包括碳材料制成的功能层的背光装饰元件的制作方法

1.本发明涉及到一种车辆装饰元件。本发明还涉及到一种制造这种装饰元件的方法。


背景技术：

2.例如，本发明适用于形成门板、中控台覆盖部或车辆仪表板覆盖部等的装饰元件。
3.在这种装饰元件中，期望在装饰元件的外表面上集成用于车辆的乘员的某些功能。因此，装饰元件可以例如包括触觉表面以允许控制车辆的某些功能、检测表面以检测与外表面的接触、加热区域等。
4.此外，为了改善装饰元件的外观和/或发出存在与装饰元件可能交互表面的存在的信号，可以通过在装饰元件中提供布置成照亮外表面的至少一部分的光源以提供对装饰元件的外表面进行背光。
5.然而，增加允许确保这些功能并对装饰元件进行背光的元件增加了装饰元件的体积，特别是厚度，使其在车辆中的安装更加复杂并减少了车辆的舱室中的可用空间。此外，这些增加的元件使装饰元件的实现复杂化并使其结构更加复杂。


技术实现要素：

6.本发明的目的是通过提供一种包括一个或多个功能表面的尺寸和复杂性都有所降低的背光装饰元件来克服这些缺点。
7.为此，本发明涉及一种车辆装饰元件，包括：
[0008]-至少一个支撑层，包括内表面和外表面，
[0009]-至少一个装饰层，包括内面，其朝向支撑层的外面；以及外面，其形成装饰元件的外表面的至少一部分，所述装饰层至少部分地半透明，
[0010]-至少一个碳材料功能层，其在支撑层的内面的至少一部分上和/或外面的至少一部分上延伸，所述功能层限定至少一个图案，所述至少一个图案包括至少一个碳材料导电区域以及由功能层中的通口形成的至少一个非导电区域，所述导电区域由电连接至导电区域的电流源供电，图案形成设置为在装饰元件的外表面上实现至少一种功能的电路的至少一部分，支撑层和功能层构成装饰元件的内部组件，
[0011]-至少一个发光层，其在内部组件的至少一部分和装饰层的内面的至少一部分之间延伸，所述发光层被设置为朝装饰层发射光线以便照亮装饰元件的外表面的至少一部分。
[0012]
通过以装饰元件中的层的形式将允许在外表面实现一种或多种功能并允许背光该外表面的元件进行集成，装饰元件的厚度减少且其空间要求仍然可以接受。此外，以层的形式连接不同元件仍然很简单且允许可以快速而不复杂地实现和安装装饰元件。
[0013]
根据本发明的装饰元件可以进一步包括以下特征，这些特征可以单独使用或以任何技术上可行的组合使用。
[0014]-功能层的电路所实现的功能是对装饰元件的外表面的区域的加热功能；
[0015]-功能层的电路所执行的功能是通过在装饰元件的外表面上的接触与车辆的乘员交互的交互功能；
[0016]-该装饰元件还包括在发光层和装饰层的内面之间延伸的遮蔽层，所述遮蔽层包括至少一个通过区域，在该通过区域中，遮蔽层允许光线从发光层朝装饰层传递；以及至少一个不透明区域，其阻挡光线从发光层朝装饰层传递；
[0017]-通过区域由遮蔽层中的通口或遮蔽层中由半透明材料制成的部分形成；
[0018]-第一功能层在支撑层的内面上延伸且第二功能层在支撑层的外面延伸，所述第一功能层限定第一图案且第二功能层限定第二图案；
[0019]-第一图案形成设置为通过在装饰元件的外表面上的接触而实现与车辆的乘员交互的交互功能的电路，并且第二图案形成设置为加热装饰元件的外表面的区域的电路；
[0020]-至少一个额外功能层在功能层上延伸，该功能层在支撑层的内面的至少一部分上和/或外面的至少一部分上延伸，每个功能层均限定至少一个图案，该至少一个图案形成设置为在装饰元件的外表面上实现至少一个功能的电路的至少一部分；
[0021]-至少支撑层、装饰层、功能层和发光层通过将层彼此层压而组装在一起；
[0022]-由功能层实现的功能和发光层由安装在装饰元件的内部组件上的同一印刷电路板控制；以及
[0023]-支撑层由在聚丙烯基质中包括天然纤维的复合材料制成。
[0024]
根据另一方面，本发明还涉及一种制作上述装饰元件的方法，包括以下步骤：
[0025]-提供支撑层；
[0026]-提供至少一个碳材料功能层，其在支撑层的内面的至少一部分和/或外面的至少一部分上延伸，所述功能层在其整个厚度上被切割以形成包括至少一个碳材料导电区域和由功能层中的通口形成的至少一个非导电区域的图案，以获得电路；
[0027]-提供发光层，其用于面对由支撑层和功能层形成的内部组件的至少一部分延伸；
[0028]-提供装饰层，其用于面对发光层延伸；
[0029]-将支撑层、功能层、发光层和装饰层层压在一起；
[0030]-将功能层和发光层的图案的导电区域电连接至至少一个电流源。
附图说明
[0031]
本发明的其他方面和优点将从以下描述中变得明显，这些描述是通过举例给出并参照附图进行的，其中：
[0032]
图1是根据本发明的装饰元件的示意性正视图，不同的层被部分显示以显示装饰元件的其他层，
[0033]
图2是图1的装饰元件沿轴线ii-ii的示意性横截面图，
[0034]
图3是根据本发明在装饰元件的功能层中实现的图案以形成力传感器的示例的示意图，
[0035]
图4是根据本发明的在装饰元件的功能层中实现的图案以形成触觉表面的另一示例的示意图，
[0036]
图5是根据本发明的在装饰元件的功能层中实现的图案以形成用于加热装饰元件
的外表面的电阻性电路的另一示例的示意图，以及
[0037]
图6是装饰元件的不同层的连接方案的示意图。
具体实施方式
[0038]
参照图1和图2，描述了一种至少包括支撑层2、装饰层4、功能层6和照明层8的车辆装饰元件1。例如，这种装饰元件用于形成门板、仪表板或中控台的覆盖部等。
[0039]
支撑层2被设置用于将其形状和机械特性赋予装饰元件1，特别是其刚性。因此，支撑层2例如由门面板的基本刚性材料制成，如塑料或复合材料。根据实施例，支撑层2由在聚丙烯基质中包括天然纤维(也被称为nfpp，即"天然纤维聚丙烯")的复合材料制成。例如，天然纤维选自亚麻、大麻、洋麻和/或木材。支撑层2例如通过在压制工具中进行热压缩而形成，压制工具具有支撑层2的期望形状，其对应于装饰元件1的形状。因此，支撑层2例如呈具有凸起区域的三维形状。作为示例，支撑层2可以包括从支撑层2的其余部分突出的区域以形成扶手。
[0040]
作为变型，支撑层2通过将塑料材料(如聚丙烯(pp)、聚碳酸酯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(pc abs)等)注射到具有期望形状的模制腔体中制成。根据另一变型，支撑层2通过增材制造成期望形状而获得。支撑层2包括内面10，其用于在装饰元件所要安装于的车辆的一部分(例如在门面板的情况下为车辆的车门)的一侧上延伸，以及外面12，其与内面10相反并用于朝向车辆舱室。
[0041]
装饰层4面对支撑层的外面的至少一部分在支撑层2的外面12的一侧上延伸。装饰层4设置为将其外观和触感赋予装饰元件1。因此，装饰层4例如由柔性或刚性材料制成，具有希望赋予装饰元件1的特定外观和/或触感。因此，装饰层4由纺织材料、塑料材料、木质材料、皮革或仿制皮革等制成。装饰层4符合支撑层2的外面12，即在其在支撑层2中由其所覆盖的区域中基本上符合外面12的形状。根据实施例，装饰层4覆盖整个支撑层2。
[0042]
装饰层4包括面对支撑层2的外面12延伸的内面14以及朝装饰元件1的外部延伸并形成装饰元件1的外表面的至少一部分(即形成装饰元件1的从车辆的舱室可见的部分)的外面16。装饰层4至少部分是半透明的，即在装饰层的至少一个区域是半透明的，以允许光线从内面14传递到外面16，这允许对一个或多个半透明区域进行背光，如将在后面详细描述。根据示例，装饰层4是完全半透明的。所谓半透明是指透光率在5％到100％之间。
[0043]
功能层6是由碳材料制成并且包括允许功能层赋予装饰元件1特定功能的至少一个图案18的层，如将在后面描述。例如，该材料呈未上浆无纺碳纤维和/或回收碳纤维的形式。未上浆的事实改善了图案18的电性能。因此，在对装饰元件进行三维成型后，图案18具有更好的导电性以及更好的电接触连续性，如将在后面描述。例如，功能层6的厚度基本上介于20μm和200μm之间。此外，碳层还可以包括聚丙烯，例如，其量小于或等于功能层的组合物的40％重量。
[0044]
根据实施例，功能层6被设置为形成支撑层2的加强层。这种加强层提高了装饰元件的机械性能，特别是在刚度和自我支撑方面，尤其是当支撑层2由复合材料制成时。根据实施例，功能层6由粘合或层压在支撑层2上的薄膜形成。在这种情况下，功能层不必须形成支撑层2的加强层。
[0045]
功能层6根据要实现的功能在支撑层2的内面10的至少一部分或外面12的至少一
部分上延伸，如将在后面描述。在加固层的情况下，功能层6尤其应用在支撑层2中需要加强的区域上。根据实施例，功能层6在支撑层的内面10或外面12的整个表面上延伸。根据实施例，功能层6直接应用于支撑层2上，即支撑层2和功能层6之间没有中间层。功能层6符合支撑层2的面中由其所覆盖的部分，即加强层6符合支撑层2的面的该部分的形状。
[0046]
图案18包括由功能层6的碳材料形成的至少一个导电区域20以及由功能层6的通口形成的至少一个非导电区域22。导电区域20和非导电区域22的形状，其示例在图3至图5中示出，被设置为形成在导电区域20被供电时实现特定功能的功能电路的至少一部分。换言之，图案18为使得功能层6限定至少一个电路，其允许在电路通电时实现所需功能。根据期望功能，可以提供不同的多个导电区域20和非导电区域22。
[0047]
由一个或多个电路实现的功能是与车辆的乘员在装饰元件的外表面上的进行交互和/或对装饰元件的外表面的区域进行加热的功能。在交互功能的情况下，所实现的功能构成了车辆的人机界面的一部分，车辆的乘员可以与装饰元件的外表面进行交互以激活、控制和/或影响由图案18所形成的电路所实现的功能。对于加热功能，其涉及允许提高装饰层4的外面16的区域的温度的舒适功能。
[0048]
通常，图案18的导电区域20包括至少一个连接端子24，其用于连接到电流源，如将在后面描述。根据实施例，导电区域20包括两个连接端子24。还通常地，图案18还包括围绕一个或多个导电区域20的非导电区域22以将形成加热元件的电路与功能层6的其他部分隔离。
[0049]
根据实施例，图案18被设置为形成柔性电阻电路。在这种情况下，功能层6例如在支撑层2的内面10上延伸。柔性是指当压力施加到装饰层4的外面16上时电阻电路能够变形，这种变形改变了电路的特性值以允许检测在外面16上的压力。因此，图案18在装饰元件的外表面中的面对图案18的一部分上形成了压力传感器。例如，这种传感器可用于控制车辆某些功能的运行，特别是通过形成例如开关或连续力传感器。图3示出了允许实现这种力传感器或测力计的图案18的形式。该图案18包括在两个端子24之间延伸并且呈沿着特定路径的条带形状的导电区域20。该条带由非导电区域22所界定。作为变型，该图案实现开关或开关按钮的功能，或者实现与所施加的力成比例的标签，例如根据由该电路控制的器件。
[0050]
根据实施例，图案18设置为在支撑层2的面上形成电容电路。因此，图案18可以实现为在装饰元件的外表面形成称为“触摸滑块”(触摸光标)的触觉表面。该图案18例如在支撑层2的外面12上延伸。图4中显示了这种图案18的示例。其包括一排导电区域20，每个导电区域均连接至端子24并呈箭头形状。导电区域20被非导电区域22分开，非导电区域22也呈箭头形状且界定导电区域20。这种触觉表面例如通过使手指沿排滑动来使用，例如，改变用户所控制的参数值，如温度、声量、通风率、开窗等。
[0051]
作为变型，虽然没有示出，电容电路可以由彼此面对延伸的两个图案18形成，一个图案在支撑层2的内面10上且另一个在支撑层2的外面12上。这种图案18允许实现称为"多点触摸"(多处触摸)的电容电路。作为示例，在外面12上延伸的图案18包括多行基本平行的导电区域20，其由多行非导电区域22分开。每个导电区域20均由串联连接并连接到端子24的一系列区块形成。在内面10上延伸的图案18包括多列基本平行的导电区域20，其由多列非导电区域22分开。每个导电区域20均由串联连接并连接到端子24的一系列区块形成。在内面10上延伸的功能层6的图案18设置为使得区块面对在外面12上延伸的功能层的图案18
的非导电区域22的通口延伸。因此，这种电容电路呈棋盘形状，一种颜色的方块在支撑层2的一个面上延伸且另一种颜色的方块在支撑层2的另一面上延伸。
[0052]
可以设想其他形式的图案18以实现在装饰元件的外表面上与车辆的乘员交互的功能，例如围绕装饰元件的外表面的接近传感器，其允许检测乘员的身体的一部分(例如手或手指)在装饰层4的外面16周围的区域中的存在以检测身体的该部分在检测区域中的运动。在这种情况下，图案18被设置为形成电容电路。当用户在接近传感器附近使手指接近装饰层4的外面16时，形成该传感器的电容电路的电容增加，标签通过测量该电容，可以确定手指在检测区域中的存在以及手指与装饰层4的外面16的距离。
[0053]
对于加热功能，图案18被设置为形成电阻电路，其例如在支撑层2的外面12上延伸以尽可能地接近装饰层4的外面16中的待加热区域。这种电阻电路允许当图案18的导电区域20通电时加热装饰层4的外面16中面对图案18的一部分。电阻电路的形状例如对应于外面16上的加热区域的形状。因此，如图5所示，图案18的轮廓例如是圆形的并且包括呈螺旋形的由同样呈螺旋形的非导电区域22分开的多个导电区域20。在导电区域20的端部出，提供两个连接端子24以用于将其连接到电流源(未示出)，如将在后面描述。该图案形状只作为示例给出，并且可以理解的是，根据装饰层4的外面16上的待加热区域的形状，可以提供其他形状。因此，形成加热元件的图案18的另一个示例示出在图1中。根据实施例，图案18的导电区域由功能层6的加宽区域形成并且形成非导电区域的一个或多个通口由该加宽区域的轮廓形成。根据另一未示出的实施例，加热元件包括应用于功能层6的两个电极。电极彼此间隔开并应用于功能层的不同区域。功能层6中在电极所应用于的区域之间延伸的部分形成加热部分，当电流从一个电极通过该加热部分传递另一电极时，该加热部分通过焦耳效应加热。因此，根据该实施例，只有形成图案18的加热部分的外轮廓需要被切割以形成非导电区域，并且可以简化装饰元件1的制造方法。
[0054]
根据实施例，同一电路可以在支撑层2的内面10和外面12上延伸。在这种情况下，图案18在支撑层2的面中的一个面(例如外面12)上形成电路的功能部分。因此，电路包括在支撑层2的另一面(例如内面10)上延伸的供电部分。如上所述，功能部分具有期望形状使得电路实现期望功能，而供电部分包括电路的电连接至电流源的连接端子24。供电部分通过在支撑层2中延伸的至少一个连接元件而电连接至功能部分。例如，连接元件是由导电材料形成，该导电材料在电路的供电部分和功能部分之间填充穿过支撑层2的开口。供电部分可以由在支撑层2另一面上延伸的功能层6中延伸的图案形成。作为变型，在只提供功能层6的情况下，只有形成供电部分的迹线可以在支撑层2的另一面上由碳材料形成。当电路主要在支撑层2的一个面上延伸而电流源被设置在支撑层2的另一面上时，这种实施例可以有助于将电路连接至电流源。
[0055]
该功能层6还可以在该功能层6中形成的一个或多个图案18之外形成接地区域。这种接地区域允许保护电路免受可能损害一个或多个电路的静电放电。为此，接地区域电连接至一个或多个电路，例如在连接器处。作为变型或作为补充，功能层6允许将装饰元件1中与功能层6中形成的一个或多个电路不同的一个或多个电路接地。因此，通过将印刷电路板的接地输出连接至功能层6的接地区域，可以保护设置在印刷电路板上的一个或多个电路免受静电放电。
[0056]
在同一个功能层16中可以形成多个不同图案18，例如，应用在装饰层4的外面16的
不同区域上实现不同功能和/或相同功能。
[0057]
如前所述，两个功能层6可以应用于支撑层2：第一功能层6位于内面10，且第二功能层6位于外面12。在这种情况下，例如可以规定，第一功能层6中的第一图案18形成实现在装饰元件的外表面上与车辆的乘员交互的交互功能的电路，并且第二功能层6中的第二图案18形成电阻电路，其形成对装饰元件的外表面的区域的加热元件。
[0058]
作为变型或补充，一个或多个额外功能层可以设置为在于支撑层2的内面10的至少一部分上和/或外面12的至少一部分上延伸的功能层6上延伸。在这种情况下，每个功能层，即在内面10和/或外面上延伸的每个功能层6和每个额外功能层，均包括至少一个图案18，其形成设置为在装饰元件的外表面上实现至少一个功能的电路的至少一部分。
[0059]
因此，根据本发明的装饰元件可以被设置为在外表面实现大量功能，而不具有非常大的厚度，每个功能层特别薄，如上所述。
[0060]
该或每个图案18由电连接至图案18的一个或多个导电区域20(例如电连接至图案18的每个端子24)的至少一个电流源(未示出)供电。电流源连接至导电区域20，例如通过直接连接至或通过电连接器连接至图案18的导电区域20的缆线。当图案18在支撑层2的外表面12上延伸时，缆线例如穿过实施在支撑层2中的通口，图案18的导电区域20例如在通口的一部分上或一部分周围延伸。在提供连接器时，该连接器例如在通口中从支撑层2的内面8延伸到外面12。然后，电缆在支撑层2的内面的一侧连接至电连接器且电连接器在支撑层2的外面12的一侧连接至导电区域20。根据之前描述的实施例，电缆可以连接到在支撑层2的内面10上延伸的连接端子24，电流通过延伸穿过支撑层2的一个或多个连接元件对电路的功能部分供电。例如，电缆连接到车辆的因此形成电流源的电气系统。当在一个或多个功能层6中提供多个电路时，每个电路均由同一电流源或通过多个电流源通过电缆供电。
[0061]
在下面的描述中，由支撑层2和功能层6形成的组件被称为装饰元件1的"内部组件"。
[0062]
发光层8被设置在内部组件的至少一部分和装饰层4的至少一部分之间。换句话说，当装饰元件包括仅在支撑层2的内面10上延伸的功能层6时，发光层8在支撑层2的外面12上延伸并面对装饰层4的内面14。当装饰元件包括在支撑层2的外面12上延伸的功能层6时，发光层在该功能层6(或额外功能层，如果在功能层6上设置有这种层)上延伸并面对装饰层4的内面14。如图1所示，发光层8被设置为朝装饰层4发射光线，该光线穿过装饰层4一在装饰层4的外面16上可见。
[0063]
如图2所示，发光层8例如由光导26形成，来自至少一个光源28的光线被注入该光导中，光导26被设置为将光线朝装饰层4扩散。例如，光导26由半透明或透明片形成，该半透明或透明片包括反射内面，其贴靠装饰元件的内部组件，以及使光线通过的外面，其朝向装饰层4。光导26例如是柔性的以符合支撑层2的形状，该支撑层将其形状赋予壮士元件，如前所述。例如，光导26的厚度基本上介于400μm和1.5mm之间。光源28例如由发光二极管形成。可以设置多个发光二极管，例如发射不同颜色的光，以交替地将光线注入光导26中以在装饰层的外面16上形成动画和/或根据车辆的舱室和/或外部的特定条件选择特定颜色的照明。因此，例如可以根据舱室的照明，例如根据是白天还是晚上，选择特定颜色的光线。作为变型或补充，光线的颜色根据一个或多个功能层6中的一个或多个图案18所实现的一个或多个功能的特定状态来选择。因此，例如，当功能被停用时选择某种颜色的光线，并且当该
功能被激活时选择另一种颜色的光线。作为变型或补充，所发射的光线可以与所实现的功能的强度有关，例如，在加热区的情况下的加热强度。还作为变型或补充，所发射的光线可以与安全指示有关，例如，在车辆的盲点中存在障碍物(如物体、车辆或人)。
[0064]
作为变型，发光层8由发光二极管片形成。因此，发光层8包括多个发光二极管，其形成发光二极管阵列。二极管阵列限定多个二极管子阵列，这些子阵列可以彼此独立地激活并且/或者可以各自发射与其他子阵列所发射的光信号相同和/或不同的光信号。换句话说，发光层8可以被控制为在其不同区域中发射不同类型的光信号。不同光信号是指不同颜色和/或不同光强度。这种发光层8也是柔性的而且厚度小。
[0065]
根据图1和图2所示的实施例，装饰元件1还包括在发光层8和装饰层4之间延伸的至少一个遮蔽层30，以在装饰层4的外面16上形成一个或多个背光图案，如图1所示。因此，遮蔽层30包括允许光线从发光层8传递到装饰层4的一个或多个通过区域32以及阻挡光线的传递的一个或多个不透明区域34。一个或多个通过区域32的形状限定了装饰层4的外面16上的背光图案的形状。通过区域32是由例如穿过遮蔽层30的一个或多个开口或由在通过区域32中形成遮蔽层30的半透明或透明材料形成。一个或多个不透明区域34围绕着一个或多个背光图案并且防止面对不透明区域34的装饰层4被照亮。不透明区域34由不透明材料形成，其防止光线穿过遮蔽层30。不透明是指该材料的透光率低于5％，且优选地约为0％。
[0066]
在实施例中，遮蔽层30由施加在装饰层4的表面14上的油墨层形成，该油墨层包括开口以形成通过区域32。
[0067]
一个或多个背光图案可以为装饰目的而选择，以赋予装饰层4特定外观，和/或发出区域的存在信号，在该区域中，功能由形成于功能层中的图案18实现。因此，为了发出这种存在的信号，可以提供图文形式的通过区域32。根据实施例，如前所述，照亮该图文的光线的颜色可以被调制以反映所实现的功能的状态，例如，激活或停用状态。
[0068]
发光层8由电流源供电，例如与用于由一个或多个功能层6中的一个或多个图案18所形成的电路的电流源相同。根据有利的实施例，发光层8和由电路执行的功能由单个印刷电路板36控制，如图2所示。例如，印刷电路板36由与支撑层2一体的支撑件38承载并通过适当的并在图2中仅示意性地示出的连接器40连接至一个或多个功能层6和发光层8。
[0069]
这种印刷电路板36的连接图如图6所示，其中用于实现加热功能的电路用附图标记42指定，允许实现与乘员的交互的交互功能的电路由附图标记44指定，发光层的光源用已经使用的附图标记28指定。这些电路42和44以及光源28连接至微控制器46，例如通过用于电阻加热电路42的开关48。电源50被设置为向微控制器46和印刷电路板36的其他元件供电，例如经由通过连接至形成接地的功能层而避免静电放电的保护元件52，如上所述。电源50例如由车辆的电气系统构成，并且微控制器46例如通过lin(本地互联网络或法语中的本地互联网)总线54与该电气系统进行通信，该总线也用于确保微控制器46对光源28的控制。
[0070]
现在将介绍上述装饰元件的制造方法。例如，上述装饰元件1的不同层是通过将层彼此层压而彼此组装。一个或多个功能层6中的一个或多个图案18通过切割功能层(6)以在对应功能层6中贯穿地实现至少一个通口而形成非导电区域22而形成。“贯穿”是指碳材料层在其整个厚度上被切割。例如，一个或多个通口通过激光辐射切开，这允许非常精确地限定图案18的形状。作为变型，通过对碳材料进行蚀刻、铣削或机械钻孔而切割碳材料层。功能层6的导电区域20和发光层8进一步电连接至至少一个电流源，例如通过安装在内部组件
上的印刷电路板36，如上所述。
[0071]
上述的装饰元件1允许以美观的方式为乘员集成一个或多个功能，而不明显增加装饰元件1的空间要求，特别是厚度。这种减少的厚度是通过使用由碳材料制成的功能层6和呈发光层8形式的照明装置实现的。此外，不同功能的供电和控制以及背光都以简单的方式确保，如参考图6所述。