Surfen auch im Sonnenlicht - Wacker Chemie AG


Surfen auch im Sonnenlicht

Bündel von Maßnahmen

Zu Testzwecken wurde dieses Flüssigkristalldisplay nur zur Hälfte mit Silicongel optisch gebondet. Die linke, nicht-gebondete Displayhälfte spiegelt deutlich. Die gebondete Seite (rechte Hälfte) lässt sich einwandfrei ablesen.

Diese Oberflächenvergütung minimiert die Reflexionen an der äußeren der drei Reflexionsebenen. Außerdem verbaut das Unternehmen ausschließlich kapazitive Touchpanels. Hier ist die transparent-leitfähige Schicht besonders dünn und fein strukturiert. Solche Touchscreens wirken daher weniger stark reflektierend als andere Systeme und lassen relativ viel des von hinten kommenden Lichts passieren. Um die inneren Reflexionsebenen zu beseitigen, werden das LCD-Modul und das vorgesetzte Bauteil fest miteinander verklebt. Diese Maßnahme, die auch als optisches Bonden bezeichnet wird, reduziert Reflexionen besonders effektiv. Der Brechungsindex des als Klebstoff wirkenden Silicons entspricht in etwa den Brechungsindizes der beiden angrenzenden Schichten. Damit kann sich das Licht so ausbreiten, als bestünden die zusammengefügten Teile samt Klebstoff aus einem einzigen Material.

Oberflächenvergütung und optisches Bonden können den Reflexionsgrad auf unter ein Prozent senken. Auf diese Weise erreicht das Display in heller Umgebung ein wesentlich höheres Kontrastverhältnis als ein Standard-Display. „Schließlich optimieren wir noch die Rückseitenbeleuchtung, indem wir zum Beispiel die Lenkung und Bündelung des Lichts verbessern“, ergänzt Eichner. Dadurch erscheint das Display leuchtkräftiger, und die an die helle Umgebung adaptierten Augen haben es leichter, den Bildschirminhalt zu erkennen.

Flachere Displays möglich

Im Kampf gegen unerwünschte Reflexionen stellt das optische Bonden einen entscheidenden Schritt dar. Das Verfahren, mit dem Flachbildschirme in der Rüstungs- und Flugzeugindustrie seit den 1980er-Jahren hergestellt werden, eliminiert etwa zwei Drittel der Gesamtreflexionen. Außerdem schützt es den sichtbaren Bereich im Innern der Anzeigeeinheit vor Staub und Feuchtigkeit, erhöht die mechanische Stabilität des Bildschirms und ermöglicht deshalb auch die Konstruktion flacherer Displays. Die Firma VIA optronics, die eine 15-jährige Erfahrung auf dem Gebiet des optischen Bondens besitzt, hat einen eigenen, patentierten Prozess entwickelt und setzt dafür ein gemeinsam mit WACKER entwickeltes Silicon ein. Das gießfähige Gel wird flüssig appliziert und härtet allmählich zu einer weichen Schicht aus. Erst wenn das Silicon so weit abgebunden ist, dass es nicht mehr fließt, aber immer noch klebrig ist, werden die beiden Display-Teile zusammengefügt.

„Beim Zusammenfügen ist das Silicon schon teilweise vernetzt, aber keineswegs vollständig ausgehärtet“, erläutert der Silicongel- Experte Philipp Müller. Dieser trocken-klebrige Zustand ist wichtig: Wäre das Silicon beim Fügen noch flüssig, könnte es in die Beleuchtungseinheit oder gar in die LCD-Zelle gelangen. Gleichzeitig muss es die notwendige Haftung zu den Bauteil-Oberf lächen aufbauen können. „Die Kunst besteht darin, genau den richtigen Zeitpunkt zum Fügen zu treffen“, betont Müller. Beim Bonden wird zunächst die benötigte trocken-klebrige Siliconschicht auf der Rückseite des Frontglases oder des Touchpanels aufgebracht; je nach Displaygröße und angestrebter mechanischer Robustheit liegt die Schichtdicke zwischen 0,1 und zwei Millimetern, bei vandalismusgefährdeten Anzeigen auch deutlich darüber. Im zweiten Schritt werden die Bauteile zusammengefügt – passgenau und ohne merklichen Druck. Um Verunreinigungen der Bondschicht zu vermeiden, führt der Displayveredler diese Prozessschritte im Reinraum aus. Anschließend härtet die Siliconschicht vollständig aus. Hierbei erreicht die Klebung ihre Endfestigkeit.

In der Praxis erfordert das Trockenverfahren umfangreiches Know-how – und ein geeignetes Bondingmaterial. „Unser Prozess gelingt nur mit einem maßgeschneiderten Silicongel, das WACKER exklusiv für uns herstellt“, sagt Jürgen Eichner von VIA optronics. Sein Unternehmen hat viele transparente Materialien unterschiedlicher Stoffklassen getestet – neben Siliconen auch organische Klebstoffe, die sich aber unter anderem wegen ihrer Vergilbungs- und Schrumpfneigung als ungeeignet erwiesen hätten. „Die Suche nach dem richtigen Werkstoff führte uns letztlich zu WACKER . Deren Silicongele kamen allen unseren Anforderungen am nächsten“, berichtet Eichner. „Auf ihrer Basis haben wir dann unser Bondingmaterial formuliert.“