Air Bonding vs. Optical Bonding: So treffen Sie die richtige Wahl für industrielle Displays

Wenn ein Anbieter von Industrie-Displays fragt, ob Sie Air-Bonding oder Optical-Bonding benötigen, lautet die richtige Antwort nicht automatisch “Optical”.”

Die Luftverklebung ist in der Regel die praktische Wahl für kontrollierte Innenraumgeräte, bei denen Kosten und Reparaturfreundlichkeit eine Rolle spielen. Die optische Verklebung bietet Vorteile, wenn interne Reflexion, Kondensation an der Displayoberfläche, dickes Schutzglas oder kostspielige Austauschmaßnahmen vor Ort ein größeres Risiko darstellen als die Kosten für die Verklebung.

Die Entscheidung sollte sich nach dem fertigen Gerät richten – und nicht danach, welche Methode fortschrittlicher klingt.

Leitfaden für schnelle Entscheidungen

Zustand des Projekts	Besserer Ausgangspunkt	Warum
HMI im Innenbereich unter kontrollierten Lichtbedingungen	Luftverklebung	Geringere Kosten und einfacherer Austausch
Prototyp oder Projekt mit geringer Stückzahl	Luftverklebung	Reduziert das Risiko bei der Erstausstattung und bei Nacharbeiten
Geräte für Reparaturen auf Bauteilebene	Luftverklebung	Die LCD- und Touch-Baugruppe lässt sich leichter trennen
Starkes Umgebungslicht oder direkte Sonneneinstrahlung	Optische Bindung	Reduziert Reflexionen an der internen Luftschnittstelle
Wiederholte Temperatur- und Feuchtigkeitswechsel	Optische Bindung	Beseitigt den Luftraum, in dem sich innerer Beschlag bilden kann
Dickes Schutzglas	Übersicht über das optische Bonding	Durch den Luftspalt können Reflexionen und die optische Tiefe stärker zur Geltung kommen
Anlagen an abgelegenen Standorten oder solche, die schwer zu warten sind	Übersicht über das optische Bonding	Ein Austausch vor Ort kann teurer sein als die Aufrüstung der Verkabelung.

Das sind erste Anhaltspunkte. Die LCD-Konstruktion, die Glasdicke, die Betriebsumgebung und die Wartungsstrategie müssen noch gemeinsam geprüft werden.

Was ist Luftbindung?

Beim Air-Bonding – auch als Frame-Bonding bezeichnet – wird Klebstoff am Rand des Displays aufgetragen, um die Touchpanel-Baugruppe oder die Frontlinse am LCD zu befestigen. Der aktive Bildschirmbereich bleibt durch einen Luftspalt vom LCD getrennt.

Diese Bauweise wird häufig bei Industriemonitoren verwendet. Sie ist kostengünstig, mechanisch unkompliziert und in der Regel leichter zu reparieren. Fällt das LCD aus, kann die vordere Touch-Baugruppe oft ausgebaut werden, ohne dass der gesamte Stapel entsorgt werden muss.

Der Kompromiss liegt im optischen Bereich. Jede Grenzfläche zwischen Luft und Glas kann einen Teil des durch sie hindurchtretenden Lichts reflektieren. Unter normalen Werksbeleuchtungsbedingungen mag dieser Effekt akzeptabel sein. Bei starkem Umgebungslicht kann die zusätzliche interne Reflexion jedoch den scheinbaren Schwarzwert anheben und den sichtbaren Kontrast verringern.

Der Luftraum kann zudem zu einem Ort werden, an dem es zu innerer Beschlagbildung kommt, wenn Feuchtigkeit vorhanden ist und die Baugruppe Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Durch die Luftverbindung gelangt zwar keine Feuchtigkeit in das Gehäuse, es entsteht jedoch ein Spalt, in dem sich Kondenswasser sichtbar machen kann.

Was ist optisches Bonding?

Bei einem typischen PCAP-Industriedisplay bilden das Deckglas und der Berührungssensor bereits eine Touchpanel-Baugruppe. Beim optischen Verkleben wird die Schnittstelle zwischen dieser fertigen Touchpanel-Baugruppe und der Vorderseite des TFT-LCDs mit transparentem optischem Klebstoff ausgefüllt, wodurch der Luftspalt an dieser Schnittstelle beseitigt wird.

Einige Geräte verfügen über eine weitere Schutzscheibe vor dem Display. Bleibt zwischen dieser Scheibe und dem Display ein Luftspalt bestehen, wird die zweite reflektierende Grenzfläche durch das optische Bonding im Inneren des Displays nicht beseitigt. Vergewissern Sie sich stets genau, welche beiden Baugruppen miteinander verbunden werden.

Das Entfernen des inneren Luftspalts kann:

• die interne Reflexion verringern;
• den wahrgenommenen Kontrast bei hellem Umgebungslicht verbessern;
• das Bild näher an die Vorderseite rücken;
• das Risiko von Beschlagbildung an der Klebefläche verringern;
• einen mechanisch besser integrierten Display-Stapel schaffen.

Das optische Bonding erhöht nicht die native Helligkeit des LCDs. Es trägt dazu bei, einen größeren Teil des nutzbaren Kontrasts des Displays zu erhalten, indem es Reflexionen innerhalb des Schichtaufbaus reduziert.

Luftverbund vs. optischer Verbund

Entscheidungsfaktor	Luftverklebung	Optische Bindung
Struktur	Klebstoff am Rand; Luftspalt bleibt erhalten	Optischer Klebstoff füllt die ausgewählte Display-Schnittstelle aus
Selbstreflexion	Höher	Unter
Lesbarkeit bei hellem Licht	Unter kontrollierten Lichtverhältnissen akzeptabel	In der Regel besser bei starkem Umgebungslicht
Risiko der inneren Beschlagbildung	Höher, wenn Feuchtigkeits- und Temperaturwechsel auftreten	Niedriger an der Haftfläche
Anschaffungskosten	Unter	Höher
Reparatur auf Bauteilebene	Meistens einfacher	Schwieriger und manchmal unwirtschaftlich
Prozessrisiko	Staub-, Ausrichtungs- und Spaltkontrolle	Blasen, Verunreinigungen, Überlaufen, Aushärtungsfehler, Unebenheiten und Druckspuren
Typische Verwendung	HMI für den Innenbereich, Lagerterminal, Prototyp, betriebsbereite Geräte	Außenterminal, Schiffsausrüstung, Anzeigesystem für den Transportbereich, robuste Benutzeroberfläche für den öffentlichen Bereich

Optisches Verkleben ist nicht automatisch die zuverlässigere Wahl. Eine schlecht kontrollierte, geklebte Baugruppe kann schlechter sein als eine ordnungsgemäß gefertigte, mit Luftabstand montierte. Materialauswahl, Reinigung, Dosierung oder Laminierung, Aushärtung und Prüfung – all diese Faktoren beeinflussen das Ergebnis.

Wann Luftkleben die bessere Wahl ist

Die Luftverklebung ist sinnvoll, wenn das Display in Innenräumen betrieben wird, das Umgebungslicht kontrolliert wird und die Geräte leicht zu warten sind. Sie ist außerdem in frühen Prototypenphasen nützlich, wenn sich das LCD, das Touchpanel oder die mechanische Struktur noch ändern können.

Bei einer werkseitig in einem temperaturgeregelten Schrank montierten HMI kann das optische Verkleben zusätzliche Kosten verursachen, ohne ein wichtiges Problem zu lösen. Wenn der Maschinenbauer vorsieht, das LCD im Rahmen der Wartung separat auszutauschen, bleibt diese Möglichkeit durch das Luftverkleben ebenfalls erhalten.

Die Entscheidung für die Luftverklebung unter diesen Bedingungen bedeutet keinen Qualitätsverlust. Damit wird sichergestellt, dass die Struktur des Displays den Anforderungen des Auftrags entspricht.

Wann sich optisches Kleben lohnt

Optisches Bonding lässt sich leichter rechtfertigen, wenn die Lesbarkeit schlecht ist oder ein Austausch des Displays kostspielig wäre.

Typische Beispiele hierfür sind Kioske, die direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, Ladestationen für Elektrofahrzeuge, Schiffssteuerungen und Verkehrsterminals. Bei diesen Anwendungen beeinträchtigt die interne Reflexion die Sicht auf das LCD-Bild. Eine stärkere Hintergrundbeleuchtung hilft zwar, doch die Helligkeit allein reicht nicht aus, um die reflektierende Luftschnittstelle zu beseitigen.

Feuchtigkeits- und Temperaturwechsel sind ein weiterer Grund, die Verklebung zu überprüfen. Durch das Entfernen des Luftspalts wird das spezifische Risiko sichtbarer Kondensation zwischen der Touch-Baugruppe und dem LCD verringert. Das Gehäuse wird dadurch jedoch nicht wasserdicht gemacht, und die Luftfeuchtigkeit in anderen Bereichen des Geräts wird dadurch nicht reguliert.

Dickes Schutzglas kann den Unterschied zwischen den beiden Strukturen zudem deutlicher machen. Das Bild kann hinter einem Luftspalt tiefer wirken, insbesondere aus einem bestimmten Blickwinkel. Eine Verklebung kann die optische Integration verbessern, führt jedoch für sich genommen nicht zu einer IK-Zertifizierung. Die Leistung des IK10 hängt von der getesteten kompletten Frontbaugruppe ab., einschließlich Glas, Kantenverstärkung, Gehäuse und Befestigungskonstruktion.

Eine ausführliche Entscheidungshilfe für den Außenbereich finden Sie unter wenn industrielle Displays im Außenbereich eine optische Verklebung erfordern.

Wenn „Optical Bonding“ ausgewählt wird: OCA oder OCR?

Sowohl OCA als auch OCR können den Luftspalt beseitigen, verhalten sich jedoch im Betrieb unterschiedlich.

OCA (optisch klarer Klebstoff) ist eine feste Klebefolie mit kontrollierter Dicke. Sie kann eine effiziente Lösung darstellen, wenn die zu verklebenden Flächen eben sind und der erforderliche Klebespalt zu einer verfügbaren Folienkonstruktion passt.

OCR (optisch klares Harz) wird in flüssiger Form aufgetragen und ausgehärtet, nachdem es die Klebefläche ausgefüllt hat. Das Flüssigverfahren eignet sich für Strukturen oder Spaltbedingungen, die für eine Folie mit fester Dicke schwierig zu handhaben sind. LOCA bezieht sich in der Regel auf einen flüssigen, optisch klaren Klebstoff, der durch Licht – üblicherweise UV-Licht – ausgehärtet wird; die Begriffe LOCA und OCR werden in der Fachsprache oft gemeinsam verwendet, obwohl sie das Material aus leicht unterschiedlichen Perspektiven beschreiben.

Keine der beiden Methoden ist grundsätzlich besser. Die Wahl hängt ab von:

• Geometrie der LCD-Oberfläche und des Rahmens;
• Displaygröße und Klebefläche;
• erforderliche Klebeschichtdicke;
• Aufbau von Deckglas und Touchpanel;
• Anforderungen hinsichtlich Temperatur, UV-Beständigkeit und Zuverlässigkeit;
• Produktionsanlagen, Prozesssteuerung und erwartete Menge.

OCA erfordert eine präzise Ausrichtung, saubere Oberflächen und eine ordnungsgemäße Laminierung. OCR erfordert die Kontrolle über die Dosierung, Blasenbildung, Überlauf, Klebstoffdicke und Aushärtung. Die Kosten hängen zudem von der Größe, dem Materialverbrauch, der Ausbeute und dem Nacharbeitsaufwand ab – nicht nur davon, ob es sich bei dem Klebstoff um eine Folie oder eine Flüssigkeit handelt.

Was durch optisches Verkleben nicht behoben werden kann

Das optische Bonding hat vor allem eine Aufgabe: die Beseitigung einer inneren Luftspalte. Es sollte nicht als allgemeiner Hinweis darauf verwendet werden, dass ein Display für den Außenbereich geeignet oder robust ist.

Das ist nicht der Fall:

• ein LCD mit geringer Helligkeit in ein bei Sonnenlicht lesbares Display verwandeln;
• Reflexionen von der freiliegenden Vorderseite entfernen;
• eine Gehäusedichtung nach Schutzklasse IP65 oder IP66 herstellen;
• die Schlagfestigkeit nach IK08 oder IK10 nachweisen;
• Verhindern, dass das LCD-Display durch zu hohe Temperaturen schwarz wird;
• Beheben Sie Fehler bei der PCAP-Einstellung, der Erdung oder elektrischen Störungen.

Die Lesbarkeit im Freien muss als Gesamtsystem betrachtet werden. Die Leuchtdichte des LCD-Bildschirms, die optische Verklebung, die Oberflächenbehandlung der Vorderseite und der Einbauwinkel spielen dabei alle eine Rolle. Unsere Leitfaden zur Auswahl von bei Sonnenlicht lesbaren Monitoren erläutert, wie diese Faktoren zusammenwirken. Zu Reflexionen an der Vorderseite, Fingerabdrücken und Blendungen siehe die Unterschiede zwischen AG-, AR- und AF-Glasbeschichtungen.

Was ist bei dem fertigen Muster zu überprüfen?

Genehmigen Sie ein Klebeverfahren nicht allein auf der Grundlage eines Datenblatts. Überprüfen und testen Sie den fertiggestellten Display-Stapel.

Überprüfen	Was ist zu bestätigen?
Gebundene Schnittstelle	Stellen Sie genau fest, welche Schichten miteinander verbunden sind und ob noch ein weiterer Luftspalt vorhanden ist
Sichtprüfung	Keine Blasen, Verunreinigungen, Klebstoffüberschüsse oder Kantenfehler im Sichtbereich
Bildschirmhomogenität	Keine neuen Mura, Druckstellen oder lokale Helligkeitsveränderungen
Endgültige Leuchtdichte	Messung durch das fertige Touchpanel, das Deckglas und die Oberflächenbehandlung hindurch
Lesbarkeit	Testen Sie repräsentative UI-Inhalte unter den erwarteten Umgebungslichtbedingungen und Betrachtungswinkeln
Touch-Bedienung	Überprüfen Sie, ob das endgültige Glas, die Erdung, die Handschuhe, das Wasser und das erforderliche Betriebssystem vorhanden sind.
Umgebungsbedingungen	Prüfen Sie die für das Projekt erforderlichen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen
Serviceplan	Entscheiden Sie, ob ein fehlerhafter, geklebter Stapel nachbearbeitet oder als eine Baugruppe ersetzt werden soll.

Diese Endkontrolle ist wichtig, da ein Klebevorgang auf dem Schreibtisch zwar gut aussehen kann, bei der tatsächlichen Anwendung jedoch dennoch fehlschlagen kann.

Die praktische Entscheidung

Verwenden Sie Luftverklebung, wenn die Umgebungsbedingungen kontrolliert sind, Kosten eine Rolle spielen und Reparaturen auf Komponentenebene sinnvoll sind. Verwenden Sie optische Verklebung, wenn interne Reflexion, Beschlag an der Grenzfläche oder der Austausch vor Ort ein größeres Geschäftsrisiko darstellen.

Wählen Sie dann je nach tatsächlicher Bauweise des LCD- und Touch-Stacks „OCA“ oder „OCR“ aus – und nicht aufgrund eines bevorzugten Marketingbegriffs.

Wenn Sie einen Industriemonitor oder einen Panel-PC entwickeln, teilen Sie uns bitte die LCD-Größe, die Helligkeit, die Zeichnung des Deckglases, die Einsatzumgebung, die Befestigungsart und die voraussichtliche Stückzahl mit. Eagle Touch kann prüfen, ob eine Luftverklebung ausreichend ist oder ob eine optische Verklebung vorgesehen werden sollte, bevor die mechanische Konstruktion freigegeben wird. Sie können sich auch unsere Touchscreen-Plattformen für den Außenbereich oder Kontakt zu unserem Team entsprechend Ihren Projektanforderungen.