EP4297981A1 - Schichtkörper mit dekorationsschicht, verbund aus schichtkörper und formkörper sowie verfahren zur herstellung des schichtkörpers - Google Patents

Schichtkörper mit dekorationsschicht, verbund aus schichtkörper und formkörper sowie verfahren zur herstellung des schichtkörpers

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Publication number
EP4297981A1
EP4297981A1 EP22709660.9A EP22709660A EP4297981A1 EP 4297981 A1 EP4297981 A1 EP 4297981A1 EP 22709660 A EP22709660 A EP 22709660A EP 4297981 A1 EP4297981 A1 EP 4297981A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
laser
laminated body
body according
decorative layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22709660.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Clemens
Martin Hahn
Jörg STIERAND
Mathias Gruber
Johannes Schad
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
PolyIC GmbH and Co KG
Original Assignee
Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
PolyIC GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leonhard Kurz Stiftung and Co KG, PolyIC GmbH and Co KG filed Critical Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Publication of EP4297981A1 publication Critical patent/EP4297981A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • Laminated body with decorative layer Composite of layered body and molded body and method for producing the layered body
  • the invention relates to a laminated body with a decorative layer over an electrical functional layer such as a touch sensor field, which provides, for example, a touch panel, slider, and/or other touch functionality, and a composite formed with this laminated body with a molded body such as a panel in a vehicle or on a machine and manufacturing method for manufacturing the laminated body.
  • an electrical functional layer such as a touch sensor field
  • a composite formed with this laminated body with a molded body such as a panel in a vehicle or on a machine and manufacturing method for manufacturing the laminated body.
  • decorative and / or functional layered bodies such as bodies such as glass, metal and / or plastic panels in combination with moldings - designed with appropriate design - controls of the corresponding vehicles, means of communication, cell phones, computers and / or machines, e.g Coffee maker, washing machine, pose.
  • the individualization and construction of such a decorative layered body requires printing machines that are not available everywhere.
  • the decorative layered body which provides the information and the operating functionality, is usually placed on the molded body without a position tolerance that is sufficient for mass production. There is therefore a need to individualize decorative layered bodies, in particular the layered bodies with electrical functions such as LEDs, touch sensors, touch sensor fields, multi-touch screens after delivery by the manufacturer on site by the customer using simple measures - i.e.
  • the invention relates to the construction of HMIs, i.e. human-machine interface components, with good positioning and/or or sharp symbols in combination with electrically conductive functional layers - e.g. B. touch sensors - is difficult.
  • a decorative film for example, can be adversely affected during the subsequent back-injection process.
  • a metallic foil such as metallic, non-conductive indium, which is semi-transparent
  • the desired mirror effect with translucent symbols and at the same time an electrically conductive functional layer, for example a touch sensor can result in a large number of unacceptable components being rejected in mass production to lead.
  • DE 102018 123473 A1 discloses a decorative film in which a transparent laser protective lacquer layer is arranged centrally between two colored lacquer layers.
  • the disadvantage of this is that the second colored lacquer layer is expensive and the laser protective lacquer layer is complex to place between two colored lacquer layers.
  • the subject matter of the present invention is a laminated body with at least one electrically conductive functional layer, a decorative layer and translucent laser protective layer, the laser protective layer being arranged between the decorative layer and the electrically conductive functional layer in such a way that it is adjacent to the electrically conductive functional layer without a colored lacquer layer in between.
  • the subject of the invention is a composite of the layered body with a shaped body, the layered body being arranged between a light source and the surface of the shaped body facing the viewer.
  • the subject matter of the present invention is a method for producing a laminated body, comprising at least one electrically conductive functional layer, at least one decorative layer and at least one laser protection layer, the laser protective layer being arranged between the decorative layer and the electrically conductive functional layer in such a way that it is attached to the electrically conductive layer without a colored lacquer layer in between Functional layer is adjacent and the method includes the following steps, which are carried out in particular in the following order: a) Provision of an electrically conductive functional layer b) Application of at least one translucent laser protection layer, in particular by means of printing, coating, laminating, embossing and/or laminating processes and/or by means of physical vapor deposition, without an intervening colored lacquer layer adjacent to the electrically conductive one Functional layer c) application of at least one decorative layer, in particular by means of printing, coating, laminating, embossing and/or lamination processes and/or by means of physical vapor deposition onto the translucent laser protection layer and d) removal of one or
  • a layered body comprising a layer stack, with an electrically conductive functional layer that provides electrical or electronic functionality, such as a touch sensor, a display, a multi-touch sensor, through a decorative layer that is ablated by means of a laser - and/or can be written on, both "end-of-line" and after sale and delivery on site by the customer and/or after installation in a plastic molded part, can be easily individualized if
  • the layer structure mentioned here of decoration layer, laser protection layer and electrically conductive functional layer generally comprises more than three layers, because firstly each of the layers mentioned can be constructed in one or more layers and secondly, one or more, identical or different, layers of adhesive, primer, protective layers and any combination of the aforementioned layers can also be provided between the layers.
  • a laser protection layer is therefore provided between the decoration layer and the electrical functional layer in such a way that the laser protection layer adjoins the electrically conductive functional layer without an intervening colored lacquer layer.
  • a laser system with a wavelength of 380 nm to 1400 nm is used for inscribing and/or decorating the decorative layer.
  • the shaped body is, for example, a glass, metal and/or plastic panel, as used in vehicle cockpits, machine control panels and the like.
  • the moldings according to the invention can also include any combination of materials.
  • the composite of shaped body and layered body can, for example, be backlit and is e.g.
  • a means of communication such as a computer, a mobile phone, etc.
  • the "laser protection layer” provided here which can be designed in one or more layers, is designed in such a way that it scatters and/or deflects the laser beam that may pass through the decorative layer in such a way that it does not - completely - penetrate the laser protection layer and/or its power density reduced to such an extent that lower layers, in particular the electrically conductive functional layer(s), are not damaged. Provision is preferably made for the scattering of the impinging laser beam to be sufficient on the surface of the laser protective layer so that the laser protective layer itself is not damaged by a laser beam penetrating the decorative layer, either through the entire layer thickness of the laser protective layer or on the surface.
  • one or both surface(s) of the laser protection layer are structured, in particular light-scattering surface structures can be provided.
  • the “surface” refers in each case to the larger surface. In the case of one layer of a stack of layers, this is basically the surface that forms the area—that is, as a rule, the extent in the x, y direction, not the one that describes the height, that is, the extent in the z direction.
  • a laser system with a wavelength of 380 nm to 1400 nm is used for ablating, inscribing and/or partially removing the decorative layer and thus for inscribing and/or decorating the decorative layer.
  • the laser protection layer is preferably arranged directly--that is to say adjacent to the decorative layer--under certain circumstances, of course, with appropriate intermediate layers for gluing and/or primers.
  • the laser protection layer protects the underlying layers of the layer stack, in particular the electrically conductive functional layer adjoining the laser protection layer without an intervening colored lacquer layer, from mechanical, physical and/or chemical environmental influences, and above all from damage caused by laser radiation.
  • Laser removal of one or more areas of the decorative layer removes areas depicting images, patterns and/or alphanumeric characters. These are, for example, logos, symbols, pictograms, figures, letters, words, numbers, digits. By removing them using a laser, these areas then become recognizable and/or legible for the viewer.
  • Process step d) “Removal by means of a laser” can also be followed and/or included by mechanical processing.
  • the decorative layer can be removed in whole or in part.
  • the "partial" removal of areas of the decorative layer means that the complete layer in the area was not removed, in the sense of a hole at the point in the layer and possible damage to an underlying layer, but that only a depression was created.
  • a region of the decorative layer is, for example, partially vaporized by the laser irradiation, so that it is completely removed.
  • Lasers can be used to ablate through the decorative layer, or only to a certain percentage of the layer thickness.
  • the laser protection layer has, for example, a layer thickness in the range between 0.5 ⁇ m and 1000 ⁇ m, preferably between 1 ⁇ m and 800 ⁇ m, preferably in the range from 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, in particular between 1 ⁇ m and 200 ⁇ m, preferably between 1 ⁇ m and 150 ⁇ m, e.g. in the range between 50 pm and 120 pm, particularly preferably between 75 pm and 100 pm.
  • a laser protection layer according to the invention can be formed in one layer--as a single layer--or in multiple layers--as a layer stack of several individual layers.
  • the layer thicknesses and/or the materials of the individual layers of a laser protection layer can be the same or different.
  • the laser protection layer can be present, for example, as a film or as a Composite and/or laminate of several foils.
  • a film that is part of the laser protection layer can also be coated.
  • films and/or individual layers that are part of the laser protection layer can include the same or different fillers.
  • the laser protection layer comprises at least one individual layer, the particles that bring about the scattering of the light, in particular a laser beam.
  • a preferably homogeneous distribution of light-scattering particles within a layer increases the protection of the layers underneath the laser protection layer from damage by laser treatment.
  • bubbles, vesicles and/or pores can also be provided there in at least one individual layer of the laser protection layer. Pores or bubbles can also serve as scattering centers and thus account for the protective effect of the laser protection layer.
  • the laser protection layer or an individual layer of a laser protection layer, can comprise open and/or closed pores, for example. Open pores are superficial on the sheet and closed pores are embedded in the sheet.
  • the laser protection layer advantageously comprises a matrix material, in particular a glass, such as a thin glass, and/or a carbon-based polymer.
  • the matrix material of the laser protection layer can be monomers, oligomers, polymers and/or copolymers, preferably made from compounds such as polymethyl methacrylate (PMMA),
  • Polyetherimide PEI
  • PE polyacrylate
  • PET polycarbonate
  • PA polyamide
  • PET polyethylene terephthalate
  • POM polyoxymethylene
  • PI polyimide
  • PU Polyurethane
  • PES polysulfone
  • the layered body has a laser protection layer which has a transmission of at least 25%, preferably at least 75%, more preferably at least 85%.
  • the translucent laser protection layer diffusely scatters transmitted light, in particular light in the wavelength range between 380 nm and 1400 nm.
  • the transilluminatable laser protection layer has a haze value of at least 30 haze units, in particular at least 50 haze units, preferably at least 70 haze units and particularly preferably at least 85 haze units.
  • the haze value is preferably determined in haze units in transmission according to the ASTM D 1003 standard.
  • the haze value is measured using the "BYK haze-gard i" measuring device from Byk-Gardener, Geretsried,
  • the layer or film to be measured is preferably held in the open sample chamber of the measuring device and applied to the so-called “haze port” of the device in particular for the haze value, with the measurement advantageously being carried out using standard light D65.
  • the result of the measurement is then preferably displayed on the screen of the measuring device.
  • the haze value is advantageously given in percent (%). Therefore it is possible that the unit of the haze value in this case is percent (%).
  • the value range of the haze value is therefore preferably 0-100%. So it is possible that the haze units are percentages or that the haze units represent percentages.
  • the maximum value is preferably 100%. Any values higher than 100% may occur, for example, in particular depending on the measuring principle used, are caused by additional scattered light effects and/or reflection effects during the measurement.
  • haze is preferably understood to mean diffuse scattering, in particular large-angle scattering, which in particular leads to a decrease in imaging quality.
  • the scattering centers are preferably particles or inhomogeneities in the material, on which in particular the light is scattered in all spatial directions, with advantageously only a low scattering intensity occurring at each solid angle. In particular, this causes a reduction in contrast, a diffuse image and/or a milky-cloudy appearance, with this effect preferably being referred to as haze or turbidity.
  • the haze value is preferably a measure of the turbidity of transparent and/or translucent samples, for example plastic layers and/or films.
  • the translucent, i.e. partially translucent, laser protection layer has, for example, a milky-cloudy and/or translucent appearance and more than 30%, preferably more than 50%, more preferably more than 70%, particularly preferably more than 85% of the transmitted light, in particular from the wavelength range between 380 nm and 1400 nm, by more than 2.5° from the direction of the incident light beam.
  • the translucent laser protective layer can be colored, in particular for the translucent laser protective layer to be colored by means of dyes and/or colored pigments.
  • the degree of pigmentation of the transilluminatable laser protection layer is preferably less than 15%, preferably less than 10%, more preferably less than 5%.
  • the degree of pigmentation says nothing about the amount of other particles present.
  • the laser protection layer advantageously protects underlying layers of the layered body not only from damage caused by targeted laser irradiation, but also from mechanical, physical and/or chemical environmental influences.
  • the decoration layer is preferably opaque and/or the decoration layer has a transmission, in particular in the wavelength range between 380 nm and 1400 nm, of at most 50%, preferably at most 20%, more preferably at most 5%.
  • the result of this is that the decorative layer, in particular when viewed from the side, creates a dark optical impression, in particular which provides a background that appears dark with regard to possible backlighting. In this way, in particular, a particularly high contrast can be achieved between the backlighting and this background, and the backlighting can be perceived sufficiently well even with low backlighting luminous intensities.
  • the decorative layer preferably has a layer thickness of between 0.1 gm and 50 gm, preferably between 0.3 gm and 30 gm, particularly preferably a layer thickness of 0.5 gm to 17 gm, for example 7 gm.
  • the decorative layer is also possible for the decorative layer to be multi-layered, in particular for the decorative layer to be formed from two or more partial layers, with the two or more partial layers preferably each having a layer thickness of between 0.1 gm and 50 gm, more preferably between 0.5 gm and 5 0gm.
  • the partial layers can have the same or different transparency, color and layer thickness.
  • the partial layers have different colors, in particular from the RGB color space or the CMYK color space.
  • the decorative layer is colored, in particular that the decorative layer is colored by means of dyes and/or colored pigments.
  • the degree of pigmentation of the decorative layer is preferably between 5% and 35%, preferably between 20% and 25%. It is desirable for the coloring of the decorative layer to be as opaque as possible, among other things so that the structures under the decorative layer disturb the appearance of the user as little as possible. For this reason, colors with high opacity are chosen for the coloring of the decorative layer.
  • opaque color pigments often contain graphite particles and/or other electrically conductive particles. However, the electrical conductivity that can be generated in the decorative layer in this way disrupts the functionality of the electrically conductive functional layer within the layered body. For this reason, the choice of color pigments for the decorative layer is made in the area of conflict between opacity of the color shade and minimization of the content of electrically conductive color particles.
  • the decorative layer when using a touch function through the electrically conductive functional layer in the layered body, it is advantageous if the decorative layer is not electrically conductive and therefore does not affect the capacitive touch sensitivity.
  • the electrical surface resistance of the decorative layer should be greater than 1 mega ohm per square, advantageously greater than 10 mega ohms per square and particularly advantageously greater than 50 mega ohms per square.
  • the at least one decorative layer comprises a monomer, oligomer and/or polymer, in particular polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene naphthalate (PEN), acrylate, polyamide (PA), and/or acrylonitrile butadiene styrene Copolymer (ABS), in each case present individually and/or in any desired copolymers, mixtures, combinations and/or blends.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PA polyamide
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene Copolymer
  • the at least one decorative layer can be a graphite and/or metal layer, in particular an optically dense metal layer.
  • metals such as aluminum, cobalt, copper, gold, iron, chromium, nickel, silver, platinum,
  • the decorative layer facing the viewer may comprise a polymeric material as described above filled with fillers and/or pigments.
  • the layered body comprises an electrical functional layer, which can also be formed in one or more layers.
  • the electrically conductive functional layer can be in the form of a film composite, for example.
  • the possible layer thicknesses of the electrically conductive functional layer correspond, for example, approximately to those of the laser protection layer, i.e. are in the range between 0.5 ⁇ m and 1000 ⁇ m, preferably between 1 ⁇ m and 500 ⁇ m, the layer thickness is preferably in the range from 50 ⁇ m to 250 ⁇ m, for example between 1 ⁇ m and 200 ⁇ m. particularly preferably between 10 pm and 150 pm, for example in the range between 75 pm and 100 pm.
  • the electrically conductive functional layer comprises, for example, at least one individual layer and/or a metal mesh film.
  • This is an electrical functional layer that contains conductive, non-transparent tracks with a thickness - i.e. extension in the z-direction in the case of a flat functional layer whose area extends in space along the x-y direction - in the range from 2 nm to 5 pm , parallel to the surface of a transparent T essentially forming a pattern arranged so that in the pattern a conductor track distance is realized, which ensures the areal conductivity of the electrical functional layer with simultaneous transparency to the human eye.
  • the electrical functional layer can also comprise a transparent carrier layer, for example in the form of a film or a coated film or a film composite, on which non-transparent electrical conductor tracks - for example as supply lines, which in turn can be located, for example, in an edge region that is not necessarily transparent is, can be accommodated - with a greater thickness of the conductor track, ie for example with a thickness of up to 20 pm, for example in the range of 4 to 14 pm in the z direction and a width in the x and y directions of up to 500 pm , are provided.
  • a transparent carrier layer for example in the form of a film or a coated film or a film composite, on which non-transparent electrical conductor tracks - for example as supply lines, which in turn can be located, for example, in an edge region that is not necessarily transparent is, can be accommodated - with a greater thickness of the conductor track, ie for example with a thickness of up to 20 pm, for example in the range of 4 to 14 pm in the z direction
  • the electrical functional layer represents an electrode
  • the electrical functional layer has electrically conductive functional material on, below and/or in a carrier layer.
  • the electrical functional layer comprises thin metal layers, in particular made of silver, copper, aluminum, gold, nickel, and any alloys thereof, as well as conductive silver, nanosilver, carbon-based conductive material, such as in particular carbon black, carbon nanotubes (CNTs), silver Nanowires (AgNWs), conductive oxide layers, in particular indium tin oxide (ITO), conductive polymers, in particular PEDOT:PSS, alone or in any mixtures and/or combinations on and/or under a carrier layer and/or embedded in a carrier layer.
  • conductive silver, nanosilver, carbon-based conductive material such as in particular carbon black, carbon nanotubes (CNTs), silver Nanowires (AgNWs), conductive oxide layers, in particular indium tin oxide (ITO), conductive polymers, in particular PEDOT:PSS, alone or in any mixtures and/or combinations on and/or under a carrier layer and/or embedded in a carrier layer.
  • the at least one functional layer forms at least one touch sensor field which, for example, has at least one input functionality such as audio control, gesture control, touch panel functionality, touch pad, in particular as a multi- or single-touch and/or at least one slider function and/or at least one rotary knob function includes all of the aforementioned options individually or in any combination.
  • at least one input functionality such as audio control, gesture control, touch panel functionality, touch pad, in particular as a multi- or single-touch and/or at least one slider function and/or at least one rotary knob function includes all of the aforementioned options individually or in any combination.
  • the subject matter of the invention is also a composite of the layered body and a shaped body, the layered body being arranged between the surface of the shaped body facing a user and at least one light source.
  • the composite is formed by gluing, laminating, welding, soldering, fusing, mechanical fixing such as clamping, plugging, clipping together and/or combinations of the techniques mentioned and/or other known techniques.
  • a connecting material in the form of a corresponding full-area or partially applied coating and/or foil can be provided on the surface of the shaped body and/or on the layered body.
  • the shaped body has a surface that faces the user and an area to which the layered body can be fixed, which is generally opposite the surface facing the user.
  • the shaped body can be transilluminated at least in regions, in particular it has both transilluminated and non-transilluminated areas.
  • the molded body includes, for example, a plastic part that includes the surface that faces the user.
  • the plastic part can be produced, for example, by injection molding.
  • the injection molded component e.g. the plastic component 24 of FIGS.
  • PC-ABS - Acrylonitrile / Butadiene / Styrene
  • the element 24 of FIGS. 7 to 15 is made of glass and/or inorganic, in particular ceramic, material, for example.
  • the sprayed component can furthermore be coated and/or overpainted and/or provided with an IMD topcoat.
  • the shaped body comprises, for example, a film element which is provided with a decoration, e.g. indium, for example.
  • the foil element is preferably made of polycarbonate PC, on top of which is a non-electrically conductive, semi-transparent layer such as black lacquer and/or indium as a metallic, non-conductive layer
  • the light source includes, for example, one or more LEDs. If necessary, the light source backlights the shaped body, which is sufficiently transparent at least at this point, with the layered body also being translucent and—again, for example—on the one hand the display function and/or on the other hand the operating function at least partially fulfilled.
  • the invention also relates to a method for producing a laminated body, in particular a laminated body according to the invention, comprising at least one electrically conductive functional layer, at least one decorative layer and at least one translucent layer Laser protection layer, the laser protection layer being arranged between the decoration layer and the electrically conductive functional layer, the method comprising the following steps, which are carried out in particular in the following order: a) providing an electrically conductive functional layer b) applying at least one translucent laser protection layer, in particular by means of printing , coating, laminating, embossing and/or laminating processes and/or by means of physical vapor deposition, without an intermediate layer of colored lacquer and adjacent to the electrically conductive functional layer c) application of at least one decorative layer, in particular by means of printing, coating, laminating , embossing and/or laminating methods and/or by means of physical vapor deposition onto the translucent laser protection layer and d) removal of one or more areas of the decorative layer by means of a laser.
  • the method step of removing one or more areas of the decorative layer by means of a laser is carried out in such a way that the decorative layer is only partially removed.
  • the following considerations precede the method for changing the optical appearance of the decorative layer of a laminated body by means of laser radiation: 1. Determining a minimum laser intensity with which a target optical appearance of the decorative layer can just about be achieved when the laser radiation is radiated onto the decorative layer;
  • a composite with a laser protection layer under the decoration layer can be customized on site and end-of-line with simple tools.
  • the decorative layer when using a laser system with wavelengths of 380-1400 nm, the decorative layer can be processed in a very wide process window.
  • the underlying functional layer does not suffer any damage. This would not be possible without the laser protection layer.
  • the laser protection layer By using the laser protection layer, it is possible to use a very wide process window of power (Watt), frequency (Hz) and speed of the laser without having to fear damage to the layered body, in particular the functional, in particular electrically conductive, layers .
  • Watt process window of power
  • Hz frequency
  • speed of the laser without having to fear damage to the layered body, in particular the functional, in particular electrically conductive, layers .
  • a laser in particular a fiber laser, is used in step d), which emits coherent light, preferably from the visible range, i.e. in the range from 380 nm to 780 nm or the infrared range, more preferably light from the wavelength range between 780 nm and 1400 nm, even more preferably light of the wavelength 1064 nm.
  • the following laser types can be used successfully here: Ytterbium fiber laser; diode laser; fiber coupled diode laser; Neodymium-doped yttrium aluminum garnet "Nd:YAG" laser.
  • step d) is carried out with a laser power of between 0.05 W and 1000 W, preferably between 1 W and 500 W, more preferably between 5 W and 200 W.
  • At least one area that represents a logo and/or a pattern and/or a symbol and/or an alphanumeric character is removed in step d).
  • a laser in step d) is operated with a writing speed of at most 80000 mm/s, preferably with a writing speed between 500 mm/s and 10000 mm/s, and/or the laser is operated with a pulse frequency between 1 Hz and 10000kHz, preferably between 1kHz and 100kHz operated.
  • Figures 1 to 5 show exemplary embodiments of the laser protection layer:
  • Figure 1 shows a plastic film with scattering centers
  • FIG. 2 shows a two-layer structure of a laser protection layer
  • FIG. 3 shows a further multilayer structure of a laser protection layer
  • FIG. 4 shows a laser protective layer that is superficially structured on one side
  • FIG. 5 shows a laser protective layer that is superficially structured on both sides.
  • FIG. 6 shows the schematic structure of an exemplary embodiment of a layered body
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the individual elements arranged in the shoring direction for forming a composite of a layered body and a shaped body
  • FIG. 8 shows an exemplary preparation of the individual elements from FIG. 7 for the formation of the composite of layered body and shaped body
  • FIG. 9 shows the exemplary composite formed from the individual elements of FIGS. 7 and 8 and made up of layered bodies and shaped bodies
  • FIG. 10 shows the diagram of an individualization of the network
  • Laminated bodies and shaped bodies by laser irradiation for example when
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of a composite of an individualized layered body and a shaped body with flickering illumination.
  • FIG. 12 shows another exemplary embodiment of the individual elements arranged in the shoring direction to form a composite of a layered body and a shaped body
  • FIG. 13 shows a further exemplary embodiment of a composite made from the individual elements of FIG. 13
  • FIG. 14 shows a further exemplary embodiment of a composite of a layered body and a molded body
  • FIG. 15 shows a further exemplary embodiment of a composite of a layered body and a molded body.
  • Figure 16 shows another embodiment in which the composite of layered body and molded body is formed at least partially mechanically
  • Figure 17 shows another embodiment in which the layered body is pressed against the molded body and in which the decorative layer is on the underside of the molded body
  • FIG. 18 shows a further exemplary embodiment of FIG. 13, in which the primer ZK adhesive layer is laser-structured together with the decorative layer
  • FIG. 19 shows a further exemplary embodiment of FIG. 15, in which the primer and/or adhesive layer is laser-structured together with the decoration layer 3.
  • FIG. 1 shows a transparent film 10, in particular a glass or plastic film, with an embedded scattering effect.
  • the film 10 can be formed in one or more layers and has--as indicated by the hatching--embedded light-scattering elements, for example light-scattering particles and/or pores.
  • the film 10 is, for example, applied and/or applied directly to an electrically conductive functional layer, as is part of the layered body—see FIGS.
  • FIG. 2 shows another exemplary embodiment of the laser protection layer 4 with a transparent substrate and/or carrier film 11 which is coated on one side with a coating having scattering centers 12, for example a lacquer layer which includes light-scattering particles and/or pores.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a laser protection layer 4, in which a coating with scattering centers 12, which is, for example, a lacquer layer and includes the scattering centers, for example in the form of light-scattering particles and/or pores, on both sides of the transparent substrate and/or carrier film 11. is upset.
  • a coating with scattering centers 12 which is, for example, a lacquer layer and includes the scattering centers, for example in the form of light-scattering particles and/or pores, on both sides of the transparent substrate and/or carrier film 11. is upset.
  • Figure 4 shows a further embodiment of the laser protection layer 4, in which on a supporting layer 13 a structure 14 on one side on the surface is upset.
  • the layer 13 can be designed as one or more transparent substrate and/or carrier films 11 and/or as a transparent film 10 .
  • the supporting layer 13 can also be designed in one or more layers.
  • FIG. 5 shows superficial structuring 14 of the supporting layer 13 on both sides.
  • the structuring 14 can be uniform, forming a pattern, but also random and/or random.
  • the structure 14 can be the same or different on both sides 14 of the supporting layer 13 .
  • FIG. 6 shows a layered body 1, a decorative layer 3—completely black—shown because it has not yet been treated, in particular not described—an electrical functional layer 2 and a laser protection layer 4 in between.
  • the decoration layer 3 can be formed, for example, as a black, light-tight layer.
  • a connecting material 7 is preferably located between the decoration layer 3 and the laser protection layer 4, as well as between the laser protection layer 4 and the electrically conductive functional layer 2.
  • the connecting material can be an adhesive, primer, protective layer and/or a combination of different materials, as is customary in the art be used for the formation of such composites.
  • Figure 7 shows exemplary individual elements in the position of their planned connection to form the composite of a layered body 1 and a molded body 20.
  • the layered body 1 Only the layered body 1, as known from FIG. 6, with the decorative layer 3, the laser protection layer 4 and the electrically conductive functional layer 2 can be seen from the bottom up.
  • the connecting layer 26 On the laminated body 1 follows according to this embodiment, with a double arrow 20 to the laminated body 1, the connecting layer 26, one or layers of adhesive and / or primer such as
  • Protective lacquer layer (s) includes and correspond to those of the laminated body 1 approximately in their dimensions.
  • the composite can also be attached to the shaped body without connecting material and by simple mechanical attachment, such as hooking, clipping, clamping, for example, of the laminated body 1 - for example by attachment of the laminated body 1 to a component for backlighting, which in turn has sufficient mechanical strength for clamping , take place.
  • the individual part 23 includes the frame element 27.
  • This frame element 27 defines the shaped body 20—as shown here—a translucent area 21 that is translucent and/or sufficiently transparent to identify backlit elements, and a non-translucent area non-transparent area 22.
  • the area 22 that cannot be transilluminated is defined by the frame element 27, which also delimits the area 21 that can be transilluminated.
  • the structure of the shaped body 20 is arbitrary and different depending on the application. Different requirements are placed on coffee machine control panels than on sports car cockpits.
  • the two individual parts 23 and 24, as shown here, are put together to form the shaped body 20.
  • the item 23 is a foil element with or without decoration and the item 24 is a solid--e.g. 3D-shaped, injection-molded, printed or deep-drawn plastic molding and/or foil element, which can form a kind of carrier.
  • the two individual parts 23 and 24 are connected to form the shaped body 20.
  • the two individual parts 23 and 24 can be arranged in any order, so that according to another embodiment, one side of the film element 23 forms the surface 25 facing the user.
  • the shaped body 20 shown in Figures 7 to 11 comprises a solid part 24 with a surface 25 facing the user with a translucent and therefore at least partially transparent region 21 behind the layered body 1 for forming the composite by means of a connecting layer 26 of adhesive , protective lacquer layer(s) and/or primer can be glued.
  • FIG. 8 shows the next manufacturing step, in which the layered body 1 with a corresponding connecting layer 26 and the shaped body 20 with a correspondingly dimensioned translucent area 21 are prepared for the formation of the composite of layered body and shaped body.
  • the layered body 1 projects beyond the translucent area 21 of the shaped body 20 at least on one side, as shown in FIGS.
  • FIG. 9 shows the composite 30 of layered body 1 and shaped body 20 with connecting layer 26.
  • the composite 30 has a surface 25 facing the user. This composite has not yet been damaged by laser irradiation Individualized decorative layer, as can be seen from the continuous black decorative layer 3 of the laminated body 1 .
  • FIG. 10 shows the individualized and/or described assembly as it can be produced “end-of-line” or at the customer's site.
  • the arrow 40 which represents a laser beam
  • the movement of a laser beam 40 along the direction of the double arrow 43 uncovers areas 41 and 42 from the decorative layer 3 of the laminated body 1, which when backlit (not shown) are exposed to the Represent users on the surface 25 side differently than the areas of the full-surface and non-lasered decoration layer 3.
  • These exposed areas 41 and 42 which lie within the translucent area 21 of the composite 30, represent the symbol and/or display areas in the finished product, for example .
  • This structure makes it possible for the translucent areas of the assembly 21, 41 and 42, the symbols, display areas to be produced later for installation.
  • the positional accuracy when assembling the individual parts to form the assembly 30 is irrelevant because large tolerance ranges are provided in the area 21 of the assembly that can be transilluminated.
  • the exposed areas 41 and 42 are backed with color.
  • the color can be applied, for example, via digital printing and/or pad printing.
  • the composite also includes a protective lacquer on one or more sides.
  • Figure 11 shows the assembly 30 of layered body 1 and molded body 20 according to the exemplary embodiment of the individual parts shown in Figures 7 to 10 with backlighting by a light source 50.
  • This light source can, for example, include one or more LEDs 51 and 52 which - again, for example - on an electronic circuit board 53 are arranged.
  • the transparent area 21 shows the viewer the lettering that is produced by the laser treatment according to FIG. 10 and through which the flickering illumination of the LEDs 51,
  • FIG. 12 shows another exemplary embodiment in which the laminated body 1 has a different layer sequence, so that the electrically conductive functional layer 2 forms the bottommost layer.
  • the laser protection layer 4 is arranged directly adjacent to the electrically conductive functional layer 2 and on top of that the decorative layer 3, which in the exemplary embodiment shown here has already been lasered, ie is individualized and/or written on.
  • the laser treatment 40 before the formation of the composite 31 has the advantage that the uncovered areas 41 , 42 in the composite appear clearer and/or with optimal contrast for the user on the surface 25 side when backlit.
  • the layered body 1 is connected to the shaped body 20 .
  • the size of the areas 41 and 42 uncovered by the laser 40 is variable, depending on the application, but in the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the composite 31 of layered body 1 and shaped body 20 according to FIG. 13 differs from the composite 30 in FIG. 11 in that the lasered decorative layer 3 with exposed areas 41 and 42 directly adjoins the shaped body 20 via a connecting layer 26 lying thereon and not through the composite Laser irradiation 40 is still writable.
  • Figure 14 shows a composite 32, which differs from the two previously shown composites 30 and 31 from Figures 11 and 13 in that the non-translucent frame element 27 of the molded body 20, which separates the translucent transparent area 21 from the non-transparent, non-translucent area 22 separates, is arranged on the outside of the surface 25 of the shaped body 20 . Otherwise, the structure according to FIG. 14 corresponds to that known from FIG.
  • FIG. 15 shows the composite 33, which in terms of the structure of the shaped body 20 corresponds to that from FIG.
  • FIG. 16 shows a structure corresponding to Figure 15, i.e. with the frame element 27 on the outside of the composite of layered body 1 and shaped body 20, with the difference from Figure 15 that the layered body 1 is attached to the shaped body 20 by mechanical pressure through the two snap hooks with locking lugs 28 is pressed.
  • the laminated body 1 is applied to one or more light shafts 54 which are fixed on the electronic circuit board 53 by means of an adhesive and/or primer system, for example comprising the connecting layer 26 .
  • the electronics circuit board 53 is in turn mechanically connected to the film body 20 via latching lugs and snap hooks 28 .
  • the upper part of FIG. 16 again shows the composite of shaped body 20 and layered body 1.
  • the connecting layer 26, which is in particular an adhesive and/or primer layer, can be applied to the laminated body 1 over the entire surface or only partially, i.e. entirely or only in certain areas, e.g. in the areas adjoining the light shaft 54, as in the lower area of the figure 16 shown.
  • FIG. 17 upper representation of a composite 31 corresponding to FIG. 13—shows the principle of the connection as in FIG. 16, in particular by mechanical means such as the snap hook with latching lugs 28 , which forms the composite of shaped body 20, light source 50 and layered body 1 via the mechanical fixation with the shaped body 20.
  • the light source 50 here includes, for example, two LEDs 51, 52, the electronic circuit board 53 and the light shafts 54.
  • the layered body 1 includes at least one decorative layer 3, a laser protection layer 4 and an electrically conductive functional layer 2.
  • the molded body 20 includes a translucent one Area 21 has a non-translucent area 22, a frame element 27, a flexible film element 23, for example, as part of the molded body 20, a solid plastic component 24, which provides the surface 25 facing the user, and in the exemplary embodiment shown here also either the latching lugs or the snap hooks 28 for the formation of the mechanical mounting of the electronic circuit board 53 - which is equipped with the layered body 1, among other things - on the shaped body 20.
  • the connecting layer 26 for connecting the electronic circuit board 53 to the layered body 1 for example an adhesive and/or primer layer, on the layered body 1 can again be applied over the entire surface or only partially—in particular on the areas of the light wells 54 .
  • FIG. 18 shows a further exemplary embodiment according to FIG. 13, in which the primer ZK-adhesive layer is laser-structured together with the decorative layer.
  • the uncovered areas 61 and 62 extend vertically over several layers, in contrast to the areas 41 and 42 of FIGS. 10 to 17, which extend vertically, ie in the z direction, only through the decoration layer 3.
  • FIG. 19 shows a further exemplary embodiment of FIG. 15, in which the primer ZK-adhesive layer is laser-structured together with the decorative layer.
  • the exposed areas 41 and 42 extend vertically over several layers.
  • Each of the layers 2 shown and the laser protection layer 4 can in turn be present in several layers or plies.
  • one or more carrier layer(s) and Z or one or more protective layer(s) can be provided for building up the electrical function of the layered body.
  • an electrically conductive functional layer without a laser protection layer and decorative layer according to the present invention is known, for example, from other publications by the applicant, such as WO 2012/048840 and WO 2015/104295.
  • An adhesive can be provided between the layers of the composite and above and/or below the laser protection layer.
  • Carrier layers can have layer thicknesses in the range from 50 ⁇ m to 250 ⁇ m, in particular in the range from 60 ⁇ m to 90 ⁇ m.
  • Adhesive layers can, for example, have layer thicknesses in the range from 1 ⁇ m to 250 ⁇ m, in particular from 5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • lenses with a focal length between 35 mm and 800 mm, preferably between 200 mm and 500 mm, more preferably 254 mm, can be used.
  • a laser in particular a fiber laser, is used in step d), the laser emitting coherent light, preferably from the visible or infrared range, preferably from the near infrared range, more preferably light from the wavelength range between 780 nm and 1400 nm, more preferably light of wavelength 1064 nm emitted.
  • the laser power is preferably between 0.05 W and 1000 W, preferably between 1 W and 500 W, more preferably between 5 W and 200 W. It is expedient if, in step d), the laser beam is directed along the one or more first regions by means of deflectable mirrors, in particular by means of a laser scan module.
  • the laser is operated with a writing speed of at most 80000 mm/s, preferably with a writing speed between 500 mm/s and 10000 mm/s, and/or the laser is operated with a pulse frequency between 1 Hz and 10000 kHz , preferably between 1 kHz and 1000 kHz operated.
  • the laser it is also possible for the laser to be operated continuously.
  • translucent means in particular a high transmission, e.g. of 70% or more, in the wavelength range from 380 nm to 1400 nm.
  • Translucency also means high transmission in the wavelength range from 380nm to 1400nm, which the viewer does not perceive as retaining the image, but as milky and cloudy.
  • Translucent layers can also be referred to as diffuse, semi-transparent, non-image retaining, scattering and/or "high haze".
  • these layers have in particular a haze value of at least 30 haze units and/or they are used as a layer with low clarity, i.e. a clarity different from 100%, preferably less than 98%, in particular less than 95% and very preferably less than 90% - value described.
  • a layer with high transmission in the wavelength range from 380 nm to 1400 nm which is clear and preferably also image-retaining, is described as “transparent”.
  • layers with low transmission but high absorption in the wavelength range from 380 nm to 1400 nm are referred to as “opaque”.
  • the invention makes it possible for the first time to carry out an uncomplicated individualization of prefabricated layered bodies with functionality such as the button functionality of a touch sensor. This is achieved by supplementing a functional layered body with a laser protection layer between the electrical functional layer and a decorative layer that can be lasered with simple measures.
  • tie layer e.g., adhesive and/or primer

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schichtkörper (1) mit einer Dekorationsschicht (3) über einer elektrischen Funktionsschicht (2) wie einem Touchsensorfeld, die beispielsweise eine Tastfeldfunktionalität bereitstellt, sowie ein Herstellungsverfahren dazu. Durch die Erfindung ist es erstmals möglich, unkompliziert eine Individualisierung vor-gefertigter Schichtkörper mit Funktionalität wie Tastenfunktionalität eines Touchsensors vorzunehmen. Dies wird durch die Ergänzung eines Funktions-Schichtkörpers durch eine Laserschutzschicht (4) zwischen der elektrischen Funktionsschicht (2) und einer Dekorationsschicht (3), die mit einfachen Maßnahmen gelasert und beschrieben werden kann, erreicht.

Description

Schichtkörper mit Dekorationsschicht. Verbund aus Schichtkörper und Formkörper sowie Verfahren zur Herstellung des Schichtkörpers
Die Erfindung betrifft einen Schichtkörper mit einer Dekorationsschicht über einer elektrischen Funktionsschicht wie einem Touchsensorfeld, die beispielsweise eine Tastfeld-, Slider-, und/oder sonstige Berührungs- Funktionalität bereitstellt, sowie einen mit diesem Schichtkörper gebildeten Verbund mit einem Formkörper wie einer Blende in einem Fahrzeug oder an einer Maschine und ein Fierstellungsverfahren zur Herstellung des Schichtkörpers.
Bekannt sind dekorative und/oder funktionale Schichtkörper, wie sie beispielsweise im Verbund mit Form körpern wie Glas-, Metall- und/oder Kunststoffblenden die - mit entsprechendem Design gestaltet - Bedienelemente der entsprechenden Fahrzeuge, Kommunikationsmittel, Handy, Computer und/oder Maschinen, z.B. Kaffeemaschine, Waschmaschine, darstellen. Die Individualisierung und der Verbau eines derartigen dekorativen Schichtkörpers erfordert Druckmaschinen, die nicht überall zur Verfügung stehen. Die Platzierung des dekorativen Schichtkörpers, der die Informationen sowie die Bedien-Funktionalität bereitstellt, am Formkörper erfolgt meist ohne für eine Massenproduktion ausreichende Positionstoleranz. Es besteht daher der Bedarf, dekorative Schichtkörper, insbesondere die Schichtkörper mit elektrischen Funktionen wie LEDs, Berührungssensoren, Touchsensorfelder, Multi-Touchscreens nach erfolgter Auslieferung durch den Hersteller vor Ort durch den Kunden über einfache Maßnahmen - also unkompliziert - zu individualisieren. Insbesondere besteht auch der Bedarf, eine Technik zur Verfügung zu stellen, durch die ein Verbund des unkompliziert individualisierbaren Schichtkörpers mit dem Formkörper unter Massenfertigungs-tauglichen Positionierungstoleranzen erfolgen kann. Diese Verbünde werden bislang beispielsweise durch Hinterspritzen gefertigt.
Beispielsweise betrifft die Erfindung den Aufbau von HMIs, also Human- Machine-Interface-Bauteilen, wobei nach dem Stand der Technik, insbesondere bei semitransparenten Dekoren, wie z.B. aus teildurchlässigem Indium, gesmokten Blenden und/oder teildurchlässiger schwarzer Farbe, eine gute Positionierung und/oder eine scharfe Symbolik in Kombination mit elektrisch leitfähigen Funktionsschichten - z. B. Berührungssensoren - schwierig ist.
Insbesondere bei tiefgezogenen, z.B. 3D geformten bedruckten Folien ergibt sich das Problem, dass sich die gedruckten Symbole im Tiefziehprozess verziehen können, sowohl die Symbolik in sich als auch die Position des Symbols. Beim anschließenden Hinterspritzen kann beispielsweise eine Dekorfolie negativ beeinträchtigt werden. Besonders in Kombination mit einer metallischen Folie, wie beispielsweise mit metallischem, nicht leitenden Indium, das semitransparent ist, kann der gewollte Spiegeleffekt mit durchleuchtbaren Symbolen und gleichzeitig einer elektrisch leitfähigen Funktionsschicht, beispielsweise einem Berührungssensor, bei der Massenfertigung zu einem großen Ausschuss an nicht akzeptablen Bauteilen führen.
Aus der DE 102018 123473 A1 ist eine Dekorfolie bekannt, bei der zwischen zwei Farblackschichten mittig eine transparente Laserschutzlackschicht angeordnet ist. Nachteilig daran ist, dass die zweite Farblackschicht kostspielig und die Laserschutzlackschicht zwischen zwei Farblackschichten aufwändig zu platzieren ist.
Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schichtkörper zu schaffen, der durch einfache Mittel „end-of-line“ vor oder nach dem Verbau, insbesondere im Verbund mit einem Formkörper, durch Laserbestrahlung in möglichst einfachen Prozessschritten individualisiert beschriftet und/oder dekoriert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbart wird, gelöst.
Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Schichtkörper mit zumindest einer elektrisch leitfähigen Funktionsschicht, einer Dekorationsschicht und durchleuchtbarer Laserschutzschicht, wobei die Laserschutzschicht zwischen Dekorationsschicht und elektrisch leitfähiger Funktionsschicht, so angeordnet ist, dass sie ohne dazwischenliegende Farblackschicht an die elektrisch leitfähige Funktionsschicht angrenzt.
Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verbund des Schichtkörpers mit einem Formkörper, wobei der Schichtkörper zwischen einer Lichtquelle und der dem Betrachter zugewandten Oberfläche des Formkörpers angeordnet ist.
Schließlich ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers, umfassend zumindest eine elektrisch leitfähige Funktionsschicht, zumindest eine Dekorationsschicht und zumindest eine Laserschutzschicht, wobei die Laserschutzschicht zwischen Dekorationsschicht und elektrisch leitfähiger Funktionsschicht so angeordnet ist, dass sie ohne dazwischenliegende Farblackschicht an die elektrisch leitfähige Funktionsschicht angrenzt und das Verfahren folgende Schritte, welche insbesondere in der folgenden Reihenfolge ausgeführt werden, umfasst: a) Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Funktionsschicht b) Aufbringen zumindest einer durchleuchtbaren Laserschutzschicht, insbesondere mittels Druck-, Beschichtungs-, Laminier-, Präge- und/oder Kaschier-Verfahren und/oder mittels physikalischer Gasphasen Abscheidung, ohne dazwischenliegende Farblackschicht angrenzend an die elektrisch leitfähige Funktionsschicht c) Aufbringen zumindest einer Dekorationsschicht, insbesondere mittels Druck-, Beschichtungs-, Laminier-, Präge- und/oder Kaschier-Verfahren und/oder mittels physikalischer Gasphasen Abscheidung auf die durchleuchtbare Laserschutzschicht und d) Entfernen von einem oder mehreren Bereichen der Dekorationsschicht mittels Laser.
Allgemeine Erkenntnis der Erfindung ist es, dass ein Schichtkörper, einen Schichtstapel umfassend, mit einer elektrisch leitfähigen Funktionsschicht, die eine elektrische oder elektronische Funktionalität, wie ein Touchsensor, ein Display, ein Multi-Touchsensor bereitstellt, , durch eine Dekorationsschicht, die mittels Laser abladier- und/oder beschreibbar ist, sowohl „end-of-line“ als auch nach erfolgtem Verkauf und Auslieferung vor Ort durch den Kunden und/oder nach Verbau in ein Kunststoffformteil unkompliziert individualisiert werden kann, wenn
- erstens ein geeigneter Laser verwendet wird und
- zweitens ein geeigneter Schichtaufbau vorliegt.
Der hier genannte Schichtaufbau Dekorationsschicht, Laserschutzschicht und elektrisch leitfähige Funktionsschicht umfasst in der Regel mehr als drei Lagen, weil erstens jede der genannten Schichten ein- oder mehrlagig aufgebaut sein kann und zweitens zwischen den Schichten noch eine oder mehrere, gleiche oder ungleiche, Lagen an Kleber, Primer, Schutzschichten sowie beliebige Kombinationen der vorgenannten Lagen vorgesehen sein können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher eine Laserschutzschicht zwischen der Dekorationsschicht und der elektrischen Funktionsschicht so vorgesehen, dass die Laserschutzschicht ohne dazwischenliegende Farblackschicht an die elektrisch leitfähige Funktionsschicht angrenzt. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass ein Lasersystem einer Wellenlänge von 380 nm bis 1400 nm zum Beschriften und/oder Dekorieren der Dekorationsschicht verwendet wird.
Der Formkörper ist beispielsweise eine Glas-, Metall- und/oder Kunststoffblende, wie sie in Fahrzeug-Cockpits, Maschinen-Bedienpaneelen und ähnlichem eingesetzt werden. Die Formkörper gemäß der Erfindung können beliebige Materialkombinationen mit umfassen.
Der Verbund aus Formkörper und Schichtkörper kann z.B. hinterleuchtet werden und ist z.B.
- das Cockpit und/oder Teil eines Cockpits, respektive ein sonstiges funktionalisiertes Interieur eines Fahrzeugs,
- die Kunststoff-, Metall- und/oder Glasblende einer Maschine wie einer Kaffeemaschine, einer Waschmaschine etc. und/oder
- das Display eines Kommunikationsmittels wie eines Computers, eines Handys etc.
Die hier vorgesehene „Laserschutzschicht“, die einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein kann, ist so konzipiert, dass sie den gegebenenfalls durch die Dekorationsschicht durchgehenden Laserstrahl so streut und/oder so ablenkt, dass er die Laserschutzschicht nicht - komplett - durchdringt und/oder dessen Leistungsdichte so weit verringert, dass untere Schichten, insbesondere die elektrisch leitfähige(n) Funktionsschicht(en), nicht beschädigt werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Streuung des auftreffenden Laserstrahls schon an der Oberfläche der Laserschutzschicht ausreicht, damit auch die Laserschutzschicht selbst nicht durch einen die Dekorationsschicht durchdringenden Laserstrahl beschädigt wird, weder die komplette Schichtdicke der Laserschutzschicht hindurch noch oberflächlich.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind eine oder beide Oberfläche(n) der Laserschutzschicht strukturiert, insbesondere können lichtstreuende Oberflächenstrukturen vorgesehen sein.
Als „Oberfläche“ in Bezug auf den Schichtkörper und/oder den Formkörper wird jeweils die größere Oberfläche bezeichnet. Bei einer Lage eines Schichtstapels ist das grundsätzlich die, die Fläche bildende Oberfläche - also in der Regel die Ausdehnung in x-,y-Richtung, nicht die, die Höhe bildende, also die Ausdehnung in z-Richtung, beschreibende.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass ein Lasersystem einer Wellenlänge von 380 nm bis 1400 nm zum Abladieren, Beschreiben und/oder teilweisen Entfernen der Dekorationsschicht und damit zum Beschriften und/oder Dekorieren der Dekorationsschicht verwendet wird.
Vorzugsweise ist die Laserschutzschicht direkt - also angrenzend an die Dekorationsschicht - selbstverständlich unter Umständen mit entsprechenden Zwischenlagen zum Verkleben und/oder Primern - angeordnet. Die Laserschutzschicht schützt die darunter liegenden Schichten des Schichtstapels, insbesondere die, ohne dazwischenliegende Farblackschicht an die Laserschutzschicht angrenzende, elektrisch leitfähige Funktionsschicht vor mechanischen, physikalischen und/oder chemischen Umwelteinflüssen, und vor allem vor Beschädigungen durch Laserstrahlung. Beim Entfernen eines oder mehrerer Bereiche der Dekorationsschicht mittels eines Lasers werden Bereiche entfernt, die Bilder, Muster und/oder alphanumerische Zeichen darstellen. Diese sind z.B. Logo, Symbole, Piktogramme, Figuren, Buchstaben, Wörter, Zahlen, Ziffern. Durch das Entfernen mittels Laser werden diese Bereiche dann für den Betrachter erkennbar und/oder lesbar.
Dem Verfahrensschritt d) „Entfernen mittels Laser“ kann noch eine mechanische Bearbeitung folgen und/oder umfassen. Das Entfernen der Dekorationsschicht kann dabei ganz oder teilweise erfolgen. Dabei bedeutet das „teilweise“ Entfernen von Bereichen der Dekorationsschicht, dass nicht die komplette Schicht in dem Bereich abgetragen wurde, im Sinne eines Loches an der Stelle in der Schicht und gegebenenfalls einer Beschädigung einer darunterliegenden Schicht, sondern dass nur eine Vertiefung geschaffen wurde. Durch die Bestrahlung mittels Laser wird ein Bereich der Dekorationsschicht beispielsweise -teilweise - verdampft, so dass er restlos entfernt ist. Dabei kann durch die Dekorationsschicht hindurch mittels Laser abladiert werden, oder auch nur zu einem bestimmten Prozentsatz der Schichtdicke.
Die Laserschutzschicht hat beispielsweise eine Schichtdicke im Bereich zwischen 0,5pm und 1000pm, bevorzugt zwischen 1 pm und 800pm, vorzugsweise im Bereich von 1 pm bis 500pm insbesondere zwischen 1 pm und 200pm, bevorzugt dabei zwischen 1 pm und 150 pm, z.B. im Bereich zwischen 50 pm und 120pm, besonders bevorzugt zwischen 75pm und 100pm.
Eine Laserschutzschicht nach der Erfindung kann einlagig - als Einzellage - oder mehrlagig - als Schichtstapel mehrere Einzellagen - ausgebildet sein. Die Schichtdicken und/oder die Materialien der Einzellagen einer Laserschutzschicht können dabei gleich oder verschieden sein. Die Laserschutzschicht kann beispielsweise als Folie vorliegen oder als ein Verbund und/oder Laminat mehrerer Folien. Beispielsweise kann eine Folie, die Teil der Laserschutzschicht ist, auch beschichtet vorliegen.
Ebenso können Folien und/oder Einzellagen, die Teile der Laserschutzschicht sind, gleiche oder verschiedene Füllstoffe umfassen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Laserschutzschicht zumindest eine Einzellage, die Partikel, die die Streuung des Lichts, insbesondere eines Laserstrahls, bewirken. Durch eine bevorzugt homogene Verteilung Licht-streuender Partikel innerhalb einer Lage wird der Schutz der unterhalb der Laserschutzschicht liegenden Schichten vor Beschädigung durch Laserbehandlung verstärkt.
Alternativ oder ergänzend zu Licht-streuenden Partikeln in der Laserschutzschicht können dort auch Blasen, Bläschen und/oder Poren in zumindest einer Einzellage der Laserschutzschicht vorgesehen sein. Auch Poren oder Blasen können als Streuzentren dienen und damit die Schutzwirkung der Laserschutzschicht ausmachen.
Die Laserschutzschicht, respektive eine Einzellage einer Laserschutzschicht kann beispielsweise offene und/oder geschlossene Poren umfassen. Offene Poren befinden sich oberflächlich auf der Lage und geschlossene Poren sind in der Lage eingebettet.
Vorteilhafterweise umfasst die Laserschutzschicht dazu ein Matrixmaterial, insbesondere ein Glas, wie ein Dünnglas, und/oder ein Polymer auf Kohlenstoffbasis. Beispielsweise kann das Matrixmaterial der Laserschutzschicht Monomere, Oligomere, Polymere und/oder Copolymere, bevorzugt aus Verbindungen wie Polymethylmethacrylat (PMMA),
Polyetherimid (PEI), Polyacrylat, Polyester (PE), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET), Polyoxymethylene (POM), Polyimid (PI), Polyurethan (PU), Polysulfon, insbesondere Poly(arylethersulfon) PAES und/oder Polyvinylchlorid (PVC), jeweils einzeln und/oder in beliebigen Copolymerisaten, Mischungen, Kombinationen und/oder Blends, umfassen.
Nach einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform hat der Schichtkörper eine Laserschutzschicht, die eine Transmission von mindestens 25%, bevorzugt von mindestens 75%, weiter bevorzugt von mindestens 85%, aufweist.
Es ist von Vorteil, wenn die durchleuchtbare Laserschutzschicht transmittiertes Licht, insbesondere Licht im Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 1400 nm, diffus streut. Das heißt, dass die durchleuchtbare Laserschutzschicht einen Haze-Wert von mindestens 30 Haze-Units, insbesondere von mindestens 50 Haze-Units, bevorzugt von mindestens 70 Haze-Units und insbesondere bevorzugt von mindestens 85 Haze-Units aufweist.
Bevorzugt wird der Haze-Wert in Haze-Units in Transmission nach dem ASTM D 1003 Standard bestimmt. Beispielsweise wird der Haze-Wert mit dem Messgerät „BYK haze-gard i“ der Firma Byk-Gardener, Geretsried,
Deutschland, gemessen. Hierbei wird vorzugsweise die zu vermessende Schicht oder Folie in den offenen Probenraum des Messgerätes gehalten, und insbesondere für den Haze-Wert an den sogenannten „haze-port“ des Gerätes angelegt, wobei die Messung vorteilhafterweise mittels Normlicht D65 durchgeführt wird. Anschließend wird bevorzugt das Ergebnis der Messung am Bildschirm des Messgerätes angezeigt.
Der Haze-Wert wird vorteilhafterweise in Prozent (%) angeben. Daher ist es möglich, dass die Einheit des Haze-Wertes in diesem Fall Prozent (%) ist. Der Wertebereich des Haze-Wertes beträgt daher bevorzugt 0-100 %. So ist es möglich, dass es sich bei den Haze-Units um Prozentwerte handelt bzw. dass die Haze-Units Prozentwerte darstellen. Bevorzugt beträgt der Maximalwert 100 %. Gegebenenfalls auftretende höhere Werte als 100 % können beispielsweise, insbesondere in Abhängigkeit des verwendeten Messprinzips, durch zusätzliche Streulichteffekte und/oder Reflektionseffekte während der Messung verursacht werden.
Unter Haze wird hierbei bevorzugt eine diffuse Streuung, insbesondere Großwinkelstreuung, verstanden, welche insbesondere zu einer Abnahme der Abbildungsqualität führt. Als Streuzentren wirken dabei bevorzugt Teilchen oder Inhomogenitäten im Material, an welchen insbesondere das Licht in alle Raumrichtungen gestreut wird, wobei vorteilhafterweise auf jeden Raumwinkel nur eine geringe Streuintensität entfällt. Hierdurch wird insbesondere eine Verminderung des Kontraste, ein diffuses Bild und/oder ein milchig-trübes Erscheinungsbild bewirkt, wobei dieser Effekt vorzugsweise als Haze oder Trübung bezeichnet wird. So stellt der Haze-Wert bevorzugt ein Maß für die Trübung von transparenten und/oder durchleuchtbaren Proben, beispielsweise von Kunststoffschichten und/oder -folien, dar.
Weiter ist es möglich, dass die durchleuchtbare, also partiell lichtdurchlässige Laserschutzschicht beispielsweise ein milchig-trübes und/oder durchleuchtbares Erscheinungsbild aufweist und mehr als 30 %, bevorzugt mehr als 50 %, weiter bevorzugt mehr als 70 %, insbesondere bevorzugt von mehr als 85% des transmittierten Lichts, insbesondere aus dem Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 1400 nm, um mehr als 2,5° von der Richtung des einfallenden Lichtstrahls ablenkt.
Hierdurch wird es möglich, dass durch die durchleuchtbare Laserschutzschicht transmittiertes Licht diffus, bevorzugt in einen großen Raumwinkelbereich, weiter bevorzugt in alle Raumrichtungen, gestreut wird, so dass Licht, insbesondere einer Punktlichtquelle, homogen gestreut wird, so dass die durchleuchtbare Laserschutzschicht für einen Betrachter, insbesondere trotz Beleuchtung mit einer Punktlichtquelle, homogen beleuchtet erscheint. Auch ist es möglich, dass die durchleuchtbare Laserschutzschicht eingefärbt ist, insbesondere dass die durchleuchtbare Laserschutzschicht mittels Farbstoffen und/oder Farbpigmenten eingefärbt ist. Vorzugsweise beträgt der Pigmentierungsgrad der durchleuchtbaren Laserschutzschicht weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10 %, weiter bevorzugt weniger als 5 %. Hierdurch wird es insbesondere ermöglicht, dass die durchleuchtbare Laserschutzschicht in Verbindung mit unterhalb der durchleuchtbaren Laserschutzschicht angeordneten Schichten, insbesondere in Verbindung mit der zumindest einer metallisierten elektrisch leitfähigen Funktionsschicht, einen speziellen optischen Eindruck, wie beispielsweise einen Farbmischeffekt, erzeugt.
Dabei sagt der Pigmentierungsgrad nichts über die vorhandene Menge an sonstigen Partikeln aus.
Die Laserschutzschicht schützt vorteilhafterweise darunter liegenden Schichten des Schichtkörpers nicht nur vor Schäden durch gezielte Laserbestrahlung, sondern auch vor mechanischen, physikalischen und/oder chemischen Umwelteinflüssen.
Bevorzugt ist die Dekorationsschicht opak ausgebildet und/oder weist die Dekorationsschicht eine Transmission, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 380 nm bis 1400 nm, von maximal 50 %, bevorzugt von maximal 20 %, weiter bevorzugt von maximal 5%, auf. Hierdurch wird erreicht, dass die Dekorationsschicht, insbesondere bei Betrachtung von der Seite her, einen dunklen optischen Eindruck erzeugt, insbesondere der einen dunkel erscheinenden Hintergrund im Hinblick auf eine mögliche Hinterleuchtung zur Verfügung stellt. Dadurch kann insbesondere ein besonders hoher Kontrast zwischen der Hinterleuchtung und diesem Hintergrund erreicht werden und die Hinterleuchtung kann auch bei geringen Hinterleuchtungs-Lichtstärken ausreichend gut wahrgenommen werden. Vorzugsweise weist die Dekorationsschicht eine Schichtdicke zwischen 0,1 gm und 50 gm, bevorzugt zwischen 0,3 gm und 30gm, insbesondere bevorzugt eine Schichtdicke von 0,5gm bis 17 gm, beispielsweise von 7 gm, auf.
Hierdurch kann einerseits die benötigte Opazität der Dekorationsschicht und anderseits die Herstellung eines dünnen und gegebenenfalls flexiblen Schichtkörpers sichergestellt werden.
Weiter ist es möglich, dass die Dekorationsschicht mehrschichtig ist, insbesondere dass die Dekorationsschicht aus zwei oder mehreren Teilschichten ausgebildet ist, wobei die zwei oder mehreren Teilschichten bevorzugt jeweils eine Schichtdicke zwischen 0,1 gm und 50gm, weiter bevorzugt zwischen 0,5gm und 5,0gm aufweisen. Die Teilschichten können gleiche oder verschiedene Transparenz, Farbe und Schichtdicke haben.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Teilschichten unterschiedliche Farben haben, insbesondere aus dem RGB-Farbraum oder dem CMYK- Farbraum.
Unter Farbe wird hierbei insbesondere ein Farbpunkt verstanden, der in einem Farbmodell wie z.B. dem RGB-Farbmodell (R = Rot; G = Grün; B = Blau) oder dem CMYK-Farbmodell (C = Cyan; M = Magenta; Y = Gelb; K = Schwarz) innerhalb des Farbraums dargestellt werden kann.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Dekorationsschicht eingefärbt ist, insbesondere dass die Dekorationsschicht mittels Farbstoffen und/oder Farbpigmenten eingefärbt ist. Vorzugsweise beträgt der Pigmentierungsgrad der Dekorationsschicht zwischen 5 % und 35 %, bevorzugt zwischen 20 % und 25 %. Es ist wünschenswert, dass die Färbung der Dekorationsschicht möglichst deckend ist, unter anderem damit die Strukturen unter der Dekorationsschicht möglichst wenig die Optik für den Nutzer stört. Deshalb werden zur Färbung der Dekorationsschicht möglichst Farben mit hoher Deckkraft gewählt. Allerdings enthalten deckende Farbpigmente oft Graphitpartikel und/oder sonstige elektrisch leitfähige Teilchen. Die dadurch erzeugbare elektrische Leitfähigkeit in der Dekorationsschicht stört jedoch die Funktionalität der elektrisch leitfähigen Funktionsschicht innerhalb des Schichtkörpers. Deshalb wird die Wahl der Farbpigmente der Dekorationsschicht im Spannungsfeld zwischen Deckkraft des Farbtons und Minimierung des Gehalts an elektrisch leitfähigen Farbpartikeln getroffen.
Beispielsweise ist es beim Einsatz einer Touch-Funktion durch die elektrisch leitfähige Funktionsschicht im Schichtkörper vorteilhaft, wenn die Dekorationsschicht nicht elektrisch leitfähig ist und somit die kapazitive Touchsensitivität nicht beeinflusst. Der elektrisch Flächenwiderstand der Dekorationsschicht soll dabei größer als 1 Mega-Ohm pro Square sein, vorteilhafterweise größer als 10 Mega-Ohm pro Square und insbesondere vorteilhaft größer 50 mega-Ohm pro Square.
Nach einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die zumindest eine Dekorationsschicht ein Monomer, Oligomer und/oder Polymer, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylennaphthalat (PEN), Acrylat, Polyamid (PA), und/oder Acrylnitril- Butadien-Styrol-Copolymerisat (ABS), jeweils einzeln und/oder in beliebigen Copolymerisaten, Mischungen, Kombinationen und/oder Blends vorliegend.
Nach einerweiteren Ausführungsform kann die zumindest eine Dekorationsschicht eine Graphit und/oder Metallschicht sein, insbesondere eine optisch dichte Metallschicht. Beispielsweise können dafür Metalle wie Aluminium, Kobalt, Kupfer, Gold, Eisen, Chrom, Nickel, Silber, Platin,
Palladium, Indium und/oder Titan, sowie beliebige Legierungen und/oder Pasten der vorgenannten Metalle eingesetzt werden. Nach einerweiteren Ausführungsform des Schichtkörpers kann die Dekorationsschicht, die dem Betrachter zugewandt ist, ein polymeres Material, wie oben beschrieben, das mit Füllstoffen und/oder Pigmenten gefüllt ist, umfassen.
Der Schichtkörper umfasst eine elektrische Funktionsschicht, die auch ein- oder mehrlagig ausgebildet sein kann. Die elektrisch leitfähige Funktionsschicht kann beispielsweise als Folienverbund vorliegen.
Die möglichen Schichtdicken der elektrisch leitfähigen Funktionsschicht entsprechen beispielsweise ungefähr denen der Laserschutzschicht, liegen also im Bereich zwischen 0,5 pm und 1000pm, bevorzugt zwischen 1 pm und 500pm, vorzugsweise liegt die Schichtdicke im Bereich von 50pm bis 250pm beispielsweise zwischen 1 pm und 200pm, insbesondere bevorzugt zwischen 10pm und 150 pm, z.B. im Bereich zwischen 75pm und 100pm.
Die elektrisch leitfähige Funktionsschicht umfasst beispielsweise zumindest eine Einzellage und/oder eine Folie aus Metal Mesh. Dabei handelt es sich um eine elektrische Funktionsschicht, die leitfähige, nicht transparente Bahnen mit einer Dicke - also Ausdehnung in z-Richtung bei einer flächigen Funktionsschicht, deren Fläche sich entlang der x-y-Richtung im Raum ausdehnt, im Bereich von 2 nm bis 5 pm, parallel zur Oberfläche eines transparenten T rägers ein Muster bildend so angeordnet aufweist, dass in dem Muster ein Leiterbahnabstand realisiert ist, der flächige Leitfähigkeit der elektrischen Funktionsschicht bei gleichzeitiger Transparenz für das menschliche Auge gewährleistet.
Die leitfähigen, nicht transparenten Bahnen im so genannten Metal Mesh haben eine Breite von bis zu 300pm. Die elektrische Funktionsschicht kann nach einer anderen Ausführungsform auch eine transparente Trägerlage, beispielsweise in Form einer Folie oder einer beschichteten Folie oder eines Folienverbunds, umfassen, auf dem nicht transparente elektrische Leiterbahnen - beispielsweise als Zuleitungen, die wiederum beispielsweise in einem Randbereich, der nicht notwendigerweise transparent ist, untergebracht sein können, - mit einer höheren Stärke der Leiterbahn, also z.B. mit einer Dicke von bis zu 20 pm, z.B. im Bereich von 4 bis 14pm in z-Richtung und einer Breite in x- und y-Richtung von bis zu 500pm, vorgesehen sind.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Schichtkörpers stellt die elektrische Funktionsschicht eine Elektrode dar.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform hat die elektrische Funktionsschicht auf, unterhalb und/oder in einer Trägerschicht elektrisch leitfähiges Funktionsmaterial.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die elektrische Funktionsschicht dünne Metallschichten, insbesondere aus Silber, Kupfer, Aluminium, Gold, Nickel, sowie beliebige Legierungen daraus, sowie Leitsilber, Nanosilber, Kohlenstoff-basiertes leitfähiges Material, wie insbesondere Carbonblack, Carbon Nanotubes (CNTs), Silber Nanowires (AgNWs), leitfähige Oxidschichten, insbesondere Indium-Zinn-Oxid (ITO), leitfähige Polymere, insbesondere PEDOT:PSS, allein oder in beliebigen Mischungen und/oder Kombinationen auf und/oder unter einer Trägerschicht und/oder eingebettet in eine Trägerschicht.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform bildet die zumindest eine Funktionsschicht zumindest ein Touchsensorfeld aus, welches beispielsweise zumindest eine Eingabefunktionalität wie z.B. eine Audiosteuerung, Gestensteuerung, Tastfeldfunktionalität, Touch-Pad, insbesondere als multi- oder single-touch und/oder zumindest eine Slider-Funktion und/oder zumindest eine Drehknopf-Funktion alle vorgenannten Möglichkeiten einzeln oder in beliebiger Kombination, umfasst.
Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Verbund aus dem Schichtkörper und einem Formkörper, wobei der Schichtkörper zwischen der einem Nutzer zugewandten Oberfläche des Formkörpers und zumindest einer Lichtquelle angeordnet ist.
Der Verbund wird dabei durch Verkleben, Laminieren, Verschweißen, Verlöten, Verschmelzen, mechanische Fixierung wie Einklemmen, Einstecken, Zusammen-klipsen und/oder Kombinationen der genannten Techniken und/oder andere bekannte Techniken gebildet. Dazu kann auf dem Formkörper und/oder auf dem Schichtkörper jeweils oberflächlich ein Verbindungsmaterial in Form einer entsprechenden vollflächig oder teilweise aufgebrachten Beschichtung und/oder Folie vorgesehen sein.
Der Formkörper weist einerseits eine Oberfläche auf, die dem Nutzer zugewandt ist und einen Bereich, an dem der Schichtkörper fixierbar ist, der in der Regel der dem Nutzer zugewandten Oberfläche gegenüberliegt.
Der Formkörper ist zumindest bereichsweise durchleuchtbar, insbesondere weist er sowohl durchleuchtbare als auch nicht durchleuchtbare Bereiche auf.
Der Formkörper umfasst beispielsweise ein Kunststoffteil, das die Oberfläche, die dem Nutzer zugewandt ist, umfasst. Das Kunststoffteil ist beispielsweise durch Spritzguss herstellbar. Das Spritzguss-Bauteil, z.B. das Kunststoffbauteil 24 der Figuren 7 bis 15, kann aus verschiedensten Materialien, wie
- Polycarbonat „PC“,
- Acrylnitril / Butadien / Styrol „PC-ABS“,
- Polymethylmethacrylat „PMMA“, - Polyurethan „PUR“,
- Polyurethan „PUR“ geflutet, gemacht sein. Diese Materialien können in beliebigen Mischungen, Blends und/oder als Copolymere zum Aufbau des Kunststoffbauteils eingesetzt sein.
Nach einer anderen Ausführungsform ist das Element 24 der Figuren 7 bis 15 beispielsweise aus Glas und/oder anorganischem, insbesondere keramischem Material.
Das Spritzbauteil kann weiterhin nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Formkörpers beschichtet und/oder überlackiert sein und/oder mit IMD Topcoat versehen sein.
Der Formkörper umfasst alternativ oder ergänzend beispielsweise ein Folienelement, das beispielsweise mit Dekor, z.B. Indium, versehen ist.
Das Folienelement ist vorzugsweise aus Polycarbonat PC, darauf eine nicht elektrisch leitfähige semitransparente Schicht wie z.B. schwarzer Lack und/oder Indium als metallische, nicht leitfähige Schicht
Die Lichtquelle umfasst beispielsweise eine oder mehrere LEDs. Die Lichtquelle hinterleuchtet bei Bedarf den Formkörper, der zumindest an der Stelle eine ausreichend transparente Beschaffenheit hat, wobei der Schichtkörper ebenfalls durchleuchtbar ist und - wiederum beispielsweise - einerseits die Displayfunktion und/oder andererseits die Bedienfunktion zumindest teilweise erfüllt.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers, insbesondere einem Schichtkörper nach der Erfindung, umfassend zumindest eine elektrisch leitfähiger Funktionsschicht, zumindest eine Dekorationsschicht und zumindest eine durchleuchtbare Laserschutzschicht, wobei die Laserschutzschicht zwischen Dekorationsschicht und elektrisch leitfähiger Funktionsschicht angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte, welche insbesondere in der folgenden Reihenfolge ausgeführt werden, umfasst: a) Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Funktionsschicht b) Aufbringen zumindest einer durchleuchtbaren Laserschutzschicht, insbesondere mittels Druck-, Beschichtungs-, Laminier-, Präge- und/oder Kaschier-Verfahren und/oder mittels physikalischer Gasphasen Abscheidung, ohne dazwischenliegende Farblackschicht und angrenzend an die elektrisch leitfähige Funktionsschicht c) Aufbringen zumindest einer Dekorationsschicht, insbesondere mittels Druck-, Beschichtungs-, Laminier-, Präge- und/oder Kaschier-Verfahren und/oder mittels physikalischer Gasphasen Abscheidung auf die durchleuchtbare Laserschutzschicht und d) Entfernen von einem oder mehreren Bereichen der Dekorationsschicht mittels eines Lasers.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Verfahrensschritt des Entfernens eines oder mehrerer Bereiche der Dekorationsschicht mittels eines Lasers so durchgeführt, dass das Entfernen der Dekorationsschicht nur teilweise erfolgt.
Insbesondere gehen dem Verfahren zum Verändern des optischen Erscheinungsbildes der Dekorationsschicht eines Schichtkörpers mittels Laserstrahlung folgende Überlegungen voraus: 1. Bestimmen einer minimalen Laserintensität, mit der sich ein optisches Soll- Erscheinungsbild der Dekorationsschicht gerade noch erzielen lässt, wenn die Laserstrahlung auf die Dekorationsschicht eingestrahlt wird;
2. Bestimmen einer maximalen Laserintensität, mit der die Funktionsschicht ihre Funktion gerade noch nicht verändert, wenn die Laserstrahlung auf die Dekorationsschicht eingestrahlt wird;
3. Auswahl einer Schreib-Laserintensität aus dem von minimaler und maximaler Laserintensität gebildeten Intervall;
4. Einstrahlen von Laserstrahlung auf die Dekorationsschicht mit der Schreib- Laserintensität.
Sobald diese Überlegungen erfolgt sind, kann vor Ort und end-of-line ein Schichtkörper mit einer Laserschutzschicht unter der Dekorationsschicht mit einfachen Werkzeugen individualisiert werden.
Insbesondere kann bei Verwendung eines Lasersystems mit Wellenlängen von 380-1400 nm die Dekorationsschicht in einem sehr weiten Prozessfenster bearbeitet werden. Dabei erleidet die darunter liegende funktionale Schicht keinen Schaden. Ohne die Laserschutzschicht wäre dies nicht möglich.
Durch den Einsatz der Laserschutzschicht ist es möglich, dass ein sehr weites Prozessfenster aus Leistung (Watt), Frequenz (Hz) und Geschwindigkeit des Lasers hier verwendbar ist, ohne Schädigungen des Schichtkörpers, insbesondere der funktionalen, insbesondere elektrisch leitfähigen, Schichten, befürchten zu müssen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Schritt d) ein Laser, insbesondere ein Faserlaser, verwendet, der kohärentes Licht, bevorzugt aus dem sichtbaren Bereich also im Bereich von 380nm bis 780 nm oder Infrarotbereich, weiter bevorzugt Licht aus dem Wellenlängenbereich zwischen 780nm und 1400nm, noch weiter bevorzugt Licht der Wellenlänge 1064nm, emittiert.
Beispielsweise können folgende Lasertypen hier erfolgreich eingesetzt werden: Ytterbium-Faserlaser; Diodenlaser; Faser-gekoppelter Diodenlaser; Neodym dotierter Yttrium-Aluminium-Granat -“Nd:YAG“ -Laser.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Schritt d) mit einer Laserleistung zwischen 0,05 W und 1000 W, bevorzugt zwischen 1 W und 500 W, weiter bevorzugt zwischen 5 W und 200 W, durchgeführt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Schritt d) zumindest ein Bereich entfernt, der ein Logo und/oder ein Muster und/oder ein Symbol und/oder ein alphanumerisches Zeichen darstellt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Schritt d) ein Laser mit einer Schreibgeschwindigkeit von maximal 80000 mm/s, bevorzugt mit einer Schreibgeschwindigkeit zwischen 500 mm/s und 10000 mm/s, betrieben und/oder der Laser mit einer Pulsfrequenz zwischen 1 Hz und 10000kHz, bevorzugt zwischen 1kHz und 100kHz, betrieben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, die beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, näher erläutert:
Figuren 1 bis 5 zeigen beispielhafte Ausführungsformen der Laserschutzschicht:
Figur 1 zeigt eine Kunststofffolie mit Streuzentren,
Figur 2 zeigt einen zwei-lagigen Aufbau einer Laserschutzschicht,
Figur 3 zeigt einen weiteren mehrlagigen Aufbau einer Laserschutzschicht Figur 4 zeigt eine einseitig oberflächlich strukturierte Laserschutzschicht und Figur 5 zeigt eine beidseitig oberflächlich strukturierte Laserschutzschicht.
Figur 6 zeigt den schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines Schichtkörpers
Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die in Verbau-Richtung angeordneten Einzelelemente zur Bildung eines Verbunds aus einem Schichtkörper und einem Formkörper
Figur 8 zeigt eine beispielhafte Vorbereitung der Einzelelemente aus Figur 7 für die Bildung des Verbunds aus Schichtkörper und Formkörper
Figur 9 zeigt den aus den Einzelelementen der Figuren 7 und 8 gebildeten beispielhaften Verbund aus Schichtkörper und Form körpern
Figur 10 zeigt das Schema einer Individualisierung des Verbunds aus
Schichtkörper und Formkörper durch Laserbestrahlung, beispielsweise beim
Kunden
Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Verbund aus individualisiertem Schichtkörper und Formkörper mit Flinterleuchtung Figur 12 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für die in Verbau-Richtung angeordneten Einzelelemente zur Bildung eines Verbunds aus einem Schichtkörper und einem Formkörper
Figur 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen aus den Einzelelementen der Figur 12 gebildeten Verbund aus Schichtkörper und Formkörper mit Flinterleuchtung
Figur 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Verbund aus einem Schichtkörper und einem Formkörper und schließlich zeigt Figur 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Verbund aus einem Schichtkörper und einem Formkörper.
Figur 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem der Verbund aus Schichtkörper und Formkörper zumindest zum Teil mechanisch gebildet wird Figur 17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem der Schichtkörper gegen dem Formkörper gepresst wird und bei dem sich die Dekorationsschicht auf der Unterseite des Formkörper befindet Figur 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Figur 13 bei dem die Primer-ZKIebeschicht zusammen mit der Dekorationsschicht laserstrukturiert wird
Figur 19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Figur 15 bei dem die Primer- und/oder Klebeschicht zusammen mit der Dekorationsschicht 3 laserstrukturiert ist.
Figur 1 zeigt als eine beispielhafte Ausführungsform der Laserschutzschicht 4 eine transparente Folie 10, insbesondere eine Glas- oder Kunststofffolie, mit eingebetteter Streuwirkung. Die Folie 10 kann ein oder mehrlagig ausgebildet sein und hat - wie durch die Schraffur angedeutet - lichtstreuende Elemente eingebettet, beispielsweise lichtstreuende Partikel und/oder Poren. Die Folie 10 ist beispielsweise direkt auf einer elektrisch leitfähige Funktionsschicht, wie sie Teil des Schichtkörpers ist - siehe Figuren 6 bis 15 -, aufgetragen und/oder appliziert.
Figur 2 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform der Laserschutzschicht 4 mit einem transparenten Substrat - und/oder Trägerfolie 11 , die einseitig mit einer Beschichtung mit Streuzentren 12, beispielsweise einer Lackschicht, die lichtstreuende Partikel und/oder Poren umfasst, beschichtet ist.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Laserschutzschicht 4, bei der beidseitig auf der transparenten Substrat - und/oder Trägerfolie 11 eine Beschichtung mit Streuzentren 12, die beispielsweise eine Lackschicht ist und die Streuzentren, beispielsweise in Form von lichtstreuenden Partikeln und/oder Poren umfasst, aufgebracht ist.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Laserschutzschicht 4, bei der auf einer tragenden Lage 13 eine Strukturierung 14 einseitig auf der Oberfläche aufgebracht ist. Die Lage 13 kann dabei als eine oder mehrere transparente Substrat - und/oder Trägerfolie 11 und/oder als transparente Folie 10 ausgebildet sein. Die tragende Lage 13 kann weiterhin ein- oder mehrlagig ausgebildet sein.
Figur 5 zeigt beidseitige oberflächliche Strukturierung 14 der tragenden Lage 13. Die Strukturierung 14 kann gleichmäßig, ein Muster bildend, aber auch statistisch und/oder zufällig sein. Die Strukturierung 14 kann auf beiden Seiten 14 der tragenden Lage 13 gleich oder verschieden sein.
Die Figur 6 zeigt einen Schichtkörper 1 , eine Dekorationsschicht 3 - komplett schwarz - weil noch unbehandelt, insbesondere unbeschrieben - dargestellt -, eine elektrische Funktionsschicht 2 und dazwischen eine Laserschutzschicht 4 umfassend. Die Dekorationsschicht 3 kann beispielsweise als schwarze, lichtdichte Lage ausgebildet sein. Zwischen der Dekorationsschicht 3 und der Laserschutzschicht 4 befindet sich vorzugsweise, ebenso wie zwischen der Laserschutzschicht 4 und der elektrisch leitfähigen Funktionsschicht 2 ein Verbindungsmaterial 7. Das Verbindungsmaterial kann Kleber, Primer, Schutzschicht und/oder eine Kombination verschiedener Materialien sein, wie sie fach-üblich für die Bildung derartiger Schichtkörper eingesetzt werden.
Figur 7 zeigt beispielhafte Einzelelemente in der Lage ihrer geplanten Verbindung zur Bildung des Verbunds aus einem Schichtkörper 1 und einem Formkörper 20.
Von unten nach oben ist erst der Schichtkörper 1 , wie aus Figur 6 bekannt, mit Dekorationsschicht 3, Laserschutzschicht 4 und elektrisch leitfähiger Funktionsschicht 2 zu erkennen. Auf den Schichtkörper 1 folgt nach dieser Ausführungsform, mit einem Doppelpfeil 20 zum Schichtkörper 1 hin, die Verbindungsschicht 26, die ein oder Lagen aus Kleber und/oder Primer wie z.B.
- Primer für Functional Foil Bonding „FFB“,
- Primer für Inmold Labeling „IML“,
- transparenter Kleber in Form von Optical Clear Adhesive für Laminierung,
- Kleber in Form von Pressure Sensitive Adhesive für Laminierung und/oder
- Primer für Inmold Electronics „IME“, sowie gegebenenfalls
Schutzlackschicht(en) umfasst und die in ihren Abmessungen denen des Schichtkörpers 1 ungefähr entsprechen. Der Verbund kann aber auch ohne Verbindungsmaterial und durch einfache mechanische Fixierung, wie beispielsweise Einhaken, Klipsen, Klemmen des Schichtkörpers 1 - beispielsweise durch Fixierung des Schichtkörpers 1 an ein Bauteil zur Hinterleuchtung, das seinerseits eine ausreichende mechanische Festigkeit für ein Einklemmen hat - an den Formkörper, erfolgen.
Darüber und im Abstand ist der Formkörper 20 in zwei Einzelteilen 23 und 24, dargestellt. Das Einzelteil 23 umfasst bei der hier gezeigten Ausführungsform das Rahmenelement 27. Dieses Rahmenelement 27 definiert bei dem Formkörper 20 - wie hier dargestellt - einen durchleuchtbaren Bereich 21 , der durchscheinend ist und/oder ausreichend für die Erkennung hinterleuchteter Elemente transparent ist, und einen nicht durchleuchtbaren intransparenten Bereich 22. Der nicht durchleuchtbare Bereich 22 wird durch das Rahmenelement 27 definiert, das auch den durchleuchtbaren Bereich 21 begrenzt.
Der Aufbau des Formkörpers 20 ist beliebig und je nach Anwendung verschieden. An Kaffeemaschinen - Bedienpaneele werden hier andere Anforderungen gestellt als an Sportwagen-Cockpits. Die beiden Einzelteile 23 und 24, wie hier gezeigt setzen sich zu dem Formkörper 20 zusammen. Beispielsweise ist das Einzelteil 23 ein Folienelement mit oder ohne Dekor und das Einzelteil 24 ein festes - beispielsweise 3D geformtes, gespritztes, gedrucktes oder tiefgezogenes Kunststoffformteil und/oder Folienelement, das quasi einen Träger bilden kann. Wie durch den oberen Doppelpfeil der Figur 7 angedeutet werden die beiden Einzelteile 23 und 24 zur Bildung des Formkörpers 20 verbunden. Die beiden Einzelteile 23 und 24 können in beliebiger Reihenfolge angeordnet sein, so dass nach einer anderen Ausführungsform eine Seite des Folienelements 23 die Oberfläche 25, die dem Nutzer zugewandt ist, bildet.
So umfasst der in den Figuren 7 bis 11 gezeigte Formkörper 20 einen festen und mit einer Oberfläche 25 zum Benutzer zeigenden Teil 24 mit einem durchleuchtbaren und daher zumindest zum Teil transparenten Bereich 21 hinter den der Schichtkörper 1 zur Bildung des Verbunds mittels einer Verbindungsschicht 26 aus Kleber, Schutzlackschicht(en) und/oder Primer geklebt werden kann.
Figur 8 zeigt hierzu den nächsten Herstellungsschritt, bei dem der Schichtkörper 1 mit einer entsprechenden Verbindungsschicht 26 und der Formkörper 20 mit entsprechend dimensioniertem durchleuchtbaren Bereich 21 auf die Bildung des Verbunds aus Schichtkörper und Formkörper vorbereitet vorliegen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform überragt der Schichtkörper 1 zumindest auf einer Seite den durchleuchtbaren Bereich 21 des Formkörpers 20, wie in den Figuren 7 bis 15 dargestellt.
Figur 9 zeigt den Verbund 30 aus Schichtkörper 1 und Formkörper 20 mit Verbindungsschicht 26. Der Verbund 30 hat eine zum Nutzer zeigende Oberfläche 25. Dieser Verbund ist noch nicht durch Laserbestrahlung der Dekorationsschicht individualisiert, wie an der durchgehend schwarzen Dekorationsschicht 3 des Schichtkörpers 1 erkennbar ist.
Figur 10 schließlich zeigt den individualisierten und/oder beschriebenen Verbund, wie er „end-of-line“ oder beim Kunden herstellbar ist. Dazu werden, wie durch den Pfeil 40, der einen Laserstrahl repräsentiert, dargestellt, durch die Bewegung eines Laserstrahls 40 entlang der Richtungen des Doppelpfeils 43 aus der Dekorationsschicht 3 des Schichtkörpers 1 Bereiche 41 und 42 freigelegt, die bei Hinterleuchtung (nicht gezeigt) sich dem Nutzer auf der Seite der Oberfläche 25 anders darstellen als die Bereiche der vollflächigen und ungelaserten Dekorationsschicht 3. Diese freigelegten Bereiche 41 und 42, die innerhalb des durchleuchtbaren Bereichs 21 des Verbunds 30 liegen, stellen im fertigen Produkt beispielsweise die Symbol- und/oder Displaybereiche dar.
Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die durchleuchtbaren Bereiche des Verbunds 21 , 41 und 42, die Symbole, Displayflächen nachträglich zum Verbau erzeugbar sind. Dabei spielt die Positionsgenauigkeit beim Verbau der Einzelteile zum Verbund 30 keine Rolle, weil große Toleranzbereiche im durchleuchtbaren Bereich 21 des Verbunds vorgesehen sind. Durch das Lasern 40 der freigelegten Bereiche 41 und 42 nach der Ausbildung des Verbunds 30 kann eine möglichst genaue Positionierung der Bereiche 41 und 42, sowie scharfe Abbildung durch den Laser erreicht werden.
Beispielsweise kann in einem nachfolgenden Prozessschritt vorgesehen sein, dass die freigelegten Bereiche 41 und 42 noch mit Farbe hinterlegt werden. Die Farbe kann beispielsweise über Digitaldruck und/oder Tampondruck aufgebracht sein.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Verbund noch einen Schutzlack an einer oder mehreren Seiten umfasst. Figur 11 zeigt den Verbund 30 aus Schichtkörper 1 und Formkörper 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel der in den Figuren 7 bis 10 gezeigten Einzelteile mit Hinterleuchtung durch eine Lichtquelle 50, Diese Lichtquelle kann beispielsweise eine oder mehrere LEDs 51 und 52 umfassen, die - wiederum beispielsweise - auf einer Elektronikplatine 53 angeordnet sind. Auf der Seite der Oberfläche 25 des Verbunds zeigt sich dem Betrachter durch den transparenten Bereich 21 der Schriftzug, der durch die Laserbehandlung gemäß Figur 10 erzeugt wird und durch den die Flinterleuchtung der LEDs 51,
52 entlang der Lichtschächte 54 durch die Schichten durch - emittiert.
Figur 12 zeigt, vergleichbar mit Figur 8 des dort gezeigten Ausführungsbeispiels, ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem der Schichtkörper 1 mit anderer Schichtabfolge, so dass die elektrisch leitfähige Funktionsschicht 2 die unterste Schichtlage bildet. Die Laserschutzschicht 4 ist direkt an die elektrisch leitfähige Funktionsschicht 2 angrenzend angeordnet und darauf die Dekorationsschicht 3, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel bereits gelasert, also individualisiert und/oder beschrieben vorliegt.
Das Lasern 40 vor der Bildung des Verbunds 31 bringt den Vorteil, dass die freigelegten Bereiche 41 , 42 im Verbund bei Hinterleuchtung klarer und/oder mit optimalem Kontrast für den Nutzer auf der Seite der Oberfläche 25 erscheinen.
Auf die Dekorationsschicht 3 mit den gelaserten und freigelegten Bereichen 41 und 42 kommt eine Verbindungsschicht 26, die wieder Kleber,
Schutzlackschicht und/oder Primer umfasst. Nach Aufbringen der Verbindungsschicht 26 auf die gelaserte Dekorationsschicht 3 wird der Schichtkörper 1 mit dem Formkörper 20 verbunden. Die Größe der durch Laser 40 freigelegten Bereiche 41 und 42 ist variabel, je nach Anwendung, aber bei dem in Figur 12 gezeigten Ausführungsbeispiel nach Verbau nicht mehr ohne Ausbau des Schichtkörpers 1 veränderbar.
Der Verbund 31 aus Schichtkörper 1 und Formkörper 20 gemäß Figur 13 unterscheidet sich vom Verbund 30 der Figur 11 dadurch, dass die gelaserte Dekorationsschicht 3 mit freigelegten Bereichen 41 und 42 über eine darauf liegende Verbindungsschicht 26 direkt an den Formkörper 20 angrenzt und nicht im Verbund durch Laserbestrahlung 40 noch beschreibbar ist.
Figur 14 zeigt einen Verbund 32, der sich von den beiden vorher gezeigten Verbunden 30 und 31 aus den Figuren 11 und 13 dadurch unterscheidet, dass das nicht durchleuchtbare Rahmenelement 27 des Formkörpers 20, das den durchleuchtbar transparenten Bereich 21 vom nicht transparenten, nicht durchleuchtbaren Bereich 22 abtrennt, außen auf der Oberfläche 25 des Formkörper 20 angeordnet ist. Ansonsten entspricht der Aufbau gemäß Figur 14 dem aus Figur 11 bekannten.
Figur 15 zeigt schließlich den Verbund 33, der vom Aufbau des Formkörpers 20 her dem aus der Figur 14 entspricht darunter aber den Verbund gemäß der Figur 13, mit der vor dem Verbau durchgeführten Laserbeschriftung der Dekorationsschicht 3 des Schichtkörpers 1 zeigt.
Nach Bildung des Verbunds 30, 31, 32 und 33 können beispielsweise bis zur Fertigstellung des Produkts noch verschiedene nachgelagerte Prozessschritte, wie Überlackierung, realisiert werden. Angrenzend an den Schichtkörper sind beispielsweise weitere Bauteile, die optische, elektrische und/oder mechanische Bauteile sein können, vorgesehen. Vorzugsweise hat die elektrisch leitfähige Funktionsschicht Kontaktierungen und/oder Stecker, die nicht notwendigerweise durchleuchtbar ausgestaltet sind. Figur 16 zeigt einen Aufbau entsprechend Figur 15, also mit dem Rahmenelement 27 außen auf dem Verbund aus Schichtkörper 1 und Formkörper 20, mit dem Unterschied zu Figur 15, dass der Schichtkörper 1 mittels mechanischem Druck durch die beiden Schnapphaken mit Rastnasen 28 an den Formkörper 20 angepresst wird. Der Schichtkörper 1 wird dazu mittels eines Klebe- und/oder Primersystems, beispielsweise die Verbindungsschicht 26 umfassend, auf einem oder mehreren Lichtschächten 54 appliziert, die auf der Elektronikplatine 53 fixiert sind. Die Elektronikplatine 53 ist ihrerseits über Rastnasen und Schnapphaken 28 mit dem Folienkörper 20 mechanisch verbunden. Der obere Teil der Figur 16 zeigt wieder den Verbund aus Formkörper 20 und Schichtkörper 1. Der untere Teil der Figur 16 zeigt die beiden Varianten, einmal die großflächige Auftragung der Verbindungsschicht 26 und darunter die bereichsweise Auftragung der Verbindungsschicht 26.
Die Verbindungsschicht 26, die insbesondere eine Klebe- und/oder Primerschicht ist, kann auf dem Schichtkörper 1 vollflächig oder nur partiell, also ganz oder nur bereichsweise, z.B. in den an den Lichtschacht 54 angrenzenden Bereichen, aufgebracht sein, wie im unteren Bereich der Figur 16 gezeigt.
Figur 17 - obere Darstellung eines Verbunds 31 entsprechend Figur 13 - zeigt das Prinzip der Verbindung wie Figur 16, insbesondere durch mechanische Mittel wie den Schnapphaken mit Rastnasen 28. Hier ist wieder das Schichtelement 1 über die Verklebung mit den Lichtschächten 54 an die Elektronikplatine 53 gekoppelt, die über die mechanische Fixierung mit dem Formkörper 20 den Verbund aus Formkörper 20, Lichtquelle 50 und Schichtkörper 1 bildet. Die Lichtquelle 50 umfasst hier beispielsweise zwei LEDs 51, 52, die Elektronikplatine 53 sowie den Lichtschächten 54. Der Schichtkörper 1 umfasst, wie in Figur 6 dargestellt, zumindest eine Dekorationsschicht 3, eine Laserschutzschicht 4 und eine elektrisch leitfähige Funktionsschicht 2. Der Formkörper 20 umfasst einen durchleuchtbaren Bereich 21 einen nicht-durchleuchtbaren Bereich 22, ein Rahmenelement 27, ein beispielsweise flexibles Folienelement 23 als Teil des Formkörpers 20, ein festes Kunststoffbauteil 24, das die Oberfläche 25 zum Benutzer hin bereitstellt und im vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel auch entweder die Rastnasen oder die Schnapphaken 28 zur Bildung der mechanischen Halterung der - unter anderem mit dem Schichtkörper 1 bestückten - Elektronikplatine 53 am Formkörper 20.
Die Verbindungsschicht 26 zur Verbindung der Elektronikplatine 53 mit dem Schichtkörper 1 , beispielsweise eine Klebe- und/oder Primerschicht, auf dem Schichtkörper 1 , kann wieder vollflächig oder nur partiell - insbesondere auf den Bereichen der Lichtschächte 54 - aufgebracht sein.
Figur 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 13 bei dem die Primer-ZKIebeschicht zusammen mit der Dekorationsschicht laserstrukturiert ist. Dadurch erstrecken sich die freigelegten Bereiche 61 und 62 über mehrere Lagen vertikal, im Kontrast zu den Bereichen 41 und 42 der Figuren 10 bis 17, die sich vertikal, also in z-Richtung nur durch die Dekorationsschicht 3 erstrecken.
Figur 19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Figur 15 bei dem die Primer-ZKIebeschicht zusammen mit der Dekorationsschicht laserstrukturiert ist Dadurch erstrecken sich die freigelegten Bereiche 41 und 42 über mehrere Lagen vertikal.
Jede der gezeigten Schichten 2 und die Laserschutzschicht 4 können ihrerseits in mehreren Schichten oder Lagen vorliegen.
Unterhalb der elektrischen Funktionsschicht 2 kann eine oder mehrere Trägerschicht(en) undZoder eine oder mehrere Schutzschicht(en) für den Aufbau der elektrischen Funktion des Schichtkörpers vorgesehen sein. Der Aufbau eines Schichtkörpers mit elektrisch leitfähiger Funktionsschicht ohne Laserschutzschicht und Dekorationsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise aus anderen Druckschriften des Anmelders, wie der WO 2012/048840 und der WO 2015/104295 bekannt.
Zwischen den Schichten des Schichtkörpers und oberhalb und/oder unterhalb der Laserschutzschicht kann ein Klebstoff vorgesehen sein.
Dabei können Trägerschichten Schichtdicken im Bereich von 50pm bis 250 pm, insbesondere im Bereich von 60pm bis 90pm aufweisen.
Klebstoffschichten können beispielsweise Schichtdicken im Bereich von 1 pm bis 250pm, insbesondere von 5 pm bis 100pm aufweisen.
Es ist möglich, den Laserstrahl zur Durchführung des Verfahrensschrittes d) mittels einer oder mehrerer Linsen zu fokussieren. Dabei können insbesondere Linsen mit einer Brennweite zwischen 35mm und 800mm, bevorzugt zwischen 200mm und 500mm weiter bevorzugt von 254mm eingesetzt werden.
Weiter ist es bevorzugt, wenn in dem Schritt d) ein Laser, insbesondere ein Faserlaser, verwendet wird, wobei der Laser kohärentes Licht, bevorzugt aus dem sichtbaren oder Infrarotbereich, bevorzugt aus dem nahen Infrarotbereich, weiter bevorzugt Licht aus dem Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 1400 nm, noch weiter bevorzugt Licht der Wellenlänge 1064 nm, emittiert.
Vorzugsweise beträgt in dem Schritt d) die Laserleistung zwischen 0,05 W und 1000 W, bevorzugt zwischen 1 W und 500 W, weiter bevorzugt zwischen 5 W und 200 W. Es ist zweckmäßig, wenn in dem Schritt d) der Laserstrahl mittels auslenkbarer Spiegel, insbesondere mittels eines Laser-Scan-Moduls, entlang der ein oder mehreren ersten Bereiche gelenkt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Laser mit einer Schreibgeschwindigkeit von maximal 80000 mm/s, bevorzugt mit einer Schreibgeschwindigkeit zwischen 500 mm/s und 10000 mm/s, betrieben und/oder wird der Laser mit einer Pulsfrequenz zwischen 1 Hz und 10000 kHz, bevorzugt zwischen 1 kHz und 1000 kHz, betrieben.
Weiter ist es jedoch auch möglich, dass der Laser kontinuierlich betrieben wird.
„Durchleuchtbar bedeutet im vorliegenden Fall insbesondere eine hohe Transmission, z.B. von 70% oder mehr, im Wellenlängenbereich von 380nm bis 1400nm.
„Transluzenz“ bedeutet auch eine hohe Transmission im Wellenlängenbereich von 380nm bis 1400nm, die nicht als bilderhaltend, sondern als milchig-trüb vom Betrachter wahrgenommen wird.
Durchleuchtbare Schichten können auch mit diffus, semitransparent, nicht bilderhaltend, streuend und/oder als „mit hohem Haze-Wert“ bezeichnet werden. Z.B. haben diese Schichten insbesondere einen Haze-Wert von mindestens 30 Haze-Units und/oder sie werden als Schicht mit geringer Clarity, also einen von 100% verschiedenen, bevorzugt kleiner 98%, insbesondere kleiner 95% und ganz bevorzugt kleiner 90% an Clarity- Wert beschrieben.
Als „transparent“ wird dagegen eine Schicht mit hoher Transmission im Wellenlängenbereich von 380nm bis 1400nm beschrieben, die klar und bevorzugt auch bilderhaltend ist. Als „opak“ hingegen werden Schichten geringer Transmission, aber mit hoher Absorption im Wellenlängenbereich von 380nm bis 1400nm bezeichnet.
Durch die Erfindung ist es erstmals möglich, unkompliziert eine Individualisierung vor-gefertigter Schichtkörper mit Funktionalität wie Tastenfunktionalität eines Touchsensors vorzunehmen. Dies wird durch die Ergänzung eines Funktions-Schichtkörpers durch eine Laserschutzschicht zwischen der elektrischen Funktionsschicht und einer Dekorationsschicht, die mit einfachen Maßnahmen gelasert werden kann, erreicht.
Bezuqszeichenliste
1 Schichtkörper
2 elektrische Funktionsschicht
3 Dekorationsschicht
4 Laserschutzschicht
7 Verbindungsmaterial
10 transparente Folie
11 transparente Substrat und/oder Trägerfolie
12 Beschichtung mit Streuzentren
13 tragende Lage
14 oberflächliche Strukturierung
20 Formkörper
21 durchleuchtbarer Bereich des Formkörpers 20
22 nicht durchleuchtbarer Bereich des Formkörpers 20
23 Teil des Formkörpers 20, z.b. Folienelement
24 Teil des Formkörpers 20, z.B. Kunststoffbauteil
25 Benutzer-zugewandte Oberfläche des Formkörpers 20
26 Verbindungsschicht, z.B. Kleber und/oder Primer
27 nicht durchleuchtbares Rahmenelement
28 Rastnasen mit Schnapphaken
30 Ausführungsbeispiel 1 Verbund aus Schichtkörper und Formkörper
31 Ausführungsbeispiel 2 Verbund aus Schichtkörper und Formkörper
32 Ausführungsbeispiel 3 Verbund aus Schichtkörper und Formkörper
33 Ausführungsbeispiel 4 Verbund aus Schichtkörper und Formkörper
40 Laserstrahl
41 freigelegter Bereich der Dekorationsschicht 3 42 freigelegter Bereich der Dekorationsschicht 3
43 Bewegungsrichtung des Laserstrahls 40
50 Lichtquelle
51 LED
52 LED
53 Elektronikplatine mit LEDs
54 Lichtschacht
61 freigelegter Bereich der Dekorationsschicht 3 und der Verbindungsschicht 26
62 freigelegter Bereich der Dekorationsschicht 3 und der Verbindungsschicht 26

Claims

Patentansprüche
1. Schichtkörper (1) mit zumindest einer elektrisch leitfähigen Funktionsschicht (2), einer Dekorationsschicht (3) und durchleuchtbarer Laserschutzschicht (4), wobei die Laserschutzschicht (4) zwischen Dekorationsschicht (3) und elektrisch leitfähiger Funktionsschicht (2), so angeordnet ist, dass sie ohne dazwischenliegende Farblackschicht an die elektrisch leitfähige Funktionsschicht (2) angrenzt.
2. Schichtkörper (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Laserschutzschicht (4) eine optische Streu- und/oder Diffusorschicht ist.
3. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei die Laserschutzschicht (4) Licht streuende Partikel umfasst.
4. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laserschutzschicht (4) Poren hat.
5. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laserschutzschicht (4) eine Schichtdicke zwischen 0,5 und 500pm, bevorzugt zwischen 1pm und 150pm hat.
6. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laserschutzschicht (4) eine Transmission, insbesondere im Wellenlängenbereich von 380nm bis 1400 nm, von mindestens 25%, bevorzugt von mindestens 75%, weiter bevorzugt von mindestens 85%, aufweist.
7. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durchleuchtbare Laserschutzschicht (4) mehr als 30%, bevorzugt mehr als 45%, weiter bevorzugt mehr als 65%, des transmittierten Lichts, insbesondere aus dem Wellenlängenbereich zwischen 380nm und 1400nm, um mehr al 2,5° von der Richtung des einfallenden Lichtstrahls ablenkt.
8. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durchleuchtbare Laserschutzschicht (4) eingefärbt ist, insbesondere, dass die durchleuchtbare Laserschutzschicht (4) mittels Farbstoffen und/oder Farbpigmenten eingefärbt ist, wobei der Pigmentierungsgrad der durchleuchtbaren Laserschutzschicht (4) vorzugsweise weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10%, weiter bevorzugt weniger als 5% beträgt.
9. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durchleuchtbare Laserschutzschicht (4) eine Schicht aus einem polymeren Matrixmaterial auf Kohlenstoffbasis mit darin eingebetteten Partikeln und/oder Poren ist.
10. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Matrixmaterial Monomere, Oligomere, Polymere und/oder Copolymere, bevorzugt aus Verbindungen wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyetherimid (PEI), Polyacrylat, Polyester (PE), Polycarbonat (PC),
Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET), Polyoxymethylene (POM), Polyimid (PI), Polyurethan (PU), Polysulfon, insbesondere Poly(arylethersulfon) PAES und/oder Polyvinylchlorid (PVC), jeweils einzeln und/oder in beliebigen Mischungen, Kombinationen und/oder Blends, umfasst.
11. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dekorationsschicht (3) zumindest bereichsweise opak ausgebildet ist und/oder dass die Dekorationsschicht (3) eine Transmission, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 300nm und 1800 nm, insbesondere zwischen 500 nm und 1400 nm, insbesondere zwischen 380nm bis 780 nm, von maximal 50%, bevorzugt von maximal 20%, weiter bevorzugt von maximal 5% aufweist.
12. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dekorationsschicht (3) eine Schichtdicke zwischen 0,1 pm und 50pm, bevorzugt zwischen 0,3 pm und 30 pm ausweist.
13. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dekorationsschicht (3) mehrschichtig ist, insbesondere dass die Dekorationsschicht (3) aus zwei oder mehreren Teilschichten ausgebildet ist, wobei die zwei oder mehreren Teilschichten bevorzugt jeweils eine Schichtdicke zwischen 0,1 pm und 50pm, weiter bevorzugt zwischen 0,3pm und 30 pm aufweisen.
14. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Dekorationsschicht (3) eingefärbt ist, insbesondere, dass die zumindest eine Dekorationsschicht (3) mittels Farbstoffen und/oder Farbpigmenten eingefärbt ist, wobei der Pigmentierungsgrad der zumindest einen Dekorationsschicht vorzugsweise zwischen 5% und 35%, bevorzugt zwischen 20% und 25% beträgt.
15. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Dekorationsschicht (3) ein Monomer, Oligomer und/oder Polymer, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylennaphthalat (PEN), Acrylat, Polyamid (PA), und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat (ABS), jeweils einzeln und/oder in beliebigen Mischungen, Kombinationen und/oder Blends vorliegend, umfasst.
16. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Dekorationsschicht (3) eine Graphit und/oder Metallschicht ist, insbesondere eine optisch dichte Metallschicht.
17. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Dekorationsschicht (3) ein polymeres Matrixmaterial mit Füllstoffen umfasst.
18. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine elektrische Funktionsschicht (2) leitfähige, nicht transparente Bahnen mit einer Dicke im Bereich von 2 nm bis 5 pm, parallel zur Oberfläche eines transparenten T rägers ein Muster bildend so angeordnet aufweist, dass in dem Muster ein Leiterbahnabstand realisiert ist, der flächige Leitfähigkeit der elektrischen Funktionsschicht bei gleichzeitiger Transparenz für das menschliche Auge gewährleistet.
19. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine elektrische Funktionsschicht (2) eine Elektrodenschicht ist.
20. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine elektrische Funktionsschicht (2) auf und/oder in einer Trägerschicht elektrisch leitfähiges Funktionsmaterial umfasst.
21. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine elektrische Funktionsschicht (2) dünne Metallschichten, insbesondere aus Silber, Kupfer, Aluminium, Gold, Nickel, sowie beliebige Legierungen daraus, Leitsilber, Nanosilber, Kohlenstoff-basiertes leitfähiges Material, wie insbesondere Carbonblack, Carbon Nanotubes (CNTs), Silber Nanowires (AgNWs), leitfähige Oxidschichten, insbesondere Indium-Zinn- Oxid (ITO), leitfähige Polymere, insbesondere PEDOT:PSS, allein oder in beliebigen Mischungen und/oder Kombinationen auf und/oder unter einer Trägerschicht und/oder eingebettet in eine Trägerschicht, umfasst.
22. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine elektrische Funktionsschicht (2) zumindest ein Touchsensorfeld umfasst, welches insbesondere zumindest eine Tastfeldfunktionalität und/oder zumindest eine Slider-Funktion und/oder zumindest eine Drehknopf-Funktion umfasst.
23. Verbund des Schichtkörpers (1) mit einem Formkörper (20), wobei der Schichtkörper (1) zwischen einer Lichtquelle (50) und der dem Betrachter zugewandten Oberfläche (25) des Formkörpers (20) angeordnet ist.
24. Verbund nach Anspruch 23, bei dem die Dekorationsschicht (3) des Schichtkörpers (1) die an den Formkörper (20) angrenzende Schicht des Schichtkörpers (1) bildet.
25. Verbund nach Anspruch 23, bei dem die elektrisch leitfähige Funktionsschicht (2) des Schichtkörpers (1) die an den Formkörper (20) angrenzende Schicht des Schichtkörpers (1) bildet.
26. Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers, umfassend zumindest eine elektrisch leitfähige Funktionsschicht, zumindest eine Dekorationsschicht und zumindest eine Laserschutzschicht, wobei die Laserschutzschicht zwischen Dekorationsschicht und elektrisch leitfähiger Funktionsschicht angeordnet ist und das Verfahren folgende Schritte, welche insbesondere in der folgenden Reihenfolge ausgeführt werden, umfasst: a) Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Funktionsschicht b) Aufbringen zumindest einer durchleuchtbaren Laserschutzschicht, insbesondere mittels Druck-, Beschichtungs-, Laminier-, Präge- und/oder Kaschier-Verfahren und/oder mittels physikalischer Gasphasen Abscheidung, ohne dazwischenliegende Farblackschicht angrenzend an die elektrisch leitfähige Funktionsschicht, c) Aufbringen zumindest einer Dekorationsschicht, insbesondere mittels Druck-, Beschichtungs-, Laminier-, Präge- und/oder Kaschier-Verfahren und/oder mittels physikalischer Gasphasen Abscheidung auf die Laserschutzschicht und d) Entfernen von einem oder mehreren Bereichen der Dekorationsschicht mittels Laser.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Verfahrensschritt d) des Entfernens eines oder mehrerer Bereiche der Dekorationsschicht (3) mittels Laser teilweise erfolgt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 oder 27, wobei in dem Schritt d) ein Laser, insbesondere ein Faserlaser, verwendet wird, der kohärentes Licht, bevorzugt aus dem sichtbaren oder Infrarotbereich, bevorzugt aus dem nahen Infrarotbereich, weiter bevorzugt Licht aus dem Wellenlängenbereich zwischen 380nm und 1400nm, noch weiter bevorzugt Licht der Wellenlänge 1064nm, emittiert.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei in dem Schritt d) zumindest ein Bereich, der entfernt wird, ein Logo und/oder ein Muster und/oder ein Symbol und/oder ein alphanumerisches Zeichen darstellt.
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