Bild 1: TFT-Display mit Schutzglas – gebondet mit Vacu Bond.

Bild 1: TFT-Display mit Schutzglas – gebondet mit Vacu Bond. Fortec

Bei Filmaufnahmen kommt es auf jedes Detail an. Zur Bildkontrolle sind moderne Digitalkameras daher mit hochauflösenden Sucher-Displays ausgestattet. Doch oft kämpfen Kameramänner mit Reflexionen, Farbverfälschungen und Kontrastschwächen der Monitore; außerdem können Staub- und Feuchtigkeitseinschlüsse zwischen TFT-Display und Schutzglas ihren Blick auf das Wesentliche trüben. Gängige Abhilfe ist das Hochregeln der Display-Helligkeit. Darunter leidet jedoch nicht nur die Hintergrundbeleuchtung, sondern bei mobilen Einsätzen auch der Kamera-Akku. Schlecht, wenn im wichtigsten Moment der Strom ausgeht.

Mit verschiedenen optischen Bonding-Verfahren wie Wet-Optical- oder Gel-Optical-Bonding lässt sich der für die Störungen verantwortliche Luftspalt zwischen Display und Schutzglas schließen – zumindest bei bisherigen, konventionellen Displays. Moderne, rahmenlose TFT-Displays stellen herkömmliche Bonding-Verfahren jedoch vor erhebliche, teils unlösbare Probleme. Auch mechanische Elemente auf der Display-Oberseite können den Einsatz der Verfahren erschweren. Nun ist eine neuartige Vakuum-Bonding-Montagetechnik verfügbar, mit der sich auch hochauflösende Sucher-Displays ohne Rahmen mit einem – auch kundenspezifischen – Schutzglas störungsfrei verbinden lassen: Durch das Vacu Bond der Fortec AG gehören Reflexionen, Newton-Ringe und andere optische Beeinträchtigungen damit der Vergangenheit an.

Optical Bonding optimiert die Ablesbarkeit und Robustheit industrieller Displays

ECK-DATEN

Vorteile von Vacu-Bond-Optical-Bonding:

Garantierte Null-Optische-Fehler Produktion,

bessere Lesbarkeit und Farbrillanz bei Sonnenlicht,

erheblich verbesserte Wärmeableitung,

Kontrast verbessert,

Schutz vor äußeren Einflüssen wie Witterung oder Vandalismus,

deutlich bessere Vibrations- und Schockfestigkeit,

keine Kondensation oder Betauung,

kostengünstiges Bonden rahmenloser Displays,

reversibel – Frontglas kann einfach getauscht werden,

individuelles Touch- und Glasdesign.

Das Vacu Bond Optical Bonding ist ein Veredelungsverfahren für TFT-Displays, bei dem ein Schutzglas, ein Touch-Screen oder auch eine Kombination aus beiden auf ein TFT-Display aufgebracht werden. Die Luftspalte zwischen den einzelnen Komponenten wird dabei versiegelt und Reflexionen einfallenden Lichts an den Oberflächen zu 99 Prozent eliminiert. Dies ermöglicht auch beim Einsatz im Freien und bei Auflicht sehr gute Kontraste und Farbbrillanz. Die Ablesbarkeit verbessert sich deutlich, ohne dass die Helligkeit erhöht werden muss. Das spart Strom, außerdem halten die LEDs der Hintergrundbeleuchtung länger. Darüber hinaus können weder Staub noch Feuchtigkeit eindringen, sich absetzen und dadurch den optischen Eindruck beeinträchtigen.

Bild 2: Aufbau TFT-Display mit Schutzglas.

Bild 2: Aufbau TFT-Display mit Schutzglas. Fortec

Das Gel-basierte Bonding erhöht zudem die Robustheit gegenüber mechanischen Belastungen wie Vibration, Schock oder Frontschlag. Das Silikon-Gel wirkt Schwingungsresonanzen entgegen und leitet die einwirkende Energie von Schlägen sicher ab. So hat sich die Vacu-Bond-Technologie bereits in den notwendigen Drop-Ball-Tests für öffentliche Terminals sowie den sehr strengen Testläufen für die Eisenbahnzulassung bewährt und hat auch die Zertifizierung IEC 60721-3-7 und MIL-STD 810F durchlaufen.

Doch auch wenn durch das Bonden die Robustheit extrem verbessert wird – es entsteht quasi ein gedämpfter Sicherheitsverbund mit Display und Glas – sind bei Vandalismus Grenzen gesetzt. Bei Defekten kann der Vacu-Bond-Prozess einen wichtigen Vorteil gegenüber alternativen Bonding-Verfahren für sich verbuchen: Er ist reversibel. Die einzelnen Komponenten können entbondet werden, was zum Beispiel Reparaturen stark vereinfacht und somit Kosten sparen kann.

Vacu Bond für filigrane TFT-Strukturen und Trends zu Touchscreens und Frontgläsern

Das Vacu-Bond-Verfahren, bei dem das Hochleistungssilikon Opto-Gel der japanischen Firma Taica mit einer Vakuum-Bonding-Anlage verarbeitet wird, bietet noch weitere Vorteile gegenüber den herkömmlichen Bonding-Verfahren. „Die bisherige TFT-Generation verfügt über mechanische Komponenten wie Metallrahmen oder Blechgehäuse, die man für eine Montage mit doppelseitig klebendem Industrietape oder für den notwendigen Dammbau beim traditionellen Bonden wie Wet-Bonding verwenden kann“, erläutert Herr Spiegl, Product Manager Components. „Die neuen TFT-Generationen haben diese Mechanik nicht mehr, wodurch Wet-Bonding als Montagetechnik eigentlich nicht in Frage kommt. Kleine, in extremer Kompaktbauweise produzierte TFT-Displays, aber auch Displays bis zu einer Größe von 32‟, können durch den neuartigen, automatisierten Vakuumprozess sicher, fehlerfrei und kostengünstig gebondet werden.“ Der automatisierte Prozess und das homogene Silikonmaterial ermöglichen eine sehr hohe Präzision – Stück für Stück. Reinraumbedingungen sorgen dafür, dass keine Staub- oder Schmutzpartikel das Ergebnis beeinträchtigen. Ebenso ist ein direktes Bonden eines TFT-Displays in kundenspezifische Rahmen oder Gehäusefronten mit integriertem Schutzglas möglich.

Anforderung der Industrie: Zertifizierte Schutzklassen bis Explosionsschutz

Bild 3:  Gebondetes TFT-Display.

Bild 3: Gebondetes TFT-Display. Fortec

Auch für Umgebungen, die einen Explosionsschutz erfordern, ist die Vacu-Bond-Technik von Vorteil. Freie Lufträume innerhalb des Displays selbst, die zu Einschränkungen bei den zertifizierten Schutzklassen führen, können durch Free-air-exclusion-Bonding geschlossen beziehungsweise eliminiert werden. Das ist eine Alternative zu den bislang angewendeten, sehr teuren und meist unumkehrbaren Methoden wie dem Auffüllen des Volumens mit Glasperlen oder dem Einspritzen von Silikon. Musterproduktionen sind mit dem Vacu-Bond-Verfahren schnell realisierbar.

Seine Leistungsfähigkeit hat das Vacu-Bond-Optical-Bonding bereits durch erfolgreiche Zertifizierungen in verschiedenen Kundenapplikationen in den Bereichen Automatisierung, Automotive, Luftfahrt, Bahn, Landfahrzeuge, MIL und Außenanwendungen unter Beweis gestellt.

PCAP-Touch-Displays mit individuellem Schutzglas

Moderne Mobiltelefone sind schon seit einigen Jahren standardmäßig mit einem PCAP-Touchscreen ausgestattet und alle Anwender schätzen diese Technologie gegenüber den alten Tastentelefonen. Immer mehr Display-Hersteller folgen diesem Trend und bieten TFT-Displays bereits ab Werk mit integriertem PCAP-Touchscreen an. Hierdurch ist eine schnelle und einfache Integration der Displays in Standardapplikationen möglich.

Ein Frontglas im individuellen Design, beispielsweise mit Logodruck oder farbigem Rahmen, macht das Endgerät zum Blickfang und verleiht dem Endprodukt eine hohe Wertigkeit. Außerdem schützt es das Touch-Display vor äußeren Einflüssen wie Witterung oder Vandalismus. Ist durch den fehlenden Rahmen die Montage mit einem herkömmlichen Wet-Bonding-Verfahren nur sehr aufwendig oder überhaupt nicht möglich, ermöglicht Vacu Bond das Bonden eines kundenspezifischen Schutzglases direkt auf die PCAP-Oberfläche. Ein Damm wie beim Wet-Bonding ist dafür nicht nötig. Während des Bonding-Prozesses verbindet das hochwertige Opto-α-Gel das Touch-Display sicher mit dem Schutzglas – ohne jegliche Hitzeeinwirkung oder andere möglicherweise für die Einheit schädliche Einflüsse.

Hohe Qualität durch Automation und Produktions-Jigs

Eine hohe Produktionspräzision erreicht Fortec durch automatisierte Prozesse und die Verwendung von Produktions-Jigs. Dabei handelt es sich um CAD-designte und CNC-präzisionsgefräste Werkzeuge mit langer Lebensdauer, die die korrekte Position der einzelnen Komponenten während des Bonding-Prozesses garantieren und für eine gleichbleibende Qualität bei der Produktion jeder Stückzahl sorgen. Die Grundlage jeder neuen Kombination aus TFT-Display und Glas ist eine exakte Messung der Kontaktwinkel und der physikalischen Adhäsionskräfte. Diese Messung erfolgt mit einem modernen Messgerät und einer Software, die mithilfe spezieller Flüssigkeiten die Oberflächenenergie in polare und disperse Anteile aufschlüsselt. Ein solches Messprotokoll ist die Grundlage für jedes neue Projekt.

Vielfalt und Risk-Management

Die Stärke des eingesetzten Schutzglases ist frei wählbar und es können Touchscreens aller gängigen Technologien verwendet werden: resistiv analog, Glas/Glas, AMR-Touch oder projected kapazitiv. Das Opto-Gel für Vacu Bond ist ein speziell entwickeltes Hochleistungsmaterial und standardmäßig in den Materialstärken 0,3 mm, 0,5 mm, 1 mm und 1,8 mm verfügbar.

Bild 4: Wirkung des Optical Bondings (rechts). Geringere Reflexionen durch Beseitigung der Luftspalte.

Bild 4: Wirkung des Optical Bondings (rechts). Geringere Reflexionen durch Beseitigung der Luftspalte. Fortec

Zur Sicherstellung einer permanenten Belieferung und als Grundlage eines umfassenden Risikomanagements steht eine identische Anlage im US-Werk in Ronkonkoma, N.Y. So könnte Fortec jederzeit bei elementaren Problemen wie Wasser, Brand oder Stromausfall die Produktion sofort auf die andere Seite des Atlantiks verlagern. Zudem ist bereits eine weitere identische Anlage im tschechischen Pilsen geplant beziehungsweise steht schon kurz vor der Inbetriebnahme.

Präzise und Null-Optische-Fehler-Produktion

Vacu Bond verbindet das TFT-Display mit einem Touchscreen, einem Schutzglas oder einer Kombination aus beiden. Die Montage erfolgt vollflächig mit dem Bonding-/Laminierungsmaterial Opto-Gel in reinem Vakuum und bei vertikaler Produktionsrichtung. Die präzise Positionierung der Komponenten übernimmt je nach Produktkonfiguration ein CNC-gefrästes Werkzeug.

Der Prozess selbst findet vollautomatisch und zur Vermeidung von Schmutzeinschlüssen in einem Reinraum statt. Das Produktionswerkzeug garantiert immer gleichbleibende Fertigungstoleranzen und den schonenden Umgang mit den fragilen Bauteilen. Vacu Bond ermöglicht eine Null-Optische-Fehler-Produktion, eine Fehlerspezifikation wird dadurch überflüssig.

Schnelle Bemusterung

Innerhalb weniger Tage kann ein Musterdisplay in jeder Größe bis 32“ mit dem Vacu-Bond-Verfahren veredelt werden. Hierzu kann das eigene, individuelle Coverglas verwendet werden, oder es kommt eines der vielen verschiedene Standardgläser aus dem Fortec-Lager zum Einsatz.