O+P Fluidtechnik 11-12/2023

DISPLAYINTEGRATION

DISPLAYINTEGRATION LANGLEBIGE TOUCHDISPLAYS DURCH OPTICAL BONDING Sie verleihen Maschinen erst ihr Gesicht und vereinfachen damit Abläufe: HMI-Systeme sind fester Bestandteil der modernen Arbeitswelt. Um sie zu optimieren, spielt Optical Bonding eine wichtige Rolle. Das Klebeverfahren erhöht die Funktionalität von HMI-Systemen um ein Vielfaches. Da immer mehr Branchen auf HMI-Systeme setzen, erlangt Optical Bonding eine zunehmende Relevanz. MOBILE MASCHINEN Der Bordcomputer in Mähdreschern, die Steuerung großer Industrieanlagen oder elektromedizinische Geräte wie Computer-Tomographen – HMI-Systeme kommen in den unterschiedlichsten Branchen zum Einsatz. Die Mensch-Maschine-Schnittstellen sind aus dem Arbeitsalltag nicht mehr wegzudenken. Und der Trend geht dahin, diese Systeme in immer mehr Bereichen einzusetzen – heutzutage vor allem mit intuitiv zu bedienenden Touchdisplays ähnlich einem Tablet. Doch die Systeme müssen je nach Einsatzort herausfordernden äußeren Bedingungen standhalten. Dies können beispielsweise Umwelteinflüsse oder Hygiene-Anforderungen sein. Hier kommt Optical Bonding ins Spiel: Diese Methode findet Anwendung bei der Touch-/Display-Integration, also dem Einbau einer HMI-Benutzerschnittstelle in Gerätegehäuse. Optical Bonding umfasst unterschiedliche Klebetechniken, um Displays luftdicht mit Touch-Sensoren und Covergläsern zu einer Einheit zu verbinden. Das Ziel: eine erhebliche Verbesserung der Geräte-Funktionalität. Kalte Temperaturen nachts, warme Temperaturen tagsüber – ob innen oder außen genutzt, HMI-Systeme müssen Temperaturschwankungen standhalten. Diese können in Form von Kondensationsfeuchtigkeit die Funktionalität und Langlebigkeit der Geräte erheblich beeinflussen, wenn sich ein Luftspalt zwischen Display und Frontglas mit Touchsensor befindet. Die Feuchtigkeit beeinträchtigt nicht nur die Bildschirmanzeige, sie wirkt sich auch negativ auf die Lebensdauer der sensiblen Elektronik in Alisa Altrock, Sputnik GmbH, Münster Displays aus. Ist der Luftspalt allerdings mit Optical-Bonding- Material gefüllt, also einem Klebstoff, wird die Innentemperatur der Applikation konstant gehalten, und es entsteht keine Kondensationsfeuchtigkeit im Gerät. AUF DEM FELD: STAUB, SCHMUTZ, SONNE Gleichzeitig verhindert das Bonding-Material auch das Eindringen von Staub- und Schmutzpartikeln. Ein Schutz vor Staub und Schmutz ist besonders wichtig, wenn das HMI-System außen zum Einsatz kommen soll, zum Beispiel in landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen. Eine weitere Herausforderung für HMI-Systeme im Außenbereich ist Sonneneinstrahlung. Ist das Gerät täglich der Sonne ausgesetzt, kann es überhitzen und im schlimmsten Fall funktionsunfähig werden. Auch für dieses Problem bietet Optical Bonding eine Lösung: Durch die Verwendung von UV-qualifiziertem Bonding-Material findet eine Wärmeableitung statt. Die Wärme der LED-Hinterleuchtung und der Displayoberfläche wird durch das Bonding-Material an das Deckglas abgegeben. Die LEDs überhitzen also nicht, wodurch ihre Lebensdauer erhöht wird. Auch in Sachen guter Ablesbarkeit verspricht das Optical Bonding Vorteile. Das Bonding-Material weist nämlich einen ähnlichen Brechungsindex auf wie Glas, hat also ähnliche optische Materialeigenschaften. Damit sorgt es für eine blendfreie Optik. Optical Bonding macht Displayanwendungen und Touchpanels robuster. Das Bonding-Verfahren dient als mechanische Verstärkung des Geräts. Das Deckglas ist mittels Optical Bonding fest mit dem Display verbunden. Bei Glasbruch dient es als Splitterschutz; das Gerät ist widerstandsfähiger gegen Vibrationen, Schock und Krafteinwirkungen. 36 O+P Fluidtechnik 2023/11-12 www.oup-fluidtechnik.de

MOBILE MASCHINEN VERSCHIEDENE KLEBETECHNIKEN Beim Optical Bonding existieren mehrere Klebetechniken für unterschiedliche Anforderungen. Die Bonding-Methode richtet sich nach der Auswahl der Komponenten, der Systemintegration und den Applikationsanforderungen. Kundenwünsche sind hierbei ausschlaggebend, weiß Thorsten Penassa, Leiter Systemintegration bei der Bopla Gehäuse Systeme GmbH. „Gewünschte Displayformate, Bauformen, bestimmte Stückzahlen und Budgetvorgaben – das alles ist bei der Wahl der Bonding-Methode zu berücksichtigen“, so Penassa. Beim Optical Bonding unterscheidet Bopla zwischen zwei Verfahren – einmal das Dry Bonding, also das trockene Bonding, und das Wet Bonding, das flüssige Verkleben. Das Trockenbonding wird auch als Laminieren bezeichnet. Dabei wird das Bonding- Material auf die Größe der sichtbaren Displayoberfläche zugeschnitten und der Luftspalt zwischen Frontglas und Touchsensorrückseite damit homogen gefüllt. Hierbei muss der Touchsensor flexibel oder semiflexibel sein. Eine hochtransparente Klebeschicht wird unter hohen optischen Anforderungen hinter das Coverglas laminiert. Es darf sich kein Staub zwischen den Einheiten befinden, und es darf auch nicht zur Bläschenbildung kommen. „Das ist die Herausforderung bei diesem Verfahren. Man kann sich das Ganze am Ende ungefähr wie ein hochtransparentes doppelseitiges Klebeband vorstellen“, erklärt Penassa. Mithilfe von Druck und Wärme werden Sensor und Coverglas zusammengefügt. Dieses Verfahren ist vergleichsweise kostengünstig und zeiteffizient. Wünscht der Kunde große Gerätestückzahlen in kurzer Zeit, ist Dry Bonding die bevorzugte Methode. Das Wet Bonding hingegen eignet sich bei Hard-to-Hard-Verbindungen, also wenn ein starrer Sensor mit dem Deckglas verklebt werden soll. Dabei verteilt sich ein flüssiger Klebstoff auf dem Touchsensor. UV-Licht härtet den Klebstoff anschießend aus. Das geschieht laut Penassa auch wieder unter hohen optischen Anforderungen. Dieses Verfahren ist am gängigsten, weil es flexibel einsetzbar ist. Da man hierbei UV-Licht zur Aushärtung einsetzt, ist es besonders materialschonend. Bei dieser Methode füllt der Flüssigkleber den Luftspalt zwischen Displayoberfläche und Sensorrückseite. Wünscht der Kunde ein rahmenloses oder ein Zero-Bezel-Display ist das Wet-Bonding- Verfahren nur bedingt geeignet. Optical Bonding: Die Glasfront wird mit dem Touchscreen bzw. Display mithilfe des Optical Bonding Verfahrens zusammengeführt EIGENS ENTWICKELTE TECHNOLOGIE Heute hat das Unternehmen Touch-/Displayintegration in vielfältigen Varianten ausgerichtet auf Kundenwünsche im Angebot: Lösungen mit durchgehender Frontfolie (resistive Touchscreens) oder durchgehendem Coverglas (kapazitive Touchscreens), bei denen keine Schmutzkanten verbleiben dürfen, aber auch die Kombination eines Touchscreens mit einer konventionellen Folientastatur ist möglich. Bopla verfügt über eine für die Touch-/Displayintegration eigens entwickelte Vergusstechnologie. Dabei wird das Display oder die ganze HMI-Einheit mit einer weiteren Ebene und einer Vergussmasse von hinten fixiert. Damit hängt das gesamte Gewicht des Displays und der Elektronik nicht nur am Coverglas. „So machen wir das Gerät noch stabiler. Und das ist so effektiv, dass wir das unseren Kunden immer bei einer Displayintegration empfehlen“, so Penassa. Durch dieses Verfahren ist die HMI-Einheit spannungsfrei von hinten fixiert und hält auch größeren Temperaturschwankungen Stand. Bilder: Bopla www.bopla.de MOBILSTEUERUNGEN MADE IN GERMANY Individuelle Entwicklungen auf Basis modularer Hard- und Software Hardware-Entwicklung Software-Entwicklung Serien-Produktion Kundenspezifische Produkte Ingenieur-Support Völkel Mikroelektronik GmbH · Otto-Hahn-Straße 30 · 48161 Münster · +49 2534 9731-0 · info@voelkel.de www.voelkel.de