Воздушная склеивка или оптическая склеивка: как сделать выбор для промышленных дисплеев

Когда поставщик промышленных дисплеев спрашивает, нужна ли вам воздушная или оптическая склеивка, правильный ответ не всегда будет “оптическая”.”

Склеивание с помощью воздуха, как правило, является практичным решением для оборудования, эксплуатируемого в контролируемых условиях внутри помещений, где важны такие факторы, как стоимость и возможность ремонта. Оптическое склеивание становится целесообразным в тех случаях, когда внутреннее отражение, образование конденсата на границе раздела дисплея, толстое защитное стекло или дорогостоящая замена в полевых условиях создают риск, превышающий затраты на склеивание.

Решение следует принимать исходя из готового оборудования, а не из того, какой метод кажется более передовым.

Краткое руководство по принятию решений

Состояние проекта	Лучшая отправная точка	Почему
Внутренний HMI при контролируемом освещении	Воздушная связь	Более низкая стоимость и более простая замена
Прототип или проект с небольшим объемом производства	Воздушная связь	Снижает риски, связанные с издержками на изготавливание первоначальных инструментов и доработкой
Оборудование, предназначенное для ремонта на уровне компонентов	Воздушная связь	ЖК-дисплей и сенсорный модуль легче разобрать
Сильное окружающее освещение или прямой солнечный свет	Оптическое склеивание	Снижает отражение на границе раздела с внутренним воздухом
Многократные циклы изменения температуры и влажности	Оптическое склеивание	Устраняет воздушное пространство, в котором может образовываться внутреннее запотевание
Толстое защитное стекло	Обзор оптического склеивания	Воздушный зазор может сделать отражение и визуальную глубину более заметными
Оборудование, расположенное в отдаленных местах или труднодоступное для технического обслуживания	Обзор оптического склеивания	Замена на месте может обойтись дороже, чем модернизация системы соединений

Это лишь отправные точки. Необходимо совместно проанализировать конструкцию ЖК-дисплея, толщину стекла, условия эксплуатации и стратегию технического обслуживания.

Что такое воздушная сварка?

При методе «воздушной склеивки» (также называемом «рамной склеивкой») по периметру дисплея наносится клей для крепления сенсорной панели или передней линзы к ЖК-дисплею. Активная область просмотра остается отделенной от ЖК-дисплея воздушным зазором.

Такая конструкция широко используется в промышленных мониторах. Она экономична, проста с механической точки зрения и, как правило, легче поддается ремонту. В случае выхода из строя ЖК-дисплея передний сенсорный блок зачастую можно снять, не выбрасывая весь блок целиком.

Проблема заключается в оптических свойствах. Каждая граница раздела «воздух-стекло» может отражать часть проходящего через неё света. При обычном заводском освещении этот эффект может быть приемлемым. При ярком внешнем освещении дополнительное внутреннее отражение может привести к повышению кажущегося уровня чёрного и снижению видимого контраста.

В воздушном зазоре также может образовываться внутренний туман, если в нем присутствует влага, а конструкция подвергается перепадам температуры. Воздушная герметизация не приводит к попаданию влаги внутрь корпуса, но оставляет зазор, в котором может становиться заметным конденсат.

Что такое оптическое соединение?

В типичном промышленном дисплее типа PCAP защитное стекло и сенсорный датчик уже образуют единый сенсорный блок. При оптическом склеивании зазор между этим готовым сенсорным блоком и лицевой поверхностью TFT-ЖК-дисплея заполняется прозрачным оптическим клеем, что позволяет устранить воздушный зазор на этом стыке.

Некоторые модели оборудования оснащены дополнительным защитным стеклом перед дисплеем. Если между этим стеклом и дисплеем остается воздушная прослойка, оптическое склеивание внутри дисплея не устраняет вторую отражающую границу раздела. Всегда точно проверяйте, какие именно два узла подлежат склеиванию.

Устранение внутреннего воздушного зазора может:

• уменьшить внутреннее отражение;
• улучшить воспринимаемый контраст при ярком окружающем освещении;
• сделать так, чтобы изображение казалось расположенным ближе к передней поверхности;
• снизить риск образования тумана на границе соединения;
• создать более механически интегрированный дисплейный блок.

Оптическое склеивание не повышает исходную яркость ЖК-дисплея. Оно помогает сохранить большую часть полезного контраста дисплея за счет уменьшения отражения внутри многослойной конструкции.

Вздушная склеивка против оптической склеивки

Фактор принятия решения	Воздушная связь	Оптическое склеивание
Структура	Клей по периметру; воздушная прослойка сохраняется	Оптический клей заполняет выбранный интерфейс дисплея
Внутреннее размышление	Выше	Нижний
Читаемость при ярком освещении	Приемлемо при контролируемом освещении	Обычно лучше при ярком окружающем освещении
Риск образования внутреннего запотевания	Более высокие показатели при наличии циклов изменения влажности и температуры	Ниже по границе раздела фаз
Первоначальная стоимость	Нижний	Выше
Ремонт на уровне компонентов	Обычно проще	Более сложный и порой нерентабельный
Процессный риск	Контроль запыленности, выравнивания и зазора	Пузырьки, загрязнения, перелив, дефекты отверждения, неравномерность и следы от давления
Типичное использование	Внутренний интерфейс человека-машины (HMI), складской терминал, прототип, исправное оборудование	Наружный терминал, морское оборудование, транспортный дисплей, защищенный интерфейс для общественного использования

Оптическое склеивание не всегда является более надёжным вариантом. Некачественно выполненная склеенная сборка может оказаться хуже, чем правильно изготовленная сборка с воздушным зазором. На конечный результат влияют такие факторы, как выбор материала, очистка, нанесение клея или ламинирование, отверждение и контроль качества.

Когда воздушное соединение является лучшим выбором

Склеивание с помощью воздуха целесообразно в тех случаях, когда дисплей эксплуатируется в помещении, уровень освещенности контролируется, а оборудование легко обслуживать. Этот метод также полезен на ранних этапах создания прототипа, когда ЖК-дисплей, сенсорная панель или механическая конструкция ещё могут претерпевать изменения.

В случае заводского интерфейса человека-машины (HMI), установленного внутри шкафа с регулируемой температурой, оптическое склеивание может привести к увеличению затрат, не решая при этом важной проблемы. Если производитель оборудования планирует отдельно заменять ЖК-дисплей в ходе технического обслуживания, склеивание с использованием воздушной прослойки также сохраняет такую возможность.

Выбор воздушной склеивки в этих условиях не снижает качество. Это позволяет сохранить структуру дисплея, соответствующую задачам.

Когда оптическое соединение оправдывает свои затраты

Оптическое склеивание становится более оправданным в тех случаях, когда читаемость изображения оставляет желать лучшего или замена дисплея обойдется дорого.

Типичными примерами являются киоски, подверженные прямому воздействию солнечных лучей, зарядные устройства для электромобилей, системы управления морскими судами и транспортные терминалы. В таких условиях внутреннее отражение создает помехи для просмотра изображения на ЖК-экране. Увеличение яркости подсветки помогает, но одна только яркость не устраняет отражение от воздушного интерфейса.

Циклические изменения влажности и температуры — ещё одна причина для проверки качества соединений. Устранение воздушного зазора снижает вероятность образования видимой конденсации между сенсорным модулем и ЖК-дисплеем. Однако это не обеспечивает водонепроницаемость корпуса и не позволяет контролировать уровень влажности в других частях оборудования.

Толстое защитное стекло также может сделать разницу между этими двумя конструкциями более заметной. Изображение за воздушным зазором может казаться более «глубоким», особенно при взгляде под углом. Склеивание может улучшить оптическую интеграцию, но само по себе не обеспечивает соответствие требованиям класса IK. Рабочие характеристики IK10 зависят от тестируемого укомплектованного переднего узла, включая стекло, опору по краям, корпус и монтажную конструкцию.

Подробное руководство по принятию решений при проведении мероприятий на открытом воздухе см. когда для промышленных дисплеев, устанавливаемых на открытом воздухе, требуется оптическое склеивание.

Если выбран вариант оптического склеивания: OCA или OCR?

И OCA, и OCR способны устранять воздушный зазор, но в производственных условиях они ведут себя по-разному.

OCA (оптически прозрачный клей) представляет собой прочную клейкую пленку с контролируемой толщиной. Она может стать эффективным решением в тех случаях, когда соприкасающиеся поверхности являются плоскими, а требуемый зазор для склеивания соответствует имеющейся конструкции пленки.

OCR (оптически прозрачная смола) наносится в жидком виде и отвердевает после заполнения соединительного зазора. Технология с использованием жидкого материала позволяет работать со структурами или зазорами, которые сложно реализовать с использованием пленки фиксированной толщины. Термин LOCA обычно относится к жидкому оптически прозрачному клею, отверждаемому под воздействием света, чаще всего УФ-излучения; термины LOCA и OCR часто используются вместе в коммерческих обсуждениях, хотя они описывают материал с немного разных точек зрения.

Ни один из этих методов не является безусловно лучшим. Выбор зависит от:

• Геометрия поверхности ЖК-дисплея и рамки;
• размер дисплея и площадь приклеивания;
• требуемая толщина слоя клея;
• конструкция защитного стекла и сенсорной панели;
• требования к температуре, УФ-излучению и надёжности;
• производственное оборудование, управление технологическим процессом и предполагаемый объем производства.

Технология OCA требует точного совмещения, чистых поверхностей и правильного ламинирования. Технология OCR требует контроля за нанесением клея, образованием пузырьков, переливом, толщиной слоя клея и отверждением. Стоимость также зависит от размера, расхода материала, выхода готовой продукции и объема доработок — а не только от того, является ли клей пленочным или жидким.

Что не удаётся исправить с помощью оптического склеивания

Оптическое склеивание выполняет одну основную функцию: устранение внутреннего воздушного зазора. Его не следует использовать в качестве общего утверждения о том, что дисплей приспособлен для использования на улице или отличается повышенной прочностью.

Это не так:

• превратить ЖК-дисплей с низкой яркостью в дисплей, читаемый при солнечном свете;
• удалить отражение с открытой передней поверхности;
• обеспечить герметичность корпуса с защитой класса IP65 или IP66;
• обеспечить ударопрочность по шкале IK08 или IK10;
• предотвратить потемнение ЖК-экрана, вызванное перегревом;
• устранить неправильную настройку PCAP, проблемы с заземлением или электрические помехи.

Возможность чтения на улице необходимо рассматривать как единую систему. Здесь важны яркость ЖК-дисплея, оптическое склеивание, обработка передней поверхности и угол установки. Наши Руководство по выбору мониторов, читаемых при солнечном свете объясняет, как эти факторы взаимодействуют друг с другом. Что касается отражения от передней поверхности, отпечатков пальцев и бликов, см. различия между Обработка стекла методами AG, AR и AF.

Что необходимо проверить на готовом образце

Не следует утверждать метод соединения, опираясь исключительно на данные технического паспорта. Необходимо провести осмотр и испытания готовой конструкции дисплея.

Проверить	Что необходимо подтвердить
Связанный интерфейс	Точно определите, какие именно слои соединены, и остался ли еще один воздушный зазор
Визуальный осмотр	В зоне обзора отсутствуют пузырьки, загрязнения, вытекание клея или дефекты по краям
Однородность изображения	Отсутствуют новые муры, следы от давления или локальные изменения яркости
Конечная яркость	Измерение с учётом толщины конечной сенсорной панели, защитного стекла и слоя поверхностной обработки
Читабельность	Провести тестирование типового контента пользовательского интерфейса при ожидаемом уровне освещенности и угле обзора
Сенсорное управление	Проверьте наличие последнего стакана, заземления, перчаток, воды и необходимой операционной системы
Условия эксплуатации	Проверить условия температуры и влажности, предусмотренные проектом
План обслуживания	Решите, будет ли неисправный склеенный блок отремонтирован или заменен целиком

Эта заключительная проверка важна, поскольку процесс склеивания может выглядеть хорошо на столе, но при этом не выдержать испытания в реальных условиях.

Практическое решение

Применяйте воздушную склеивку, если условия окружающей среды находятся под контролем, важна стоимость и целесообразен ремонт на уровне отдельных компонентов. Применяйте оптическую склеивку, если внутреннее отражение, запотевание на границе раздела фаз или замена в полевых условиях создают более высокий коммерческий риск.

Затем выберите OCA или OCR в зависимости от фактической конструкции ЖК-дисплея и сенсорного модуля, а не исходя из предпочтительного маркетингового термина.

Если вы занимаетесь разработкой промышленного монитора или панельного ПК, сообщите нам размер ЖК-дисплея, уровень яркости, чертеж защитного стекла, условия эксплуатации, способ крепления и предполагаемый объем производства. Компания Eagle Touch сможет оценить, достаточно ли воздушной прокладки или необходимо применить оптическое склеивание, ещё до утверждения механической конструкции. Вы также можете ознакомиться с нашим платформы с сенсорными мониторами для использования на открытом воздухе или свяжитесь с нашей командой в соответствии с требованиями вашего проекта.