DE102018009202A1

DE102018009202A1 - Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases, Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens, und Display mit einem solchen 3D-geformten Displayglas

Info

Publication number: DE102018009202A1
Application number: DE102018009202.0A
Authority: DE
Inventors: Marcel Bastiaanse; Udo Gayer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2019-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases (1), wobei das 3D-geformte Displayglas (1) einen integrierten Sensor (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
A) eine polymere Platte (5) als Träger bereitgestellt wird, wobei die polymere Platte (5) transparent ist,
B) die polymere Platte (5) auf einer Seite zumindest bereichsweise mit einer ersten Sensorschicht (3) beschichtet wird, wobei die erste Sensorschicht (3) mittels einer Trägerfolie und/oder mittels Siebdruck auf die polymere Platte (5) aufgetragen wird, so dass eine Sensor-beschichtete polymere Platte (7) erhalten wird,
C) die Sensor-beschichtete polymere Platte (7) erwärmt wird,
D) die erwärmte Sensor-beschichtete polymere Platte (7) in ein Formwerkzeug (9) eingelegt wird, wobei die Sensor-beschichtete polymere Platte (7) derart angeordnet wird, dass eine der ersten Sensorschicht (3) abgewandte Seite der Sensor-beschichteten polymeren Platte (7) in dem Formwerkzeug (9) zumindest bereichsweise einer Trägerfolie (11) zum Auftragen einer Farbschicht (13) und/oder einer zweiten Sensorschicht (15) gegenüberliegt,
E) die Sensor-beschichtete polymere Platte (7) unter einem bestimmten Druck (17) und bei einer bestimmten Temperatur (19) in dem Formwerkzeug (9) gepresst wird, wobei die Farbschicht (13) und/oder die zweite Sensorschicht (15) auf die der ersten Sensorschicht abgewandten Seite der Sensor-beschichteten polymeren Platte (7) aufgetragen wird, wobei die Beschichtungen miteinander verbunden werden, und wobei die Sensor-beschichtete polymere Platte (7) zu einem Werkstoffverbund (21) umgeformt wird, und
F) der Werkstoffverbund (21) aus dem Formwerkzeug (9) entnommen wird, so dass das 3D-geformte Displayglas (1), insbesondere ein bedienbares Displayglas, erhalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases, eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens, sowie ein Display mit einem 3D-geformten Displayglas.
Für die im alltäglichen Gebrauch zum Einsatz kommenden mobilen elektronischen Geräte, beispielsweise Tablets oder Smartphones, sind leichte und belastbare Gehäuse erforderlich, die zu niedrigen Kosten herstellt werden können. Als Material kommen hierbei eine Reihe verschiedener thermoplastischer Verbundwerkstoffe, insbesondere faserverstärkte Verbundwerkstoffe zum Einsatz. Diese Verbundwerkstoffe lassen sich in einem Formwerkzeug in das gewünschte Gehäuse formen. Das Gehäuse sollte zur Gewichtsersparnis möglichst dünn sein, jedoch eine für derartige Geräte notwendige Stabilität aufweisen. Die Herstellung von dünnwandigen Bauteilen aus faserverstärktem thermoplastischem Material, insbesondere aus Organoblechen, für Gehäuse von mobilen elektronischen Geräten ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Verbundformteile aus einer Folie und einem Kunststoffformkörper, insbesondere einem faserverstärkten Verbundkunststoff, sind seit längerem bekannt, dabei können die Kunststoffformkörper mit einer Farbschicht und/oder einer Schicht mit haptisch fühlbaren Eigenschaften versehen werden. Derartige Verbundformteile erlangen bei Kommunikationsgeräten sowie im Fahrzeugbau immer größere Bedeutung. Faserverstärkte Verbundkunststoffe sind vielfältig und flexibel einsetzbar und können durch die Wahl der Faser, des Materials und/oder der Struktur in ihren mechanischen Eigenschaften optimal an die an das jeweilige Bauteil gestellten Anforderungen, insbesondere auftretende Belastungen, angepasst werden, und ermöglichen dabei bei gleicher Belastbarkeit dünnere und/oder leichtere Bauteile im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 112 505 A1 offenbart eine Transferfolie, umfassend eine Trägerfolie und eine Transferlage, wobei die Transferfolie zur Übertragung der Transferlage auf ein dreidimensionales Bauteil vorgesehen ist. Die Transferschicht kann hierbei als Farbschicht oder als Schutzschicht ausgebildet sein. Die Transferfolie wird mittels eines Insert-Molding-Verfahrens auf ein Bauteil aufgebracht.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 118 259 A1 offenbart ein Verfahren zum Verarbeiten von Folien sowie eine Vorschubeinrichtung und ein Spritzgusswerkzeug. In dem Verfahren zum Verarbeiten von Folienbahnen werden zumindest zwei in Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Vorschubrichtung nebeneinander angeordnete Folienbahnen bereitgestellt, die nebeneinander angeordneten Folienbahnen werden in das Spritzgusswerkzeug zugeführt und ausgerichtet, wobei mittels der Trägerfolie transferierbare Schichten auf Kunststoffteile aufgebracht werden, beispielsweise auf Gehäuseschalen tragbarer Geräte. Unter Einsatz der IMD-Technologie (in-mold decoration) wird eine Trägerfolie in eine Kavität einer Werkzeugform eingebracht und mit einem fließfähigen Füllmedium hinterspritzt. Nach dem Hinterspritzen kann die Trägerfolie von der auf das erstarrte Füllmedium transferierten Schicht abgezogen werden.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2015 109 597 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffformkörpers, wobei ein Grundkörper auf Basis wenigstens eines Faserverbundkunststoffs und eine Dekorfolie bereitgestellt werden, der Grundkörper aufgeheizt wird, und der Grundkörper in einem Formwerkzeug mit der Dekorfolie verbunden wird. Dabei wird ein Kunststoffformkörper mit einem Grundkörper aus einem Faserverbundkunststoff und einer Dekorfolie, welche zumindest einen Oberflächenbereich des Kunststoffformkörpers bildet, erhalten.
Die deutsche Patentschrift DE 10 2017 101 595 B3 offenbart eine Transferfolie und Verfahren zur Herstellung der Transferfolie sowie Verfahren zur Herstellung eines mit einer Transferlage einer Transferfolie dekorierten Spritzgussartikels. Die Transferfolie umfasst eine Trägerfolie und eine auf der Trägerfolie angeordnete und von der Trägerfolie ablösbare Transferlage.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses, insbesondere für ein mobiles elektronisches Gerät, erlauben jedoch nicht die Herstellung eines 3D-geformten Displayglases, insbesondere dünnen, transparenten Displayglases, welches einen integrierten Sensor aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases, eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens, sowie ein Display mit einem solchen 3D-geformten Displayglas zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases geschaffen wird, wobei das 3D-geformte Displayglas einen integrierten Sensor aufweist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass

A) eine polymere Platte als Träger bereitgestellt wird, wobei die polymere Platte transparent ist,
B) die polymere Platte auf einer Seite zumindest bereichsweise mit einer ersten Sensorschicht beschichtet wird, wobei die erste Sensorschicht mittels einer Trägerfolie und/oder mittels Siebdruck auf die polymere Platte aufgetragen wird, so dass eine Sensor-beschichtete polymere Platte erhalten wird,
C) die Sensor-beschichtete polymere Platte erwärmt wird,
D) die erwärmte Sensor-beschichtete polymere Platte in ein Formwerkzeug eingelegt wird, wobei die Sensor-beschichtete polymere Platte derart angeordnet wird, dass eine der ersten Sensorschicht abgewandte Seite der Sensor-beschichteten polymeren Platte in dem Formwerkzeug zumindest bereichsweise einer Trägerfolie zum Auftragen einer Farbschicht und/oder einer zweiten Sensorschicht gegenüberliegt,
E) die Sensor-beschichtete polymere Platte unter einem bestimmten Druck und bei einer bestimmten Temperatur in dem Formwerkzeug gepresst wird, wobei die Farbschicht und/oder die zweite Sensorschicht auf die der ersten Sensorschicht abgewandten Seite der Sensor-beschichteten polymeren Platte aufgetragen wird, wobei die Beschichtungen miteinander verbunden werden, und wobei die Sensor-beschichtete polymere Platte zu einem Werkstoffverbund umgeformt wird, und
F) der Werkstoffverbund aus dem Formwerkzeug entnommen wird, so dass das 3D-geformte Displayglas, insbesondere ein bedienbares Displayglas, erhalten wird.

Vorzugsweise wird die beschichtete polymere Platte in Schritt C) auf eine Temperatur von 50 °C bis 300 °C erwärmt, bevorzugt von 100 °C bis 300 °C, oder bevorzugt von 50 °C bis 200 °C.
Vorzugsweise wird die beschichtete polymere Platte außerhalb des Formwerkzeugs und/oder in dem Formwerkzeug erwärmt.
Vorzugsweise wird die polymere Platte in Schritt B), in Schritt C) und/oder in Schritt D) mittels einer Klemmvorrichtung, insbesondere mittels eines Klemmrahmens, und/oder mittels einer Vakuumsaugung fixiert.
Vorzugsweise ist das 3D-geformte Displayglas einstückig, bevorzugt einteilig ausgebildet.
Vorzugsweise wird der Werkstoffverbund und/oder das 3D-geformte Displayglas ganz oder teilweise abgekühlt, bevorzugt vor Entnahme aus dem Formwerkzeug, oder bevorzugt nach der Entnahme aus dem Formwerkzeug.
Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases, insbesondere eines bedienbaren Displayglases, vorgeschlagen, welches eine integrierte Sensorschicht aufweist. Unter Verwendung einer polymeren Platte als Träger wird mittels einer Trägerfolie und/oder mittels Siebdruck eine erste Sensorschicht auf die polymere Platte aufgetragen. Die Sensor-beschichtete polymere Platte wird mit der darauf befindlichen ersten Sensorschicht erwärmt und in ein Formwerkzeug eingebracht, wobei die Sensor-beschichtete polymere Platte in einem Pressverfahren in einen Werkstoffverbund überführt wird. In dem Pressverfahren werden den Anforderungen nach entsprechend in einem einstufigen Verfahren eine Farbschicht und/oder eine zweite Sensorschicht mittels einer Trägerfolie auf einer der ersten Sensorschicht abgewandten Seite der Sensor-beschichteten polymeren Platte während des Pressverfahrens aufgetragen.
Das Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Vorteilhafterweise erlaubt das Verfahren die Integration eines Sensors in das 3D-geformte Displayglas. Vorteilhafterweise wird das 3D-geformte Displayglas in einem einstufigen Verfahren erhalten. Vorteilhafterweise wird durch das Pressen einer thermisch aktivierten beschichteten polymeren Platte ein spannungsarmes Displayglas erzeugt, welches eine hohe Formstabilität besitzt. Vorteilhafterweise wird ein besonderes leichtes Displayglas erhalten. Vorteilhafterweise wird ein 3D-geformtes Displayglas mit besonders geringer Schichtdicke erhalten, wobei die mechanische Beanspruchbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen Displaygläsern erhalten bleibt. Vorteilhafterweise führt das Verfahren zu einer Kostenersparnis. Vorteilhafterweise kann durch das Verfahren ein 3D-Displayglas mit beliebiger Geometrie erhalten werden. Vorteilhafterweise ist die Schlagzähigkeit des 3D-geformten Displayglases besonders hoch.
Unter einem 3D-geformten Displayglas wird insbesondere ein zumindest teilweise transparentes Gehäuse mit einem integrierten Sensor verstanden. Entsprechend wird unter einem Display ein das 3D-geformte Displayglas aufweisendes Bauteil verstanden, das insbesondere einen Bildschirm aufweist, insbesondere einen LED- oder einen OLED-Bildschirm.
Unter einer polymeren Platte wird insbesondere eine transparente, insbesondere zumindest teilweise flexible Platte verstanden. Vorzugsweise ist die polymeren Platte aus mindestens einem Thermoplasten ausgebildet, bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt aus Polyolefine, Vinylpolymerisate, Polyacrylate, Polyamide, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyimide, Polyester, Polyether, Polystyrole, Polyhydantoine, Polyphenylenoxide, Polyarylensulfide, Polysulfone, Polycarbonate, und Polymethylmethacrylat.
Vorzugsweise werden die Farbschicht und/oder die Sensorschicht bereichsweise auf die polymere Platte aufgetragen. Vorzugsweise wird die Farbschicht an einem Rand der polymeren Platte aufgetragen. Vorzugsweise wird die Sensorschicht in einem inneren Bereich der polymeren Platte aufgetragen, insbesondere an einem Bereich, an dem ein Bildschirm bestimmungsgemäß angeordnet werden soll.
Vorzugsweise weist die polymere Platte eine Haftvermittlerschicht auf, so dass die Farbschicht und/oder die Sensorschicht auf der polymeren Platte besser haften. Vorzugsweise ist die Haftvermittlerschicht aus Acrylaten, Polyesterharzen, Alkylharzen, Aminoharzen, Amidoharzen oder Phenolharzen ausgebildet. Vorzugsweise ist die Haftvermittlerschicht transparent.
Unter einer Sensorschicht wird insbesondere eine Schicht verstanden, die einen Sensor aufweist. Vorzugsweise ist der Sensor ein Berührungssensor oder ein Sensor zur Erkennung der Umgebung.
Unter einem integrierten Sensor wird insbesondere eine in oder an eine polymere Platte aufgetragene, insbesondere geformte, Sensorschicht verstanden.
Unter einem Umformen oder einem Formen wird insbesondere eine Formgebung einer polymeren Platte, insbesondere eine dreidimensionale Formgebung einer polymeren Platte, verstanden, die insbesondere der dreidimensionalen Form des zu erhaltenden 3D-geformten Displayglases entspricht.
Unter einer Trägerfolie wird insbesondere eine Folie mit einer Farbschicht und/oder einer Sensorschicht verstanden, wobei die Farbschicht und/oder die Sensorschicht auf einen Träger übertragbar sind, insbesondere eine auf die Trägerfolie applizierte Farbschicht und/oder Sensorschicht, die mittels der Trägerfolie auf die Oberfläche einer polymeren Platte auftragbar sind.
Vorzugsweise werden die Farbschicht und/oder die Sensorschicht durch ein IMD-Verfahren (in-mold decoration) mittels einer IMD-Folie als Trägerfolie auf die polymere Platte aufgetragen, wobei die Trägerfolie, insbesondere eine transparente Trägerfolie, eine Farbschicht und/oder eine Sensorschicht aufweist. Nach dem Auftragen der Farbschicht und/oder der Sensorschicht wird die Trägerfolie wieder entfernt. Vorzugsweise werden die Farbschicht und/oder die Sensorschicht über ein FIM-Verfahren (film-insert-molding) auf die polymere Platte aufgetragen, wobei die Trägerfolie, insbesondere eine transparente Trägerfolie, eine Farbschicht und/oder eine Sensorschicht aufweist. Nach dem Auftragen der Farbschicht und/oder der Sensorschicht verbleibt die Trägerfolie auf der polymeren Platte und wird im weiteren Verfahren mit der polymeren Platte verbunden.
Vorzugsweise ist die Trägerfolie eine PET-, PEN-, OPP-, BOPP-, PE- oder Celluloseacetat-Folie.
Vorzugsweise weist die Trägerfolie eine Schichtdicke von 5 µm bis 250 µm auf, bevorzugt von 10 µm bis 100 µm.
Vorzugsweise weist die Trägerfolie auf einer der Farbschicht und/oder der Sensorschicht zugewandten Seite eine Ablöseschicht auf, insbesondere aus einem Wachs oder einem Silikon.
Unter einer Farbschicht wird insbesondere eine Schicht zum Einfärben und/oder zum Dekorieren eines Trägers, insbesondere einer polymeren Platte, verstanden.
Vorzugsweise basiert die Farbschicht auf Melanin, Polyurethan, Polyacrylat, Polyol, Isocyanat und/oder Polyvinylchlorid als Trägermaterial, wobei bevorzugt Farbpartikel in dem Trägermaterial verteilt sind.
Vorzugsweise weisen die Farbschicht und/oder die Sensorschicht eine Schichtdicke von 0,2 µm bis 250 µm auf, bevorzugt von 0,2 µm bis 100 µm, bevorzugt von 0,2 µm bis 50 µm, bevorzugt von 0,2 µm bis 100 µm, bevorzugt von 1 µm bis 250 µm, bevorzugt von 1 µm bis 100 µm, bevorzugt von 1 µm bis 50 µm, oder bevorzugt von 1 µm bis 10 µm.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Werkstoffverbund nach Schritt E) oder das 3D-geformte Displayglas nach Schritt F) gehärtet wird, bevorzugt durch Erwärmen und/oder UV-Strahlen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass während und/oder nach Schritt E) an den Werkstoffverbund und/oder das 3D-geformte Displayglas mindestens ein Schraubdom und/oder mindestens eine Versteifung angeformt und/oder angespritzt werden. Vorzugsweise wird während und/oder nach Schritt E) an den Werkstoffverbund und/oder das 3D-geformte Displayglas ein Rahmen angeformt und/oder angespritzt, insbesondere an einem Rand des Werkstoffverbunds und/oder des 3D-geformten Displayglases, bevorzugt aus einer Polycarbonat-Matrix mit Glas- und/oder Carbon-Fasern. Vorzugsweise werden der mindestens eine Schraubdom und/oder die mindestens eine Versteifung an den mit glasfaserverstärktem Material verstärkten Randbereich des Werkstoffverbunds und/oder des 3D-geformten Displayglases angeformt und/oder angespritzt.
Vorzugsweise werden während und/oder nach Schritt E) auf den Werkstoffverbund und/oder das 3D-geformte Displayglas zumindest bereichsweise eine Farbschicht und/oder eine Dekorfolie aufgetragen. Vorzugsweise werden die Farbschicht und/oder die Dekorfolie in Schritt E) unter dem bestimmten Druck und der bestimmten Temperatur gepresst, so dass die Farbschicht und/oder die Dekorfolie mit dem Werkstoffverbund verbunden werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf die der ersten Sensorschicht zugewandten Seite der polymeren Platte und/oder auf eine der polymeren Platte zugewandten Seite der ersten Sensorschicht zumindest bereichsweise eine Bindeschicht und/oder eine Farbschicht aufgetragen wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das 3D-geformte Displayglas mit einer kratzfesten Beschichtung und/oder einer Anti-Fingerprint-Beschichtung beschichtet wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die polymere Platte zumindest bereichsweise aus Polyamid, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid und/oder Polyester ausgebildet ist. Vorzugsweise weist der Randbereich der polymeren Platte glasfaserverstärktes Material auf, bevorzugt glasfaserverstärktes Polyamid, Polycarbonat, Polymethlymethacrylat, Polyvinylchlorid und/oder Polyester.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das 3D-geformte Displayglas eine Schichtdicke von 750 µm bis 7 mm aufweist, bevorzugt von 750 µm bis 5 mm, oder bevorzugt von 750 µm bis 3 mm.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass während des Umformens in Schritt E) zumindest bereichsweise eine Oberflächenstruktur und/oder eine Prägung in den Werkstoffverbund eingebracht wird.
Unter einer Oberflächenstruktur und/oder Prägung wird insbesondere eine Reliefstruktur verstanden, die haptisch wahrnehmbar ist, und/oder eine optisch wirksame Mikrostruktur, insbesondere zum Entspiegeln des Displayglases.
Vorzugsweise wird das Formwerkzeug temperiert, bevorzugt auf eine Temperatur von 50 °C bis 300 °C, bevorzugt 70 °C bis 200 °C.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases geschaffen wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für die Vorrichtung insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases erläutert wurden.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Display mit einem 3D-geformten Displayglas bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für das Display insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases und mit der Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens erläutert wurden.
Vorzugsweise ist das Display ein Display für ein Tablet, ein Smartphone, oder ein Steuergerät, oder für ein in einem Fahrzeug angeordnetes elektronisches Gerät, insbesondere eine Head-Unit oder ein Infotainmentsystem.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases in einem Ausführungsbeispiel, und
2 eine schematische Darstellung des Aufbaus des 3D-geformten Displayglases in einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases 1 in einem Ausführungsbeispiel, wobei das 3D-geformte Displayglas 1 einen integrierten Sensor 3 aufweist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass A) eine polymere Platte 5 als Träger bereitgestellt wird, wobei die polymere Platte 5 transparent ist, B) die polymere Platte 5 auf einer Seite zumindest bereichsweise mit einer ersten Sensorschicht 3 beschichtet wird, wobei die erste Sensorschicht 3 mittels einer Trägerfolie und/oder mittels Siebdruck auf die polymere Platte 5 aufgetragen wird, so dass eine Sensor-beschichtete polymere Platte 7 erhalten wird, C) die Sensor-beschichtete polymere Platte 7 erwärmt wird, D) die erwärmte Sensor-beschichtete polymere Platte 7 in ein Formwerkzeug 9 eingelegt wird, wobei die Sensor-beschichtete polymere Platte 7 derart angeordnet wird, dass eine der ersten Sensorschicht 3 abgewandte Seite der Sensor-beschichteten polymeren Platte 7 in dem Formwerkzeug 9 zumindest bereichsweise einer Trägerfolie 11 zum Auftragen einer Farbschicht 13 und/oder einer zweiten Sensorschicht 15 gegenüberliegt, E) die Sensor-beschichtete polymere Platte 7 unter einem bestimmten Druck 17 und bei einer bei einer bestimmten Temperatur 19 in dem Formwerkzeug 9 gepresst wird, wobei die Farbschicht 13 und/oder die zweite Sensorschicht 15 auf die der ersten Sensorschicht 3 abgewandten Seite der Sensor-beschichteten polymeren Platte 7 aufgetragen wird, wobei die Beschichtungen miteinander verbunden werden, und wobei die Sensor-beschichtete polymere Platte 7 zu einem Werkstoffverbund 21 umgeformt wird, und F) der Werkstoffverbund 21 aus dem Formwerkzeug 9 entnommen wird, so dass das 3D-geformte Displayglas 1, insbesondere ein bedienbares Displayglas, erhalten wird.
Vorteilhafterweise wird durch das Verfahren die Integration eines Sensors in ein Displayglas 1 ermöglicht. Vorteilhafterweise wird durch das Verfahren ein transparentes Displayglas 1 mit einem besonders geringen Gewicht erhalten. Vorteilhafterweise wird ein 3D-geformtes Displayglas 1 mit besonders geringer Schichtdicke erhalten, wobei die mechanische Beanspruchbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen Displaygläsern erhalten bleibt. Vorteilhafterweise führt das Verfahren zu einer Kostenersparnis. Vorteilhafterweise wird das Displayglas 1 in einem einstufigen Verfahren erhalten.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Werkstoffverbund 21 nach Schritt E) oder das 3D-geformte Displayglas 1 nach Schritt F) gehärtet, bevorzugt durch Erwärmen und/oder UV-Strahlen 31.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden während und/oder nach Schritt E) an den Werkstoffverbund 21 und/oder das 3D-geformte Displayglas 1 mindestens ein Schraubdom 23 und/oder mindestens eine Versteifung 25 angeformt und/oder angespritzt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auf die der ersten Sensorschicht 3 zugewandten Seite der polymeren Platte 5 und/oder auf eine der polymeren Platte 5 zugewandten Seite der ersten Sensorschicht 3 zumindest bereichsweise eine Bindeschicht und/oder eine Farbschicht 27 aufgetragen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das 3D-geformte Displayglas 1 mit einer kratzfesten Beschichtung und/oder einer Anti-Fingerprint-Beschichtung 29 beschichtet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die polymere Platte 5 zumindest bereichsweise aus Polyamid, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid und/oder Polyester ausgebildet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das 3D-geformte Displayglas 1 eine Schichtdicke von 750 µm bis 7 mm auf.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird während des Umformens in Schritt E) zumindest bereichsweise eine Oberflächenstruktur und/oder eine Prägung in dem Werkstoffverbund 21 eingebracht.
Die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens weist ein Formwerkzeug 9 auf, wobei das Formwerkzeug 9 insbesondere eine erste Werkzeughälfte und mindestens eine zweite Werkzeughälfte aufweist, zwischen denen im geschlossenen Zustand eine Kavität ausgebildet ist, welche komplementär zu einer Form des zu erhaltenen 3D-geformten Displayglases 1 ausgebildet ist. Durch die beim Erwärmen und Umformen eingebrachte Wärme in Kombination mit einer Druckbeaufschlagung wird die erste Sensorschicht, und die Farbschicht und/oder die zweite Sensorschicht mit der polymeren Platte 5 verbunden, so dass ein Werkstoffverbund 21 erhalten wird. Der Werkstoffverbund 21 wird insbesondere in einem einstufigen Verfahrensschritt erhalten.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Hohlraum zum Einbringen einer Kunststoffmasse auf, wodurch das Anspritzen eines Schraubdoms 23 und/oder einer Verstärkung 25 an den Werkstoffverbund 21 und/oder das 3D-geformte Displayglas 1 möglich ist.
Das 3D-geformte Displayglas 1 kann insbesondere in einem Display für ein mobiles elektronisches Gerät verwendet werden, bevorzugt für ein Tablet, ein Smartphone oder ein Steuergerät, oder für ein in einem Fahrzeug angeordnetes elektronisches Gerät, insbesondere eine Head-Unit oder ein Infotainmentsystem.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus des 3D-geformten Displayglases 1 in einem Ausführungsbeispiel. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Das 3D-geformte Displayglas 1 weist die polymere Platte 5 auf, die transparent ist, wobei die eine Seite der polymeren Platte 5 mit der ersten Sensorschicht 3 beschichtet ist, wobei zwischen der polymeren Platte 5 und der ersten Sensorschicht 3 zumindest bereichsweise eine Farbschicht und/oder eine Bindeschicht 27, insbesondere ein Haftvermittler, aufgetragen ist. Die polymere Platte 5 weist auf der von der ersten Sensorschicht 3 abgewandten Seite eine Farbschicht 13 eine zweite Sensorschicht 15 auf. Auf der Farbschicht 13 ist eine kratzfeste Beschichtung und/oder eine Anti-Fingerprint-Beschichtung 29 aufgetragen. Das 3D-geformte Displayglas, insbesondere die Sensor-beschichtete polymere Platte 7, ist mit der der ersten Sensorschicht 3 beschichteten Seite an einem Bildschirm 33 angeordnet, insbesondere einem LED- oder einem OLED-Bildschirm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016112505 A1 [0004]
DE 102016118259 A1 [0005]
DE 102015109597 A1 [0006]
DE 102017101595 B3 [0007]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines 3D-geformten Displayglases (1), wobei das 3D-geformte Displayglas (1) einen integrierten Sensor (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass A) eine polymere Platte (5) als Träger bereitgestellt wird, wobei die polymere Platte (5) transparent ist, B) die polymere Platte (5) auf einer Seite zumindest bereichsweise mit einer ersten Sensorschicht (3) beschichtet wird, wobei die erste Sensorschicht (3) mittels einer Trägerfolie und/oder mittels Siebdruck auf die polymere Platte (5) aufgetragen wird, so dass eine Sensor-beschichtete polymere Platte (7) erhalten wird, C) die Sensor-beschichtete polymere Platte (7) erwärmt wird, D) die erwärmte Sensor-beschichtete polymere Platte (7) in ein Formwerkzeug (9) eingelegt wird, wobei die Sensor-beschichtete polymere Platte (7) derart angeordnet wird, dass eine der ersten Sensorschicht (3) abgewandte Seite der Sensor-beschichteten polymeren Platte (7) in dem Formwerkzeug (9) zumindest bereichsweise einer Trägerfolie (11) zum Auftragen einer Farbschicht (13) und/oder einer zweiten Sensorschicht (15) gegenüberliegt, E) die Sensor-beschichtete polymere Platte (7) unter einem bestimmten Druck (17) und bei einer bestimmten Temperatur (19) in dem Formwerkzeug (9) gepresst wird, wobei die Farbschicht (13) und/oder die zweite Sensorschicht (15) auf die der ersten Sensorschicht (3) abgewandten Seite der Sensor-beschichteten polymeren Platte (5) aufgetragen wird, wobei die Beschichtungen miteinander verbunden werden, und wobei die Sensor-beschichtete polymere Platte (7) zu einem Werkstoffverbund (21) umgeformt wird, und F) der Werkstoffverbund (21) aus dem Formwerkzeug (9) entnommen wird, so dass das 3D-geformte Displayglas (1), insbesondere ein bedienbares Displayglas, erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Werkstoffverbund (21) nach Schritt E) oder das 3D-geformte Displayglas (1) nach Schritt F) gehärtet wird, bevorzugt durch Erwärmen und/oder UV-Strahlen (31).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei während und/oder nach Schritt E) an den Werkstoffverbund (21) und/oder das 3D-geformte Displayglas (1) mindestens ein Schraubdom (23) und/oder mindestens eine Versteifung (25) angeformt und/oder angespritzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf die der ersten Sensorschicht (3) zugewandten Seite der polymeren Platte (5) und/oder auf eine der polymeren Platte (5) zugewandten Seite der ersten Sensorschicht (3) zumindest bereichsweise eine Bindeschicht und/oder eine Farbschicht (27) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das 3D-geformte Displayglas (1) mit einer kratzfesten Beschichtung und/oder einer Anti-Fingerprint-Beschichtung (29) beschichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die polymere Platte (5) zumindest bereichsweise aus Polyamid, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid und/oder Polyester ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das 3D-geformte Displayglas (1) eine Schichtdicke von 750 µm bis 7 mm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Umformens in Schritt E) zumindest bereichsweise eine Oberflächenstruktur und/oder eine Prägung in den Werkstoffverbund (21) eingebracht wird.
Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Display mit einem 3D-geformten Displayglas (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bevorzugt für ein Tablet, ein Smartphone oder ein Steuergerät.