DE102019204061B4

DE102019204061B4 - Bauteil mit zumindest einer hinterleuchtbaren Oberfläche

Info

Publication number: DE102019204061B4
Application number: DE102019204061.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Meierling; Markus Thrien; Abdelrahman Abdelaziz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: CN111731184A; DE102019204061A1

Abstract

Bauteil (2) mit zumindest einer hinterleuchtbaren Oberfläche, mit einer flexiblen Substratschicht (4), einer auf der Substratschicht (4) angeordneten lichtleitenden Schicht (8) und einer Lichtquelle (12) zum Beleuchten einer Stirnseite (16) der lichtleitenden Schicht (8), wobei die lichtleitende Schicht (8) zumindest überwiegend aus einem OCA-Kleber (8, 20, 22) besteht, wobei die lichtleitende Schicht (8) optisch transparente, als Glas- oder Kunststoffkugeln ausgebildete Mikrokörper (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokörper (10) eine im Wesentlichen dichtest möglich gepackte Schicht im Sinne einer Monolage bilden, wobei an einem der Lichtquelle (12) gegenüberliegenden Ende der Substratschicht (4) ein Spiegelelement (14) angeordnet ist, wobei die lichtleitende Schicht (8) aus einer ersten Teilschicht (20) und einer zweiten Teilschicht (22) besteht, die durch eine Folie (24) voneinander getrennt sind, wobei nur eine der Teilschichten (20, 22) Mikrokörper (10) aufweist und das Licht in die Teilschicht (20, 22) eingekoppelt wird, welche keine Mikrokörper (10) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit zumindest einer hinterleuchtbaren Oberfläche, mit einer flexiblen Substratschicht, einer auf der Substratschicht angeordneten lichtleitenden Schicht und einer eine Stirnseite der lichtleitenden Schicht beleuchtenden Lichtquelle.
Solche Bauteile sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise zur Verblendung von Schaltern oder als Tastenkappen, zum Beispiel an Lenkstockschaltern, verwendet. Moderne Varianten verwenden hier als lichtleitende Schicht eine lichtleitende Folie, da diese gebogen werden kann und somit zumindest in gewissen Grenzen eine Verformung des gesamten Bauteils ermöglicht. Das Bauteil kann somit an eine bestimmte Geometrie angepasst werden. Es wird so möglich, an den unterschiedlichsten Stellen, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, beleuchtete Flächen oder beleuchtete Symbole anzuordnen, wobei die Beleuchtung im Regelfall eine Hinterleuchtung ist.
Unter einer Hinterleuchtung wird dabei allgemein eine Beleuchtung verstanden, die zumindest den Eindruck erweckt, die hinterleuchtete Fläche oder das hinterleuchtete Bauteil würden selbständig leuchten.
Hierzu wird Licht, beispielsweise von einer LED, seitlich in die Folie, die auf dem Substrat aufgebracht ist, eingekoppelt. Auf der Folie kann dann beispielsweise ein dem darzustellenden Symbol entsprechendes Muster eingeprägt sein, so dass im Bereich der Einprägung dann das Licht ausgekoppelt wird und das gewünschte Symbol sichtbar wird.
Ebenso sind andere Konzepte bekannt, bei denen das Licht nicht seitlich in einen Lichtleiter eingekoppelt wird, sondern eine Lichtquelle direkt hinter den darzustellenden Symbolen bzw. hinter den zu beleuchten Flächen angeordnet ist. Aus der DE 20 2017 104 082 U1 ist beispielsweise ein Formteil bzw. Verkleidungsteil für einen Fahrzeuginnenraum bekannt, das einen transparenten oder Licht streuenden Träger aufweist, auf dem eine lichtundurchlässige Schicht angeordnet ist. Oberhalb dieser lichtundurchlässigen Schicht sind eine Dekorschicht und eine Schutzschicht angeordnet, wobei die lichtundurchlässige Schicht und die Dekorschicht jeweils von deckungsgleichen Aussparungen unterbrochen werden. In die Aussparungen ist ein transluzentes Füllmaterial eingebracht, welches farblich auf die Dekorschicht abgestimmt ist, so dass im unbeleuchteten Zustand ein Betrachter eine weitgehend homogene Fläche wahrnimmt. Wenn nun eine in Betrachtungsrichtung hinter den Aussparungen angeordnete Leuchtquelle eingeschaltet wird das Licht somit durch das transluzente Füllmaterial transmittiert und die Aussparungen bzw. das von den Aussparungen gebildete Symbol wird sichtbar. In das transluzente Material können mikroskopische Streukörper, beispielsweise mikroskopische Glaskugeln, als Streuhilfe eingebracht sein.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Bauteile sind entweder nicht verformbar, wenn unflexible Lichtleiterplatten oder sonstige unflexible Materialien verwendet werden, oder sie sind nur eingeschränkt verformbar, wenn lichtleitende Folien als lichtleitendes Element verwendet werden. Solche Folien haben regelmäßig die Eigenschaft, dass sie zwar, ausgehend von einer ebenen Ausgestaltung, um eine Achse gekrümmt und somit verformt werden können, nach einer solchen Krümmung aber keine weitere Verformung um eine von der ersten Achse verschiedene Achse möglich ist. Vereinfacht gesagt ist somit die komplexeste mithilfe einer solchen Lichtleitfolie darstellbare Form ein Zylinder. Es ist somit nur eine sogenannte 2,5-dimensionale Verformung möglich.
Ferner beschreibt die US 2013 / 0 235 614 A1 eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem optischen Gegenstand, welcher einen viskoelastischen Lichtleiter aufweist. Optional kann der Lichtleiter Additive enthalten, bspw. Füllstoffe, Partikel, Fasern, Weichmacher, Farbmittel. Der optische Gegenstand enthält ferner eine nanoporöse Polymerschicht, welche auf dem Lichtleiter aufgebracht ist, wobei die Polymerschicht eine Vielzahl von miteinander verbundenen Nanoleerstellen aufweist. Des Weiteren ist eine Lichtquelle optisch mit dem Lichtleiter gekoppelt, sodass Licht der Lichtquelle in den Lichtleiter einkoppelbar und in diesen durch Totalreflektion transportierbar ist. Konkret werden beispielsweise Beleuchtungsvorrichtungen beschrieben, die optisch klare Substrate aufweisen, welche mit nanoporösen Polymerschichten überzogen sind. Die die Polymerschichten aufweisenden, filmartigen Strukturen werden mit Hilfe einer Klebeschicht auf einen viskoelastischen Lichtleiter auflaminiert. In den Lichtleiter wird Licht einer Lichtquelle eingekoppelt. Die Klebeschichten können als OCA-Kleber ausgebildet sein und auch als primäre Lichtleiter dienen.
Aus der US 2018 / 0 138 430 A1 ist ein flexibler Gegenstand bekannt, mit einem Schichtaufbau in folgender Schichtreihenfolge: ein flexible Substratschicht, eine Reflektorschicht, eine Elektrodenschicht, eine OCA-Kleber enthaltende Polymerschicht aus Polymer mit eingebetteten Lichtquellen, eine Diffusorschicht und eine photo- oder thermochromische Schicht. Durch die Lichtquellen kann Licht direkt oder seitlich nach oben in Richtung eines Benutzers abgestrahlt werden. Zusätzlich können Schutzschichten und/oder vorhanden sein.
Die US 2014 / 0 043 856 A1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem Lichtleiter, in den Licht von Lichtquellen stirnseitig eingekoppelt und über Lichtauskoppelstrukturen wieder ausgekoppelt wird. Der Lichtleiter kann aus OCA-Kleber bestehen.
Aus der US 2014 / 0 169 029 A1 ist ein optischer Film mit folgendem Schichtaufbau bekannt geworden: Ein Substrat wird mit einer Klebeschicht überzogen, welche bspw. als OCA-Kleber ausgebildet sein kann. In der Klebeschicht sind Glaskugeln zu einem Teil eingebettet. Wenn die Glaskugeln beidseitig über eine Klebeschicht mit einer abdeckenden bzw. schützenden Schicht verbunden sind, entsteht eine klare Glaskugelschicht. Licht von Lichtquellen kann stirnseitig in eine Schicht eingekoppelt, darin geleitet und schließlich bei Auftreffen auf die Glaskugeln gestreut werden. Des Weiteren wird erwähnt, dass der beschriebene, optische Film bevorzugt in Einsatzfällen Verwendung finden kann, bei denen eine größere Flexibilität hinsichtlich Biegung erforderlich ist.
In der US 2015 / 0 192 728 A1 wird eine im vorherigen Dokument erwähnte, variable Lichtdurchlassschicht beansprucht. Eine derartige Lichtdurchlassschicht besteht aus ersten Bereichen eines ersten Materials und zweiten Bereichen eines zweiten Materials. Das erste Material kann nanoporöses Material mit Nano-Einschlüssen sein. Das zweite Material ist kein nanoporöses Material und weist andere Materialeigenschaften als das erste Material auf. Konkret erfolgt die Verwendung einer derartigen Lichtdurchlassschicht in einem optischen Stapel. Dieser weist als Schichtaufbau einen Lichtleiter auf, in den Licht von Lichtquellen eingekoppelt wird. Die Lichtdurchlassschicht ist zwischen dem Lichtleiter und einer oberen Reflexionsschicht eingebunden. Die Verbindung der Lichtdurchlassschicht mit der Reflexionsschicht bzw. mit dem Lichtleiter erfolgt jeweils mit Hilfe eines OCA-Klebers.
Den Dokumenten CN 1 06 594 550 A , DE 692 17 177 T2 und DE 10 2016 216 068 A1 sind flächige Lichtelemente zu entnehmen, die lichtundurchlässige oder lichtreflektierende Elemente aufweisen.
Schließlich kann der den Oberbegriff des geltenden Anspruchs 1 bildenden US 2016 / 0 377 796 A1 eine optische Vorrichtung entnommen werden, in die Licht einer Lichtquelle seitlich in einem viskoelastischen Lichtleiter eingekoppelt wird. Ein derartiger, viskoelastischer Lichtleiter kann in diversen Werbe- oder Marketingstreifen eingesetzt werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Bauteil anzugeben, das eine gute Lichtausbeute aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauteil mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Das Bauteil kann beispielsweise eine Verkleidung eines Schalters oder sonstigen Bedienelements sein. Es kann auch eine flächige Verkleidung einer beliebigen Struktur, beispielsweise innerhalb eines Kraftfahrzeuginnenraums, sein. Unter einem Substrat wird insbesondere ein Trägermaterial verstanden, das eine Basis des Bauteils bilden kann. Es übernimmt dabei im Regelfall strukturelle Aufgaben. Gleichzeitig können auch weitere Funktionen, wie elektronische Schaltungen und beispielsweise Sensoren oder ähnliches, über das Substrat erfüllt werden. Beispielsweise kann das Substrat eine Leiterplatte, insbesondere eine flexible Leiterplatte, sein.
Darunter, dass eine Schicht oder ein Substrat flexibel ist, wird insbesondere verstanden, dass die Schicht oder das Substrat verformbar, insbesondere biegbar, ist. Dabei entstehen nur geringe oder keine elastischen Rückstellkräfte, so dass eine plastische Verformbarkeit besteht.
Das vorgeschlagene Bauteil hat auch den Vorteil, dass nun eine dreidimensionale Nachverformung des gesamten Bauteils möglich wird, da kein verhältnismäßig steifes Bauteil wie ein plattenförmiger Lichtleiter oder auch eine Lichtleiterfolie mehr verwendet wird. Stattdessen wird ein flexibles, hochviskoses Material als Lichtleiter verwendet, das auch nach dem Zusammenfügen mit den weiteren Schichten frei verformbar bleibt.
Unter einem hochviskosen Material wird dabei insbesondere ein Material verstanden, dass in Form einer dünnen Schicht eine sehr geringe Steifigkeit aufweist und/oder zähflüssig ist. Es handelt sich also um ein amorphes Material, das nur soweit ausgehärtet ist, dass es unter Einwirkung von Kräften reversibel seine Form verändern, wobei die Elastizität des Materials sehr gering ist.
Die lichtleitende Schicht besteht zumindest überwiegend aus einem OCA-Kleber. Unter einem OCA-Kleber wird dabei insbesondere ein sogenanntes „optically clear adhesive“ verstanden. Solche Materialien sind insbesondere aus der Mobiltelefonbranche bekannt, wo sie eingesetzt werden, um verschiedene Schichten eines Displays miteinander zu verbinden. Beispielsweise kann bei einem solchen Display die äußerste Glasschicht mittels eines OCA-Klebers an dem eigentlichen Display befestigt werden. Hierbei werden OCA-Kleber unter anderem dazu verwendet, um unerwünschte Lichtreflektionen an den Grenzen verschiedener Displayschichten zu vermeiden.
Ein OCA-Kleber zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er eine hohe Transmission für Licht im optisch sichtbaren Bereich von beispielsweise mehr als 90%, mehr als 95%, mehr als 98% oder mehr als 99%, insbesondere mehr als 99,5%, aufweist, sowie insbesondere dadurch, dass er auch nach dem Aushärten noch flexibel und verformbar bleibt. OCA-Kleber sind im Regelfall darüber hinaus sehr temperaturbeständig, so dass beispielsweise Temperaturen von über 85°C und unter -40°C jeweils für einen Zeitraum von mehr als 500 Stunden keinen negativen Einfluss auf das Material hat. Ein geeigneter OCA-Kleber kann einen Brechungsindex im Bereich von 1,4 bis 1,6, insbesondere im Bereich von 1,45 bis 1,5, aufweisen. Weiterhin weisen OCA-Kleber hohe Adhäsionskräfte und somit eine hohe Haftfestigkeit sowie eine hohe Kohäsionsfestigkeit auf. OCA-Kleber können beispielsweise auf Acrylbasis oder auf Silikonbasis hergestellt werden und mittels ultravioletter Strahlung, mittels sichtbarem Licht, hochenergetischer Strahlung oder katalytisch ausgehärtet werden.
Die optisch transparenten Mikrokörper können zumindest teilweise in die lichtleitende Schicht eingebettet sein und zumindest teilweise auf einer Seite der lichtleitenden Schicht aus dieser herausragen. Ein solcher Aufbau vereinfacht die Herstellung der optisch transparenten Schicht, da beispielsweise ein OCA-Kleber als dünne Schicht großformatig hergestellt und zur weiteren Verwendung bereitgestellt, sowie durch ein nachträgliches Beaufschlagen mit den optisch transparenten Mikrokörpern in die erfindungsgemäße Form gebracht werden kann. OCA-Kleber werden regelmäßig in großen Mengen als dünne Schichten hergestellt und in dieser Form zur Weiterverarbeitung zum Verarbeitungsbetrieb transportiert. Die Modifikation dahingehend, dass der OCA-Kleber zur erfindungsgemäßen Weiterverarbeitung aufbereitet wird kann dann direkt im verarbeitenden Betrieb passieren. Hierzu kann der OCA-Kleber beispielsweise mit den optisch transparenten Mikrokörpern bestreut werden. Ebenfalls kann eine Oberfläche des OCA-Klebers auf andere Weise mit den Mikrokörpern in Kontakt gebracht werden, beispielsweise kann die Oberfläche in eine große Menge der Mikrokörper eingetaucht werden. Die Mikrokörper haften dann aufgrund der adhäsiven Eigenschaften des OCA-Klebers an diesem. Überschüssige Mikrokörper können dann beispielsweise abgebürstet, abgerakelt oder durch eine Kippbewegung von dem OCA-Kleber entfernt werden.
Je nach Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, wenn die Mikrokörper auf der der Substratschicht abgewandten Seite aus der lichtleitenden Schicht herausragen. Ebenfalls kann es von Vorteil sein, wenn die Mikrokörper auf der der Substratschicht zugewandten Seite aus der lichtleitenden Schicht herausragen. Die Oberfläche, aus der die Mikrokörper herausragen wird dabei hinsichtlich der Klebwirkung des OCA-Klebers zumindest teilweise passiviert wird, was je nach Einsatzzweck bzw. konkreter Konfiguration des Bauteils vorteilhaft, aber auch nachteilhaft sein kann. Beispielsweise ist es für eine Flächenleuchte vorteilhaft, wenn die Mikrokörper im Bereich der dem Substrat abgewandten Oberfläche der optisch transparenten Schicht angeordnet sind.
Die Mikrokörper können Kugeln, Hohlkugeln, Ellipsoide oder Polyeder aus Glas oder Kunststoff sein. Kugeln oder Hohlkugeln aus Glas sind dabei kostengünstig herstellbar, robust und einfach in der Handhabung. Andere Materialien, beispielsweise Kunststoffe, sind zur Herstellung der Mikrokörper aber ebenfalls möglich.
Gemäß Merkmalen der Erfindung bilden die Mikrokörper eine im Wesentlichen dichtest möglich gepackte Schicht im Sinne einer Monolage. Der passivierende Effekt auf die Adhäsionswirkung des OCA-Klebers wird so maximiert. Gleichzeitig wird die Gesamtstreuwirkung der Mikrokörper erhöht.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Mikrokörper einen Durchmesser im Bereich zwischen 50 µm und 300 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 200 µm aufweisen.
Ebenso wird ein gutes Ergebnis erzielt, wenn die lichtleitende Schicht eine Dicke zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 1,5 mm, aufweist. Dünnere Schichten, die beispielsweise zwischen 0,2 mm und 1 mm und insbesondere zwischen 0,2 mm und 0,5 mm dick sind, sind aber ebenfalls möglich.
Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung besteht die lichtleitende Schicht aus einer ersten Teilschicht und einer zweiten Teilschicht, die durch eine Folie voneinander getrennt sind, wobei nur eine der Teilschichten Mikrokörper aufweist. Die Folie kann dabei verhindern, dass sich die Mikrokörper ungehindert in der lichtleitenden Schicht bewegen und so beispielsweise unbeabsichtigt von der dem Substrat abgewandten Oberfläche zu der dem Substrat zugewandten Oberfläche der lichtleitenden Schicht absinken oder umgekehrt. Dies ist ansonsten aufgrund der Viskosität des Materials der lichtleitenden Schicht unter Umständen möglich. Die beiden Teilschichten können dabei derart dimensioniert sein, dass ihre Gesamtdicke der zuvor angesprochenen Dicke der lichtleitenden Schicht aus den Ausführungsbeispielen mit nur einer einzelnen lichtleitenden Schicht entspricht. Ebenso ist es möglich, dass beide Teilschichten eine entsprechende Dicke aufweisen und sich die Gesamtdicke der lichtleitenden Schicht somit erhöht. Die Gesamtdicke kann dann bis zu dem Doppelten der zuvor genannten Dicken betragen.
Es wird nach weiteren Merkmalen der Erfindung vorgeschlagen, dass das Licht in die Teilschicht eingekoppelt wird, welche keine Mikrokörper aufweist. Das Licht kann sich dann zunächst ungehindert in eben jener Teilschicht ausbreiten, bevor es nach Übertritt in die mit Mikrokörpern versehene Teilschicht aus dem Lichtleitelement ausgekoppelt wird.
Als Lichtquelle kann eine LED, beispielsweise eine sogenannte Sidefire-LED, verwendet werden. Jede andere Lichtquelle, beispielsweise ein Diodenlaser oder eine andere Lichtquelle, können aber ebenfalls verwendet werden. Aufgrund der hohen Lichtausbeute und der kostengünstigen Herstellungsmöglichkeit sind derzeit LEDs in den meisten Anwendungsfällen gegenüber anderen Lichtquellen bevorzugt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind in Flächenbereichen, in denen kein Licht ausgekoppelt werden soll, keine Mikrokörper angeordnet. Es wird so möglich, allein durch die Strukturierung des lichtleitenden Materials eine Ausgestaltung zu erreichen, bei der nur bestimmte Bereiche der Oberfläche des Bauteils Licht zum Betrachter hin emittieren, sodass beispielsweise beleuchtete Symbole dargestellt werden können.
Um die Lichtausbeute des Gesamtsystems zu erhöhen, kann die der lichtleitenden Schicht zugewandte Seite der Substratschicht Licht reflektierende Eigenschaften aufweisen. Die Substratsschicht kann mit anderen Worten verspiegelt sein.
Es wird weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer hinterleuchtbaren Verblendung einer Oberfläche vorgestellt, mit den Schritten

a. Bereitstellen eines flexiblen Substrats
b. Anordnen einer Lichtquelle auf dem Substrat
c. Aufbringen einer flexiblen, hochviskosen und optisch transparenten Schicht auf dem Substrat derart, dass eine Lichtaustrittsöffnung der Lichtquelle zu einer Stirnseite der transparenten Schicht hinweist, wobei die transparente Schicht optisch transparente Mikrokörper aufweist.

Mit einem solchen Verfahren kann eine beliebige Oberfläche einfach und kostengünstig verkleidet bzw. verblendet werden, wobei die Oberfläche selektiv hinterleuchtbar sein kann.
Das Verfahren kann durch den zusätzlichen Schritt

d. Aufbringen einer Verblendungsschicht auf der optisch transparenten Schicht, wobei die Verblendungsschicht bereichsweise ebenfalls optisch transparent ist und/oder bereichsweise Ausnehmungen aufweist.

Die Anzahl der dem beschriebenen Verfahren zugänglichen Bauteile kann erhöht werden, indem nach dem Schritt c. eine dreidimensionale Verformung der Oberfläche durchgeführt wird. Durch diesen zusätzlichen Schritt werden weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgenutzt. Die hinterleuchtete Oberfläche kann auch nach der Herstellung bzw. nach dem Zusammenfügen der einzelnen Schichten noch verformt werden, was eine Vielzahl von neuen Anwendungsmöglichkeiten schafft.
Wie bereits weiter oben in ähnlicher Form beschrieben kann das Verfahren derart erweitert werden, dass vor Schritt c. die transparente Schicht hergestellt wird, indem ein Ausschnitt aus einer bereitgestellten, plattenförmigen Menge eines hochviskosen, optisch transparenten Materials hergestellt und mit transparenten Mikrokörpern bestreut wird. Es wird so auf einfache Art und Weise möglich, einen in der kommerziell erhältlichen Form vorliegenden OCA-Kleber derart zu modifizieren, dass er erfindungsgemäß eingesetzt werden kann. Ein solcher OCA-Kleber kann auch als OCA-Tape bezeichnet werden.
Ebenso kann das Verfahren fortgebildet werden, indem vor oder nach dem Aufbringen der optisch transparenten Schicht eine Zusatzschicht aus einem hochviskosen, optisch transparenten Material, das keine transparenten Mikrokörper enthält, auf das Substrat bzw. auf die optisch transparente Schicht aufgebracht wird. Dabei kann die Zusatzschicht durch eine Folie von der ersten optisch transparenten Schicht getrennt werden. Es ergeben sich dann die oben bereits beschriebenen Vorteile eines Systems mit einem mehrteiligen Aufbau der optisch transparenten Schicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1: ein erstes Bauteils in einer geschnittenen Seitenansicht,
2: ein zweites Bauteils in einer geschnittenen Seitenansicht,
3: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils in einer geschnittenen Seitenansicht, und
4: eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optisch transparenten Schicht.

1 zeigt ein erstes Bauteils 2 in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Basis des Bauteils 2 wird von einem Substrat 4 gebildet, welches ein flexibles Substrat sein kann. Beispielsweise kann das Substrat 4 ein PCB (englisch „printed circuit board“, deutsch Leiterplatte) oder ein FCB (englisch „flexible circuit board“, deutsch flexible Leiterplatte) sein. Auf dem Substrat 4 ist eine Lichtquelle 12 angeordnet. Diese Lichtquelle 12 ist vorzugsweise eine Leuchtdiode, beispielsweise eine sogenannte Sidefire-LED. An einem der Lichtquelle 12 gegenüberliegenden Ende des Substrats 4 ist Spiegelelement 14, beispielsweise eine Spiegelfolie, angeordnet. Das Spiegelelement 14 ist optional und kann die Lichtausbeute verbessern.
Die Lichtquelle 12, das Substrat und das Spiegelelement 14 bilden eine im dargestellten Querschnitt grob U-förmige Begrenzung eines Raumes, in dem die transparente Schicht 8, die beispielsweise aus einem OCA-Kleber bestehen kann, angeordnet ist. In die transparente Schicht 8 sind Glasperlen 10 eingebettet, welche sich in der Nähe der dem Substrat 4 abgewandten Oberfläche 18 der transparenten Schicht 8 befinden. Diese Oberfläche 18 ist im vorliegenden Fall diejenige Oberfläche, aus der das von der Lichtquelle 4 eingestrahlte Licht aus der optisch transparenten Schicht 8 und somit aus dem gesamten Bauteil 2 ausgekoppelt werden soll. Sie wird im Folgenden auch als Auskoppeloberfläche 18 bezeichnet.
In der Figur oben auf der transparenten Schicht 8 ist die Verblendung 6 angeordnet. Die Verblendung 6 bildet die Sichtseite des Bauteils 2 und schließt das Bauteil nach außen hin ab. Das Substrat ist im verbauten Zustand des Bauteils 2 im Regelfall auf einem anderen Bauteil angeordnet bzw. mit diesem verbunden. Die der optisch transparenten Schicht 8 zugewandte Seite des Substrats 4 kann eine reflektierende Beschichtung aufweisen, so dass auch auf diese Weise der Anteil des Lichts, welches das Bauteil wie gewünscht durch die Auskoppeloberfläche verlässt, maximiert wird.
Zwischen den dem Substrat 4 und der optisch transparenten Schicht 8 kann eine weitere Schicht, beispielsweise eine Folie oder sonstige Schicht, angeordnet sein. Die optisch transparente Schicht 8 kann aber ebenfalls in direktem Kontakt mit dem Substrat 4 und/oder der Verblendung 6 stehen. Gleichfalls kann auch zwischen der Verblendung 6 und der optisch transparenten Schicht 8 eine weitere Schicht, beispielsweise eine Folie, angeordnet sein.
Im dargestellten Bauteil umschließt die optisch transparente Schicht 8 die Glaskugeln vollständig. Es ist aber ebenso möglich, dass die Glaskugeln 10 teilweise oder überwiegend aus der optisch transparenten Schicht 8 herausragen. Während einer Betriebsphase mit aktivierter Beleuchtung bzw. Hinterleuchtung wird das von der Lichtquelle 12 emittierte Licht durch die Stirnseite 16 der optisch transparenten Schicht 8 in diese eingekoppelt. Das Licht wird ggf. an dem Spiegelelement 14 und oder an der der optisch transparenten Schicht 8 zugewandten Seite des Substrats 4 reflektiert und schlussendlich an den Glaskugeln 10 gestreut und durch die Auskoppeloberfläche 18 aus dem Bauteil 2 ausgekoppelt. Die Auskoppeloberfläche 18 bzw. die nicht von der Verblendung 6 abgedeckten Bereiche werden nun von einem Betrachter als leuchtend wahrgenommen. Im dargestellten Querschnitt deckt die Verblendung 6 die Auskoppeloberfläche 18 vollständig ab. Bei einer vollständigen, dreidimensionalen Darstellung oder in einer zweidimensionalen Draufsicht auf das Bauteil wäre aber selbstverständlich zu erkennen, dass die Verblendung 6 Aussparungen oder optisch transparente Bereiche aufweist, die beispielsweise ein Symbol darstellen können.
2 zeigt ein zweites Bauteils in einer geschnittenen Seitenansicht. Es sind wiederum das Substrat 4, die Lichtquelle 12, das Spiegelelement 14, die Verblendung 6 und die transparente Schicht 8 mit den Glaskugeln 10 erkennbar. Das gezeigte zweite Bauteil unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Glaskugeln 10 in der Nähe der dem Substrat 4 zugewandten Oberfläche der transparenten Schicht 8 angeordnet sind. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die transparente Schicht 8, beispielsweise also der OCA-Kleber, beim Aufbringen auf das Substrat 4 im Vergleich zur in 1 dargestellten Situation vor dem Zusammenfügen umgedreht wird.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils in einer geschnittenen Seitenansicht. Auch hier sind das Substrat 4, die Lichtquelle 12, das Spiegelelement 14, die Verblendung 6 und die transparente Schicht 8 mit den Glaskugeln 10 zu sehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die optisch transparente Schicht 8 zweiteilig ausgeführt. Sie besteht aus einer unteren OCA-Schicht 20 und einer oberen OCA-Schicht 22, die wiederum durch eine Folie 24 voneinander getrennt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist nur die obere OCA-Schicht 20 Glaskugeln 10 auf, wohingegen die untere OCA-Schicht 22 frei von Glaskugeln 10 ist. Je nach Viskosität der OCA-Schichten 20, 22 bzw. 8 können die Glaskugeln 10 beweglich innerhalb der Schicht 20, 22 oder 8 sein. Die Folie 24 bildet eine Barriere zwischen den beiden viskosen Schichten 20 und 22, die die Glaskugeln nicht überwinden können und beschränkt den Aufenthaltsort der Glaskugeln 10 somit auf die obere OCA-Schicht 20. Alternativ können die Glaskugeln auch in der unteren OCA-Schicht 22 angeordnet sein.
4 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optisch transparenten Schicht 8. Es ist der OCA-Kleber 8 zu erkennen, auf dem die Glaskugeln 10 verteilt sind. Die Glaskugeln 10 sind dabei weitestgehend dichtestmöglich gepackt, so dass nur kleine Zwischenräume zwischen den Glaskugeln 10 vorhanden sind. Die Glaskugeln 10 sind dabei nach Art einer Monolage angeordnet. Mit anderen Worten bestehen zwischen den Glaskugeln nur sehr kleine Zwischenräume. Der überwiegende Teil der Glaskugeln 10 steht in direktem Kontakt mit zumindest einer weiteren Glaskugel 10. Gleichzeitig besteht nur eine geringe Überlappung zwischen den einzelnen Glaskugeln 10. Mit anderen Worten existieren im Rahmen der Produktionsgenauigkeit keine Bereiche, in denen mehrere Glaskugeln übereinander angeordnet sind, wobei „übereinander“ hier in einer Anordnung bzw. Abfolge senkrecht zur Hauptausdehnungsrichtung der Auskoppeloberfläche meint.
Bezugszeichenliste

2: hinterleuchtbares Bauteil
4: Substrat
6: Verblendung
8: OCA-Kleber
10: Glasperlen
12: Lichtquelle
14: Spiegelfolie
16: Grenzfläche
18: Grenzfläche
20: untere OCA-Schicht
22: obere OCA-Schicht
24: Folie
26: OCA-Schicht mit Glasperlen

Claims

Bauteil (2) mit zumindest einer hinterleuchtbaren Oberfläche, mit einer flexiblen Substratschicht (4), einer auf der Substratschicht (4) angeordneten lichtleitenden Schicht (8) und einer Lichtquelle (12) zum Beleuchten einer Stirnseite (16) der lichtleitenden Schicht (8), wobei die lichtleitende Schicht (8) zumindest überwiegend aus einem OCA-Kleber (8, 20, 22) besteht, wobei die lichtleitende Schicht (8) optisch transparente, als Glas- oder Kunststoffkugeln ausgebildete Mikrokörper (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokörper (10) eine im Wesentlichen dichtest möglich gepackte Schicht im Sinne einer Monolage bilden, wobei an einem der Lichtquelle (12) gegenüberliegenden Ende der Substratschicht (4) ein Spiegelelement (14) angeordnet ist, wobei die lichtleitende Schicht (8) aus einer ersten Teilschicht (20) und einer zweiten Teilschicht (22) besteht, die durch eine Folie (24) voneinander getrennt sind, wobei nur eine der Teilschichten (20, 22) Mikrokörper (10) aufweist und das Licht in die Teilschicht (20, 22) eingekoppelt wird, welche keine Mikrokörper (10) aufweist.
Bauteil (2) nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die optisch transparenten Mikrokörper (10) zumindest teilweise in die lichtleitende Schicht (8) eingebettet sind und zumindest teilweise auf einer Seite der lichtleitenden Schicht (8) aus dieser herausragen.
Bauteil (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokörper (10) einen Durchmesser im Bereich zwischen 50 µm und 300 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 200 µm, aufweisen.
Bauteil (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Flächenbereichen, in denen kein Licht ausgekoppelt werden soll, keine Mikrokörper (10) angeordnet sind.