Displayglas

Verfahren zur herstellung von Displayglas

ULTRADÜNNGLÄSER FÜR MOBILE ENDGERÄTE
Touchscreens sind aus dem heutigen Alltag nicht mehr wegzudenken. Aufgrund ihrer haptischen und ästhetischen Eigenschaften werden die zu ihrer Produktion verwendeten, hauchdünnen Glasscheiben zunehmend zu Designelementen, die das Erscheinungsbild mobiler Endgeräte maßgeblich beeinflussen.

Glas ist dielektrisch und limitiert dadurch Energieverluste bei der Übertragung von Funksignalen hoher Frequenz, wie sie beispielsweise beim Mobilfunkstandard LTE oder bei künftigen Radarsystemen für autonomes Fahren zur Anwendung kommen. Anders als Polymerwerkstoffe hat Glas darüber hinaus hervorragende Oberflächeneigenschaften und weist auch nach längerer Zeit nur geringe Alterungserscheinungen auf.

Dünnglas für Displays

Durch die Entwicklung von Smartphones, Tablets und Lesegeräten für E-Books hat sich nicht nur unsere Kommunikation und Wissensvermittlung geändert; sie ging einher mit kratzfesten gläsernen Touchscreens und damit ganz neuen Qualitäten in der Glasherstellung. So steigerte sich Leistungsfähigkeit des Werkstoffs Glas, der die Entwicklungsgeschichte der Menschheit schon seit den ersten Hochkulturen begleitet. Die hauchdünnen Schutzgläser für die heutige Medientechnologie scheinen eher Folien als Scheiben zu sein – sie sind so biegsam und flexibel, dass sie von den Herstellern sogar auf Rollen gewickelt ausgeliefert werden. Inzwischen ermöglichen spezielle Produktionsverfahren ultradünne Glasfolien, die mit 25 μm (0,025 mm) dünner sind als ein menschliches Haar oder eine Rasierklinge. Das sind deutlich geringere Dimensionen als im Glaserei und der Architektur, wo man bei Glasdicken unter 3 mm bereits von Dünnglas spricht.

Insbesondere bei Smartphones sind integrierte Kamerafilter oder kapazitive Fingerprintsensoren mit Dünnglasanwendung weit verbreitet. Mit ihnen wird der Fingerabdruck des auf dem Schutz-Cover des Sensors liegenden Fingers als physikalische Größe gemessen. Das dazugehörige Cover-Glas wird heutzutage üblicherweise nicht mehr aus Kunststoff oder unflexiblem Saphirglas hergestellt, sondern aus ultradünnen Gläsern, die typischerweise nur 0,175 mm stark sind. Wesentlicher Vorteil dieser Dünngläser ist, dass sie fast so robust wie Saphirglas, aber gleichzeitig biegsam und extrem durchlässig für optische Signale sind.

Durchschnittlich 2.600 Mal tippt, wischt oder streift der Finger täglich über ein Smartphone – das ergibt knapp eine Million Berührungen pro Jahr! Aufgenommen werden diese von Dünngläsern und Ultradünngläsern. Sie schützen die empfindliche Elektronik von Smartphones nicht nur vor diesen Berührungen, sondern auch vor atmosphärischen Umwelteinflüssen. Außerdem sind glatte Glasoberflächen weniger schmutzanfällig als Tastaturen. Zusätzlich bietet Glas den entscheidenden Vorteil, dass es sehr kratzfest ist und dadurch selten beschädigt wird.

Auf die meisten Touchscreens ist eine mit einem durchsichtigen Metalloxid beschichtete Folie auflaminiert. Eine an den Rändern der Beschichtung angelegte Wechselspannung erzeugt ein gleichmäßiges elektrisches Feld. Bei jeder Berührung dieses Feldes entsteht ein geringer Ladungstransport, der im Entladezyklus an den Ecken als Strom gemessen wird. Der im Gerät integrierte Prozessor verarbeitet diese Informationen und macht dem Nutzer dann, vereinfacht gesagt, die gewünschten Inhalte sichtbar.

Chemische Eigenschaften

Displays aus unbehandeltem Glas würden, aufgrund mangelnder Festigkeit, Verbraucher nicht zufriedenstellen. Thermisches Vorspannen ist aufgrund der geringen Dicken und der erforderlichen hohen Kühlleistungen im Vorspannprozess nicht anwendbar – es würde die optische Qualität einschränken. Stattdessen werden ultradünne Gläser für mobile Endgeräte in der Regel chemisch vorgespannt. Bei diesem Prozess wird im oberflächennahen Bereich ein Ionenaustausch vorgenommen. Für diese Art der Fabrikation verwendet man vorwiegend Borosilikat- oder Aluminosilikatgläser.

Weitere technische Eigenschaften

Wenn wertvolle Displays geschützt und zudem unerwünschte Spiegelungen minimiert werden sollen, verwendet man entspiegelte Glasoberflächen mit ein- oder beidseitiger interferenzoptischer Beschichtung. Das spezielle Beschichtungsdesign dieses Glastyps verhindert optische Reflexionen, wie sie durch Sonnenlicht oder künstliches Licht hervorgerufen werden können. Speziell bei Anzeigetafeln und anderen hochauflösenden Displays wirkt sich diese kontrastverstärkende Glaseigenschaft positiv aus.

Auch für das Ärgernis sichtbarer Fingerabdrücke auf Displayoberflächen gibt es einen innovativen Lösungsansatz: dauerhaft oleophobe Beschichtungen – sie stoßen die Fette der Hautoberfläche ab.

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FAQ – Die wichtigsten Fragen im Überblick

Floatglas satiniert. Besonders für dekorative und hochwertige Anwendungen eignet sich dieses Glas hervorragend. Es liegt auf der Hand, dass satiniertes Glas weniger Licht durchlässte als eine Klarglasscheibe und damit undurchsichtig wirkt. Dahinter liegende Objekte werden nur schematisch wargenommen.
Isolator-Materialien wie Glas sind meist transparent, da ihre Bandlücke größer als die Photonenenergie für sichtbares Licht ist. Diese Photonen können daher nicht durch Valenzelektronen absorbiert werden. Bei Milchglas wird das Licht durch eine raue Oberfläche oder durch Teilchen im Material gestreut.
Bis heute können Forscher nicht genau sagen, ob die Glasherstellung in Mesopotamien, Ägypten oder an der Levante-Küste seinen Ursprung hat. Die ersten vom Menschen produzierten Glasobjekte sind aus dem Jahr 3500 vor Christus. Die Glasperlen fanden Archäologen in Ägypten und dem östlichen Teil Mesopotamiens.
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