Touch-/Displayintegration

Warum Touchdisplays mittels Optical Bonding länger leben

Sie verleihen Maschinen ihr Gesicht und vereinfachen damit Abläufe: HMI-Systeme sind fester Bestandteil der modernen Arbeitswelt. Das Klebeverfahren Optical Bonding spielt dabei eine wichtige Rolle, denn es trägt zu mehr Funktionalität bei. Doch worauf kommt es bei diesem Verfahren an und welche Vorteile hat die Methode?
 Immer mehr Branchen setzen auf HMI-Systeme, dadurch 
erlangt Optical Bonding eine zunehmende Relevanz.
Immer mehr Branchen setzen auf HMI-Systeme, dadurch erlangt Optical Bonding eine zunehmende Relevanz. Bild: Bopla Gehäuse Systeme GmbH

Der Bordcomputer in Mähdreschern, die Steuerung großer Industrieanlagen oder elektromedizinische Geräte wie Computer-Tomographen – HMI-Systeme kommen in unterschiedlichen 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 – heute vor allem mit intuitiv zu bedienenden Touchdisplays ähnlich einem Tablet. Doch sie 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. Sie umfasst unterschiedliche Klebetechniken, um Displays luftdicht mit Touch-Sensoren und Covergläsern zu einer Einheit zu verbinden. Das Ziel: eine erhebliche Verbesserung der Geräte-Funktionalität.

 Bei Bopla wird die Glasfront mit dem Touchscreen bzw. Display mithilfe des Optical-Bonding-Verfahrens zusammengeführt.
Bei Bopla wird die Glasfront mit dem Touchscreen bzw. Display mithilfe des Optical-Bonding-Verfahrens zusammengeführt.Bild: Bopla Gehäuse Systeme GmbH

Viele Branchen – hohe Anforderungen für HMIs

Kalte Temperaturen nachts, warme Temperaturen tagsüber – sowohl HMI-Systeme, die innen, etwa in Industriehallen, genutzt werden, als auch außen, 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 Touch-Sensor befindet. Die Feuchtigkeit beeinträchtigt nicht nur die Bildschirmanzeige, sie wirkt sich auch negativ auf die Lebensdauer der sensiblen Elektronik in 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.

 Aushärten beim Wet Bonding mit UV-Licht: Das flüssige Verkleben verspricht hohe optische Qualität und mechanische Stabilität.
Aushärten beim Wet Bonding mit UV-Licht: Das flüssige Verkleben verspricht hohe optische Qualität und mechanische Stabilität.Bild: Bopla Gehäuse Systeme GmbH

Bonding-Material schützt vor Staub, Schmutz und Sonne

Gleichzeitig verhindert das Bonding-Material auch das Eindringen von Staub- und Schmutzpartikeln. Ein besonderer Schutz davor ist besonders wichtig, wenn das HMI-System außen zum Einsatz kommen soll, zum Beispiel in landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen. Eine weitere Herausforderung 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 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.

 Einkleben der (Touch-)Displayeinheit: Die komplette Einheit wird in das Gehäuse eingelegt und dort durch eine Klebeschicht fixiert.
Einkleben der (Touch-)Displayeinheit: Die komplette Einheit wird in das Gehäuse eingelegt und dort durch eine Klebeschicht fixiert.Bild: Bopla Gehäuse Systeme GmbH

Widerstandsfähiges HMI mit blendfreier Optik

Auch in Sachen guter Ablesbarkeit verspricht das Verfahren Vorteile. Denn in speziellen Umgebungen wie in der Medizintechnik wirken kritische Lichtverhältnisse auf die Displays ein. Während bei einem Luftspalt Licht gebrochen und so reflektiert wird, erhöht ein mit Bonding-Material befülltes Touchdisplay den Kontrast. Es weist nämlich einen ähnlichen Brechungsindex auf wie Glas, hat also ähnliche optische Materialeigenschaften. Damit sorgt es für eine blendfreie Optik. Aufgrund geringer Kontrastverluste können HMI mit weniger Leistung energieeffizient laufen. Optical Bonding macht Displayanwendungen und Touchpanels auch viel robuster. Diese Methode dient als mechanische Verstärkung des Geräts. Das Deckglas ist somit fest mit dem Display verbunden. Bei Glasbruch dient es als Splitterschutz; das Gerät ist widerstandsfähiger gegen Vibrationen, Schock und Krafteinwirkungen. Gerade bei mobilen Geräten im Fahrzeugbau und bei Anwendungen in der Medizin ist dies ein Vorteil.

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