Display-Systeme zusammenstellen Für Display-Systeme gibt es kein 08/15-Rezept

Ein Überblick der Display-Systeme

Viele Distributoren veredeln mittlerweile Displays nach Kundenwunsch. Die Qualität solcher Display-Systeme ist dann stark von der Erfahrung des Unternehmens abhängig, denn allein die Aspekte Optical Bonding, Wärmemanagement und Gehäuse-Dichtigkeit eröffnen sehr viele Fehlerquellen – ein Überblick.

In einem klassischen Kochbuch beginnt ein Rezept mit der Vorbereitung der Zutaten in entsprechender Menge. Es folgt dann die Anleitung, welcher Schritt wie und wann folgen muss. Übertragen auf die Zusammenstellung eines Display-Systems könnten einige dieser Zutaten Optical Bonding, Thermal Management oder Dichtigkeit heißen. Eine weitere Gemeinsamkeit zur guten Küche: Systemintegratoren können hier wie dort nicht einfach nach 08/15-Rezept vorgehen. Denn: Alle Zutaten sind stark abhängig voneinander und müssen parallel angepasst werden. Mit anderen Worten: Ändert sich beispielsweise die Wärmelast, muss auch der Kleber geändert werden, beide wiederum im Zusammenspiel mit der Dichtigkeit. Es ist daher nicht möglich, mit wenigen Tipps die Herstellung einer derart komplexen Anwendung wie Displays zu gewährleisten. Allein das Zusammenspiel von Optical Bonding, Thermal Management und Dichtigkeit liefert unzählige Kombinationsmöglichkeiten, um Fehler zu machen. Die Anzahl der Fehlerquellen potenziert sich dann durch die zahlreichen weiteren Prozesse und Materialien, die an der Herstellung von Displays beteiligt sind. Am Ende – beziehungsweise schon zu Beginn – kommt ein oftmals mangelndes Verständnis für das Gesamtsystem seitens des verantwortlichen Einkaufs hinzu. Falsch motivierte Entscheidungen können dann gerade der Auslöser für fehlerhafte Produkte oder gar deren Totalausfall sein. Zum Beispiel dann, wenn Prozessintegratoren mehr oder minder dazu veranlasst sind, ein bestimmtes Material zu verwenden, weil der Einkauf dieses schlichtweg so entschieden hat.

Zutat 1: Optical Bonding

Optical Bonding – oder auch transparentes Laminieren – war vormals militärischen Anwendungen vorbehalten. Spätestens seit dem Smart¬phone ist es jedoch ein Trendthema und überall dort im Einsatz, wo beispielsweise Displays mit Touch-Sensoren oder Schutzgläsern verbunden werden. Trotz der mittlerweile zahlreichen Erfahrungswerte kommt es dabei zu Fehlern, die in der Regel zwei Kategorien angehören: kosmetische und funktionale Fehler.

Kosmetische Fehler

Erstere beeinträchtigen »nur« die Optik: Bläschen und Einschlüsse (zum Beispiel wie in Bild 1) sehen zwar nicht besonders schön aus, Touch und Display funktionieren jedoch. Letztere, wie Delamination, Vergilbung oder sogar Bruch, beeinträchtigen direkt die Funktion. Den Unterschied macht die Wahl des Klebers und des Verfahrens. Flüssige Kleber, sogenannter OCR (Optical Clear Resin), werden häufig bei nicht ganz ebenen Flächen oder ungleichen Abständen eingesetzt. Sie verteilen sich gleichmäßig zwischen den zu verbondenden Materialien und verkleben relativ einfach und schnell, meist mittels UV-Licht, Feuchtigkeit oder Hitze. Jedoch muss der Bonder mit einer anschließenden Reinigung rechnen. Hinzu kommt, dass die Stärke der OCR in manchen Fällen auch eine große Schwäche ist: Im dreidimensionalen Raum, zum Beispiel beim Laminieren einer gebogenen Form, läuft der Kleber aus der vorgegebenen Position oder behindert die schnelle Aushärtung durch Abschattungen.

Eine Alternative bietet das OCA (Optical Clear Adhesive). Diese lediglich klebenden Folien finden beispielsweise auch bei verschiedenen Sicherheitsscheiben Verwendung. Mit Ausnahmen handelt es sich dabei um keine chemische, sondern eine physikalische Verklebung. So ist es eher möglich, den Kleberverbund wieder zu lösen. Das bedeutet jedoch gleichzeitig, dass die Adhäsionskräfte geringer sind und Oberflächen wie beispielsweise Glas, die auf Mikroebene rau sind, nicht zwingend 100-prozentig vollflächig benetzt werden. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit der Delamination bei Stress wie Scherkräften, die zum Beispiel durch

Temperaturunterschiede erzwungen werden. OCAs besitzen zudem einen eigenen Ausdehnungskoeffizienten. Zwar kann die Klebefolie zwischen typischerweise 50 und 180 Mikrometer dick sein, jedoch reicht das nicht, um große Unterschiede kompensieren und die mechanische Deformation ausgleichen zu können. Schließlich entsteht bei Klebefolien im Einsatz bei dreidimensionalen Körpern ein Übermaterial wie zum Beispiel Falten, das zumindest kosmetisch sichtbar ist, Toleranzen vergrößert und andere Funktionen behindert.

Eine Art Hybrid aus OCR und OCA bietet das sogenannte Precured. Es liegt als klebende Masse in Folienform vor und ist oder wird im Prozess völlig flexibel. Precured kann auf alle Strukturen aufgebracht werden und eignet sich als einzige Variante somit auch recht einfach für 3D-Körper. Durch seine vordefinierte Materialstärke werden die Klebefugen bei jedem Material und jeder Geometrie viel einfacher gleich dick. Da keine Reste an den Seiten austreten, ist keine aufwendige Reinigung notwendig.

Einen zusätzlichen Vorteil für das Re-Working bieten einige Zwitterverbindungen zwischen chemischem und physikalischem Kleber, die Bindung mittels Van-der-Vaals-Brücken: Verbundene Teile können in einem relativ einfachen Prozess wieder getrennt werden – bei einigen Klebern sogar rückstandslos. Das Precured-Material kann nach einer Trennung allerdings nicht mehr verwendet werden. Zudem ist der Prozess in der Display-Welt noch nicht weit verbreitet. Ein Grund dafür ist, dass so gut wie jedes Partikel am Precured kleben bleibt und sichtbar wird, sofern er nicht transparent ist und den gleichen Brechungsindex hat. Um auch Schwebestoffe beispielsweise durch statische Aufladung auszuschließen, muss der gesamte Klebeprozess mit Maschinen im Reinraum und meist auch unter Vakuum abgewickelt werden – mit entsprechenden Folgen für den Preis.