Schwerpunkte

Display-Integration mit Optical Bonding

Durch optisches Bonden zum Industrie-HMI

23. März 2021, 14:14 Uhr   |  Roland Maurer

Durch optisches Bonden zum Industrie-HMI
© Schurter

Optical-Bonding-Prozess

Verschiedene europäische HMI-Hersteller wie etwa Schurter haben sich darauf spezialisiert, zugekaufte industrielle Displays per Optical Bonding in industrietaugliche Touch-HMI-Systeme zu integrieren. Welche Vorteile hat nun das Optical-Bonding-Verfahren, und wie funktioniert es?

Der Markt für Displays unterliegt einem raschen Wandel – und die Nachfrage nach Displays für Consumer-Produkte ist erheblich gestiegen. Bekannte Marken fokussieren sich mehr und mehr auf diesen Markt, der für große Stückzahlen in der Serienproduktion sorgt, und reduzieren zugleich das Portfolio für die Industrie. In der Vergangenheit haben bereits namhafte Produzenten fusioniert; aktuell stellt ein bekannter Hersteller aus Japan die Produktion industrieller Displays komplett ein. Diese Entwicklung verringert die Auswahlmöglichkeiten, verlängert die Vorlaufzeiten und reduziert die Langzeitverfügbarkeit der Displays.

Die Verfügbarkeit von Displays muss durch eine breite Auswahl von Beschaffungskanälen gesichert sein. Das Sourcing ist sowohl über den direkten Zugang zu verschiedenen Display-Herstellern weltweit als auch indirekt über Distributoren und Partner möglich. Die Wahl des Beschaffungskanals hängt von einer Reihe von Faktoren ab, etwa vom Projektvolumen mit Kostenrahmen, von technischen Modifikationen der Displays oder von der Langzeitverfügbarkeit im Hinblick auf die Applikation.

Das gewählte Display muss über die Produktionszeitspanne der Applikation verfügbar sein. Speziell in der Medizintechnik wird eine Lebensdauer von mindestens fünf Jahren gefordert. Idealerweise lassen sich hohe Anforderungen zur Langzeitverfügbarkeit von Displays mit dafür qualifizierten Lieferanten absichern.

Das komplette Design-in erfordert die Auswahl des optimalen Displays inklusive der Ansteuerung auf Basis der jeweiligen Applikation. Eine Vielzahl von Display-Diagonalen, -Formaten und -Techniken steht zur Auswahl. Das Portfolio umfasst industrie- und medizintaugliche TFT-Color-LCDs, OLEDs sowie E-Paper Displays und -Module. Die frühzeitige Einbindung in den Entwicklungsprozess der Applikation und die optimale Auswahl des Displays sind heutzutage wichtiger denn je.

Frontgläser mit Antiglare-Oberfläche können in Verbindung mit hochauflösenden Displays hoher Pixeldichte zu einem Sparkling-Effekt (Funkeln) führen. Gläser mit einer speziellen Oberflächenbehandlung können das Sparkling auf ein Minimum reduzieren. Die Qualifikation ist mit einem optischen Sparkling-Messsystem möglich und erlaubt somit die Auswahl der optimalen Kombination von Frontglas und Display.

Maurer_Roland
© Schurter

Roland Maurer, Schurter: »Das Optical Bonding von Displays verbessert die Leistungsmerkmale von Touchpanels.«

Hochauflösende Displays erfordern jedoch auch die Auswahl passender Klebstoffe im Hinblick auf den Brechungsindex. Das physikalische Zusammenspiel der Frontglas-Mikroätzung mit den optischen Eigenschaften der Klebstoffe im Verbundaufbau muss harmonieren. Praktische Tests mit OCA-laminierten Sensoren und optisch gebondeten Displays zeigten mit einem definierten Brechungsindex der Materialien beeindruckende Ergebnisse.

Bonding-Verfahren

Anhand der Display-Montage-Verfahren Airgap Bonding oder Optical Bonding werden die Displays in verschiedenen Ausführungen mechanisch in die Applikation integriert. Mittels unterschiedlicher Verbindungstechniken werden Touch-Sensoren, Cover-Gläser und Displays zu einer Einheit verbunden.

Beim Airgap Bonding wird das Display umlaufend mit einem Kleberahmen direkt hinter den Sensor oder auf die Bedruckung des Frontglases im Reinraum fest verklebt. Ein Luftspalt zwischen Display und Frontglas mit Touchscreen bleibt bestehen. Air Bonding ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, Displays mit Cover-Gläsern und Touch-Sensoren starr zu verbinden.

Für das Optical Bonding von Displays zum Touch-HMI sind prinzipiell zwei Basisverfahren qualifiziert. Je nach Aufbau und Design der zu bondenden Komponenten wird zwischen Flüssig- und Trocken-Bonding unterschieden. Beim Flüssig-Bonding wird mit einem UV-Flüssigkleber der Luftspalt zwischen Display-Oberfläche und Sensorrückseite gefüllt. Dieser Klebstoff ist silikonfrei, alterungsbeständig und UV-stabil. Beim Trocken-Bonding wird das Bonding-Material auf die Größe der sichtbaren Display-Oberfläche zugeschnitten. Das Zusammenfügen von Frontglas mit Touch und Display findet unter Vakuum in der Bonding-Maschine statt. Je nach Anforderung und spezifischen Besonderheiten der Komponenten stehen unterschiedliche Bonding-Materialien zur Verfügung. Das Trocken-Bonding-Verfahren ist allerdings nicht für alle Displays geeignet.

Bei allen Optical-Bonding-Verfahren erfolgt eine Vorbehandlung der Komponenten durch Lagerung in einer Plasmakammer. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Oberflächenspannung mit dem Resultat einer stabilen Langzeitverbindung.

Seite 1 von 2

1. Durch optisches Bonden zum Industrie-HMI
2. Vielfältige Vorteile des Optical Bonding

Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Linkedin teilen Via Mail teilen

Verwandte Artikel

Schurter AG