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Montag, 29 Januar 2024 10:59

Optisches Bonden macht Touchdisplays robuster

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Geschätzte Lesezeit: 2 - 3 Minuten
Wet-Bonding mit UV-Aushärtung des Klebers Wet-Bonding mit UV-Aushärtung des Klebers Bild: Bopla

Auf Mensch-Maschine-Schnittstellen (Human-Machine-Interface, kurz HMI) trifft man in nahezu allen Bereichen der modernen Arbeitswelt, wo Menschen mit Maschinen oder Geräten interagieren. Zu diesen Schnittstellen gehören Displaytypen wie intuitiv bedienbare Touchdisplays. Hier kommt das Verfahren des optischen Bondens zum Einsatz.

Je nach Einsatzgebiet der Maschinen und Geräte müssen die Displays den jeweiligen Umgebungsbedingungen standhalten oder bestimmte Hygieneanforderungen erfüllen. Für derartige Anforderungen eignet sich die Methode des optischen Bondens. Dabei werden Touch-Displays luftdicht mit Touch-Sensoren und Abdeckgläsern verbunden.

Die Glasfront wird mit dem Touchscreen verbundenDie Glasfront wird mit dem Touchscreen verbundenOhne optisches Bonden besteht ein Luftspalt zwischen dem Display und dem Frontglas mit dem Touchsensor. In diesen kann Kondensationsfeuchtigkeit eindringen und die Funktionalität und Lebensdauer der Geräte beeinträchtigen. Dieser Luftspalt wird beim optischen Bonden mit einem Bondmaterial, einem speziellen Klebstoff, gefüllt. Der Kleber verhindert die Entstehung von Kondensationsfeuchte im Gerät. Das Bondmaterial verhindert auch das Eindringen von Staub- und Schmutzpartikeln, was besonders wichtig ist, wenn HMI-Systeme im Freien eingesetzt werden, wie in landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen.

Eine weitere Herausforderung für HMI-Systeme im Freien ist die Sonneneinstrahlung. Bei täglicher Sonneneinstrahlung können Geräte überhitzen und funktionsunfähig werden. Das lässt sich durch das optische Bonden verhindern, da das Bondmaterial effizient die Wärme nach außen ableitet. Auch wird die entstehende Verlustwärme der LED-Hintergrundbeleuchtung und der Displayoberfläche durch das Bonding-Material an das Abdeckglas abgegeben, wodurch die LEDs nicht überhitzen, was ihre Lebensdauer verlängert.

Optisches Bonden trägt auch zur Verbesserung der Ablesbarkeit bei. Während bei Vorhandensein eines Luftspaltes das Licht gebrochen und reflektiert wird, erhöht ein mit Bonding-Material gefülltes Touchdisplay den Kontrast. Denn das Bonding-Material weist ähnliche optische Eigenschaften wie Glas auf und sorgt daher für eine blendfreie Optik.

Da das Abdeckglas nach dem optischen Bonden fest mit dem Display verbunden ist, fungiert es als Splitterschutz. Dies macht die Geräte widerstandsfähiger gegen Vibrationen und Stöße.

Kostengünstiges und zeitsparendes Verfahren

Das Unternehmen Bopla setzt zwei verschiedene Verfahren ein, das Dry-Bonding und Wet-Bonding. Beim Trockenboden, auch als Laminieren bezeichnet, wird das Bondmaterial auf die sichtbare Displayoberfläche zugeschnitten und der Luftspalt zwischen Frontglas und Touchsensor gleichmäßig gefüllt. Dies erfordert, dass der Touchsensor flexibel oder halbflexibel ist. Eine hochtransparente Kleberschicht wird hinter das Coverglas laminiert. Dieses Verfahren ist kostengünstig und zeitsparend und eignet sich gut für große Stückzahlen, die in kurzer Zeit gefertigt werden müssen, hat jedoch nur begrenzte Möglichkeiten zum Bedrucken des Abdeckglases.

Das Nassbonden hingegen eignet sich für Hard-to-Hard-Verbindungen, bei denen ein starrer Sensor mit dem Deckglas verklebt werden soll. Ein flüssiger Klebstoff wird auf den Touchsensor aufgetragen und anschließend durch UV-Licht ausgehärtet. Dieses Verfahren ist flexibel und materialschonend. Allerdings ist es weniger geeignet, wenn ein rahmenloses oder Zero-Bezel-Display gefertigt werden soll.

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