Projektiv-kapazitive Touch Displays für Industrieanwendungen Herausforderung raue Betriebsbedingungen

Touch Displays in rauer Umgebung, die dauerhaft und lange funktionieren sollen.
In den rauen Umgebungen der Industrie gelangen manche, aber nicht alle Display-Komponenten aus dem Endverbrauchersektor schnell an ihre Grenzen.

Projektiv-kapazitive Touch Displays sind im industriellen Umfeld angekommen. Aktuell steigt die Nachfrage für Geräte, die in rauen Umgebungsbedingungen dauerhaft und lange funktionieren sollen. Bei der Zusammenstellung solcher Systeme ist Wissen aus verschiedenen Disziplinen gefragt.

Auch abseits des Endverbrauchermarktes werden Touch Displays eingesetzt, zum Beispiel im Maschinen- und Anlagenbau oder in der Medizintechnik. Immer mehr Industriekunden äußern den Wunsch, Touch Displays für raue Betriebsbedingungen in ihre Anlagen nachzurüsten, und kaum ein Hersteller von industrietauglichen Bedienoberflächen kann es sich noch erlauben, auf Touch Displays zu verzichten.

Da der Markt für industrielle Touch Displays vom Konsumgütermarkt adaptiert ist, werden teilweise dieselben Einzelteile verwendet. Industrie-TFTs haben beispielsweise genau das gleiche Glas wie ein handelsübliches Smart­phone Display, aber die Hinterleuchtung und die Polarisationsfilter sind speziell auf den industriellen Einsatz abgestimmt. Es ist nicht selbstverständlich zu wissen, an welcher Stelle hochwertige Komponenten benötigt werden und wo es mit der günstigen Variante aus dem Konsumgütermarkt getan ist. Auch die Auswahl der Hersteller für die Komponenten ist wichtig. Sie müssen eine lange Verfügbarkeit der Produkte bzw. kompatible Nachfolgeprodukte garantieren können. Ein individuell zusammengestelltes Touch Display besteht mindestens aus drei Teilen: TFT-Display, projektiv-kapazitiver (PCAP-)Touch-Sensor und Frontglas.

Einsatzgebiet wichtig für die ­Komponentenauswahl

Der Einsatzort des Touch Displays wirkt sich beispielsweise auf die benötigte Leuchtdichte, den Temperaturbereich und die Wahl der Verklebung von Frontglas, Touch-Sensor und TFT-Display aus. Beispielsweise müssen Komponenten für eine Outdoor-Anwendung, die fast rund um den Globus herum betriebsfähig sein soll, über einen erweiterten Temperaturbereich (–30 °C bis +80 °C) funktionieren. Die Hinterleuchtung sollte eine ausreichend hohe Leuchtdichte von ca. 800 cd/m2 erzeugen und eventuell muss das Frontglas bearbeitet werden, um Sonnenlicht-Reflexionen zu unterdrücken. Das ist mit Anti-Glare- (AG) Glas möglich, einem einseitig mikrogeätzten Glas mit einer matt erscheinenden Oberfläche. Eine weitere Möglichkeit ist interferenz-optisch entspiegeltes Glas (Anti Reflective, AR).

Die Oberfläche wird hier nicht angeraut, was die Darstellung satterer Farben erlaubt, sondern es sind weitere Schichten aus Titan- und Siliziumoxid aufgetragen, in denen sich reflektierte Lichtwellen so überlagern, dass die störenden Spiegelungen reduziert werden. In diesem Zusammenhang taucht auch der Begriff Optical Bonding immer häufiger auf. Dahinter verbirgt sich eine Methode zur Verklebung von Frontglas und Touch-Sensor bzw. Touch-Sensor und TFT-Display, die sich ebenfalls positiv auf die Reflexionseigenschaften auswirkt, aber auch aus anderen Gründen sinnvoll sein kann.

Beim Optical Bonding werden Frontglas und Touch-Sensor unter Reinraumbedingungen mit einem speziellen Gel miteinander verklebt. Somit wird der beim alternativen Verfahren, dem Air-Gap Bonding, vorhandene Luftspalt zwischen Display und Frontglas aufgefüllt, siehe Bild 1. Neben den verbesserten optischen Eigenschaften – verminderte Reflexion des Umgebungslichts, erhöhter Kontrast und sattere Farbdarstellung – wird durch die Verklebung auch die Kontamination zwischen TFT-Display und Frontscheibe durch Staub, andere Fremdpartikel oder Feuchtigkeitskondensation deutlich reduziert.