Optical Bonding is een beproefde methode om industriële en medische HMI-toepassingen met en zonder display te optimaliseren. Door middel van verschillende bondingtechnologieën worden de frontglazen met touchsensoren en displays tot één geheel verlijmd. Optische en mechanische prestatiekenmerken van bedieningssystemen worden hierdoor aanzienlijk verbeterd.

De juiste selectie van de meest geschikte technologie voor een specifieke toepassing is gebaseerd op de toepassingseisen. Bepalende factoren zijn de gespecificeerde omgevingsinvloeden, de displayvorm en -diagonaal én de omschrijving van de PCAP-sensortechnologie.

Displays voor buitengebruik

Toepassingen met touchscreens en displaytoepassingen in buitengebieden zijn onderhevig aan temperatuurschommelingen. Extreme temperatuurschommelingen kunnen optreden wanneer de temperatuur in de nacht onder het vriespunt komt en overdag omhoog gaat doordat de zon erop schijnt. Condensatie op het oppervlak ontstaat wanneer warme en vochtige lucht in aanraking komt met koude oppervlakken, zoals het display en het frontglas. Warme lucht kan meer waterdamp opnemen dan koude lucht. Bij contact met koude oppervlakken condenseert de waterdamp en vormt condens vocht.

Als er een zogenoemd airgap is tussen het display en frontglas met touchsensor, kan er door condensatie vocht op beide oppervlakken neerslaan. Dit condensvocht leidt tot negatieve aantasting van de schermweergave. Condensatie kan worden voorkomen als de interne temperatuur van de toepassing constant wordt gehouden. Een eenvoudiger en veiliger oplossing is de airgap volledig op te vullen met optisch hechtingsmateriaal. Voor buitentoepassingen met dagelijkse blootstelling aan zonlicht worden alleen UV-gekwalificeerde hechtmaterialen en componenten gebruikt. Dit betekent dat permanente UV-straling geen negatieve invloed heeft tijdens de levensduur.

Displays voor industriële elektronica en medische apparatuur

De leesbaarheid van een display hangt niet alleen af van zeer transparante PCAP- sensoren, maar ook van het invallende licht van de omgeving. De lichtstraling wordt gebroken en gereflecteerd door de airgap tussen de oppervlakken van het display en het frontglas met sensor. De vulling met optisch hechtmateriaal overbrugt deze airgap. Dankzij de Optical Bonding wordt de inhoud van het scherm naar voren uitgestraald zonder reflectie. Het hechtingsmateriaal heeft een brekingsindex, die vergelijkbaar is met die van het glas. Dit betekent dat er geen reflectie of breking meer kan optreden. Bovendien verhoogt de bonding de leesbaarheid door het verhoogde contrast en maakt zij een niet- verblindend schermoppervlak mogelijk.

Vooral voor medische toepassingen is een hoog contrast onontbeerlijk voor visualisaties in de diagnostiek. Optical Bonding verhoogt ook de robuustheid en verbetert de weerstand tegen onder meer schokken en trillingen. Een ander voordeel is de warmteafvoer van de LED-achtergrondverlichting en het schermoppervlak via het hechtingsmateriaal naar het frontglas. Deze warmteafvoer verhoogt de levensduur van de LED-achtergrondverlichting dankzij de temperatuurvermindering. Optical Bonding is daarom een optimale oplossing voor alle medische hulpmiddelen die een perfecte leesbaarheid vereisen. 

Beeldschermtoepassingen in draagbare apparaten automobiel industrie

Mechanische versterking door Optical Bonding resulteert in een veel robuuster systeem. Dit heeft een groot voordeel bij draagbare en automobieltoepassingen. De vaste verbinding van het frontglas via Optical Bonding biedt splinterbescherming bij glasbreuk.

Het wegvallen van de airgap tussen het frontglas met touchsensor en het display voorkomt dauwvorming tussen beide componenten bij buitentoepassingen. Bovendien wordt het binnendringen van vuil of vloeistoffen voorkomen. De mechanische bevestiging van de displays door Optical Bonding maakt montagebeugels overbodig, waardoor het gewicht van de draagbare apparaten afneemt.

Welk Optical Bonding-proces is geschikt?

Er zijn verschillende technologieën beschikbaar voor de Optical Bonding van beeldschermen. Het optimale proces hangt af van de keuze van de componenten, de systeemintegratie en de toepassingseisen.

• Dry Optical Bonding:

Bij dry Optical Bonding wordt het materiaal op maat gesneden van het zichtbare schermoppervlak en wordt de airgap er homogeen mee gevuld. Er is keuze uit diverse hechtmaterialen in verschillende diktes en dichtheden, die worden geselecteerd op basis van de beeldschermen en de specificaties van de toepassing. Displays hebben verschillende hoogtes van metalen frames, afhankelijk van het model en de diagonaal. De optimale materiaaldikte wordt bepaald op basis van de beeldschermen. Het frontglas met touch en het display worden samengevoegd onder vacuüm in de bondingmachine.

•Liquid Optical Bonding (LOCA):

Een UV-uithardend vloeibaar materiaal wordt gebruikt om de airgap tussen het displayoppervlak en de achterkant van de sensor of het dekglas op te vullen. De lijm is siliconenvrij, verouderingsbestendig en UV-stabiel. Het proces is geschikt voor alle TFT-schermen met of zonder frame. Het vloeibare hechtmateriaal wordt in een speciaal patroon op het displayoppervlak aangebracht en het dekglas met sensor wordt met gecontroleerde oppervlaktedruk ‘gebond’. Vervolgens wordt het hechtmateriaal gelijkmatig en zonder luchtbellen tussen de twee componenten verdeeld. Het hechtmateriaal wordt vervolgens uitgehard door middel van UV- licht zonder extra warmteopslag, dat wil zeggen: er is geen materiaalspanning door het effect van de temperatuur en dus geen mechanische spanning.

Bij beide technologieën wordt een speciale voorbehandeling uitgevoerd om de hechtsterkte van het hechtmateriaal op de oppervlakken van de verbindingspartners te verhogen. Dit zorgt voor een sterke verbinding tussen de verschillende materialen. De verbinding is zo sterk dat het hechtingsmateriaal het scherm mechanisch stevig vastzet en er geen verdere mechanische schroeven nodig zijn.

•Airgap Bonding:

Bij dit eenvoudige proces wordt het display in de cleanroom direct achter het coverglass met sensor rondom stevig verlijmd. Tussen het frontglas met sensor en het display blijft echter een airgap bestaan. Airgap Bonding is een eenvoudige en kosteneffectieve manier om displays met afdekglazen of aanraaksensoren te verbinden zonder verdere mechanische bevestiging. 

Speciale eigenschappen Optical Bonding bij e-paper displays

De eigenschappen van e-paper displays vereisen altijd extra mechanische bescherming tijdens de integratie. Stabiliteit en robuustheid kunnen alleen worden bereikt door bonding over het gehele oppervlak via Optical Bonding met een frontglas. Ook hier wordt de keuze van het hechtingsmateriaal bepaald op basis van de componenten en de omgevingsomstandigheden van de toepassing. Hier worden verschillende afdekglazen met kaderbedrukking, aanraaksensoren en kunststofruiten gebruikt.

In vergelijking met de Optical Bonding van TFT LC-schermen zijn de processen voor de extreem dunne bonding van e-papers aanzienlijk veeleisender en onomkeerbaar. E-paper displays vereisen extra verlichting in het donker. Dit wordt gerealiseerd door een speciale structuur met zeer transparant hecht- en een lichtgeleidend materiaal. Het licht van de LED-strips wordt zijdelings ingekoppeld en via de opbouwlagen homogeen over het oppervlak van het display verdeeld. Deze verlichtingsoptie maakt de leesbaarheid van e-paper displays in het donker mogelijk.

Optical Bonding door SCHURTER

Optical Bonding is de optimale oplossing voor toepassingen met hoge eisen en uitdagende toepassingsgebieden. Alle bondingprocessen worden door SCHURTER uitgevoerd in speciale cleanrooms met een hoge mate van automatisering en gestandaardiseerde processen. Meer weten over de verschillende bondingtechnologieën? Neem dan contact op met SCHURTER.