Érintő-/Kijelzőintegráció fókuszálva az optikai kötésre

Ragasztás a érintőképernyő / kijelző egységhez: Az egész egységet a házba helyezik, és ott ragasztóréteggel rögzítik. (Szerzői jog: BOPLA Gehäuse Systeme GmbH)

Ez a HMI-rendszer például a folyamatiparban kerül alkalmazásra: kapacitív érintőképernyő kapacitív gombbal kombinálva. (Szerzői jog: BOPLA Gehäuse Systeme GmbH)

Aushärten beim Wet Bonding mit UV-Licht: A folyékony összekapcsolás a komponensek között különösen magas optikai minőséget és mechanikai stabilitást ígér. (Szerzői jog: BOPLA Gehäuse Systeme GmbH)

Optikai kötés a BOPLA-nál: Az üvegfelület a érintőképernyővel vagy kijelzővel az Optical Bonding eljárás segítségével kerül összekötésre. (Szerzői jog: BOPLA Gehäuse Systeme GmbH)

Csak azután kapják meg a gépek az arcukat, és egyszerűsítik a folyamatokat: az HMI-rendszerek a modern munka világának szerves részét képezik. Az optimalizálásuk érdekében az Optical Bonding fontos szerepet játszik. A ragasztási eljárás többszörösére növeli az HMI-rendszerek funkcionalitását. Mivel egyre több iparág alkalmaz HMI-rendszereket, az Optical Bonding egyre nagyobb jelentőséget kap. Mire kell figyelni ennél az eljárásnál? Milyen előnyei vannak a módszernek?

A fedélzeti számítógép a silóvetőgépekben, a nagy ipari berendezések irányítása vagy az elektromedicinai eszközök, például a számítógépes tomográfok – az HMI-rendszerek különböző iparágakban kerülnek alkalmazásra. Az ember-gép interfészek már nem hiányozhatnak a mindennapi munkából. És a tendencia az, hogy ezeket a rendszereket egyre több területen alkalmazzák – manapság főként intuitív érintőképernyős kijelzőkkel, hasonlóan egy tablethez.

Azonban a rendszereknek a felhasználási helytől függően kihívást jelentő külső körülményeknek kell ellenállniuk. Például környezeti hatások vagy higiéniai követelmények lehetnek ezek. Itt jön képbe az Optical Bonding: ez a módszer a touch-/kijelző integrációjánál alkalmazható, azaz az HMI felhasználói felületének beépítésénél az eszköz házába. Az Optical Bonding különböző ragasztási technikákat foglal magában, hogy a kijelzőket légmentesen összekapcsolja érintőérzékelőkkel és burkolóüvegekkel egy egységgé. A cél: jelentős javulás az eszköz funkcionalitásában.

Sok iparág – magas követelmények

Hideg éjszakai hőmérsékletek, meleg nappali hőmérsékletek – mind az olyan HMI-rendszerek, amelyeket beltéren, például ipari csarnokokban használnak, mind pedig kültéren, ellenállniuk kell a hőmérséklet-ingadozásoknak. Ezek kondenzációs nedvesség formájában jelentősen befolyásolhatják a berendezések működését és tartósságát, ha a kijelző és az elülső üveg között légrés van. A nedvesség nemcsak a kijelző képmegjelenítését befolyásolja, hanem negatívan hat az érzékeny elektronika élettartamára is a kijelzőkben. Azonban ha a légrés Optical-Bonding anyaggal van kitöltve, azaz ragasztóval, akkor az alkalmazás belső hőmérséklete állandó marad, és nem alakul ki kondenzációs nedvesség a készülékben.

Ugyanakkor a ragasztóanyag megakadályozza a por- és szennyeződés részecskéinek bejutását is. Különösen fontos ez, ha a HMI-rendszert kültéren kell alkalmazni, például mezőgazdasági járműveken. Egy másik kihívás a napfény expozíciója. Ha a készülék naponta érintkezik a nappali napfénnyel, túlmelegedhet, és súlyos esetben működésképtelenné válhat. Az Optical Bonding erre a problémára is megoldást kínál: UV-alkalmasságú ragasztóanyag alkalmazásával hőelvezetés valósul meg. A LED háttérvilágítás és a kijelző felületének hője a ragasztóanyagon keresztül kerül át a fedőüvegre. Így a LED-ek nem túlmelegednek, ezáltal élettartamuk növekszik.

Az olvashatóság szempontjából is előnyöket ígér az Optical Bonding. Mert speciális környezetekben, például az orvostechnikában, kritikus fényviszonyok befolyásolják a kijelzőket. Míg a légréses kialakításnál a fény törik és tükröződik, addig a ragasztóanyaggal töltött érintőképernyős kijelző növeli a kontrasztot. A ragasztóanyag ugyanis hasonló törésmutatóval rendelkezik, mint az üveg, tehát optikai tulajdonságai hasonlóak. Ezért nem okoz vakító hatást. A kis kontrasztveszteségnek köszönhetően az HMI-k kevesebb energiával működhetnek, energiatakarékosabban.

Az Optical Bonding továbbá sokkal strapabíróbbá teszi a kijelzőalkalmazásokat és az érintőpanelokat. A ragasztási eljárás mechanikusan megerősíti az eszközt. A fedőüveg az Optical Bonding segítségével szilárdan kapcsolódik a kijelzőhöz. Üvegrepedés esetén védelmet nyújt a repedések ellen; az eszköz ellenállóbbá válik a vibrációkkal, ütésekkel és erőhatásokkal szemben. Különösen előnyös ez mobil eszközöknél járműépítésben és orvosi alkalmazásokban.

A megfelelő eljárás különböző igényekhez

A Optical Bonding esetében több ragasztási technika létezik, különböző igényekhez. A ragasztási módszer a komponensek kiválasztásától, a rendszerintegrációtól és az alkalmazási követelményektől függ. A vevői igények meghatározóak – mondja Thorsten Penassa a BOPLA Gehause Systeme GmbH-tól. „Kívánt kijelzőformátumok, szerkezeti kialakítások, bizonyos darabszámok és költségvetési előírások – mindezek figyelembevétele szükséges a ragasztási módszer kiválasztásánál” – mondja Penassa. A BOPLA rendszerintegrációs vezetője tudja ezt, hiszen a vállalat többek között érintő-/kijelzőintegrációt kínál HMI-rendszerekhez, és ezzel összefüggésben foglalkozik az Optical Bondinggal is.

A BOPLA két eljárást különböztet meg az Optical Bondingnál – az egyik a Dry Bonding, azaz a száraz ragasztás, a másik pedig a Wet Bonding, azaz a folyékony ragasztás. „A száraz ragasztás laminálásnak is nevezik. Ebben a módszerben a ragasztóanyagot a kijelző látható felületének méretéhez igazítják, és a légrés a frontüveg és a touch-szenzor hátoldala között így egységesen töltődik ki. Ehhez a touch-szenzornak rugalmasnak vagy félig rugalmasnak kell lennie. Egy magas optikai követelményeknek megfelelő, átlátszó ragasztóbevonat kerül a burkolóüveg mögé. Például nem lehet por a felületeken, és nem szabad buborékoknak keletkezniük. „Ez a kihívás ebben a módszerben. Körülbelül olyan, mint egy magas átlátszóságú kétoldalas ragasztószalag” – magyarázza Penassa. Nyomással és hővel a szenzor és a burkolóüveg összeillesztésre kerül. Ez a módszer viszonylag költséghatékony és időtakarékos. Ha a vevő nagy darabszámú eszközöket szeretne rövid idő alatt, akkor a Dry Bonding a preferált módszer. Azonban ebben a módszerben a burkolóüveg nyomtatási lehetőségei korlátozottak.

A Wet Bonding ezzel szemben alkalmas kemény-kemény összeköttetésekhez, azaz akkor, ha merev szenzort kell a burkolóüveghez ragasztani. Ebben az esetben folyékony ragasztó kerül a touch-szenzorra. UV-fény hatására a ragasztó megköt. Penassa szerint ez is magas optikai követelmények mellett történik. Ez a módszer a legelterjedtebb, mert rugalmasan alkalmazható. Mivel UV-fény segítségével történik a kötés, különösen kíméli az anyagot. Ebben a módszerben a folyékony ragasztó tölti ki a légrést a kijelzőfelület és a szenzor hátoldala között. Ha a vevő keret nélküli vagy Zero-Bezel kijelzőt szeretne, a Wet Bonding módszer csak korlátozottan alkalmas.

A környezet növeli az igényeket a rendszerrel és a házzal szemben, amelybe az HMI-rendszer beépítésre kerül. Legyen az ellenálló vagy kapacitív érintőképernyő, kijelző vagy billentyűzet – az ügyfél és az iparág szerint jelentősen eltérhetnek az elvárások az HMI-rendszerek mechanikus és elektronikus integrációját illetően. Míg például az ipari alkalmazásoknak különösen strapabírónak kell lenniük, addig az orvostechnikában a higiénia is kiemelten fontos.

A szárnyalástól a jelentős szektorig

Az Optical Bonding elindította egy alapvető változást: Thorsten Penassa közel tizenkét évvel ezelőtt kezdett a BOPLA-nál, akkor még csak mellékesen foglalkoztak kijelzőintegrációval, emlékszik vissza. Igazán az „Displayintegration” téma akkor kezdett lendületet venni a BOPLA-nál, amikor körülbelül tíz évvel ezelőtt elkezdték kínálni a Wet Bonding által történő integrációt. Ma a vállalat különböző változatokat kínál az érintő-/kijelzőintegrációra, a vevői igények szerint: megoldásokat, amelyek egységes elülső fóliával (ellenálló érintőképernyők) vagy egységes burkolóüveggel (kapacitív érintőképernyők) rendelkeznek, ahol nem maradhatnak szennyeződésnyomok – például az orvostechnikában vagy az élelmiszeriparban, de a hagyományos fóliás billentyűzettel kombinált érintőképernyő is lehetséges.

A BOPLA saját fejlesztésű tömítéstechnológiával rendelkezik az érintő-/kijelzőintegrációhoz. Ennek során a kijelző vagy az egész HMI egység egy további réteggel és tömítőmasszával van hátulról rögzítve. Ezáltal a kijelző és az elektronika teljes súlya nemcsak a burkolóüveghez kapcsolódik. „Így még stabilabbá tesszük az eszközt. És ez olyan hatékony, hogy ezt mindig ajánljuk ügyfeleinknek kijelzőintegráció esetén” – mondja Penassa. Ezzel a módszerrel az HMI egység feszültségmentesen van hátulról rögzítve, és ellenáll a nagyobb hőmérséklet-ingadozásoknak is.