Optical-Bonding-Verfahren Bessere Touchscreen-Eigenschaften für die Industrie

Faytech stellte auf der Display Week verschiedene Optical-Bonding-Verfahren vor.
Faytech stellte auf der Display Week verschiedene Optical-Bonding-Verfahren vor.

Bei Monitoren im Industrieumfeld kommt es darauf an, wie sie verklebt sind. Je nach Anwendung kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz. Beim Optical-Bonding-Verfahren gibt es drei Varianten.

Touchscreens sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken und längst ein fester Teil unserer Umgebung geworden. Sie sind eingebaut in Smartphones, Geldautomaten, Informationsanzeigen und immer häufiger in Armaturen von Neuwagen. Jedoch kommen sie ebenso abseits von privaten und öffentlichen Anwendungsbereichen zunehmend zum Einsatz, so etwa im Maschinen- und Anlagenbau und in der Medizintechnik. Selbst das Militär verlangt inzwischen nach belastbaren Displays, die härtesten Einsatzbedingungen standhalten können. Kaum ein Hersteller von industrietauglichen Bedienoberflächen kann es sich erlauben, auf die Produktion von hochwertigen Touchscreens zu verzichten.

Da industrielle Displays weitgehend auf der Funktionsweise von Konsumgüter-Monitoren basieren, verwenden Hersteller teilweise dieselben Einzelteile. So wird bei Industrie-TFTs (Thin-film transistor-Display) beispielsweise das gleiche Glas verbaut wie bei einem handelsübliches Smartphone Bildschirm. Im Unterschied dazu sind jedoch Hintergrundbeleuchtung und Polarisationsfilter speziell auf die Anforderungen der Industriekunden abgestimmt. Darüber hinaus sind in der Regel noch weitere Optimierungen speziell bei der Verklebung – Optical Bonding genannt – erforderlich. Welche das sind, hängt letztlich von den vorgegebenen Anwendungsbereichen und Designvorstellungen des Kunden ab. Ebenso kommt es auf das zur Verfügung stehende Budget, die erforderliche Größe, sowie auf die zu berücksichtigenden Umwelteinflüsse an, um den vielfältigen Anforderungen zu genügen: So muss ein Touchscreen je nach Anwendungsbereich beispielsweise mit dicken Handschuhen oder bei Nässe funktionieren. Ebenso muss er unterschiedlich dicke Frontgläser unterstützen und teilweise unter extrem kalten oder heißen Temperaturen arbeiten.

Bonding-Technik je nach Erfordernissen

Mit Expertise und modernsten Optical-Bonding-Techniken haben sich Hersteller wie Faytech auf die wachsenden Anforderungen und Stückzahlen im industriellen Umfeld eingestellt und bauen ihre Kompetenz diesbezüglich kontinuierlich aus. Zur Anwendung kommen dabei grundsätzlich drei Varianten des Optical Bondings: das Luftspalt- beziehungsweise Air Gap Bonding, das vollflächige Verkleben mittels Klebefilm (OCA – Optical Clear Adhesive) und das vollflächige Verkleben mittels Flüssigklebstoff (LOCA – Liquid Optical Clear Adhesive).

Air Gap Bonding

Beim Air Gap Bonding wird das Display und der Touch-Sensor mit einem doppelseitig klebendem Industrieklebeband miteinander verbunden. Der Luftspalt dazwischen bleibt erhalten. Die Art des Bondings bietet den Vorteil, dass Touchscreens ohne Größenbeschränkung der Displaydiagonale kostengünstig und schnell im Reinraum produzierbar sind, sodass in der Luftschicht keine Verunreinigungen eingeschlossen werden. Außerdem lassen sich mit dem Air-Gap-Bonding-Verfahren Temperaturwechselwirkungen gut ausgleichen. Dem steht jedoch gegenüber, dass beim Lichteinfall Reflexionen an den Ober- und Unterseiten der einzelnen Komponenten entstehen, die den optischen Eindruck des Displays beinträchtigen und die Helligkeit reduzieren.

OCA-Bonding

Um Reflexionen zu vermeiden, verwendet der Hersteller beim OCA-Bonding Klebefolien. Sie verbinden mithilfe von Rolllamination oder Fügen im Vakuum-Touch-Sensor Gläser direkt miteinander. Im Nachgang entfernt ein Autoklav mögliche Luftblasen und härtet den Verbund aus. Innerhalb der realisierbaren Diagonalen bis etwa 30 Zoll sind Touchscreens mittels OCA-Bonding schnell und kostenoptimiert produzierbar. Allerdings hat das Verfahren den Nachteil, dass die Klebeschicht auf dem Touch-Sensor lediglich begrenzt Höhenunterschiede ausgleichen kann, was das Coverglas relativ stoßempfindlich macht. Ebenso lassen sich mit dem Verfahren keine Displaymodule bonden.

LOCA-Bonding

Im Gegensatz dazu ist bei Industrie-Monitoren mit Bezel neben dem Air-Gap-Bonding auch das sogenannte LOCA-Bonding einsetzbar. Bei dem Verfahren sind Frontglas und Touch-Sensor unter Reinraumbedingungen mit einem speziellen Gel auf Basis von Acrylaten oder Silikonen miteinander zu verkleben. Der Klebstoff wird hierbei zunächst entsprechend der Displaygeometrie mithilfe eines Dosierroboters aufgetragen. Anschließend wird der Touchsensor oder das Schutzglas blasenfrei aufgesetzt. Das Verfahren hat somit den Vorteil, dass der beim Air Gap Bonding vorhandene Luftspalt zwischen Monitor und Frontglas aufgefüllt wird.

Man muss sich dabei vor Augen halten, wieso die Art des Verklebens so bedeutsam ist. Ausschlaggebend ist der Luftspalt, der mithilfe des Optical Bonding beseitigt wird. Zum einen werden störende, über Lichteinfall entstehenden Reflexionen nahezu eliminiert. Zum anderen erhöht sich die Farbbrillanz sowie der Kontrast. Die Ablesbarkeit verbessert sich hierüber deutlich, ohne dass die Helligkeit zu erhöhen ist. Das spart Strom und verleiht den LEDs für die Hintergrundbeleuchtung eine längere Lebenserwartung. Außerdem erhöht die Klebstoffschicht zwischen den Ebenen die Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen und Schlägen, indem sie deren Schwingungsresonanzen sicher ableitet. Das spielt beispielsweise im Automobilbau eine große Rolle, um die Splittergefahr deutlich zu reduzieren oder im Outdoor-Bereich, wo es gilt, Vandalismusschäden abzuwenden. Nicht zuletzt können mithilfe des Klebers weder Staub, noch andere Fremdpartikel oder Feuchtigkeitskondensation zwischen die Bauteile eindringen und den optischen Eindruck vermindern.