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Dünnstglas – flexible Basis für optische und optoelektronische Systeme

Die Massenfertigung optischer Komponenten erfordert Materialien, welche als Basis für die einzelnen Bauteile dienen können. Weiterhin müssen empfindliche optische und optoelektronische Systeme gegen Umwelteinflüsse geeignet verkapselt werden. Extrem dünnes Glas – nur so dick wie ein menschliches Haar – ist als Material für diese Zwecke bestens geeignet. Zum einen ist Glas sehr dicht gegen schädliche Umwelteinflüsse wie Wasser, zum anderen ist so dünnes Glas sehr bruchfest und biegbar. Das Leistungsvermögen optischer Komponenten wird wesentlich vom Substrat bestimmt. Hier bietet Dünnstglas attraktive Vorteile gegenüber formflexiblen Metallfolien oder Hochleistungspolymeren hinsichtlich Oberflächenqualität, chemischer Stabilität und Transparenz.

Die Herausforderung bei der Verwendung von so dünnem Glas liegt in der gesamten Prozesskette seiner Verarbeitung. Neben der eigentlichen Glasherstellung ist die Reinigung und Handhabung sowie die Feststellung von Defekten im Glas von großer Bedeutung für die spätere Verwendbarkeit in optischen Systemen. Eine Anlagentechnologie, mit der diese Prozessschritte umgesetzt werden können, existiert aktuell nicht. An dieser Stelle setzt das Verbundprojekt an. Es wird im Rahmen des Projekts eine Prozesskette erarbeitet, mit welcher die Dünnstglastechnologie insgesamt verbessert wird und für Anwender, insbesondere kleine und mittlere Unternehmen, zugänglich gemacht werden kann.

Dünnstglas-Prozesstechnik – durchgängiges Anlagenkonzept für Volumenmärkte

Für die Herstellung und Verarbeitung von Dünnstglas sind verschiedene Technologien grundlegend wichtig und werden im Rahmen des Verbundprojekts erforscht: Um besonders bruchfestes dünnes Glas zu erhalten, wird die Herstellung von chemisch vorgespanntem Dünnstglas erforscht. Dabei wird durch das Einbringen chemischer Zusatzstoffe eine Erhöhung der Glasfestigkeit erreichbar. Gleichzeitig dürfen aber die sonstigen Eigenschaften des Glases, unter anderem die Eignung für den Einsatz in optoelektronischen Systemen, nicht beeinträchtigt werden.

Für die weitere Verarbeitung des Glases wird eine durchgängige InLineAnlagentechnologie erforscht. Dies betrifft eine großflächige Reinigung, eine Analyse der Oberflächeneigenschaften, ein Konzept für eine zuverlässige Halterung und des Transfer von großflächigen Dünnstgläsern vor und während einer Beschichtung mit optischen und elektrischen Funktionsschichten im Vakuum.

Der derzeitig größte adressierbare Markt für Dünnstglas liegt im Bereich mobiler Konsumenten-Endgeräte, z. B. zur Kommunikation. Allein in 2014 wurden weltweit 1,25 Milliarden Smartphones verkauft, bei denen transparente Materialien als kratzfester Schutz zukünftig ein großes Potenzial darstellen. Ein weiterer, sich momentan hochdynamisch entwickelnder Markt liegt im Bereich von Displays und interaktiven Schaltflächen im Automobil, insbesondere im Fahrzeug-Innenraum. Hier existieren bereits Anwendungen, wie z. B. großflächige frei konfigurierbare Displays im Cockpit anstatt der klassischen Instrumententafel. Der Einsatz von Dünnstglas kann hier die Herstellung von Bauteilen mit höherer Formflexibilität bei gleichzeitig exzellenter Stabilität und Festigkeit ermöglichen.