Die Erfindung betrifft eine optische Einheit zum Abstrahlen von Licht, einen Scheinwerfer oder ein Interiorelement und ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Einheit.

Optische Einheiten zum Abstrahlen von Licht sind grundsätzlich bekannt. Optische Einheiten weisen in der Regel ein einem Betrachter zugewandtes Dekor oder ein Funktionselement auf, das mit einem Lichtleiter hinter- und/oder durchleuchtet wird. Der Lichtleiter kann ein flächiges Element sein, in das mittels einer Lichtquelle ein Licht eingekoppelt wird. Der Lichtleiter muss einen höheren Brechungsindex aufweisen als die Umgebung des Lichtleiterelements, um eine Totalreflektion an der Grenzschicht zu ermöglichen. Ferner sind Mittel vorzusehen, um die Lichtstrahlen in solchen Winkeln zur Grenzschicht des Lichtleiters umzulenken, dass diese trotz der unterschiedlichen Brechungsindizes aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden können. Diese Winkel sind kleiner als ein Grenzwinkel der Totalreflexion auszubilden. Ein Ansatz zur Realisierung derartig unterschiedlicher Brechungsindizes besteht darin, zwischen dem Lichtleiter und dem Dekor beziehungsweise dem Funktionselement eine Luftschicht vorzusehen. Luft hat einen geringeren Brechungsindex als die üblicherweise eingesetzten Lichtleiter, sodass an der Grenzschicht zwischen dem Lichtleiter und der Luftschicht Totalreflektion auftritt, wenn der Einfallswinkel größer als der kritische Winkel ist. Ein Nachteil dieses Aufbaus besteht darin, dass dieser Aufbau nicht kompakt und eine geringe Stabilität aufweist.

Ein weiterer beispielsweise in der DE 10 2014 006 490 B4 beschriebener Ansatz besteht darin, dass das dem Betrachter zugewandte Dekor einen geringeren Brechungsindex aufweist als der Lichtleiter. Ein Nachteil dieses Ansatzes ist, dass die Auswahl des Dekors basierend auf dem Brechungsindex des Dekormaterials zu treffen ist. Daher ist bei diesem Ansatz die Auswahl an Materialien eingeschränkt.

Ein weiterer beispielsweise in der DE 10 2019 001 333 A1 beschriebener Ansatz besteht darin, dass zwischen dem einem Betrachter zugewandtem Dekor und dem Lichtleiter eine Zusatzschicht eingebettet ist, die einen geringeren Brechungsindex als der Lichtleiter aufweist. Ein Nachteil dieses Ansatzes besteht darin, dass verfügbare Zusatzschichten in der Regel keinen derart geringen Brechungsindex aufweisen, dass die Totalreflexion und die Lichtauskopplung den hohen technischen Anforderungen moderner Produkte entsprechen. Ein weiterer Nachteil des in der DE 102019001 333 A1 beschriebenen Ansatzes besteht darin, dass auf beiden Seiten des Lichtleiters coextrudierte Folien anzuordnen sind, um den gewünschten technischen Effekt einer Lichtabstrahlung zu ermöglichen.

Die EP 2 157 366 A1 , DE 102015 004204 A1 , EP 3631 291 B1 , DE 10 2013 021 600 A1 , DE 10 2014 006 490 B4, DE 10 2014 112 470 B4, DE 10 2019 001 333 A1 , DE 10 2021 001 512 A1 , WO 2021/193591 A1 , WO 2022/025067 A1 und US 2017/0176835 A1 offenbaren unterschiedliche technische Lösungen für optische Einheiten zum Abstrahlen von Licht.

Es ist eine Anforderung aus der Industrie, kompakte, robuste und einfach herzustellende optische Einheiten zu erhalten, die in unterschiedlichen Sichtbereichen, insbesondere von Fahrzeugen, anordenbar sind. Insbesondere die verstärkte Tendenz in der Automobilindustrie, Sichtteile zu beleuchten, führt zu weiteren und insbesondere höheren Anforderungen. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine optische Einheit zum Abstrahlen von Licht, einen Scheinwerfer oder ein Interiorelement und ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Einheit bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine verbesserte Durchleuchtung von Sichtteilen ermöglicht, wobei insbesondere Funktionselemente einbettbar sind.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer optischen Einheit und einem Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen offenbarten Merkmale sind einzeln, in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Gemäß einem ersten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine optische Einheit zum Abstrahlen von Licht, umfassend ein an einer Sichtseite der optischen Einheit angeordnetes flächiges, zumindest teilweise transluzentes Sichtelement, das im bestimmungsgemäßen Einsatz der optischen Einheit einem Betrachter zugewandt ist, ein flächenparallel zu dem Sichtelement angeordnetes flächiges Lichtleiterelement mit einem ersten Brechungsindex, und eine das Sichtelement und das Lichtleiterelement voneinander separierende Trennschicht mit einem zweiten Brechungsindex, wobei der zweite Brechungsindex geringer als der erste Brechungsindex ist, sodass in das Lichtleiterelement eingekoppeltes Licht auskoppelbar ist, um das Sichtelement zu durchleuchten, wobei die Trennschicht ein anorganisches Polymer ist oder umfasst.

Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass eine Trennschicht, umfassend ein oder bestehend aus einem anorganischen Polymer in vorteilhafterweise die Totalreflektion innerhalb des Lichtleiterelements ermöglicht und gleichzeitig eine besonders vorteilhafte Auskopplung des Lichts gewährleistet.

Durch eine derartig ausgebildete Trennschicht wird die Lichtleitung im Lichtleiterelement effizienter, weil ein relativ großer Winkelbereich an der Grenzfläche totalreflektiert wird. Dies begründet sich durch den größeren Brechungsindexunterschied zwischen Lichtleiterelement und Trennschicht, sodass mehr Licht im Lichtleiterelement nutzbar ist. Dadurch verbessert sich die Effizienz und der Energiebedarf. Darüber hinaus wurde herausgefunden, dass eine solche Trennschicht insbesondere durch die verbesserte Effizienz eine besonders homogene Lichtabstrahlung und somit eine bessere Durchleuchtung des Sichtelements ermöglicht. Der Erfinder hat ferner herausgefunden, dass mittels der Trennschicht ein Brechungsindex von weniger als 1 ,4 und sogar von weniger als 1 ,35 realisieren lässt.

Ferner ist eine derartige Trennschicht in vorteilhafterweise an dem Lichtleiterelement und/oder an dem Sichtelement anordenbar. Darüber hinaus wurde herausgefunden, dass eine solche Trennschicht besonders dünn ausführbar ist, sodass die optische Einheit kompakt und kostengünstig ausbildbar ist.

Die optische Einheit weist das Sichtelement auf. Das Sichtelement ist flächig ausgebildet. Unter einem flächigen Sichtelement ist insbesondere zu verstehen, dass eine Dicke beziehungsweise Stärke des Sichtelements um ein Vielfaches geringer ist als die Erstreckungen orthogonal zu der Stärke. Das Sichtelement ist vorzugsweise folienförmig ausgebildet. Orthogonal zu der Stärke des Sichtelements kann dieses sich eben oder uneben erstrecken. Beispielsweise kann das Sichtelement konvex oder konkav ausgebildet sein. Darüber hinaus kann das Sichtelement frei geformt ausgebildet sein.

Das Sichtelement ist zumindest teilweise transluzent oder transparent ausgebildet. Transluzent bedeutet insbesondere, dass das Sichtelement eine partielle Lichtdurchlässigkeit aufweist. Zumindest teilweise transluzent kann auch bedeuten, dass das Sichtelement transparent ausgebildet ist. Durch das zumindest teilweise transluzente Sichtelement wird gewährleistet, dass das aus dem Lichtleiterelement ausgekoppelte Licht und durch die Trennschicht durchtretende Licht ebenfalls durch das Sichtelement hindurchtreten kann und von der Sichtseite der optischen Einheit wahrnehmbar ist. Die Sichtseite der optischen Einheit ist insbesondere die Seite der optischen Einheit, die im bestimmungsgemäßen Einsatz der optischen Einheit einem Betrachter zugewandt ist.

Das Sichtelement kann beispielsweise aus Metall, Holz und/oder Kunststoff bestehen oder eines oder mehrere dieser Materialien umfassen. Das Sichtelement kann darüber hinaus teilweise oder vollständig bedruckt und/oder beschichtet sein. Das Sichtelement kann ein Dekor und/oder eine funktionelle Einheit sein. Wie im Weiteren noch näher beschrieben, kann das Sichtelement ein Bestandteil eines Scheinwerfers oder eines Interiorelementes sein.

Die optische Einheit umfasst ferner das flächenparallel zu dem Sichtelement angeordnete flächige Lichtleiterelement mit einem ersten Brechungsindex. Das Lichtleiterelement ist vorzugsweise folienförmig ausgebildet. Allgemein ist unter einem Lichtleiterelement ein Element zu verstehen, das ausgebildet ist, um Licht über eine Strecke zu leiten. Die Lichtleitung wird durch Reflektion an Grenzflächen des Lichtleiterelements erreicht, insbesondere mittels Totalreflektion.

In Bezug auf die geometrische Ausbildung des Lichtleiterelements wird auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu der geometrischen Ausbildung des Sichtelements verwiesen. Das Lichtleiterelement weist vorzugsweise eine zu dem Sichtelement korrespondierende Geometrie auf, ist also beispielsweise eben, uneben und/oder frei geformt.

Der Brechungsindex wird auch als Brechzahl oder als optische Dichte bezeichnet. Der Brechungsindex ist eine optische Materialeigenschaft, die das Verhältnis der Wellenlänge des Lichts im Vakuum zur Wellenlänge im jeweiligen Material beschreibt. An der Grenzfläche zweier Materialien unterschiedlicher Brechungsindizes wird Licht gebrochen und reflektiert. Dieser Effekt wird auch als Totalreflexion bezeichnet. In diesem Zusammenhang wird das Material mit dem höheren Brechungsindex als das optisch dichtere bezeichnet.

Das Lichtleiterelement kann aus einem transparenten Kunststoff bestehen oder diesen umfassen. Der transparente Kunststoff kann beispielsweise PMMA, PC, PS, COC, COP sein. Ferner kann das Lichtleiterelement aus Glas bestehen oder Glas umfassen. Die optische Einheit umfasst ferner die Trennschicht mit einem zweiten Brechungsindex. Die Trennschicht kann beispielsweise ein Trennelement aufweisen oder als ein Trennelement ausgebildet sein. Die Trennschicht ist vorzugsweise folienförmig ausgebildet. Die Trennschicht separiert das Sichtelement und das Lichtleiterelement voneinander. Die Separierung ist insbesondere eine optische Separierung. Die Trennschicht kann insbesondere zwischen dem Lichtleiterelement und dem Sichtelement angeordnet sein. Diese Separierung kann unter anderem dazu führen, dass das Material des Sichtelements unabhängig von Brechungsindizes ausgebildet werden kann, da lediglich die Differenz der Brechungsindizes von Lichtleiterelement und Trennschicht relevant für die Ausbildung der Totalreflektion innerhalb des Lichtleiterelementes ist.

Der zweite Brechungsindex ist geringer als der erste Brechungsindex, sodass Totalreflektion innerhalb des Lichtleiterelements auftritt und sodass das in das Lichtleiterelement eingekoppelte Licht auskoppelbar ist, insbesondere mittels Auskopplungsstrukturen, die dazu führen, dass das Licht in einem Auskopplungswinkel auf Grenzflächen des Lichtleiterelements auftrifft, der geringer ist als ein Grenzwinkel der Totalreflexion. Insbesondere soll das Licht auf einer dem Sichtelement zugewandten Seite in einem Auskopplungswinkel auftreffen, sodass auf dieser Seite das Licht ausgekoppelt wird.

Durch die Ausbildung des Lichtleiterelements und der Trennschicht mit dem ersten Brechungsindex und dem zweiten Brechungsindex wird ermöglicht, dass ein in das Lichtleiterelement eingekoppeltes Licht in bestimmten Winkelbereichen an der Grenzfläche zwischen Lichtleiterelement und Trennschicht total reflektiert wird, wobei ein Teil des Lichts durch Elemente des Lichtleiterelements, die der Änderung der Ausbreitungsrichtung des Lichtes dienen, gezielt auskoppelbar ist, um das Sichtelement zu durchleuchten.

Das Sichtelement, das Lichtleiterelement und die Trennschicht sind insbesondere derart angeordnet, dass diese einen festen Verbund ausbilden. Es ist bevorzugt, dass das Sichtelement mit der Trennschicht, insbesondere flächig, vorzugsweise vollflächig, verbunden ist. Ferner ist es bevorzugt, dass das Lichtleiterelement mit der Trennschicht, insbesondere flächig, vorzugsweise vollflächig, verbunden ist. Die Trennschicht besteht aus einem anorganischen Polymer oder umfasst ein anorganisches Polymer. Das anorganische Polymer kann ein anorganischer Stoff als solcher sein oder anorganische Partikel aufweisen. Es ist bevorzugt, dass die Trennschicht eine Trennschichtstärke von mehr als 550 nm aufweist.

Es ist bevorzugt, dass die optische Einheit Auskopplungsstrukturen aufweist, die angeordnet und ausgebildet sind, das Licht aus dem Lichtleiterelement auszukoppeln. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Auskopplungsstrukturen angeordnet und ausgebildet sind, die Ausbreitungsrichtung des Lichts derart zu verändern, dass dieses in einem steileren Winkel auf eine gegenüberliegende Grenzschicht des Lichtleiterelements auftritt, sodass dieses dort auskoppelbar ist. Die Auskopplungsstrukturen können beispielsweise auf das Lichtleiterelement aufgedruckt werden. Ferner vorzugsweise können die Auskopplungsstrukturen mittels Mikrostrukturen ausgebildet werden. Die Auskopplungsstrukturen können beispielsweise mittels eines Urformverfahrens ausgebildet werden, beispielsweise in dem das Lichtleiterelement mittels einer Spritzgießform hergestellt wird, die eine Negativstruktur der Mikrostrukturen aufweist. Ferner können die Auskopplungsstrukturen angrenzend an das Lichtleiterelement angeordnet sein.

Es ist bevorzugt, dass die optische Einheit eine Lichtquelle aufweist, die angeordnet und ausgebildet ist, das Licht in das Lichtleiterelement einzukoppeln. Die Lichtquelle kann beispielsweise eine LED sein.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante der optischen Einheit zeichnet sich dadurch aus, dass das anorganische Polymer ein Polymer mit anorganischen Partikeln, insbesondere Nanopartikeln, ist oder umfasst und/oder das anorganische Polymer Silikon ist oder umfasst.

Die Partikel, insbesondere die Nanopartikel, können hohl ausgebildet sein. Es ist bevorzugt, dass die Partikel, insbesondere die Nanopartikel, aus Siliciumdioxid bestehen oder Siliciumdioxid umfassen. Die Partikel haben den technischen Effekt, dass der zweite Brechungsindex der Trennschicht gering ist. Ferner ermöglichen diese in vorteilhafterweise die Anordnung von weiteren Elementen, beispielsweise Funktionselementen, innerhalb der optischen Einheit, ohne dass die optische Funktion der optischen Einheit beeinträchtigt wird. Es ist bevorzugt, dass das Polymer aus einem Acrylat hergestellt ist. In einer bevorzugten Fortbildung der optischen Einheit ist vorgesehen, dass diese mindestens ein elektrisches Funktionselement mit einer Funktion umfasst, das angeordnet und ausgebildet ist, die Funktion an der Sichtseite bereitzustellen. Elektrische Funktionselemente sind in vorteilhafterweise anzuordnen, wenn die Totalreflektion in dem Lichtleiterelement mit der Trennschicht bestehend aus dem anorganischen Polymer oder dieses umfassend bewirkt wird, da insbesondere mit einer Luftschicht oder weniger vorteilhaft ausgebildeten Trennschichten die Lichtauskopplung erschwert wäre. Insbesondere eine unmittelbare Anordnung des elektrischen Funktionselements, beispielsweise als Heizfolie, an dem Lichtleiterelement würde so einer ungünstigen Durchleuchtung des Sichtelements führen, sodass die Trennschicht mit dem anorganischen Polymer ist vorteilhafterweise diesen Aufbau ermöglicht. Ferner ermöglicht die Trennschicht aus oder mit dem anorganischen Polymer in vorteilhafterweise die Durchdringung von elektromagnetischer Strahlung, die vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbar ist. Insbesondere Radarwellen können beispielsweise besonders gut die beschriebene Trennschicht durchdringen, ohne dass die technische Wirkung der Radarwellen signifikant beeinflusst werden.

In einer weiteren bevorzugten Fortbildung der optischen Einheit ist vorgesehen, dass das Sichtelement das Funktionselement aufweist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Funktionselement an einer der Sichtseite zugewandten Oberfläche des Sichtelements angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend kann das Funktionselement zumindest abschnittsweise in das Sichtelement eingebettet sein. Mit einer derartigen Fortbildung wird ermöglicht, dass das Sichtelement einerseits eine optische Funktion und ferner die zusätzliche Funktion aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der optischen Einheit ist vorgesehen, dass die Funktion des Funktionselements eine Heizfunktion ist und das Funktionselement angeordnet und ausgebildet ist, das Sichtelement und/oder eine an das Sichtelement angrenzende Funktionseinheit zu erwärmen. Das Funktionselement kann beispielsweise eine Heizfolie sein oder umfassen. Es ist bevorzugt, dass die Heizfolie zwischen der Trennschicht und dem Sichtelement angeordnet ist.

Eine derartige optische Einheit ist in vorteilhafterweise beispielsweise für einen Scheinwerfer oder ein Interiorelement zu verwenden, da eine uneingeschränkte Sicht auf das Sichtelement erforderlich ist und somit mittels der Heizfunktion beispielsweise ein Kondensat vermieden werden kann. Ferner kann die Heizfunktion für Bauteile in einem Fahrzeuginnenraum bevorzugt sein, um den Innenraumkomfort zu erhöhen. Besonders vorteilhaft an diesem Aufbau ist ferner, dass die Heizfunktion zusätzlich zur Sichtseite auf einer der Sichtseite gegenüberliegenden Seite der optischen Einheit bereitgestellt wird.

Es ist bevorzugt, dass die optische Einheit die Funktionseinheit aufweist. Die Funktionseinheit kann beispielsweise eine Scheinwerferabdeckung oder ein sonstiges zumindest teilweise transluzentes oder transparentes Bauteil sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der optischen Einheit ist vorgesehen, dass die Funktion des Funktionselements eine sensorische Funktion ist. Eine sensorische Funktion kann beispielsweise für ein Schaltelement vorgesehen sein, sodass eine Berührung zur Schalterbetätigung detektierbar ist.

In einer weiteren bevorzugten Fortbildung der optischen Einheit ist vorgesehen, dass die Trennschicht als eine Beschichtung ausgebildet ist oder diese umfasst. Die Beschichtung umfasst oder besteht aus dem anorganischen Polymer, insbesondere dem Polymer mit Partikeln, vorzugsweise Nanopartikeln, und/oder Silikon. Es ist bevorzugt, dass eine Beschichtungsstärke der Beschichtung zwischen 300 nm und 100 pm, insbesondere zwischen 500 nm und 10 pm, ferner vorzugsweise zwischen 500 nm und 1 ,5 pm, beträgt. Eine derartige Beschichtungsstärke führt zu einer besonders vorteilhaften Funktion der Beschichtung, da somit die Totalreflektion in vorteilhafterweise bewirkt wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der optischen Einheit zeichnet sich dadurch aus, dass die anorganischen Partikel, insbesondere die anorganischen Nanopartikel, im Wesentlichen gleichverteilt, insbesondere gleichverteilt, innerhalb des Polymers angeordnet sind. Eine derartige Anordnung der Partikel, insbesondere der Nanopartikel, innerhalb des Polymers ermöglicht eine vorteilhafte Ausbildung des zweiten Brechungsindex, sodass die Totalreflektion weiter vorteilhaft bewirkt werden kann. Im Wesentlichen gleichverteilt bedeutet insbesondere, dass die Partikel innerhalb des Polymers in mehr als 90 %, vorzugsweise mehr als 95 %, eines Volumens des Polymers gleichverteilt angeordnet sind. Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der optischen Einheit sieht vor, dass die Trennschicht als eine Trennfolie aufweisend das anorganische Polymer ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Trennfolie mit dem anorganischen Polymer beschichtet sein. Darüber hinaus kann die Trennfolie aus dem anorganischen Polymer bestehen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der optischen Einheit zeichnet sich dadurch aus, dass das Lichtleiterelement folienförmig ausgebildet ist. Es ist bevorzugt, dass eine Lichtleiterelementstärke, insbesondere des folienförmig ausgebildeten Lichtleiterelements, weniger als 2000 pm, insbesondere weniger als 1500 pm, vorzugsweise weniger als 1000 pm, vorzugsweise weniger als 500 pm, vorzugsweise weniger als 300 pm, beträgt. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Lichtleiterelementstärke zwischen 300 pm und 800 pm, ferner vorzugsweise zwischen 500 pm und 800 pm, beträgt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das folienförmige Lichtleiterelement auf einer dem Sichtelement abgewandten Seite Auskopplungsstrukturen bestehend aus und/oder mit einer UV-ausgehärteten Beschichtung, insbesondere einem Lack, aufweist. Ferner ist es bevorzugt, dass diese Auskopplungsstrukturen mit einem Nanoimprint-Verfahren erzeugt wurden.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch einen Scheinwerfer oder ein Interiorelement, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend eine optische Einheit nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten. Der Scheinwerfer kann beispielsweise eine Scheinwerferabdeckung aufweisen, die mit der optischen Einheit gekoppelt ist.

Der Scheinwerfer kann beispielsweise ein Scheinwerfermodul oder eine Scheinwerfereinheit sein. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die optische Einheit des Scheinwerfers eine als Scheinwerferabdeckung ausgebildete Funktionseinheit aufweist. Der Scheinwerfer kann ferner ein Teil einer Frontpartie eines Fahrzeugs mit weiteren Funktionsmodulen sein, beispielsweise Sensoren, insbesondere Radareinheiten, Lidarsensoren und ähnliche.

Das Interiorelement kann beispielsweise ein Dekorelement für den Innenraum eines Fahrzeugs sein. Ferner kann das Interiorelement ein Armaturenbrett und/oder eine Mittelkonsole sein. Darüber hinaus kann das Interiorelement ein Schaltelement, insbesondere mit einem Sensor, sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Einheit, insbesondere einer optischen Einheit nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines flächigen, zumindest teilweise transluzenten Sichtelements und eines flächigen Lichtleiterelements mit einem ersten Brechungsindex, Anordnen einer Trennschicht mit einem zweiten Brechungsindex, der geringer als der erste Brechungsindex ist, derart, dass das Sichtelement und das Lichtleiterelement voneinander separiert sind, und ein in das Lichtleiterelement eingekoppeltes Licht auskoppelbar ist, um das Sichtelement zu durchleuchten, insbesondere zu hinterleuchten, wobei die Trennschicht ein anorganisches Polymer ist oder umfasst.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass das anorganische Polymer ein Polymer mit anorganischen Partikeln, insbesondere Nanopartikeln, ist oder umfasst und/oder das anorganische Polymer Silikon ist oder umfasst.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass dieses den Schritt umfasst: Anordnen von mindestens einem Funktionselement zur Bereitstellung einer Funktion an der Sichtseite. Das Funktionselement kann beispielsweise an dem Sichtelement angeordnet werden. Alternativ oder ergänzend kann das Funktionselement in das Sichtelement eingebettet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante umfasst das Verfahren den Schritt: Beschichten einer Trennfolie mit dem anorganischen Polymer und Verwenden der beschichteten Trennfolie als Trennschicht.

Das Beschichten der Trennfolie kann mittels eines Druckprozesses oder eines kontinuierlichen Beschichtungsprozesses, beispielsweise mit einem Schlitzdüsenauftrag, erfolgen. Es ist bevorzugt, dass die Trennfolie mit dem Lichtleiterelement mittels eines Spritzgießverfahrens gefügt wird. Die Trennfolie kann beispielsweise hinterspritzt werden. Es ist ferner bevorzugt, dass bei dem Spritzgießverfahren ein strukturiertes Formwerkzeug verwendet wird, mit dem Auskopplungsstrukturen zur Lichtauskopplung in das Lichtleiterelement eingebracht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens umfasst dieses den Schritt: Erzeugen von Auskopplungsstrukturen aus und/oder mit einer UV-aushärtbaren Beschichtung, insbesondere einem Lack, auf einer dem Sichtelement abgewandten Seite des folienförmigen Lichtleiterelements, insbesondere mit einem Nanoimprint-Verfahren.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens umfasst dieses die Schritte: thermisches Formen der Trennfolie zur Erzeugung einer vordefinierten Form der Trennfolie, und Bereitstellen des Sichtelements mittels eines urformenden Verfahrens, insbesondere eines Spritzgießverfahrens, vorzugsweise mittels eines Hinterspritzverfahrens, sodass das Sichtelement mit der thermisch geformten Trennfolie verbunden wird. Hierfür kann beispielsweise die Trennfolie in ein Formwerkzeug eingelegt und das Sichtelement hinterspritzt werden. Es ist bevorzugt, dass ein Funktionselement in das Formwerkzeug eingelegt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass dieses die Schritte umfasst: Beschichten des Sichtelements mit der Trennschicht und anschließendes Anordnen des Lichtleiterelements an der Trennschicht. Das Anordnen des Lichtleiterelements kann beispielsweise ein Hinterspritzen sein oder umfassen. Es ist bevorzugt, dass das Verfahren den Schritt umfasst: Anordnen von Auskopplungsstrukturen an dem beschichteten Sichtelement und/oder dem Lichtleiterelement. Es ist ferner bevorzugt, dass die Auskopplungsstrukturen in die Beschichtung mit einem Nanoimprint-Verfahren eingebracht werden. Insbesondere ist es bevorzugt, dass dies mit einem Mikrostrukturierverfahren erfolgt.

Eine weitere bevorzugte Fortbildung des Verfahrens zeichnet sich durch die Schritte aus: Erwärmen der optischen Einheit auf eine vordefinierte Temperatur und Verformen der optischen Einheit mittels Beaufschlagung der optischen Einheit mit einem Druck und/oder einer Kraft. Alternativ kann dies mit einer Teileinheit der optischen Einheit erfolgen, beispielsweise mittels einer Teileinheit bestehend aus dem Sichtelement der Trennschicht, insbesondere der Trennfolie, und/oder einer Teileinheit bestehend aus dem Lichtleiterelement und der Trennschicht, insbesondere der Trennfolie.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens umfasst dieses den Schritt: Aufbringen einer zusätzlichen Schicht zur weiteren Funktionsintegration und/oder zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften auf der Sichtseite und/oder auf einer der Sichtseite abgewandten Gegenseite.

Die zusätzliche Schicht kann beispielsweise das als Heizfolie ausgebildete Funktionselement sein. Es ist bevorzugt, dass die Heizfolie mit einem folienförmigen Lichtleiterelement zu einem Funktionsverbund gefügt wird und der Funktionsverbund anschließend hinterspritzt wird. Zwischen der Heizfolie und dem Lichtleiterelement ist insbesondere die Trennschicht, vorzugsweise die Trennfolie, angeordnet.

Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der einzelnen Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die erfolgte Beschreibung zu den weiteren Aspekten, den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen verwiesen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Figur 1 : eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften

Ausführungsform einer optischen Einheit;

Figur 2: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer optischen Einheit;

Figur 3: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer optischen Einheit;

Figur 4: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer Prozessfolge zur Herstellung eines hinterspritzten Verbunds;

Figur 5: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer optischen Einheit;

Figur 6: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer optischen Einheit; Figur 7: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer optischen Einheit;

Figur 8: eine schematische Ansicht eines beispielhaften Verfahrens;

Figur 9: eine schematische Ansicht eines weiteren beispielhaften

Verfahrens; und

Figur 10: eine schematische Ansicht eines weiteren beispielhaften

Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 zeigt eine optische Einheit 1 , die sich in einer Dickenrichtung von einer Sichtseite 2 zu einer Gegenseite 3 erstreckt. In orthogonaler Richtung zur Dickenrichtung erstreckt sich die optische Einheit 1 flächig. Angrenzend an die Sichtseite 2 weist die optische Einheit 1 ein Sichtelement 4 auf. Das Sichtelement 4 ist im bestimmungsgemäßen Einsatz der optischen Einheit 1 einem Betrachter zugewandt. Angrenzend an die Gegenseite 3 ist ein Lichtleiterelement 6 angeordnet. Das Lichtleiterelement 6 ist flächenparallel zu dem Sichtelement 4 angeordnet. Das Lichtleiterelement 6 weist einen ersten Brechungsindex auf.

Zwischen dem Sichtelement 4 und dem Lichtleiterelement 6 ist eine Trennschicht 8 angeordnet, die das Sichtelement 4 und das Lichtleiterelement 6 voneinander separiert. Die Trennschicht 8 weist einen zweiten Brechungsindex auf, der geringer als der erste Brechungsindex ist. Die Trennschicht 8 besteht aus einem anorganischen Polymer 23. In dieser beispielshaften Darstellung ist das anorganische Polymer 23 als Polymer mit Nanopartikel 24 ausgebildet.

Seitlich angrenzend an das Lichtleiterelement 6 ist eine Lichtquelle 10, beispielsweise eine LED, angeordnet, die in das Lichtleiterelement 6 Licht, beispielsweise in Form eines Lichtstrahls 12, einkoppelt. Aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes des Lichtleiterelements 6 und der Trennschicht 8 tritt innerhalb des Lichtleiterelements 6 eine Totalreflektion auf, sodass der Lichtstrahl 12 an der jeweiligen Grenzschicht des Lichtleiterelements 6 jeweils reflektiert wird. Dies wird ferner dadurch bewirkt, dass der Winkel, mit dem der Lichtstrahl 12 auf die Grenzfläche auftrifft, größer ist als ein Grenzwinkel der Totalreflexion.

Um das von der Lichtquelle 10 eingekoppelte Licht wiederum aus dem Lichtleiterelement 6 auszukoppeln, sind nicht gezeigte Auskopplungselemente vorhanden, die den Lichtstrahl in einem solchen Winkel reflektieren, dass dieser an der Grenzschicht zu der Trennschicht 8 in einem Auskopplungswinkel auftrifft, der kleiner als ein Grenzwinkel der Totalreflexion ist, und dadurch ausgekoppelt wird. Dieser durchtritt anschließend die Trennschicht 8 und beleuchtet das Sichtelement 4.

Es ist darüber hinaus gezeigt, dass die Trennschicht 8 eine Vielzahl der Nanopartikel 24 aufweist. Die Nanopartikel 24 sind in dem Polymer gleich verteilt angeordnet.

In Figur 2 ist die Trennschicht 8 mittels einer Trennfolie 14 und einer Beschichtung 16 ausgebildet. Die Trennfolie 14 weist die Beschichtung 16 auf, wobei die Beschichtung 16 aus dem anorganischen Polymer 23 oder das anorganische Polymer 23 aufweist. Die Lichtquelle 10 koppelt auch hier in analogerweise zur Figur 1 Licht in das Lichtleiterelement 6 ein, wobei dies hier nicht dargestellt ist.

Die Trennfolie 14 kann beispielsweise separat mit der Beschichtung 16 versehen werden und anschließend an dem Sichtelement 4 angeordnet werden, insbesondere mit diesem verbunden werden. Anschließend kann das Lichtleiterelement 6 an der T rennschicht 8 angeordnet werden.

In Figur 3 ist ein ähnlicher Aufbau wie in Figur 2 gezeigt, wobei jedoch die Trennfolie 14 dem Lichtleiterelement 6 zugewandt ist und die Beschichtung 16 dem Sichtelement 4 zugewandt ist.

In Figur 4 ist der Prozessablauf zur Erzeugung einer optischen Einheit 1 gezeigt. In der oberen Abbildung ist ein Verbund aus einer beschichteten Trägerfolie 14, 16 als Trennschicht 8 mit einem Sichtelement 4 gezeigt. In der mittleren Abbildung ist dieser Verbund umgeformt worden, sodass dieser eine konvexe Form aufweist. In der unteren Abbildung ist dieser Verbund aus Sichtelement 4 und Trennschicht 8 mit dem Lichtleiterelement 6 hinterspritzt worden. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise auf der Gegenseite 3 Auskopplungsstrukturen mit dem Hinterspritzverfahren eingebracht werden können. Dies kann beispielsweise mittels eines mikrostrukturierten Formwerkzeugs erfolgen.

In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsvariante der optischen Einheit 1 gezeigt. Auf der Gegenseite 3 ist eine weitere Trennschicht 8‘ angeordnet ist und ein weiteres Sichtelement 4‘ , sodass die optische Einheit von zwei Seiten funktionalisiert ist.

In Figur 6 ist ein ähnlicher Aufbau wie in Figur 5 gezeigt, wobei jedoch angrenzend an die Gegenseite 3 eine Reflektionsschicht 18 an der Trennschicht 8‘ angeordnet ist. Mit der Reflektionsschicht 18 wird ausgekoppeltes Licht wieder in das Lichtleiterelement 6 eingekoppelt, sodass dieses auf der Seite des Sichtelements 4 auskoppelbar ist. Die Trennschicht 8‘ zwischen der Reflektionsschicht 18 und dem Lichtleiterelement 6 ist erforderlich, um ein sofortiges Auskoppeln des Lichts auf dieser Seite zu vermeiden.

Figur 7 zeigt eine optische Einheit 1 mit einem elektrischen Funktionselement 20, das eine Heizfunktion ermöglicht. Beispielsweise kann das Funktionselement 20 als ein, zwei oder mehrere Drähte ausgebildet sein, die von einem Strom durchflossen sind. Das Funktionselement 20 ist vorliegend teilweise in das Sichtelement 4 eingebettet und teilweise auf einer Oberfläche des Sichtelements 4 angeordnet. Auf einer dem Lichtleiterelement 6 abgewandten Seite des Sichtelements 4 ist eine Funktionseinheit 22 angeordnet, die beispielsweise eine Scheinwerferabdeckung sein kann.

Figur 8 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer optischen Einheit 1. In Schritt 100 wird das Sichtelement 4 und das Lichtleiterelement 6 bereitgestellt. In Schritt 102 wird die Trennschicht 8, 8‘ angeordnet, sodass das Sichtelement 4 und das Lichtleiterelement 6 voneinander separiert sind, und ein in das Lichtleiterelement 6 eingekoppeltes Licht auskoppelbar ist, um das Sichtelement 4 zu hinterleuchten und/oder zu durchleuchten. Die Trennschicht 8, 8‘ ist oder umfasst das anorganische Polymer 23.

In Figur 9 ist eine weitere Ausführungsvariante des Verfahrens gezeigt. Im Schritt 200 wird in analogerweise zu Schritt 100 das Sichtelement 4 und das Lichtleiterelement 6 bereitgestellt. In Schritt 202 wird eine Trennfolie 14 mit einer Beschichtung 16 bestehend aus dem anorganischen Polymer 23 beschichtet. In Schritt 204 wird die beschichtete Trennfolie 14 als Trennschicht 8, 8‘ angeordnet, sodass diese das Sichtelement 4 und das Lichtleiterelement 6 voneinander separiert. Insbesondere wird die Trennfolie 14 mit dem Sichtelement 4 verbunden. Die Teileinheit aus Trennfolie 14 und Sichtelement 4 kann anschließend auf der Seite der Trennfolie 14 hinterspritzt werden, um das Lichtleiterelement 6 bereitzustellen.

In Figur 10 ist eine weitere Ausführungsvariante des Verfahrens gezeigt. In Schritt 300 wird ein folienförmiges Lichtleiterelement 6 mit der Beschichtung 16 bestehend aus dem anorganischen Polymer 23 zur Ausbildung der Trennschicht 8 beschichtet. In Schritt 302 werden Auskopplungsstrukturen 26 an der Gegenseite 3 des Lichtleiterelements 6 mit einem Nanoimprint-Verfahren erzeugt. Hierfür wird zunächst ein UV-aushärtbarer Lack aufgetragen, der anschließend mit UV-Licht ausgehärtet wird. Der Schritt 302 kann auch zeitlich vor dem Schritt 300 durchgeführt werden.

In Schritt 304 wird das folienförmige Lichtleiterelement 6 mit einer Heizfolie verbunden, wobei die Heizfolie auf einer der Gegenseite 3 abgewandten Seite des Lichtleiterelements 6 angeordnet wird. In Schritt 306 wird der so erzeugte Verbund aus Lichtleiterelement 6 und Heizfolie thermisch geformt, um eine vordefinierte Form des Verbunds zu erzeugen. In Schritt 308 wird der Verbund zur Erzeugung des Sichtelements 4 hinterspritzt, sodass das Sichtelement 4 mit dem Lichtleiterelement 6 und der Trennschicht 8 verbunden ist.

Die im Vorherigen beschriebene optische Einheit 1 und das beschriebene Verfahren haben den Vorteil, dass eine verbesserte Hinterleuchtung bzw. Durchleuchtung eines Dekors oder einer Funktionseinheit 22 möglich ist. Insbesondere ist die Einbettung eines Funktionselementes 20 möglich, ohne dass die Hinter- bzw. Durchleuchtungsfunktion eingeschränkt ist.

BEZUGSZEICHEN

1 optische Einheit

2 Sichtseite

3 Gegenseite 4, 4‘ Sichtelement

6 Lichtleiterelement

8, 8‘ Trennschicht

10 Lichtquelle

12 Lichtstrahl 14 Trennfolie

16 Beschichtung

18 Reflektionsschicht

20 elektrisches Funktionselement

22 Funktionseinheit 23 anorganisches Polymer

24 Nanopartikel

26 Auskopplungsstruktur