Konstruktionsaspekte für industrietaugliches Design

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Die Verwendbarkeit von Touchscreens bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit erfordert des Weiteren den Einsatz hochwertiger ITO-Materialien. Es kommen daher nur ITO-Gläser und ITO-Folien zum Einsatz, die ein stabiles Flächenwiderstandsverhalten innerhalb der Spezifikation über die gesamte Lebensdauer nachweislich garantieren.

Der Spacer, das Klebeband zwischen der oberen ITO-Folie und dem ITO-Glas, hält diese Layer zusammen. Dieses Klebeband muss verschiedene Anforderungen erfüllen, um die hohe Zuverlässigkeit der Touchscreens zu gewährleisten. Die Klebekraft muss entsprechend spezifiziert sein, einwirkende Temperatur und Luftfeuchtigkeit dürfen sich nicht auf die Haftkraft auswirken. Gleichzeitig muss der Spacer unterschiedliche Längenausdehnungen der ITO-Polyesterfolie zum ITO-Glas ermöglichen. Der optimale Spacer verhindert zudem eine Wellenbildung der ITO-Folie unter klimatischer Belastung und ermöglicht gleichzeitig die Ausdehnung der oberen Folie unter Wärme. Die unterschiedlichen Ausdehnungsparameter des Aufbaus basieren im Extremfall auf einem ΔT von 120 °C.

Hauptschwachpunkt vieler Touchscreen-Produkte ist häufig ein unstabiler Widerstandswert der internen Leitklebeverbindungen zu den Lagen und zur Anschlussfahne mit den bekannten Fehlerbildern.

Bei industrietauglichen Touchscreens werden nur speziell konzipierte Kontaktmaterialien verwendet. Diese Materialien sind spezifiziert durch geringe Übergangswiderstände, eine flexible Konsistenz der mechanischen Verbindung, eine starke Haftkraft und eine hohe Temperaturstabilität. Feldausfälle auf Grund instabiler Übergangswiderstände im Aufbau können somit bei Herstellern mit qualitativ hochwertigen Produkten ausgeschlossen werden.

Einsatz unter extremsten Bedingungen

Extrem hohe Anforderungen und raueste Umgebungsbedingungen sind beim Einsatz in Baumaschinen gegeben. In der Lebensmittelproduktion muss eine tägliche Reinigung mittels Dampfstrahlern und Chemikalien gewährleistet sein. Diese Anwendungen erfordern eine besondere Touchscreen-Gestaltung und spezielle Materialauswahl. Die Konstruktion der Touchscreens wird an das anspruchsvolle Umfeld angepasst. Der Standard-3-Lagen-Aufbau der Touchscreens (ITO-Folie und Kleberahmen auf ITO-Glas) wird daher erweitert. Die Touchscreen-Funktion wird nun mit zwei übereinanderliegenden ITO-Folien realisiert – dem 5-Lagen-Touchscreen.

Die unterste Lage hat nur eine mechanische Trägerfunktion. Die funktionsbildende Folieneinheit wird vollflächig mit optisch transparenten Klebern auf den Träger laminiert. Diese Trägerlage kann aus stabilem Verbundglas oder chemisch gehärtetem Glas sowie aus bruchfestem Kunststoff wie PC oder PMMA bestehen. Diese Lage hat im Touchscreen-Aufbau keine elektrische Funktion.

Die zwei Anschlussfahnen dieser 5-Lagen-Touchscreens sind im so genannten Integral-Tail-Design ausgeführt. Dabei werden die Anschlussfahnen nicht verklebt, sondern in einem Stück mit der ITO-Folie konstruiert. Dieser kontaktlose Aufbau ermöglicht den Einsatz der Touchscreens unter extrem starken Beanspruchungen. Optional wird die Stabilität und Widerstandsfähigkeit des Touchscreens mit einer zusätzlichen, vollflächig laminierten Designfolie oder eines Buffer-Layers unterstützt. Eine zusätzliche Sicherheit gegenüber starker Verschmutzung bieten Schutzfolien, die der Anwender selbst auswechseln kann.

Dichtigkeit gegen Schadgase

Bei Anwendungen in der Chemieindustrie ist im Umfeld mit Schadgasen zu rechnen. Besonders in schwefelhaltiger Umgebung kann es zum schädlichen Eindringen von Gasen in ungeschützte Touchscreens kommen. Anfällige Bereiche wie die mit Silberleitfarbe bedruckten Busbars oxidieren, die Leiterbahnen werden durch die Gaseinwirkung im Querschnitt reduziert. Eine mögliche Auswirkung auf die Funktionstüchtigkeit der Touchscreens durch eindringende Schadgase lässt sich durch eine spezielle Konstruktion und Bedruckung verhindern. Diese Touchscreens sind komplett abgedichtet: Korrosionsgefährdete Leiterbahnen und ITO-Übergänge werden im Randbereich mit einem speziellen Isolationslack bedruckt und der Bereich der Anschlussfahnen wird mit UV-Klebstoffen abgedichtet.

Bild 2: Optische Unterschiede in den Touchdisplays bestehen vor allem in der Lichtdurchlässigkeit und der farblichen Eintrübung als Folge des Hardcoating und der Antiglare-Beschichtung der ITO-Folien (Archiv: Vogel Business Media)

Optische Unterschiede in den Touchdisplays bestehen vor allem in der Lichtdurchlässigkeit und der farblichen Eintrübung als Folge des Hardcoating und der Antiglare-Beschichtung der ITO-Folien. Beim Einsatz ungeeigneter ITO-Materialien können durch Interferenzen an den Schichten des Aufbaus Newtonsche Ringe entstehen. Einfallendes Umgebungslicht wird dabei an der Ober- und Unterseite unbehandelter ITO-Schichtflächen reflektiert. Die unterschiedlich gebrochenen Wellenlängen erzeugen farbige Ringe. Dieses optische Problem lässt sich durch spezielle Oberflächenbehandlungen der ITO-Schichten im Herstellungsprozess lösen. Touchscreens für den industriellen Einsatz sollten nur im Anti-Newton-Ring-Design konstruiert werden (Bild 2).

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