DE102015003369A1

DE102015003369A1 - Transparenter und hochstabiler Displayschutz

Info

Publication number: DE102015003369A1
Application number: DE102015003369.7A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Drescher; Jan Richter
Original assignee: Siltectra GmbH
Current assignee: Siltectra GmbH
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2016-09-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Festkörperschicht und umfasst mindestens die Schritte: Bereitstellen eines Trägersubstrats (4) mit einer darauf angeordneten Opferschicht (8) oder anordnen einer Opferschicht (8) auf dem bereitgestellten Trägersubstrat (4), Erzeugen einer Nutzschicht (6) mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung auf der Opferschicht (8) zum Ausbilden einer Mehrschichtanordnung (2), Abtrennen der Nutzschicht (6) mittels eines zwischen der Nutzschicht (6) und dem Trägersubstrat (4) geführten Risses, wobei der Riss durch in der Opferschicht (8) mittels LASER-Strahlen (10) erzeugte Modifikationen (12) geführt wird und/oder wobei über eine thermische Beaufschlagung einer an der Mehrschichtanordnung (2) zusätzlich angeordneten Spannungserzeugungsschicht (16) Spannungen zur Auslösung und/oder Ausbreitung des Risses erzeugt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Festkörperschicht gemäß Anspruch 1, auf ein Verfahren zum Beschichten von zumindest einem transparenten Körper gemäß Anspruch 2, auf eine mehrschichtige transparente Schutzeinrichtung gemäß Anspruch 13 und auf ein elektronisches Gerät gemäß Anspruch 14.
Displays von Mobiltelefonen, Laptops, Tablets, MP3-Player, etc. dienen oft als Anzeige und Eingabeeinrichtung und insbesondere als Touch Display. Dies führt dazu, dass derartige Displays sehr häufig berührt werden. Weiterhin werden z. B. kleinere Geräte, wie Mobiltelefone und MP3-Player, in Hosentaschen gesteckt, wo sie häufig mit Schlüsseln, Münzen und anderen harten Objekten in Kontakt kommen. Dieser Kontakt kann dazu führen, dass die Oberfläche des Displays zerkratzt wird. Kratzer führen jedoch dazu, dass die Anzeigenqualität sinkt und die Eingaben unpräziser erfasst werden.
Es sind Bestrebungen bekannt, immer stabilere Displaygläser herzustellen. So wird von dem Unternehmen Corning unter dem Zeichen „Gorilla Glass” durch ein spezielles Verfahren die Festigkeit von Glas zur Verwendung als Displayglas verändert.
Ferner ist die Verwendung von Aluminiumoxid in Form von Saphirglas für Uhren bekannt, dass aufgrund seiner Härte äußerst unempfindlich hinsichtlich Beschädigungen, wie z. B. Kratzer, ist.
Das bisher bekannte „Gorillaglas” hat eine geringere Härte als Saphir, wohingegen Saphir eine größere Sprödigkeit aufweist. Weiterhin führen beide Ausführungen zu dicken und/oder schweren Bauformen.
Die Erzeugung von Saphirglas erfordert ferner äußerst temperaturstabile Werkzeuge, Prozessmaterialien und Anlagen, da Temperaturen über 500°C auftreten.
Aluminiumoxid lässt sich ferner als Schicht auf einem temperaturstabilen Material z. B. mittels Sputtern erzeugen. Derartige Beschichtungsverfahren gehören seit vielen Jahren zum Stand der Technik und werden z. B. durch Zywitzki et al. „Structure and properties of Al2O3 layers deposited by plasma activated electron beam evaporation" in Surface and Coating Technology S. 14–20 aus 2002 oder durch Zywitzki und Hoetzsch "Correlation between structure and properties of reactively deposited Al2O3 coating by pulsed magnetron sputtering" in Surface and Coatings Technology S. 303–308 aus 1997 oder durch Erklund et al. "Thermal Stability and Phase Transformations of γ-/Amorphous-Al2O3 Thin Films" in Plasma Process. Polym. S. 907–911 aus 2009 genannt und beschrieben. Es ist ferner ersichtlich, dass aufgrund der bei einer Beschichtung mit Al₂O₃ auftretenden hohen Temperaturen ebenfalls nur sehr temperaturstabile Materialien mit Al₂O₃ beschichtet werden können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren für die Herstellung einer Festkörperschicht, ein Verfahren zum Beschichten von zumindest einem transparenten Körper, ein elektronisches Gerät und eine mehrschichtige transparente Schutzeinrichtung bereitzustellen, das bzw. die mindestens einen der Nachteile des Standes der Technik ausräumt oder eine Alternative dazu bieten. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Touch Displays bereitzustellen, wobei das Display kratzbeständig ist und zum anderen kostengünstig herzustellen ist.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellung einer Festkörperschicht gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Festkörperschicht umfasst dabei bevorzugt mindestens die Schritte: Bereitstellen eines Trägersubstrats mit einer darauf angeordneten Opferschicht oder Anordnen einer Opferschicht auf dem bereitgestellten Trägersubstrat, Erzeugen einer Nutzschicht mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung auf der Opferschicht zum Ausbilden einer Mehrschichtanordnung, Abtrennen der Nutzschicht mittels eines zwischen der Nutzschicht und dem Trägersubstrat geführten Risses, wobei der Riss durch in der Opferschicht mittels LASER-Strahlen erzeugte Modifikationen geführt wird und/oder wobei über eine thermische Beaufschlagung einer an der Mehrschichtanordnung zusätzlich angeordneten Spannungserzeugungsschicht Spannungen zur Auslösung und/oder Ausbreitung des Risses erzeugt werden. Die Spannungserzeugungsschicht weist bevorzugt ein Polymer, insbesondere Polydimethylsiloxan (PDMS), auf oder besteht daraus, wobei die thermische Beaufschlagung bevorzugt derart erfolgt, dass das Polymer einen Glasübergang erfährt. Bevorzugt wird die Spannungserzeugungsschicht, insbesondere mittels flüssigem Stickstoff, auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur oder unterhalb von 0°C oder unterhalb von –50°C oder unterhalb von –100°C oder unterhalb von –110°C, insbesondere auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur der Spannungserzeugungsschicht, temperiert. Die Abgetrennte Nutzschicht ist hierbei die erzeugte Festkörperschicht.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da eine sehr dünne Nutzschicht erzeugt werden kann, die mit nur geringen Materialverlusten von einer Opferschicht abtrennbar ist. Die Opferschicht weist dabei eine Festigkeit auf, die geringer ist als die Festigkeit des Trägersubstrats und der Nutzschicht. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Festigkeit der Opferschicht erst infolge der Erzeugung von Modifikationen in der Opferschicht reduziert wird. Die Opferschicht kann hierbei sehr dünn ausgeführt sein, insbesondere dünner als dies für eine sägende Zerteilung der Opferschicht erforderlich wäre, wodurch sie zum einen schnell und zum anderen günstig erzeugt werden kann.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner gemäß Anspruch 2 auf ein Verfahren zum Beschichten von zumindest einem transparenten Körper, insbesondere einem Displayglas oder einer Displayschutzschicht. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beschichten von zumindest einem transparenten Körper umfasst dabei bevorzugt mindestens den Schritt des Anordnens oder Erzeugens des zumindest teilweise transparenten Körpers, insbesondere aus Kunststoff, Glas oder einem keramischen Werkstoff, an einer gemäß Anspruch 1 hergestellten Nutzschicht. Alternativ kann das Verfahren die Schritte Bereitstellen eines Trägersubstrats mit einer darauf angeordneten Opferschicht oder Anordnen einer Opferschicht auf dem bereitgestellten Trägersubstrat, Erzeugen einer Nutzschicht mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung auf der Opferschicht zum Ausbilden einer Mehrschichtanordnung, Anordnen oder Erzeugen des zumindest teilweise transparenten Körpers an der Nutzschicht und Abtrennen der Nutzschicht mittels eines zwischen der Nutzschicht und dem Trägersubstrat geführten Risses, wobei der Riss durch in der Opferschicht mittels LASER-Strahlen erzeugte Modifikationen geführt wird und/oder wobei über eine thermische Beaufschlagung einer an der Mehrschichtanordnung zusätzlich angeordneten Spannungserzeugungsschicht Spannungen zur Auslösung und/oder Ausbreitung des Risses erzeugt werden, umfassen. Diese Lösung ist vorteilhaft, da die erzeugte Nutzschicht auch an Materialen angeordnet werden kann, welche nicht geeignet sind den bei der Erzeugung der Nutzschicht, d. h. den bei einer chemischen oder physikalischen Gasphasenabscheidung, insbesondere Sputtern oder plasmaaktiviertes Sputtern, entstehenden hohe Temperaturen ausgesetzt zu werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erzeugte Nutzschicht an einem kostengünstig herzustellenden Kunststoff oder einem ähnlichen Material angeordnet wird, welches aufgrund der sich ergebenden hohen Temperaturen für die chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung, insbesondere für das plasmaaktivierte Sputtern nicht geeignet ist. Weiterhin ist denkbar, dass der transparente Körper an der Nutzschicht, insbesondere durch aushärten, erzeugt wird. Das Trägersubstrat besteht bevorzugt aus einem Metall- oder einem Keramikwerkstoff und die Opferschicht besteht bevorzugt aus Silizium oder einer Siliziumverbindung.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibungsteile und/oder der Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der zumindest teilweise transparente Körper aus einem Polymerwerkstoff, wobei das Material des transparenten Körpers einen geringeren E-Modul als das Material der Nutzschicht aufweist, insbesondere einen mindestens um den Faktor 10 oder den Faktor 100 geringeren E-Modul als das Material der Nutzschicht aufweist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch den aus einem Polymerwerkstoff bestehenden transparenten Körper eine eventuell vorliegende geringe Bruchsicherheit der Nutzschicht signifikant gesteigert wird. Die Mehrschichtanordnung besteht somit besonders bevorzugt aus einem zumindest teilweise transparenten Körper, insbesondere einer transparenten Polymerschicht, und einer zumindest teilweise transparenten Nutzschicht, wodurch sie bevorzugt unter Ausbildung einer dünnen und leichten Bauform, sehr beständig gegen Kratzer ist und eine hohe Bruchsicherheit aufweist.
Es ist von Vorteil, wenn die Nutzschicht im Wesentlichen als Festkörperschicht mit einer zweidimensional planaren Ebene und der transparente Körper eine äußere Form aufweist, welche zumindest einen gebogenen Anteil aufweist, wobei die Nutzschicht derart auf den transparenten Körper aufgebracht wird, insbesondere durch Anbonden bzw. Kleben, dass sich die Nutzschicht der äußeren Form des transparenten Körpers anpasst. Somit können Displays mit unterschiedlichen dreidimensionalen geometrischen Formen wie beispielsweise konvexe, konkave oder sphärische Displays kostengünstig hergestellt werden, welche eine kratzfeste Oberfläche aufweisen.
Die Nutzschicht und der transparente Körper weisen gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine äußere Form mit zumindest einem gebogenen Anteil auf. Bevorzugt werden die Modifikationen zum Führen des Risses in der Opferschicht und/oder der Nutzschicht entsprechend der äußeren Form der Nutzschicht oder eines Anteils der äußeren Form der Nutzschicht, insbesondere eines Oberflächenabschnitts der Nutzschicht, erzeugt. Zusätzlich oder alternativ ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Opferschicht mit einer derart gebogen ausgestalteten Oberfläche erzeugt wird oder die Oberfläche der Opferschicht nach der Erzeugung der Opferschicht derart bearbeitet wird, dass sie eine gebogene Oberflächengestalt ausbildet, und die Nutzschicht durch ihre Erzeugung an der gebogenen Oberfläche der Opferschicht entsprechend geformt bzw. negativ zur gebogenen Oberfläche der Opferschicht geformt erzeugt wird. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da sich gebogene Schutzeinrichtungen oder Displayschutzschichten z. B. für Uhren, insbesondere sogenannte Smart-Watches, oder Mobiltelefone einsetzen ließen, wodurch das jeweilige Gerät eine Form ausbilden kann, die z. B. an den Körper einer Person angepasst ist und/oder ergonomische Vorteile bietet.
Die Nutzschicht besteht gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einem Keramikmaterial, insbesondere aus Siliziumkarbid (SiC) oder Aluminiumoxid (Al2O3), das amorph, insbesondere mittels Sputtern, erzeugt wird. Bevorzugt wird nach oder während der Erzeugung der Nutzschicht mittels einer Temperaturbehandlung mit Temperaturen von mehr als 500°C bevorzugt von mehr als 700°C und besonders bevorzugt von mehr als 1000°C oder von mehr als 1100°C die Nutzschicht gehärtet. Besonders bevorzugt ist das Keramikmaterial Korund, das bevorzugt in einer ersten Phase aufgewachsen wird und infolge der Temperaturbeaufschlagung zumindest teilweise und bevorzugt mehrheitlich (insbesondere volumenmäßig) und besonders bevorzugt vollständig von einer ersten Phase in eine zweite Phase überführt wird. Die erste Phase ist bevorzugt eine gamma-Phase des Korunds und die zweite Phase ist bevorzugt eine alpha-Phase des Korunds.
Die Nutzschicht ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dünner als 100 μm und bevorzugt dünner als 50 μm und besonders bevorzugt 20 μm dick oder dünner als 20 μm. Die Opferschicht ist zusätzlich oder alternativ dünner als 10 μm und bevorzugt dünner als 5 μm und besonders bevorzugt 1 μm dick oder dünner als 1 μm. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da mit wenig Materialeinsatz eine Nutzschicht bzw. Schutzschicht erzeugt werden kann, die deutlich beschädigungsunempfindlicher, insbesondere kratzresistenter, ist als Glas.
Die Modifikationen sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lokale Risse im Kristallgitter und/oder in eine andere Phase überführte Materialanteile. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch die Modifikationen sehr präzise ein Rissführungsbereich vorgebbar ist oder eine Rissausbreitung steuerbar bzw. bewirkbar ist.
Die Modifikationen werden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels über eine äußere Oberfläche der Mehrschichtanordnung in das Innere der Mehrschichtanordnung eingeleiteten LASER-Strahlung mindestens eines Piko- oder Femtosekunden-LASER erzeugt.
Die einzelnen Modifikationen bzw. Defekte bzw. Schadstellen resultieren gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeweils aus einer von dem LASER, insbesondere einem Femtosekunden-LASER oder einem Pikosekunden-LASER, bewirkten multi-photonen Anregung. Bevorzugt hat der LASER eine Pulsdauer von unter 10 ps, besonders bevorzugt unter 1 ps und am höchsten bevorzugt von unter 500 fs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Energie des LASER-Strahls, insbesondere des fs-LASERs, derart gewählt, dass die Schädigungsausbreitung in der Opferschicht oder in der Nutzschicht kleiner als dreimal die Reyleighlänge, bevorzugt kleiner als die Reyleighlänge und besonders bevorzugt kleiner als ein Drittel der Reyleighlänge ist. Die Wellenlänge des LASER-Strahls, insbesondere des fs-LASERs, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart gewählt, dass die Absorption der Opferschicht bzw. des Materials kleiner als 10 cm^–1 und bevorzugt kleiner als 1 cm^–1 und besonders bevorzugt kleiner als 0,1 cm^–1 ist.
Die LASER-Strahlen werden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von mindestens einer LASER-Einrichtung emittiert, wobei die LASER-Einrichtung zum Bereitstellen der in die Nutzschicht und/oder die Opferschicht einzubringenden LASER-Strahlen derart konfiguriert ist, dass die von ihr ausgestrahlten LASER-Strahlen die Modifikationen an vorbestimmten Orten innerhalb der Nutzschicht und/oder der Opferschicht erzeugen, wobei die LASER-Einrichtung bevorzugt derart eingestellt wird, dass die von ihr ausgestrahlten LASER-Strahlen zum Erzeugen der Modifikationen auf eine definierte Tiefe von weniger als 200 μm, bevorzugt von weniger als 100 μm und weiter bevorzugt von weniger als 50 μm und besonders bevorzugt von weniger als 20 μm in die Nutzschicht und/oder die Opferschicht eindringen, wobei die LASER-Einrichtung eine Pulsdauer von unter 10 ps bevorzugt von unter 1 ps und besonders bevorzugt von unter 500 fs aufweist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da sie eine sehr präzise und schnelle Erzeugung der Modifikationen ermöglicht.
Die LASER-Einrichtung umfasst oder besteht gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform aus einem Femtosekunden-LASER (fs-LASER). Die Energie der LASER-Strahlen des fs-LASER wird bevorzugt derart gewählt, dass die Schädigungsausbreitung einer jeden Modifikation in der Nutzschicht und/oder der Opferschicht kleiner als 3 mal die Rayleighlänge, bevorzugt kleiner als die Rayleighlänge und besonders bevorzugt kleiner ein Drittel mal die Rayleighlänge ist und/oder die Wellenlänge der LASER-Strahlen des fs-LASER derart gewählt wird, dass die Absorption der Nutzschicht und/oder der Opferschicht kleiner als 10 cm^–1 und bevorzugt kleiner als 1 cm^–1 und besonders bevorzugt kleiner als 0,1 cm^–1 ist und/oder sich die einzelnen Modifikationen jeweils in Folge einer von dem fs-LASER bewirkten multi-photonen Anregung ergeben. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da ohne eine Überhitzung der jeweiligen Schicht oder Schichten geeignete Modifikationen erzeugt werden können.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine mehrschichtige transparente Schutzeinrichtung, insbesondere auf einen Displayschutz oder Fingerabdrucksensorschutz, gemäß Anspruch 12. Erfindungsgemäß umfasst die mehrschichtige transparente Schutzeinrichtung mindestens einen zumindest teilweise transparenten Körper und eine mit dem transparenten Körper verbundene zumindest teilweise transparente Nutzschicht, wobei der transparente Körper aus einem Polymerwerkstoff besteht und die Nutzschicht aus einem Keramikwerkstoff besteht, wobei die Nutzschicht härter ist als der transparente Körper und wobei die Herstellung der mehrschichtigen transparenten Schutzeinrichtung mindestens die Schritte Erzeugen der Nutzschicht mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung und Anordnen, insbesondere Erzeugen oder Anbonden oder Ankleben, des transparenten Körpers an der Nutzschicht, umfasst. Diese Lösung ist vorteilhaft, da selbst durch eine sehr dünne Schicht des Keramikwerkstoffs, insbesondere Korund, eine hohe Kratzfestigkeit geschaffen wird und durch einen ebenfalls bevorzugt sehr dünnen, insbesondere schichtartig ausgebildeten, transparenten Körper aus einem Polymerwerkstoff eine hohe Bruchsicherheit geschaffen wird. Da beide Schichten sehr dünn ausgebildet werden können, kann die resultierende Schutzeinrichtung sehr dünn und leicht sein.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 13 auf ein elektronisches Gerät, insbesondere ein Smartphone, ein Tablet-PC, eine Smart-Watch oder ein TV-Gerät. Erfindungsgemäß umfasst das elektronische Gerät bevorzugt mindestens eine Bildsignalaufbereitungseinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung zum Ausgeben eines durch die Bildsignalaufbereitungseinrichtung aufbereiteten Bildsignals. Bevorzugt ist zumindest die Anzeigeeinrichtung und/oder ein optisch leitfähiger weiterer Anteil, wie eine Kameraabdeckung oder ein Fingerabdrucksensor oder ein gesonderter Bereich eines Touchscreens, von einer mehrschichtigen transparenten Schutzeinrichtung gemäß Anspruch 9 zumindest teilweise oder vollständig überlagert ist.
Das Trägersubstrat und/oder die Nutzschicht weist bzw. weisen bevorzugt ein Material oder eine Materialkombination aus einer der Hauptgruppen 3, 4 und 5 des Periodensystems der Elemente auf, wie z. B. Si, SiC, SiGe, Ge, GaAs, InP, GaN, Al2O3 (Saphir), AlN. Besonders bevorzugt weist das Trägersubstrat und/oder die Nutzschicht eine Kombination aus in der dritten und fünften Gruppe des Periodensystems vorkommenden Elementen auf. Denkbare Materialien oder Materialkombinationen sind dabei z. B. Galliumarsenid, Silizium, Siliziumcarbid, etc. Weiterhin kann das Trägersubstrat und/oder die Nutzschicht eine Keramik (z. B. Al2O3 – Alumiumoxid) aufweisen oder aus einer Keramik bestehen, bevorzugte Keramiken sind dabei z. B. Perovskitkeramiken (wie z. B. Pb-, O-, Ti/Zr-haltige Keramiken) im Allgemeinen und Blei-Magnesium-Niobate, Bariumtitanat, Lithiumtitanat, Yttrium-Aluminium-Granat, insbesondere Yttrium-Aluminium-Granat Kristalle für Festkörperlaseranwendungen, SAW-Keramiken (surface acoustic wave), wie z. B. Lithiumniobat, Galliumorthophosphat, Quartz, Calziumtitanat, etc. im Speziellen. Das Trägersubstrat und/oder die Nutzschicht weist bzw. weisen somit bevorzugt ein Halbleitermaterial oder ein Keramikmaterial auf bzw. besonders bevorzugt besteht bzw. bestehen das Trägersubstrat und/oder die Nutzschicht aus mindestens einem Halbleitermaterial oder einem Keramikmaterial. Es ist weiterhin denkbar, dass das Trägersubstrat und/oder die Nutzschicht ein transparentes Material aufweist bzw. aufweisen oder teilweise aus einem transparenten Material, wie z. B. Korund, insbesondere in der alpha-Phase oder gamma-Phase, besteht oder gefertigt ist bzw. bestehen oder gefertigt sind. Weitere Materialien, die hierbei als Trägersubstrat und/oder als Nutzschicht alleine oder in Kombination mit einem anderen Material in Frage kommen, sind z. B. „wide band gap”-Materialien, InAlSb, Hochtemperatursupraleiter, insbesondere seltene Erden Cuprate (z. B. YBa2Cu3O7). Es ist zusätzlich oder alternativ denkbar, dass das Trägersubstrat und/oder die Nutzschicht eine Photomaske ist bzw. sind, wobei als Photomaskenmaterial im vorliegenden Fall bevorzugt jedes zum Anmeldetag bekannte Photomaskenmaterial und besonders bevorzugt Kombinationen daraus verwendet werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mittels der Modifikationen mehr als 5%, insbesondere mehr als 10% oder mehr als 20% oder mehr als 30% oder mehr als 40% oder mehr als 50% oder mehr als 60% oder mehr als 70% oder mehr als 80% oder mehr als 90% oder mehr als 95%, des im Verlauf eines Ablösebereichs, d. h. dem durch die Modifikationen vorgegebenen Rissführungsbereich, ausgebildeten Kristallgitters verändert, insbesondere beschädigt. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da z. B. durch die Laserbeaufschlagung das Kristallgitter, insbesondere der Opferschicht und/oder der Nutzschicht, derart verändert werden kann bzw. derart Defekte, insbesondere Mikrorisse, erzeugt werden können, dass die zum Abtrennen der Nutzschicht von der Opferschicht erforderlichen Kräfte eingestellt werden können. Es ist somit im Sinne der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich, dass die Kristallstruktur im Ablösebereich derart mittels Laserstrahlung modifiziert bzw. beschädigt wird, dass sich die Nutzschicht infolge der Laserbehandlung von der verbleibenden Mehrschichtanordnung ablöst bzw. dadurch davon abgetrennt wird.
Eventuell an der Nutzschicht verbleibende Materialanteile der Opferschicht werden gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem weiteren Schritt, insbesondere mittels Polieren, entfernt. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Nutzschicht mit wenig Aufwand von den Resten der ursprünglichen Mehrschichtanordnung aus Trägersubstrat, Opferschicht und Nutzschicht lösbar ist.
Durch Bezugnahme werden die Gegenstände der Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen PCT/EP2014/071512 , DE 10 2013 016 682.9 und DE 10 2014 013 107.6 , die eine Modifikationserzeugung in einem Festkörper mittels LASER-Strahlen offenbaren, vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht. Weiterhin werden die Gegenstände der Schriften PCT/US2008/012140 und PCT/EP2009/067539 , welche die Abtrennung von Festkörperschichten mittel Risserzeugung und Rissausbreitung offenbaren, ebenfalls vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht.
Die Verwendung der Wörter „im Wesentlichen” definiert bevorzugt in allen Fällen, in denen diese Wörter im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden eine Abweichung im Bereich von 1%–30%, insbesondere von 1%–20%, insbesondere von 1%–10%, insbesondere von 1%–5%, insbesondere von 1%–2%, von der Festlegung, die ohne die Verwendung dieser Wörter gegeben wäre.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft die erfindungsgemäße Herstellung einer mehrschichtigen transparenten Schutzeinrichtung dargestellt ist. Bauteile oder Elemente der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtungsherstellung oder Elektrogeräteherstellung, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile oder Elemente nicht in allen Figuren beziffert oder erläutert sein müssen.
Darin zeigen:
1a–1c Schritte zum Erzeugen einer Festkörperschicht;
2a–2c Schritte zum Beschichten eines transparenten Körpers;
3 eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen elektronischen Geräts, das einen gebogenen Displayschutz aufweist;
4a einen schematischen Aufbau zum Erzeugen von Modifikationen in einem Festkörper, wie der Opferschicht und/oder der Nutzschicht;
4b eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung vor dem Abtrennen einer Festkörperschicht von einem Festkörper oder einer Mehrschichtanordnung;
4c eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung nach dem Abtrennen einer Festkörperschicht von einem Festkörper oder einer Mehrschichtanordnung;
5a eine erste schematisch dargestellte Variante zur Modifikationserzeugung mittels Lichtwellen;
5b eine zweite schematisch dargestellte Variante zur Modifikationserzeugung mittels Lichtwellen; und
6 den Schritt des Anordnens einer Nutzschicht an einem transparenten Körper.
In 1a ist ein Trägersubstrat 4 gezeigt, das bevorzugt aus einem kristallinen Werkstoff, insbesondere aus kristallinem Saphir oder kristallinem Siliziumcarbid, besteht. Alternativ ist jedoch ebenfalls denkbar, dass das Trägersubstrat aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht, so kann das Trägersubstrat z. B. gegossen oder geschmiedet sein. Auf den Trägersubstrat 4 ist bevorzugt eine Opferschicht 8 angeordnet oder wird auf dem Trägersubstrat 4 ausgebildet. Die Opferschicht 8 kann somit entweder auf dem Trägersubstrat 4 erzeugt werden oder damit verbunden werden. Die Opferschicht 8 weist hierbei eine Dicke von bevorzugt weniger als 100 μm, insbesondere von weniger als 50 μm, auf.
In 1b ist neben der aus 1a gezeigten Anordnung noch eine LASER-Einrichtung 11 gezeigt, durch welche die Opferschicht 8 derart beaufschlagt wird, dass Modifikationen 12 in der inneren Struktur der Opferschicht 8 erzeugt werden. Die Modifikationen 12 können hierbei in einer Ebene erzeugt werden oder eine dreidimensionale Kontur beschreiben. Durch die Modifikationen 12 wird besonders bevorzugt ein Rissverlauf beeinflusst oder vorgegeben. Die Modifikationen können zusätzlich oder alternativ in der Nutzschicht 6 (1c) erzeugt werden. Die Erzeugung der Modifikationen 12 kann somit zusätzlich oder alternativ nach einer Erzeugung der Nutzschicht 6 erfolgen. Bevorzugt werden die LASER-Strahlen dann durch eine freiliegende Oberfläche der Nutzschicht 6 oder durch das Trägersubstrat 4 in die Opferschicht 8 und/oder die Nutzschicht 6 zum Erzeugen der Modifikationen 12 in der Opferschicht 8 und/oder der Nutzschicht 6 eingeleitet.
Gemäß 1c ist eine Nutzschicht 6, insbesondere aus Korund oder Siliziumcarbid, gezeigt, die auf der Opferschicht 8 mittels einer chemischen oder physikalischen Gasphasenabscheidung erzeugt wurde. Das Trägersubstrat 4, die Opferschicht 8 und die Nutzschicht 6 bilden gemeinsam eine Mehrschichtanordnung 2 aus. Bevorzugt weist die Nutzschicht 6 eine Dicke von weniger als 100 μm auf. Wenn die Nutzschicht 6 an der Opferschicht 8 erzeugt wird, so liegt die Nutzschicht 6 zunächst zumindest teilweise oder mehrheitlich (volumenmäßig) in einem amorphen Zustand vor. Die Nutzschicht 6 wird dann bevorzugt mittels einer Temperierungseinrichtung, wie einer Elektronenstrahlquelle, temperiert, um z. B. aus einer ersten Phase in eine zweite, insbesondere härtere, Phase überführt zu werden. Bevorzugt liegt die Nutzschicht 6, die besonders bevorzugt aus Korund besteht oder Korund aufweist, nach ihrer Erzeugung (an der Opferschicht 8) und einer thermischen Behandlung mehrheitlich oder im Wesentlichen vollständig oder vollständig in einer gamma-Phase des Werkstoffs Korund oder in einer alpha-Phase des Werkstoffs Korund vor.
In 1d ist an der gemäß den 1a–1c erzeugten Mehrschichtanordnung 2 eine Spannungserzeugungsschicht 16 angeordnet oder erzeugt. Die Spannungserzeugungsschicht 16 ist gemäß dieser Darstellung an der Nutzschicht 6 angeordnet, wobei ebenfalls denkbar ist, dass die Spannungserzeugungsschicht 16 zusätzlich oder alternativ an dem Trägersubstrat 4 angeordnet oder erzeugt wird. Die Spannungserzeugungsschicht 16 besteht bevorzugt aus PDMS und bewirkt besonders bevorzugt infolge einer Abkühlung die Einleitung von mechanischen Spannungen in die Mehrschichtanordnung 2, wobei infolge der Spannungsbeaufschlagung der Riss ausgelöst wird und sich, insbesondere entlang der Modifikationen 12, ausbreitet.
Es ist alternativ ebenfalls vorstellbar, dass eine Risserzeugung und Ausbreitung ohne zuvor erzeugte Modifikationen 12 jedoch mittels der Spannungserzeugungsschicht 16 bewirkt wird. Ferner ist alternativ denkbar, dass so viele Modifikationen 12 erzeugt werden, dass sich ein Riss auch ohne mittels einer Spannungserzeugungsschicht 16 erzeugten Spannungen, d. h. auch ohne eine an der Mehrschichtanordnung 2 ausgebildeten oder angeordneten Spannungserzeugungsschicht 16, ausbildet und ausbreitet.
In 2a ist gegenüber der 1b die Erzeugung von Modifikationen 12 in der Opferschicht 8 zu einem alternativen Zeitpunkt gezeigt, nämlich nachdem ein transparenter Körper 14 an der Nutzschicht 6 angeordnet oder erzeugt wurde. Bevorzugt wird bei einer solchen Anordnung eine eventuelle Spannungserzeugungsschicht 16 an dem Trägersubstrat 4 erzeugt oder angeordnet. Alternativ ist jedoch denkbar, dass infolge der Erzeugung der Modifikationen 12 das Trägersubstrat 4 mit zumindest einem Teil der Opferschicht 8 von der durch die Nutzschicht 6 und den transparenten Körper 14 gebildeten Mehrschichtanordnung 2 abgetrennt wird. Der transparente Körper 14 kann z. B. eine Polymerschicht oder ein Displayglas, insbesondere eines elektronischen Geräts, wie eines Tablet-PCs oder eines Smartphones, sein.
In 2b ist ein Zustand nach dem Abtrennen von zumindest einem Teil der Opferschicht 8 und dem Trägersubstrat 4 von der verbleibenden Anordnung dargestellt. Die Abtrennung erfolgt bevorzugt derart, dass maximal viel Material der Opferschicht 8 von der Nutzschicht 6 entfernt wird. Dies ist vorteilhaft, da die Nutzschicht 6 dadurch nur wenig nachbearbeitet, insbesondere poliert, werden muss. Aufgrund der bevorzugt geringen Gesamtdicke der Opferschicht 8 ist es jedoch ebenfalls denkbar, dass beim Abtrennen 50% oder mehr der Materialanteile der Opferschicht 8 an der Nutzschicht 6 verbleiben. Nach dem Entfernen der Opferschichtanteile 8 von der Nutzschicht 6 ist eine bevorzugt zweischichtige Anordnung aus zwei zumindest teilweise transparenten Materialien geschaffen, die unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere Festigkeiten aufweisen. Bevorzugt besteht der transparente Körper 14 aus einem Glas oder einem Kunststoff, insbesondere einem Polymer, und die Nutzschicht 6 aus einem keramischen Material, insbesondere Korund.
3 zeigt ein elektronisches Gerät 18, das in der dargestellten Form bevorzugt ein Smartphone oder ein Tablet-PC ist. Das elektronische Gerät 18 weist ein erfindungsgemäßes Displayglas 20 bzw. einen Displayschutz 20 auf, das bzw. der zumindest aus einer Nutzschicht 6 und einem transparenten Körper 14 (vgl. 2b) gebildet wird. Das Displayglas 20 bzw. der Displayschutz 20 ist bevorzugt berührungssensitiv ausgestaltet, damit angezeigte Auswahlelemente 23 mittels Berührung ausgewählt werden können. Das Bezugszeichen 24 kennzeichnet ein Rahmenelement, durch das der Displayschutz 20 bzw. das Displayglas 20 umschlossen wird.
Ferner kann dieser Darstellung entnommen werden, dass das Display bzw. der Displayschutz 20 einen gebogenen Anteil 22 aufweist. Dies ist vorteilhaft, da es eine ergonomische bzw. ergonomischere Bedienung des elektronischen Geräts 18 und eine Vergrößerung der Displayfläche ermöglicht. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform ist es jedoch möglich, dass der gebogene Anteil das komplette Display sowohl in konvexer konkaver oder auch kugelförmiger Form umfasst.
In den 4a bis 5b wird exemplarisch gezeigt, wie mittels LASER-Strahlen Modifikationen oder Defekte in einem Festkörper erzeugt werden können. Die gezeigte und im Nachfolgenden beschriebene Modifikations- bzw. Defekterzeugung ist bevorzugt analog bzgl. der in den 1a bis 3 gezeigten Gegenstände anwendbar.
In 4a ist ein Festkörper 102 bzw. ein Substrat gezeigt, das im Bereich einer Strahlungsquelle 118, insbesondere einem Laser, angeordnet ist. Der Festkörper 102 weist bevorzugt einen ersten ebenen Flächenanteil 114 und einen zweiten ebenen Flächenanteil 116 auf, wobei der erste ebene Flächenanteil 114 bevorzugt im Wesentlichen oder genau parallel zu dem zweiten ebenen Flächenanteil 116 ausgerichtet ist. Der erste ebene Flächenanteil 114 und der zweite ebene Flächenanteil 116 begrenzen bevorzugt den Festkörper 102 in einer Y-Richtung, die bevorzugt vertikal bzw. lotrecht ausgerichtet ist. Die ebenen Flächenanteile 114 und 116 erstrecken sich bevorzugt jeweils in einer X-Z-Ebene, wobei die X-Z-Ebene bevorzugt horizontal ausgerichtet ist. Weiterhin lässt sich dieser Darstellung entnehmen, dass die Strahlungsquelle 118 Stahlen 106 auf den Festkörper 102 ausstrahlt. Die Strahlen 106 dringen je nach Konfiguration definiert tief in den Festkörper 102 ein und erzeugen an der jeweiligen Position bzw. an einer vorbestimmten Position einen Defekt.
In 4b ist eine mehrschichtige Anordnung gezeigt, wobei der Festkörper 102 die Ablöseebene 108 beinhaltet und im Bereich des ersten ebenen Flächenanteils 114 mit einer Halteschicht 112 versehen ist, die wiederum bevorzugt von einer weiteren Schicht 120 überlagert wird, wobei die weitere Schicht 120 bevorzugt eine Stabilisierungseinrichtung, insbesondere eine Metallplatte, ist. An dem zweiten ebenen Flächenanteil 116 des Festkörpers 102 ist bevorzugt eine Polymerschicht 110 angeordnet. Die Polymerschicht 110 und/oder die Halteschicht 112 bestehen bevorzugt zumindest teilweise und besonders bevorzugt vollständig aus PDMS.
In 4c ist ein Zustand nach einer Rissauslösung und anschließender Rissführung gezeigt. Die Festkörperschicht 104 haftet an der Polymerschicht 110 und ist von dem verbleibenden Rest des Festkörpers 102 beabstandet bzw. beabstandbar.
In den 5a und 5b sind Beispiele für die in 4a gezeigte Erzeugung einer Ablöseebene 108 durch die Einbringung von Defekten bzw. Modifikationen in einen Festkörper 102 mittels Lichtstrahlen gezeigt.
In 5a ist somit schematisch gezeigt, wie Defekte 134 in einem Festkörper 102, insbesondere zur Erzeugung einer Ablöseebene 108 mittels einer Strahlungsquelle 118, insbesondere einem oder mehrerer Laser, erzeugbar ist. Die Strahlungsquelle 18 emittiert dabei Strahlung 106 mit einer ersten Wellenlänge 130 und einer zweiten Wellenlänge 132. Die Wellenlängen 130, 132 sind dabei derart aufeinander abgestimmt bzw. die Distanz zwischen der Strahlungsquelle 118 und der zu erzeugenden Ablöseebene 108 ist derart abgestimmt, dass die Wellen 130, 132 im Wesentlichen oder genau auf der Ablöseebene 108 in dem Festkörper 102 zusammentreffen, wodurch am Ort des Zusammentreffens 134 infolge der Energien beider Wellen 130, 132 ein Defekt erzeugt wird. Die Defekterzeugung kann dabei durch unterschiedliche oder kombinierte Zersetzungsmechanismen wie z. B. Sublimation oder chemische Reaktion erfolgen, wobei die Zersetzung dabei z. B. thermisch und/oder photochemisch initiiert werden kann.
In 5b ist ein fokussierter Lichtstrahl 106 gezeigt, dessen Brennpunkt bevorzugt in der Ablöseebene 108 liegt. Es ist hierbei denkbar, dass der Lichtstrahl 106 durch eine oder mehrere fokussierende Körper, insbesondere Linse/n (nichtgezeigt), fokussiert wird. Der Festkörper 102 ist in dieser Ausführungsform mehrschichtig ausgebildet und weist bevorzugt eine teiltransparente oder transparente Substratschicht bzw. Nutzschicht 103 bzw. Materialschicht auf, die bevorzugt aus Korund, insbesondere Saphir, besteht oder Saphir aufweist. Die Lichtstrahlen 106 gelangen durch die Substratschicht 103 auf die Ablöseebene 108, die bevorzugt durch eine Opferschicht 105 gebildet wird, wobei die Opferschicht 105 durch die Strahlung derart beaufschlagt wird, dass thermisch und/oder photochemisch eine teilweise oder vollständige Zerstörung der Opferschicht 105 in dem Brennpunkt bzw. im Bereich des Brennpunkts bewirkt wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Defekte zur Erzeugung der Ablöseschicht 108 im Bereich oder genau auf einer Grenzfläche zwischen zwei Schichten 103, 104 erzeugt werden. Somit ist ebenfalls denkbar, dass die Festkörperschicht 104 auf einer Trägerschicht, insbesondere einer Substratschicht 103, erzeugt wird und mittels einer oder mehrerer Opferschichten 105 und/oder mittels der Erzeugung von Defekten in einer Grenzfläche, insbesondere zwischen der Festkörperschicht 104 und der Trägerschicht, eine Ablöseebene 108 zum Ablösen bzw. Abtrennen der Festkörperschicht 104 erzeugbar ist.
6 zeigt eine z. B. gemäß der Anordnung der 1d erzeugte Nutzschicht 6 und einen bevorzugt zumindest teilweise transparenten Körper 14, insbesondere aus einem transparenten Polymer, einem transparentes Glas oder einer transparenten Keramik. Die Nutzschicht 6, welche im Wesentlichen als Festkörperschicht mit einer zweidimensional planaren Ebene ausgebildet ist, wird gemäß dieser Ausgestaltung an dem transparenten Körper 14 angeordnet, insbesondere damit verbunden, insbesondere angebondet oder angeklebt. Der transparente Körper 14 kann somit eine Oberfläche oder Gestalt aufweisen, die von einer ebenen Form abweicht, insbesondere zumindest abschnittsweise gebogen ist. Weiterhin können die Nutzschicht 6 und der transparente Körper 14 eine unterschiedliche thermische Beständigkeit aufweisen, da sie in verschiedenen Verfahren herstellbar sind. Ferner ist denkbar, dass der transparente Körper 14 bereits mit weiteren Komponenten eines elektronischen Geräts verbunden ist, wenn die Nutzschicht 6 an dem transparenten Körper 14 angeordnet wird. Es könnte somit an einem elektronischen Gerät, wie z. B. in 3 dargestellt, eine Nutzschicht 6 angeordnet werden.
In der dargestellten Variante weisen die Oberfläche des transparenten Körpers 14, auf der die Nutzschicht 6 angeordnet wird, und die Nutzschicht 6 unterschiedliche Biegungen auf. Es ist hierbei ebenfalls (wie gezeigt) denkbar, dass die Nutzschicht 6 eben erzeugt bzw. bereitgestellt wird. Die Nutzschicht 6 kann somit beim Anordnen an der Oberfläche des transparenten Körpers 14 verformt werden, insbesondere in die Form der Oberfläche des transparenten Körpers 14, an der sie angeordnet wird, überführt werden. Dies ist möglich, da die Nutzschicht 6 z. B. aufgrund ihrer geringen Dicke flexibel sein kann.
Alternativ ist denkbar, dass die Oberfläche des transparenten Körpers 14, an der die Nutzschicht 6 angeordnet wird, und die Nutzschicht 6 negativ bzw. entsprechend zueinander geformt sind. Bevorzugt wird die Nutzschicht 6 in einer solchen Form erzeugt, dass sie ohne Verformung flächig an einer Oberfläche des transparenten Körpers 14 anordenbar ist.
Bezugszeichenliste

2: Mehrschichtanordnung
4: Trägersubstrat
6: Nutzschicht
8: Opferschicht
10: LASER-Strahlen
11: LASER
12: Modifikationen
14: transparenter Körper
16: Spannungserzeugungsschicht
18: elektronisches Gerät
20: Displayglas
22: gebogener Anteil
23: Auswahlelement
24: Rahmen
102: Festkörper
103: Substrat
104: Festkörperschicht
105: Opferschicht
106: Strahlung
108: Ablöseebene
110: Polymerschicht
112: Halteschicht
114: erster ebener Flächenanteil
116: zweiter ebener Flächenanteil
118: Strahlungsquelle
120: Stabilisierungseinrichtung
130: erster Strahlungsanteil
132: zweiter Strahlungsanteil
134: Ort der Defekterzeugung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2014/071512 [0029]
DE 102013016682 [0029]
DE 102014013107 [0029]
US 2008/012140 [0029]
EP 2009/067539 [0029]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Zywitzki et al. „Structure and properties of Al2O3 layers deposited by plasma activated electron beam evaporation” in Surface and Coating Technology S. 14–20 aus 2002 [0007]
Zywitzki und Hoetzsch ”Correlation between structure and properties of reactively deposited Al2O3 coating by pulsed magnetron sputtering” in Surface and Coatings Technology S. 303–308 aus 1997 [0007]
Erklund et al. ”Thermal Stability and Phase Transformations of γ-/Amorphous-Al2O3 Thin Films” in Plasma Process. Polym. S. 907–911 aus 2009 [0007]

Claims

Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Festkörperschicht, mindestens umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Trägersubstrats (4) mit einer darauf angeordneten Opferschicht (8) oder Anordnen einer Opferschicht (8) auf dem bereitgestellten Trägersubstrat (4), Erzeugen einer Nutzschicht (6) mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung auf der Opferschicht (8) zum Ausbilden einer Mehrschichtanordnung (2), Abtrennen der Nutzschicht (6) mittels eines zwischen der Nutzschicht (6) und dem Trägersubstrat (4) geführten Risses, wobei der Riss durch in der Opferschicht (8) mittels LASER-Strahlen (10) erzeugte Modifikationen (12) geführt wird und/oder wobei über eine thermische Beaufschlagung einer an der Mehrschichtanordnung (2) zusätzlich angeordneten Spannungserzeugungsschicht (16) Spannungen zur Auslösung und/oder Ausbreitung des Risses erzeugt werden.
Verfahren zum Beschichten von zumindest einem transparenten Körper (14), insbesondere einem Displayglas (20) oder einer Displayschutzschicht, mindestens umfassend die Schritte: Anordnen oder Erzeugen des zumindest teilweise transparenten Körpers (14), insbesondere aus Kunststoff, Glas oder einem keramischen Werkstoff, an einer gemäß Anspruch 1 hergestellten Nutzschicht (6), oder Bereitstellen eines Trägersubstrats (4) mit einer darauf angeordneten Opferschicht (8) oder Anordnen einer Opferschicht (8) auf dem bereitgestellten Trägersubstrat (4), Erzeugen einer Nutzschicht (6) mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung auf der Opferschicht (8) zum Ausbilden einer Mehrschichtanordnung (2), Anordnen oder Erzeugen des zumindest teilweise transparenten Körpers (14) an der Nutzschicht (6), Abtrennen der Nutzschicht (6) mittels eines zwischen der Nutzschicht (6) und dem Trägersubstrat (4) geführten Risses, wobei der Riss durch in der Opferschicht (8) mittels LASER-Strahlen (10) erzeugte Modifikationen (12) geführt wird und/oder wobei über eine thermische Beaufschlagung einer an der Mehrschichtanordnung (2) zusätzlich angeordneten Spannungserzeugungsschicht (16) Spannungen zur Auslösung und/oder Ausbreitung des Risses erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest teilweise transparente Körper (14) aus einem Polymerwerkstoff besteht, wobei der transparente Körper (14) einen geringeren E-Modul als die Nutzschicht (6) aufweist, insbesondere einen mindestens um den Faktor 10 oder den Faktor 100 geringeren E-Modul aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzschicht (6) und der transparente Körper (14) eine äußere Form mit zumindest einem gebogenen Anteil (22) aufweisen, wobei die Modifikationen (12) zum Führen des Risses in der Opferschicht (8) und/oder der Nutzschicht (6) entsprechend der äußeren Form der Nutzschicht (6) erzeugt werden oder wobei die Opferschicht (8) mit einer derart gebogen ausgestalteten Oberfläche erzeugt wird oder die Oberfläche der Opferschicht (8) nach der Erzeugung der Opferschicht (8) derart bearbeitet wird, dass sie eine gebogene Oberflächengestalt ausbildet, und die Nutzschicht (6) durch ihre Erzeugung an der gebogenen Oberfläche der Opferschicht (8) entsprechend geformt erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzschicht (6) im Wesentlichen als Festkörperschicht mit einer zweidimensional planaren Ebene und der transparente Körper (14) eine äußere Form aufweist, welche zumindest einen gebogenen Anteil aufweist, wobei die Nutzschicht (6) derart auf den transparenten Körper (14) aufgebracht wird, insbesondere durch Anbonden, dass sich die Nutzschicht (6) der äußeren Form des transparenten Körpers (14) anpasst.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzschicht (6) aus einem Keramikmaterial, insbesondere aus Siliziumkarbid (SiC) oder Aluminiumoxid (Al₂O₃), besteht und amorph, insbesondere mittels Sputtern, erzeugt wird, wobei das Keramikmaterial nach oder während der Erzeugung der Nutzschicht (6) mittels einer Temperaturbehandlung mit Temperaturen von mehr als 500°C bevorzugt von mehr als 700°C und besonders bevorzugt von mehr als 1000°C die Nutzschicht (6) gehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikmaterial Korund umfasst, das in einer gamma-Phase oder alpha-Phase erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzschicht (6) dünner als 100 μm und bevorzugt dünner als 50 μm und besonders bevorzugt 20 μm dick oder dünner als 20 μm ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikationen (12) lokale Risse im Kristallgitter und/oder in eine andere Phase überführte Materialanteile sind und/oder die Modifikationen (12) mittels über eine äußere Oberfläche der Mehrschichtanordnung (2) eingeleitete LASER-Strahlung (10) mindestens eines Piko- oder Femtosekunden-LASER erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungserzeugungsschicht (16) ein Polymer, insbesondere Polydimethylsiloxan (PDMS), aufweist oder daraus besteht, wobei die thermische Beaufschlagung derart erfolgt, dass das Polymer einen Glasübergang erfährt, wobei die Spannungserzeugungsschicht (16), insbesondere mittels flüssigem Stickstoff, auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur oder unterhalb von 0°C oder unterhalb von –50°C oder unterhalb von –100°C oder unterhalb von –110°C, insbesondere auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur der Spannungserzeugungsschicht (16), temperiert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LASER-Strahlen (10) von mindestens einer LASER-Einrichtung (11) emittiert werden, wobei die LASER-Einrichtung (11) zum Bereitstellen der in die Nutzschicht (6) und/oder die Opferschicht (8) einzubringenden LASER-Strahlen (10) derart konfiguriert ist, dass die von ihr ausgestrahlten LASER-Strahlen (10) die Modifikationen (12) an vorbestimmten Orten innerhalb der Nutzschicht (6) und/oder der Opferschicht (8) erzeugen, wobei die LASER-Einrichtung (11) derart eingestellt wird, dass die von ihr ausgestrahlten LASER-Strahlen (10) zum Erzeugen der Modifikationen (12) auf eine definierte Tiefe von weniger als 200 μm, bevorzugt von weniger als 100 μm und weiter bevorzugt von weniger als 50 μm und besonders bevorzugt von weniger als 20 μm in die Nutzschicht (6) und/oder die Opferschicht (8) eindringen, wobei die LASER-Einrichtung (11) eine Pulsdauer von unter 10 ps bevorzugt von unter 1 ps und besonders bevorzugt von unter 500 fs aufweist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LASER-Einrichtung (11) einen Femtosekunden-LASER (fs-LASER) umfasst und die Energie der LASER-Strahlen (10) des fs-LASER derart gewählt wird, dass die Schädigungsausbreitung einer jeden Modifikation (12) in der Nutzschicht (6) und/oder der Opferschicht (8) kleiner als 3 mal die Rayleighlänge, bevorzugt kleiner als die Rayleighlänge und besonders bevorzugt kleiner ein Drittel mal die Rayleighlänge ist und/oder die Wellenlänge der LASER-Strahlen (10) des fs-LASER derart gewählt wird, dass die Absorption der Nutzschicht (6) und/oder der Opferschicht (8) kleiner als 10 cm^–1 und bevorzugt kleiner als 1 cm^–1 und besonders bevorzugt kleiner als 0,1 cm^–1 ist und/oder sich die einzelnen Modifikationen (12) jeweils in Folge einer von dem fs-LASER bewirkten multi-photonen Anregung ergeben.
Mehrschichtige transparente Schutzeinrichtung, insbesondere Displayschutz oder Fingerabdrucksensorschutz, mindestens umfassend einen zumindest teilweise transparenten Körper (14) und eine mit dem transparenten Körper (14) verbundene zumindest teilweise transparente Nutzschicht (6), wobei der transparente Körper (14) aus einem Polymerwerkstoff besteht und die Nutzschicht (6) aus einem Keramikwerkstoff besteht, wobei die Nutzschicht (6) härter ist als der transparente Körper (14) und wobei die Herstellung der mehrschichtigen transparenten Schutzeinrichtung mindestens die nachfolgend genannten Schritte umfasst: Erzeugen der Nutzschicht (6) mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung und Anordnen, insbesondere Erzeugen oder Anbonden, des transparenten Körpers (14) an der Nutzschicht (6).
Elektronisches Gerät (18), mindestens umfassend eine Bildsignalaufbereitungseinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung zum Ausgeben eines durch die Bildsignalaufbereitungseinrichtung aufbereiteten Bildsignals, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Anzeigeeinrichtung und/oder ein optisch leitfähiger weiterer Anteil, wie eine Kameraabdeckung oder ein Fingerabdrucksensor oder ein gesonderter Bereich eines Touchscreens, von einem mehrschichtigen transparenten Displayschutz gemäß Anspruch 12 zumindest teilweise oder vollständig überlagert ist.