Intégration tactile/affichage avec un accent sur le collage optique

Collage de l'unité tactile/écran : L'unité complète est insérée dans le boîtier et fixée par une couche adhésive. (Copyright : BOPLA Gehäuse Systeme GmbH)

Ce système HMI est utilisé par exemple dans l'industrie des procédés : écran tactile capacitif en combinaison avec un bouton capacitif. (Copyright : BOPLA Gehäuse Systeme GmbH)

Aushärten beim Wet Bonding mit UV-Licht : La liaison liquide des composants promet une qualité optique particulièrement élevée et une stabilité mécanique. (Copyright : BOPLA Gehäuse Systeme GmbH)

Collage optique chez BOPLA : La façade en verre est assemblée avec l'écran tactile ou l'affichage à l'aide de la méthode de collage optique. (Copyright : BOPLA Gehäuse Systeme GmbH)

Ils donnent d'abord un visage aux machines et simplifient ainsi les processus : les systèmes HMI sont une composante essentielle du monde du travail moderne. Pour les optimiser, l'Optical Bonding joue un rôle important. La méthode de collage augmente considérablement la fonctionnalité des systèmes HMI. Comme de plus en plus de secteurs adoptent les systèmes HMI, l'Optical Bonding devient de plus en plus pertinent. Sur quoi faut-il se concentrer dans cette procédure ? Quels sont ses avantages ?

Le calculateur de bord dans les moissonneuses-batteuses, la commande de grandes installations industrielles ou les appareils électromédicaux comme les tomographes – les systèmes HMI sont utilisés dans des secteurs très variés. Les interfaces homme-machine font désormais partie intégrante du quotidien professionnel. Et la tendance va vers une utilisation croissante de ces systèmes dans de nombreux domaines – aujourd'hui principalement avec des écrans tactiles intuitifs similaires à une tablette.

Mais ces systèmes doivent résister à des conditions extérieures exigeantes selon leur lieu d'utilisation. Il peut s'agir par exemple d'influences environnementales ou d'exigences en matière d'hygiène. C'est ici que l'Optical Bonding entre en jeu : cette méthode est utilisée lors de l'intégration tactile/écran, c'est-à-dire l'installation d'une interface utilisateur HMI dans le boîtier de l'appareil. L'Optical Bonding comprend différentes techniques de collage pour relier hermétiquement les écrans avec les capteurs tactiles et les verres de couverture en une seule unité. L'objectif : une amélioration significative de la fonctionnalité de l'appareil.

De nombreux secteurs – exigences élevées

Les températures froides la nuit, chaudes le jour – aussi bien pour les systèmes HMI utilisés à l'intérieur, par exemple dans des halls industriels, qu'à l'extérieur, ils doivent résister aux variations de température. Celles-ci peuvent, sous forme d'humidité de condensation, affecter considérablement la fonctionnalité et la durabilité des appareils si un espace d'air se trouve entre l'écran et le verre frontal. L'humidité ne nuit pas seulement à l'affichage, elle a aussi un effet négatif sur la durée de vie de l'électronique sensible dans les écrans. Cependant, si l'espace d'air est rempli de matériau d'Optical Bonding, c'est-à-dire une colle, la température intérieure de l'application est maintenue constante et aucune humidité de condensation ne se forme dans l'appareil.

En même temps, le matériau de collage empêche également l'infiltration de poussière et de particules de saleté. Une protection particulière contre la poussière et la saleté est essentielle, notamment lorsque le système HMI doit être utilisé à l'extérieur, par exemple dans des véhicules agricoles. Un autre défi pour les systèmes HMI en extérieur est l'exposition au soleil. Si l'appareil est exposé quotidiennement au soleil, il peut surchauffer et, dans le pire des cas, devenir inutilisable. L'Optical Bonding offre également une solution à ce problème : en utilisant un matériau de collage certifié UV, la dissipation thermique est assurée. La chaleur de l'éclairage LED en rétroéclairage et de la surface de l'écran est transférée au verre de couverture par le matériau de collage. Les LEDs ne surchauffent donc pas, ce qui prolonge leur durée de vie.

En matière de bonne lisibilité, l'Optical Bonding présente aussi des avantages. En effet, dans des environnements spéciaux comme en technologie médicale, des conditions d'éclairage critiques peuvent affecter les écrans. Alors qu'un espace d'air provoque la réfraction et la réflexion de la lumière, un écran tactile rempli de matériau de collage augmente le contraste. En effet, le matériau de collage possède un indice de réfraction similaire à celui du verre, ayant ainsi des propriétés optiques proches. Cela garantit une optique sans éblouissement. Grâce à de faibles pertes de contraste, les HMI peuvent fonctionner avec moins de puissance, de manière plus efficace énergétiquement.

L'Optical Bonding rend également les applications d'affichage et les écrans tactiles beaucoup plus robustes. La méthode de collage sert de renforcement mécanique de l'appareil. Le verre de couverture est solidement fixé à l'écran par Optical Bonding. En cas de bris de verre, il sert de protection contre les éclats ; l'appareil est plus résistant aux vibrations, aux chocs et aux impacts. C'est un avantage, notamment pour les appareils mobiles dans l'industrie automobile et en médecine.

La bonne méthode pour différentes exigences

Pour l'Optical Bonding, plusieurs techniques de collage existent pour répondre à différentes exigences. La méthode de collage dépend du choix des composants, de l'intégration au système et des exigences de l'application. Les souhaits des clients sont déterminants, explique Thorsten Penassa de BOPLA Gehäuse Systeme GmbH. « Formes d'écran souhaitées, types de construction, quantités spécifiques et contraintes budgétaires – tout cela doit être pris en compte lors du choix de la méthode de collage », précise Penassa. Le responsable de l'intégration système chez BOPLA doit le savoir, car l'entreprise propose notamment à ses clients l'intégration tactile/écran de systèmes HMI et s'occupe également de l'Optical Bonding.

Dans l'Optical Bonding, BOPLA distingue deux procédés – le Dry Bonding, c'est-à-dire le collage à sec, et le Wet Bonding, le collage liquide. « Le Dry Bonding est aussi appelé laminage. La matière de collage est découpée à la taille de la surface visible de l'écran et remplit de manière homogène l'espace d'air entre le verre frontal et le dos du capteur tactile. Le capteur tactile doit être flexible ou semi-flexible. Une couche adhésive très transparente est laminée derrière le verre de couverture sous des exigences optiques élevées. Par exemple, il ne doit y avoir ni poussière entre les unités, ni formation de bulles. » explique Penassa. Par pression et chaleur, le capteur et le verre de couverture sont assemblés. Cette méthode est relativement peu coûteuse et efficace en termes de temps. Si le client souhaite produire rapidement de grandes quantités d'appareils, le Dry Bonding est la méthode privilégiée. Cependant, ses possibilités d'impression sur le verre de couverture sont limitées.

En revanche, le Wet Bonding convient pour des connexions dur-à-dur, c'est-à-dire lorsque le capteur rigide doit être collé au verre de couverture. Un adhésif liquide est appliqué sur le capteur tactile. La lumière UV durcit ensuite la colle. Selon Penassa, cela se fait également sous des exigences optiques élevées. Cette méthode est la plus courante car elle est flexible. En utilisant la lumière UV pour le durcissement, elle est particulièrement respectueuse du matériau. Avec cette méthode, la colle liquide remplit l'espace d'air entre la surface de l'écran et le dos du capteur. Si le client souhaite un écran sans cadre ou avec zéro bordure, la méthode Wet Bonding est alors moins adaptée.

L'environnement augmente les exigences pour le système ainsi que pour le boîtier dans lequel le système HMI est intégré. Que ce soit des écrans tactiles résistifs ou capacitifs, des écrans ou des claviers – selon le client et le secteur, les exigences en matière d'intégration mécanique et électronique des systèmes HMI peuvent varier considérablement. Alors que les applications industrielles doivent par exemple être particulièrement robustes, l'hygiène est également d'une grande importance en technologie médicale.

De la simple tendance à un secteur majeur

L'Optical Bonding a lancé un changement fondamental : lorsque Thorsten Penassa a rejoint BOPLA il y a près de douze ans, le spécialiste de la technologie des boîtiers proposait déjà une intégration d'écrans, mais de manière plutôt accessoire, se souvient-il. La véritable impulsion pour le sujet « intégration d'écrans » chez BOPLA a été donnée lorsque l'entreprise a commencé à proposer l'intégration par Wet Bonding il y a environ dix ans. Aujourd'hui, l'entreprise propose des solutions d'intégration tactile/écran variées, adaptées aux souhaits des clients : solutions avec une feuille frontale continue (écrans résistifs) ou avec un verre de couverture continu (écrans capacitifs), où aucune bordure de saleté ne doit rester – par exemple dans la technologie médicale ou l'industrie alimentaire, mais aussi la combinaison d'un écran tactile avec un clavier à membrane conventionnel.

BOPLA dispose d'une technologie de moulage spécialement développée pour l'intégration tactile/écran. L'écran ou l'ensemble du système HMI est fixé à l'arrière avec une couche supplémentaire et une masse de moulage. Cela permet de soutenir tout le poids de l'écran et de l'électronique, qui ne repose pas uniquement sur le verre de couverture. « C'est ainsi que nous rendons l'appareil encore plus stable. Et c'est tellement efficace que nous le recommandons toujours à nos clients lors de l'intégration d'écrans », explique Penassa. Grâce à cette méthode, l'unité HMI est fixée sans tension à l'arrière et résiste même à de fortes variations de température.