungsfläche weist der Anzeigeabschnitt
Endabschnitte 20, 22 auf, die einfallendes Licht
zu der Hinterleuchtungsfläche 8 und
der Anzeige 7 zurückstreuen,
und so die Gleichmäßigkeit
der Beleuchtung verbessern.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung, die in den Zeichnungen nicht veranschaulicht ist,
sind eine Anzahl von LEDs hinter der Hinterleuchtungsfläche angeordnet,
um durch das lichtdurchlässige
Material hindurch zu leuchten. Eine solche Anordnung braucht – wegen
der Rückstreuung von
Licht in einer Richtung von der Anzeige 7 weg und erhöhter Absorption
von Licht im Durchgang durch das lichtdurchlässige Material – jedoch
mehr LEDs als die veranschaulichte Ausführungsform, um das gleiche
Beleuchtungsniveau zu erreichen.
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Der
Knopfabschnitt 4 ist in 4 genauer gezeigt.
Die Knopfabschnitte 4, 6 sind aus dem gleichen
lichtdurchlässigen
Polycarbonat-Material gebildet, werden allgemein aber eine Frontfläche aufweisen
welche teilweise mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung (nicht
gezeigt) bedeckt wurde, so daß jeder
integral geformte Knopf 30-36 die Funktion des Knopfes
betreffende Informationen zeigen kann, wenn er durch die unbeschichteten
Abschnitte hindurch von auf der Leiterplatte 16 montierten
Knopfbeleuchtungs-LEDs 37 hinterleuchtet wird.
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Jeder
Knopf 30-36 besitzt eine konvexe Gestalt, die
durch eine Öffnung
in dem festen Frontblenden-Abschnitt 3 hindurch nach vorne
ragt, und ist durch eine flexible Verbindung 40 mit dem
Rest des Trägers 5 verbunden,
die sich allgemein senkrecht bezüglich
der Ebene des Trägers 5 erstreckt;
und es dem Knopf erlaubt sich um eine Achse zu drehen, die allgemein
in der Ebene des Trägers
liegt. Die flexible Verbindung in dem vorliegenden Beispiel ist
ein Paar von Scharnieren 40, die integral mit jedem der
Knöpfe 30-36 geformt
sind und gegenüberliegende
obere Ecken eines Knopfs mit dem Rest des Trägers 5 verbinden.
Wenn ein Benutzer einen der Knöpfe 30-36 aus
seiner Ruhelage drückt,
dreht sich der untere Teil des Knopfes nach innen, so daß ein nach
innen weisender Finger 42 im mittleren Unterteil des Knopfes einen
Kontakt mit einem elektrischen Kontakt 44 auf der Leiterplatte 16 herstellen
kann. In dieser speziellen Ausführungsform
der Erfindung weist der Finger 42 einen Hub von ungefähr 2 mm
auf, und daher ist es für
das Material des Träges 5 notwendig
eine ausreichende Flexibilität
und Elastizität
zu haben, damit die Scharniere 40 sich biegen und dann
wieder in ihre Ruhelage zurückspringen.
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Es
kann selbstverständlich
möglich
sein andere Typen von Schaltmechanismen zu benutzen, in welchen
ein Träger
nicht integral mit dem Rest des Trägers geformt ist. In diesem
Fall würden
an den Knopf angrenzende Flächen
des integral geformten Trägers
eine Hintergrundbeleuchtung aufweisen, die angeordnet ist um durch
das lichtdurchlässige
Material hindurchzuscheinen, und könnten optional teilweise mit
einer lichtundurchlässigen
Beschichtung abgedeckt sein, um dem Benutzer Informationen zu präsentieren.
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Wegen
der Verminderung der Anzahl und Kosten der Bauteile und der Montageschritte
in der Herstellung ist es jedoch bevorzugt, wenn wenigstens einer
der Knöpfe
integral geformt ist.
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Der
oben genau beschriebene Knopfträger 5 kann
zur Verwendung mit jedem anderen Typ von elektronischem Apparat
angepaßt
werden, in dem mindestens ein Knopf und eine Anzeige erforderlich ist,
und in welchem Beleuchtung der Anzeige und des Knopfes oder der
an den Knopf angrenzenden Flächen
gewünscht
ist. Der Gebrauch eines einzigen integral geformten Trägers 5 mit
den richtigen optischen Eigenschaften, um eine derartige Beleuchtung zu
erlauben, gestattet es in der Herstellung des Trägers und anderer mit dem Träger in Zusammenhang stehender
Bauteile – wie
etwa einer Frontblende oder einer Leiterplatte – Kostenersparnisse vorzunehmen. Besonders
bei für
die Produktion in hohen Stückzahlen
bestimmten Bauteilen, wie etwa einem Kassettenradio für ein Motorfahrzeug,
kann sich selbst eine kleine Kostensenkung in jedem Bauteil auf
eine beachtliche Gesamtersparnis belaufen.