DE102008024678A1

DE102008024678A1 - Lichtschacht mit reflexionshemmender Oberfläche und entsprechendes Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102008024678A1
Application number: DE200810024678
Authority: DE
Inventors: Marcel Dipl.-Ing. Bastiaanse; Udo Dipl.-Ing.(FH) Gayer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2009-11-26

Abstract

Bei Anzeigevorrichtungen, bei denen Lichtschächte verwendet werden, sollen Reflexionen soweit wie möglich verhindert werden. Daher wird erfindungsgemäß ein Lichtschacht (2) zum Führen eines Lichts von einer Lichtquelle zu einem Anzeigeelement vorgeschlagen, bei dem die Oberfläche der Innenwand des Lichtschachts (2) eine Mikrostruktur besitzt, die gezielt zur Reduktion optischer Reflexionen ausgebildet ist. Vorzugsweise wird die Mikrostruktur durch ein Werkzeug erzeugt, auf dessen Oberfläche Kristalle in der gewünschten Form gezüchtet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtschacht zum Führen eines Lichts von einer Lichtquelle zu einem Anzeigeelement. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtschachts für eine Anzeige durch Kunststoffspritzgießen des Lichtschachts.
Bei Displays in Kraftfahrzeugen werden oftmals so genannte OLEDs (organische LEDs) als Beleuchtungsquelle verwendet. Die Displays bzw. Anzeigen dienen beispielsweise zum Darstellen von Betriebszuständen eines Klimageräts bzw. zur Darstellung von Funktionen eines Klimabediengeräts.
Die OLEDs sind in der Regel auf eine Platine montiert und das von ihnen erzeugte Licht muss über Lichtschächte zu Displayglasabdeckungen geführt werden. Dabei wird das Licht der OLEDs jedoch an der bzw. den Wänden der Lichtschächte reflektiert, was grundsätzlich unerwünscht ist, da hierdurch die Ablesbarkeit des Betriebszustands bzw. der Anzeige beeinträchtigt wird. Außerdem wird durch die Reflexionen am Lichtschacht eine gewünschte Wertanmutung nicht erreicht.
Bislang werden Reflexionen in Lichtschächten beispielsweise durch konstruktive Maßnahmen wie Hinterschnitte vermieden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, durch Lackierung mit einem Mattlack den Reflexionsgrad in Lichtschächten zu reduzieren. Aus der Druckschrift 28 07 413 ist darüber hinaus bekannt, eine mikrostrukturierte Beschichtung zur Modifikation des Transmissions- und Reflexionsverhaltens vorzusehen.
Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung des Reflexionsgrads einer Kunststoffoberfläche besteht darin, die Bauteiloberflächen durch Sandstrahlen zu strukturieren. Allerdings handelt es sich dabei um ein nicht reproduzierbares Verfahren, was zudem einen hohen Aufwand in der Maskierung mit sich bringt.
In der Patentschrift DE 197 08 776 C1 ist weiterhin eine Entspiegelungsschicht mit einer aus einem optisch transparenten Material bestehenden Trägerschicht, die wenigstens auf einer Oberflächenseite antireflektierende Eigenschaften hinsichtlich der auf die Oberflächen einfallenden Strahlungswellenlängen aufweist, beschrieben. Ferner werden Verfahren zur Herstellung der Schicht beschrieben. Speziell weist die antireflektierende Oberflächenseite eine Oberflächenrauigkeit mit stochastisch verteilten Strukturen – den so genannten Makrostrukturen – auf, und die Makrostrukturen sind zusätzlich mit Oberflächenstrukturen periodischer Abfolge – den so genannten Mikrostrukturen – moduliert.
Des Weiteren ist in der Druckschrift DE 10 2006 029 219 A1 ein Anzeigeinstrument mit wenigstens einer Bildschirmanzeige und mit wenigstens einer Kontrollleuchte beschrieben. Beide sind durch eine transparente Scheibe in Richtung eines Betrachters abgedeckt. Die transparente Scheibe verfügt über Mittel zur Reduzierung der Lichttransmission.
Ferner offenbart die Druckschrift DE 101 02 586 A1 eine Beleuchtungseinrichtung, bei der eine Lichtleiterplatte mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen für die Lichtquellen vorgesehen ist. Die Ausnehmungen an ihrer der Lichtaustrittsfläche zugewandten Oberseite sind mit einer ersten reflektierenden Schicht bedeckt, und die Lichteinkopplung erfolgt in die Lichtleiterplatte durch Seitenwände der Ausnehmungen. Damit wird eine sehr gleichmäßige Verteilung der Lichtintensität auf der Lichtaustrittsfläche erreicht.
Ein weiteres Flächensubstrat mit einer Makro- und Mikrostrukturen aufweisenden Substratoberfläche ist aus der Druckschrift DE 10 2004 003 340 A1 bekannt. Bei der Herstellung wird zunächst ein optisch transparentes Flächensubstrat mit einer die Makrostruktur aufweisenden Substratoberfläche bereitgestellt, auf dessen Makrostruktur eine negativ arbeitende lichtempfindliche Materialschicht aufgebracht wird. Im Anschluss wird die negativ arbeitende lichtempfindliche Materialschicht mittels eines durch Überlagerung wenigstens zweier kohärenter Wellenfelder erzeugbaren Interferenzmusters durch eine der mit der Makrostruktur versehenen Substratoberfläche gegenüberliegenden Substratrückseite belichtet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, störende Reflexionen an Anzeigeeinheiten mit Lichtschächten insbesondere für ein Kraftfahrzeug zu reduzieren bzw. zu unterbinden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Lichtschacht zum Führen eines Lichts von einer Lichtquelle zu einem Anzeigeelement, wobei die Oberfläche der Innenwand des Lichtschachts eine Mikrostruktur besitzt, die gezielt zu Reduktion optischer Reflexionen ausgebildet ist.
In vorteilhafter Weise reduziert die Mikrostruktur die Reflexionen an dem Lichtschacht und es kann eine einheitlichere Lichtverteilung innerhalb des Lichtschachts gewährleistet werden.
Vorzugsweise ist der Lichtschacht aus einem Kunststoff spritzgegossen. Insbesondere ist er in eine Blende integriert, die als Kunststoffspritzgussteil kostengünstig hergestellt werden kann.
Die Mikrostruktur kann das Negativ einer Werkzeugoberfläche darstellen, die gewachsene Kristalle aufweist. Auf diese Weise lässt sich reproduzierbar eine zerklüftete Oberflächenstruktur herstellen.
Speziell kann die Mikrostruktur beispielsweise auf der Kristallstruktur von Titannitrit oder Titanaluminiumnitrit basieren. Mit diesen Kristallen lässt sich eine für Werkzeuge notwendige Hartstoffschicht erzeugen.
In einer speziellen Ausführungsform kann der beschriebene Lichtschacht in eine Anzeigevorrichtung mit einer Beleuchtungsquelle und einem Anzeigeelement integriert sein. Der Lichtschacht führt dann das Licht von der Beleuchtungsquelle zu dem Anzeigeelement. Durch den Lichtschacht mit der Mikrostrukturoberfläche kommt es zu keiner Beeinträchtigung der Anzeige durch Reflexionen.
Die Beleuchtungsquelle kann eine OLED aufweisen. Damit kann eine sehr günstige Displaybeleuchtung realisiert werden.
Mit der obigen Anzeigevorrichtung kann ein Fahrzeugbedienelement ausgestattet werden. Damit lässt sich eine sehr komfortable Beleuchtung der einzelnen Bedienelemente bzw. Zustandsanzeigen erreichen.
Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeugbediengerät um eine Vorrichtung zum Bedienen eines Klimageräts handeln. Selbstverständlich können auch andere Geräte, bei denen eine gewisse Einbautiefe erforderlich ist und die Lichtschächte erfordern, von dieser erfindungsgemäßen Technik profitieren.
Weiterhin wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtschachts für eine Anzeige durch Kunststoffspritzgießen des Lichtschachts mit einem Werkzeug, wobei vor dem Kunststoffspritzgießen auf der Oberfläche des Werkzeugs Kristalle gezüchtet werden.
Wie bereits erwähnt können dabei die Kristalle aus Titannitrit oder Titanaluminiumnitrit gezüchtet werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 eine Blende eines Klimabediengeräts;
2 einen Ausschnitt der Blende von 1;
3 einen vergrößerten Ausschnitt des Bilds von 2 mit dem Lichtschacht;
4 eine vergrößerte Darstellung der Oberfläche des Lichtschachts und
5 eine vergrößerte Darstellung der Oberfläche des Werkzeugs für die Herstellung des Lichtschachts.
Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
1 zeigt eine Blende 1, die als Kunststoffspritzgussteil hergestellt ist. Sie weist zahlreiche Aussparungen auf, durch die Licht hindurchdringen kann und die entweder für Anzeigeelemente oder für einzusetzende Schalter dienen. Im vorliegenden Beispiel besitzt die Blende 1, die für ein Klimabediengerät vorgesehen ist, zwei Lichtschächte 2, in die beispielsweise transparente Schalter eingesetzt werden können. Weiterhin sind zahlreiche anderen Lichtschächte 3 in der Blende 1 enthalten, die allein zur Beleuchtung von Anzeigeelementen dienen.
Die Explosionszeichnung von 1 zeigt weiterhin einen Aufkleber 4, der entsprechende Anzeigeelemente 5 besitzt. Weiterhin besitzt der Aufkleber Aussparungen 6. Wird der Aufkleber 4 auf die Blende 1 geklebt, so korrespondieren die Aussparungen 6 mit den Lichtschächten 2 und die Anzeigeelemente 5 mit den Lichtschächten 3. Damit werden die Anzeigeelemente bzw. etwaig einzusetzende Schalter (in 1 nicht dargestellt) durch die Lichtschächte 2, 3 von dahinterliegenden Leuchtmitteln (z. B. OLEDs (in 1 auch nicht dargestellt)) beleuchtet.
2 zeigt einen Teil der Blende 1 mit aufgebrachtem Aufkleber 4 von 1. Neben den Anzeigeelementen 5 ist hier auch eine Aussparung 6 zu erkennen, hinter der ein Lichtschacht 2 angeordnet ist. Die Blende 1 bzw. der Lichtschacht 2 besitzen beispielsweise eine Stärke bzw. Tiefe von 2 bis 3 mm.
In 3 ist der in 2 dargestellte Ausschnitt der Blende 1 einschließlich Aufkleber 4 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Es ist hier deutlich die Aussparung 6 in dem Aufkleber 4 sowie der hinter der Aussparung 6 befindliche Lichtschacht 2 zu erkennen. Der Lichtschacht kann konusartig nach unten verjüngt oder aber vollkommen senkrecht sein. Sind die Innenwände (kurz: Wände) des Lichtschachts 2 glatt, so wird das am Boden des Lichtschachts einfallende Licht an diesen Wänden reflektiert. Dies führt zu störenden Lichterscheinungen an Positionen, die von der Position des Betrachters abhängen.
Zur Reduktion der Reflexionen an den Wänden des Lichtschachts ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, die Wände mit einer Mikrostruktur zu versehen. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt 7 der Oberfläche der Innenwand des Lichtschachts 2. Innerhalb dieses Ausschnitts ist eine deutliche Mikrostruktur zu erkennen, an der das Licht zu allen Seiten gestreut wird. Damit ergibt sich an der rauen Oberfläche eine diffuse Reflexion, so dass praktisch keine Punkte erhöhter Helligkeit zu erkennen sind, die in der Regel störend wirken. Bei der Reflexion an glatten Flächen hingegen gilt das Reflexionsgesetz und es kommt stets zu einer ungleichmäßigen Helligkeitsverteilung, wenn die Lichtquelle nicht selbst diffus ist.
Die in 4 dargestellte Mikrostruktur lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass beim Spritzgießen ein Werkzeug verwendet wird, das mit einer entsprechenden positiven Mikrostruktur versehen wird. In dem Lichtschacht 2 ergibt sich dann das entsprechende Negativ dieser Werkzeugoberfläche. Speziell lässt sich eine reflexionshemmende Mikrostruktur durch gewachsene bzw. gezüchtete Kristalle 8 auf einem Werkzeug erzielen. Die Vorzugsrichtung dieser Kristalle 8 lässt sich durch den jeweiligen Kristallisationsprozess beeinflussen. Ebenso kann die Höhe und Breite der Kristalle bzw. das entsprechende Verhältnis von Höhe und Breite durch den gewählten Wachstumsprozess beeinflusst werden. Auf diese Weise lässt sich reproduzierbar eine bestimmte Mikrostruktur der Oberfläche erreichen.
Durch den Lichtschacht 2 mit der Mikrostruktur wird die Ablesbarkeit der Anzeige, z. B. die Ablesbarkeit der Betriebszustände, deutlich verbessert, denn reflektierendes Streulicht tritt nicht auf. Insgesamt wird so auch eine erhöhte Wertanmutung des jeweiligen Bauteils erreicht.
Darüber hinaus wird durch die gewachsene Mikrostruktur der Vorteil erreicht, dass reproduzierbare Oberflächen der Lichtschächte erreicht werden können und Nacharbeiten wie Lackieren oder Strahlen der Bauteiloberflächen vermieden werden können.
Auch hinsichtlich der Werkzeuge ergeben sich wesentliche Vorteile, wenn sie mit gewachsenen Kristallen versehen sind. Zum einen besitzen die Strukturen eine sehr hohe Standzeit, da sie praktisch eine Hartstoffschicht bilden. Ferner üben die Mikrostrukturen keinen negativen Einfluss auf die Zykluszeit im Spritzgussverfahren aus.

1: Blende
2: Lichtschächte
3: Lichtschächte
4: Aufkleber
5: Anzeigeelemente
6: Aussparungen
7: Ausschnitt
8: Kristalle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19708776 C1 [0006]
- DE 102006029219 A1 [0007]
- DE 10102586 A1 [0008]
- DE 102004003340 A1 [0009]

Claims

Lichtschacht (2) zum Führen eines Lichts von einer Lichtquelle zu einem Anzeigeelement mit – einer Innenwand, dadurch gekennzeichnet, dass – die Oberfläche der Innenwand eine Mikrostruktur besitzt, die gezielt zu Reduktion optischer Reflexionen ausgebildet ist.
Lichtschacht (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Kunststoff spritzgegossen ist.
Lichtschacht (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur das Negativ einer Werkzeugoberfläche darstellt, die gewachsene Kristalle (8) aufweist.
Lichtschacht (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur auf der Kristallstruktur von Titannitrit oder Titanaluminiumnitrit basiert.
Anzeigevorrichtung mit einer Beleuchtungsquelle, einem Anzeigeelement und einem Lichtschacht (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zum Führen des Lichts von der Beleuchtungsquelle zu dem Anzeigeelement.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsquelle eine OLED aufweist.
Fahrzeugbediengerät mit einer Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6.
Fahrzeugbediengerät nach Anspruch 7, das zum Bedienen eines Klimageräts ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Lichtschachts (2) für eine Anzeige durch – Kunststoffspritzgießen des Lichtschachts (2) mit einem Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass – vor dem Kunststoffspritzgießen auf der Oberfläche des Werkzeugs Kristalle (8) gezüchtet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristalle (8) aus Titannitrit oder Titanaluminiumnitrit gezüchtet werden.