Touch-Eingabesysteme Optisches Bonding verbessert die optischen und mechanischen Eigenschaften eines Industrie-Displays

Autor / Redakteur: Dr. Günther Waibel * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Ein spezielles optisches Bonding verhilft einem industrietauglichen Touchpanel zu mehr Stabilität, geringerer Empfindlichkeit und es schützt vor Feuchtigkeit und Staub.

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Optical Bonding gilt aufgrund der langjährigen Anwendung in militärischen Produkten als qualifizierte Technologie. Vorteil dieser langzeiterprobten Klebetechnologie ist, dass mittlerweile eine breite Palette an Materialien ausreichend getestet und kommerziell verfügbar ist.

Das Knowhow der Verfahrenstechnik wurde allerdings lange Zeit gehütet, so dass bis heute fundiertes Wissen über das Klebeverfahren nur wenig verbreitet ist.

Dass der industrielle Nutzen des Verfahrens über diesen langen Zeitraum nicht erkannt wurde, lag möglicherweise am vergleichsweise hohen Aufwand und der damit einhergehenden Kosten, zumal der Kostenaspekt in der ursprünglichen Anwendung eher eine untergeordnete Rolle gespielt hat.

Erst der Trend der letzten Jahre zu immer leistungsfähigeren Displays mit multitouchfähiger PCT-Technologie (Projected Capacitive Touch) und vor allem der zunehmende Einsatz im industriellen Umfeld verhalf dieser bislang vorrangig dem Militär vorbehaltenen Technologie zu einem höheren Bekanntheitsgrad.

Das iPhone verschaffte schließlich dem Optical-Bonding-Verfahren den kommerziellen Durchbruch. Da jedoch Multitouch-Anwendungen in rauen Industrieumgebungen ihre eigenen Gesetzmäßigkeiten aufweisen, stellt die Weiterentwicklung der bestehenden Verfahren große Ansprüche an die Entwicklungsingenieure.

Spezielles Bonding-Verfahren für große Stückzahlen

Neben ihrem Produktprogramm aus der Elektrotechnik, Metall- und Kunststofftechnik sowie Heizungsarmaturen und Zubehör entwickelt und produziert Hummel über mehrere Jahre robuste, industrietaugliche Eingabesysteme. So lag es nahe bei den industrietauglichen Touchpanels, welche höchste Ansprüche an Design und Funktionalität stellen, Lösungen anzubieten.

Dabei spielen vor allem die sehr hochwertigen Touchpanel mit PCT-(Projected Capacitive Touch-)Technologie, durchgehender Glasfront und LED-Backlight-Displays eine wesentliche Rolle. Sämtliche Komponenten sind optisch gebondet.

Für die Produktion der Touchpanels wurde eigens ein Optical-Bonding-Verfahren entwickelt, das eine prozesssichere und luftblasenfreie Montage bei größeren Stückzahlen sicherstellt.

Die beiden bisherigen Verfahren des Bondings – und ihr wesentlicher Nachteil

Im Rahmen der Verfahrensentwicklung wurden die derzeit bekannten Bonding-Verfahren eingehend untersucht mit dem Ergebnis, dass keines der gängigen Verfahren für eine luftblasenfreie, prozesssichere Montage geeignet ist. Sieht man einmal von der Vielzahl der verwendeten Klebstoffe ab, ließen sich die bisherigen Bonding-Verfahren prinzipiell in zwei verschiedene Techniken unterscheiden: Die Verdrängungs- und die Befüllmethode.

Bei der Verdrängungsmethode werden Display und Touchkomponente mit Flüssigkleber miteinander verbunden, überschüssiges Material kann am äußeren Rand abgewischt werden. Die Befüllmethode erfordert zunächst die Positionierung der zu verklebenden Komponenten und die anschließende Befüllung des Luftspalts.

Diese Verfahren haben im Wesentlichen eines gemeinsam: Lufteinschlüsse lassen sich nicht gänzlich vermeiden.

Neues Bonding-Verfahren auf Grundlage der Mikrofluidik

Da sämtliche bekannte Bonding-Verfahren den Qualitätsansprüchen nicht genügten, haben die Entwicklungsingenieure ein Verfahren entwickelt, das Luftblasenbildung im Klebeprozess gar nicht erst ermöglichen. Das zum Patent angemeldete Verfahren resultiert aus den Gesetzmäßigkeiten der Mikrofluidik, einem Teilgebiet der Mikrosystemtechnik.

Hier gelten andere Gesetze wie in der Makrowelt. Oberflächenkräfte kommen hier beispielsweise deutlich stärker zum Tragen. Man nutzt das Zusammenspiel von Kapillarkräften, Benetzungsfähigkeit und weiteren fluidischen Eigenschaften, um einen luftblasenfreien, prozesssicheren Klebeprozess realisieren zu können. Mit diesem Verfahren wurde eine Basis geschaffen, um künftig neben 19 und 22'' großen Touchpanels auch größere Diagonalen mit dem Optical Bonding anbieten zu können.

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