(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層体の製造方法において、
少なくとも１つの光源が配置されたキャリアプライを設ける工程と、
前記少なくとも１つの光源と反対側である前記キャリアプライの側に、少なくとも１つの開口を有する第１光学補助層を塗布する工程と、  
前記第１光学補助層に、前記第１光学補助層の前記少なくとも１つの開口と位置合わせした少なくとも１つの開口を有する装飾プライを設ける工程と、
射出成形工具により前記キャリアプライおよび／または前記装飾プライにプラスチックプライを射出成形する工程と、
前記第１光学補助層と反対側である前記プラスチックプライの側に、第２光学補助層を塗布する工程と、を備えることを特徴とする多層体の製造方法。
【請求項２】
前記装飾プライは、前記キャリアプライに塗布され、
前記装飾プライは、前記キャリアプライにおいて前記少なくとも１つの光源に面する側と反対側に塗布され、または、前記キャリアプライにおいて前記少なくとも１つの光源に対向する側に塗布され、および／または、
前記装飾プライおよび前記キャリアプライは、前記射出成形工具の１つの金型部分に固定されており、一方の側にバックインジェクション成形されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プラスチックプライは、前記キャリアプライにおいて前記少なくとも１つの光源に面する側と反対側と、前記装飾プライとの間、または、前記キャリアプライにおいて前記少なくとも１つの光源に対向する側と、前記装飾プライとの間に射出成形され、
前記装飾プライは、前記射出成形工具の第１の金型部分に、前記キャリアプライは、前記射出成形工具の第２の金型部分に固定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記キャリアプライは、回路基板として設けられ、前記回路基板の厚さは、５０μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記光源として、ＳＭＤ−ＬＥＤおよび／またはチップＬＥＤが使用され、前記ＳＭＤ−ＬＥＤは、長さが４００μｍ〜２０ｍｍ、幅が２００μｍ〜５ｍｍ、高さが２００μｍ〜５ｍｍであり、前記チップＬＥＤは、長さが１００μｍ〜２ｍｍ、幅が１００μｍ〜２ｍｍ、高さが５０μｍ〜２５０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの前記第１および第２光学補助層は、金属の蒸着またはスパッタリングにより製造され、前記少なくとも１つの第１および第２光学補助層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍ、または、前記少なくとも１つの第１および第２の光学補助層は、金属顔料含有ニスの印刷により製造され、前記少なくとも１つの第１および第２光学補助層の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍ、および／または、
前記少なくとも１つの第１および第２光学補助層は、顔料ニスを塗布することにより製造され、前記少なくとも１つの第１および第２光学補助層の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍであることを特徴する請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記装飾プライは、少なくとも１つの第１領域および少なくとも１つの第２領域を備え、前記第１領域は、前記少なくとも１つの光源から出射した光のスペクトルに対して少なくとも部分的に透明であり、前記第２領域は、前記少なくとも１つの光源から出射した光のスペクトルに対して非透明であり、
前記少なくとも１つの光源が前記装飾プライの面に直交する方向で見て前記少なくとも１つの第１領域と重なるように、前記装飾プライが配置され、および／または、
前記少なくとも１つの光源が前記装飾プライの面に直交する方向で見て前記少なくとも１つの第２領域と重なるように、前記装飾プライが配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
着色剤が前記プラスチックプライの前記射出成形に使用されるプラスチック材料、および／または、前記キャリアプライの層を形成する材料に加えられ、前記着色剤は、前記少なくとも１つの光源から出射した光を吸収および／若しくは散乱させ、並びに／または、可視波長範囲で蛍光若しくはリン光に励起され、
前記着色剤は、有機顔料および／若しくは粒子を備え、前記着色剤の粒子の大きさは、５ｎｍ〜５００μｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの光源から出射した光のスペクトルに対する透明度および／または色が異なる複数の領域を備える装飾プライが設けられ、および／または、
前記少なくとも１つの光源から出射した光のスペクトルに対して非透明である部分層が前記装飾プライに塗布されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
光学活性レリーフ構造が前記装飾プライおよび／または前記キャリアプライおよび／または前記プラスチックプライに取り込まれ、および／または、
前記プラスチックプライの前記射出成形中に、１つの光学特性が異なる少なくとも２つのプラスチック複合物を使用することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの光源に接触するために、導電トラック層が前記キャリアプライに塗布され、
金属の蒸着、スパッタリング、ガルバニック堆積、または、積層により、および／また
は、導電顔料、ナノ粒子、ＩＴＯ、ＡＴＯ、導電有機ポリマー、カーボンナノチューブ、グラフェン、または、カーボンブラックを塗布することにより、前記導電トラック層が製造され、前記導電トラック層の厚さは、１ｎｍ〜５００μｍであり、および／または、
前記導電トラック層は、少なくとも１つの結合面を備え、補助結合面は、前記キャリアプライに直交する方向で見て前記キャリアプライにおいて前記少なくとも１つの光源と面する側と反対側に設けられ、および／または、
前記導電トラック層は、少なくとも１つの巻線および／またはアンテナ構造を備え、補助巻線および／またはアンテナ構造は、前記キャリアプライに直交する方向で見て前記キャリアプライにおいて前記少なくとも１つの光源と面する側と反対側に設けられ、および／または、
少なくとも１つの電気接触エレメントが前記キャリアプライに取り付けられ、前記少なくとも１つの電気接触エレメントは、前記導電トラック層に電気的に接触し、前記プラスチックプライの射出成形中に、大部分がプラスチック複合体により囲まれ、および／または、
前記プラスチックプライの前記射出成形中に、前記導電トラック層の少なくとも１つの部分領域が前記プラスチック複合体により囲まれていない、および／または、前記プラスチックプライの前記射出成形の後に、前記導電トラック層の少なくとも１つの部分領域が配置された前記キャリアプライの部分領域が前記プラスチックプライから分離することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層体の製造方法およびその方法で製造された多層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック部品の製造において、装飾に加え、プラスチック部品への電子機能の一体化がますます要求されている。利用者に装置の特定の状態を示唆するために、従来から、照明エレメントがプラスチック部品に設けられている（例えば、動力車のスイッチエレメント、家庭用品のコントロールパネル）。
【０００３】
このため、追加製造工程において、通常、照明エレメント、例えば、発光ダイオード、および／または、他の電子部品を備える従来の回路基板に、既に装飾されたプラスチック部品を接続する必要がある。更なる製造工程において、プラスチックパネルと、照明エレメントとの間に追加層を取り込む必要がある。追加層は、例えば、発光ダイオードのような点光源を面発光ダイオード（追加層形式の拡散フィルム）に変える、または、光を異なる場所に導く（追加層形式の光導体）。尚、プラグ接続により、メイン回路基板または装置のコントローラにＬＥＤ回路基板を接続する必要がある。
【０００４】
したがって、電子機能が一体化された装飾プラスチック部品の製造には、多くの時間と費用がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、装飾および電子機能が一体化された多層体を特に簡潔かつ高い費用効果で製造するための方法、および、そのような多層体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、請求項１〜３８の主題により達成される。
【０００７】
多層体の製造方法は、以下の工程を備える。
ａ）少なくとも１つの光源、特に、ＬＥＤが配置されたキャリアプライを設ける工程、
ｂ）装飾プライを設ける工程、
ｃ）射出成形工具により、キャリアプライおよび／または装飾プライにプラスチックプライを射出成形する工程。
【０００８】
このような方法により多層体が得られる。多層体は、少なくとも１つの光源、特に、ＬＥＤが配置されたキャリアプライと、装飾プライと、プラスチックプライとを備える。
【０００９】
プライとは、複数の層からなる略平面構造体を意味する。例えば、フィルムまたは回路基板によりプライを構成しても良い。しかしながら、より複雑な３次元形状、特に、射出成形により製造されたプラスチックプライによりプライを構成しても良い。
【００１０】
このようなプライを単独部品により構成する必要はない。例えば、印刷により基板に装飾プライを形成しても良い。
【００１１】
単一作業工程により、装飾プライ、キャリアプライ、および、プラスチックプライを接合することができる。その後の電子部品の組み付けは不要になることから、装飾および照明が一体化された多層体を特に簡単かつ高い費用効果で製造することができる。更に、特に、安定した耐久性のある多層体を製造することができる。規定の位置関係で多層体の層を確実に配置することができる。
【００１２】
様々な層の配置が可能である。
【００１３】
まず、キャリアプライに装飾プライを塗布する。これは、プラスチックプライの射出成形前に行われる。その結果、装飾プライおよびキャリアプライは、一緒にバックインジェクション成形、または、射出成形される。ただし、射出成形の後に、フィルムの積層または印刷により、装飾プライをキャリアおよびプラスチックプライ複合体に取り付けても良い。キャリアプライおよび装飾プライは一緒に射出成形工具に取り込まれる。その結果、キャリアプライおよび装飾プライは、射出成形の間に直接接続または接合する。このため、例えば、１つの層に熱活性接着剤を設けても良い。熱活性接着剤は、射出成形処理の圧力および温度条件に応じて活性化する。
【００１４】
キャリアプライにおいて少なくとも１つの光源に面する側と反対側に、装飾プライを設けても良い。少なくとも１つの光源からの光は、キャリアプライおよび装飾プライの両方を通過する。このため、キャリアプライは、色素体層、拡散器、または、同様の光学エレメントとして機能する。
【００１５】
代わりに、キャリアプライにおいて少なくとも１つの光源に対向する側に、特に、光源とキャリアプライとの間に、装飾プライを設けても良い。これにより、出射光のより短い光線路が実現する。その結果、吸収損失は小さくなる。
【００１６】
ここでは、キャリアプライを取り外し可能に構成しても良い。その場合、バックインジェクション成形後に、キャリアプライを取り除くことができる。これにより、光源と、装飾プライと、導電トラックのような更なる機能エレメントとがプラスチックプライに残る。
【００１７】
特に、機械的締め付け手段および／または真空により、装飾プライおよびキャリアプライが射出成形工具の１つの金型部分に固定され、一方にバックインジェクション成形されることが好ましい。装飾プライまたはキャリアプライの側にバックインジェクション成形を行っても良い。バックインジェクション成形されないプライは、射出成形工具の１つの壁に対して平らになることが好ましい。その結果、このプライは、プラスチック複合物に接触しない。
【００１８】
キャリアプライにおいて少なくとも１つの光源に面する側と反対側と、装飾プライとの間に、プラスチックプライを射出成形することが好ましい。
【００１９】
代わりに、キャリアプライにおいて少なくとも１つの光源に対向する側と、装飾プライとの間に、プラスチックプライを射出成形しても良い。
【００２０】
例えば、キャリアプライおよび装飾プライは、直接接触せずに、射出成形工具において対向する各金型部分に取り込まれる。プラスチックプライは、キャリアプライと装飾プライとの間の空間に射出成形される。このため、キャリアプライおよび装飾プライに、射出成形処理の圧力および温度条件に応じて活性化する熱活性接着剤を設けても良い。
【００２１】
これらの２つの方法によりサンドイッチ構造が得られる。サンドイッチ構造では、プラスチックプライがキャリアプライおよび装飾プライにより取り囲まれる。光源は、外からアクセス可能である、または、プラスチックに完全に封入されている。
【００２２】
特に、機械的な締め付け手段および／または真空により、装飾プライが射出成形工具の第１金型部分に固定され、キャリアプライが射出成形工具の第２金型部分に固定されることが好ましい。
【００２３】
各層が射出成形工具の内壁に対して平らになることが好ましい。その結果、各層は一方の側のみでプラスチック複合物に接触する。
【００２４】
装飾プライの厚さは、０．１μｍ〜５０μｍ、好ましくは、１μｍ〜２０μｍである。
【００２５】
例えば、順番に複数の層、例えば、印刷層またはニス層を有するフィルム形式の独立エレメントとして、装飾プライを設けても良い。
【００２６】
代わりに、印刷、特に、鋳造、スクリーン印刷、凹版印刷、または、パッド印刷により、および／または、ニス塗りにより、装飾プライをキャリアプライおよび／またはプラスチックプライ上に設けても良い。
【００２７】
特に、ＰＥＴ（ポリエチレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、カプトン（登録商標）（ポリ−オキシジフェニレン−ピロメリトイミド）、または、他のポリイミド、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、または、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）からなるフィルムとして、キャリアプライを設けることが好ましい。フィルムの厚さは、１μｍ〜５００μｍ、好ましくは、２０μｍ〜３００μｍである。
【００２８】
このようなキャリアフィルムにより、特に薄く柔軟性のある多層体を製造することができる。
【００２９】
代わりに、キャリアプライを回路基板として設けても良い。回路基板は、特に、ＦＲ４（エポキシ樹脂マトリックスのグラスファイバー繊維）、ポリイミド、または、紙からなる。回路基板の厚さは、５０μｍ〜２ｍｍ、好ましくは、１００μｍ〜１．５ｍｍである。
【００３０】
これにより、特に良好な機械的安定性を備える多層体を製造することができる。このような多層体は、厳しい条件での使用に適している。
【００３１】
プラスチックプライの射出成形のために、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＡ（ポリアミド）、ＡＳＡ（アクリロニトリルスチレンアクリレート）、ＳＡＮ（スチレン−アクリロニトリル）、または、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）からなる少なくとも１つのプラスチック複合物を使用することが好ましい。
【００３２】
適切なプラスチック材料を選択することにより、所望の使用分野に応じて多層体の材料特性を広い範囲で変えることができる。
【００３３】
混合物として、または、多成分射出成形処理の枠組み内で、複数のプラスチックを組み合わせても良い。
【００３４】
プラスチックプライは、予熱した工具により、１５０℃〜３５０℃、好ましくは、２００℃〜３００℃の化合物温度、および／または、５００ｂａｒ〜２８００ｂａｒ、好ましくは、７００ｂａｒ〜２５００ｂａｒの圧力で射出成形されることが好ましい。
【００３５】
プラスチックプライの射出成形には、部分的に平坦且つ平行な少なくとも２つの内壁を備えるキャビティを有する射出成形工具を用いることが好ましい。
【００３６】
プラスチックプライの射出成形前に、キャリアプライおよび装飾プライがこれらの内壁の両方または一方に取り付けられると、平坦な多層体を得られる。
【００３７】
代わりに、プラスチックプライの射出成形のために、部分的に曲がった少なくとも１つの内壁を備えるキャビティを有する射出成形工具を用いても良い。
【００３８】
この方法により、より複雑な３次元形状の多層体を得ることができる。曲率は部分的に存在する。キャビティ内のスライダーおよび／またはコアを使用することにより、多層体の形状をより複雑にすることができる。ここでは、射出成形から得られる通常の全ての構成が利用可能である。
【００３９】
光源として、ＳＭＤ−ＬＥＤ（ＳＭＤ＝Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）および／またはチップＬＥＤを使用することが好ましい。ＳＭＤ−ＬＥＤは、長さが４００μｍ〜２０ｍｍ、好ましくは、０．６ｍｍ〜２ｍｍ、幅が２００μｍ〜５ｍｍ、好ましくは、０．３ｍｍ〜１．２５ｍｍ、高さが２００μｍ〜５ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである。チップＬＥＤは、長さが１００μｍ〜２ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、幅が１００μｍ〜２ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、高さが５０μｍ〜２５０μｍ、好ましくは、７５μｍ〜１２５μｍである。
【００４０】
代わりの光源として、原則として、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、発光セル（ＬＥＣ）、または、エレクトロルミネッセンスディスプレイを使用しても良い。
【００４１】
更に、照明エレメントに加え、照明エレメントと相互に接続されるロジック回路、レジスタ、ダイオード、圧電ラウドスピーカーのような更なる部品を一体化しても良い。照明エレメントは、中でも、情報状態を表示するために使用される。代わりに、または、更に、キャリアに電気泳動またはエレクトロクロミックディスプレイのような非自己発光ディスプレイエレメントを一体化しても良い。
【００４２】
装飾プライおよび／またはキャリアプライおよび／または射出成形プライに、少なくとも１つの光学補助層、特に、反射層または吸収層を塗布することが好ましい。
【００４３】
このような補助層により、多層体内での光の誘導を制御することができる。例えば、一方の側のみに光を出射させることができ、または、散乱光の妨げを回避することができる。このような補助層を部分的に塗布することで、補助層は、少なくとも１つの光源からの光のための所定の出力開口を提供することができる。
【００４４】
反射層の製造のために、金属、特に、アルミニウム、銀、クロム、銅、金、または、これらの合金の蒸着またはスパッタリングにより、少なくとも１つの光学補助層を製造することが好ましい。光学補助層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは、５ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００４５】
代わりに、金属顔料含有ニスの印刷により、反射層を製造しても良い。反射層の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍ、好ましくは、１μｍ〜２０μｍである。
【００４６】
吸収層を塗布するために、特に、カーボンブラック顔料を備える顔料ニスを塗布することにより、少なくとも１つの光学補助層を製造することが好ましい。吸収層の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍ、好ましくは、１μｍ〜２０μｍである。
【００４７】
設けられた装飾プライが少なくとも１つの第１領域および少なくとも１つの第２領域を備えることが好ましい。第１領域は、少なくとも１つの光源から出射した光のスペクトルに対して少なくとも部分的に透明である。第２領域は、少なくとも１つの光源から出射した光のスペクトルに対して非透明、例えば、不透明である。
【００４８】
この方法により、多層体からの光の出射を制御することができる。第１および第２領域は、簡単なディスプレイ面、または、複雑な光学情報を形成する。
【００４９】
少なくとも１つの光源が装飾プライの表面に直交する方向で見て少なくとも１つの第１領域と重なるように、装飾プライを配置することが好ましい。
【００５０】
この構成により、光の直接出射が可能となる。かかる構成は、例えば、ディスプレイ面の点照明に使用しても良い。
【００５１】
代わりに、少なくとも１つの光源が装飾プライの面に直交する方向で見て少なくとも１つの第２領域と重なるように、装飾プライを配置しても良い。
【００５２】
この場合、第１領域を介した光の直接出射はできない。かかる構成は、例えば、平坦構造の均等なバックライトに使用しても良い。
【００５３】
魅力的な光学効果を実現するために、少なくとも１つの光源による光の直接的および間接的な集光を組み合わせても良い。
【００５４】
プラスチックプライの射出成形のために使用されるプラスチック材料、および／または、キャリアプライの層を形成する材料に、着色剤、特に、染料および／または顔料および／または粒子および／または量子ドット材料および／またはリン光材料を加えることができる。着色剤は、少なくとも１つの光源から出射した光を吸収および散乱させ、および／または、可視波長範囲で蛍光またはリン光に励起される。
【００５５】
これにより、プラスチックプライおよび／またはキャリアプライにおいて均一な配光を実現することができる。これは、均一なバックライト面を創造するために特に適している。
【００５６】
同時に、または、代わりに、特に、蛍光灯または吸収物質または量子ドットを使用することにより、少なくとも１つの光源から出射した光のスペクトルは影響を受ける。その結果、様々な色効果が得られる。
【００５７】
加えられた着色剤は、特に、二酸化ケイ素、発熱ケイ酸、二酸化チタン、硫化亜鉛、または、金属からなる無機顔料および／または粒子を備えることが好ましい。粒子の大きさは、５ｎｍ〜５００μｍ、好ましくは、５００ｎｍ〜１００μｍである。
【００５８】
キャリアプライの１面が艶消しであることが好ましい。
【００５９】
これにより、均一な被照面を実現するために、キャリアプライの輝度が均一化される。このため、追加の拡散器を省略することができる。
【００６０】
装飾プライが設けられることが好ましい。当該装飾プライは、少くなくとも１つの光源から出射した光のスペクトルに対する透明度および／または色が異なる複数の領域を有する。
【００６１】
これにより、外観が使用された光源の色に直接依存しない多色グラフィックエレメントが得られる。そのような装飾プライは平坦に塗布され、出射開口を有しないことが特に好ましい。尚、この方法により、少なくとも１つの光源の消灯状態で視認できない装飾が実現される。
【００６２】
装飾プライに、少なくとも１つの光源から出射した光のスペクトルに対して非透明である部分層、特に、光学情報を備える金属層を塗布することが好ましい。
【００６３】
これにより、光の所定の出射形状が創造される。これは、特に、平坦に塗布された装飾プライに有益である。このため、少なくとも１つの光源が光を発する場合のみ所望の光学情報が視認可能になる。
【００６４】
装飾プライおよび／またはキャリアプライおよび／またはプラスチックプライに、光学活性レリーフ構造、特に、回折構造、０次回折構造、マクロ構造、レンズ構造、マイクロレンズ構造、マイクロプリズム構造を取り込むことが好ましい。特に、装飾プライの製造中に、特に、複製、および／または、射出成形工具に配置されたマトリックスによるプラスチックプライへの成形により、このような構造が取り込まれることが好ましい。各金型部分にマトリックスを接合しても良く、または、個別のインサートまたはインサート部としてマトリックスを構成しても良い。
【００６５】
そのような構造により、多層体からの光の出射を目的通り制御することができる。少なくとも１つの光源に対するレリーフ構造の種類およびその相対的な配置に応じて、光源から出射した光の集光を目的通り部分的に支持または防止することができる。
【００６６】
プラスチックプライの射出成形中に、少なくとも２つのプラスチック複合物を使用することが好ましい。これらのプラスチック複合物は、光学特性、特に、光学屈折率が異なる。
【００６７】
これは、様々な多成分射出成形処理により行われる。例えば、異なる射出成形工具により異なるプラスチック複合物の鋳造を順番に行っても良い。しかしながら、代わりに、例えば、適切なスライダーにより、その後の鋳造の工程のために、射出成形工具の形状を変更しても良い。鋳造工程のために、異なる工具インサートに近接する回転板に、プラスチックプライまたはキャリアプライを位置決めしても良い。
【００６８】
異なるプラスチック複合物から製造されたプラスチックプライの部分領域の形状、特に、これらの部分領域の間の境界面の形状、および、屈折率の違いに応じて、光を導くことができる様々な効果を達成することができる。特に、光反射によりレンズ効果を達成することができ、または、境界面での全反射により鏡面を創造することができる。
【００６９】
少なくとも１つの光源に接触するように、キャリアプライに導電トラック層を塗布することが好ましい。
【００７０】
これにより、外部接触手段、例えば、追加の印刷回路基板を省略することができる。このため、多層体の製造および組立を特に容易にすることができる。導電トラック層により、キャリアプライに任意に設けられた更なる電子部品、例えば、センサー、アンテナ構造が接触する。
【００７１】
金属、特に、アルミニウム、銀、クロム、銅、金、または、これらの合金の蒸着、スパッタリング、ガルバニック堆積、または、積層、および／または、導電顔料、ナノ粒子、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＡＴＯ（アンチモンスズ酸化物）、導電有機ポリマー、特に、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフエン））またはＰＡＮＩ（ポリアリニン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、または、カーボンブラックの塗布により、導電トラック層を製造することが好ましい。導電トラック層の厚さは、１ｎｍ〜５００μｍ、好ましくは、１０ｎｍ〜５０μｍである。
【００７２】
導電トラック層は、少なくとも１つの結合面を備えることが好ましい。キャリアプライに直交する方向で見てキャリアプライにおいて少なくとも１つの光源と面する側と反対側に、補助結合面が塗布される。
【００７３】
補助結合面を介して、導電トラック層に容量的に交流電圧が結合する。このため、光源または電子部品に電圧を供給するために、または、電子部品に制御信号を転送するために、多層体の表面に連続的に導電構造を設けることが不要になる。
【００７４】
代わりに、または、更に、導電トラック層は、少なくとも１つの巻線および／またはアンテナ構造を備えても良い。キャリアプライに直交する方向で、少なくとも１つの光源と面する側と反対側であるキャリアプライの面に、補助巻線および／またはアンテナ構造を設ける。
【００７５】
これにより、交流電圧が非接触で結合し、または、制御信号が送信される。しかしながら、この場合、結合は誘導的に行われる。
【００７６】
更に、少なくとも１つの電気接触エレメントをキャリアプライに取り付けても良い。電気接触エレメントは、導電トラック層に電気的に接触し、プラスチックプライの射出成形中に、ほとんどの部分がプラスチック複合物により取り囲まれる。
【００７７】
この場合、導電トラック層は外部に直接接触する。これは、任意で適切なプラグコネクター等により行われる。
【００７８】
電気接触エレメントとして、キャリアプライを介したスルーコネクションおよび／または圧着エレメントを取り付けることが好ましい。
【００７９】
更に、または、代わりに、プラスチックプライの射出成形中に、プラスチック複合物により導電トラック層の少なくとも１つの部分領域を取り囲まなくても良い、および／または、プラスチックプライの射出成形後に、導電トラック層の少なくとも１つの部分領域が配置されたキャリアプライの部分領域をプラスチックプライから取り除いても良い。
【００８０】
導電トラック層の直接接触がこの方法で可能になる。
【００８１】
本発明を、実施例を参照しつつ詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、装飾プライと、キャリアプライと、照明エレメントと、キャリアプライ２の一方の側にバックインジェクション成形されたプラスチックプライとを備える多層体の実施例を示す。
【図２】図２は、装飾プライと、キャリアプライと、照明エレメントと、装飾プライおよびキャリアプライの間に配置されたプラスチックプライとを備える多層体の別の実施例を示す。
【図３】図３は、一体化された導電トラックを備える光学補助層の概略図である。
【図４】図４は、装飾プライと、キャリアプライと、照明エレメントと、装飾プライおよびキャリアプライの間に配置されたプラチックプライとを備える多層体の別の実施例を示す。
【図５】図５は、装飾プライと、キャリアプライと、照明エレメントと、キャリアプライの一方の側にバックインジェクション成形されたプラスチックプライとを備える多層体の実施例を示す。
【図６】図６は、間接的にバックライト照明された装飾を備える多層体の実施例の上面図である。
【図７】図７は、図６に示す多層体の断面図である。
【図８】図８は、直接的にバックライト照明された装飾を備える多層体の実施例の上面図である。
【図９】図９は、図８に示す多層体の断面図である。
【図１０】図１０は、プラスチックプライに加えられた拡散粒子を備える多層体の別の実施例を示す。
【図１１】図１１は、全面に光回折格子を備える多層体の別の実施例を示す。
【図１２】図１２は、プラスチックプライおよびキャリアプライにおいて、全面に光回折格子を備える多層体の別の実施例を示す。
【図１３】図１３は、プラスチックプライの一部の面に光回折格子を備える多層体の別の実施例を示す。
【図１４】図１４は、反射構造を有する多成分プラスチックプライを備える多層体の実施例を示す。
【図１５】図１５は、レンズ構造を有する多成分プラスチックプライを備える多層体の実施例を示す。
【図１６】図１６は、キャリアプライを介してスルーコネクションを備える多層体の別の実施例を示す。
【図１７】図１７は、側方圧着接続構造を備える多層体の別の実施例を示す。
【図１８】図１８は、容量接続構造を備える多層体の実施例を示す。
【図１９】図１９は、誘導接続構造を備える多層体の実施例を示す。
【図２０】図２０は、部分的にアクセス可能な導電トラック層を備える多層体の別の実施例を示す。
【図２１】図２１は、端部において部分的にアクセス可能な導電トラック層を備える別の実施例を示す。
【図２２】図２２は、部分的に分離可能なキャリアプライを備える多層体の別の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８３】
図１は多層体１の第１実施例を示す。多層体１はキャリアプライ２を備える。光学補助層３においてキャリアプライ２が設けられる側と反対側には、装飾プライ４が設けられる。
【００８４】
装飾プライ４には、開口４１が設けられている。開口４１は光学補助層３も貫通する。
ここでは図示しないが、光学透明ニスまたは他の材料をこれらの開口４１に配置しても良い。
【００８５】
キャリプライ２において補助層３および装飾プライ４に面する側と反対側には、導電トラック層５が塗布されている。導電トラック層５により光源６が接触する。
【００８６】
光源６側には、プラスチックプライ７が射出成形されている。プラスチックプライ７には、更なる光学補助層３’が接続されている。
【００８７】
キャリアプライ２をフィルムとして形成することができる。キャリアプライ２は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣ、ＰＶＣ、カプトン（登録商標）、ＰＬＡ、ＰＭＭＡ、または、ＡＢＳからなる。キャリアプライ２の厚さは、１μｍ〜５００μｍ、好ましくは、２０μｍ〜３００μｍである。
【００８８】
キャリアプライ２を回路基板として構成しても良い。キャリアプライ２は、特に、ＦＲ４、ポリイミド、または、紙からなる。キャリアプライ２の厚さは、５０μｍ〜２ｍｍ、好ましくは、１００μｍ〜１．５ｍｍである。
【００８９】
反射層または吸収層により補助層３、３’を構成しても良い。補助層３、３’により、各光源６は、それぞれに対応して配置された開口４１を介してのみ視認可能である。その結果、光の散乱が防止される。横方向の散乱光が開口内において反射層で反射することにより、開口４１内での光源６の光の出力が増加する。
【００９０】
反射層は、金属、特に、アルミニウム、銀、クロム、銅、金、または、これらの合金の蒸着、スパッタリング等により製造されることが好ましい。反射層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは、５ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００９１】
吸収層には、特に、カーボンブラック顔料を備える着色ニスを使用することができる。吸収層の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍ、好ましくは、１μｍ〜２０μｍである。
【００９２】
装飾プライ４をフィルム、特に、積層またはＩＭＤフィルム（ＩＭＤ＝ｉｎ−ｍｏｌｄ ｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ）で構成しても良い。装飾プライ４の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍ、特に好ましくは、１μｍ〜２０μｍである。
【００９３】
装飾プライ４を印刷またはニス層で構成しても良い。印刷、特に、スクリーン印刷、凹版印刷、パッド印刷により、および／または、キャリアプライおよび／またはプラスチックプライにニスを塗ることにより、装飾プライ４を塗布することが好ましい。
【００９４】
装飾プライ４は複数の層または領域を有し、複数の層または領域はそれぞれ異なる光学特性を備える。その結果、複雑な視覚デザインを創造することができる。装飾プライ４のデザインの具体例は、更なる実施例を参照して後述する。
【００９５】
金属、特に、アルミニウム、銀、クロム、銅、金、または、これらの合金の蒸着、スパッタリング、ガルバニック堆積、または、積層により、および／または、導電顔料、ナノ粒子、ＩＴＯ、ＡＴＯ、導電有機ポリマー、特に、ＰＥＤＯＴまたはＰＡＮＩ、カーボンナノチューブ、グラフェン、または、カーボンブラックの塗布により、導電トラック層５を製造することが好ましい。導電トラック層５の厚さは、１ｎｍ〜５００μｍ、好ましくは、１０ｎｍ〜５０μｍである。
【００９６】
図３に示すように、導電トラック層５を光学補助層３に一体化することにより、光学特性を提供することができる。例えば、光学補助層を蒸着金属層、スパッタ金属層、または、印刷金属層からなる反射金属層で構成しても良く、同時に、適切な構造化により金属導電トラックを提供しても良い。
【００９７】
光源６は、発光ダイオードであることが好ましい。ここでは、特に、ＳＭＤ−ＬＥＤおよび／またはチップＬＥＤを使用しても良い。ＳＭＤ−ＬＥＤは、長さが４００μｍ〜２０ｍｍ、好ましくは、０．６ｍｍ〜２ｍｍ、幅が２００μｍ〜５ｍｍ、好ましくは、０．３ｍｍ〜１．２５ｍｍ、高さが２００μｍ〜５ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである。チップＬＥＤは、長さが１００μｍ〜２ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、幅が１００μｍ〜２ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、高さが５０μｍ〜２５０μｍ、好ましくは、７５μｍ〜１２５μｍである。別の光源として、原理上、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、発光セル（ＬＥＣ）、または、エレクトロルミネッセンスディスプレイを使用しても良い。
【００９８】
射出成形により、プラスチックプライ７を製造することが好ましい。このため、キャリアプライ２と、キャリアプライ２に配置された層３、４、５と、光源６とを有する複合体を射出成形のキャビティに導入し、プラスチック複合物と共にバックインジェクション成形する。キャリアプライ２とプラスチックプライ７との間のより良い接着性のために、キャリアプライ２と、キャリアプライ２に配置された層３、４、５と、光源６とを有する複合体のプラスチックプライ７側に、熱活性接着剤層を任意に塗布しても良い。
【００９９】
ＰＭＭＡ、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＣ、ＰＯＭ、ＰＡ、ＡＳＡ、ＳＡＮ、または、ＴＰＵをプラスチック化合物として使用することができる。混合物として、または、多成分処理により、これらの粒子を組み合わせても良い。
【０１００】
プラスチックプライ７は、予熱された工具で、１５０℃〜３５０℃、好ましくは、２００℃〜３００℃の温度、５００ｂａｒ〜２８００ｂａｒ、好ましくは、７００ｂａｒ〜２５００ｂａｒの圧力で射出成形されることが好ましい。
【０１０１】
以下に説明する多層体１の更なる実施例は、実質的には、層および複合体の数、配置、および、幾何学的設計において上記実施例と異なる。上記した個々の層およびエレメントの特性は、以下の実施例でも有効である。
【０１０２】
図２に係る実施例では、装飾プライ４および光学補助層３は、プラスチックプライ７の第１の側に配置され、導電トラック層５および光源６を備えるキャリアプライ２は、プラスチックプライ７の第１の側と反対側である第２の側に配置される。光源６は、プラスチックプライ７から離れて配置され、ここでは、開口４１に重ならない。その結果、光源は、間接的なバックライト光源となる。
【０１０３】
この変形例では、ＩＭＤ処理により、装飾プライ４および光学補助層３が直接プラスチックプライ７に塗布される。ＬＥＤ６を備えるキャリアプライ２は、キャリアプライを備える装飾プライ４と反対側である射出成形工具の側において、射出成形体の方向に配置されている。ここでは、１つの作業でプラスチックプライ７にキャリアプライ２を装飾および塗布することができる。
【０１０４】
図４に係る実施例は、図２に係る実施例と同様に構成されている。この実施例は、以下の点において図２に係る実施例と異なる。光源６および導電トラック層５を備えるキャリアプライ２は、プラスチックプライ７に向かって配置され、光源６は開口４１と重なって配置される。その結果、光源６は、直接的なバックライト光源となる。キャリアプライ２において光源６に面する側と反対側には、更なる補助層３’が配置されている。光の出力を増大させるために、補助層３’は、キャリアプライ２において光源６に面する側と反対側への光の出射を防ぎ、後方への光を前方へ反射する。しかしながら、隣接する光源から開口内への光の散乱を防止する場合は、この光学補助層３’は吸収層として構成される。
【０１０５】
図５に係る実施例では、プラスチックプライ７は、図１に係る実施例と同様に、多層体１の一方の側に射出成形されている。しかしながら、ここでは、図１と反対に、装飾プライ４、導電トラック層５、および、光源６は、キャリアプライ２の同じ側に配置され、プラスチックプライ７と一致している。ここでは、補助層３、３’は省略されている。
【０１０６】
図６は、多層体１の更なる実施例の上面図を示す。図７は、図６に示す多層体１の断面図を示す。ここでは、ＬＥＤ６からの光は間接的に集光されている。ＬＥＤ６は、装飾プライ４の開口４１の下方に配置されていないことが好ましい。大きいまたは小さい出射開口４１に光が均一に分配されることが好ましい。この場合、できるだけ多くの光が出射開口４１に反射されるように、追加の光学補助層３、３’がミラー、例えば、ミラー蒸着またはスパッタ金属層として構成されることが好ましい。
【０１０７】
設計上の理由から、ＬＥＤ６の消灯時には照明構造が見えなくなる、または、ＬＥＤ６の点灯時に装飾プライ４がＬＥＤの光の色を変えることが要求されることもある。図６に示す装飾プライ４がＬＥＤ６上に連続するように設計されている場合に、このような要求は満たされる。装飾プライは、所望の装飾を形成する異なる色、構造、および、透過率の領域４２、４３を有する。
【０１０８】
特に、表面が単色、および、表示される構造がＬＥＤ６の点灯状態のみで視認可能な場合は、装飾プライ４を連続して印刷することが好ましい。照明構造は、金属または遮光層３上に形成されることが好ましい。金属または遮光層３は、開口（装飾プライ４の下方のシャドウマスクを形成する）として表示される構造を含む。ここでは、図１に示す層順序を使用することができる。ただし図１との違いとして、装飾プライ４が開口４１なしで印刷される。
【０１０９】
例えば、指標としてＬＥＤ６が直接視認可能な場合は、図８および９に示すように、装飾プライ４は、視覚方向でＬＥＤ６の上方に開口４１を備える。隣接する開口４１への光の放出（光学的なクロストーク）を防止するために、ＬＥＤ６の直接光線路の外側に配置された光学補助層３、３’は、できるだけ光を吸収するように構成されている。
【０１１０】
均一な光効果を達成する場合は、例えば、ＬＥＤ６がバックライト光源として文字を照明する場合は、できるだけ均一な配光が要求される。プラスチックプライ７の射出成材料および／またはキャリアプライ２において、多くのＬＥＤ６（複雑かつ高価な構造）、または、拡散粒子７１、および／または、均一に配分された蛍光塗料を使用することで、光の均一化を達成することができる。このような構成は図１０に示されている。
【０１１１】
材料および／または蛍光を着色することにより、更なる色彩効果が得られる。光散乱粒子７１として機能する不溶性蛍光顔料を可溶性蛍光塗料に加えても良い。
【０１１２】
光散乱粒子７１は、特に、二酸化ケイ素、発熱ケイ酸、二酸化チタン、硫化亜鉛、または、金属からなる無機顔料および／または粒子を備えても良い。粒子のサイズは、５ｎｍ〜５００μｍ、好ましくは、５００ｎｍ〜１００μｍである。
【０１１３】
プラスチックプライ７および／または装飾プライ４に微細な光回折格子７２を使用しても良い。微細な光回折格子７２は、光の集光を防止または支持する。この光回折格子７２には、サブ波長格子だけでなく、比較的深くおよび/または粗い構造、特に、反射効果を備えるマイクロプリズムも適している。サブ波長格子のパラメータは、２００ｎｍ〜５００ｎｍの周期が好ましく、１００ｎｍ〜５００ｎｍの深さが好ましい。格子の種類は、線状、交差、または、六角形格子系から選択されることが好ましい。マイクロプリズムが使用されている場合は、プリズムの横方向の範囲ｄｘまたはｄｙは、１μｍ〜１００μｍ、好ましくは、５μｍ〜５０μｍである。プリリズム構造の深さは、横方向の範囲の略０．３〜２倍であることが好ましい。マイクロプリズムを定期的、すなわち、周期的に配置しても良い。また、マイクロプリズムをランダムまたは擬似ランダムに配置しても良い。
【０１１４】
装飾プライ４および／または光学補助層３および／またはプラスチックプライ７において、光回折格子７２を全面（図１１参照）または開口４１の部分（図１３参照）のみに配置しても良い。
【０１１５】
例えば、複製または射出成形工具の構造化により、光回折格子７２を製造することができる。その結果、光回折格子７２は、プラスチックプライ７の射出成形の間に形成される。
【０１１６】
更なる変形例として、図１２に示すように、更なる光回折格子２１をキャリアプライ２に設けても良い。ここでは、開口４１は光回折格子７２により覆われていない。矢印はＬＥＤ６から出射した光の光線路を示す。
【０１１７】
更に、図１５に示すように、特に、光反射によるレンズ効果を達成するために、または、図１４に示すように、境界面で光を反射するために、それぞれ異なる屈折率の２つの異なる射出成形物を使用しても良い。２つの異なる射出成形物は、それぞれ、プラスチックプライ７の部分領域７３、７４を形成する。例えば、この方法により、クロストーク、すなわち、複数の出射開口４１の間の光学クロストークを防止することができる、または、出射開口４１からの光の出力を増加させることができる。
【０１１８】
このような場合、プラスチックプライ７は２つの射出成形物により形成される。領域７３、７４は別々の工具で注入される。すなわち、まず、領域７３がＬＥＤ６上に注入され、加工対象物が除去され、第２工具に挿入される。その後、そこに領域７４が注入される。
【０１１９】
更に、回転板を使用することも可能である。まず、例えば、領域７３が注入される。その後、工具が開放され、回転板により射出成形物が半回転する。その結果、射出成形物が第２工具インサートの反対に位置する。その後、そこに領域７４が注入される。
【０１２０】
これと同時に、領域７３が第２の加工対象物に取り付けられる。第１の加工対象物に領域７４を注入した後に、完成した第１の加工対象物が除去され、回転板が再び半回転する。
【０１２１】
スライダーの使用によりキャビティが変化する工具を使用しても良い。
【０１２２】
以下の実施例は、導電トラック層５の電気接触に関する。直接的なガルバニック接触または非接触により、このような電気接触を実現することができる。
【０１２３】
直接接触のために、図１６に示すように、キャリアプライ２を介してスルーコネクション８（ＶＩＡ＝Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ａｃｃｅｓｓ）を取り付けても良い。これにより、導電トラック層に電力が直接供給される。例えば、キャリアプライ２に予め形成された穴の中に金属を堆積すること、または、金属ピンを挿入することにより、このようなスルーコネクション８を例えば電気的に製造することができる。圧着技術を使用しても良い。これらは、キャリアプライ２が射出成形により加工される前に行われる。
【０１２４】
図１７に示す第２導電トラック基板９を使用することにより、圧着により導電トラック層が電気的に接触する。第２導電トラック基板９は、キャリアプライ２上の導電トラック層５の側に配置されており、圧着技術により固定されている。
【０１２５】
この方法では、多層体１側で接触を実現することができる。このような機械的な接合は、射出成形処理前に、または、射出成形処理の間に、別々の工程で統合圧着工具を用いて行われる。
【０１２６】
導電トラック基板の接合には、機械的な接合技術だけでなく接着またははんだ付けが使用される。この工程は、射出成形処理の前に別々に行われる。
【０１２７】
図１８に示すように、導電トラック層５の間接的な接触を容量的に行っても良い。容量結合は、導電トラック層５内の２つの結合面５１に基づいて行われる。それぞれの結合面５１は、外側に配置された対応する結合面１０に少なくとも部分的に重なるように、配置される必要がある。交流電界を印加することにより、互いに重なって配置された結合面１０、５１で形成されたコンデンサーに反対の電界が構築される。その結果、導電トラック層５に接触した負荷を介して電流が流れる。
【０１２８】
誘導結合を達成するために、互いに重なって配置された結合面の代わりに、アンテナ構造５２、１１を同様に配置しても良い。外部送信アンテナ１１が内部受信アンテナ５２と共振するように、これらのアンテナは調整されている。図１９は、この基本的な構造を示す。
【０１２９】
この例では、導電トラック層５が直接接触していない場合でも、誘導結合により、交流が導電トラック層５で得られる。適切な部品を用いて整流を行っても良い。アンテナ１１、５２の大きさおよび形に応じて、共振周波数および範囲を設定しても良い。信号の変調により、情報および制御コマンドをキャリアプライ２に一体化された電子機器に送信する。外部アンテナ５２をキャリアプライ２に直接取り付けても良い、または、多層体１の完成後に取り付けても良い。
【０１３０】
更に、プラスチックプライ７の射出成形の間に、プラスチックで完全に囲まずに導電トラック層５を直接接触させても良い。図２０に示すように、プラスチックプライ７に開口７５を形成しても良い、または、プラスチックプライ７をキャリアプライ２の端部まで塗布しなくても良い。その結果、キャリアプライ２の突出タブ２２が形成される。導電トラック層５は突出タブ２２に接触する（図２１参照）。
【０１３１】
代わりに、図２２に示すように、プラスチックプライ７の射出成形後に、導電トラック層５が広がっているキャリアプライ２の部分領域２３をプラスチックプライ７から分離しても良い。このため、射出成形の前に、部分領域２３に対応の分離層を任意で塗布しても良い。分離層は、ワックス、シロキサンポリマー、または、フッ素含有ポリマー（例えば、テフロン（登録商標））からなることが好ましい。分離層の厚さは、１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。
【符号の説明】
【０１３２】
１      多層体
２      キャリアプライ
３、３’光学補助層
４      装飾プライ
５      導電トラック層
６      光源
７      プラスチックプライ
８      スルーコネクション
９      導電トラック基板
１０    結合面
１１    アンテナ構造
２１    回折構造
２２    タブ
２３    キャリアプライの分離可能領域
４１    開口
４２、４３  キャリアプライの領域
５１    結合面
５２    アンテナ構造
７１    拡散粒子
７２    回折構造
７３、７４  プラスチックプライの領域
７５    開口
【図１】
0006687219.tif 000002
【図２】
0006687219.tif 000003
【図３】
0006687219.tif 000004
【図４】
0006687219.tif 000005
【図５】
0006687219.tif 000006
【図６】
0006687219.tif 000007
【図７】
0006687219.tif 000008
【図８】
0006687219.tif 000009
【図９】
0006687219.tif 000010
【図１０】
0006687219.tif 000011
【図１１】
0006687219.tif 000012
【図１２】
0006687219.tif 000013
【図１３】
0006687219.tif 000014
【図１４】
0006687219.tif 000015
【図１５】
0006687219.tif 000016
【図１６】
0006687219.tif 000017
【図１７】
0006687219.tif 000018
【図１８】
0006687219.tif 000019
【図１９】
0006687219.tif 000020
【図２０】
0006687219.tif 000021
【図２１】
0006687219.tif 000022
【図２２】
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