Silikonbasiertes, optisches Bonden unterstützt nicht nur die Lesbarkeit

Aus unserem Alltag, aber auch aus Bereichen wie Transport und Logistik, Schwermaschinenbau, Einzelhandel, Finanzwesen, Verteidigung, Flugzeugelektronik oder Marine-Anwendungen sind moderne Displaylösungen nicht mehr wegzudenken. Die zunehmende Digitalisierung, immer mehr Touch-Funktionalität weg von Tastensystemen und die Forderung nach mehr Komfort der Interaktion haben diese Entwicklung noch beschleunigt.

Robust und für eine lange Lebensdauer ausgelegt

Dass Industrial Displays höheren Ansprüchen genügen müssen als Displays, die im Consumer-Markt eingesetzt werden, ist kein Geheimnis. Sie müssen sehr robust sein und für eine lange Lebensdauer ausgelegt werden und in einem erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +85 °C zuverlässig funktionieren. Zur besagten Robustheit gegen fordernde Umweltbedingungen wie Feuchte, Staub und Vibrationen kommt im Außeneinsatz noch Widerstandsfähigkeit gegen extreme Witterungseinflüsse und Vandalismus.

So ist Salzwasserresistenz ein Muss bei Marine-Anwendungen, hervorragende Lesbarkeit in der Luftfahrt, Staubresistenz in der Landwirtschaft, präzise Wiedergabe und Handschuhbedienung bei strengen Hygienebestimmungen in der Medizintechnik sowie gute Lesbarkeit und Kontrastreichtum bei Digitalanzeigen.

Ganz nebenbei müssen Displays verlässlich ihre „Kernkompetenzen“ erfüllen: Die Anzeige von Informationen, das Interagieren mit dem Benutzer und die Datenverarbeitung in mehr oder weniger komplexen Systemen. Displays werden nicht mehr nur als Informationsausgabesysteme, sondern seit dem Einzug der Touch-Technologie auch als HMI und unverzichtbarer Bestandteil zur Bedienung und Steuerung von Anwendungen eingesetzt.

Leitfähigkeit für Touch-Empfindlichkeit

Leitfähigkeit für Touch-Empfindlichkeit, um gegebenenfalls eine schnelle Reaktion zu ermöglichen – als Beispiel sei Patientenmonitoring genannt, ist also Voraussetzung. Als Teil dieser Systeme und angesichts intensiver Leistung mit großen Datenmengen steht außerdem elektromagnetische Verträglichkeit auf der Anforderungsliste. In jüngster Zeit wird darüber hinaus Energieeffizienz und Nachhaltigkeit immer mehr zum Thema.

Neben all diesen Kriterien ist gute Lesbarkeit bei großer Umgebungshelligkeit wesentlich. Dies gilt selbstverständlich genauso für Endanwender-Displays. Im Industriebereich ist ein Manko in diesem Punkt jedoch nicht nur ärgerlich, sondern womöglich gefährlich, z. B. im Cockpit eines Flug- oder Fahrzeugs. Zur guten Lesbarkeit gehört der maximale Betrachtungswinkel, der weit genug sein sollte, dass der Displayinhalt – z. B. bei Kontrollfunktionen – aus unterschiedlichen Blickwinkeln gut zu sehen ist, etwa bei Verkehrsleitsystemen oder medizinischen Großmonitoren, wenn viele Betrachter darauf blicken müssen. Bei qualitativ weniger hochwertigen Displays kann die Wiedergabe je weiter der Betrachtungswinkel, desto kontrastärmer und dunkler erscheinen.

Gute Lesbarkeit von industriellen Displays bei Sonnenlicht

Um eine gute Lesbarkeit von industriellen Displays bei Sonnenlicht zu gewährleisten, sind mehrere Faktoren von Bedeutung. Als erstes ist hier die möglichst große Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung zu nennen, die die Sichtbarkeit bei Tageslicht beeinflusst. Die Wahl der Deckglas-Beschichtung bzw. -Behandlung (Entspiegelung) kann die Reflexion reduzieren und damit die Lesbarkeit verbessern. Es gibt verschiedene Methoden, um dies zu erreichen.

Bei der Antireflexionsbehandlung (AR) wird die Entspiegelung des Glases dadurch erzielt, dass eine Schicht bzw. ein Film in einer bestimmten Dicke auf die Deckglas-Oberfläche aufgebracht wird. Diese Beschichtung verringert die Spiegelung auf der Oberfläche, indem sie eine bestimmte Wellenlänge des Lichts eliminiert, wenn dieses zum Betrachter zurückgeworfen wird. Durchdringt eine bestimmte Wellenlänge die Schicht bzw. den Film, wird ein Teil des Lichts an deren Oberfläche sowie ein Teil an der Oberfläche des Glases zum Verbraucher reflektiert. Die reflektierten Wellenlängen werden genau phasenverschoben reflektiert, sodass sie sich gegenseitig kompensieren. Der Benutzer sieht dadurch keine Reflexion, sondern eine hellere und dadurch deutlich besser lesbare Anzeige.

Ein geringer Trübungsfaktor und eine hohe Lichttransmission

Eine Alternative ist das Ätzverfahren, das eine raue Oberfläche auf der Deckscheibe erzeugt, die sogenannte Blendschutz-Glasbehandlung. Das Licht, das auf die raue Oberfläche trifft, wird in verschiedene Winkel gestreut, was das Blendlicht der Anzeige in Richtung Betrachter reduziert. Auch die Wahl der Materialien im Display-Stapelaufbau ist wichtig, da deren Zusammensetzung die Lichtdurchlässigkeit und die Reflexionseigenschaften beeinflusst.

Sorgfältige Wahl der eingesetzten Materialien

Eine sorgfältige Wahl der eingesetzten Materialien ist daher unbedingt anzuraten. Bei qualitativ hochwertigeren Materialien tritt eine geringere Trübung ein. Ein geringer Trübungsfaktor und eine hohe Lichttransmission sind maßgeblich, um die Lesbarkeit der Displays zu optimieren.

Anpassung des Brechungsindex

Eine weitere entscheidende Maßnahme für gute Lesbarkeit bei Sonnenlicht ist die Anpassung des Brechungsindex der verwendeten Displaykomponenten zueinander, die bevorzugt durch optisches Bonding erreicht wird. Im Gegensatz zum Tape-Bonding, bei dem das Deckglas nur am Rand mit Klebeband mit dem Display verklebt wird, wird beim optischen Bonding die Lücke zwischen Display und Deckglas mit einem transparenten Material komplett gefüllt, und somit die Luft dazwischen vollkommen verdrängt.

Der optische Brechungsindex des Bonding-Materials wird dem des Deckglases und dem des Displays angeglichen. Die beiden Layer haben unterschiedliche Brechungsindizes und ohne „Füllung“ würden störende interne Reflexionen entstehen, die mit dem Auffüllen minimiert bzw. bei sehr guten Technologien und Materialien komplett eliminiert werden.

Vorhärten bei Raumtemperatur und unabhängig von einem bestimmten Mechanismus

Für diesen Ansatz hat VIA optronics als Display-Experte das patentierte optische Bondverfahren MaxVU entwickelt, das in Verbindung mit dem proprietären, silikonbasierten Bondmaterial VIA Bond Plus alle internen Reflexionen eliminiert, den Kontrastwert und somit die Lesbarkeit bei Sonnenlicht optimiert. Das vorgehärtete, anorganische Zwei-Komponenten-Material wird dabei auf das Display aufgetragen und dieses mit einem Touchpanel oder Deckglas verbunden. Der Vorteil: Das Vorhärten funktioniert bei Raumtemperatur und unabhängig von einem bestimmten Mechanismus. Es bedarf keiner mechanischen Krafteinwirkung oder Aktivierung etwa durch UV-Licht. Die Aushärtezeit für die vollständige Selbsthärtung des Bonding-Materials kann präzise gesteuert werden, weshalb es sich für alle Arten von Displays – auch besonders schlanke, faltbare oder gebogene Modelle – eignet. Dies führt zu einer zuverlässigen Kontrolle der Bonding-Schichtdicke sowie -Toleranzen und somit zur Vermeidung optischer Nebeneffekte oder LCD-Defekte. Der Einsatz von Silikon-basierten Materialien hat somit einen erheblichen Vorteil gegenüber anderen Bonding-Materialien wie Acrylaten oder Epoxiden.

Silikonbasiertes, optisches Bonden

Silikonbasiertes, optisches Bonden unterstützt nicht nur die Lesbarkeit, sondern auch weitere industrielle Anforderungen wie Temperaturbeständigkeit und Langlebigkeit, z. B. für hitzebeständige Displays bei der Feuerwehr, denn das Material vergilbt nicht, schrumpft nicht, ist sehr haftfähig und umweltfreundlich. Beim Aushärteprozess werden zudem keine flüchtigen Bestandteile freigesetzt, was zu einer hervorragenden Kontrollierbarkeit des Prozesses führt.

Da der Freiraum zwischen Display und Deckglas gefüllt ist, wird Kontamination und das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert. Der Prozess erzeugt außerdem enorme mechanische Stabilität, weshalb Max-VU-gebondete Displays problemlos den Head Impact Test (HIT) ohne Bruch bestehen, wie man ihn aus dem Automobilbereich kennt. Auch die Glastypen können variiert und/oder mit individuellen optischen Beschichtungen versehen werden und lassen sich so auf eine Vielzahl von Anwendungsanforderungen anpassen. Es ist möglich, mehrere Displays auf ein Deckglas zu bonden. Und schließlich werden Temperaturen von -50 bis 125 °C unterstützt. Durch den Einsatz der Kupfer-Metal-Mesh-Technologie des Unternehmens kann mit dem optischen Bonding auch eine hervorragende Touchsensorik kombiniert werden. (neu)