EP4526268A1 - Flexibles glaselement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Flexibles glaselement und verfahren zu dessen herstellung

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Publication number
EP4526268A1
EP4526268A1 EP23723832.4A EP23723832A EP4526268A1 EP 4526268 A1 EP4526268 A1 EP 4526268A1 EP 23723832 A EP23723832 A EP 23723832A EP 4526268 A1 EP4526268 A1 EP 4526268A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
glass element
connecting section
glass
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23723832.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lars MÜLLER
Fabian Wagner
Andreas Ortner
Rule Kirchhoff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Publication of EP4526268A1 publication Critical patent/EP4526268A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/24—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding or polishing glass
    • B24B7/242—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding or polishing glass for plate glass
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/301—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements flexible foldable or roll-able electronic displays, e.g. thin LCD, OLED
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133308—Support structures for LCD panels, e.g. frames or bezels
    • G02F1/133331—Cover glasses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13338—Input devices, e.g. touch panels

Definitions

  • the invention generally relates to the structuring of glass.
  • the invention relates to structuring glass in such a way that the glass locally has increased flexibility.
  • Structuring glass to insert openings or depressions of any shape is known from the prior art, for example from DE 10 2018 100 299 Al and DE 10 2018 110 211 Al.
  • EP 3 936 485 A1 describes a flexible element made of an inorganic brittle material and its production.
  • the element has at least three sections, with a first section being arranged between two second sections.
  • the first section includes an array of openings that form passages from one side to the opposite side of the element so that the first section has greater flexibility than the second sections.
  • the first section thus acts like a hinge between the two second sections.
  • the arrangement of the openings is further designed in particular in such a way that bending is made possible.
  • the flexible section may also be desirable to enable the flexible section to be easily stretched or compressed. This is the case, among other things, when mechanical damping of an inner section of the glass element is to be effected relative to surrounding sections separated from the inner section via the flexible section.
  • the problem is that abrupt mechanical shocks can lead to damage.
  • This problem occurs, among other things, in electrical feedthroughs where an impact on the feedthrough conductor, for example, can lead to a crack and thus to a leak in the feedthrough.
  • From WO 2021/061481 A1 an implementation is known in which the glass insulation has a trench, which surrounds the implementation manager. This trench is intended to prevent a crack from propagating due to mechanical impact.
  • the disadvantage here is that although the crack propagation and thus the damage is limited, it still exists. In contrast, it would be desirable to completely avoid damage in order to make the implementation more resistant to repeated mechanical influences.
  • the invention is therefore based on the object of providing a glass element which has the additional properties mentioned above.
  • the object of the invention is also to provide a workpiece that is originally not or only minimally flexible with local flexibility through structuring, in that a certain area can be deflected relative to the remaining element by means of a framing structuring.
  • the structuring should be so pronounced that the deflection is made possible, in particular perpendicular to the workpiece surface, or has at least one vertical component.
  • a glass element is provided with a second section that can be deflected relative to a first section, the first section and the second section being connected to one another via a connecting section, the first section, the second section and the connecting section being formed in one piece and the connecting section being flexibly deformable is designed in such a way that the connecting section is bendable, as well as stretchable or compressible, so that the second section is movable relative to the first section while deforming the connecting section.
  • the structuring of the connecting section can be such that the structuring does not open the volumes that are hermetically separated from one another by the workpiece to one another, so the structuring remains gas-tight.
  • the connecting section can form a gas-tight connection between the first section and the second section.
  • the glass element is plate-shaped, with the first section surrounding the second section.
  • the second section can, for example, form a button opposite the surrounding glass pane, or the surrounding first section, can be actuated, in particular pressed in.
  • the connecting section has a thickness that is at least partially reduced compared to the first and/or second section.
  • the deformability in particular the expansion or compression, can be achieved particularly effectively in that the connecting section has at least one surface offset, such that the connecting section has at least two regions whose surfaces lie at different heights in the direction perpendicular to the surface of the first or second section .
  • an expansion or compression can be translated into a bending of the material between these two areas. The bend allows the two areas to move away from each other or towards each other.
  • the connecting section can have at least one loop or meander.
  • the connecting section thereby receives a cross-sectional shape similar to a bellows, such as in particular a folded or corrugated bellows.
  • Fig. 1 shows a top view of a plate-shaped glass element.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of the plate-shaped glass member.
  • Fig. 3 shows a tubular glass element.
  • Fig. 4 shows a plate-shaped glass element in cross section.
  • Fig. 5 shows a variant of the example of Fig. 4.
  • Fig. 6 shows four examples of glass elements with differently shaped connecting sections.
  • Fig. 7 shows a diagram with stresses occurring on the connecting element and deflections of a section of the glass element under various forces.
  • Fig. 8 shows a glass element with a second section deflected under the influence of force.
  • Fig. 9 shows a diagram with the stresses and forces occurring for a given deflection for various embodiments of glass elements.
  • 10 to 12 show process steps for producing a glass element.
  • Fig. 13 shows a variant of the glass element with oblique offset strips.
  • Fig. 14 shows a switch button with a glass element.
  • Fig. 15 shows a variant of the switch button.
  • Fig. 16 shows a control panel of a smartphone or tablet PC.
  • Fig. 17 shows a sensor with a glass element.
  • Fig. 18 shows an electrical feedthrough
  • Fig. 1 shows a schematic top view of a glass element 1.
  • the glass element 1 is designed in the shape of a plate or disk.
  • the glass element 1 is divided into a first section 3, a second section 5 and a connecting section 7 connecting the two sections 3, 5.
  • the three sections 3, 5, 7 mentioned are designed in one piece or monolithically. This means in particular that the three sections 3, 5, 7 are formed from the same glass.
  • the first region 3 surrounds the second region 5 in the case of a plate or disk-shaped glass element 1, so that the second section 5 is preferably completely surrounded by the first section 3.
  • the connecting section 7 here accordingly has the shape of a closed or circumferential ring, which encloses the second section 5 and surrounds it in a ring.
  • the connecting section 7 has sharp corners. In practice, contrary to what is shown, it may generally be advantageous for the connecting section 7 to have corners that are rounded to facilitate deformation.
  • the connecting section 7 is designed to be flexible and can in particular be stretched or compressed. In the example shown, the elasticity is particularly important. Because the connecting section 7 can be stretched, it is possible to deflect the second region 5 relative to the first region 3 in a direction perpendicular to the surface.
  • the connecting section 7 enables a movement of the second section 5 relative to the first section 3 in a direction with a component perpendicular to the surface of the second section 5.
  • this movement can also be exactly perpendicular to the surface, or along the surface normal of the second section 5.
  • movements that are essentially vertical may also be desired.
  • this is understood to mean a movement whose movement component perpendicular to the surface of the second section 5 is greater in magnitude than the amount of the movement component along, i.e. parallel to the surface of the second section 5.
  • the glass element 1 has two opposite sides 10, 11.
  • the second section 5 can be deflected in the direction perpendicular to the sides 10, 11 by a force, for example by pressure with a finger.
  • the second section 5 is shown in a deflected position; the direction of the deflection is symbolized by an arrow.
  • a bend and on the other hand also an expansion of the connecting section 7 is required.
  • the glass element 1 is designed as a tube.
  • the sections 3, 5, 7 are longitudinal sections of the pipe here, the two sections 3, 5 being connected to one another by the connecting section 7. Because the connecting section 7 is not only bendable, but also stretchable or compressible, this arrangement enables the two sections 3, 5 to be angled towards one another.
  • FIGS. 1 to 3 show a section of a glass element 1 in cross section.
  • the glass element 1 has a first section 3 and a second section 5, which are connected to one another via a connecting section 7, the connecting section 7 having a certain flexibility that allows expansion or compression, as well as bending, so that the two sections 3, 5 can be tilted against each other, as well as transversely to their sides 10, 11.
  • the connecting section 7, as in the example shown, has a reduced thickness at least in some areas compared to the first or second section 3, 5. This already enables easier bending of the glass element 1 at the connecting section 7.
  • the glass element 1 is preferably structured in such a way that the thickness, which is reduced at least in some areas compared to the first or second section 3, 5, has a value in the range from 10 pm to 200 pm, preferably in the range 20 pm to 100 pm.
  • the connecting section 7 has at least one step or surface offset 8, such that the connecting section 7 has at least two strips 70, 71, the surfaces of which lie at different heights in the direction perpendicular to the surface of the first or second section 3, 5.
  • These offset strips 70, 71 can in particular be connected to one another by a further strip of the connecting section 7.
  • Such a strip is referred to below as a dislocation web.
  • the displacement web 9 is preferably tilted in its orientation by 90° relative to the orientation of the sides of the sections 3, 5. If the sides 10, 11 of sections 3, 5 are horizontal, the displacement web 9 is oriented vertically.
  • the tilting does not have to be exactly 90°; in general, the offset web 9 can be oriented relative to one of the sides 10, 11 of one of the sections 3, 5 in such a way that there is an angle in the range of 60° between the side 10, 11 and the surface of the offset web 9 ° to 120°, preferably from 80° to 100°.
  • the extensibility and compressibility of the connecting section 7 is caused by the fact that the connecting section 7 has regions that are inclined towards one another Has surfaces or surfaces with varying surface normals. This means that expansion or compression can easily be translated into a slight change in the angle between the surfaces.
  • the surface of the connecting section 7 is shaped such that at least one throat or channel 13 is formed. This feature is not limited to the specific example.
  • the connecting section 7 can then be stretched or compressed in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the channel 13. Particularly preferably, several channels 13 are formed in such a way that adjacent channels are opened towards different sides 10, 11 of the glass element 1. If the connecting section 7 is annular, this also applies to the one or more channels 13.
  • the connecting section has at least 3, or according to another further development, at least 5 channels 13.
  • the connecting section 7 has at most 200, preferably at most 100, channels.
  • the number of channels 13 is preferably limited to a maximum of 50, in particular a maximum of 20, in order to reduce the manufacturing effort.
  • the channels 13 generally and preferably typically run concentrically.
  • FIG. 4 there is only a single offset web 9, which forms the side wall of two adjacent channels 13.
  • a higher ability to stretch or compress is achieved if several such dislocation webs 9 are present.
  • 5 shows an example of a general embodiment in which the connecting section 7 has a groove 13 which runs at a distance from the transitions from the connecting section 7 to the adjacent first and second sections 3, 5. This channel 13 can be delimited by two such displacement webs 9, as shown.
  • the shape of the connecting section 7 can also be described as meaning that the connecting section 7 has at least one loop or meander. Part of this loop or meander is the channel 13, or the sequence of channels 13 opened on opposite sides 10, 11 of the glass element 1. As can be seen from the embodiments of FIGS.
  • the connecting section 7 is designed as a continuous connection without openings.
  • the connecting section 7 forms a fluid-tight, in particular also gas-tight, connection between the first section 3 and the second section 5.
  • a channel 13, as shown in FIG. 5, can now be varied in various ways with regard to its shape.
  • Fig. 6 shows four different configurations of a channel 13 of the connecting section 7.
  • the middle channel 13 is narrow and flat.
  • the channel 13 is also flat, but wide.
  • a narrow but deep channel 13 is provided.
  • example d) has a groove that is both wide and deep.
  • glass elements 1 with a thickness of 1 mm were used.
  • the glass thickness in the connecting section 7 is reduced by a factor of 20 to 0.05 mm.
  • the transitions between the strips 70, 71 and the offset webs 9 are, unlike shown in the figures, slightly rounded with edge radii of 0.025 mm on all edges.
  • their width was 0.9 mm each.
  • the width was a quarter of this value, i.e. approximately 0.225 mm. It can be seen that the representation in FIG. 6 is not to scale in this regard, since the narrow stripes and webs of the calculated examples are significantly narrower in relation to the wide stripes and webs than shown in the schematic representation.
  • Fig. 7 shows a diagram with tensions occurring on differently shaped connecting elements and the resulting deflections under different forces.
  • the connecting sections 7 are under the Diagram shown schematically and labeled with letters a) - d). These letters identify the embodiments shown in Fig. 6.
  • the deflection of the second section 5 relative to the first section 3 under the action of force perpendicular to one of the sides 10 or 11 and the resulting deflection perpendicular to the side 10 or 11 were calculated.
  • the four embodiments are in Fig. 7 from left to right in descending order in terms of the maximum voltage that occurs during deflection. Incidentally, the maximum tension occurs on an inner edge that is under tensile stress.
  • the different embodiments behave very differently in terms of maximum tension and deflection.
  • the embodiments with narrow channels are characterized by smaller deflections and at the same time lower maximum principal stresses.
  • the embodiments with wide channels 13 have comparatively large deflections and also large maximum tensions for a given force.
  • the maximum tensile stresses that occur depend on the shape and dimensions of the connecting section.
  • the connecting section 7 can be designed so that a maximum stress is created at the connecting section 7 in the event of a load, which is less than 400 MPa, preferably less than 200 MPa, in particular less than 100 MPa and most preferably less than 80 MPa.
  • Maximum voltage refers in particular to the maximum deflection given by the respective application.
  • a switch can have a stop that limits the deflection.
  • the maximum voltages mentioned above then refer to the maximum deflection determined by the stop.
  • Fig. 8 shows the embodiment according to Fig. 6 b) under the influence of a force F.
  • the force F causes the second section 5 to be deflected perpendicular to the surface or to the sides 10, 11.
  • the area of the maximum tensile stress 15, which occurs on the inner edge at the transition from the connecting section 7 to the first section 3, is marked in Fig. 8.
  • Fig. 9 shows a diagram with the stresses and forces occurring for a given deflection for the same embodiments Glass elements 1, which are also the basis for the diagram in FIG.
  • the values obtained through simulation calculations refer to a deflection of 0.03 mm.
  • the values associated with the solid line indicate the maximum stresses that occur for the deflection of 0.03 mm.
  • the values associated with the dashed line are the forces required for the deflection mentioned.
  • the required force (dashed curve) for the same deflection is 10 times smaller for the embodiment according to FIG. 6 b) (in the diagram on the left) than for the embodiment according to FIG. 6 c).
  • the voltages only vary by a factor of 4 with the maximum value in the “narrow and short” variant according to Fig. 6 a).
  • the widths of the strips 70, 71 and the offset web 9 can be averaged for exact determination.
  • the average width dimension ends at the center line of the offset strip 9.
  • the average width dimension B is shown in FIG. 5 for illustrative purposes.
  • the sum of the widths of two strips 70, 71 is preferably at least a factor of 3 larger than the width of the offset web 9. This is the case, for example, in the example of FIG. 6 b).
  • the section 7 is structured in such a way that the tensions in the material of the element, i.e. in the glass, are caused by a Movement of the second section 5 relative to the first section 3 is reduced by at least 50%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 99%, in comparison to the movement, such as a bending of an unstructured section, in particular an unstructured section without a reduction in thickness.
  • the relative deflection of the two sections 3, 5 also depends on the width of the connecting section 7.
  • the connection area 7 has a width that is at least 10% of the thickness of the glass element 7.
  • the aforementioned condition applies in relation to the greater of the thicknesses. More preferred is a width of the connecting section 7 that is at least 20% of the thickness of the glass element 1.
  • a width of the connecting section 7 of at least 50% of the glass thickness is particularly preferred. If the width is too large, the stability of the glass element 1 can also be reduced. It is therefore generally preferred if the width of the connecting section is at most 150% of the thickness of the glass element 1.
  • a glass element 1 as described here can be produced by first providing a preform of a glass element and subsequently selectively removing material from the preform, so that the removal of the material creates a connecting section 7 which connects adjacent sections, namely a first Section 3 and a second section 5 connects and which is bendable, as well as stretchable or compressible, so that the first and second sections 3, 5 are movable relative to one another.
  • a connecting section 7 which connects adjacent sections, namely a first Section 3 and a second section 5 connects and which is bendable, as well as stretchable or compressible, so that the first and second sections 3, 5 are movable relative to one another.
  • To remove the material several methods can be used and, if necessary, combined. These methods may include structuring laser ablation, selective laser etching, ablation with etching, etching with masking, in particular a lithography method, sandblasting and ultrasonic oscillating lapping.
  • the substrate After inserting at least two filament-shaped lesions, the substrate is exposed to an etching medium, which removes material from the substrate and expands the at least two filament-shaped lesions into filaments, with at least two filaments being connected to form a cavity. Such a cavity can then form a channel 13 of the connecting section 7.
  • the material can be removed by etching, in particular with the prior creation of filamentous damage, or, as described above, by ablation or by abrasive removal.
  • a masking 17 in the form of a structured coating is applied to a glass element preform 2 as shown in FIG. 10. This can also be done by applying the layer in an unstructured manner and then structuring it, for example lithographically.
  • the masking 17 is structured so that it has openings 19.
  • glass is removed in the area of the openings 19, so that the glass thickness is locally reduced and depressions are created.
  • the masking 17 can be removed and, as shown in FIG. 12, a glass element 1 is obtained in which the depressions form grooves 13 of a flexible connecting section 7 which are open towards opposite sides.
  • the glass can be removed abrasive, for example by sandblasting, or by etching.
  • the glass element 1 can also be further processed after the structuring and the resulting production of the connecting section 7.
  • the idea here is, among other things, to process the surface of the glass element 1 on one or both sides. Such processing can include a coating on one or both sides. Pre-tensioning is also particularly important. Is preferred in particular a chemical bias. According to a further development, the glass element 1 is accordingly chemically toughened. It is also advisable that the prestressing is carried out after structuring, i.e. after the production of the connecting section 7. In this case, the glass element including the connecting section 7 is accordingly prestressed, in particular chemically prestressed. As a result of the prestressing, a compressive stress zone is present on both sides of the glass element, including the opposite surfaces of the connecting section 7.
  • the compressive stress is caused by an exchange layer created by the prestressing.
  • the exchange layer ions of the glass are at least partially exchanged for larger ions.
  • the exchange of sodium ions with potassium ions is common.
  • the exchange layer on both sides has an increased potassium concentration compared to the glass inside the glass element.
  • Fig. 13 shows a variant of the glass element 1 with at least one offset strip 9 running obliquely to the surface of the glass element 1, i.e. at an angle to at least one of the sides 10, 11.
  • several offset strips 9 are arranged obliquely, as in the example shown.
  • the angle of the surfaces of at least one of the dislocation strips 9 deviates from a 90 ° angle to the sides 10, 11.
  • This arrangement also means that the channels 13 are arranged obliquely when viewed in cross section.
  • the center plane 14 of the channels 13 is accordingly also oblique to the sides 10, 11.
  • the force required for a deflection becomes dependent on the direction of the deflection, so that, for example, the force for a deflection is in a direction from side 10 towards side 11 differs from a deflection in the opposite direction.
  • the connecting section 7 is shaped in such a way that the forces for deflections of the sections 3, 5 differ relative to one another when these deflections occur in opposite directions.
  • Such an asymmetry of the deflection forces can also be achieved with shapes other than the oblique grooves 13 described above.
  • the 14 shows a control element, in particular a manually operated switch button 21.
  • the control surface of the switch button 21 is formed by a glass element 1 according to this disclosure.
  • an electrical switch covered by the glass element 1 can be operated.
  • the second section 5 represents an operating element with which a switch button 21 located underneath can be actuated.
  • Fig. 15 shows a variant in which the glass element 1 itself is part of an electrical switch.
  • a switching contact 24 for example in the form of a conductive coating, is arranged on the glass element 1.
  • the second section 5 By pressing on the second section 5, it can be moved in the direction of a further switching contact 22, so that the two switching contacts 22, 24 touch each other and establish electrical contact, or close a circuit.
  • the glass element 1 or more specifically the second section 5 is used as part of an electrical switch.
  • the deflection of the second section 5 relative to the first section 3 can serve, among other things, to provide the operator with haptic feedback.
  • a possible application here is the cover of a display, such as a display on a smartphone or tablet PC.
  • the cover panel can thus be provided with an integrated control switch by the movable second section 5.
  • One such example is shown in the mobile electronic device 20 shown in FIG.
  • the cover panel 20 is formed by a glass element 1 according to this disclosure.
  • the display 27 is covered by the first section 3 of the glass element 1.
  • the second section 5 is a button, as shown, for example, in FIG. 14 or FIG. 15. This control element can serve as a so-called “home button”.
  • the glass element 1 can be used as part of a sensor 29.
  • the sensor 29 can in particular be designed to detect the deflection of the second section 5, for example by forces or pressures to eat.
  • the connecting section 7 is flexible and at the same time can be designed to be fluid-tight.
  • One possibility, which is also implemented in the example shown in FIG. 17, is an optical detection of the deflection of the second section 5.
  • a laser diode 31 is provided, the laser beam 32 of which is directed onto the second section 5.
  • the laser beam 5 reflected from the surface of the glass element 1 or from the second section 5 is detected by a detector 33.
  • a deflection of the second section 5 results in a change in the position of the point of impact of the laser beam 32 on the detector.
  • Another possibility is, for example, capacitive detection.
  • the second section can be provided with an electrode, for example with an electrically conductive coating. A change in position of the second section 5 can then be detected based on the change in the distance to a second electrode and the associated change in capacitance.
  • the glass element 1 can also be part of an actuator 30.
  • the second section 5 could be actively moved to deflect a laser beam 32.
  • Such an electrical feedthrough 35 is shown in the example of FIG is sealingly connected to the glass of the glass element 1, and wherein the glass element 1 is connected to a flange or a socket 37 at the first section 3, such that the feedthrough conductor 41 is held at a distance from the socket and the glass element 1 provides electrical insulation for the feedthrough conductor 41 provides opposite the socket, and wherein the connecting section 7 extends between the socket 37 and the feedthrough conductor 41 and in a ring shape around the feedthrough conductor 41.
  • connection area 7 The special design of the connection area 7, the stretchable and compressible, and therefore also tiltable, makes it possible to absorb both lateral and axial shocks acting on the feedthrough conductor without damaging the feedthrough 35.
  • the glass element 1 is connected to the socket 37 by means of a glass solder 39.
  • the feedthrough conductor 41 can also be fastened with glass solder in a suitable opening in the second section 5 of the glass element 1. This embodiment makes it possible to prefabricate the glass element 1 with the structuring of the connecting section 7 and then to complete the feedthrough 35 by assembling the feedthrough conductor 41 and socket 37 and preferably hermetically connecting these components with glass solder 39.
  • the feedthrough can also be produced first by glazing the feedthrough conductor 41 into the socket 37 and then subsequently structuring the glazing by removing glass to produce the connecting section 7.
  • the feedthrough conductor 41 and the socket 37 are held in a mold and the gap is filled with glass material. The arrangement is then heated until the glass material melts and forms a glass element or a glass preform.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Glaselement (1) mit einem gegenüber einem ersten Abschnitt (3) auslenkbaren zweiten Abschnitt (5), wobei der erste Abschnitt (3) und der zweite Abschnitt (5) über einen Verbindungsabschnitt (7) miteinander verbunden sind, wobei der erste Abschnitt (3), der zweite Abschnitt (5) und der Verbindungsabschnitt einstückig ausgebildet sind und wobei der Verbindungsabschnitt (7) flexibel verformbar ausgebildet ist, derart, dass der Verbindungsabschnitt biegbar, sowie dehnbar oder stauchbar ist, so dass der zweite Abschnitt (5) gegenüber dem ersten Abschnitt (3) unter Verformung des Verbindungsabschnitts (7) bewegbar ist.

Description

Flexibles Glaselement und Verfahren zu dessen Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft allgemein das Strukturieren von Glas. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Strukturierung von Glas derart, dass das Glas lokal eine erhöhte Flexibilität erhält.
Das Strukturieren von Glas zum Einfügen von Öffnungen oder Vertiefungen beliebiger Form ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 10 2018 100 299 Al und der DE 10 2018 110 211 Al bekannt.
Die EP 3 936 485 Al beschreibt ein flexibles Element aus einem anorganischen spröden Material und dessen Herstellung. Das Element weist mindestens drei Abschnitte auf, wobei ein erster Abschnitt zwischen zwei zweiten Abschnitten angeordnet ist. Der erste Abschnitt umfasst eine Anordnung von Öffnungen, die Durchgänge von einer Seite zu der gegenüberliegenden Seite des Elements bilden, so dass der erste Abschnitt eine höhere Flexibilität als die zweiten Abschnitte aufweist. Der erste Abschnitt wirkt damit wie ein Scharnier zwischen den beiden zweiten Abschnitten. In einigen Fällen kann es allerdings unerwünscht oder nachteilig sein, dass ein Glaselement Durchgangsöffnungen aufweist. Dies kann etwa dann der Fall sein, wenn das Glaselement gasdicht sein und/oder eine Abschirmung gegen Schmutz oder Feuchtigkeit bieten soll. Die Anordnung der Öffnungen ist weiterhin insbesondere so ausgebildet, dass eine Biegung ermöglicht wird. Wünschenswert kann es darüber hinaus aber auch sein, eine einfache Dehnung oder Stauchung des flexiblen Abschnitts zu ermöglichen. Dies ist unter anderem dann der Fall, wenn eine mechanische Dämpfung eines inneren Abschnitts des Glaselements gegenüber vom inneren Abschnitt über den flexiblen Abschnitt getrennten, umgebenden Abschnitten bewirkt werden soll. Gerade bei Glas als sprödhartem Werkstoff besteht an sich das Problem, dass abrupte mechanische Stöße zu einer Beschädigung führen können. Unter anderem tritt dieses Problem bei elektrischen Durchführungen auf, bei denen eine Stoßeinwirkung beispielsweise auf den Durchführungsleiter zu einem Riss und damit zu einer Undichtigkeit der Durchführung führen kann. Aus der WO 2021/061481 Al ist dazu eine Durchführung bekannt, bei welcher die Glasisolation einen Graben aufweist, welcher den Durchführungsleiter umgibt. Dieser Graben soll verhindern, dass sich ein Riss aufgrund einer mechanischen Einwirkung weiter fortpflanzt. Nachteilig ist hier, dass zwar die Rissfortpflanzung und damit die Beschädigung begrenzt wird, aber dennoch vorhanden ist. Wünschenswert wäre es demgegenüber, Beschädigungen ganz zu vermeiden, um eine Durchführung widerstandsfähiger gegenüber wiederholten mechanischen Einwirkungen zu machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Glaselement zur Verfügung zu stellen, welches die vorstehend genannten zusätzlichen Eigenschaften aufweist. Aufgabe der Erfindung ist auch, ein originär nicht oder nur minimal flexibles Werkstück durch eine Strukturierung mit einer lokalen Flexibilität zu versehen, indem ein bestimmtes Gebiet durch eine umrahmende Strukturierung gegenüber dem restlichen Element auslenkbar wird. Die Strukturierung soll so ausgeprägt sein, dass die Auslenkung insbesondere senkrecht zur Werkstückoberfläche ermöglicht wird, beziehungsweise mindestens eine senkrechte Komponente aufweist.
Dazu ist ein Glaselement mit einem gegenüber einem ersten Abschnitt auslenkbaren zweiten Abschnitt vorgesehen, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, wobei der erste Abschnitt, der zweite Abschnitt und der Verbindungsabschnitt einstückig ausgebildet sind und wobei der Verbindungsabschnitt flexibel verformbar ausgebildet ist, derart, dass der Verbindungsabschnitt biegbar, sowie dehnbar oder stauchbar ist, so dass der zweite Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt unter Verformung des Verbindungsabschnitts bewegbar ist.
Insbesondere kann die Strukturierung des Verbindungsabschnitts dergestalt sein, dass die Strukturierung die durch das Werkstück voneinander hermetisch getrennten Volumina nicht zueinander öffnet, die Strukturierung also gasdicht bleibt. Demgemäß kann der Verbindungsabschnitt in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung eine gasdichte Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Glaselement plattenförmig ausgebildet, wobei der erste Abschnitt den zweiten Abschnitt umgibt. In diesem Fall kann der zweite Abschnitt beispielsweise einen Knopf bilden, der gegenüber der umgebenden Glasscheibe, beziehungsweise dem umgebenden ersten Abschnitt betätigbar, insbesondere eindrückbar ist.
Um die Verformbarkeit des Verbindungsabschnitts zu erleichtern, ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Verbindungsabschnitt eine zumindest bereichsweise gegenüber dem ersten und/oder zweiten Abschnitt reduzierte Dicke aufweist.
Die Verformbarkeit, insbesondere auch die Dehnung oder Stauchung kann besonders wirkungsvoll dadurch erzielt werden, indem der Verbindungsabschnitt zumindest eine Oberflächenversetzung aufweist, dergestalt, dass der Verbindungsabschnitt mindestens zwei Bereiche aufweist, deren Oberflächen in Richtung senkrecht zur Oberfläche des ersten oder zweiten Abschnitts auf unterschiedlichen Höhen liegen. Durch diese Formgebung kann eine Dehnung oder Stauchung in eine Biegung des Materials zwischen diesen beiden Bereichen übersetzt werden. Durch die Biegung können sich die beiden Bereiche voneinander weg, oder aufeinander zu bewegen. Insbesondere kann der Verbindungsabschnitt zumindest eine Schlaufe oder Mäander aufweisen. Der Verbindungsabschnitt erhält dadurch eine Querschnittform ähnlich zu einem Balg, wie insbesondere einem Falten- oder Wellbalg.
Die Erfindung wird nachfolgend genauer anhand der beigefügten Figuren erläutert. In den Figuren verweisen gleiche Bezugszeichen jeweils auf gleiche oder entsprechende Elemente.
Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf ein plattenförmiges Glaselement.
Fig. 2 ist eine Querschnittansicht des plattenförmigen Glaselements.
Fig. 3 zeigt ein rohrförmiges Glaselement.
Fig. 4 zeigt ein plattenförmiges Glaselement im Querschnitt.
Fig. 5 zeigt eine Variante des Beispiels der Fig. 4.
Fig. 6 zeigt vier Beispiele von Glaselementen mit unterschiedlich geformten Verbindungsabschnitten.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm mit auftretenden Spannungen am Verbindungselement und Auslenkungen eines Abschnitts des Glaselements unter verschiedenen Krafteinwirkungen. Fig. 8 zeigt ein Glaselement mit unter Krafteinwirkung ausgelenktem zweiten Abschnitt.
Fig. 9 zeigt ein Diagramm mit den für eine vorgegebene Auslenkung auftretenden Spannungen und Kräften für verschiedene Ausführungsformen von Glaselementen.
Fig. 10 bis Fig. 12 zeigen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Glaselements.
Fig. 13 zeigt eine Variante des Glaselements mit schräg verlaufenden Versetzungsstreifen.
Fig. 14 zeigt einen Schaltknopf mit einem Glaselement.
Fig. 15 zeigt eine Variante des Schaltknopfs.
Fig. 16 zeigt eine Bedienblende eines Smartphones oder Tablet-PCs.
Fig. 17 zeigt einen Sensor mit einem Glaselement.
Fig. 18 zeigt eine elektrische Durchführung.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Glaselement 1. Das Glaselement 1 ist gemäß einer Ausführungsform, die auch dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel zugrunde liegt, platten- oder scheibenförmig ausgebildet. Das Glaselement 1 untergliedert sich in einen ersten Abschnitt 3, einen zweiten Abschnitt 5 und einen die beiden Abschnitte 3, 5 verbindenden Verbindungsabschnitt 7. Die genannten drei Abschnitte 3, 5, 7 sind einstückig, beziehungsweise monolithisch ausgebildet. Dies bedeutet insbesondere, dass die drei Abschnitte 3, 5, 7 aus dem gleichen Glas geformt sind. Allgemein, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel ist es bevorzugt, dass der erste Bereich 3 den zweiten Bereich 5 im Falle eines platten- oder scheibenförmigen Glaselements 1 umgibt, so dass der zweite Abschnitt 5 vorzugsweise vollständig vom ersten Abschnitt 3 umgeben ist. Der Verbindungsabschnitt 7 hat hier demgemäß die Form eines geschlossenen oder umlaufenden Rings, welcher den zweiten Abschnitt 5 einschließt und ringförmig umgibt. Im dargestellten, rein schematischen Beispiel weist der Verbindungsabschnitt 7 scharfe Ecken auf. In der Praxis kann es anders als dargestellt zur Erleichterung der Deformation allgemein von Vorteil sein, wenn der Verbindungsabschnitt 7 Ecken aufweist, die abgerundet sind. Der Verbindungsabschnitt 7 ist flexibel ausgebildet und kann insbesondere gedehnt oder gestaucht werden. In dem dargestellten Beispiel ist insbesondere die Dehnfähigkeit von Belang. Dadurch, dass der Verbindungsabschnitt 7 gedehnt werden kann, ist es möglich, den zweiten Bereich 5 gegenüber dem ersten Bereich 3 in Richtung senkrecht zur Oberfläche auszulenken. Allgemein, ohne Beschränkung auf bestimmte Ausführungsbeispiele ist daher in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Verbindungsabschnitt 7 eine Bewegung des zweiten Abschnitts 5 gegenüber dem ersten Abschnitt 3 in eine Richtung mit einer Komponente senkrecht zur Oberfläche des zweiten Abschnitts 5 ermöglicht. Insbesondere kann diese Bewegung auch genau senkrecht zur Oberfläche, beziehungsweise entlang der Oberflächennormale des zweiten Abschnitts 5 sein. Gegebenenfalls können auch Bewegungen gewünscht sein, die im Wesentlichen senkrecht sind. Im Sinne dieser Offenbarung wird darunter eine Bewegung verstanden, deren Bewegungskomponente senkrecht zur Oberfläche des zweiten Abschnitts 5 betragsmäßig größer ist, als der Betrag der Bewegungskomponente entlang, also parallel zur Oberfläche des zweiten Abschnitts 5.
Dies ist genauer anhand der schematischen Querschnittansicht eines plattenförmigen Glaselements 1 gemäß Fig. 2 verdeutlicht. Das Glaselement 1 weist zwei gegenüberliegenden Seiten 10, 11 auf. Durch eine Krafteinwirkung, beispielsweise durch Druck mittels eines Fingers kann der zweite Abschnitt 5 in Richtung senkrecht zu den Seiten 10, 11 ausgelenkt werden. In Fig. 2 ist der zweite Abschnitt 5 in ausgelenkter Position dargestellt, die Richtung der Auslenkung ist mit einem Pfeil symbolisiert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist für die Auslenkung des zweiten Abschnitts 5 einerseits eine Biegung, sowie andererseits auch eine Dehnung des Verbindungsabschnitts 7 erforderlich.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 3. Bei dieser Ausführungsform ist das Glaselement 1 als Rohr ausgebildet. Die Abschnitte 3, 5, 7 sind hier Längsabschnitte des Rohrs, wobei die beiden Abschnitte 3, 5 durch den Verbindungsabschnitt 7 miteinander verbunden sind. Dadurch, dass der Verbindungsabschnitt 7 nicht nur biegbar, sondern auch dehn- oder stauchbar ist, ermöglicht diese Anordnung, die beiden Abschnitte 3, 5 zueinander abzuwinkeln.
Wie der in den Fig. 1 bis 3 nur schematisch gezeigte Verbindungsabschnitt 7 geformt ist, um eine solche Deformation zu ermöglichen, wird im Folgenden anhand verschiedener Ausführungsformen genauer erläutert. Fig. 4 zeigt dazu ein Ausschnitt eines Glaselements 1 im Querschnitt. Das Glaselement 1 weist einen ersten Abschnitt 3 und einen zweiten Abschnitt 5 auf, die über einen Verbindungsabschnitt 7 miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsabschnitt 7 eine gewisse Flexibilität aufweist, die eine Dehnung oder Stauchung, sowie auch eine Biegung ermöglicht, so dass die beiden Abschnitte 3, 5 gegeneinander verkippt, als auch quer zu deren Seiten 10, 11 versetzt werden können.
Um diese Flexibilität zu ermöglichen, weist der Verbindungsabschnitt 7 wie auch im dargestellten Beispiel zumindest bereichsweise eine gegenüber dem ersten oder zweiten Abschnitt 3, 5 reduzierte Dicke auf. Dies ermöglicht bereits eine einfachere Verbiegung des Glaselements 1 am Verbindungsabschnitt 7. Das Glaselement 1 ist vorzugsweise so strukturiert, die zumindest bereichsweise gegenüber dem ersten oder zweiten Abschnitt 3, 5 reduzierte Dicke einen Wert im Bereich von 10 pm bis 200 pm, bevorzugt im Bereich von 20 pm bis 100 pm aufweist.
Um eine Dehn- oder Stauchbarbeit des Verbindungsabschnitts 7 zu ermöglichen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform allgemein und ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel vorgesehen, dass der Verbindungsabschnitt 7 zumindest eine Stufe oder Oberflächenversetzung 8 aufweist, dergestalt, dass der Verbindungsabschnitt 7 mindestens zwei Streifen 70, 71 aufweist, deren Oberflächen in Richtung senkrecht zur Oberfläche des ersten oder zweiten Abschnitts 3, 5 auf unterschiedlichen Höhen liegen. Diese versetzten Streifen 70, 71 können insbesondere durch einen weiteren Streifen des Verbindungsabschnitts 7 miteinander verbunden sein. Ein solcher Streifen wird im Folgenden als Versetzungssteg bezeichnet. Bevorzugt ist der Versetzungssteg 9 wie auch bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel in seiner Orientierung um 90° gegenüber der Orientierung der Seiten der Abschnitte 3, 5 verkippt. Liegen die Seiten 10, 11 der Abschnitte 3, 5 also waagerecht, so ist der Versetzungssteg 9 senkrecht orientiert. Die Verkippung muss nicht genau 90° betragen, allgemein kann der Versetzungssteg 9 gegenüber einer der Seiten 10, 11 eines der Abschnitte 3, 5 so orientiert sein, dass zwischen der Seite 10, 11 und der Oberfläche des Versetzungssteg 9 ein Winkel im Bereich von 60° bis 120°, vorzugsweise von 80° bis 100° besteht.
Allgemein wird die Dehn- und Stauchbarkeit des Verbindungsabschnitts 7 dadurch bewirkt, dass der Verbindungsabschnitt 7 Bereiche mit zueinander geneigten Flächen, beziehungsweise Flächen mit variierender Oberflächennormale aufweist. Dadurch kann eine Dehnung oder Stauchung einfach in eine leichte Änderung des Winkels zwischen den Flächen übersetzt werden. Wie anhand der Fig. 4 ersichtlich, ist die Oberfläche des Verbindungsabschnitts 7 so geformt, dass zumindest eine Kehle oder Rinne 13 gebildet wird. Dieses Merkmal ist nicht auf das spezielle Beispiel beschränkt. Der Verbindungsabschnitt 7 ist dann in Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Rinne 13 dehn- oder stauchbar. Besonders bevorzugt werden mehrere Rinnen 13 gebildet, dergestalt, dass benachbarte Rinnen zu unterschiedlichen Seiten 10, 11 des Glaselements 1 hin geöffnet sind. Sofern der Verbindungsabschnitt 7 ringförmig verläuft, gilt dies auch für die eine oder mehreren Rinnen 13. Ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel ist in Weiterbildung dieser Ausführungsform vorgesehen, dass der Verbindungsabschnitt zumindest 3, oder gemäß noch einer Weiterbildung mindestens 5 Rinnen 13 aufweist. Mit der Anzahl der Rinnen steigt bei gegebener Breite der Rinnen auch die gesamte Breite des Verbindungsabschnitts. Daher ist es andererseits günstig, wenn der Verbindungsabschnitt 7 höchstens 200, bevorzugt höchstens 100 Rinnen aufweist. Bevorzugt ist aber die Anzahl der Rinnen 13 auf höchstens 50, insbesondere höchstens 20 beschränkt, um den Fertigungsaufwand zu reduzieren. Die Rinnen 13 verlaufen Allgemein und bevorzugt typischerweise konzentrisch.
Bei dem Beispiel der Fig. 4 ist nur ein einzelner Versetzungssteg 9 vorhanden, welcher die Seitenwandung zweier benachbarter Rinnen 13 bildet. Eine höhere Dehnoder Stauchfähigkeit wird erreicht, wenn mehrere solcher Versetzungsstege 9 vorhanden sind. Fig. 5 zeigt dazu ein Beispiel einer allgemeinen Ausführungsform bei welchem der Verbindungsabschnitt 7 eine Rinne 13 aufweist, die beabstandet zu den Übergängen vom Verbindungsabschnitt 7 zu den angrenzenden ersten und zweiten Abschnitten 3, 5 verläuft. Diese Rinne 13 kann wie dargestellt von zwei solchen Versetzungsstegen 9 begrenzt werden. Die Form des Verbindungsabschnitts 7 kann auch dahingehend beschrieben werden, dass der Verbindungsabschnitt 7 zumindest eine Schlaufe oder Mäander aufweist. Bestandteil dieser Schlaufe oder Mäander ist die Rinne 13, beziehungsweise die Abfolge von zu gegenüberliegenden Seiten 10, 11 des Glaselements 1 geöffneten Rinnen 13. Wie anhand der Ausführungsformen der Fig. 5 und Fig. 6 ersichtlich, ist der Verbindungsabschnitt 7 als durchgehende Verbindung ohne Öffnungen ausgebildet. Allgemein, ohne Beschränkung auf die speziellen Beispiele ist daher in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass der Verbindungsabschnitt 7 eine fluiddichte, insbesondere auch gasdichte Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt 3 und dem zweiten Abschnitt 5 bildet. Dies ermöglicht in einfacher Weise die Verwendung des Glaselements 1 für Anwendungen, bei denen das Glaselement 1 auch eine Barriere gegenüber der Einwirkung von Gasen oder Flüssigkeiten bieten soll. Beispielsweise ist dies von Vorteil für die Verwendung als Abdeckung von Displays. Das Glaselement 1 gemäß dieser Offenbarung ermöglicht es damit, Displays auch flexibel, insbesondere klapp- oder faltbar auszugestalten.
Eine Rinne 13, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, kann nun hinsichtlich ihrer Form in verschiedener Weise variiert werden. Fig. 6 zeigt vier verschiedene Ausgestaltungen einer Rinne 13 des Verbindungsabschnitts 7. Im Beispiel a) ist die mittlere Rinne 13 schmal und flach ausgebildet. Bei Beispiel b) ist die Rinne 13 ebenfalls flach, dafür aber breit geformt. Bei Beispiel c) ist eine schmale, aber tiefe Rinne 13 vorgesehen. Beispiel d) schließlich weist eine sowohl breite, als auch tiefe Rinne auf. Im Folgenden wird untersucht, wie sich die verschiedenen Rinnenformen auf die Verformbarkeit des Verbindungsabschnitts 7 auswirken. Dazu wurden Glaselemente 1 mit einer Dicke von 1 mm verwendet. Die Glasdicke im Verbindungsabschnitt 7 ist dabei um einen Faktor 20 reduziert auf 0,05 mm. Die Übergänge zwischen den Streifen 70, 71 und den Versetzungsstegen 9 sind anders als in den Figuren dargestellt leicht abgerundet mit Kantenradien von 0,025 mm an allen Kanten. Bei breiten Streifen 70, 71 und breiten Versetzungsstegen betrug deren Breite jeweils 0,9 mm. Bei kurzen Streifen 70, 71 und Versetzungsstegen 9, wie etwa im Beispiel a) der Fig. 6 betrug die Breite ein Viertel dieses Werts, also etwa 0,225 mm. Es ist ersichtlich, dass die Darstellung der Fig. 6 diesbezüglich nicht maßstäblich ist, da die schmalen Streifen und Stege der berechneten Beispiele im Verhältnis zu den breiten Streifen und Stegen nochmals deutlich schmaler sind, als in der schematischen Darstellung gezeigt.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm mit auftretenden Spannungen an verschieden geformten Verbindungselementen und die entstehenden Auslenkungen unter verschiedenen Krafteinwirkungen. Die Verbindungsabschnitte 7 sind unter dem Diagramm schematisch gezeigt und mit Buchstaben a) - d) bezeichnet. Diese Buchstaben kennzeichnen die in Fig. 6 gezeigten Ausführungsformen. Berechnet wurde die Auslenkung des zweiten Abschnitts 5 gegenüber dem ersten Abschnitt 3 unter Krafteinwirkung senkrecht auf eine der Seiten 10 oder 11 und die daraus entstehende Auslenkung senkrecht zur Seite 10 oder 11. Die vier Ausführungsformen sind in Fig.7 von links nach rechts in absteigender Reihenfolge bezüglich der bei Auslenkung auftretenden Maximal Spannung geordnet. Die Maximal Spannung tritt dabei übrigens an einer unter Zugspannung stehenden Innenkante auf. Wie anhand des Diagramms ersichtlich verhalten sich die verschiedenen Ausführungsformen bezüglich der Maximal Spannung und Auslenkung sehr unterschiedlich. Dabei zeichnen sich die Ausführungsformen mit schmalen Rinnen (Ausführungsformen a) und c)) durch geringere Auslenkungen bei gleichzeitig auch geringeren maximalen Hauptspannungen aus. Die Ausführungsformen mit breiten Rinnen 13 weisen demgegenüber bei gegebener Krafteinwirkung vergleichsweise große Auslenkungen und auch große Maximal Spannungen auf. Wie erläutert sind die auftretenden maximalen Zugspannungen abhängig von der Form und den Abmessungen des Verbindungsabschnitts. Generell kann der Verbindungsabschnitt 7 so ausgelegt werden, dass am Verbindungsabschnitt 7 eine Maximal Spannung im Belastungsfall entsteht, die kleiner als 400 MPa, vorzugsweise kleiner als 200 MPa, insbesondere kleiner als 100 MPa und ganz besonders bevorzugt kleiner als 80 MPa beträgt. Diese
Maximal Spannung bezieht sich dabei insbesondere auf die durch den j eweiligen Anwendungsfall gegebene Maximalauslenkung. So kann beispielsweise bei einem Schalter ein Anschlag vorgesehen sein, welcher die Auslenkung begrenzt. Die vorstehend genannten Maximal Spannungen beziehen sich dann auf die durch den Anschlag festgelegte Maximalauslenkung.
Fig. 8 zeigt zur Verdeutlichung noch die Ausführungsform gemäß Fig. 6 b) unter Einwirkung einer Kraft F. Durch die Kraft F wird der zweite Abschnitt 5 senkrecht zur Oberfläche, beziehungsweise zu den Seiten 10, 11 ausgelenkt. Der Bereich der maximalen Zugspannung 15, welcher an der Innenkante am Übergang vom Verbindungsabschnitt 7 zum ersten Abschnitt 3 auftritt, ist in Fig. 8 gekennzeichnet.
Fig. 9 zeigt ein Diagramm mit den für eine vorgegebene Auslenkung auftretenden Spannungen und Kräften für die gleichen Ausführungsformen von Glaselementen 1, die auch dem Diagramm der Fig. 7 zugrunde liegen. Die durch Simulationsrechnung erhaltenen Werte beziehen sich auf eine Auslenkung von 0,03 mm. Die mit der durchgezogenen Linie verbundenen Werte kennzeichnen die auftretenden Maximal Spannungen für die Auslenkung von 0,03 mm. Die mit der gestrichelten Linie verbundenen Werte sind die für die genannte Auslenkung jeweils erforderlichen Kräfte.
Die benötigte Kraft (gestrichelte Kurve) für die gleiche Auslenkung ist für die Ausführungsform gemäß Fig. 6 b) (im Diagramm links) 10-fach kleiner als für die Ausführungsform nach Fig. 6 c). Die Spannungen variieren demgegenüber nur etwa um den Faktor 4 mit Höchstwert bei Variante „schmal und kurz“ gemäß Fig. 6 a).
Alle hier gezeigten Ausführungsformen haben je nach Anwendung Vor- und Nachteile. So können steifere oder auch flexiblere Verbindungen gewünscht sein. Bei einigen Anwendungen sind allerdings große Auslenkungen bei möglichst geringen Spannungen von besonderem Vorteil. Diese Eigenschaften werden insbesondere mit breiten horizontalen Stegen, beziehungsweise breiten Streifen 70, 71 erzielt. Demgegenüber ergeben lange vertikale Stege, also lange Versetzungsstege 9 eher steifere Verbindungselemente. Um einen eher leicht verformbaren Verbindungsabschnitt 7 zu erhalten, ist es daher von Vorteil, wenn die Summe der Breiten der zumindest zwei auf unterschiedlichen Höhen liegenden Streifen 70, 71 größer ist, als die Breite des die beiden Streifen 70, 71 verbindenden Versetzungsstegs 9. Die Breite des Versetzungsstegs 9 wird dabei ebenso wie die Breite der Streifen 70, 71 jeweils entlang von deren Oberfläche gemessen. Für die Breiten der Streifen 70, 71 und des Versetzungsstegs 9 können zur exakten Festlegung die Breiten an den gegenüberliegenden Seiten gemittelt werden. Bei dem Streifen 70 des in Fig. 5 gezeigten Beispiels endet das gemittelte Breitenmaß damit an der Mittellinie des Versetzungsstreifens 9. Das gemittelte Breitenmaß B ist zur Veranschaulichung in Fig. 5 eingezeichnet. Bevorzugt ist die Summe der Breiten zweier Streifen 70, 71 mindestens um einen Faktor 3 größer, als die Breite des Versetzungsstegs 9. Dies ist etwa bei dem Beispiel der Fig. 6 b) der Fall.
Unabhängig von der speziellen Formgebung ist es in Weiterbildung des Glaselements vorgesehen, dass der Abschnitt 7 dergestalt strukturiert ist, dass die Spannungen im Material des Elements, also im Glas, hervorgerufen durch eine Bewegung vom zweiten Abschnitt 5 relativ zum ersten Abschnitt 3 im Vergleich zur Bewegung, wie etwa einer Verbiegung eines unstrukturierten Abschnitts, insbesondere eines unstrukturierten Abschnitts ohne Dickenreduktion um mindestens 50%, bevorzugt mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 99% vermindert sind.
Allgemein ist die relative Auslenkbarkeit der beiden Abschnitte 3, 5 auch von der Breite des Verbindungsabschnitts 7 abhängig. Im Allgemeinen ist der Verbindungsabschnitt 7 umso leichter verformbar, je breiter dieser ausgeführt ist. Dazu ist es günstig, wenn der Verbindungsbereich 7 eine Breite aufweist, die mindestens 10% der Dicke des Glaselements 7 aufweist. Im Falle, dass die Dicke des Glases in den Bereichen 3, 5 unterschiedlich ist, gilt die vorgenannte Bedingung in Bezug auf die größere der Dicken. Mehr bevorzugt ist eine Breite des Verbindungsabschnitts 7, die mindestens 20% der Dicke des Glaselements 1 beträgt. Insbesondere bevorzugt ist eine Breite des Verbindungsabschnitts 7 von mindestens 50% der Glasdicke. Bei einer zu großen Breite kann aber auch die Stabilität des Glaselements 1 reduziert werden. Es ist daher weiterhin allgemein bevorzugt, wenn die Breite des Verbindungsabschnitts höchstens 150% der Dicke des Glaselements 1 beträgt.
Ein Glaselement 1 wie es hier beschrieben ist, lässt sich herstellen, indem zunächst eine Vorform eines Glaselements bereitgestellt und nachträglich selektiv Material von der Vorform entfernt wird, so dass durch das Entfernen des Materials ein Verbindungsabschnitt 7 erzeugt wird, welcher angrenzende Abschnitte, nämlich einen ersten Abschnitt 3 und einen zweiten Abschnitt 5 verbindet und welcher biegbar, sowie dehnbar oder stauchbar ist, so dass der erste und der zweite Abschnitt 3, 5 relativ zueinander bewegbar sind. Um das Material zu entfernen, können mehrere Verfahren eingesetzt und gegebenenfalls auch kombiniert werden. Diese Verfahren können strukturierende Laser-Ablation, selektives Laser-Ätzen, Ablation mit Ätzen, Ätzen mit Maskierung, insbesondere ein Lithographie- Verfahren, Sandstrahlen und Ultraschall- Schwingläppen umfassen. Ein weiteres Verfahren, welches für die hier beschriebene Strukturierung verwendbar ist, ist in der DE 10 2018 110 211.9 beschrieben, deren Inhalt bezüglich der Erzeugung von Vertiefungen in Glas vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Das darin beschriebene Verfahren basiert darauf, dass eine Kavität in einem Substrat aus sprödhartem Material, vorzugsweise Glas eingefügt wird, indem der Laserstrahl eines Ultrakurzpulslasers auf eine der Seitenflächen des Substrates, hier also auf die Vorform des herzustellenden Glaselements 1, gerichtet und mit einer Fokussierungsoptik zu einem langgezogenen Fokus im Substrat konzentriert wird. Durch die eingestrahlte Energie des Laserstrahls wird eine filamentförmige Schädigung im Volumen des Substrates erzeugt, welche bis zu einer vorbestimmten Tiefe in das Volumen hineinreicht und nicht durch das Substrat hindurchgeht. Nach dem Einfügen von zumindest zwei filamentförmigen Schädigungen wird das Substrat einem Ätzmedium ausgesetzt, welches Material des Substrates abträgt und die zumindest zwei filamentförmigen Schädigungen zu Filamenten aufweitet, wobei zumindest zwei Filamente zu einer Kavität verbunden werden. Eine solche Kavität kann dann eine Rinne 13 des Verbindungsabschnitts 7 bilden.
Allgemein kann das Entfernen des Materials also durch Ätzen, insbesondere auch unter vorhergehendem Erzeugen filamentförmiger Schädigungen, oder auch, wie weiter oben beschrieben, durch Ablation, oder durch abrasiven Abtrag erfolgen.
Die Fig. 10 bis Fig. 12 zeigen zur Veranschaulichung Verfahrensschritte zur Herstellung eines Glaselements 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Verfahren basiert auf einer mittels einer Maskierung bewirkten selektiven Material entfernung. Zunächst wird auf einer Glaselement-Vorform 2 wie in Fig. 10 gezeigt, eine Maskierung 17 in Form einer strukturierten Beschichtung aufgebracht. Dies kann auch erfolgen, indem die Schicht unstrukturiert aufgebracht und dann, beispielsweise lithographisch strukturiert wird. Die Maskierung 17 ist so strukturiert, dass diese Öffnungen 19 aufweist. Anschließend wird, wie in Fig. 11 dargestellt, Glas im Bereich der Öffnungen 19 entfernt, so dass die Glasdicke lokal verringert wird und Vertiefungen erzeugt werden. Schließlich kann die Maskierung 17 entfernt werden und es wird, wie in Fig. 12 dargestellt, ein Glaselement 1 erhalten, bei welchem die Vertiefungen zu gegenüberliegenden Seiten hin geöffnete Rinnen 13 eines flexiblen Verbindungsabschnitts 7 bilden. Das Entfernen des Glases kann abrasiv, etwa durch einen Sandstrahl, oder auch durch Ätzen erfolgen.
Das Glaselement 1 kann nach der Strukturierung und der damit erfolgten Herstellung des Verbindungsabschnitts 7 auch noch weiter verarbeitet werden. Gedacht ist hier unter anderem an einer ein- oder beidseitigen Bearbeitung der Oberfläche des Glaselements 1. Eine solche Bearbeitung kann eine ein- oder beidseitige Beschichtung umfassen. Besonders ist aber auch an eine Vorspannung gedacht. Bevorzugt wird hierbei insbesondere eine chemische Vorspannung. Gemäß einer Weiterbildung ist das Glaselement 1 demgemäß chemisch vorgespannt. Es bietet sich hierbei weiterhin an, dass das Vorspannen nach dem Strukturieren, also nach der Herstellung des Verbindungsabschnitts 7 durchgeführt wird. In diesem Fall ist demgemäß das Glaselement einschließlich des Verbindungsabschnitts 7 vorgespannt, insbesondere chemisch vorgespannt. Durch das Vorspannen ist auf beiden Seiten des Glaselements einschließlich der gegenüberliegenden Oberflächen des Verbindungsabschnitts 7 eine Druckspannungszone vorhanden. Die Druckspannung wird durch eine durch das Vorspannen erzeugte Austauschschicht hervorgerufen, In der Austauschschicht sind Ionen des Glases zumindest teilweise durch größere Ionen ausgetauscht. Verbreitet ist der Austausch von Natrium-Ionen durch Kalium-Ionen. In diesem Fall weist die beidseitige Austauschschicht eine gegenüber dem Glas im Inneren des Glaselements erhöhte Kalium-Konzentration auf.
Fig. 13 zeigt eine Variante des Glaselements 1 mit mindestens einem schräg zur Oberfläche des Glaselements 1, also schräg zu zumindest einer der Seiten 10, 11 verlaufenden Versetzungsstreifen 9. Vorzugsweise sind mehrere Versetzungsstreifen 9 schräg angeordnet, wie auch im dargestellten Beispiel. Mit anderen Worten weicht der Winkel der Oberflächen mindestens eines der Versetzungsstreifen 9 von einem 90°- Winkel zu den Seiten 10, 11 ab. Durch diese Anordnung sind auch die Rinnen 13 im Querschnitt betrachtet schräg angeordnet. Die Mittenebene 14 der Rinnen 13 liegt demgemäß ebenfalls schräg zu den Seiten 10, 11. Mit einer solchen Anordnung kann erreicht werden, dass die für eine Auslenkung erforderliche Kraft abhängig von der Richtung der Auslenkung wird, dass sich also beispielsweise die Kraft für eine Auslenkung in einer Richtung von Seite 10 hin zu Seite 11 unterscheidet von einer Auslenkung in die entgegengesetzte Richtung. Ohne Beschränkung auf spezielle Ausführungsformen ist daher gemäß noch einer Weiterbildung allgemein vorgesehen, dass der Verbindungsabschnitt 7 so geformt ist, dass sich die Kräfte für Auslenkungen der Abschnitte 3, 5 relativ zueinander unterscheiden, wenn diese Auslenkungen in entgegengesetzte Richtungen erfolgen. Eine solche Asymmetrie der Auslenkungskräfte kann auch mit anderen Formgebungen als den oben beschriebenen schräg verlaufenden Rinnen 13 erzielt werden. Für ein Glaselement 1, wie es hierin beschrieben ist, ergeben sich vielfältige Anwendungen. Fig. 14 zeigt dazu ein Bedienelement, im Speziellen einen manuell bedienbaren Schaltknopf 21. Die Bedienoberfläche des Schaltknopfs 21 wird durch ein Glaselement 1 gemäß dieser Offenbarung gebildet. Beispielsweise kann mit dem Glaselement 1 ein von diesem abgedeckter elektrischer Schalter betätigt werden. Bei dem Beispiel der Fig. 14 stellt der zweite Abschnitt 5 ein Bedienelement dar, mit dem ein darunter liegender Schaltknopf 21 betätigbar ist.
Fig. 15 stellt eine Variante dar, bei welcher das Glaselement 1 selbst Teil eines elektrischen Schalters ist. Hierzu ist auf dem Glaselement 1 ein Schaltkontakt 24, beispielsweise in Form einer leitenden Beschichtung angeordnet. Durch Drücken auf den zweiten Abschnitt 5 kann dieser in Richtung auf einen weiteren Schaltkontakt 22 bewegt werden, so dass sich die beiden Schaltkontakte 22, 24 berühren und einen elektrischen Kontakt herstellen, beziehungsweise einen Stromkreis schließen. Ohne Beschränkung auf die dargestellten Beispiele ist somit gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Glaselement 1 oder spezieller der zweite Abschnitt 5 als Teil eines elektrischen Schalters verwendet wird.
Die Auslenkbarkeit des zweiten Abschnitts 5 gegenüber dem ersten Abschnitt 3 kann dabei unter anderem dazu dienen, dem Bediener eine haptische Rückkopplung zu vermitteln. Eine mögliche Anwendung ist hier die Abdeckblende eines Displays, etwa eines Displays von einem Smartphone oder Tablet-PC. Die Abdeckblende kann damit durch den bewegbaren zweiten Abschnitt 5 mit einem integrierten Bedienschalter versehen sein. Ein solches Beispiel zeigt das in Fig. 16 dargestellte mobile elektronische Gerät 20. Das mobile elektronische Gerät 20 kann wie gesagt ein Smartphone oder ein Tablet-PC sein und weist ein Display 27 auf, das von einer transparenten Abdeckblende 20 geschützt wird. Die Abdeckblende 20 wird durch ein Glaselement 1 gemäß dieser Offenbarung gebildet. Dabei wird das Display 27 vom ersten Abschnitt 3 des Glaselements 1 bedeckt. Der zweite Abschnitt 5 ist ein Knopf, wie er beispielsweise in Fig. 14 oder Fig. 15 dargestellt ist. Dieses Bedienelement kann etwa als sogenannter „Home-Button“ dienen.
Eine weitere Anwendung zeigt Fig. 17. Das Glaselement 1 kann als Bestandteil eines Sensors 29 verwendet werden. Dabei kann der Sensor 29 insbesondere ausgebildet sein, die Auslenkung des zweiten Abschnitts 5 zu erfassen, etwa um Kräfte oder Drücke zu messen. Für die Druckmessung ist es besonders von Vorteil, dass der Verbindungsabschnitt 7 flexibel ist und gleichzeitig fluiddicht ausgebildet sein kann. Eine Möglichkeit, die auch bei dem in Fig. 17 gezeigten Beispiel realisiert ist, ist eine optische Erfassung der Auslenkung des zweiten Abschnitts 5. Bei dem Beispiel ist eine Laserdiode 31 vorgesehen, deren Laserstrahl 32 auf den zweiten Abschnitt 5 gerichtet ist. Der von der Oberfläche des Glaselements 1, beziehungsweise vom zweiten Abschnitt 5 reflektierte Laserstrahl 5 wird von einem Detektor 33 erfasst. Durch eine Auslenkung des zweiten Abschnitts 5 ergibt sich dabei eine Positionsänderung des Auftreffpunkts des Laserstrahls 32 auf dem Detektor. Eine andere Möglichkeit ist beispielsweise eine kapazitive Erfassung. Dabei kann der zweite Abschnitt mit einer Elektrode, beispielsweise mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung, versehen sein. Eine Positionsänderung des zweiten Abschnitts 5 kann dann anhand der Änderung des Abstands zu einer zweiten Elektrode und der damit verbundenen Kapazitätsänderung erfasst werden.
Umgekehrt kann das Glaselement 1 auch Bestandteil eines Aktors 30 sein. Bei dem dargestellten Beispiel könnte dazu der zweite Abschnitt 5 aktiv bewegt werden, um einen Laserstrahl 32 abzulenken.
Noch eine besonders vorteilhafte Anwendung ist die Verwendung des Glaselements 1 als Isolation einer elektrischen Durchführung. Eine solche elektrische Durchführung 35 zeigt das Beispiel der Fig. 18. Allgemein, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel ist dabei eine elektrische Durchführung 35 mit einem Glaselement 1 gemäß dieser Offenbarung vorgesehen, bei welcher ein Durchführungsleiter 41 durch den zweiten Abschnitt 5 des Glaselements hindurchgeführt und mit dem Glas des Glaselements 1 dichtend verbunden ist, und wobei das Glaselement 1 am ersten Abschnitt 3 mit einem Flansch, beziehungsweise einer Fassung 37 verbunden ist, derart, dass der Durchführungsleiter 41 beabstandet zur Fassung gehalten ist und das Glaselement 1 eine elektrische Isolation des Durchführungsleiters 41 gegenüber der Fassung bereitstellt, und wobei sich der Verbindungsabschnitt 7 zwischen der Fassung 37 und dem Durchführungsleiter 41 und ringförmig um den Durchführungsleiter 41 herum erstreckt.
Diese Anordnung sorgt dafür, dass der Durchführungsleiter 41 gegenüber der Fassung beweglich ist. Die besondere Ausgestaltung des Verbindungsbereichs 7, der dehn- und stauchbar, sowie dadurch auch verkippbar ist, ermöglicht es, sowohl seitliche, als auch axial auf den Durchführungsleiter einwirkende Stöße aufzufangen, ohne dass die Durchführung 35 beschädigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform, welche auch im Beispiel der Fig. 18 verwirklicht ist, ist das Glaselement 1 an der Fassung 37 mittels eines Glaslots 39 verbunden. Ebenso kann auch der Durchführungsleiter 41 mit Glaslot in einer passenden Öffnung im zweiten Abschnitt 5 des Glaselements 1 befestigt werden. Diese Ausführungsform ermöglicht es, das Glaselement 1 mit der Strukturierung des Verbindungsabschnitts 7 vorzufertigen und dann die Durchführung 35 durch Montage von Durchführungsleiter 41 und Fassung 37 und vorzugsweise hermetischer Verbindung dieser Komponenten mit Glaslot 39 fertigzustellen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann auch zunächst die Durchführung hergestellt werden, indem der Durchführungsleiter 41 in der Fassung 37 eingeglast wird und die Einglasung dann nachträglich strukturiert wird, indem Glas zur Herstellung des Verbindungsabschnitts 7 abgetragen wird. Beim Einglasen werden der Durchführungsleiter 41 und die Fassung 37 in einer Form gehalten und der Zwischenraum mit Glasmaterial gefüllt. Die Anordnung wird dann aufgeheizt, bis das Glasmaterial aufschmilzt und ein Glaselement, beziehungsweise eine Glas-Vorform bildet.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die verschiedenen Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, auch in vielfältiger Weise variiert und kombiniert werden können. So ist die Offenbarung unter anderem nicht auf Glaselemente mit einem einzelnen zweiten Abschnitt 5 beschränkt. Vielmehr kann ein Glaselement 1 mehrere solcher gegenüber dem ersten Abschnitt 3 vermittels eines Verbindungsabschnitts 7 beweglicher zweiter Abschnitte 5 aufweisen. Diese können auch je nach Anwendung unterschiedlich geformt sein. Bezugszeichenliste

Claims

Patentansprüche:
1. Glaselement (1) mit einem gegenüber einem ersten Abschnitt (3) auslenkbaren zweiten Abschnitt (5), wobei der erste Abschnitt (3) und der zweite Abschnitt (5) über einen Verbindungsabschnitt (7) miteinander verbunden sind, wobei der erste Abschnitt (3), der zweite Abschnitt (5) und der Verbindungsabschnitt einstückig ausgebildet sind und wobei der Verbindungsabschnitt (7) flexibel verformbar ausgebildet ist, derart, dass der Verbindungsabschnitt biegbar, sowie dehnbar oder stauchbar ist, so dass der zweite Abschnitt (5) gegenüber dem ersten Abschnitt (3) unter Verformung des Verbindungsabschnitts (7) bewegbar ist.
2. Glaselement (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (7) eine Bewegung des zweiten Abschnitts (5) gegenüber dem ersten Abschnitt (3) in eine Richtung mit einer Komponente senkrecht zur Oberfläche des zweiten Abschnitts (5) ermöglicht.
3. Glaselement (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (7) zumindest bereichsweise eine gegenüber dem ersten oder zweiten Abschnitt (3, 5) reduzierte Dicke aufweist.
4. Glaselement (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest bereichsweise gegenüber dem ersten oder zweiten Abschnitt (3, 5) reduzierte Dicke einen Wert im Bereich von 10 pm bis 200 pm, bevorzugt im Bereich von 20 pm bis 100 pm aufweist.
5. Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glaselement (1) plattenförmig ausgebildet ist und der erste Abschnitt (3) den zweiten Abschnitt (5) umgibt.
6. Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (7) die Form eines geschlossenen oder umlaufenden Rings hat, insbesondere, dass der den zweiten Abschnitt (5) ringförmig umgibt, insbesondere, dass der Verbindungsabschnitt (7) den zweiten Abschnitt (5) ringförmig umgibt.
7. Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale:
- der Verbindungsabschnitt (7) weist zumindest eine Oberflächenversetzung (8) auf, dergestalt, dass der Verbindungsabschnitt (7) mindestens zwei Streifen (70, 71) aufweist, deren Oberflächen in Richtung senkrecht zur Oberfläche des ersten oder zweiten Abschnitts (3, 5) auf unterschiedlichen Höhen liegen,
- die Oberfläche des Verbindungsabschnitts (7) ist so geformt, dass zumindest eine Rinne (13) gebildet wird,
- der Verbindungsabschnitt (7) ist dergestalt strukturiert, dass die Spannungen im Glas, hervorgerufen durch eine Bewegung vom zweiten Abschnitt (5) relativ zum ersten Abschnitt (3) im Vergleich zur Bewegung, eines unstrukturierten Abschnitts, insbesondere eines unstrukturierten Abschnitts ohne Dickenreduktion um mindestens 50%, bevorzugt mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 99% vermindert ist,
- das Glaselement (1) einschließlich des Verbindungsabschnitts (7) ist chemisch vorgespannt
- der Verbindungsabschnitt (7) ist so ausgelegt, dass am Verbindungsabschnitt (7) eine Maximal Spannung im Belastungsfall entsteht, die kleiner als 400 MPa, vorzugsweise kleiner als 200 MPa beträgt.
8. Glaselement (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale:
- der Verbindungsabschnitt (7) weist mehrere Rinnen (13) auf, dergestalt, dass benachbarte Rinnen (13) zu unterschiedlichen Seiten (10, 11) des Glaselements 1 hin geöffnet sind,
- die Summe der Breiten der zumindest zwei auf unterschiedlichen Höhen liegenden Streifen (70, 71) ist größer, als die Breite des die beiden Streifen 70, 71 verbindenden Versetzungsstegs (9).
9. Glaselement (1) gemäß einem der zwei vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest einen schräg zu zumindest einer der Seiten (10, 11) des Glaselements (1) verlaufenden Versetzungsstreifen (9).
10. Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (7) zumindest eine Schlaufe oder Mäander (70) aufweist.
11. Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (7) eine gasdichte Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt (3) und dem zweiten Abschnitt (5) bildet.
12. Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (7) eine Breite aufweist, die mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20% der Dicke des Glaselements (7) beträgt.
13. Verfahren zur Herstellung eines Glaselements (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchen eine Vorform eines Glaselements (1) bereitgestellt und selektiv Material von der Vorform entfernt wird, so dass durch das Entfernen des Materials ein Verbindungsabschnitt (7) erzeugt wird, welcher einen ersten Abschnitt (3) und einen zweiten Abschnitt (5) verbindet und welcher biegbar, sowie dehnbar oder stauchbar ist, so dass der erste und der zweite Abschnitt (3, 5) relativ zueinander bewegbar sind. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des Materials mit zumindest einem der Verfahren Ätzen, insbesondere nach vorhergehendem Erzeugen filamentförmiger Schädigungen, Ablation, abrasiver Abtrag erfolgt. Elektrische Durchführung (35) mit einem Glaselement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Durchführungsleiter (41), welcher durch den zweiten Abschnitt (5) des Glaselements (1) hindurchgeführt und mit dem Glas des Glaselements (1) dichtend verbunden ist, wobei das Glaselement (1) am ersten Abschnitt (3) mit einer Fassung (37) verbunden ist, derart, dass der Durchführungsleiter (41) beabstandet zur Fassung (37) gehalten ist und das Glaselement (1) eine elektrische Isolation des Durchführungsleiters (41) gegenüber der Fassung bereitstellt, und wobei sich der Verbindungsabschnitt (7) zwischen der Fassung (37) und dem Durchführungsleiter (41) und ringförmig um den Durchführungsleiter (41) herum erstreckt. Verwendung eines Glaselement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 als
- Teil eines elektrischen Schalters,
- Abdeckblende (20) eines Displays (27), insbesondere für ein Smartphone, als
- Bestandteil eines Sensors (29), als
- Bestandteil eines Aktors,
- Isolation einer elektrischen Durchführung (35).
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