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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrüsten eines elektronischen Displays mit einer Displayschutzscheibe, bei dem eine Displayschutzscheibe und ein elektronisches Display mittels eines zwischen der Displayschutzscheibe und dem elektronischen Display angeordneten transparenten Klebstoffs miteinander verklebt werden.
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Moderne elektronische Display, wie zum Beispiel LED-, OLED- oder TFT-Displays, werden zu deren Schutz mit einer Displayschutzscheibe aus Kunststoff oder Glas versehen.
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Im Stand der Technik wird hierzu zunächst eine Klebstoffschicht aus transparentem Klebstoff auf die Displayschutzscheibe aufgetragen und dann mit dem elektronischen Display in Kontakt gebracht, so dass die Displayschutzscheibe und das Display nach dem Aushärten des Klebstoffs fest miteinander verbunden sind.
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Displayschutzscheiben aus Kunststoff haben gegenüber den bisher vorwiegend verwendeten Displayschutzscheiben aus Glas den Vorteil deutlich geringerer Materialkosten. Es wurde jedoch festgestellt, dass es wesentlich schwieriger ist, eine Displayschutzscheibe aus Kunststoff so mit einem elektronischen Display zu verbinden, dass diese die Sicht auf ein vom Display angezeigtes Bild nicht beeinträchtigt. Es wurde insbesondere festgestellt, dass sich beim Verkleben einer Displayschutzscheibe aus Kunststoff mit einem Display häufiger Blasen in der Klebstoffschicht bilden, wodurch die Sicht auf ein vom Display angezeigtes Bild gestört wird. Mit einer Displayschutzscheibe aus Kunststoff ausgerüstete Displays fallen bei der Qualitätskontrolle daher häufiger durch.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Ausrüsten eines elektronischen Displays mit einer Displayschutzscheibe dahingehend zu verbessern, dass das Risiko optischer Beeinträchtigungen reduziert wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Ausrüsten eines elektronischen Displays mit einer Displayschutzscheibe, bei dem eine Displayschutzscheibe und ein elektronisches Display mittels eines zwischen der Displayschutzscheibe und dem elektronischen Display angeordneten transparenten Klebstoffs miteinander verklebt werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Displayschutzscheibe vor dem Kontakt mit dem Klebstoff auf der für den Kontakt mit dem Klebstoff vorgesehenen Seite mittels Plasmabeschichtung mit einer transparenten Feuchtigkeits-Barriereschicht versehen wird.
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Es wurde festgestellt, dass die Blasenbildung häufig durch Feuchtigkeit hervorgerufen wird, die vom Material der Displayschutzscheibe in den Klebstoff gelangt. Dies ist insbesondere bei Displayschutzscheiben aus Kunststoff der Fall, da für Displayschutzscheiben verwendete Kunststoffe wie zum Beispiel Polycarbonate oder Polymethylmethacrylat (PMMA) in der Regel eine signifikante Restfeuchte enthalten. Indem mittels Plasmaschichtbeschichtung eine Feuchtigkeits-Barriereschicht auf die Displayschutzscheibe aufgebracht wird, kann die aus dem Material der Displayschutzscheibe in den Klebstoff gelangende Feuchtigkeit reduziert werden, bestenfalls auf Null, so dass die Blasenbildung reduziert wird.
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Durch den Auftrag mittels Plasmabeschichtung kann eine dünne und gleichmäßige transparente Feuchtigkeits-Barriereschicht hergestellt werden, die einerseits das Eindringen von Feuchtigkeit in den Klebstoff gleichmäßig über die Fläche reduziert oder verhindert und andererseits das Bild des Displays nicht selbst beeinträchtigt.
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Bei dem elektronischen Display kann es sich zum Beispiel um ein LED-, OLED- oder TFT-Display handeln. Das elektronische Display weist einen vorzugsweise rechteckigen Anzeigebereich auf, in dem das Display ein Bild anzeigen kann. Der Anzeigebereich des Displays kann von einem Randbereich umgeben sein, in dem kein Bild angezeigt werden kann. Das elektronische Display wird insbesondere im Anzeigebereich mit der Displayschutzscheibe ausgerüstet. Weiterhin kann sich die Displayschutzscheibe auch über den ggf. vorhandenen Randbereich erstrecken.
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Auf der der Displayschutzscheibe abgewandten Seite des elektronischen Displays kann ein Träger vorgesehen sein, der die Rückseite des Displays schützt und/oder eine Hinterleuchtung des Displays ermöglicht. Der Träger kann bereits am elektronischen Display befestigt sein, wenn das Display mit der Displayschutzscheibe verklebt wird, oder erst anschließend befestigt werden. Es ist ebenfalls denkbar, den Träger und die Displayschutzscheibe in einem Arbeitsschritt mit dem Display zu verbinden, insbesondere zu verkleben.
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben. Die einzelnen Ausführungsformen des Verfahrens können miteinander kombiniert werden.
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Bei einer Ausführungsform wird eine Displayschutzscheibe aus Kunststoff verwendet. Da Displayschutzscheiben aus Kunststoff recht hohe Feuchtigkeitsgehalte aufweisen, ist das Vorsehen der Feuchtigkeits-Barriereschicht gerade bei derartigen Displayschutzscheiben vorteilhaft, um Blasenbildung im Klebstoff zu verhindern. Auf diese Weise können günstige Displayschutzscheiben aus Kunststoff verwendet werden, ohne dass es zu einem signifikant höheren Ausschuss durch Blasenbildung kommt. Als Kunststoff kommt beispielsweise ein Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat (PMMA) in Betracht.
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Bei einer Ausführungsform erfolgt die Plasmabeschichtung mittels eines atmosphärischen Plasmastrahls und eines Precursors. Auf diese Weise lässt sich die Herstellung der Feuchtigkeits-Barriereschicht einfach in eine Prozessstrecke integrieren, ohne dass besondere Druckumgebungen wie zum Beispiel Vakuumumgebungen erforderlich sind. Durch die Verwendung eines gerichteten Plasmastrahls mit einem Precursor kann zudem eine gezielte und gleichmäßige Schichtbildung erreicht werden.
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Bei einer Ausführungsform wird der atmosphärische Plasmastrahl mit einer Plasmadüse erzeugt, wobei die Plasmadüse eine Düsenöffnung aufweist, aus der im Betrieb der Plasmastrahl austritt. Auf diese Weise kann die Richtung des Plasmastrahls durch die Ausrichtung der Plasmadüse eingestellt werden, so dass eine zielgenaue Beaufschlagung der zum Kontakt mit dem Klebstoff vorgesehenen Seite der Displayschutzscheibe ermöglicht wird. Weiterhin lässt sich die relative Positionierung einer solchen Plasmadüse zur Displayschutzscheibe gut automatisieren, so dass ein effizienter Produktionsverlauf ermöglicht wird.
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Bei einer Ausführungsform wird der atmosphärische Plasmastrahl mittels einer bogenartigen Entladung in einem Arbeitsgas erzeugt, wobei die bogenartige Entladung durch Anlegen einer hochfrequenten Hochspannung zwischen Elektroden erzeugt wird. Als Arbeitsgas wird vorzugsweise Stickstoff oder Luft verwendet. Unter einer hochfrequenten Hochspannung wird typischerweise eine Spannung von 1 - 100 kV, insbesondere 1 - 50 kV, vorzugsweise 10 - 50 kV, bei einer Frequenz von 1 - 300 kHz, insbesondere 1 - 100 kHz, vorzugsweise 10 - 100 kHz, weiter bevorzugt 10 - 50 kHz verstanden. Auf diese Weise kann ein Plasmastrahl erzeugt werden, der sich gut fokussieren lässt und sich zudem gut für eine Plasmabeschichtung eignet. Insbesondere weist ein derart erzeugter Plasmastrahl eine verhältnismäßig geringe Temperatur auf, so dass eine Zersetzung des Precursors und eine Beschädigung der Displayschutzscheibe, insbesondere bei einer Displayschutzscheibe aus Kunststoff, verhindert werden kann.
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Bei einer Ausführungsform wird der Precursor in den Plasmastrahl eingeleitet. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Plasmadüse mit integrierter Precursorzufuhr verwendet werden. Der Precursor kann beispielsweise im Bereich des Düsenauslasses der Plasmadüse in den Plasmastrahl eingeleitet werden. Durch die Wechselwirkung des Precursors mit dem Plasmastrahl kann der Precursor chemisch aktiviert werden, so dass er auf der Oberfläche des Bauteils eine dünne und gleichmäßige Schicht bildet. Insbesondere kann der Plasmastrahl eine Polymerisation des Precursors hervorrufen, so dass die Moleküle des Precursors miteinander vernetzen und damit eine vernetzte Schicht auf der Oberfläche des Bauteils bilden. Das Einbringen des Precursors in den Plasmastrahl hat zudem den Vorteil, dass der Precursor fragmentiert und gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt werden kann.
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Aus der
EP 1 230 414 B1 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines atmosphärischen Plasmastrahls zur Behandlung der Oberfläche eines Werkstücks bekannt, bei der in den Bereich des Plasmastrahls ein Precursor eingebracht wird. Der Precursor kann dabei in der Düsenöffnung selbst oder im Bereich strömungsabwärts der Düsenöffnung in den Plasmastrahl eingebracht werden. Der Precursor reagiert dann innerhalb des Plasmas und bildet ein Reaktionsprodukt, das auf der Oberfläche des Bauteils abgeschieden wird. Somit lässt sich die Oberfläche des Bauteils mittels Plasmabeschichtung im Fügebereich gleichmäßig beschichten.
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Das Precursormaterial wird bevorzugt im gasförmigen Zustand in den Plasmastrahl eingebracht. Zudem kann der Precursor auch in einem flüssigen Zustand, zum Beispiel gelöst oder dispergiert in einem Fluid, oder in festem, vorzugsweise pulverförmigem Zustand eingespeist werden. In diesem Fall verdampft bzw. schmilzt das Precursormaterial erst in der Reaktionszone des Plasmastrahls.
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Bei einer Ausführungsform wird als Precursor ein organischer, insbesondere siliziumorganischer, vorzugsweise siliziumorganisch funktionalisierter Precursor verwendet. Durch Verwendung eines solchen Precursors mit einem atmosphärischen Plasmastrahl kann auf der Displayschutzscheibe eine gleichmäßige dünne Feuchtigkeits-Barriereschicht, insbesondere eine Siliziumoxid-haltige Barriereschicht, aufgebracht werden.
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Weiterhin kann als Precursor auch eine Mischung aus mehreren der oben genannten Verbindungen verwendet werden.
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Die zuvor beschriebenen Precursoren haben sich als besonders geeignet erwiesen, um eine gleichmäßige Feuchtigkeits-Barriereschicht auf der Displayschutzscheibe zu erzeugen, die keine optische Beeinträchtigung des Displaybilds hervorruft.
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Bei einer Ausführungsform wird die Feuchtigkeits-Barriereschicht mittels Plasmapolymerisation erzeugt.
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Bei einer Ausführungsform wird der Klebstoff auf die mit der Feuchtigkeits-Barriereschicht versehene Seite der Displayschutzscheibe aufgebracht und danach wird die mit dem Klebstoff versehene Displayschutzscheibe mit dem elektronischen Display zusammengeführt. Bei einer alternativen Ausführungsform wird der Klebstoff auf das elektronische Display aufgebracht und danach wird das mit der Klebstoffschicht versehene Display mit der mit der Feuchtigkeits-Barriereschicht versehenen Seite der Displayschutzscheibe zusammengeführt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Klebstoff so auf die mit der Feuchtigkeits-Barriereschicht versehene Seite der Displayschutzscheibe oder auf das elektronische Display aufgebracht, dass der Klebstoff eine Klebstoffschicht bildet. Nach dem Zusammenfügen von Displayschutzscheibe und Display ist die Klebstoffschicht dann zwischen der Displayschutzscheibe und dem Display angeordnet. Bei der Klebstoffschicht handelt es sich vorzugsweise um eine geschlossene Schicht, die sich über den gesamten Anzeigebereich des Displays erstreckt. Auf diese Weise können Bildbeeinträchtigungen, insbesondere Verzerrungen, des vom Display angezeigten Bilds durch die Klebstoffschicht vermieden werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Verfahrens, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird.
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In der Zeichnung zeigen
- 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Plasmadüse, die für das Verfahren verwendet werden kann,
- 2a-d ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens in schematischer Darstellung und
- 3a-d ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens in schematischer Darstellung.
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1 zeigt in schematischer Schnittansicht zunächst eine Plasmadüse, die in dem beschriebenen Verfahren zum Ausrüsten eines elektronischen Displays mit einer Displayschutzscheibe eingesetzt werden kann.
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Die Plasmadüse 2 weist ein Düsenrohr 4 aus Metall auf, das sich konisch zu einer Düsenöffnung 6 verjüngt. Am der Düsenöffnung 6 entgegengesetzten Ende weist das Düsenrohr 4 eine Dralleinrichtung 8 mit einem Einlass 10 für ein Arbeitsgas auf, beispielsweise für Stickstoff.
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Eine Zwischenwand 12 der Dralleinrichtung 8 weist einen Kranz von schräg in Umfangsrichtung angestellten Bohrungen 14 auf, durch die das Arbeitsgas verdrallt wird. Der stromabwärtige, konisch verjüngte Teil des Düsenrohres wird deshalb von dem Arbeitsgas in der Form eines Wirbels 16 durchströmt, dessen Kern auf der Längsachse des Düsenrohres verläuft. An der Unterseite der Zwischenwand 12 ist mittig eine Elektrode 18 angeordnet, die koaxial in Richtung des verjüngten Abschnittes in das Düsenrohr hineinragt. Die Elektrode 18 ist elektrisch mit der Zwischenwand 12 und den übrigen Teilen der Dralleinrichtung 8 verbunden. Die Dralleinrichtung 8 ist durch ein Keramikrohr 20 elektrisch gegen das Düsenrohr 4 isoliert. Über die Dralleinrichtung 8 wird an die Elektrode 18 eine hochfrequente Hochspannung angelegt, die von einem Transformator 22 erzeugt wird. Der Einlass 10 ist über einen nicht gezeigten Schlauch mit einer unter Druck stehenden Arbeitsgasquelle mit variablem Durchsatz verbunden. Das Düsenrohr 4 ist geerdet. Durch die angelegte Spannung wird eine Hochfrequenzentladung in der Form eines Lichtbogens 24 zwischen der Elektrode 18 und dem Düsenrohr 4 erzeugt.
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Die Begriffe „Lichtbogen“, „Bogenentladung“ bzw. „bogenartige Entladung“ werden vorliegend als phänomenologische Beschreibung der Entladung verwendet, da die Entladung in Form eines Lichtbogens auftritt. Der Begriff „Lichtbogen“ wird anderweitig auch als Entladungsform bei Gleichspannungsentladungen mit im Wesentlichen konstanten Spannungswerten verwendet. Vorliegend handelt es sich jedoch um eine Hochfrequenzentladung in Form eines Lichtbogens, also um eine hochfrequente, bogenartige Entladung.
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Aufgrund der drallförmigen Strömung des Arbeitsgases wird dieser Lichtbogen jedoch im Wirbelkern auf der Achse des Düsenrohres 4 kanalisiert, so dass er sich erst im Bereich der Düsenöffnung 6 zur Wand des Düsenrohres 4 verzweigt. Das Arbeitsgas, das im Bereich des Wirbelkerns und damit in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens 24 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit rotiert, kommt mit dem Lichtbogen in innige Berührung und wird dadurch zum Teil in den Plasmazustand überführt, so dass ein atmosphärischer Plasmastrahl 26 durch die Düsenöffnung 6 aus der Plasmadüse 2 austri tt.
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Zur Plasmabeschichtung einer Oberfläche wird die Oberfläche mit dem Plasmastrahl 26 und einem geeigneten Precursor 28 beaufschlagt. Insbesondere kann der Precursor 28 in den Plasmastrahl 26 eingebracht werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise im Bereich der Düsenöffnung 6 eine Precursorzuleitung angeordnet sein, die den Precursor 28 in den Plasmastrahl 26 einleitet. Eine solche Precursorzuleitung kann auch in die Plasmadüse 2 integriert sein. Beispielsweise kann an die Düsenöffnung 6 ein Rohr mit einer Precursorzuleitung angeschlossen sein, so dass der Plasmastrahl 26 durch das Rohr geführt wird und der Precursor im Rohr in den Plasmastrahl eingebracht wird. Ebenfalls ist eine Precursorzuleitung denkbar, die den Precursor in den Innenraum des Düsenrohrs 4 einbringt. Der Precursor kann auch zusammen mit dem Arbeitsgas durch den Einlass 10 in das Düsenrohr 4 eingebracht werden. Bevorzugt ist es jedoch, den Precursor 28 außerhalb des Düsenrohrs 4 in den Plasmastrahl einzubringen, um den Precursor 28 durch den Lichtbogen 24 oder die hohen Temperaturen innerhalb des Düsenrohrs 4 nicht zu beeinträchtigen.
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Die Wechselwirkung des Plasmastrahls 26 mit dem Precursor 28 führt zu einer Aktivierung und ggf. Fragmentierung des Precursors 28. Der aktivierte Precursor 28 bildet dann beim Auftreffen auf die zu beschichtende Oberfläche eine gleichmäßige Schicht aus.
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Die 2a-d zeigen nun ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Ausrüsten eines elektronischen Displays mit einer Displayschutzscheibe in schematischer Schnittansicht.
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2a zeigt einen ersten Schritt des Verfahrens, bei dem eine Seite 42 einer bereitgestellte Displayschutzscheibe 44, zum Beispiel einer Displayschutzscheibe aus Kunststoff wie Polycarbonat oder PMMA, mit einem atmosphärischen Plasmastrahl 48 und einem Precursor 50 beaufschlagt wird, so dass sich auf der Seite 42 der Displayschutzscheibe 44 eine Feuchtigkeits-Barriereschicht 52 bildet.
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Der atmosphärische Plasmastrahl 48 wird mit einer Plasmadüse 54 erzeugt, die insbesondere wie die in 1 gezeigte Plasmadüse 2 ausgebildet sein kann.
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Der Precursor 50 wird vorzugsweise in den Plasmastrahl 48 eingebracht, so dass dieser durch den Plasmastrahl 48 teilweise fragmentiert und aktiviert wird. Der Precursor 50 kann wie in 2a gezeigt in den Plasmastrahl 48 eingebracht werden, nachdem dieser die Plasmadüse 54 verlassen hat. Alternativ dazu kann der Precursor 50 auch in die Plasmadüse 54, insbesondere in einen Düsenkopf 56 der Plasmadüse 54 oder zusammen mit einem die Plasmadüse 54 versorgenden Arbeitsgas 58 eingebracht werden.
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Bei dem Precursor 50 kann es sich zum Beispiel um eine siliziumorganische Verbindung handeln.Der Precursor 50 wird im Plasmastrahl 48 aktiviert und/oder plasmapolymerisiert, so dass sich auf der Seite 42 der Displayschutzscheibe 44 die Feuchtigkeits-Barriereschicht 52 bildet.
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Der Einsatz der Plasmabeschichtung zur Erzeugung der Feuchtigkeits-Barriereschicht ermöglicht eine einfache Integration der Beschichtung in den Prozessfluss, zum Beispiel als Inline-Beschichtung.
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2b zeigt einen zweiten Schritt des Verfahrens, bei dem auf die mit der Feuchtigkeits-Barriereschicht 52 versehene Seite 42 der Displayschutzscheibe 44 ein Klebstoff 64 aufgebracht wird, so dass die Seite 42 mit einer gleichmäßigen transparenten Klebstoffschicht 66 bedeckt wird.
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2c zeigt einen dritten Schritt des Verfahrens, bei dem ein elektronisches Display 74, beispielsweise ein LED-, OLED- oder TFT-Display, mit der Klebstoffschicht 66 kontaktiert wird. Nach dem Zusammenfügen des elektronischen Displays 74 und der Displayschutzscheibe 44 mit der Klebstoffschicht 66 wird die Klebstoffschicht 66 ausgehärtet, beispielsweise durch UV-Strahlung, so dass die Displayschutzscheibe 44 mit dem Display 74 fest verbunden ist. 2d zeigt das fertige Bauteil 84 mit dem Display 74 und der damit verbundenen Displayschutzscheibe 44.
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Durch die im ersten Schritt (2a) aufgebrachte Feuchtigkeits-Barriereschicht 52 zwischen der Klebstoffschicht 66 und dem Material der Displayschutzscheibe 44, beispielsweise Polycarbonat oder PMMA, wird verhindert, dass Feuchtigkeit aus dem Material der Displayschutzscheibe 44 in die Klebstoffschicht 66 gelangt und dort zu verstärkter Blasenbildung führt. Dadurch stellt die Feuchtigkeits-Barriereschicht 52 die optische Qualität des Bauteils 84 sicher, insbesondere beim Einsatz von Displayschutzscheiben 44 aus Kunststoff.
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Die 3a-d zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Ausrüsten eines elektronischen Displays mit einer Displayschutzscheibe in schematischer Schnittansicht. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3a-d ist eine leichte Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 2a-d. In den 3a-d werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie in 2a-d.
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Bei dem in 3a gezeigten ersten Schritt wird die Displayschutzscheibe 44 analog zu 2a durch Plasmabeschichtung mit der Feuchtigkeits-Barriereschicht 52 beschichtet.
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Das in den 3a-d dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von dem in den 2a-d dargestellten Ausführungsbeispiel, dass der Klebstoff 64 in dem in 3b gezeigten zweiten Schritt nicht auf die Displayschutzscheibe 44 sondern auf das Display 74 aufgebracht wird, so dass sich die Klebstoffschicht 66 auf dem Display 74 bildet.
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In dem in 3c gezeigten dritten Schritt wird dann die Displayschutzscheibe 44 mit der mit der Feuchtigkeits-Barriereschicht 52 versehenen Seite 42 auf das Display 74 mit der Klebstoffschicht 66 aufgelegt.
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Nach dem Aushärten des Kunststoffs, z.B. durch UV-Strahlung, ist die Displayschutzscheibe 44 fest mit dem Display 74 verbunden. 3d zeigt das fertige Bauteil 84 analog zu 2d.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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