DE102016105039B4

DE102016105039B4 - Touchfähiges Glas- oder Glaskeramikelement mit verminderter Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102016105039B4
Application number: DE102016105039.3A
Authority: DE
Inventors: Stephanie Mangold; Andrea Anton; Angelina Milanovska; Franziska Back
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-03-19
Also published as: DE102016105039A1

Abstract

Touchfähiges Glas- oder Glaskeramikelement (1), aufweisend eine glatte Oberseite (11), wobei als glatt eine Fläche bezeichnet ist, welche in sich keine Strukturen mit einer Höhe von mehr als 0,05 mm aufweist, sowie eine strukturierte Unterseite (12), wobei die Strukturen (2) der Unterseite (12) zumindest in einem Bereich (4) des Glas- oder Glaskeramikelements (1) mit verminderter Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung mit einer dielektrischen Substanz (3) lediglich partiell aufgefüllt sind, sodass die mittlere Strukturhöhe hder strukturierten Unterseite (12), angegeben als Mittelwert des Abstandes zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Punkt des Oberflächenverlaufs der Unterseite (12), nach Einbringen der dielektrischen Substanz (3) zwischen 5 % und 95 % der mittleren Strukturhöhe hder strukturierten Unterseite (12) vor Einbringen der dielektrischen Substanz entspricht, und wobei die relative Dielektrizitätskonstante εdes Glas- oder Glaskeramikelements (1) vor dem Einbringen der dielektrischen Substanz (3) und die relative Dielektrizitätskonstante εdes Glas- oder Glaskeramikelements (1) nach dem Einbringen der dielektrischen Substanz um nicht mehr als 10 % voneinander abweichen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Glas- oder Glaskeramikelemente, beispielsweise Kochfelder aus Glas oder Glaskeramik, welche eine glatte Oberseite sowie eine strukturierte Unterseite sowie in mindestens einem Bereich eine verminderte Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung aufweisen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung solcher Glas- oder Glaskeramikelemente.
Hintergrund der Erfindung
Glas- oder Glaskeramikelemente, welche eine glatte erste Seite sowie eine strukturierte zweite Seite aufweisen, sind bereits seit langem bekannt. Beispielsweise finden solche auf einer Seite strukturierten Glas- oder Glaskeramikelemente Einsatz als Strukturglas beispielsweise in Türen oder Fenstern, welche lediglich lichtdurchlässig wirken, aber keine freie Durchsicht auf dahinter liegende Bereiche ermöglichen sollen.
Weiterhin sind solche Elemente auch als Kochflächen bekannt, beispielsweise als Kochflächen aus Glaskeramik. Bei solchen Glas- oder Glaskeramikkochflächen ist oft die Seite, welche dem Anwender abgewandt ist, genoppt ausgebildet. Dies liegt daran, dass auf diese Weise die Handhabung der Kochflächen erleichtert ist. So verhindert die Noppenstruktur der Unterseite eine starke Verminderung der Festigkeit des Glases oder der Glaskeramik infolge von Kratzern oder sonstigen Schäden an der Unterseite. Demgegenüber sind beidseitig glatt ausgebildete Gläser oder Glaskeramiken wesentlich anfälliger gegenüber Beschädigungen bei der Handhabung wie beispielsweise Kratzern und bedürfen im Produktionsablauf, beispielsweise bei der Herstellung von Haushaltsgeräten, einer deutlich größeren Sorgfalt.
Auch wenn damit Gläser oder Glaskeramiken, welche über eine genoppte Unterseite verfügen, deutliche Vorteile bei der Handhabung sowie in der resultierenden Festigkeit aufweisen, beispielsweise gegenüber einer Stoßbelastung von oben, weisen sie jedoch auch eine Reihe von Nachteilen auf. Insbesondere ist die Durchsicht von oben auf unterhalb der Kochfläche befindliche Elemente, beispielsweise elektrooptische Anzeigeelemente wie Displays, durch die an der Unterseite des Glas- oder Glaskeramikelements befindliche Struktur nur eingeschränkt möglich. Somit ist bei solchen strukturierten Glas- oder Glaskeramikelementen die Integration hochauflösender elektrooptischer Anzeigeelemente, also beispielsweise von Displays mit einer hohen sogenannten Punktdichte, nicht möglich.
Gerade bei der Integration moderner Displays spielt weiterhin nicht nur die Durchsicht durch ein transparentes Abdeckelement, beispielsweise aus Glas oder Glaskeramik, eine Rolle, die auch die Verwendung hochauflösender Optiken ermöglicht. Vielmehr spielt auch die Frage des Farbortes der Abbildung eine Rolle. So besteht zunehmend das Bedürfnis, auch vielfarbige Anzeigen zu realisieren. Allerdings sind Glaskeramiken häufig zwar insofern transparent ausgebildet, dass sie zumindest teilweise durchlässig für elektromagnetische Strahlung auch im Bereich des sichtbaren Lichts, also bei Wellenlängen zwischen 380 nm und 780 nm sind, weisen allerdings in Aufsicht eine schwarze Farbe und in Transmission eine ins Bräunliche gehende Färbung auf. Bei der Verwendung farbiger Anzeigen oder von Beleuchtungen mit einem neutralen Farbort, beispielsweise von weißen LEDs, kommt es hier zu einer unerwünschten Farbveränderung.
Zunehmend von großer Bedeutung ist auch die Integration von Touch-Sensoren, beispielsweise von kapazitiven Touch-Sensoren, für die Bedienung von Kochflächen. Hierzu sind die dielektrischen Eigenschaften des die Kochfläche bildenden Glas- oder Glaskeramikelements von besonderer Bedeutung.
Um Kochflächen mit erleichterter Handhabung bei gleichzeitig guter Durchsicht auf beispielsweise Anzeigeelemente wie Displays, insbesondere hochauflösende Displays, zu ermöglichen, werden im Stand der Technik eine Reihe von Maßnahmen vorgeschlagen. Auch hinsichtlich der Veränderung der Farbe von Anzeigen stellt der Stand der Technik unterschiedliche Lösungen vor.
Beispielsweise offenbart die US-amerikanische Schutzrechtsanmeldung US 2014/251977 A1 eine Kochfläche, welche an der Unterseite genoppt ausgebildet ist, und die weiterhin in einem Bereich, bevorzugt am Rand, eine Flachfacette aufweist. Diese Flachfacette weist gegenüber der ursprünglichen Oberfläche einen Winkel von 2 bis 6° auf und wird erhalten durch Abschleifen der Noppen sowie anschließendes Polieren. In dem Bereich der Flachfacette kann das Anbringen eines hochauflösenden Displays erfolgen. Die mechanische Politur der Kochfläche ist dabei als sehr aufwändiger Prozess einzustufen. Weiterhin birgt eine solche mechanische Nachbearbeitung auch stets das Risiko, durch das Einbringen von mechanischen Beschädigungen die Festigkeit der Kochfläche zu mindern. Weiterhin ändert das Entfernen der Noppen nicht den Farbort der Glaskeramik.
Das deutsche Schutzrecht DE 41 04 983 C1 offenbart einen durchsichtigen Gegenstand, welcher eine Profilierung oder Strukturierung an mindestens einer Seite aufweist, sowie ein Sichtfenster. In diesem Sichtfenster ist die Durchsicht durch den durchsichtigen Gegenstand, welcher beispielsweise als Glas- oder Glaskeramikscheibe ausgebildet sein kann, im Vergleich zu den sonstigen Bereichen des Gegenstandes verbessert. Dies wird durch die Auffüllung der Profilierung mindestens in dem Bereich des Gegenstandes erzielt, in welchem das Sichtfenster angeordnet ist. Für das Auffüllen der Profilierung eignet sich dabei prinzipiell jede Masse, solange sie durchsichtig ist. Mithin wirkt die Masse auch nicht optisch filternd, vielmehr bleibt der Farbort des verfüllten Bereichs im Wesentlichen gleich dem des unverfüllten Bereichs des Gegenstands. Beispielhaft kann die Masse aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, welcher auf die Profilierung auflaminiert wird. Weiterhin ist es auch möglich, dass als Masse ein Silikonharz verwendet wird. Dabei wird die Masse so appliziert, dass die Profilierung vollständig bedeckt wird. Mithin wird durch die Applikation der die Profilierung ausfüllenden Masse auch eine Erhöhung der Dicke des Gegenstands, beispielsweise einer Scheibe, bewirkt.
Das deutsche Schutzrecht DE 44 24 847 B4 offenbart eine Einrichtung zur Anzeige von Informationen und Betriebszuständen an Geräten, beispielsweise an Kochgeräten, die durchsichtige Oberflächenbereiche aus Glas oder Glaskeramik aufweisen. In 1 der DE 44 24 847 B4 ist dabei auf die genoppte Unterseite 3 einer Glaskeramik eine Masse 2 aufgebracht. In diese Masse 2 wurde die Befestigung 1 der Anzeigeeinheit 4 in noch feuchtem Zustand eingelegt. Die Masse 2 dient dabei zum Auffüllen der Noppen, sodass ein Sichtfenster erhalten wird, in dem die Anzeigefähigkeit verbessert wird. Auch hierbei ist aber die Masse 2 in einer Dicke aufgebracht, dass die Strukturen der Unterseite, hier der Noppen, vollständig verfüllt und bedeckt sind. Dies ergibt sich insbesondere daraus, dass in die noch feuchte Masse 2 die Befestigung 1 eingelegt werden kann und somit als eine Art „Klebstoffschicht“ fungiert. Damit wird auch in diesem Fall die Dicke der Glaskeramik durch die Masse 2 oder auch „Immersionsschicht“ vergrößert. Weiterhin weist die Immersionsschicht keine optisch filternde Wirkung auf.
In der deutschen Schutzrechtsanmeldung DE 103 09 225 A1 ist ein Haushaltsgerät offenbart, welches eine Symbolanzeige mit Lichtquelle sowie einen optischen Filter aufweist. Der optische Filter ist als eine gefärbte Folie ausgebildet und mit einer Klebeschicht an eine Beleuchtungskomponente geklebt. Zwischen der Beleuchtungskomponente und einer Frontscheibe ist ein Abstand von 1 bis 2 mm verwirklicht.
Weiterhin sind auf der Frontscheibe und der Beleuchtungseinheit unterschiedliche Maskierungen angebracht. Somit ist hier zwar ein optischer Filter offenbart, allerdings kein Verfahren beschrieben, mit welchem die Durchsicht durch eine Scheibe, die an mindestens einer Seite mit einer Profilierung versehen ist, verbessert würde.
Weiterhin offenbart die US-amerikanische Schutzrechtsanmeldung US 2014/146538 A1 eine Anzeigevorrichtung, welche aus einer Glaskeramik mit einer Anzeigeseite und einer Seite, welche beleuchtet wird, sowie einem Leuchtelement besteht. Die beleuchtete Seite kann dabei strukturiert ausgebildet sein, wobei in dem Bereich, der beleuchtet wird, eine Ausgleichschicht aufgebracht wird, sodass auch in diesem Bereich eine glatte Fläche entsteht. Auf diese glatte Fläche wird eine Farbfilterschicht aufgebracht. Weiterhin können hier zusätzliche Elemente zwischen die Ausgleichsschicht und die Farbfilterschicht oder auf die Farbfilterschicht aufgebracht sein, welche beispielsweise als Maskierung wirken können. Auch hier ist allerdings die Ausgleichsschicht deutlich dicker ausgebildet als die Strukturhöhe der Glaskeramik. Weiterhin werden keine Aussagen über die dielektrischen Eigenschaften des solcherart erzeugten Anzeigeelements getroffen.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2011 050 870 A1 beschreibt eine Anzeigevorrichtung mit einer transparenten eingefärbten Glaskeramik, welche eine vorderseitige Anzeigeseite und eine rückwärtige Beleuchtungsseite aufweist. Auf der Glaskeramik ist ein Licht-Kompensationsfilter in Form einer Farbschicht aufgebracht.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 40 07 971 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Schalten elektrischer Einrichtungen, insbesondere von Kochfeldern, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Lichtsender und ein Lichtempfänger unter einem im Transmissionswellenbereich des Lichtsenders hinreichend transparenten Platte angeordnet sind. Rauigkeiten der Glaskeramikplatte sind mit einer Schicht so verfüllt, dass eine glatte Oberfläche erhalten wird.
Somit besteht ein Bedarf an einem Glas- oder Glaskeramikelement, welches bei gleichzeitig erleichterter Handhabung zumindest in Teilbereichen eine verminderte Streuung aufweist und weiterhin bei der weiterhin eine Touchfähigkeit mit üblichen kapazitiven Touch-Sensoren, die für Kochflächen bereits Verwendung finden, gegeben ist.
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Glas- oder Glaskeramikelement mit verminderter Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung in mindestens einem Bereich bereitzustellen, wobei das Glas- oder Glaskeramikelement mit einem kapazitiven Touch-Sensor bedienbar ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Glas- oder Glaskeramikartikels.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung wird auf überraschend einfache Weise gelöst durch ein Glas- oder Glaskeramikelement nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 13. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße touchfähige Glas- oder Glaskeramikelement weist eine glatte Oberseite sowie eine strukturierte Unterseite auf, wobei in mindestens einem Bereich die Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung der Strukturen der Unterseite vermindert ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Lichtablenkung die optische, refraktive Lichtablenkung verstanden, welche beispielsweise bei optischen Elementen wie Linsen auftritt. In diesem Sinne kann sich an einer genoppt ausgebildeten Unterseite einer Glaskeramik durch die Noppenstrukturen der Unterseite eine Lichtablenkung ergeben, welche jeweils an der Stelle einer Noppe zu derjenigen eines konvex/konkaven optischen Elements ähnlich ist.
Nicht unter den Begriff der Lichtablenkung im Sinne der vorliegenden Erfindung soll eine Ablenkung des Lichts fallen, welche lediglich an den ansonsten ebenen, insbesondere glatten Flächen durch den Übertritt des Lichts in ein Medium mit einem abweichenden Brechungsindex hervorgerufen wird.
Vorteilhaft ist hierbei die mit der verminderten Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung einhergehende höhere Konturenschärfe in Durchsicht, beispielsweise einer Anzeige wie einer 7-Segmentanzeige.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dabei als glatt eine Fläche dann bezeichnet, welche in sich keine Strukturen mit einer Höhe von mehr als 0,05 mm aufweist. Dabei bedeutet „in sich“, dass die aus dem Glas bzw. der Glaskeramik gebildete Fläche selbst nur kleinere Strukturhöhen als 0,05 mm aufweist, wobei die Strukturhöhe hier als mittlere Strukturhöhe angegeben ist, also als Mittelwert des Abstandes dem jeweils niedrigsten und dem jeweils höchsten Punkt des Oberflächenverlaufs der einzelnen Strukturen. Allerdings kann die Oberseite des erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikelements darüber hinaus weitere Strukturen aufweisen, welche dieser Oberfläche nach der Formgebung aus der Schmelze aufgeprägt wurden, beispielsweise in Form von auf die Oberfläche aufgebrachten Beschichtungen. Ebenso kann die Oberseite lokale Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweisen, die beispielsweise durch mechanische, oder thermische Verfahren, vorzugsweise per Laserverfahren, in oder auch auf der Oberseite erzeugt wurden. Bei diesen lokalen Vertiefungen und/oder Erhöhungen kann die Strukturhöhe auch mehr als 0,05 mm betragen, bevorzugt zwischen 0,02 mm und 0,8 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm. Der lokal umgeformte Bereich umfasst vorzugsweise weniger als 20% der Gesamtfläche der Oberseite besonders bevorzugt weniger als 10%.
Die Strukturen der Unterseite des erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikelements sind in zumindest einem Bereich, welcher eine verminderte Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung aufweist, mit einer dielektrischen Substanz lediglich partiell aufgefüllt. Auf diese Weise entspricht die mittlere Strukturhöhe h_n nach Einbringen der dielektrischen Substanz zwischen 5 % und 95 % der mittleren Strukturhöhe h_v der strukturierten Unterseite vor Einbringen der dielektrischen Substanz. Bevorzugt beträgt die mittlere Strukturhöhe h_n zwischen 5 % und 60 % und besonders bevorzugt zwischen 15 % und 50 % der Strukturhöhe h_v. Weiterhin weichen die relative Dielektrizitätskonstante ε_R,v das Glas- oder Glaskeramikelements der vorliegenden Erfindung und die relative Dielektrizitätskonstante ε_R,n nach dem Einbringen der dielektrischen Substanz um nicht mehr als 10 %, vorzugsweise um nicht mehr als 5 %, voneinander ab.
Bei dem Glas- oder Glaskeramikelement der vorliegenden Erfindung ist also das Einbringen der dielektrischen Substanz so erfolgt, dass die Strukturtäler teilweise mit der Substanz verfüllt sind. Die Spitzen der Struktur weisen demgegenüber eine deutlich geringere Belegung mit der dielektrischen Substanz auf. Damit wird die Gesamtdicke des Glas- oder Glaskeramikelements durch das Einbringen der dielektrischen Substanz nicht bzw. nur in sehr geringem Maße erhöht. Somit unterscheiden sich die Dicken solcher erfindungsgemäßer Glas- oder Glaskeramikelemente von denen von Glas- oder Glaskeramikelementen, bei denen es zu keiner lediglich partiellen Verfüllung der Strukturen gekommen ist, lediglich in derselben Größenordnung voneinander, in der übliche fertigungstechnische Toleranzen für die Dicke von Glas- oder Glaskeramiken liegen. Diese Toleranzen liegen üblicherweise im Bereich von 0,1 mm oder weniger.
Obwohl die Verfüllung der Strukturen mit der dielektrischen Substanz nicht so erfolgt, dass eine vollkommen glatte Oberfläche der so behandelten Unterseite erhalten wird, hat sich überraschenderweise gezeigt, dass so dennoch eine deutlich verbesserte Durchsicht durch das Glas- oder Glaskeramikelement erzielt wird. Insbesondere ist die solcherart verminderte Reduzierung der in Durchsicht ausreichend, dass hochauflösende Displays mit einer Pixeldichte von bis zu 210 dpi (Dots per inch) werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Strukturspitzen der strukturierten Unterseite nicht mit der dielektrischen Substanz belegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist unterhalb des Bereichs mit verminderter Lichtstreuung/ Lichtablenkung ein elektrooptisches Anzeigegerät angeordnet. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein Display, besonders bevorzugt um ein Display, welches eine Auflösung mit einer Pixeldichte von bis zu 210 dpi (Dots per inch) aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dielektrische Substanz im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm eine Transmission für elektromagnetische Strahlung von mindestens 80 %, bevorzugt von mindestens 90 %, auf. Durch den Auftrag der dielektrischen Substanz ändert sich somit die Transmission für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm nur äußerst geringfügig und weicht von der eines Glas- oder Glaskeramikelements, welches keine solche Substanz aufweist, höchstens um 5 Prozentpunkte ab.
Bevorzugt weist die dielektrische Substanz eine Temperaturfestigkeit von mindestens 250°C, bevorzugt von mindestens 270°C, kurzzeitig bei 300°C, sowie eine Dauerbelastbarkeit von mindestens 300 h bei 100°C, bevorzugt mindestens 400 h bei 100°C sowie besonders bevorzugt von mindestens 500 h bei 100°C auf. Die Temperaturfestigkeit wird hier bestimmt durch einen Vergleich der Transmission für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm vor und nach einer thermischen Belastung. Der maximale Unterschied der Transmissionswerte vor und nach thermischer Belastung beträgt höchstens 5 Prozentpunkte.
Bevorzugt ist die dielektrische Substanz als Silikonharz ausgebildet. Nochmals bevorzugt weist das Silikonharz funktionalisierte organische Gruppen auf. Als funktionalisierte organische Gruppen können z.B. Modifikationen durch Polyester, Polyacrylate, Epoxide, Vinyle, Acrylate, Methacrylate, Alkane eingesetzt werden. Die dielektrische Substanz kann jedoch auch in Form von anderen transparenten Materialien, z.B. Polyacrylaten, Polycarbonaten, Polymethacrylaten, Optical Clear Adhesives, letztere z.B. von der Firma 3M, auftreten.
Der Vorteil von Silikonharzen oder Silikonen liegt in ihrer hohen Elastizität. Diese entsteht durch die frei beweglichen Ketten über hohe Rotations-, Translations- und Schwingungsfreiheitsgrade. Diese kompensieren entstehende Zugspannungen bei mechanischen Einflüssen bzw. bei der Trocknung der Schicht auf dem Substrat und vermeiden somit eine Rissbildung.
Bevorzugt sind ebenfalls dielektrische Substanzen, die den gleichen Brechungsindex aufweisen wie das Glas oder die Glaskeramik.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt die dielektrische Substanz als Schicht mit einer maximalen Schichtdicke zwischen 60 µm und 100 µm, bevorzugt zwischen 70 µm und 90 µm, vor. Solch hohe maximale Schichtdicken sind deswegen besonders bevorzugt, weil auf diese Weise auch Strukturen mit Strukturhöhen von mehr als 100 µm ausgeglichen werden können. Die aus der dielektrischen Substanz gebildete Schicht weist dabei eine Dicke auf, welche über die räumliche Ausdehnung der Schicht variiert, je nachdem, ob die Schicht auf einer Strukturspitze oder in einem Strukturtal aufgebracht vorliegt. Als maximale Schichtdicke wird hierbei die Schichtdicke bezeichnet, welche die aus der dielektrischen Substanz gebildete Schicht in den Strukturtälern aufweist. Als eine Schicht oder Beschichtung wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Struktur aus einem Material verstanden, wobei das Material auf eine Unterlage gebracht ist und in sich einen zusammenhängenden, räumlich abgegrenzten Bereich dieser Unterlage bedeckt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe Schicht und Beschichtung synonym verwendet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Oberfläche der dielektrischen Substanz eine Oberflächenenergie zwischen 20 mN/m und 40 mN/m auf, bevorzugt zwischen 30 mN/m und 35 mN/m. Dies entspricht einem Kontaktwinkel von 80° gegen Wasser, 62° gegen Ethylenglykol und 51° gegen Diiodmethan.
Bevorzugt beträgt dabei der polare Anteil der Oberflächenenergie weniger als 15 mN/m, bevorzugt weniger als 8 mN/m. Der polare Anteil der Oberflächenenergie ist dabei der Anteil, welcher auf polare Wechselwirkungen der Moleküle zurückzuführen ist, also beispielsweise auf permanent vorhandene Dipolmomente. Demgegenüber steht der dispersive Anteil der Oberflächenenergie, welcher auf vorübergehende Fluktuationen der Elektronendichte (sogenannte London-Kräfte) zurückzuführen ist. Mit Vorrichtungen, welche unterhalb der Unterseite der Schicht angebracht sind, wie Kontaktelemente, Anzeigeelemente, beispielsweise hochauflösende Displays, kommt es bei höheren Temperaturen (z.B. 100°C / 40 h) zu keiner unerwünschten (chemischen) Reaktion oder Wechselwirkung. Die Bauteile im Display- und/oder Bedienbereich können so nahezu rückstandsfrei von diesem beschichteten Glas- oder Glaskeramikelement gelöst werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die dielektrische Substanz weiterhin mindestens einen Farbstoff und/oder ein Pigment. Das Pigment weist dabei eine Partikelgröße mit einem d₅₀ von 100 nm oder weniger auf. Bevorzugt sind der Farbstoff und oder das Pigment so ausgebildet, dass der jeweilige Absorptionskoeffizient für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 530 nm bis 630 nm geringer ist als im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 530 nm sowie im Wellenlängenbereich 530 nm bis 780 nm. Das Pigment und/oder der Farbstoff verleihen der dielektrischen Substanz also eine blaue oder bläuliche Färbung.
Eine solche Ausführung ist insbesondere dann besonders bevorzugt, wenn durch eine solche dielektrische Substanz, welche beispielsweise als Schicht auf das Glas- oder Glaskeramikelement aufgebracht wurde, die Eigenfarbe des Glas- oder Glaskeramikelements kompensiert werden soll. Ist beispielsweise das Glaskeramikelement in Transmission orange-braun gefärbt, so wird weißes oder blaues Licht einer Leuchtquelle, welche vom Betrachter aus gesehen hinter der Glaskeramik angeordnet ist, nicht weiß oder blau wahrgenommen. Durch die blaue oder bläuliche Färbung der dielektrischen Substanz kann die Eigenfarbe der Glaskeramik kompensiert werden, sodass beispielsweise weißes Licht auch als solches wahrgenommen wird.
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine weitere Schicht in Kontakt mit der dielektrischen Substanz.
Dabei ist die mindestens eine weitere Schicht bevorzugt ausgebildet als Farbkompensationsschicht und/oder als Maskierungsschicht und/oder als sonstige funktionelle Schicht. Beispielsweise kann die weitere Schicht als elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet vorliegen.
Das erfindungsgemäße Glas- oder Glaskeramikelement kann erhalten werden nach einem Verfahren, welches die folgenden Schritte umfasst:

- Bereitstellen eines Glas- oder Glaskeramikelements, welches eine glatte Oberseite sowie eine strukturierte Unterseite aufweist. Dabei beträgt die Strukturhöhe h_v der Unterseite vor der Durchführung des Verfahrens zwischen 80 µm und 120 µm.
- Bereitstellen eines Lackes, welcher eine Viskosität zwischen 1500 mPas und 2500 mPas, bevorzugt zwischen 1900 mPas und 2300 mPas, bei einer Temperatur von 25°C aufweist.
- Aufbringen des Lacks. Der Lack wird in zumindest einem Bereich der Unterseite des Glas- oder Glaskeramikelements so aufgebracht, dass in diesem Bereich die Strukturtäler zumindest partiell aufgefüllt werden.
- Aushärten des Lacks. Der Lack wird dabei so ausgehärtet, dass in dem mit dem Lack belegten Bereich eine dielektrische Substanz vorliegt, welche die Strukturtäler der Struktur lediglich partiell ausfüllt, sodass die mittlere Strukturhöhe h_n der Struktur der Unterseite nur noch zwischen 5 % bis 95 %, bevorzugt zwischen 5 % und 60 % und besonders bevorzugt zwischen 15 % und 50 % der Strukturhöhe h_v vor Einbringen der dielektrischen Substanz beträgt.

Dabei kann im Zeitraum zwischen dem Auftrag des Lacks und vor dessen Aushärtung der Füllgrad der Strukturtäler auch 1 betragen, also die Struktur durch den Lack vollständig aufgefüllt vorliegen. Durch die Aushärtung des Lacks kommt es aber zu Schrumpfungsprozessen, beispielsweise durch die Verdunstung eines oder mehrerer Lösungsmittel, so dass nach Aushärtung die Strukturtäler lediglich partiell verfüllt vorliegen.
Als Lack wird dabei im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein flüssiges Beschichtungsmittel verstanden. Aus diesem Lack entsteht im Rahmen eines physikalischen und/oder chemischen Aushärtungsprozesses dann die dielektrische Substanz, d.h. die dielektrische Substanz kann als herstellbar aus einem ausgehärteten Lack (oder ausgehärteten Beschichtungsmittel) verstanden werden.
Die Aushärtung des Lacks kann thermisch, aber auch mittels IR-oder UV-Strahlung erfolgen.
Prinzipiell sind allerdings auch andere Aufbringungsmethoden vorstellbar. Beispielsweise ist es möglich, den Lack mittels anderer üblicher Flüssigbeschichtungsverfahren aufzutragen, beispielsweise mittels Rakeln, Fluten, Walzen, Spin-Coaten, Ink Jet oder Gießen.
Das Aufbringen des Lacks erfolgt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung so, dass die Dicke der auf die Strukturspitzen aufgebrachten dielektrischen Substanz im ausgehärteten Zustand zwischen 0 % und 25 % der der maximalen Dicke der dielektrischen Substanz in den Strukturtälern entspricht. Beispielsweise ist es möglich, dass die Strukturspitzen vollständig unbeschichtet vorliegen. Allerdings ist es ebenfalls möglich, dass die Strukturspitzen zumindest partiell eine Belegung mit der dielektrischen Substanz aufweisen. Die maximale Dicke dieser dielektrischen Substanz auf den Strukturspitzen ist dabei allerdings immer geringer als die maximale Dicke der dielektrischen Substanz in den Tälern der Struktur.
Beispielsweise kann die maximale Dicke der dielektrischen Substanz in den Strukturtälern 100 µm betragen. In diesem Falle läge die maximale Dicke der dielektrischen Substanz auf den Strukturspitzen bei 25 µm; es wäre allerdings auch möglich, dass die maximale Dicke lediglich 10 µm betrüge. Weiterhin könnten die Strukturspitzen auch vollständig frei von einer dielektrischen Substanz vorliegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Strukturspitzen folglich keine Belegung mit der dielektrischen Substanz auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Lack zwischen 95 Gew.-% und 99,5 Gew.-% eines Silikonharzes, vorzugsweise eines funktionalisierten Silikonharzes, sowie zwischen 5 Gew.-% und 0,5 Gew.-% mindestens eines grenzflächenaktiven Additivs. Weiterhin weist das Silikonharz bis zu 25 Gew.-% Lösungsmittel auf.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden als Silikonharz dabei Verbindungen bezeichnet, in welchen vernetzbare Moleküle vorliegen, wobei diese Moleküle Siliziumatome aufweisen, welche durch Sauerstoffatome miteinander verbunden sind. Weiterhin weisen diese Stoffe noch zusätzlich organische Bestandteile auf, die ebenfalls an die Siliziumatome gebunden sind, sowie gegebenenfalls noch weitere organische funktionale Gruppen. Ein solches Silikonharz ist in der Lage, unter Polymerisierung auszuhärten. Mithin umfasst der Begriff des Silikonharzes auch organische Polysiloxane.
Als grenzflächenaktives Additiv wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Substanz verstanden, welche einem flüssigen Beschichtungsmittel in geringen Mengen, also im Bereich von 5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Beschichtungsmittels, zugesetzt wird, um den Gehalt an Blasen oder einer Zusammenballung von Blasen (Schaum) im Beschichtungsmittel zu mindern, beispielsweise durch die Auflösung bereits vorhandener Blasen. Insbesondere sind sogenannte entschäumende und entlüftende Additive als grenzflächenaktive Additive im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen.
Insbesondere ist es möglich, dass nicht nur ein solches grenzflächenaktives Additiv Einsatz findet, sondern ein Gemisch solcher Additive zur Anwendung kommt. In diesem Falle beträgt gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Gesamtgehalt an grenzflächenaktiven Additiven im Lack zwischen 0,5 Gew.-% und 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsmittels.
Darüber hinaus kann der Lack weitere Additive enthalten, beispielsweise funktionalisierte Silane und/oder Silikone.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Aushärtung des Lacks thermisch, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 150°C und 250°C. Bevorzugt beträgt die Dauer der Aushärtung zwischen 10 min und 2 h, bevorzugt 0,5 h bis 1 h.
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Lack weiterhin mindestens einen Farbstoff und/oder ein Pigment, wobei das Pigment einen d₅₀ von 100 nm oder weniger aufweist. Bevorzugt umfasst der Lack einen Farbstoff und/oder ein Pigment, bei denen der Absorptionskoeffizient für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 530 nm bis 630 nm geringer ist als im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 530 nm sowie im Wellenlängenbereich von 530 nm bis 780 nm. Der Farbstoff und/oder das Pigment verleihen dem Lack und/oder der nach Aushärtung daraus resultierenden dielektrischen Substanz mithin eine blaue Färbung.
Beispiele
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Ausführungsbeispiel 1
99 g eines polyestermodifizierten Silikonharzes werden mit 1 g einer Lösung eines Fluorsilikons, also eines grenzflächenaktiven Additivs, versetzt. Der entstandene Lack weist bei 25°C eine Viskosität von 2150 mPas auf. Der Lack wurde mittels Siebdruck mit einem 24er Sieb aufgetragen. Anschließend erfolgte die Aushärtung bei 200°C für 1 h.
Die erhaltene Schicht weist eine Oberflächenenergie von 33 mN/m auf. Eine unterhalb dieser Schicht angebrachte Anzeigevorrichtung zeigt keine Lichtablenkung. Insbesondere sind die Noppen der Unterseite der Glaskeramik nicht mehr sichtbar, sodass auch hochauflösende Displays mit einer Pixeldichte von bis zu 210 dpi verwendet werden können. Die Transmission für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm der mit der dielektrischen Substanz belegten Glaskeramik und der nicht belegten Glaskeramik weichen um höchstens 5 Prozentpunkte voneinander ab.
Ausführungsbeispiel 2
97 g eines polyestermodifizierten Silikonharzes werden mit 3 g einer Lösung eines Fluorsilikons in 2,6-Dimethyl-4-heptanon, also eines grenzflächenaktiven Additivs, versetzt. Der entstandene Lack weist bei 25°C eine Viskosität von 2020 mPas auf. Der Lack wurde mittels Siebdruck mit einem 24er Sieb aufgetragen. Anschließend erfolgte die Aushärtung bei 200°C für 1 h.
Die erhaltene Schicht weist eine Oberflächenenergie von 33 mN/m auf. Eine unterhalb dieser Schicht angebrachte Anzeigevorrichtung zeigt keine Lichtablenkung. Insbesondere sind die Noppen der Unterseite der Glaskeramik nicht mehr sichtbar, sodass auch hochauflösende Displays mit einer mit einer Auflösung von bis zu 210 dpi verwendet werden können. Die Transmission für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm der mit der dielektrischen Substanz belegten Glaskeramik und der nicht belegten Glaskeramik weichen um höchstens 5 Prozentpunkte voneinander ab.
Ausführungsbeispiel 3
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikelemente mit lediglich partieller Auffüllung der Strukturen besteht darin, dass durch die lediglich partielle Auffüllung dieser Strukturen die Dicke des Glases bzw. der Glaskeramik nicht verändert wird. Diese Dicke ergibt sich hierbei als Abstand zwischen der glatten Oberseite des Glas- oder Glaskeramikelements und den Strukturspitzen von dessen strukturierter Unterseite. Weiterhin werden durch die spezielle Ausgestaltung der Schicht auch die dielektrischen Eigenschaften des unbeschichteten Substrates nicht bzw. lediglich im Rahmen der Messgenauigkeit der verwendeten Messverfahren verändert. Dies wird beispielhaft an den Messwerten die für das Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, erläutert.

Bei Ausführungsbeispiel 3 (AB 3) handelt es sich um die Glaskeramik HighTrans eco, bei welcher die Noppenstruktur der Unterseite lediglich partiell so aufgefüllt wurde, dass nur in den Strukturtälern die dielektrische Substanz, hier beispielhaft ausgebildet als Silikonharz, vorhanden ist, aber die Spitzen der Struktur, also hier die Noppensitzen, nicht mit der dielektrischen Substanz belegt sind. An dieser Probe wurden die relative Dielektrizitätskonstante ε_R, der Verlustfaktor tan δ sowie die resultierende Kapazität C_p und die entsprechende Flächenkapazität C_p/A ermittelt. Diese Daten finden sich in der folgenden Tabelle. Weiterhin sind zum Vergleich die entsprechenden Werte für eine nicht mit einer dielektrischen Substanz belegte Glaskeramik (Vergleichsbeispiel VB 1) sowie für eine Glaskeramik, welche mit einer dielektrischen Beschichtung des Standes der Technik, also mit einer die Strukturen komplett ausfüllenden und diese bedeckenden dielektrischen Substanz versehen ist (Vergleichsbeispiel VB 2) . Tabelle 1

Probe	Dicke	ε_R	tan δ	C_p	C_p/A
AB 3	4,09 mm	8,0 ± 0,2	(177 ± 12)*10^-4	23 pF	1,84 pF/cm²
VB 1	3,96 mm	8,2 ± 0,2	(167 ± 12)*10^-4	22 pF	1,72 pF/cm²
VB 2	4,89 mm	6,3 ± 0,2	(113 ± 8)*10^-4	14 pF	1,14 pF/cm²

Die Werte für die relative Dielektrizitätskonstante sowie für den Verlustfaktor wurden hierbei mit Hilfe der komplexen Impedanzspektroskopie bei einer Frequenz von 1 MHz ermittelt. Dazu wurde das Messgerät ALPHA-Analyzer der Firma Novocontrol verwendet. Die Bestimmung erfolgte an jeweils drei Proben, welche zur Kontaktierung beidseitig mit Leitsilber beschichtet wurden (sogenannte Pseudo-Vierpunkt-Kontaktierung). Die Messungen erfolgten jeweils bei 25°C.
Es ist ersichtlich, dass sich die Werte zwischen der nicht belegten Referenz des Vergleichsbeispiels 1 sowie dem Ausführungsbeispiel 3 lediglich im Rahmen der Messgenauigkeit voneinander unterscheiden. Zwar weisen die beiden Proben eine unterschiedliche Dicke auf, wobei der Unterschied in der Dicke hier jedoch lediglich im Rahmen der üblichen fertigungstechnischen Toleranzen für die Herstellung einer genoppten Glas- oder Glaskeramikscheibe liegt und nicht auf die Belegung mit der dielektrischen Substanz zurückzuführen ist. Der Unterschied in der Dicke und den Materialkonstanten sowie der Flächenkapazität zwischen Ausführungsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 2 beruht dagegen auf der vollständigen Verfüllung der Strukturen der Unterseite bei Vergleichsbeispiel 2 im Gegensatz zur lediglich partiellen Verfüllung des Ausführungsbeispiels 3.
Figurenliste
Nachfolgend wird zur genaueren Erläuterung der Erfindung auf die beigeschlossenen Figuren Bezug genommen. In den Figuren verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Elemente.
Es zeigen

1 bis 3 Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikelements,
4 und 5 Transmissionskurven unterschiedlicher Glaskeramikelemente,
6 und 7 topographische Darstellungen der Unterseite erfindungsgemäßer Glas- oder Glaskeramikelemente, sowie
8 bis 10 elektronenmikroskopische Abbildungen erfindungsgemäßer Glas- oder Glaskeramikelemente mit partiell verfüllter Struktur.

In 1 ist schematisch und nicht maßstabsagetreu eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikelements 1 dargestellt. Das Glas- oder Glaskeramikelement 1 weist eine Oberseite 11 auf, welche glatt ausgebildet ist. Als glatt wird dabei eine Fläche im Rahmen der vorliegenden Anmeldung dann bezeichnet, wenn sie in sich keine Strukturen aufweist, welche eine mittlere Strukturhöhe h von mehr als 0,05 mm aufweisen. Die mittlere Strukturhöhe h wird hierbei bestimmt als der Mittelwert des Abstandes zwischen dem jeweils niedrigsten und dem jeweils höchsten Punkt des Oberflächenverlaufs der einzelnen Strukturen. „In sich“ bedeutet hierbei, dass die aus dem Glas bzw. der Glaskeramik gebildete Fläche selbst nur kleinere Strukturhöhen als 0,05 mm aufweist. Allerdings kann diese Fläche darüber hinaus weitere Strukturen aufweisen, welche der Fläche als solcher nicht inhärent sind, sondern beispielsweise in einem nachgeschalteten Prozess erzeugt wurden. Beispielhaft genannt sind hier Strukturen, welche durch eine Beschichtung erzeugt wurden.
Weiterhin weist das Glas- oder Glaskeramikelement der vorliegenden Erfindung eine Unterseite 12 auf, welche Strukturen 2 aufweist. Die Begriffe der Oberseite und der Unterseite eines Glas- oder Glaskeramikelements beziehen sich hierbei auf die spätere Anwendung des Glas- oder Glaskeramikelements. So wird in der späteren Anwendung die hier als Unterseite 12 bezeichnete Oberfläche des Glas- oder Glaskeramikelements 1 die von dem Anwender abgewandte Seite sein, während die Oberseite 11 dem Anwender zugewandt ist.
Die Strukturen 2 der Unterseite 12 sind hier beispielhaft dargestellt als Noppen. Allgemein, ohne Beschränkung auf das hier schematisch dargestellte Beispiel, können aber auch andere Strukturen, beispielsweise Rillen oder Pyramiden, vorliegen. Die Strukturen 2 weisen jeweils eine Strukturspitze 21 auf, wobei diese Strukturspitze 21 den höchsten Punkt der Struktur 2 bezeichnet, sowie ein Strukturtal 22, welches zwischen den einzelnen Strukturspitzen 21 liegt.
Weiterhin weist das Glas- oder Glaskeramikelement 1 den Bereich 4 auf, welcher über eine verminderte Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung verfügt. In diesem Bereich sind die Strukturtäler 22 der Unterseite 12 partiell mit der dielektrischen Substanz 3 verfüllt. Diese dielektrische Substanz 3 umfasst bevorzugt ein Silikonharz und weist eine Dauertemperaturbelastbarkeit von mindestens 500 h bei 100°C auf sowie eine maximale Temperaturbelastbarkeit von 250°C. Beispielhaft dargestellt ist, dass die Strukturspitzen 21 im Bereich 4 nicht mit der dielektrischen Substanz 3 bedeckt sind. Allgemein, ohne Beschränkung auf das hier abgebildete Beispiel, können allerdings auch die Strukturspitzen 21 beschichtet vorliegen. Allerdings beträgt die maximale Dicke der dielektrischen Substanz 3 auf den Strukturspitzen 21 lediglich zwischen 0 % bis 25 % der maximalen Dicke der dielektrischen Substanz 3 in den Strukturtälern 22. Bevorzugt beträgt die Dicke der dielektrischen Substanz 3 zwischen 60 µm und 100 µm, besonders bevorzugt zwischen 70 µm und 90 µm, wobei diese maximale Dicke in den Strukturtälern 22 vorliegt. Somit beträgt die maximale Dicke der dielektrischen Substanz 3 auf den Strukturspitzen 21 bevorzugt 25 µm, besonders bevorzugt lediglich 22,5 µm.
Weiterhin ist es möglich, dass die dielektrischen Substanz 3 ein Farbmittel, beispielsweise ein Farbstoff oder ein Pigment, umfasst, wobei das Pigment einen d₅₀ von 100 µm oder weniger aufweist. Bevorzugt handelt es sich dabei um einen Farbstoff oder um ein Pigment, welches dem Lack eine blaue oder bläuliche Färbung verleiht. Auf diese Weise ist es möglich, die Eigenfarbe eines Glases oder eines Glaskeramikelements zu kompensieren, sodass beispielsweise farbneutrale Leuchtelemente auch als solche wahrgenommen werden können.
2 zeigt ebenfalls schematisch und nicht maßstabsgetreu eine Darstellung eines Glas- oder Glaskeramikelements 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bezeichnet sind wiederum die Oberseite 11 und die Unterseite 12 des Glas- oder Glaskeramikelements 1. Die Unterseite 12 weist die Strukturen 2 auf, welche gekennzeichnet sind durch die Strukturspitzen 21 und die Strukturtäler 22 und hier beispielhaft als Noppen ausgebildet sind. Im Bereich 4 sind die Strukturtäler 22 partiell mit der dielektrischen Substanz 3 aufgefüllt. Die dielektrische Substanz 3 steht weiterhin in Kontakt mit einer weiteren Schicht 5. Diese weitere Schicht 5 ist hier beispielhaft als eine Maskierungsschicht ausgebildet. Eine solche Maskierungsschicht dient beispielsweise dazu, dass einem Beleuchtungselement benachbarte Bereiche nicht durch von dem Beleuchtungselement stammenden Streulicht hinterleuchtet werden. Allgemein, ohne Beschränkung auf das hier dargestellte Beispiel der Maskierung, kann die Schicht 5 aber auch andere Funktionen haben. Beispielweise kann die Schicht 5 als elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet sein.
3 zeigt eine nochmals weitere schematische und nicht maßstabsgetreue Darstellung eines weiteren Glas- oder Glaskeramikelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bezeichnet sind wiederum die Oberseite 11 und die Unterseite 12 sowie die auf der Unterseite 12 befindlichen Strukturen 2, welche Strukturspitzen 21 und Strukturtäler 22 aufweisen. Im Bereich 4, welcher sich durch eine verminderte Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung aufzeichnet, sind die Strukturtäler 22 partiell mit einer dielektrischen Substanz 3 verfüllt. Auch hier steht die dielektrische Substanz 3 in Kontakt mit einer weiteren Schicht 5. Diese Schicht 5 ist hier ausgebildet als Farbkompensationsschicht 5. In dem hier dargestellten Beispiel umfasst die dielektrische Substanz 3 kein Farbmittel wie einen Farbstoff oder ein Pigment. Die Funktion des Farbfilters nimmt hier vielmehr die Schicht 5 wahr.
4 und 5 zeigen Transmissionskurven unterschiedlicher Glaskeramikelemente mit einer Dicke von ungefähr 4 mm, wobei die Dicke dieser Glaskeramikelemente herstellungsbedingt um bis zu 0,15 µm um den nominalen Wert von 4 mm schwanken kann. Die Glaskeramikelemente weisen dabei zum Teil eine partielle Verfüllung der unterseitigen Strukturen 2 mit der dielektrischen Substanz 3 auf. Die in der Transmissionsmessung erhaltenen Werte liegen dabei in einem sehr engen Bereich, sodass ein Unterscheiden der einzelnen Transmissionskurven in dem Übersichtsdiagramm der 4 nur sehr schwer möglich ist.
Aus diesem Grund zeigt 5 lediglich einen Ausschnitt des Diagramms aus 4, wobei hier die unterschiedlichen Transmissionskurven bezeichnet sind. Die Kurven 6 und 6a zeigen dabei die Transmissionswerte an, welche für Glaskeramikelemente erhalten wurden, bei denen es zu keiner Verfüllung der Strukturen 2 gekommen ist. Die Kurven 7 und 7a hingegeben sind Transmissionskurven erfindungsgemäßer Glaskeramikelemente 1, welche jeweils für einen Bereich 4 ermittelt wurden, in welchem die Strukturen 2 partiell verfüllt sind. Die Kurven 8 und 8a zeigen die Transmission für weitere erfindungsgemäße Glaskeramikelemente 1 und wurden ebenfalls für den Bereich 4 mit verminderter Lichtstreuung ermittelt. Diese Glaskeramikelemente 1 wurden allerdings vor Transmissionsmessung noch einer thermischen Belastung von 500 h bei 100°C unterzogen.
Aus den 4 und 5 ist somit erkennbar, dass die Transmission erfindungsgemäßer Glas- oder Glaskeramikelemente 1 durch die erfindungsgemäße Verfüllung der Strukturen 2 mit einer dielektrischen Substanz 3 nicht bzw. lediglich im Rahmen dessen verändert wird, was bereits durch fertigungsbedingte Toleranzen der Glas- oder Glaskeramikelemente und/oder durch die messtechnische Toleranz vorgegeben ist.
6 zeigt eine topographische Darstellung der Unterseite 12 eines erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikelements im Grenzbereich zwischen dem Bereich 4 mit partiell verfüllten Strukturen 2 und dem Bereich der nicht behandelten Unterseite 2. Im unteren Bereich von 6 ist dabei ein schematischer Querschnitt durch den Oberflächenverlauf dargestellt. Hierbei zeigt sich, dass die Belegung der Strukturspitzen 21 deutlich dünner ist als die Belegung innerhalb der Strukturtäler 22. Sie beträgt lediglich zwischen maximal 25% und 0% der Dicke der Belegung in den Strukturtälern 22.
7 zeigt weiterhin eine topographische Darstellung der Unterseite 12 im Bereich 4, in welchem die Strukturen 2 partiell mit einer dielektrischen Substanz 3 aufgefüllt worden sind. Die Strukturhöhe ist hierbei deutlich geringer als bei einer unverfüllten Struktur 2, wie sie im rechten oberen Bereich von 6 zu sehen ist.
8 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer Bruchkante eines erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikelements 1. Bezeichnet sind hier die Strukturspitze 21 sowie die beiden Strukturtäler 22. Die Unterseite 12 des Glas- oder Glaskeramikelements 1 ist hierbei mit einer dielektrischen Substanz 3 belegt, welche die Strukturen 2 der Unterseite 12 partiell auffüllt.
9 zeigte eine weitere elektronenmikroskopische Aufnahme einer Bruchkante eines erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikelements 1. Dargestellt und bezeichnet ist hier eine Strukturspitze 21, welche mit der ebenfalls bezeichneten dielektrischen Substanz 3 belegt ist. Die Dicke dieser Belegung beträgt lediglich weniger als 10 µm.
10 zeigt demgegenüber eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer Bruchkante eines erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikelements 1, wobei hier ein Strukturtal 22 dargestellt und bezeichnet ist. Das Strukturtal 22 weist eine Verfüllung mit der bezeichneten dielektrischen Substanz 3 auf. Die Dicke der dielektrischen Substanz 3 im Strukturtal 22 beträgt maximal etwa 110 µm. Somit beträgt das Verhältnis der maximalen Dicken der dielektrischen Substanz 3 von Strukturspitze 21 zu Strukturtal 22 weniger als 9%. Allgemein, ohne Beschränkung auf das hier dargestellte Beispiel, ist es aber auch möglich, dass die Strukturspitze 21 vollständig frei von einer Belegung mit der dielektrischen Substanz 3 ist. Ebenso ist es allgemein möglich, dass die maximale Dicke der dielektrischen Substanz 3 auf den Strukturspitzen 21 bis zu 25% der maximalen Dicke der dielektrischen Substanz 3 in den Strukturtälern 22 beträgt.
Bezugszeichenliste

1 -: Glas- oder Glaskeramikelement
11 -: Oberseite des Glas- oder Glaskeramikelements
12 -: Unterseite des Glas- oder Glaskeramikelements
2 -: Struktur
21 -: Strukturspitze
22 -: Strukturtal
3 -: dielektrische Substanz
4 -: Bereich mit verminderter Streuung
5 -: weitere Schicht, beispielsweise Farbkompensationsschicht, Maskierungsschicht, sonstige funktionelle Schicht
6, 6a -: Transmissionskurven eines Glas- oder Glaskeramikelements ohne verfüllte Struktur
7, 7a -: Transmissionskurven eines Glas- oder Glaskeramikelements in Bereich 4
8, 8a -: Transmissionskurven eines Glas- oder Glaskeramikelements in Bereich 4 nach Temperaturbelastung

Claims

Geänderte Patentansprüche
Touchfähiges Glas- oder Glaskeramikelement (1), aufweisend eine glatte Oberseite (11), wobei als glatt eine Fläche bezeichnet ist, welche in sich keine Strukturen mit einer Höhe von mehr als 0,05 mm aufweist, sowie eine strukturierte Unterseite (12), wobei die Strukturen (2) der Unterseite (12) zumindest in einem Bereich (4) des Glas- oder Glaskeramikelements (1) mit verminderter Lichtstreuung und/oder Lichtablenkung mit einer dielektrischen Substanz (3) lediglich partiell aufgefüllt sind, sodass die mittlere Strukturhöhe h_n der strukturierten Unterseite (12), angegeben als Mittelwert des Abstandes zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Punkt des Oberflächenverlaufs der Unterseite (12), nach Einbringen der dielektrischen Substanz (3) zwischen 5 % und 95 % der mittleren Strukturhöhe h_v der strukturierten Unterseite (12) vor Einbringen der dielektrischen Substanz entspricht, und wobei die relative Dielektrizitätskonstante ε_R,v des Glas- oder Glaskeramikelements (1) vor dem Einbringen der dielektrischen Substanz (3) und die relative Dielektrizitätskonstante ε_R,n des Glas- oder Glaskeramikelements (1) nach dem Einbringen der dielektrischen Substanz um nicht mehr als 10 % voneinander abweichen.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach Anspruch 1, wobei die maximale Dicke der dielektrischen Substanz (3) auf den Strukturspitzen (21) zwischen 0 % und 25 % der maximalen Dicke der dielektrischen Substanz (3) in den Strukturtälern (22) beträgt.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei unterhalb des Bereichs (4) ein elektrooptisches Anzeigegerät angeordnet ist.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dielektrische Substanz im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm eine Transmission für elektromagnetische Strahlung von mindestens 80% aufweist.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die dielektrische Substanz (3) eine maximale Temperaturfestigkeit von mindestens 200°C sowie eine Dauerbelastbarkeit von mindestens 300 h bei 100°C aufweist, wobei die Temperaturfestigkeit bestimmt wird durch Vergleich der Transmission für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm, wobei der Unterschied der Transmissionswerte vor und nach thermischer Belastung nicht mehr als 5 Prozentpunkte beträgt.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die dielektrische Substanz (3) als Silikonharz ausgebildet ist.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die dielektrische Substanz (3) als Schicht mit einer Schichtdicke zwischen 60 µm und 100 µm vorliegt.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Oberfläche (31) der dielektrischen Substanz (3) eine Oberflächenenergie zwischen 20 mN/m und 40 mN/m aufweist.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach Anspruch 8, wobei der polare Anteil der Oberflächenenergie weniger als 15 mN/m beträgt.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die dielektrische Substanz (3) weiterhin mindestens einen Farbstoff und/oder ein Pigment umfasst, wobei das Pigment eine Partikelgröße mit einem d₅₀ von 100 nm oder weniger umfasst.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mindestens eine weitere Schicht (5) in Kontakt mit der dielektrischen Substanz (3) ist.
Glas- oder Glaskeramikelement (1) nach Anspruch 11, wobei die mindestens eine weitere Schicht (5) ausgebildet ist als Farbkompensationsschicht und/oder als Maskierungsschicht und/oder als sonstige funktionelle Schicht.
Verfahren zur Herstellung eines Glas- oder Glaskeramikelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend die folgenden Schritte: - Bereistellen eines Glas- oder Glaskeramikelements (1), welches eine glatte Oberseite (11) sowie eine strukturierte Unterseite (12) aufweist, wobei die Strukturhöhe h_v der Unterseite (12) zwischen 80 µm und 120 µm beträgt, - Bereitstellen eines Lacks, welcher eine Viskosität zwischen 1500 mPas und 2500 mPas bei einer Temperatur von 25°C aufweist, - Aufbringen des Lacks in zumindest einem Bereich (4) der Unterseite (12) des Glas- oder Glaskeramikelements (1), sodass in diesem Bereich (4) die Strukturtäler (22) zumindest partiell aufgefüllt werden, - Aushärten des Lacks, sodass in dem Bereich (4) eine dielektrische Substanz (3) vorliegt, welche die Strukturtäler (22) der Struktur (2) lediglich partiell ausfüllt, sodass die mittlere Strukturhöhe h_n der Struktur (2) der Unterseite (12) nur noch zwischen 5 % bis 95% der Strukturhöhe h_v beträgt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei nach Aushärten des Lacks die maximale Dicke der dielektrischen Substanz (3) auf den Strukturspitzen (21) zwischen 0 % und 25 % der maximalen Dicke der dielektrischen Substanz (3) in den Strukturtälern (22) beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Lack zwischen 95 Gew.-% und 99,5 Gew.-% eines Silikonharzes sowie zwischen 5 Gew.-% und 0,5 Gew.-% mindestens eines grenzflächenaktiven Additivs umfasst und weiterhin das Silikonharz bis zu 25 Gew.-% Lösungsmittel aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Lack weiterhin Additive umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Aushärtung des Lacks thermisch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der Lack weiterhin mindestens einen Farbstoff und/oder ein Pigment umfasst, wobei das Pigment einen d₅₀ von 100 nm oder weniger aufweist.