Optical Bonding bringt mehrere Vorteile

Höherer Kontrast bei LCD-Touchpanels

Im Vergleich: mit Optical Bonding und herkömmliche Anzeige Bild: Danielson Europe

Moderne LCD-Anzeigen bauen flach und kompakt. Mit Berührungssensoren ausgestattet sind sie die ideale Ein- und Ausgabeeinheit für viele Automatisierungsaufgaben. Da der Aufbau der Bedieneinheit aus unterschiedlichen Lagen besteht, kann es je nach Lichteinfall oder Blickwinkel zu unerwünschten Reflexionen, Lichtbrechung und Spiegelungen kommen. Das beeinträchtigt das Ablesen der Anzeige oft drastisch. Ein neuer Ansatz, das Optical Bonding, mit dem die Lichtbrechung und damit Reflexionen enorm reduziert werden, erlaubt nun Anzeigen, die auch bei widrigen Bedingungen gut erkennbar bleiben.

Moderne flache Bildschirme sind in vielen Bereichen der Industrie, in Medizintechnik oder der Umweltforschung im Einsatz. Navigationsgeräte gehören ebenfalls zu den vielen typischen Anwendungsbereichen. Heute werden meist Bildschirme in LCD-Technik verwendet, da diese zuverlässig und stromsparend arbeiten. Störende Lichtreflexe beeinträchtigen aber je nach Einsatz und Blickwinkel oft die Ablesbarkeit. Der Touchscreen-Experte Danielson reduziert darum bei seinen kapazitiven Touchscreens und anderen Produkten, bei denen ein Display hinter einer Scheibe eingesetzt ist, durch einen gezielten Kunstgriff die kontrastreduzierenden internen Reflexionen in der Anzeige.

Herkömmliche Technik und …

a) Viele optisch aktive Grenzschichten reflektieren Licht b) je nach Deckglas bietet Optical Bonding eine Reflexionsreduzierung bis zu 0,2 % Bild: Danielson Europe

Jede optisch aktive Grenzschicht reflektiert Licht.

Wichtig für gute Sicht ist nicht die absolute Helligkeit, sondern vielmehr der Kontrast zwischen Hintergrund und Informationspixel. Diesen Kontrast gilt es unter allen Betriebsbedingungen möglichst hoch zu halten. Aufgrund des Sandwichaufbaus bei modernen LCD-Bildschirmen, bestehend aus verschiedenen Lagen von Glas oder Kunststoff und den Luftschichten dazwischen entstehen leicht Reflexionen, bedingt durch die unterschiedliche Lichtbrechung der einzelnen Lagen.

… einen Schritt weiter

Bei Optical Bonding wird die Luftschicht zwischen Deckglas und eigentlicher LCD-Anzeige durch abgestimmte Kleber ersetzt. Bild: Danielson Europe

Bei Optical Bonding wird die Luftschicht zwischen Deckglas und eigentlicher LCD-Anzeige durch abgestimmte Kleber ersetzt.

Abhilfe schafft das „Optical Bonding“: Die gegenüber den Glasschichten relativ brechungsarme Luftzwischenschicht zwischen Schutzscheibe und eigentlicher LCD-Anzeige wird dabei durch optisch transparente und im Brechungsindex abgestimmte Kleber ersetzt. Das reduziert die interne Reflexion zwischen Deckplatte und LCD-Anzeige wesentlich und verbessert so den Kontrast der Anzeige. Es ergeben sich so erhebliche Verbesserungen der optischen Eigenschaften z.B. im direkten Sonnenlicht und damit ein deutlicher Gewinn für die Ablesbarkeit der Anzeige. Dies gilt selbst bei schrägem Blickwinkel und heller Umgebungsbeleuchtung. Ein zusätzlicher willkommener Nebeneffekt: Das Display wird durch den Verguss auch mechanisch wesentlich stabiler und es kann keine Feuchtigkeit mehr zwischen Deckglas und Anzeige eindringen. So ähnelt die Anzeige im Aufbau dem bekannten Verbundglas und ist schon von Haus aus, selbst ohne weitere Abdichtung, sehr widerstandsfähig gegenüber Reinigungs- oder Desinfektionsarbeiten. Zudem wird die Wärmeableitung durch den direkten Kontakt ohne isolierenden Luftspalt verbessert. Alternativ kann die bessere Sicht auch genutzt werden, um mit einem nicht so leistungsstarken Display mit geringerem Energiebedarf und entsprechend kleineren Abwärmeverlusten eine vergleichbare optische Qualität zu erreichen. Gleichzeitig erhöht es den Betrachtungswinkel und erlaubt eine bessere Ablesbarkeit von der Seite des Displays, was u.a. für Medizinische- und Laborgeräte sehr wichtig ist. Alles zusammen erhöht die Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit der Anzeige.

In der Praxis

Kapazitive Panels mit Optical Bonding sind ideal geeignet für Einsatzgebiete, bei denen gute Erkennbarkeit aus einem weiten Betrachtungswinkel wichtig ist. Bild: Danielson Europe

Kapazitive Panels mit Optical Bonding sind ideal geeignet für Einsatzgebiete, bei denen gute Erkennbarkeit aus einem weiten Betrachtungswinkel wichtig ist.

Danielson baut seine kapazitive Touchscreens in der sogenannten PCAP-Technologie (projektiv-kapazitive Touchscreens). Sie bestehen aus einer maßgeschneiderten äußeren Glasschicht, einem anwendungsspezifischen projektiv kapazitiven Touchsensor und einem Controller. Je nach Anwenderforderung können unterschiedliche Deckglasschichten eingesetzt werden von besonders kratzfest über leichten Kunststoff bis hin zu chemisch besonders beständigen Gläsern bzw. Entspiegelung mit besonderer Resistenz gegen Fingerabdrücke. Damit sind die kapazitiven Panels mit Optical Bonding auch ideal geeignet für Einsatzgebiete in der Medizintechnik sowohl im Krankenzimmer als auch in OPs wie z.B. Dialysegeräte, Bildgebungsgeräten usw. Gerade ein Bildschirm etwa in einem OP-Saal muss von jedem Winkel im Raum aus immer klar und lesbar sein. Dies gilt auch, wenn eine Vielzahl von Bildschirmen auf- oder nebeneinander sich gegenseitig „anstrahlen“. Ebenso im Bereich der Automatisierungstechnik und in der Steuerungs- und Antriebstechnik sind sie in allen HMI-Geräten der neuesten Generation mit Multitouchfähigkeit bzw. besonders anspruchsvollen Schutzgläsern (aus Reinigungs- oder Designgründen) zu Hause, so z.B. in robotergesteuerten Melksystemen ebenso wie bei Verarbeitungssystemen im Labor oder der Pharmaindustrie. Sonstige Anwendungen sind vielfältig, die Anzeige hinter Glas eignet sich für den Einsatz in der Lebensmittelverarbeitung ebenso wie für Bediendisplays in Automaten.

Drückt man die Leistungsfähigkeit in Zahlen aus, so ergeben sich für die typische Lichtdurchgängigkeit bei 550 nm (entspricht gelbgrüner Farbe) gemessen, Werte von 70 bis 86 %. Lieferbar sind aktuell Baugrößen mit Diagonalen zwischen 7“ bis 19“. Als Deckglasschichten stehen je nach Anwenderforderung Dicken zwischen 1,1 bis 4 mm in Glas oder 0,18 bis 2 mm in Polycarbonat zur Auswahl. Eines der wichtigsten Merkmale der neuen PCAP-Touchscreen-Bauweise ist der Betrachtungswinkel, also der Bereich, von dem man bei Arbeiten rund um den Patienten oder in Anlage und Maschine den Bildschirm noch gut ablesen kann. Er beträgt typischerweise 60° bis 85° bei normalen LCD-Displays und verdoppelt sich durch Optical Bonding auf bis zu 160 Grad.

Moderne kapazitive Touchscreens können durch Optical Bonding in gleich mehreren Disziplinen punkten: Bessere Ablesbarkeit auch bei widrigen Lichtbedingungen, bessere Energieeffizienz, höhere mechanische und chemische Widerstandsfähigkeit und nicht zuletzt dank besserer Wärmeleitung auch eine weiter gestiegene Lebensdauer. Alle Faktoren zusammen ergeben eine leistungsfähige Anzeige für vielfältige Anwendungsbereiche.

Über Danielson
Danielson ist führender paneuropäischer Lieferant maßgeschneiderter Folientastaturen, Touchscreens und Lösungen für Industriegrafik und fertigt neben kapazitiven auch resistive Touchscreens, Piezoschalter, Folientastaturen und Silikonschaltmatten. Daneben ist die Firma auf die Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von Bedieneinheiten, insbesondere mit Touchscreens spezialisiert. Das Unternehmen ist mit Vertriebsingenieuren in mehreren Ländern Europas vertreten; es fertigt in den Niederlanden, in Großbritannien und in Fernost. Mit mehr als 1.000 Kunden und einer 75-jährigen Geschichte steht Danielson für umfassende Erfahrung und Fachkompetenz in einer Vielzahl von Anwendungen auf verschiedenen Märkten. Danielson liefert ausschließlich Lösungen, die dem Maßstab „fit for purpose“ gerecht werden und profitiert dabei von seinem umfangreichen Produktportfolio, einer eigenen Konstruktions- und Entwicklungs-Abteilung, lokaler Fertigung und einer starken Produktentwicklung. Prototypen sowie kleinere bis mittlere Stückzahlen werden in Europa (Niederlande) gefertigt, größere Serien in Fernost bei einem langjährigen Partner. Dank ERP-Fertigung mit lokalen Lagerungsmöglichkeiten und zweigleisigem Beschaffungssystem ist eine fristgerechte Lieferung am richtigen Ort und in der gewünschten Qualität gewährleistet. Das Produktions-Know-how erlaubt, kurzfristig Prototypen zur Verfügung zu stellen und auch bei geringen bis kleineren Stückzahlen das Design an die jeweilige Anwendung anzupassen.

Alle Bilder: Danielson Europe

Ronald van der Voort

Produktmanger Touchscreens bei Danielson Europe B.V.

Andreas Zeiff

Andreas Zeiff

Studium des Chemie-Ingenieurwesens und der Chemie, Beschäftigung mit Elektronik, berufliche Tätigkeit im Maschinenbau, seit Ende 1998 journalistisch tätig für das Redaktionsbüro Stutensee.

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