CN106660241B - 多层体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造多层体的方法，包括以下步骤：a)提供载体层，在该载体层上设置至少一个发光装置、尤其是LED；b)提供装饰层；c)在注塑模具中在载体层和/或装饰层上注塑塑料层。本发明还涉及借助这种方法制造的多层体。

Description

多层体及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造多层体的方法以及如此制造的多层体。
背景技术
在制造塑料构件时除了装饰外集成电子功能的要求也不断增加。塑料部件早已设有发光元件，用于向用户指示特定设备状态(如机动车中的开关元件、家用电器的操作面板)。
通常为此必须在一个附加步骤中将已装饰的塑料部件与传统电路板连接，该电路板带有发光元件、如发光二极管、和/或其它电子构件。通常必须在进一步的制造步骤中在塑料面板和发光元件之间加入附加层，其例如将点光源、如发光二极管转换为面发光体(附加层形式的扩散膜)或将光导向不同位置(附加层形式的光导体)。此外，LED电路板必须借助插接连接被连接到主电路板上或设备的控制器上。
总之这种集成有电子功能的装饰塑料构件的生产因此极为复杂和昂贵。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种特别简单且低成本的、用于制造集成有装饰和电子功能的多层体的方法以及这种多层体。
根据本发明，所述任务通过一种用于制造多层体的方法来解决。
这种用于制造多层体的方法包括以下步骤：
a)提供载体层，在其上设置至少一个发光装置、尤其是LED；
b)提供装饰层；
c)在注塑模具中在载体层和/或装饰层上注塑塑料层。
借助这种方法获得一种多层体，其包括载体层、装饰层和塑料层，在载体层上设有至少一个发光装置、尤其是LED。
“层”在此应理解为优选大致平面的结构，其本身又可包括多个层。在此例如可涉及膜或电路板。但作为替代方案，尤其是对于通过注塑制造的塑料层而言也可能是更为复杂的三维几何形状。
这种层在此并非必须是独立构件。例如装饰层也可通过印刷到基底上形成。
装饰层、载体层和塑料层的连接因此可在一个唯一的工作步骤中实现。不需要事后安装电子构件，因此通过这种方式可特别简单且低成本地制造集成有装饰和发光装置的多层体。此外实现了一种特别稳定且耐久的多层体，其层能够过程可靠地以定义的位置关系设置。
关于所述层的相对布置存在多种可能性：
首先装饰层可加设在载体层上。这可在注塑塑料层之前进行，使得装饰层和载体层共同地被从背面注塑或包围注塑。但装饰层也可在注塑之后加设，例如通过增加覆膜或通过在包括载体层和塑料层的复合体上印刷进行。也可将载体层和装饰层共同放入注塑模具中，使得它们直接接触并且在注塑期间连接。为此所述层之一可设有可热活化粘合剂，该粘合剂在注塑过程的压力和温度条件下活化。
在此装饰层可加设在载体层的背离所述至少一个发光装置的侧面上。所述至少一个发光装置的光因此既穿过载体层也穿过装饰层。因此载体层本身也可用作着色层、扩散器或类似光学元件。
作为替代方案，装饰层也可加设在载体层的朝向所述至少一个发光装置的侧面上、尤其是在发光装置和载体层之间。由此可缩短出射光的光路，从而降低吸收损失。
在此载体层也可构造成可分离的，使得其在背面注塑后可除去。于是仅剩余发光装置和装饰层以及塑料层上可能的其它功能元件、如印制导线或类似物。
在此有利的是，装饰层和载体层(尤其是通过机械夹紧装置和/或真空)固定在注塑模具的一个模具半部中并且在一侧被背面注塑。背面注塑在此可在装饰层侧或载体层侧进行。在此有利的是，无需被背面注塑的层面状地贴靠在注塑模具的壁上，使得该层可靠地不与塑料材料接触。
塑料层也可注射到载体层的背离所述至少一个发光装置的侧面和装饰层之间。
作为替代方案，塑料层也可注射到载体层的朝向所述至少一个发光装置的侧面和装饰层之间。
在此载体层和装饰层例如分别被放入注塑模具的相对置模具半部中，且它们不直接接触并且在载体层和装饰层之间的空隙中注入塑料层。为此不仅载体层而且装饰层设有可热活化粘合剂，该粘合剂在注塑过程的压力和温度条件下活化。
在这两种方案中产生夹心结构，在其中塑料层被载体层和装饰层封闭。在此发光装置可从外部接近或完全包封在塑料中。
在此有利的是，装饰层固定在注塑模具的第一模具半部中并且载体层固定在注塑模具的第二模具半部中，尤其是通过机械夹紧装置和/或真空固定。
优选相应层在此又面状地贴靠在模具内壁上，使得所述层仅在一侧与塑料材料接触。
有利的是，装饰层具有0.1μm至50μm、优选1μm至20μm的层厚度。
装饰层在此可作为单独的元件被提供、如以膜的形式，其本身又可具有多个层、如印刷层或漆层。
作为替代方案，装饰层可通过印刷、尤其是浇注、丝网印刷、凹版印刷或移印和/或通过在载体层和/或塑料层上涂漆来提供。
载体层优选构造为尤其是由PET(聚乙烯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、(聚氧二亚苯基均苯四酸)或其它聚酰亚胺、PLA(聚乳酸)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)制成的膜并且具有1μm至500μm、优选20μm至300μm的层厚度。
借助这种载体膜可制造特别薄并且必要时柔性的多层体。
作为替代方案，载体层可构造为尤其是由FR4(环氧树脂基材玻璃纤维布)、聚酰亚胺或纸制成的印制电路板并且具有50μm至2mm、优选100μm至1.5mm的层厚度。
由此尤其是可制造具有特别良好的机械稳定性的多层体，其也适合用于高要求的条件下。
优选为了注塑塑料层使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、POM(聚甲醛)、PA(聚酰胺)、ASA(丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯)、SAN(苯乙烯丙烯腈)或TPU(热塑性聚氨酯)中的至少一种塑料材料。
通过选择适合的塑料材料可根据其希望的应用领域在较大范围上调整多层体的材料特性。
在此也可组合多种塑料——作为混合物或者在多组分注塑工艺的范围中。
优选塑料层的注塑在预调温的模具中在150℃至350℃、优选200℃至300℃的材料温度下和/或在500bar至2800bar、优选700bar至2500bar的压力下进行。
有利的是，为了注塑塑料层使用这样的注塑模具，其型腔具有至少两个局部平面且平行的内壁。当载体层和装饰层在注塑塑料层之前被放置到一个或所述两个内壁上时，可获得平面的多层体。
作为替代方案，为了注塑塑料层使用这样的注塑模具，其型腔具有至少一个局部弯曲的内壁。
通过这种方式也可获得具有三维几何形状的多层体。弯曲在此也可仅在部分区域上存在。在此还可通过使用型腔内的滑块和/或芯件进一步影响多层体的几何形状。总之在此可采用所有常见的、由注塑已知的设计可能性。
此外有利的是，作为发光装置使用SMD-LED(SMD＝表面安装器件)，其具有400μm至20mm、优选0.6mm至2mm的长度、200μm至5mm、优选0.3mm至1.25mm的宽度、和200μm至5mm、优选0.2mm至1.5mm的高度，和/或Chip-LED，其具有100μm至2mm、优选0.2mm至0.5mm的长度、100μm至2mm、优选0.2mm至0.5mm的宽度、和50μm至250μm、优选75μm至125μm的高度。
作为替代发光装置原则上也可使用有机发光二极管(OLED)、发光单元(LEC)或电致发光显示器。
此外，除了发光元件外还可集成附加的构件、如逻辑电路、电阻、二极管、压电扬声器，其与发光元件互连。发光元件还可用于显示信息状态，替代或附加地，反射的非自发光显示元件、如电泳或电致变色显示器也可集成在载体上。
此外有利的是，在装饰层和/或载体层和/或注塑的塑料层上加设至少一个光学辅助层、尤其是反射层或吸收层。
通过这种辅助层可控制多层体内的光导。在此例如可确保仅单侧的光射出或避免干扰的散射光。这种辅助层也可局部加设并且例如为所述至少一个发光装置的光提供定义的出口。
对于制造反射层有利的是，所述至少一个光学辅助层通过金属、尤其是铝、银、铬、铜、金或其合金的气相喷镀或溅射制成且具有1nm至500nm、优选5nm至100nm的层厚度。
作为替代方案，反射层也可通过印刷含有金属颜料的漆制成且具有0.1μm至50μm、优选1μm至20μm的层厚度。
对于加设吸收层有利的是，所述至少一个光学辅助层通过加设含有颜料的、尤其是含有炭黑颜料的漆制成且具有0.1μm至50μm、优选1μm至20μm的层厚度。
此外有利的是，所提供的装饰层包括至少一个第一区域，该区域关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱至少是部分透明的，和至少一个第二区域，该区域关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱是不透明的。
如此也可控制多层体的光射出。第一和第二区域在此可构成简单的显示表面或复杂的光学信息。
此外优选这样设置装饰层，使得所述至少一个发光装置垂直于装饰层的表面看与所述至少一个第一区域重合。
通过这种方式可实现直接的光射出。这例如可用于显示表面的点照射。
作为替代方案，可这样设置装饰层，使得所述至少一个发光装置垂直于装饰层表面看与所述至少一个第二区域重合。
因此光不能通过第一区域直接射出。这例如可用于均匀地从后面照射表面结构。
由所述至少一个发光装置发出的光的直接射出和间接射出当然也可组合，用以实现吸引人的光学效果。
此外有利的是，向用于注塑塑料层的塑料材料和/或构成载体层的层的材料中添加着色剂、尤其是染料和/或颜料和/或颗粒和/或量子点材料和/或磷光材料，这些添加的材料在由所述至少一个发光装置发出的光的波长范围中吸收和/或散射和/或可被激发为在可见波长范围内的荧光或磷光。
由此可实现塑料层和/或载体层中光分布的均匀化。这尤其是适合用于提供从后面被均匀照射的表面。
因此同时或替代地，尤其是在使用荧光或吸收物质或量子点时可有针对性地影响由所述至少一个发光装置发出的光的光谱，使得实现多样的颜色效果。
在此有利的是，所添加的着色剂包括无机颜料和/或尤其是由二氧化硅、热解硅酸、二氧化钛、硫化锌或金属制成的颗粒，其具有5nm至500μm、优选500nm至100μm的粒度。
此外有利的是，所述载体层的表面是无光泽的。
由此也可均匀化载体层上的亮度，以便获得均匀的发光表面。因此可省却附加的扩散体。
此外有利的是，提供具有多个区域的装饰层，所述区域关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱在颜色和/或透明度方面互不相同。
由此可显示多色图形元素，其外观不直接取决于所使用发光装置的颜色。在此特别有利的是，平面地加设这种装饰层、即其不具有出口。此外，可通过这种方式实现在所述至少一个发光装置的关断状态中不可见的装饰。
此外有利的是，在装饰层上加设局部的、关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱不透明的层、尤其是金属层，其具有光学信息。
由此可实现定义的光射出几何形状。这尤其适合与平面加设的装饰结合。因此也可确保在所述至少一个发光装置发光时仅能看到希望的光学信息。
此外有利的是，在装饰层和/或载体层和/或塑料层中设置光学活性浮雕结构、尤其是衍射结构、零阶衍射结构、宏结构、透镜结构、微透镜结构、微棱镜结构，尤其是如此实现，即通过在尤其是制造装饰层时的复制和/或通过成型到设置在注塑模具中的阴模的塑料层中。阴模在此可与相应模具半部一体连接或作为替代方案可构造为单独的嵌件或插件。
通过这种结构也可有针对性地控制从多层体的光射出。根据浮雕结构和其关于所述至少一个发光装置的相对布置在此可在局部区域上有针对性地辅助或防止由发光装置发出的光的耦出。
此外有利的是，在注塑塑料层时使用至少两种塑料材料，其在光学特性、尤其是其光学折射率方面互不相同。
这可借助不同的多组分注塑工艺实现。例如可顺序地在不同注塑模具中浇注不同的塑料材料。或者也可为了顺序的浇注步骤而改变一个注塑模具的几何形状，例如通过适合的滑块。塑料层或载体层也可定位于转台上，该转台可为了顺序的浇注步骤驶近不同的模具嵌件。
根据由不同塑料材料制成的塑料层部分区域的几何形状、尤其是根据这些部分区域之间的界面形状并且根据折射率的差异可由此实现不同效果，其也可用于光导。尤其是可通过光折射实现透镜效果或通过界面上的全反射实现反射镜面。
此外有利的是，在载体层上加设用于接触所述至少一个发光装置的印制导线层。
由此可省却外部接触装置、如附加的印制导线板，这尤其简化了多层体的制造和安装。借助印制导线层也可接触其它可能存在于载体层上的电子元件、如传感器、天线结构或类似物。
在此有利的是，印制导线层通过金属、尤其是铝、银、铬、铜，金或其合金的气相喷镀、溅射、电沉积或层压、和/或通过加设导电颜料、纳米颗粒、ITO(铟锡氧化物)、ATO(锑锡氧化物)、导电性有机聚合物、尤其是PEDOT(聚3,4-乙撑二氧噻吩)或PANI(聚苯胺)、碳纳米管、石墨或炭黑制成并且具有1nm至500μm、优选10nm至50μm的层厚度。
优选印制导线层具有至少一个耦合面，垂直于载体层看在载体层的背离所述至少一个发光装置的侧面上加设互补的耦合面。
通过互补的耦合面，交流电压可电容地耦合到印制导线层中。因此无须连续的导体结构延伸到多层体的表面上，以便为发光装置或其它电子元件供给电压或向其传送控制信号。
替代或附加地，印制导线层具有至少一个绕组结构和/或天线结构，垂直于载体层看在载体层的背离所述至少一个发光装置的侧面上加设互补的绕组结构和/或天线结构。
这也使得可以实现无接触地耦入交流电压和/或传送控制信号。但在此情况下耦入以感应方式进行。
此外，可在载体层上设置至少一个电接触元件，其电接触印制导线层并且其在注塑塑料层时最多部分被塑料材料封闭。
在此情况下印制导线层向外直接接触。必要时这可通过适合的插接连接器或类似物实现。
在此有利的是，作为电接触元件设置贯穿载体层的直通连接和/或压接元件。
替代或附加地，在注塑塑料层时可使印制导线层的至少一个部分区域不被塑料材料封闭和/或在注塑塑料层后可将载体层的部分区域——在其上设有印制导线层的至少一个部分区域——与塑料层分离。
如此也可实现印制导线层的直接接通。
附图说明
现在借助实施例详细说明本发明。附图如下：
图1为多层体的一种实施例，其包括装饰层和具有发光元件的载体层以及在一侧被背面注塑的塑料层；
图2为多层体的一种替代实施例，其包括装饰层和具有发光元件的载体层以及设置在装饰层和载体层之间的塑料层；
图3为集成有印制导线的光学辅助层的示意图；
图4为多层体的一种替代实施例，其包括装饰层和具有发光元件的载体层以及设置在装饰层和载体层之间的塑料层；
图5为多层体的一种替代实施例，其包括装饰层和具有发光元件的载体层以及在一侧被背面注塑的塑料层；
图6为多层体的一种实施例的俯视图，其包括间接从后面被照射的装饰；
图7为根据图6的多层体的剖面图；
图8为多层体的一种实施例的俯视图，其包括直接从后面被照射的装饰；
图9为根据图8的多层体的剖面图；
图10为多层体的一种替代实施例，其在塑料层中具有散射颗粒；
图11为多层体的一种替代实施例，其具有全表面光栅；
图12为多层体的一种替代实施例，其在塑料层和载体层中具有全表面光栅；
图13为多层体的一种替代实施例，其在塑料层中具有部分表面光栅；
图14为多层体的一种替代实施例，其包括具有反射结构的多组分塑料层；
图15为多层体的一种替代实施例，其包括具有透镜结构的多组分塑料层；
图16为多层体的一种替代实施例，其包括贯穿载体层的直通连接；
图17为多层体的一种替代实施例，其包括侧面的压接连接；
图18为多层体的一种替代实施例，其包括电容接触；
图19为多层体的一种替代实施例，其包括感应接触；
图20为多层体的一种替代实施例，其包括部分可接近的印制导线层；
图21为多层体的一种替代实施例，其包括部分地在边缘可接近的印制导线层；
图22为多层体的一种替代实施例，其包括部分可分离的载体层。
具体实施方式
图1示出多层体1的第一种实施例。该多层体包括载体层2。在载体层2的一侧上加设光学辅助层3，在辅助层上又设置装饰层4。在装饰层4中设置缺口41，该缺口41也贯穿辅助层3。替代并且在此未示出地，在缺口41中也可设有光学透明漆或其它材料。
在载体层2的背离辅助层3和装饰层4的侧面上加设印制导线层5，借助其接触发光装置6。
在发光装置6侧注塑塑料层7，在该塑料层上邻接另一光学辅助层3'。
载体层2可构造为膜。优选该膜由PET、PEN、PC、PVC、PLA、PMMA或ABS制成并且具有1μm至500μm、优选20μm至300μm的层厚度。
作为替代方案，载体层可构造为尤其是由FR4、聚酰亚胺或纸制成的电路板并且具有50μm至2mm、优选100μm至1.5mm的层厚度。
辅助层3、3'可构造为反射层或吸收层并且尤其是应确保每个发光装置6仅通过相配的缺口41可见，以避免散射光。通过反射层应改善发光装置在缺口上的光输出，其方式是，将侧向散射的光反射到缺口中。
反射层优选通过金属、尤其是铝、银、铬、铜、金或其合金的气相喷镀、溅射或类似方法制成并且具有1nm至500nm、优选5nm至100nm的层厚度。
可为吸收层使用含有颜料的、尤其是含有炭黑颜料的漆，其具有0.1μm至50μm、优选1μm至20μm的层厚度。
装饰层4可构造为膜、尤其是层压膜或IMD膜(IMD＝模内装饰)。装饰层优选具有0.1μm至50μm、优选1μm至20μm的层厚度。
作为替代方案，装饰层4也可以是印刷层或漆层。该层优选通过印刷、尤其是通过丝网印刷、凹版印刷或移印和/或通过在载体层和/或塑料层上涂漆来加设。
装饰层4本身又可包括多个层或多个具有不同光学特性的区域，使得可实现复杂的视觉设计。下面将借助其它实施例说明装饰层4设计的特殊可能性。
印制导线层5优选通过金属、尤其是铝、银、铬、铜、金或其合金的气相喷镀、溅射、电沉积或层压和/或通过加设导电颜料、纳米颗粒、ITO、ATO、导电性有机聚合物、尤其是PEDOT或PANI、碳纳米管、石墨或炭黑制成并且具有1nm至500μm、优选10nm至50μm的层厚度。
如图3所示，印制导线层5也可集成到光学辅助层3中并且同时提供光学特性。例如光学辅助层可以是由气相喷镀、溅射或印刷的金属层制成的金属反射层并且借助适合的结构化同时提供相应的金属导电印制导线。
发光装置6优选是发光二极管、在此尤其可使用SMD-LED，其具有400μm至20mm、优选0.6mm至2mm的长度、200μm至5mm、优选0.3mm至1.25mm的宽度、和200μm至5mm、优选0.2mm至1.5mm的高度，和/或Chip-LED，其具有100μm至2mm、优选0.2mm至0.5mm的长度、100μm至2mm、优选0.2mm至0.5mm的宽度、和50μm至250μm、优选75μm至125μm的高度。作为替代方案，原则上也可使用有机发光二极管(OLED)、发光单元(LEC)或电致发光显示器。
塑料层7优选通过注塑制成。为此将包括载体层2和设置其上的层3、4、5以及发光装置6的复合体放入注塑模具的型腔中并且利用塑料材料被背面注塑。为了改善载体层2和塑料层7之间的附着，选择性地可在包括载体层2和设置其上的层3、4、5以及发光装置6的复合体的朝向塑料层7的一侧上加设可热活化的粘合剂层。
作为塑料材料在此优选使用PMMA、ABS、PS、PE、PP、PC、POM、PA、ASA、SAN或TPU。也可以是这些塑料的组合——作为混合物或在多组分工艺中。
塑料层7的注塑在此在优选预调温的模具中在150℃至350℃、优选200℃至300℃的材料温度下和/或在500bar至2800bar、优选700bar至2500bar的压力下进行。
下面所描述的多层体1的其它实施例与前述实施例的区别主要在于层和构件的数量、布置和几何设计。各层和元件的前述特征在此也适用于下述实施例。
在根据图2的实施例中，装饰层4和光学辅助层设置在塑料层7的第一侧上并且载体层2连同印制导线层5和发光装置6设置在塑料层7的相对置侧上。发光装置在此背离塑料层7并且在此情况下不与缺口41重合，因此缺口间接地从后面被照射。
在该方案中，装饰层4与光学辅助层3一起通过IMD过程直接被加设到塑料层7上。具有LED6的载体层2被放置到注塑模具的与装饰层4相对置的一侧上且载体层2朝向注塑材料方向。装饰载体层2以及将其加设到塑料层7上在此可在一个工作过程中完成。
根据图4的实施方式与此类似地构造。该实施方式与图2实施方式的区别仅在于，载体层2连同发光装置6和印制导线层5朝向塑料层7定向并且发光装置6与缺口41重合，使得缺口直接从后面被照射。在载体层2的背离发光装置6的侧面上在此设有另一辅助层3'，该辅助层防止光从该侧射出和/或将向后反射的光向前方反射，从而改善光输出。但如应避免相邻发光装置的散射光进入缺口中，则该光学辅助层3'构造成吸收性的。
在根据图5的实施方式中与根据图1的实施方式一样在一侧注塑塑料层7。但在此与图1不同，装饰层4、印制导线层5和发光装置6设置在载体层2的同一侧上并且朝向塑料层7定向。在此省却了光学辅助层3、3'。
图6示出多层体1的另一种实施方式的俯视图。图7以示意性剖面图示出同一多层体1。LED6的光在此间接耦出。LED优选未定位于装饰层4中的缺口41下方。这在光应通过较大的或分布的较小的出口均匀分布时尤为有利。在此情况下有利的是，将选择性的光学辅助层3、3'构造为镜反射的、如镜反射气相喷镀或溅射的金属层，使得尽可能多的光反射到出口41中。
有时出于设计原因要求在LED 6关断时不能看到发光结构，或装饰层4在接通状态中改变LED光的颜色。这可通过下述方式实现：装饰层4如图6所示在LED6上构造成连续的。在此装饰层可包括具有不同颜色、结构和透明度的区域42、43，所述区域形成希望的装饰。
当表面为单色并且待显示结构仅应在LED6接通状态中被照亮成可见的时，尤为有利的是，连续印刷装饰层4。发光结构在此优选通过金属或特别是不透光的层3形成，该层包括作为缺口的待显示结构(即构成装饰层4下方的荫罩)。在此可使用图1中所示的层顺序，区别在于，无缺口41地印刷装饰层4。
如LED6——例如作为指示器——应直接可见，则如图8和9所示装饰层4可直接在LED6上方沿视向具有缺口41。在此位于LED6直接光路之外的光学辅助层3、3'应构造成尽可能吸光的，以防止光从相邻缺口41射出(串扰或光学“串音”)。
如应实现表面均匀的光效果，例如当LED6应从后面照射字符时，则需要尽可能均匀的光分布。光的均匀化可通过使用大量LED6(极为复杂且昂贵)或通过在塑料层7的注塑材料和/或载体层2中使用散射颗粒71和/或均匀分布的荧光染料来实现。这在图10中示出。
在此可通过材料的染色和/或荧光来制造附加的颜色效果。代替可溶的荧光染料也可使用不溶性荧光颜料，其同时用作光散射颗粒71。
光散射颗粒71在此可包括无机颜料和/或尤其是由二氧化硅、热解硅酸、二氧化钛、硫化锌或金属制成的颗粒，其具有5nm至500μm、优选500nm至100μm的粒度。
在塑料层7和/或装饰层4中可加工细光栅72，其防止或辅助光耦出。优选亚波长光栅适合于此、但相对深和/或粗的结构、尤其是折射作用的微棱镜也适合于此。亚波长光栅的优选光栅参数是优选200nm至500nm的周期以及优选100nm至500nm的光栅深度。光栅类型在此优选选自直链、交叉或六边形光栅。在使用微棱镜时，棱镜的横向尺寸dx或dy为1μm至100μm、优选5μm至50μm。结构深度优选大约是横向尺寸的0.3至2倍。微棱镜可规则、即周期性或随机及伪随机地设置。
在此光栅72可全表面(参见图11)或仅在缺口41区域中(参见图13)设置在装饰层4和/或光学辅助层3和/或塑料层7中。
例如通过复制或结构化注塑模具来在注塑塑料层7时成形光栅72。
作为其它方案，选择性地可在载体层2上构造另一光栅21，如图12所示。在此缺口41未被光栅72覆盖。箭头示出由LED6发出的光的可能光路。
此外，可使用两种不同的、具有不同光学折射率的注塑材料，其分别形成塑料层7的部分区域73、74，以便如图15所示尤其是通过光折射产生透镜效果，或如图14所示在界面上反射光。例如可防止多个出口41之间的串扰、即光学“串音”或改善出口41上的光输出。
在这种情况下塑料层7通过双组分注塑成形。在分开的模具中注射区域73、74、即首先在LED6上注射区域73，随后取出工件并放入第二模具内。然后在那里注射区域74。
另一种可能性在于使用转台。在此例如首先注射区域73。然后打开模具并且构件随转台继续旋转半圈，使得其与第二模具嵌件相对置。然后在那里注射区域74。
与此同时，将区域73设置在第二工件上。在第一工件上注射区域74后，取出完成的第一工件并且转台再次旋转半圈。
也可想到使用这样的模具，在其中可通过使用滑块改变型腔。
下面的实施例涉及印制导线层5的电接触。这可通过直接的电流接通或无接触地实现。
为了直接接通，如图16所示例如可设置贯穿载体层2的直通连接8(VIA，垂直互连访问)。由此产生馈电线与印制导线层5的直接连接。这种直通连接8例如可电化学地、通过有针对性地在之前于载体层2内制出的孔中沉积金属或通过压入金属销来实现。也可想到使用压接技术。两者均在载体层2通过注塑处理之前进行。
另一种借助压接的接通可能性在于使用第二印制导线基板9，其如图17所示在印制导线层5侧面放置在载体层2上并且借助压接技术锚固。
通过这种方式可从多层体1侧面引出接触。这种以机械方式建立的连接可在注塑过程之前在单独的步骤中制出或在注塑过程期间借助集成的压接工具形成。
为了连接印制导线基板，不仅可使用机械连接技术，也可使用粘接或钎焊。在工艺中该步骤可在注塑过程之前单独进行。
可电容地实现印制导线层5的间接接通，如图18所示。电容耦合的基础是印制导线层5中的两个耦合面51，其必须分别至少在部分区域上定位在相配的外侧耦合面10上方。在加设交变电场时，在通过上下叠置的耦合面10、51形成的电容器上产生反向场，使得电流可流过与耦合面51接触的用电器。
代替上下叠置的耦合面也可使用与此类似设置的天线结构52、11，以便实现感应耦合。理想的是，这样调谐天线结构，使得外部发射天线11与内部接收天线52谐振地工作。基本结构在图19中示出。
在该示例中也通过感应耦合在印制导线层5中产生交流电，而无须直接接触印制导线层。也可借助适合的构件整流。此外还可根据天线11、52的尺寸和形状调节谐振频率和有效距离。通过调制信号还可将信息或控制命令传输至集成在载体层上的封闭的电子装置。外部天线52也可直接加设到载体层2上或在制成多层体1后加设。
另一种直接接触印制导线层5的可能性在于，在注塑塑料层7时不完全以塑料封闭印制导线层5。在此可如图20所示在塑料层7中空出缺口75，或塑料层7不加设至载体层2的边缘，使得产生载体层2的突出的接片22，可在该接片22上接触印制导线层5(参见图21)。
作为替代方案，如图22所示也可在注塑塑料层7后将载体层2的部分区域23——印制导线层5延伸到该部分区域上——与塑料层7分离。为此必要时可在注塑前在部分区域23上加设相应的分离层。分离层优选由蜡、硅氧烷聚合物或含氟聚合物(如)制成并且具有10nm至5μm、优选100nm至1μm的层厚度。
附图标记列表
1 多层体
2 载体层
3、3' 光学辅助层
4 装饰层
5 印制导线层
6 发光装置
7 塑料层
8 直通连接
9 印制导线基板
10 耦合面
11 天线结构
21 光栅结构
22 接片
23 载体层的可分离区域
41 缺口
42、43 载体层区域
51 耦合面
52 天线结构
71 散射颗粒
72 光栅结构
73、74 塑料层区域
75 缺口

Claims (85)

1.一种用于制造多层体的方法，包括以下步骤：
提供载体层，在该载体层上设置至少一个发光装置；
在所述载体层的背离所述至少一个发光装置的侧面上施加第一光学辅助层，所述第一光学辅助层具有至少一个缺口；
在第一光学辅助层上提供装饰层，所述装饰层具有与第一光学辅助层的所述至少一个缺口对齐的至少一个缺口；
在注塑模具中在载体层和/或装饰层上注塑塑料层；并且
在所述塑料层的背离所述第一光学辅助层的侧面上施加第二光学辅助层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光装置是LED。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装饰层和载体层固定在注塑模具的一个模具半部中并且在一侧被背面注塑。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述装饰层和载体层固定在注塑模具的一个模具半部中并且在一侧被背面注塑。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述装饰层和载体层通过机械夹紧装置和/或真空固定在注塑模具的一个模具半部中并且在一侧被背面注塑。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述塑料层注塑到载体层的背离所述至少一个发光装置的侧面和装饰层之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述塑料层注塑到载体层的朝向所述至少一个发光装置的侧面和装饰层之间。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，将所述装饰层固定在注塑模具的第一模具半部中并且将所述载体层固定在注塑模具的第二模具半部中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过机械夹紧装置和/或真空，将所述装饰层固定在注塑模具的第一模具半部中并且将所述载体层固定在注塑模具的第二模具半部中。
10.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述装饰层具有0.1μm至50μm的层厚度。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述装饰层具有1μm至20μm的层厚度。
12.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述装饰层通过在载体层和/或塑料层上印刷和/或涂漆提供。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述装饰层通过在载体层和/或塑料层上丝网印刷、凹版印刷或移印提供。
14.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述载体层作为膜提供，并且具有1μm至500μm的层厚度。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述载体层作为由PET、PEN、PC、PVC、Kapton、PLA、PMMA或ABS制成的膜提供。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述载体层具有20μm至300μm的层厚度。
17.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述载体层作为印制电路板提供并且具有50μm至2mm的层厚度。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述载体层作为由FR4、聚酰亚胺或纸制成的印制电路板提供。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述载体层具有100μm至1.5mm的层厚度。
20.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，为了注塑塑料层，使用PMMA、ABS、PS、PE、PP、PC、POM、PA、ASA、SAN或TPU中的至少一种塑料材料。
21.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，塑料层的注塑在模具中在150℃至350℃的材料温度下和/或在500bar至2800bar的压力下进行。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，塑料层的注塑在预调温的模具中在150℃至350℃的材料温度下和/或在500bar至2800bar的压力下进行。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，塑料层的注塑在模具中在200℃至300℃的材料温度下进行。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，塑料层的注塑在模具中在700bar至2500bar的压力下进行。
25.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，为了注塑塑料层使用这样的注塑模具，该注塑模具的型腔具有至少两个平面的且平行的内壁。
26.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，为了注塑塑料层使用这样的注塑模具，该注塑模具的型腔具有至少一个弯曲的内壁。
27.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，作为发光装置使用SMD-LED，其具有400μm至20mm的长度，具有200μm至5mm的宽度并且具有200μm至5mm的高度，和/或作为发光装置使用Chip-LED，其具有100μm至2mm的长度，具有100μm至2mm的宽度并且具有50μm至250μm的高度。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，作为发光装置使用SMD-LED，其具有0.6mm至2mm的长度，具有0.3mm至1.25mm的宽度并且具有0.2mm至1.5mm的高度，和/或作为发光装置使用Chip-LED，其具有0.2mm至0.5mm的长度，具有0.2mm至0.5mm的宽度并且具有75μm至125μm的高度。
29.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述第一和第二光学辅助层中的至少一个光学辅助层是反射层或吸收层。
30.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述第一和第二光学辅助层中的至少一个光学辅助层通过金属的气相喷镀或溅射制成并且具有1nm至500nm的层厚度，或通过印刷含有金属颜料的漆制成并且具有0.1μm至50μm的层厚度。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述第一和第二光学辅助层中的至少一个光学辅助层通过铝、银、铬、铜、金或其合金的气相喷镀或溅射制成并且具有5nm至100nm的层厚度。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述第一和第二光学辅助层中的至少一个光学辅助层通过印刷含有金属颜料的漆制成并且具有1μm至20μm的层厚度。
33.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述第一和第二光学辅助层中的至少一个光学辅助层通过加设含有颜料的漆制成并且具有0.1μm至50μm的层厚度。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述第一和第二光学辅助层中的至少一个光学辅助层通过加设含有炭黑颜料的漆制成并且具有1μm至20μm的层厚度。
35.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所提供的装饰层包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，该第一区域关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱至少是部分透明的，该第二区域关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱是不透明的。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，装饰层设置成，使得所述至少一个发光装置垂直于装饰层的表面看与所述至少一个第一区域重合。
37.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，装饰层设置成，使得所述至少一个发光装置垂直于装饰层表面看与所述至少一个第二区域重合。
38.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，向用于注塑塑料层的塑料材料和/或构成载体层的层的材料中添加着色剂，这些添加的材料在由所述至少一个发光装置发出的光的波长范围中吸收和/或散射和/或能被激发为在可见波长范围内的荧光或磷光。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，向用于注塑塑料层的塑料材料和/或构成载体层的层的材料中添加染料和/或颜料和/或颗粒和/或量子点材料。
40.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所添加的着色剂包括无机颜料和/或颗粒，该颗粒具有5nm至500μm的粒度。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，所添加的着色剂包括无机颜料和/或由二氧化硅、热解硅酸、二氧化钛、硫化锌或金属制成的颗粒，该颗粒具有500nm至100μm的粒度。
42.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述载体层的表面是无光泽的。
43.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，提供具有多个区域的装饰层，这些区域关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱在颜色和/或透明度方面互不相同。
44.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在装饰层上加设局部的、关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱不透明的层，其具有光学信息。
45.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在装饰层上加设局部的、关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱不透明的金属层，其具有光学信息。
46.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在装饰层和/或载体层和/或塑料层中设置光学活性浮雕结构。
47.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，通过复制和/或通过成形在注塑模具中设置的阴模在装饰层和/或载体层和/或塑料层中设置光学活性浮雕结构。
48.根据权利要求46所述的方法，其特征在于，所述光学活性浮雕结构是衍射结构、零阶衍射结构、宏结构、透镜结构、微透镜结构或微棱镜结构。
49.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在注塑塑料层时使用至少两种在光学特性方面互不相同的塑料材料。
50.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在注塑塑料层时使用至少两种在其折射率方面互不相同的塑料材料。
51.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在载体层上加设用于接触所述至少一个发光装置的印制导线层。
52.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，所述印制导线层通过金属的气相喷镀、溅射、电沉积或层压制成，和/或通过加设导电颜料、纳米颗粒、ITO、ATO、导电性有机聚合物制成，并且具有1nm至500μm的层厚度。
53.根据权利要求52所述的方法，其特征在于，所述印制导线层通过铝、银、铬、铜、金或其合金的气相喷镀、溅射、电沉积或层压制成。
54.根据权利要求52所述的方法，其特征在于，所述印制导线层通过加设PEDOT或PANI、碳纳米管、石墨或炭黑制成。
55.根据权利要求52所述的方法，其特征在于，所述印制导线层具有10nm至50μm的层厚度。
56.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，所述印制导线层具有至少一个耦合面，垂直于载体层看在载体层的背离所述至少一个发光装置的侧面上加设互补的耦合面。
57.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，所述印制导线层具有至少一个绕组结构和/或天线结构，垂直于载体层看在载体层的背离所述至少一个发光装置的侧面上加设互补的绕组结构和/或天线结构。
58.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，在载体层上加设至少一个电接触元件，该电接触元件电接触印制导线层并且电接触元件在注塑塑料层时最多部分地被塑料材料封闭。
59.根据权利要求58所述的方法，其特征在于，作为电接触元件设置贯穿载体层的直通连接和/或设置压接元件。
60.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，在注塑塑料层时使印制导线层的至少一个部分区域不被塑料材料封闭，和/或在注塑塑料层后将载体层的部分区域与塑料层分离，在该部分区域上设置有印制导线层的至少一个部分区域。
61.可借助根据权利要求1至60之一所述的方法制造的多层体，包括载体层、装饰层和注塑的塑料层，在载体层上设置至少一个发光装置。
62.根据权利要求61所述的多层体，其特征在于，所述发光装置是LED。
63.根据权利要求61所述的多层体，其特征在于，所述塑料层由PMMA、ABS、PS、PE、PP、PC、POM、PA、ASA、SAN或TPU制成。
64.根据权利要求61所述的多层体，其特征在于，所述装饰层设置在载体层的背离或朝向所述至少一个发光装置的侧面上。
65.根据权利要求61所述的多层体，其特征在于，所述塑料层设置在载体层的背离或朝向所述至少一个发光装置的侧面和装饰层之间。
66.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，所述装饰层是或具有层厚度为0.1μm至50μm的膜。
67.根据权利要求66所述的多层体，其特征在于，所述装饰层是或具有层厚度为1μm至20μm的膜。
68.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，所述载体层是或具有膜且该膜的层厚度为1μm至500μm，或者所述载体层是或具有印制电路板且该印制电路板的层厚度为50μm至2mm。
69.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，所述载体层是或具有由PET、PEN、PC、PVC、Kapton、PLA、PMMA或ABS制成的膜且该膜的层厚度为20μm至300μm，或者所述载体层是或具有由FR4、聚酰亚胺或纸制成的印制电路板且该印制电路板的层厚度为100μm至1.5mm。
70.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，在装饰层和/或载体层和/或注塑的塑料层上设置至少一个光学辅助层。
71.根据权利要求70所述的多层体，其特征在于，所述光学辅助层是反射层或吸收层，该反射层由金属制成且反射层的层厚度为1nm至500nm，该吸收层由含有颜料的漆制成且吸收层的层厚度为0.1μm至50μm。
72.根据权利要求71所述的多层体，其特征在于，所述反射层由铝、银、铬、铜、金或其合金制成且反射层的层厚度为5nm至100nm，该吸收层由含有碳黑颜料的漆制成且吸收层的层厚度为1μm至20μm。
73.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，所述装饰层包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，该第一区域关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱至少是部分透明的，该第二区域关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱是不透明的，该装饰层设置成，使得所述至少一个发光装置垂直于装饰层的表面看与所述至少一个第一区域和/或所述至少一个第二区域重合。
74.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，所述塑料层和/或载体层包括着色剂或由二氧化硅、热解硅酸、二氧化钛、硫化锌或金属制成的颗粒且粒度为5nm至500μm，和/或包括量子点材料，这些所包括的材料在由所述至少一个发光装置发出的光的波长范围中吸收和/或散射和/或能被激发为在可见波长范围内的荧光或磷光。
75.根据权利要求74所述的多层体，其特征在于，所述着色剂是染料和/或颜料。
76.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，所述塑料层和/或载体层包括无机颜料或由二氧化硅、热解硅酸、二氧化钛、硫化锌或金属制成的颗粒且粒度为500nm至100μm，和/或包括量子点材料，这些所包括的材料在由所述至少一个发光装置发出的光的波长范围中吸收和/或散射和/或能被激发为在可见波长范围内的荧光或磷光。
77.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，所述装饰层具有多个关于由所述至少一个发光装置发出的光的光谱在颜色和/或透明度方面互不相同的区域。
78.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，所述装饰层和/或载体层和/或塑料层具有衍射的光栅结构。
79.根据权利要求61至65之一所述的多层体，其特征在于，所述载体层具有用于接触所述至少一个发光装置的印制导线层。
80.根据权利要求79所述的多层体，其特征在于，所述印制导线层由金属制成和/或由导电的颜料、纳米颗粒、ITO、ATO、导电性有机聚合物制成，并且具有1nm至500μm的层厚度。
81.根据权利要求79所述的多层体，其特征在于，所述印制导线层由铝、银、铬、铜、金或其合金制成和/或由PEDOT或PANI、碳纳米管、石墨或炭黑制成，并且具有10nm至50μm的层厚度。
82.根据权利要求79所述的多层体，其特征在于，所述印制导线层具有至少一个电接触元件。
83.根据权利要求82所述的多层体，其特征在于，所述电接触元件是耦合面和/或绕组结构和/或天线结构，其与载体层的背离所述至少一个发光装置的侧面上的互补的耦合面和/或绕组结构和/或天线结构重合设置。
84.根据权利要求79所述的多层体，其特征在于，所述载体层具有至少一个电接触元件，该电接触元件电接触印制导线层并且电接触元件能从多层体外侧被电接触。
85.根据权利要求84所述的多层体，其特征在于，所述电接触元件是贯穿载体层的直通连接和/或压接元件和/或印制导线层的部分区域，该部分区域未被塑料层覆盖或塑料层能从该部分区域上可逆地分离。
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