DE102019003204A1

DE102019003204A1 - Displayscheibe für ein Display

Info

Publication number: DE102019003204A1
Application number: DE102019003204.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Luce
Original assignee: Optoflux GmbH
Current assignee: Optoflux GmbH
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Displayscheibe (1) für ein Display (2) zur Reduzierung von reflektierendem Licht (16, 17, 18) und zur besseren Erkennbarkeit der angezeigten Informationen des Displays (2), wobei die lichtdurchlässige transparente Kunststoff-Displayscheibe (1) eine Beschichtung (12) auf einer unregelmäßig strukturierten Oberfläche (13) aufweist um auftreffendes Licht (15) in unterschiedliche Richtungen zu reflektieren. Die Beschichtung (12) besteht aus wenigstens zwei Schichten 25, 26, 27, wobei eine erste Schicht 25 ein Haftvermittler (25) ist und die zweite Schicht (26) eine Antireflexionsschicht (26) ist. Der Auftrag der Schichten (25, 26, 27) beträgt weniger als 1 % der Strukturtiefe (20) der unregelmäßig strukturierten Oberfläche (13).Die Aufgabe der Displayscheibe (1) besteht darin, eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Robustheit und niedrige Herstellkosten, sowie durch eine hohe Antireflexion bei einfallendem Licht auszeichnet.Die vorliegende Erfindung wird bei Anzeigeeinheiten in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, als Maschinenanzeigen, bei Bedienungseinrichtungen oder bei Computerdisplays angewendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Displayscheibe für ein Display zur Reduzierung von reflektierendem Licht und zur besseren Erkennbarkeit der angezeigten Informationen eines Displays.
Heutige Displays, vorzugsweise dünnschichtige TFT-Displays (Thin Film Transistor Display) bestehen außer dem eigentlichen Display aus einer Vielzahl an Filtern (Farb-, Polarisationsfilter). Auf diesen Displays wird häufig eine Abschlussscheibe, welche aus Glas oder aus einem transparenten Kunststoff bestehen kann, verwendet. Weiter werden häufig auch transparente Folien zum Schutz und zur Filterung auf diesen Displays verwendet. Zur Steigerung des Kontrastes, besonders bei Lichteinfall auf das Display, ist es notwendig, die Reflektion der Abschlussscheibe möglichst gering zu halten. Hierzu wird beispielsweise eine matte Struktur auf die Abschlussscheibe aufgebracht, welche das reflektierende Licht streut und somit direkte Reflexe verringert, wobei es möglich ist, dass das gesamte einfallende Licht gestreut werden kann. Dieser Effekt wird fachlich auch als Antiglare-Effekt bezeichnet.
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung von Reflexen und zurück reflektierendem Licht besteht in der Aufbringung einer Multilayer-Antireflex-Schicht (AR-Schicht). Hier werden durch Interferenzen direkte Reflexe unterdrückt und dadurch die Reflexion verringert. Die Lichtmenge wird hierbei ebenfalls deutlich verringert. Es handelt sich hierbei um ein aufwendiges und sehr teures Herstellverfahren, bei dem die Beschichtungen in einem Hochvakuum durchgeführt werden müssen.
Bei LCD-Displays werden häufig Verbundglas-Abschlussscheiben verwendet, deren dem Betrachter zugewandte Oberfläche durch Ätzen mattiert wurde. Diese Mattierung wirkt als AG-Schicht (Antiglare-Schicht). Anstelle der Glasscheiben können auch Kunststoffscheiben verwendet werden, bei denen die Mattierung über eine mechanische Bearbeitung in das Spritzgusswerkzeug eingebracht ist. Die Kunststoffscheiben werden dann im Spritzgussverfahren mit dieser direkt in der Kunststoffscheibe enthaltenen Mattierung abgeformt. Bei Einsatz von AR-Schichten (Antireflex-Schichten) auf diesen Kunststoffscheiben wird eine geringe Haftfestigkeit der Beschichtung auf der Kunststoffscheibe beobachtet, so dass besondere Vorbehandlungen notwendig werden.
Aus der EP 1490860 B1 ist ein Flachbildschirm mit einer verbesserten Auflösung bekannt, bei dem eine verringerte Reflexion von einfallendem Licht vorgesehen ist. Diese verringerte Reflexion des einfallenden Lichts wird mittels eines Substrats und einer Anordnung von Elektroden bewirkt, welche auf dem Substrat angeordnet sind, um ausgewählte Bildpunkte aus der Anordnung zu aktivieren. Auch ist ein Polarisator auf der Elektrodenanordnung zum Polarisieren von Licht vorgesehen, welches wiederum von der Elektrodenanordnung empfangen wird. Weiter ist eine Schicht aus transparentem Antireflex-Material vorgesehen, wobei diese auf einer Betrachtungsfläche angeordnet ist.
Das transparente Antireflex-Material weist einen Brechungsindex auf, der nicht größer als der Brechungsindex des transparenten Trägermaterials ist. Die Betrachtungsfläche, welche beispielsweise durch Ätzen oder eine mechanische Bearbeitung entsprechend geformt wird, weist auf der geätzten oder mechanisch bearbeiteten Betrachtungsfläche eine Vielzahl von einstückig ausgebildeten und nach außen ragenden Hügeln/Erhöhungen auf, welche über die Betrachtungsfläche verteilt angeordnet sind. Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, die geforderte verbesserte Auflösung des Flachbildschirms bei verringerter Reflexion von einfallendem Licht zu gewährleisten.
In der EP 1143268 A2 wird ein Antireflexfilter einer Anzeigevorrichtung beschrieben, bei der der Antireflexionsfilter auf einem Glasbasismaterial aufgebracht ist.
Der Antireflexionsfilter besteht aus einer Antireflexionsschicht, welche aus mindestens einem SiO₂ enthaltenden Materialzusatz besteht und einem weiteren mit dem SiO₂ enthaltenden Materialzusatz in geringer Wechselwirkung stehenden Materialschicht (einer Verbindung auf Basis einer Alkoxysilangruppe) besteht, die terminal eine Perfluorpolyethergruppe aufweist. Diese Anordnung und Kombination zeigt eine verbesserte Verschleiß- und Abriebfestigkeit auf.
Bei der Verwendung von Glas als Basismaterial tritt häufig das Problem auf, dass, obwohl die Antireflexionsschicht eine große Härte besitzt, diese besonders für Verschmutzungen jeglicher Art anfällig ist und nur sehr schwer gereinigt werden kann. Weiter weist die Antireflexionsschicht in der Regel eine schlechte Oberflächenglätte auf, weshalb die Antireflexionsschicht für Oberflächenbeschädigungen wie beispielsweise Kratzer anfällig ist.
Für die optimale Einstellung des Antireflexionseffekts ist es nötig die Dicke der Antireflexionsschicht zu vergrößern, um so den Antireflexionseffekt, entsprechend dem verwendeten Basismaterial (Glas) steigern zu können. Wenn diese Antireflexionsschicht beispielsweise als einschichtige Struktur ausgebildet ist um hierbei das Reflexionsvermögen minimieren zu können, muss die Beschichtung einen niedrigeren Brechungsindex als das Basismaterial aufweisen. Die Schichtdicke ist also eine Funktion aus dem Brechungsindex des Schichtmaterials. Für größere Schichtdicken wird daher eine Antireflexionsschicht als Mehrschichtstruktur vorgeschlagen. Bei verwendetem Kunststoffmaterial als Basismaterial wird eine Siliziumdioxid enthaltende Antireflexionsschicht auf Basis von anorganischen Oxiden oder anorganischen Halogeniden verwendet. Da die Haftfähigkeit derartiger Beschichtungen auf dem Kunststoffmaterial im Vergleich zum Glasmaterial weiter reduziert ist, werden diese Antireflexionsschichten mittels einer Vakuumabscheidung auf das Kunststoffmaterial aufgebracht.
Eine hintergrundbeleuchtete Flüssigkristallanzeige mit einer Lichtkonvertierungsanordnung wird in der US 5 596 429 A1 beschrieben. Hierbei werden anstelle von Beschichtungen dünne Plattenmaterialien verwendet, wobei jeweils eine Reflexionsplatte und eine Diffusorplatte, die außerhalb des Anzeigebereichs des Displays integral miteinander verschweißt sind, entsprechend verbunden. Diese miteinander verbundenen Platten sind in einer Gehäusekonfiguration mit einer Anzeige so kombiniert, dass sich in deren Verbindungsbereich horizontale und vertikale Treiberchips für integrierte Schaltungen befinden und diese jeweils an benachbarten Umfangskantenabschnitten eines Glasplattenelements einer Flüssigkristalltafel angebracht sind. Weiter ist an diesen jeweils eine Beleuchtungslampe angebracht, um an einer gegenüberliegenden Kante von den Randabschnitten ausgehend, an denen sich die Treiberchips befinden, diese Beleuchtungslampe einfach montiert bzw. demontiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Display eine Displayscheibe in einer verbesserten Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Robustheit und niedrige Herstellkosten, sowie durch eine hohe Antireflexion bei einfallendem Licht auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das auf ein Display auftreffendes Licht, dieses von der Oberfläche des Displays reflektiert wird und somit den Betrachter des Displays blenden kann, bzw. die Erkennbarkeit der vom Display anzuzeigenden Informationen oder Anzeigen nicht oder nur sehr schwer möglich sind.
Erfindungsgemäß wird zu Reduzierung bzw. Vermeidung derartiger Reflexionen eine Displayscheibe vor das Display gesetzt, wobei die Displayscheibe derart gestaltet ist, dass derartige Reflexionen gänzlich vermieden, zumindest die Reflexionen erheblich reduziert werden können. Die Displayscheibe übernimmt hierbei nicht nur die Funktion der Reflexionsminderung, sondern auch die einer Schutzvorrichtung zur Vermeidung von Verunreinigungen und/oder Beschädigungen am Display selber. Die Displayscheibe kann hierzu das gesamte Display oder wenigstens Teilbereiche des Displays abdecken, so dass besonders wichtige Anzeigenbereiche des Displays entsprechend reflexionsmindernd überdeckt werden. Alle weiteren, nicht von der Displayscheibe überdeckte, Bereiche zeigen weniger wichtige Anzeigen/Informationen auf, die allgemeinen Hinweisen/Anzeigen wie statischen Anzeigen entsprechen können. Diese Hinweise/Anzeigen können hierbei beispielsweise direkt auf der Rückseite der Displayscheibe oder auf der Oberseite des Displays beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens aufgebracht sein.
Die Displayscheibe besteht hierbei aus einem lichtdurchlässigen transparenten Kunststoff, der vorzugsweise ein PMMA (Polymethylmethacrylat) ist. Um das auf die Displayscheibe auftreffende Licht in unterschiedliche von der Lichtauftreffrichtung abweichende Richtungen umzulenken bzw. in dessen Intensität zu reduzieren weist die Displayscheibe auf ihrer dem einfallenden Licht zugewandten Seite eine Beschichtung und/oder eine Strukturierung dieser Oberfläche auf. Die Beschichtung kann hierzu aus einer oder mehreren einzelnen und unterschiedlichen Schichten aufgebaut sein, wobei diese Schichten alle transparent und lichtdurchlässig sind. Entsprechend dem Anwendungsfall und des Anteils des umzulenkenden Lichts kann die Dicke der Displayscheibe variieren, wobei auch eine Beschichtung auf der Oberseite der Displayscheibe in Verbindung mit einer möglichen zusätzlichen Beschichtung auf der Unterseite die Dicke der Displayscheibe beeinflussen kann.
Für eine optimale Reflexion des einfallenden Lichts ist die Oberfläche der Displayscheibe auf ihrer dem einfallenden Licht zugewandten Seite mit einer Strukturierung dieser Oberfläche versehen, wobei die Strukturierung dieser Oberfläche unregelmäßig ist und sich dreidimensional auf der Oberfläche erstreckt. Diese Strukturierung der Oberfläche kann beispielsweise durch wenigstens eine funken- oder lasererodierte Fläche des Formwerkzeugs erreicht werden, so dass die beim späteren Spritzgussverfahren herzustellende Displayscheibe, bei der Entnahme aus dem Formwerkzeug, bereits die gewünschte unregelmäßige strukturierte Oberfläche aufweist. Die unregelmäßige strukturierte Oberfläche weist hierbei vorzugsweise eine angestrebte Strukturtiefe von 2 -10 µm auf, kann aber entsprechend der Dicke der Displayscheibe bzw. des zu reflektierenden Lichts ein Mehrfaches der angestrebten Strukturtiefe von 2 - 10 µm betragen. Selbstverständlich ist es möglich, diese unregelmäßige strukturierte Oberfläche durch andere geeignete Verfahren wie beispielsweise Sandstrahlen oder Ätzen oder sonstige geeignete Verfahren bei einer Nachbearbeitung herzustellen.
Die so unregelmäßig strukturiert hergestellte Oberfläche ist erfindungsgemäß mit wenigstens zwei einzelnen Schichten überzogen, wobei eine erste Schicht als Haftvermittler-Schicht (Grundierung) direkt auf die unregelmäßig strukturierte Oberfläche aufgebracht ist. Auf diese erste Haftvermittler-Schicht, welche eine angestrebte Schichtdicke von 3 - 9 µm aufweist, wird eine zweite AR-Multilayerschicht als Antireflexionsschicht mit einer angestrebten Schichtdicke von 200 - 500 nm aufgebracht. Als Schutzvorrichtung zur Vermeidung von Verunreinigungen und/oder Beschädigungen kann als oberste und dritte Schicht auf die zweite AR-Schicht eine Deckschicht/Schutzschicht aufgebracht werden, welche eine Schichtdicke von 1 - 8 µm, vorzugsweise eine Schichtdicke von 4 µm aufweist. Die hierbei verwendete Deckschicht/Schutzschicht ist beispielsweise eine leicht zu reinigende UV-aushärtende und transparente Lackschicht. Selbstverständlich ist es möglich, dass weitere Schichten als AR-Schichten und oder sonstige Filterschichten in die Beschichtung der Displayscheibe eingebracht werden können.
Der Erfindung entsprechend sind die erste Haftvermittler-Schicht, die zweite AR-Schicht und die Schutzschicht als dünne Schichten auf die unregelmäßig strukturierten Oberfläche aufgetragen, wobei diese Schichten die Strukturtiefe der unregelmäßig strukturierten Oberfläche nur soweit auftragen, dass die Form und Geometrie der unregelmäßigen Strukturierung im Wesentlichen erhalten bleibt. Durch den Auftrag der Schichten wird die unregelmäßig strukturierte Oberfläche in Richtung des einfallenden Lichts, bzw. in Richtung des Betrachters verschoben. Einfallendes Licht wird daher nicht vor der PMMA-Trägerscheibe mit der eigentlichen unregelmäßig strukturierten Oberfläche, sondern nur durch die Beschichtung selber reflektiert und umgelenkt. Die durchschnittliche Strukturtiefe der unregelmäßig strukturierten und beschichteten Oberfläche entspricht einer Rauheit Ra von 2 - 8 µm.
Ein weiterer Licht dämpfender und Licht filternder Effekt besteht darin, dass die aus einem lichtdurchlässigen, transparenten Kunststoff bestehende Displayscheibe durchgängig und gleichmäßig eingefärbt, bzw. getönt ist. Die Intensität dieser Einfärbung richtet sich nach den Eigenschaften des Displays und dessen Einsatzzweck und betrifft einen Bereich der Reduzierung der Lichtdämpfung von 25 % bis 75 %.
Ein weiterer Effekt einer angepassten Lichtdämpfung kann auch dadurch erreicht werden, dass die Strukturtiefe der unregelmäßig strukturierten Oberfläche, zumindest bereichsweise, vom durchschnittlichen Wert der Strukturtiefe abweicht. Somit kann bei einer größeren Strukturtiefe ein anderer Reflexionsgrad als von den umgebenden Bereichen erzielt werden. Auch geringere Strukturtiefen sind denkbar, so dass weniger wichtige Informationen weniger deutlich hervorgehoben werden.
Das auf die Displayscheibe auftreffende Licht, welches beispielsweise von der AR-Schicht für den Betrachter nicht erkennbar in viele unterschiedliche Richtungen reflektiert wird, wird in der AR-Schichtdurch durch eine destruktive Interferenz in seiner Intensität verringert bzw. abgeschwächt. Die Verbindung zur unterschiedlich eingefärbten Displayscheibe oder zur stufenlosen Variation der Einfärbung ergibt einen besonders weiten Bereich in dem die Displayscheibe bedarfsgerecht und individuell den herrschenden bzw. zu erwartenden Randbedingungen angepasst und somit auf diese Fälle eingestellt werden kann.
Bei der Verwendung der unregelmäßig strukturierten Oberfläche kann diese sowohl auf der Oberseite der Displayscheibe als auch auf der Unterseite der Displayscheibe vorhanden sein. In beiden Fällen können mehrere einzelne Schichten auf den strukturierten Oberflächen zur Anwendung kommen. Eine einfachere Ausführung ist darin zu sehen, dass eine zweite Beschichtung auf der Unterseite der Displayscheibe ohne unregelmäßig strukturierte Oberfläche verwendet wird. Hierbei ist die Unterseite der Displayscheibe im Wesentlichen eine ebene Fläche, auf die eine erste Haftvermittler-Schicht und eine zweite AR-Schicht aufgebracht werden kann. Strukturtiefen einer unregelmäßig strukturierten Oberfläche sind hier nicht vorhanden und somit nicht zu beachten.
Der Reflexionsgrad wird im Wesentlichen durch die unregelmäßig strukturierte Oberfläche der Displayscheibe beeinflusst. Wie zuvor beschrieben, kann diese durch mechanische Bearbeitungsverfahren der Displayscheibe selber oder des formgebenden Spritzwerkzeugs geschaffen werden.
Eine weitere Variante der unregelmäßig strukturierten Oberfläche besteht darin, dass die beidseitig ebene Displayscheibe auf einer Seite, zum Beispiel der Oberseite mit einer Lackschicht gleichmäßig beschichtet ist. Zur Erzeugung einer unregelmäßig strukturierten Oberfläche wird die Lackschicht beispielsweise durch ein Prägeverfahren wie dem Heißprägen erzeugt oder verändert. Der auf die Displayscheibe aufgebrachte Lack wird erwärmt und mit einem Prägewerkzeug, welches die Strukturierung als Negativ ausgebildet aufweist, auf den warmen Lack gepresst. Der Lack fließt hierbei in die unregelmäßige Struktur, kühlt dort ab und weist nach Entfernen des Prägewerkzeugs die gewünschte Struktur auf. Diese geprägte, unregelmäßig strukturierte Oberfläche kann entsprechend der zuvor beschriebenen Möglichkeiten beschichtet werden.
Weiter ist es möglich, die unregelmäßig strukturierte Oberfläche mittels einer elektronischen Behandlung oder mittels einer CO₂-Trockeneisbestrahlung oder einer Bestrahlung mit einem Plasma aus der Lackschicht in einer Nacharbeitung zu erzeugen.
Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung einer unregelmäßig strukturierten Oberfläche besteht darin, die Lackschicht schon bei deren Aufbringung auf die Displayscheibe mit Streupartikeln gleichmäßig zu durchsetzen. Die Verteilung der Streupartikel ist unregelmäßig, wobei die Streupartikel in ihren Abmessungen unterschiedlich sein können.
Derartige Displays mit einer Displayscheibe können beispielsweise bei Instrumenten im Fahrzeugbau, Maschinen, technische Systemeinheiten oder in der elektronischen Unterhaltungsindustrie, der Kommunikationsbranche oder Computerdisplays zum Einsatz kommen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Displayscheibe auf einem Display eines Anzeigeinstruments,
2 einen Schnitt durch die Displayscheibe mit Beschichtungen auf ihrer Oberseite sowie darauf einfallende und reflektierenden Lichtstrahlen,
3 einen vergrößerten Ausschnitt der Beschichtung mit einzelnen Schichten der Displayscheibe,

In 1 ist eine Displayscheibe 1 auf einem Display 2 eines Anzeigeinstruments 8, beispielsweise einem LCD-Display 2, abgebildet. Die Displayscheibe 1 ist hier als runde Scheibe ausgebildet und bedeckt nur einen Teilumfang des Displays 2 des Anzeigeinstruments 8. Der durch die Displayscheibe 1 abgedeckte Bereich 5 betrifft besonders wichtige Anzeigeinformationen 3, die für den Betrachter 7 stets erkennbar sein müssen und somit die Anzeigeinformationen 3 reflexionsfrei wiedergeben, was unter anderem durch eine deutlich gesteigerte Kontrastwahrnehmung möglich wird. Um die Anzeigeinformationen 3 möglichst unbeeinträchtigt und unverfälscht weiterzugeben ist die Dicke 4 der Displayscheibe 1 sehr gering ausgeführt. Hierbei ist die Displayscheibe 1 aus einer Basisscheibe 14 und darauf aufgebrachte Beschichtungen 12 aufgebaut, welche die Dicke 4 der Displayscheibe 1 nur minimal beeinflussen. Weniger wichtige Informationen, welche beispielsweise Dimensionsgrößen, Eignung der angezeigten Informationen oder sonstige Informationen wiedergeben sind außerhalb der Displayscheibe 1 als Screenprints 6 erkennbar und können als Layout auf der Unterseite 11 der Displayscheibe 1 oder auf der Oberseite 10 des Displays 2 aufgedruckt sein. Diese Screenprints 6 können im Gegenteil zu den wichtigen Anzeigeinformationen 3 des Displays 2 unbeleuchtet sein, so dass hier geringere Reflexionseffekte als bei den beleuchteten Anzeigeinformationen 3 auftreten können.
2 zeigt einen Schnitt durch die Displayscheibe 1 mit auf ihrer Oberseite 10 aufgebrachten Beschichtungen 12 sowie auf die Displayscheibe 1 einfallende und reflektierende Lichtstrahlen 15. Die Displayscheibe 1 ist hier direkt mit ihrer Unterseite 11 kontaktierend auf dem Display 2 aufgebracht, wobei die Displayscheibe selbstverständlich auch mit einem Abstand zum Display montiert werden kann. Die Displayscheibe 1 ist über ihre Dicke 4 funktionell im Wesentlichen aus einer Basisscheibe 14 und auf dieser aufgebrachten Beschichtungen 12 aufgebaut, wobei die Beschichtungen 12, die aus mehreren einzelnen Schichten 25, 26, 27 bestehen können, direkt und indirekt über eine unregelmäßig strukturierten Oberfläche 13 mit der Basisscheibe 14 der Displayscheibe 1 verbunden sind. Die Basisscheibe 14 besteht vorteilhaft aus einem transparenten lichtdurchlässigen PMMA (Polymethylmethacrylat), wobei auch andere transparente lichtdurchlässige Kunststoffe oder Glas verwendet werden können.
Auf der Oberseite 10 der Basisscheibe 14 weist diese eine unregelmäßige strukturierte Oberfläche 13 auf. Diese unregelmäßig strukturierte Oberfläche 13 kann wellenförmig, mit größeren und kleineren Wellentälern ausgebildet sein und ist dreidimensional angeordnet. Auch eine Ausführung ähnlich einer unregelmäßigen Verzahnung ist denkbar, wobei die Strukturtiefe 20 der einzelnen größeren oder kleineren Zähne selber noch Ecken, Kanten, Vertiefungen und ähnliche Unebenheiten aufweisen können. Solche unregelmäßig strukturierten Oberflächen 13 lassen sich beispielsweise mittels Sandstrahlen, Ätzen, Laserbehandlung oder durch mechanische Bearbeitungsverfahren wie zum Beispiel einem Erodieren der Oberfläche erzeugen. Diese unregelmäßig strukturierte Oberfläche 13 überzieht die gesamte Basisscheibe 14 der Displayscheibe 1. Auf diese unregelmäßig strukturierte Oberfläche 13 wird in einem nachfolgenden Arbeitsgang wenigstens eine Schicht 25, 26, 27 aufgebracht, was durch bedampfen, lackieren oder durch ein sonstiges, geeignetes Verfahren erfolgen kann. Die so aufgebrachten Schichten 25, 26, 27 bilden die Beschichtung 12 welche als dünne Schichten 25, 26, 27 die Kontur der unregelmäßig strukturierten Oberfläche 13 wiedergeben und nur zu einem minimalen Schichtauftrag führen. Auf die Displayscheibe 1 auftreffendes Licht 15 wird durch diese unregelmäßig strukturierte Oberfläche 13 in viele unterschiedliche Richtungen reflektiert. Die so aufgestreuten Reflexionsstrahlen 16, 17, 18 werden nur zu einem geringen Anteil in die direkte Blickrichtung des Betrachters 7 zurück reflektiert. Die Reflexion des auftreffenden Lichts 15 kann, abhängig von der Beschichtungsart und der am Lichtauftreffpunkt vorliegenden Winkel- und Körpergeometrie 21 der unregelmäßig strukturierten Oberfläche 13 von unterschiedlichen Schichten 25, 26, 27 reflektiert werden. Eine zusätzliche Ausführung sieht vor, dass das auftreffende Licht 15, soweit dieses durch die Basisscheibe 14 geleitet wird, an der Unterseite 11 der Displayscheibe 1 ähnlich der Reflexionsstrahlen 16, 17 wieder zurück durch die Basisscheibe 14 reflektiert werden kann. Die Unterseite 11 kann hierbei als glatte Fläche ausgebildet sein. Auch ist es möglich, dass die Unterseite 11 mit einer reflektierenden Schicht 26 überzogen ist, um so den Reflexionsgrad entsprechend erhöhen zu können. Ebenso kann die Unterseite (hier in 2 nicht dargestellt) eine unregelmäßig strukturierte Oberfläche 13, wie an der Oberseite 10 der Displayscheibe 1 vorhanden, aufweisen.
Zur Steigerung der Lichtdämpfung besteht die Möglichkeit, dass die Displayscheibe 1, zumindest bereichsweise, unterschiedlich intensiv eingefärbt sein kann. Auf diese Weise ist es möglich den Reflexionsgrad weiter zu beeinflussen, wobei die Einfärbung von der Art und Helligkeit der Anzeige und möglicher Wahrnehmungseffekte (Designs) beeinflusst werden kann.
Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit des Reflexionsgrads besteht darin, dass die Strukturtiefe 20 der Oberflächengeometrie 21 der unregelmäßig strukturierten Oberfläche 13, zumindest bereichsweise, unterschiedlich ausgebildet sein kann. Bei einer beispielsweise größeren Strukturtiefe 20 kann das auffallende Licht 15 in seiner Streuung und Reflexion der Reflexionsstrahlen 16, 17, 18 unter bevorzugten Reflexionswinkeln erfolgen, so dass die anzuzeigenden Informationen des Displays 2 zusätzlich hervorgehoben werden. Dies kann beispielsweise bei Anzeigeinformationen 3 der Fall sein, bei denen unterschiedliche Farben und/oder Helligkeiten, wie einem Blinken, zusätzlich zur sonstigen Anzeigeinformation 3 als mögliche Warnhinweise übermittelt werden können sollen.
Die 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Beschichtung 12 mit einzelnen Schichten 25, 26, 27 der Displayscheibe 1, wobei alle Schichten 25, 26, 27 auf der unregelmäßig strukturierten Oberfläche 13 der Basisscheibe 14 zumindest indirekt aufbauen. Die Oberflächengeometrie 21 der unregelmäßig strukturierten Oberfläche 13 wird hierbei im Wesentlichen ohne große Veränderungen der Oberflächengeometrie 21 und der Strukturtiefe 20 zur Oberseite 10 der Displayscheibe 1 übertragen. Die Veränderung durch die Beschichtung 12 beträgt hierbei weniger als 1 % der Strukturtiefe 20, obwohl die unregelmäßig strukturierte Oberfläche 13 der Displayscheibe 1, durch die Beschichtung 12 in Richtung des Betrachters 7 verlagert wird. Unabhängig der Anzahl der Beschichtungen 12 und deren Schichtdicken muss die einwandfreie optische Übertragung der Anzeigeinformationen 8 gewährleistet werden, weshalb es anzustreben ist so wenig Beschichtungen 12 wie nötig aufzubringen.
Die durch Sandstrahlen, Ätzen oder Erodieren erzeugte unregelmäßig strukturierte Oberfläche 13 stellt die Basis für die Reflexion des auftreffenden Lichts 15 dar. Auf diese Oberfläche 21 der unregelmäßig strukturierten Oberfläche 13 wird eine erste Schicht 25 als Haftvermittler/Grundierung 25 aufgebracht. Die Haftvermittlerschicht 25 ist transparent durchsichtig und wird beispielsweise durch Lackieren erzeugt. Da die nächste Schicht 26, eine AR-Schicht 26 (Antireflexionsschicht) ohne Haftvermittlerschicht 25 nur unzureichend auf der aus PMMA bestehenden Basisscheibe 14 haften würde, ist zur Schaffung eines dauerhaften Kontakts die Haftvermittlungsschicht 25 als Grundierung notwendig. Die Strukturtiefe 20 der unregelmäßig strukturierten Oberfläche 13 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 2 - 10 µm, so dass die Schichtdicke des Haftvermittlers 25 bei 3 - 9 µm zu finden ist. Wie bereits erwähnt ist die zweite Schicht 26 eine AR-Schicht 26 mit der vorzugsweisen Schichtdicke von zwischen 200 -500 nm. Bei einer durchschnittlichen Rauheit Ra der Strukturtiefe von 2 - 8 µm ergibt sich für die Schichtdickenabstimmungen untereinander ein großer Einstelbereich.
Die zuvor erwähnten Schichtdicken sind natürlich durch die vorliegenden Randbedingungen wie Reflexionsgrad, Strukturtiefe 20, Einfärbung der Displayscheibe 1 abhängig und sind entsprechend der Eigenschaften des Displays 2 und der zu übermittelnden Anzeigeinformationen 8 (Farbe, Leuchtkraft, hervorzuhebende Signaleigenschaften, ...) auf ein Optimum hin abzustimmen.
Auf die zweite AR-Schicht 26 kann bei Bedarf eine Deck- oder Schutzschicht 27 aufgebracht werden. Diese Schutzschicht 27 ist ebenfalls transparent und lichtdurchlässig und ist beispielsweise als Lackschicht ausgeführt, wobei diese eine Schichtdicke zwischen 1 - 8 µm aufweist. Diese Schutzschicht 27 bildet den oberen Abschluss der Displayscheibe 1, wobei die durchschnittliche obere Begrenzung der Strukturtiefe 20 die Oberseite 10 der Displayscheibe 1 bildet. Die Schutzschicht 27 kann wie die Basisscheibe 14 zumindest bereichsweise eingefärbt sein, was ebenfalls für die Abstimmung und Beeinflussung des gesamten Reflexionsgrads der Displayscheibe 1 dient. Die Schutzschicht 27 ist insbesondere leicht zu reinigen.
Die Displayscheibe 1 mit ihrer unregelmäßig strukturierten Oberfläche 13 und ihrer Beschichtung 12 ist vergleichsweise gegenüber dem gebräuchlichen Stand der Technik einfach, schnell und kostengünstig herzustellen.
Bezugszeichenliste

1: Displayscheibe, Scheibe
2: Display, Anzeigeeinheit
3: Anzeigeinformation, Anzeige Display
4: Dicke Displayscheibe
5: Abgedeckter Bereich
6: statische Anzeige
7: Blickrichtung des Betrachters, Betrachter
8: Anzeigeinstrument
10: Oberseite, Oberseite Displayscheibe, Vorderseite der Displayscheibe
11: Unterseite, Unterseite Displayscheibe, Rückseite der Displayscheibe
12: Beschichtungen
13: unregelmäßig strukturierte Oberfläche, Strukturierung, erodierte Struktur, erodierte Oberfläche der Displayscheibe
14: Basisscheibe, Trägerplatte
15: auftreffendes Licht, einfallendes Licht, Sichtrichtung des Betrachters
16: Reflexionsstrahlen I, reflektierendes Licht
17: Reflexionsstrahlen II, reflektierendes Licht
18: Reflexionsstrahl, Unterseite Displayscheibe, reflektierendes Licht
20: Strukturtiefe, Rautiefe, Erodierstruktur, Lasererodieren
21: Geometrie, Oberflächengeometrie, erodierte Struktur
25: Haftvermittler, Grundierung
26: AR-Schicht, Anti-Reflex-Beschichtung
27: Deckschicht, Schutzschicht, AG-Schicht, Anti-Glare-Schicht, ETC-Schicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1490860 B1 [0004]
EP 1143268 A2 [0005]
US 5596429 A1 [0007]

Claims

Displayscheibe (1) für ein Display (2) zur Reduzierung von reflektierendem Licht (16, 17, 18) und zur besseren Erkennbarkeit der angezeigten Informationen des Displays (2), - wobei die Displayscheibe (1) aus einem lichtdurchlässigen transparenten Kunststoff besteht, - wobei auf die Displayscheibe (1) auftreffendes Licht (15) durch eine Beschichtung (12) und/oder einer Strukturierung (13) der Oberfläche der Displayscheibe (1) in eine vom auftreffenden Licht (15) abweichende Richtung umgelenkt wird, - wobei die Beschichtung (12) aus mehreren einzelnen Schichten (25, 26, 27) besteht, - wobei die Beschichtung (12) jeweils auf der oberen Seite (10) und/oder auf der unteren Seite (11) der Displayscheibe (1) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, - dass die Strukturierung (13) der Oberfläche der Displayscheibe (1) unregelmäßig ist und sich dreidimensional erstreckt, - dass die unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) mit wenigstens zwei einzelnen Schichten (25, 26, 27) überzogen ist, - dass eine erste Schicht (25) als Haftvermittler (25) auf die unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) aufgebracht ist und wenigstens eine zweite Schicht (26) als AR-Schicht (26) auf den Haftvermittler (25) der ersten Schicht (25) aufgebracht ist, - dass beide Schichten (25, 26) zusammen, Haftvermittler-Schicht (25) und AR-Schicht (26), als dünne auf die unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) aufgebrachten Schichten (25, 26) die Geometrie (21) der unregelmäßig strukturierten Oberfläche (13) geringfügig in der Form ihrer Geometrie (21) verändern, - dass die unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1), entsprechend der Dicken des Auftrags der aufgebrachten Schichten (25, 26, 27), in Richtung des Betrachters (7) verlagert wird.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass die Strukturtiefe (20) der unregelmäßig strukturierten Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) vorzugsweise im Bereich zwischen 2 - 10 µm liegt, - dass die Strukturtiefe (20) der unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) selbstverständlich auch ein Mehrfaches von 2 - 10 µm betragen kann, - dass die Schichtdicke des Haftvermittlers (x) im Bereich zwischen 3 - 9 µm liegt, - dass die Schichtdicke der AR-Schicht (26) im Bereich zwischen 100 - 500 nm liegt.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemittelte Rauheit Ra der Geometrie (21) der unregelmäßig strukturierten Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) im Bereich von 2 - 8 µm liegt.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die aus einem lichtdurchlässigen, transparenten Kunststoff bestehende Displayscheibe (1) durchgängig und gleichmäßig eingefärbt ist, - dass auf die Displayscheibe (1) auftreffendes Licht (15) dieses innerhalb der Displayscheibe (1) durch die Einfärbung der Displayscheibe (1) mit einer Lichtdämpfung von 25 % bis 75 % reduziert wird.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die Displayscheibe (1) zumindest bereichsweise unterschiedlich intensiv eingefärbt ist, - dass die Bereiche der unterschiedlich intensiv eingefärbten Displayscheibe (1) von möglichen durch das Display (2) anzuzeigenden Informationen abhängig ist.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - dass die Strukturtiefe (20) der unregelmäßig strukturierten Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) zumindest bereichsweise unterschiedlich ausgebildet ist, - dass die bereichsweise unterschiedlich ausgebildete Strukturtiefe (20) der unregelmäßig strukturierten Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) von unterschiedlich vorgegebenen Reflexionsgraden abhängig ist und diese unterschiedlichen vorgegebenen Reflexionsgrade von möglichen durch das Display (2) anzuzeigenden Informationen abhängig ist.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Displayscheibe (1) auftreffendes Licht (x) durch die auf die unregelmäßig strukturierten Oberfläche (13) aufgebrachte zweite AR-Schicht (26) vielfach in von der Blickrichtung des Betrachters (7) abweichende und unterschiedliche Richtungen reflektiert wird und durch die AR-Schicht (26) durch destruktive Interferenz in seiner Intensität verringert bzw. abgeschwächt wird.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass auf die unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) aufgebrachte erste Haftvermittlerschicht (25) und der zweiten AR-Schicht (26) eine weitere Schicht (27) als Deckschicht/Schutzschicht (27) aufgebracht ist, - dass die Dicke der weiteren Deckschicht/Schutzschicht (27) im Bereich von 1 - 8 µm, vorzugsweise im Bereich von 4 µm liegt, - dass die weitere Deckschicht/Schutzschicht (27) aus einer leicht zu reinigenden, UV-aushärtenden und transparenten Lackschicht besteht, - dass die weitere Deckschicht/Schutzschicht (27) zumindest bereichsweise eingefärbt ist.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass eine erste unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) mit wenigstens zwei einzelnen Schichten (25, 26) überzogen auf der Oberseite (10) der Displayscheibe (1) aufgebracht ist, - dass eine zweite unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) mit wenigstens einer AR-Schichte (26) überzogen auf der Unterseite (11) der Displayscheibe (1) aufgebracht ist,
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (11) der Displayscheibe (1) im Wesentlichen eine ebene Fläche ist und auf dieser ebenen Fläche wenigstens eine AR-Schicht (26) aufgebracht ist.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) durch ein mechanisches Bearbeitungsverfahren wie beispielsweise Erodieren, Sandstrahlen, Ätzen oder einem weiteren geeigneten Verfahren hergestellt ist.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) eine gleichmäßig aufgebrachte Lackschicht ist.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem Lack aufgebrachte unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) durch Prägen oder Heißprägen ihre unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) erhält.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, - dass die aus einem Lack aufgebrachte unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) durch eine elektronische Behandlung oder mittels einer CO2-Trockeneisbestrahlung erzeugt wird, - dass die aus einem Lack aufgebrachte unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) durch eine Bestrahlung mit Plasma erzeugt wird.
Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, - dass die unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) der Displayscheibe (1) durch Aufbringen eines Lacks erzeugt wird, der gleichmäßig mit Streupartikeln durchsetzt ist, - dass die Streupartikel unterschiedliche Abmessungen aufweisen, - dass die Verteilung der Streupartikel unregelmäßig ist.
Verfahren zur Herstellung einer Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Displayscheibe (1) auf wenigstens einer Seite (10, 11) eine unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) aufweist, - dass diese Oberfläche (13) mit wenigstens zwei dünnen Schichten (25, 26, 27) beschichtet ist, - dass diese Schichten (25, 26, 27) eine Haftvermittler-Schicht (25), eine AR-Schicht (26) und eine auf der AR-Schicht aufgebrachte Schutzschicht (27) ist.
Verfahren zur Herstellung einer Displayscheibe (1) für ein Display (2) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unregelmäßig strukturierte Oberfläche (13) mittels eines Prägeverfahrens, eines mechanischen Bearbeitungsverfahrens, Ätzen, elektrische abtragendes Bearbeitungsverfahren und/oder einer Bestrahlung mit Sand, CO₂-Trockeneis oder einem Plasma erzeugt wird.