所在地Dongguan, Guangdong 523927, China メール[email protected] 電話+86 136 3262 5290
見積
ホーム ブログ HMI オプティカルボンディングとエアギャップ:カバーレンズ設計ガイド

·

4 min read

HMI オプティカルボンディングとエアギャップ:カバーレンズ設計ガイド

By Liu Zhou

·

HMI cover lens comparison showing an intentional display air gap and a full optical bond

ディスプレイ交換時、プロセスの簡素化や機械的分離が光学コントラストの最終的な増分よりも重要な場合は、意図的なエアギャップを使用してください。ディスプレイ窓内の内部反射、視差、ほこり、結露により製品の視認要件を満たせない場合は、全面光学ボンディングを使用してください。周辺ボンディングはそれらの選択肢の中間に位置しますが、光学的な空気層は取り除かれません。適切なHMIスタックはカバー、ディスプレイ、タッチセンサー、環境光、温度、平坦度、応力、シール、検査、サービス計画に依存します。接着剤の名称だけで選択することはできません。

JASPERのカスタムHMIアセンブリ物理的な前面、印刷された表示窓、タッチまたはメンブレン入力、PCB/FPC、コネクタ、接着剤、ガスケット、筐体インターフェースを調整することができます。見積もりには、誰がディスプレイを供給するか、誰が光学ボンディングを行うか、ボンディング材料とプロセスの所有者が誰か、設置されたディスプレイを誰が確認するかを明記する必要があります。

Contents

HMI における光学ボンディングとは何ですか?

光学ボンディングとは、カバーガラス、タッチセンサー、およびディスプレイの間の表示領域の隙間を透明なボンディング材料で埋めることを意味します。このボンドは光路を変え、部品を機械的に結合します。これはディスプレイ周囲の狭い接着フレームとは異なります。

次の四つの構造は混同されることがよくあります:

構造 表示領域を占めるもの 解決するもの 制御が残るもの
意図的な空気層 カバー/タッチ層とディスプレイ間の空気 ディスプレイの絶縁、組立の簡略化、交換の容易化 内部反射、視差、ほこり、結露、隙間の均一性
周囲の接着剤またはガスケット 窓の中の空気;その周りの接着剤またはガスケット 位置決め、エッジサポート、局所的なシーリング、取り外し可能または半取り外し可能な組み立て 同じ光学的空気界面、スペーサーの圧縮、ベントまたはシール経路
全面OCA 事前成形の光学的に透明な接着フィルム 制御されたフィルム層で設計された空気層の大部分を除去する ラミネーション、ライナー処理、気泡、ステップカバレッジ、平坦性、材料適合性
全面LOCA 組立後に硬化する分注型液体光学クリア接着剤 設計された光学空間を満たし、非平面または可変ジオメトリに適応できます 分注、流動、防止、気泡、硬化、収縮、影の部分、汚染、手直し

これらの名前は構造手順を示すものであり、性能を保証するものではありません。管理が不十分なフルボンドは、設計の良いエアギャップ組立よりも悪くなることがあります。

ボンドを選択する前に、完全な光学スタックを描きます

表示パス内のすべての層を含む断面から始めます:

周囲光と操作員
        |
表面コーティング、質感、反グレアまたは反射防止処理
        |
ガラスまたはアクリルカバー レンズ
        |
第二面印刷、ブラックマスクおよび透明ウィンドウ
        |
タッチセンサーとその接着層(存在する場合)
        |
意図的な空気ギャップ、周囲キャビティ、OCAまたはLOCA
        |
ディスプレイ偏光板およびディスプレイモジュール
        |
サポートフレーム、ベゼル、ガスケット、PCB および筐体

これを圧縮しないでくださいカバーレンズ+LCDディスプレイにはすでにタッチセンサーが含まれている場合があります。別のプロジェクティッドキャパシティブセンサーがカバーに接着される場合がありますが、ディスプレイの上にエアギャップを残すことがあります。別の構成では、カバー、センサー、ディスプレイを完全に接着することもできます。各インターフェースには、異なる光学的、電気的、機械的、およびサービス機能があります。

三つの接着に関する質問を分ける

別々に質問してください:

  1. カバーはタッチセンサーに接着されていますか?
  2. タッチセンサーはディスプレイに接着されていますか?
  3. カバーまたはセンサーは周囲のエンクロージャーに取り付けられていますか?

答えは各インターフェースで異なる場合があります。フロント全体を呼ぶこと光学的に接合された接合面を特定せずに行うと、実際のプロセスと故障境界が隠されます。

カバー表面からタッチセンサー、空気層または接着剤、ディスプレイ、フレーム、筐体を通るHMIの光学スタック
視認面から筐体までの完全なスタックレビュー。概念的意思決定フレームワーク;寸法、材料、装置、工程、検査、検証、および手直しの範囲はプロジェクトでの確認が必要です。

エアギャップはなぜ表示の視認性を変えるのか?

光は、異なる光学特性を持つ材料の界面を通過するときに反射します。ディスプレイ上のカバーにエアギャップがあると、カバーと空気、空気とディスプレイの間に追加の界面が形成されます。これらの界面から反射される周囲光は、表示画面の映像と干渉します。Planarの光学接着技術資料によると、エアギャップを埋めることは内部反射を減らし、見かけ上のコントラストを向上させる方法として説明されています。[11][12]

有用な設計上の結論は、普遍的な反射率ではありません。それは次の通りです:

  • 実際のスタックのインターフェースを数える;
  • 周囲光と視野角の条件を定義する;
  • 承認済みのエアギャップサンプルと提案された接着サンプルを比較する;
  • 黒レベル、色、判読性、グレア、および画像の均一性を評価する; そして
  • 比較において表面処理を保持する。

光学結合は外側カバー表面からの反射を取り除くわけではない。アンチグレアテクスチャ、反射防止処理、偏光板、着色、または画面の明るさ戦略が依然として必要な場合がある。それらの選択肢はまた、かすみ、鮮明さ、色、指紋、清掃のしやすさ、コスト、および修理にも影響を与える可能性がある。

空気層および光学的に接合されたHMIディスプレイにおける内部反射および視差経路
反射と視野オフセットのレビューのための光学経路モデル。概念的な意思決定フレームワーク;寸法、材料、設備、プロセス、検査、検証、および手直しの範囲はプロジェクトで確認が必要である。

エアギャップ、視差、タッチ位置の整合

視差とは、観察者が角度からディスプレイを見たときに、画面上の見える画像と前面の表面との間に生じる見かけのずれのことです。画像平面とカバー表面との距離を増やすと、このずれは一般的により目立つようになります。

これは次の場合に重要です:

  • 表示されたアイコンとタッチターゲットを一致させる必要がある場合;
  • 操作員が上方、下方、または側面からパネルを見ている場合;
  • ベゼルがディスプレイの一部を覆う;
  • HMIは小さなステータスシンボルや密集したデータを使用する;
  • 製品が目の高さの上または下に取り付けられている; または
  • カバーが対象の形状に対して厚い。

正面写真だけを承認しないでください。設置された視野角、操作者の姿勢、対象のサイズ、タッチ精度、筐体の角度を使用してください。接着されたスタックは設計された光学的分離を減少させることがありますが、タッチコントローラ、ディスプレイマッピング、カバーの厚さ、ベゼル、およびソフトウェアターゲットは依然として検証が必要です。

ニュートンリングは薄く変化する光学ギャップを示す

ニュートンリングは、面内で厚さが変化する薄膜を挟んだ反射光の干渉によって生じる可視干渉縞です。物理教育資料では、光学面間で厚さが変化する空気膜を使ってこの現象を示しています。[13]

HMIでは、リング状または色付きのフリンジパターンが、2つの平滑な表面がほとんど接触しているが、薄く不均一な隙間が残っていることを示す場合があります。パターンは、圧力、温度、視角、または組立ての平面度によって変化することがあります。

根本原因を特定する前に、見た目上の許容限度で症状を隠さないでください。確認してください:

  • カバーと表示の平坦度;
  • スペーサーの高さと位置;
  • 局所フレーム圧力;
  • 偏光板接触を表示;
  • 接着剤またはガスケットの厚さ;
  • カバーボウ;
  • エンクロージャのねじれ; および
  • アセンブリ全体の熱膨張。

是正措置は、制御された大きな隙間、完全な接着、異なる支持方法、または平坦性の変更である可能性があります。すべての設計でパターンを防ぐ普遍的なスペーサの厚さは存在しません。

HMIディスプレイウィンドウでニュートンリング干渉を生じる可能性のある薄く変化する空気層
干渉リスクを診断するために使用される近接隙間モデル。概念的意思決定フレームワーク; 寸法、材料、装置、プロセス、検査、検証、および手直しの範囲にはプロジェクトの確認が必要です。

ほこりと結露はキャビティの問題です

開いたり完全に密封されていないディスプレイキャビティはほこりを集める可能性があります。キャビティ内に閉じ込められた湿った空気は、表面温度が局所的な露点を超えると結露することもあります。プラナーは、充填ギャップからのほこりと湿気の除去を光学接着の利点として挙げています。[11]

それだけでHMI全体が防水になるわけではありません。IEC 60529は、侵入保護をエンクロージャとその評価済み構成に割り当てており、緩いカバーのレンズや接着層には割り当てません。[15]

エアギャップまたは周辺接着設計の場合は、次を定義します:

  • キャビティが通気されているか、フィルタリングされているか、密封されているか、または圧力平衡されているか;
  • アセンブリの湿度および清浄状態;
  • ガスケット継ぎ目、角、ファスナー、ケーブル出口、ベゼル開口部;
  • 排水および水たまりの方向;
  • ディスプレイの熱および冷たい表面の位置;
  • サービス開口部および再封方法; そして
  • 環境曝露後の目視検査.

周辺接着フレームは一つの経路を遮断しながら、エンクロージャー内の別の経路を残すことができます。フロントウィンドウがエンクロージャー全体を制御していると仮定するのではなく、キャビティの境界を描いてください.

4つのHMIウィンドウ構造を比較する

意図的な空気層

意図的な空気層は以下の場合に適切な方法となります:

  • ディスプレイを取り外し可能にする必要がある場合;
  • ディスプレイ供給者が完成済みモジュールを提供している場合;
  • 光学的要求が中程度の場合;
  • カバーとディスプレイの機械的分離が必要な場合;
  • 生産工程で全面接着を避けたい場合;
  • 製品の寿命中にディスプレイやカバーが変更される可能性がある場合、または
  • フィールドサービスは高い価値があります。

ギャップにはまだ図面が必要です。その基準面、支持面、最悪許容平坦度下での最小クリアランス、接触が許されない条件を指定してください。衝撃、振動、圧力、筐体のたわみ、温度を確認してください。

周辺接着またはガスケット

周辺の取り付けは、空気層を保ちながらディスプレイまたは前面アセンブリの位置決めが可能です。また、接着剤やガスケットが制御された取り外し用に設計されていれば、取り外し可能なジョイントも提供できます。

レビュー:

  • 接着剤またはガスケットの経路;
  • クリアウィンドウへの侵入;
  • フレーム幅とコーナーの形状;
  • 圧縮範囲;
  • ローカルハードストップ;
  • 取り扱い前の硬化または定置時間;
  • ディスプレイの禁止区域を表示;
  • ベントまたはキャビティシール;
  • はく離アクセスおよびサービスツール; そして
  • カバーおよびディスプレイからの残留物の除去。

周囲接着は光学接着ではありません。表示領域にはまだ空気が含まれています。

全面接着OCAフィルム

光学的に透明な接着フィルムは、離型ライナー付きの制御された接着層として供給されます。3Mは透明基板、ディスプレイ、タッチパネルの接着用にOCA製品をリストしており、異なる表面や加工のニーズに応じて材料ファミリーが選定されています。[6][7][8]

OCAは次の場合に有効です:

  • 接着される形状が十分に平坦である場合;
  • あらかじめ成形されたダイカット層が窓に適合する;
  • フィルムの厚さと輪郭を制御できる;
  • 液体の分注および硬化工程は望ましくない; そして
  • ラミネーション装置は粒子、圧力、位置合わせ、および気泡を制御できる。

材料は実際の基板と一致している必要があります。プラスチックカバーは、明示的な互換性および揮発性物質放出の確認が必要です。3Mは、PCおよびPMMAカバーレンズに推奨される特定のOCAファミリーを文書化しており、それらの基板でテストを行っています。関連する製品ページでも、基板のガス放出による気泡への耐性が示されています。プラスチックカバーへの適用性は、すべてのOCAに自動的に当てはまるわけではありません。[7][8]

LOCAによる全面接着

液体光学用透明接着剤は、部品が位置合わせされた後、光学領域に塗布されて硬化されます。ヘンケル社は、ガラスおよびプラスチック基板の組み合わせや曲面ディスプレイ設計を含む、カバーとディスプレイの接着用LOCAについて説明しています。[9]
ダイマックス社は、流動性、低収縮、気泡制御、再作業特性を持つ光硬化型ディスプレイ接着剤について説明していますが、これらは素材固有の主張であり、選択されたグレードと工程を検証する必要があります。[10]

LOCAは次の場合に魅力的です:

  • ジオメトリが平らなダイカットフィルムに適していない場合;
  • 液体の流れが設計された空間を満たす必要がある場合;
  • 曲面または自由形状の表面が関わる場合;
  • 自動分配および硬化はプロセス計画の一部である;または
  • 材料サプライヤーが基板およびディスプレイに適合する等級を認定している。

プロセスには、分配経路、体積制御、エッジダムまたは含有計画、気泡対策、位置決め治具、硬化アクセス、硬化確認、清掃、および手直し方法が必要である。

HMI の表示エアギャップ、周囲の接着、OCAフィルム、LOCA液体光学接着の比較
インターフェースおよびプロセス境界によって比較される4つの構造ルート。概念的意思決定フレームワーク;寸法、材料、装置、プロセス、検査、検証、および手直し範囲はプロジェクトの確認が必要。

OCAおよびLOCAは制御されたプロセスが必要

接着剤データシートは1つの入力です。生産性能は次にも依存します:

  • 入荷カバーおよびディスプレイの平坦性;
  • 表面エネルギーと清浄度;
  • 保護フィルムの除去;
  • 粒子制御;
  • 材料の保管とコンディショニング;
  • ラミネーションまたはディスペンスの順序;
  • 圧力と支持;
  • 硬化エネルギーとLOCAの影領域;
  • OCAのライナーリリースおよびダイカット品質;
  • ボンド後の取り扱い時間;
  • 検査照明;
  • 環境曝露; および
  • ロットおよびプロセスの追跡可能性.

同じ接着剤を使用した2つのビルドは、サポート治具、クリーニング、ディスプレイロット、カバーの平坦度、硬化、または取り扱いが変わると異なる場合があります.

OCAプロセスに関する質問

質問:

  1. OCAは、カバー、タッチセンサー、ディスプレイ偏光板、印刷、コーティング、及びITO表面のいずれと互換性がありますか?
  2. フィルムは、印刷段差や局所的な高さの変化を、空隙を残さずに覆うことができますか?
  3. フィルムの輪郭は、押しつぶし、汚染、目に見えるエッジを避けていますか?
  4. 材料およびディスプレイ供給業者によって、許容される積層圧力、温度、装置、サポートはどのようなものですか?
  5. 粒子、シワ、気泡、不整合、ライナー片はどのように検出されますか?
  6. 承認された再作業の期間と除去方法は何ですか?

別のディスプレイから材料の厚さをコピーしないでください。実際のプログラムには、積層、高さ段差、平坦性、基板、およびサプライヤープロセスウィンドウを使用してください。

HMI カバーガラスとディスプレイのOCAフィルム貼り付けプロセスおよび検査リスク
OCAプロセス-質問マップであり、主張されたJASPER生産ルートではありません。概念上の決定フレームワーク; 寸法、材料、装置、プロセス、検査、検証、および再作業範囲についてはプロジェクトによる確認が必要です。

LOCA工程に関する質問

質問:

  1. ギャップおよびディスペンス経路にはどのような粘度と流動性が必要ですか?
  2. 硬化前に液体はどのように保持されますか?
  3. UV光や可視光は、必要なすべての硬化エリアに届きますか?
  4. 影になった境界、ブラックマスク、フレキシブル回路、不透明な部品はどのように処理されますか?
  5. 塗布量、接着層の厚さ、気泡、あふれ、汚染はどのように測定されますか?
  6. 選択したグレードについて、供給者は収縮、弾性率、熱膨張、黄変、再作業の挙動をどのように文書化していますか?

表面が速く硬化することが最終スタック全体の完全硬化を示すとは想定しないでください。

HMI 光学接着のLOCA液注入、位置合わせ、硬化、検査、手直しの手順
LOCA プロセス質問マップであり、主張された JASPER 生産ルートではありません。概念的意思決定フレームワークです。寸法、材料、設備、プロセス、検査、検証、再作業の範囲にはプロジェクトの確認が必要です。

カバーガラスとアクリルが接着の判断を変える

カバーは中立な板ではありません。それは平坦性、剛性、熱膨張、表面化学、端部リスク、印刷工程、衝撃挙動、光学仕上げ、そしてサービスコストに影響します。

JASPERのガラス銘板およびデッドフロントガラスパネルルートは、硬質の印刷面、表示ウィンドウ、隠れたアイコンエリア、タッチグラフィックスを提供できます。アクリルパネルおよびPMMAカバールートは、より軽量で加工可能な硬質フロントを提供できます。プロジェクトでは、一般的な材料名に頼るのではなく、正確な等級、コーティング、印刷、接合面、寸法、平坦性、および環境を確認する必要があります。

ガラスの点検

確認:

  • 強化材または非強化材;
  • エッジ処理、穴、切り欠き、および取り扱い;
  • 平滑性および反り;
  • 裏面印刷および黒マスク工程;
  • 防眩または反射防止処理;
  • 衝撃および取付荷重;
  • 接着剤の適合性;
  • ディスプレイおよびフレームに対する差動膨張; そして
  • ディスプレイをサービスする必要がある場合の取り外しリスク。

アクリルのレビュー

確認:

  • キャストまたは押出等級;
  • ハードコートおよび化学物質曝露;
  • 平坦性および持続荷重下でのクリープ;
  • 選択された接着剤に関連する湿気または揮発性物質の放出;
  • 印刷とコーティングの互換性;
  • ディスプレイに対する熱膨張;
  • 傷や清掃の要件;
  • 接着および硬化中の固定具のサポート。

室温では平らに見えるプラスチックカバーでも、熱、湿度、取り付け時のストレス、または長時間の放置後には異なる挙動を示すことがあります。受け取り部品だけでなく、取り付けられたアセンブリ全体を評価してください。

光学接着、平坦性、印刷、エッジ、熱膨張に影響するガラスおよびアクリルのHMI カバーガラス要因
カバー素材の互換性および荷重の確認。概念的な意思決定の枠組み;寸法、材料、装置、工程、検査、検証、手直しの範囲についてはプロジェクトでの確認が必要です。

タッチセンサーを意図的に配置する

タッチ対応のHMIは次のものを使用する場合があります:

  1. 別のタッチセンサーに接着されたカバー レンズで、ディスプレイとの間に空間を設ける;
  2. タッチセンサーに接着されたカバーガラスレンズ、その後ディスプレイに光学的に接着されたもの;
  3. タッチセンサーを含むディスプレイに直接接着されたカバーガラスレンズ; または
  4. 画像エリア外にタッチコントロールがあるディスプレイウィンドウ。

タッチスタックはディスプレイの接着前に定義する必要があります。テキサス・インスツルメンツのCapTIvateガイドでは、オーバーレイ材料、接着剤、遷移層、空気隙間、湿気、センサーの形状、ディスプレイとの近接性、コントローラーの挙動を関連する設計入力として扱います。[14]

現在のJASPER静電容量式タッチスイッチ
ガイド
センサー、カバー、接地、照明、湿気、および筐体の問題を紹介します。光学スタックの場合は、以下を追加してください:

  • タッチアクティブエリア対ディスプレイのアクティブおよび表示エリア;
  • センサーボーダーおよびテール出口;
  • センサーとの光学接着剤の互換性;
  • 接着前後のコントローラーのチューニング;
  • ディスプレイのノイズと接地;
  • エッジおよびコーナータッチの挙動;
  • 画面とタッチの座標マッピング; そして
  • センサーおよびディスプレイへのリワークリスク。
タッチセンサーの位置は、HMI のカバーレンズおよびディスプレイ光学スタックをカバーします
システムレビュー用のタッチ位置アーキテクチャ比較。概念的な意思決定フレームワーク; 寸法、材料、装置、プロセス、検査、検証、および手直しの範囲はプロジェクトの確認が必要です。

ディスプレイへの応力とムラを防ぐ

ムラとは、ディスプレイ全体に見られる明るさや色の不均一性のことです。光学材料、固定具、カバー、フレーム、硬化、または熱スタックが敏感なディスプレイに不均一なストレスを加える場合、接着が一因となることがあります。

完全な荷重経路を確認してください:

カバーの平坦性と剛性
        +
接着剤の厚さ、弾性率、硬化挙動
        +
ディスプレイ偏光板およびセルの感度
        +
フレームサポート、ガスケットの圧縮、ファスナートルク
        +
温度と材料膨張
        =
取り付け後のディスプレイストレスおよび画像均一性リスク

管理項目には以下を含めるべきです:

  • ディスプレイ供給者から承認されたサポートゾーン;
  • 無負荷および避けるべき領域;
  • カバーおよびフレームの平坦性;
  • 接着ラインの均一性;
  • 治具の圧力分布;
  • 硬化シーケンス;
  • ガスケットの圧縮とハードストップ;
  • 適用される場合のファスナーの順序とトルク制御;
  • 熱画像および冷画像の検査;
  • 均一性確認のために選択されたテストパターンの表示; および
  • 環境および機械的な露出後に再確認してください。

ディスプレイを無理に平らにするために剛性フレームを使用しないでください。制御されていない機械的積層を補うために接着剤を使用しないでください。柔らかい接着剤でも、厚さ、硬化、エッジ制約、または支持が異なる場合には局所的な応力を生じることがあります。

光学接合後に表示ストレスやムラを引き起こす可能性のある機械的荷重経路
設計および検証計画のための潜在的なディスプレイ荷重経路。概念的な意思決定フレームワーク;寸法、材料、機器、工程、検査、検証、および手直し範囲はプロジェクトの確認が必要です。

フォーム、ガスケット、スペーサー、および接着剤の厚さを管理する

周辺材料は、表示される画像の外側にあっても、カバー、ディスプレイ、およびエンクロージャーとの関係を制御します。

指定してください:

  • 材料およびサプライヤーのグレード;
  • 公称厚さおよび許容差;
  • 圧縮厚さまたはハードストップ条件;
  • 輪郭、継ぎ目、角、および切欠;
  • ディスプレイのアクティブおよび表示領域からの距離;
  • 表面処理;
  • 組立手順および滞留時間;
  • 温度および湿度の調整;
  • 許容される圧縮または端の動き;
  • 通気、密封、排水、または圧力平衡機能;および
  • 検査方法。

片側が高いフォームフレームはディスプレイを傾けることがあります。不均一なベゼルで圧縮されたガスケットはモジュールをねじらせ、印刷した黒色マスクや局所的なインク段差は光学接着層の厚さを変えることがあります。これらの形状を一つの断面図へまとめてください。

接着を固定する前に交換可能ユニットを決定する

全面接着は通常、カバー、タッチセンサー、ディスプレイを別々のサービス部品から1つの接着モジュールに変えます。サービスチームは工具作業の前にそれを知っておく必要があります。

サービスに関する質問 エアギャップまたは周辺経路 全面光学接着
ディスプレイだけを取り外すことはできますか? 周囲の接合部とケーブルアクセスがそれに対応して設計されていれば、しばしば可能です 通常は難しいです。検証済みの分離および手直しプロセスに依存します
修理後に光学クリーニングは必要ですか? はい、両方のキャビティ表面はクリーニングが必要な場合があります 接着剤除去、残留物管理、表面損傷が主なリスクになります
どの部品が予備として在庫されていますか? ディスプレイ、カバー/前面、ガスケット、ファスナーは別々の場合があります ボンディングされたディスプレイ前面モジュールが実用的な予備部品となる場合があります
カバーは再利用できますか? 検査および接着剤の清掃後に可能です 想定されていません;取り外すとカバー、タッチセンサー、偏光板、コーティング、または印刷が損傷する可能性があります
開封後に何が起こりますか? キャビティの清浄性と再密封を回復する必要があります 交換モジュールも筐体のシールと電気的検証が必要です
現場での時間はどのように管理されますか? さらに部品とアライメント手順が必要です 完全に結合された予備が利用可能な場合、モジュール交換をより速く行う

定義:

  • 現場交換可能ユニット;
  • 工場修理可能ユニット;
  • 使用が許可された再利用部品;
  • 分離ツールと温度制限;
  • 残留物および溶媒の制限;
  • 偏光板、コーティング、印刷、およびタッチセンサーの損傷基準;
  • 交換後のディスプレイのキャリブレーションまたはタッチの再割り当て; および
  • 再封印および最終テスト。

最低の組立コストでも、交換可能ユニットが現場での故障後にしか発見されない場合、最も高いサービスコストを生む可能性があります。

取り外し可能なエアギャップディスプレイと接合された HMI ディスプレイモジュールのサービス比較
交換可能ユニットおよび手直し判断フレームワーク。概念的な判断フレームワーク;寸法、材料、機器、工程、検査、検証、および手直し範囲はプロジェクトでの確認が必要です。

段階的に光学スタックを試作する

JASPERの現在のプロトタイピングページは、メンブレンスイッチとフロントパネルのサンプル計画に焦点を当てています。その有用な原則は、プロトタイプは特定されたリスクに答える必要があるということです。プロトタイプ自体は、確立されたJASPER光学接着プロセスやディスプレイ検証能力を証明するものではありません。

4つのステージを使用します:

ステージ1:光学アーキテクチャサンプル

意図するディスプレイファミリーを使用して、表面仕上げ、カバー、エアギャップ、周辺フレーム、OCAまたはLOCAの概念を比較します。反射、グレア、画像コントラスト、視差、ニュートンリング、視野角の挙動を評価します。

ステージ2: 生産向けに接着されたスタック

制御されたカバー、印刷、タッチセンサー、接着剤、ディスプレイ、治具、清掃、ラミネートまたは分注、および硬化を使用します。気泡、粒子、位置合わせ、接着線の外観、タッチ動作、および画像の均一性を記録します。

ステージ3: インストールされたHMIアセンブリ

実際のフレームと筐体に、製品向けガスケット、ファスナー、PCB、ケーブル、電源、接地、表示設定を使用してスタックを取り付けます。応力、タッチマッピング、視野角、熱挙動、ほこりや湿気の経路、メンテナンスアクセスを評価します。

ステージ 4: プロセスと変更の証拠

関連する材料、ディスプレイ、カバー、接着剤、およびプロセスのロット全体にわたって構築します。承認された環境、機械的、保管、清掃、操作、およびサービス条件を含めます。プログラムがサンプル数と受入計画を決定します。

4段階HMI光学スタック試作と検証計画
プロトタイプ段階は光学的、接着された、設置済み、プロセスの証拠を区別します。概念的な意思決定フレームワーク; 寸法、材料、設備、プロセス、検査、検証、および手直しの範囲はプロジェクトの確認を必要とします。

単一の美観サンプルではなく、検証マトリックスを使用する

検証領域 管理された条件 記録すべき証拠 典型的な故障信号
光学的視認性 周囲光、角度、コンテンツ、明るさ、表面状態 写真および定義された視覚または器具の方法 色あせた黒、反射、まぶしさ、低コントラスト
視差と位置合わせ 中央、端、角、設置された視野角 画像/ウィンドウ/タッチアライメント記録 見かけ上のアイコンシフト、マスクされたピクセル、タッチオフセット
ボンド品質 清浄度、材料ロット、プロセスレシピ、検査照明 バブル、ボイド、パーティクル、エッジおよびボンドラインマップ 気泡の成長、端の浮き、見えるインクルージョン
画像の均一性 テストパターン、輝度状態、温度、フレームの状態 ムラまたは圧痕マップ 明暗の斑点、色の変化、圧痕
タッチの動作 乾燥、手袋、湿気の状態、表示のオン/オフ、ノイズ状態 生データまたは承認済み機能結果 タッチの見逃し、誤イベント、エッジエラー
機械的負荷 取り付け、トルク、衝撃、振動、筐体のたわみ 前後画像および寸法チェック 接触、ひび、ずれ、接着損傷
熱および湿度 承認済みの保管/作動サイクルおよび滞留 光学、接着、タッチおよび画像記録 結露、気泡、剥離、歪み
清掃と化学薬品 指定された材料、方法、力、保持時間、サイクル 表面、エッジ、印刷および接合の検査 かすみ、コーティングの剥離、エッジの攻撃
サービス 承認された除去および交換手順 時間、損傷、残留物、歩留まり、最終検査 偏光板の損傷、カバーのひび割れ、再封印の失敗
文書 図面、部品表、レシピ、検査および逸脱記録 リビジョンの一致およびトレーサビリティ 承認されていない代替または工程の逸脱

受入限界は、OEM の要件、ディスプレイサプライヤー、接合材料サプライヤー、および確認済みの生産能力から決定する必要があります。この表は普遍的な限界を作成するものではありません。

HMIカバーガラスおよび光学接着の検証とサンプル承認マトリックス
プロジェクト固有の証拠収集のためのサンプル承認マトリックス。概念的な意思決定フレームワーク。寸法、材料、装置、工程、検査、検証、および手直し範囲はプロジェクトで確認が必要です。

故障メカニズムに基づいて検査方法を組み立てる

目視検査には以下を記載する必要があります:

  • 照明の種類、強度、角度、および背景;
  • 表示のオン/オフ状態およびテストパターン;
  • 観察距離および角度;
  • 有効領域と境界の基準;
  • バブル、空洞、異物、繊維、しわ、縁、およびオーバーフローのカテゴリ;
  • 画像均一性の方法;
  • 化粧用か機能用かの配置;
  • 検査前のサンプル調整; および
  • 逸脱に対する写真またはマップの要件。

寸法およびプロセス検査には以下を含めるべきである:

  • カバーおよび表示基準点の整列;
  • 窓およびアクティブエリアの登録;
  • 接着輪郭および縁までの距離;
  • 積層厚さ;
  • カバーおよびフレームの平坦性;
  • ガスケットまたはスペーサーの状態;
  • 材料ロットおよび使用期限状況;
  • ラミネーション、ディスペンス、硬化、圧力、および治具記録;
  • 表示およびタッチ機能の結果;および
  • 手直し履歴.

目に見える気泡なし視認条件、範囲、サイズ分類、工程段階、および後処理環境要件が定義されていない場合、不完全です.

製造変更をロック

これらを管理された変更として扱う:

  • カバーガラスまたはアクリルグレード;
  • 強化、ハードコート、AG、AR、AF、着色、またはその他の表面処理;
  • 印刷インク、硬化、ブラックマスクの厚さ、または窓の透過率;
  • タッチセンサー、テール、コントローラー、ファームウェア、またはチューニング;
  • 製造元、モデル、偏光板、バックライト、または改訂;
  • OCAまたはLOCAの供給元、グレード、厚さ、ロット、または保管;
  • クリーナー、プライマー、プラズマ、または表面処理;
  • ラミネーション圧力、温度、ローラー、オートクレーブ、ディスペンス、硬化、または治具;
  • フォーム、ガスケット、スペーサー、フレーム、ベゼル、またはファスナー;
  • 筐体の材料または平坦性;
  • 手直し方法; および
  • 検査照明、テストパターン、または受け入れ規則。

同じアウトラインの別のディスプレイは、異なる偏光板、表面、支持範囲、熱出力、または圧力に対する感度を持つ場合があります。影響を受ける光学的、機械的、タッチ、および環境上のチェックを再実施してください。

一般的な光学スタック故障の診断

症状 考えられるスタック原因 最初に確認すること
強い反射や色あせた画像 エアインターフェース、外面、色合い、霞、表示明るさ、周囲角度 表面反射と内部反射を別々に比較する
タッチターゲットがずれて表示される カバーの厚さ、エアギャップ、視野角、ディスプレイ/ウィンドウの位置合わせ、ソフトウェアマッピング 設置された視野範囲と座標マップ
色付きリングまたは動くフリンジ 薄い変化する空気膜、局所的な接近、湾曲、フレーム圧力 平坦度、スペーサー、接触および温度マップ
加熱または湿度後のバブル 粒子、浸潤不良、閉じ込められたガス、プラスチックの揮発、互換性のない材料、プロセスドリフト バブルの位置、基板、材料ロットおよびプロセス履歴
エッジの剥離 表面処理、接合形状、応力、汚染、カバー/フレームの動き エッジ荷重経路および表面状態
圧力跡またはムラを表示 不均一な接着、治具、フレーム、ガスケット、ファスナー、熱的ミスマッチ 取り付け荷重の有無による画像マップ
ウィンドウ内の結露 湿った空洞、リークまたは通気経路、冷たい表面、組立時の湿度 キャビティ境界と露点条件
サービス後のほこり 管理されていない開口、清掃、ガスケット損傷、再組立環境 サービス方法とキャビティ検査
接着後の触感変化 誘電体スタック、気泡、接着剤、ディスプレイノイズ、接地、コントローラー調整 接合前後の原材料または機能の比較
リワーク中のカバーのひび割れ エッジ損傷、工具荷重、熱、接着強度、支えのないカバー 承認された分離治具および再利用部品ルール

この表を遠隔での根本原因診断として使用しないでください。収集すべき次の証拠を特定します。

一般的なHMIのエアギャップおよび光学接合の故障に関する診断マップ
普遍的な解決策ではなく、症状から証拠への診断マップです。概念的な意思決定フレームワークです。次元、材料、設備、プロセス、検査、検証、及び手直し範囲はプロジェクトで確認する必要があります。

製品要件で選択

産業用屋内機器

周囲光が制御されており、ディスプレイが交換可能で、キャビティが清潔に保たれる場合、意図的な空気間隔または周囲経路で十分な場合があります。視野角、筐体の柔軟性、振動、および長期的なキャビティの状態を確認してください。

屋外または高輝度環境用機器

光学接着は、内部反射が画像に影響する可能性があるため、真剣に評価する価値があります。表面処理、ディスプレイの明るさ、熱負荷、紫外線、シール、結露、タッチ、サービスは依然としてシステムの一部です。

医療関連または頻繁に清掃される機器

連続的に清掃可能な前面は、接着されたカバーに有利かもしれませんが、プロジェクトでは清掃用化学薬品、画像の判読性、タッチの挙動、エッジのシール、サービス、規制上の責任を定義する必要があります。本記事は医療機器の適合性を割り当てるものではありません。

車両、船舶、または移動式機器

振動、視野角、温度、湿度、手袋の使用、日光、サービス、および表示寿命は、接着されたルートを魅力的にする可能性があります。システム所有者は、適用される環境、光学、安全、および検証要件を定義する必要があります。

サービス集約型機器

製品寿命中にディスプレイの交換が予想される場合、モジュラーエアギャップ設計と完全接着された予備品を比較してください。再作業可能な接着剤が現場での分離を実用的にするとは考えないでください。

入力が不足している場合は設計レビューを停止してください

以下の場合、スタックをリリースしないでください:

  1. ディスプレイのモデルおよびリビジョンが管理されていない場合。
  2. ディスプレイ供給者が提案された接点、圧力、ラミネーション、または硬化条件を承認していない場合。
  3. カバーの材料、コーティング、印刷、および平坦性が定義されていない場合。
  4. タッチセンサーの位置と接合面があいまいです。
  5. OCAまたはLOCAが正確なサプライヤーグレードやプロセスなしで指定されています。
  6. プラスチックカバーのガス放出や環境適合性が確認されていません。
  7. フレーム、ガスケット、ファスナー、および筐体の荷重経路が欠落しています。
  8. 表示要件は単に見た目がクリア.
  9. 交換可能ユニットおよび再作業ルールが不明です。
  10. プロトタイプは実際のディスプレイ、カバー、タッチ、接着、およびフレームを使用していません。
  11. ムラ、気泡、ほこり、結露、タッチ、およびサービス受け入れは未定義です。
  12. 緩いカバーまたは接着に筐体のIP等級が割り当てられています。

OEM 入力チェックリスト

送信:

  1. カバーの輪郭、材料、厚さの概念、エッジ、コーティング、印刷、黒マスク、透明ウィンドウ、表面仕上げ、および平面度の要件。
  2. ディスプレイの製造業者、正確なモデル、改訂、アクティブエリア、表示エリア、輪郭、偏光板、取り付け、ケーブル、サポート、圧力、温度、およびサプライヤーの取り扱い制限。
  3. タッチセンサーの図面、アクティブエリア、ボーダー、テイル、コントローラー、ファームウェア、グラウンド、シールド、および電流調整状態。
  4. 提案されたエアギャップ、周囲の接着剤/ガスケット、OCA、またはLOCAのサプライヤーと等級。
  5. 筐体CAD、ベゼル、フレーム、ファスナー、ガスケット、ハードストップ、キャビティ、ベント、排水、取付角度、およびサービスアクセス。
  6. 操作位置、視野角、周囲光、対象コンテンツ、タッチターゲット、手袋、フィードバック。
  7. 保管、動作、温度、湿度、紫外線、清掃、振動、衝撃、打撃、その他のプログラム条件。
  8. 光学、外観、気泡、粒子、画像均一性、タッチ、シールおよびサービス受け入れ規則。
  9. 試作数量、年間出荷量、ディスプレイ供給モデル、予備戦略、および製品寿命の前提条件。
  10. 表示供給、光学接合、タッチ調整、ファームウェア、筐体検証、コンプライアンス、修理、および変更承認の責任マトリックス。

入力パッケージは、別のリストで仮定を特定する必要があります。隠れた仮定は、ツーリングや検証の遅れた変更になります。

OEMによるHMIのカバーガラス、ディスプレイ、タッチセンサー、光学接合、筐体、およびサービスプランの入力チェックリスト
制御されたOEM設計レビューのための入力チェックリスト。概念的な意思決定フレームワーク; 寸法、材料、装置、プロセス、検査、検証、および手直しの範囲はプロジェクトの確認が必要です。

よくある質問

光学接着は常にエアギャップより優れていますか?

いいえ。光学接着は内部反射、視差、表示ギャップ内の汚染を減らすことができます。しかし、材料、工程、応力、歩留まり、検査、メンテナンスの要求が増えます。意図的なエアギャップは、中程度の光学要件や交換可能なディスプレイにはより適している場合があります。

周辺接着は光学接着と同じですか?

いいえ。周辺接着剤やガスケットは窓の周りの部品を取り付けますが、視認領域には空気が残ります。全面光学接着は視認ギャップを透明な材料で埋めます。

OCAとLOCAの違いは何ですか?

OCAは、一般的にリリースライナー付きの事前成形された光学的に透明な接着フィルムです。LOCAは、位置合わせ後に硬化する塗布型の液状光学的に透明な接着剤です。材料の化学特性、装置、基板、形状、硬化、再作業が、どの方法がプロジェクトに適しているかを決定します。

光学接着はまぶしさをなくしますか?

取り除かれたエアギャップによる内部反射を低減することができます。外側カバー表面からの反射は残ります。表面の質感、コーティング、偏光板、色調、ディスプレイの明るさ、周囲の形状は、まぶしさや可読性に依然として影響を与えます。

アクリルはディスプレイに光学接着できますか?

可能性はありますが、正確なアクリル、コーティング、印刷、接着剤、ガス発生、平坦性、熱膨張、環境、プロセスが互換性を持つ必要があります。選択したプラスチック基板向けに文書化された材料グレードを使用し、実際のアセンブリを検証してください。

光学接着後にディスプレイを交換できますか?

場合によっては、制御された工場でのリワーク工程において、接着剤、基板、工具、温度制限、および損傷基準によって可能です。カバー、タッチセンサー、ディスプレイの偏光板、またはディスプレイ自体が再利用できると仮定しないでください。設計承認前にサービスユニットを定義してください。

完全な光学接着はIP等級を作成しますか?

いいえ。内部のギャップを一つ減らすことはできますが、防水・防塵保護は、カバーの取り付け、ベゼル、ガスケット、留め具、ケーブル、開口部、および組み立て工程を含む評価済みエンクロージャに属します。

なぜ接着でディスプレイのムラが発生することがありますか?

接着されたディスプレイは、接着剤の厚さ、硬化、治具圧力、カバーの平坦性、フレームの荷重、ガスケットの圧縮、ファスナーの荷重、または熱膨張が不均一な応力を加える場合に、不均一性を示すことがあります。プログラム条件にわたって、取り付け前と取り付け後の両方で接着されたディスプレイを検証してください。

光学接着のプロトタイプで何を証明すべきですか?

実際の光学スタック、反射、視差、画像の均一性、気泡、粒子、アライメント、タッチ挙動、フレームの応力、環境応答、およびサービスプランを確認する必要があります。室温での透明サンプルは最初のチェックに過ぎません。

情報源

  1. JASPER エレクトロニクス、”HMI アセンブリ。”
    https://www.jasperele.com/products/hmi-assembly/
  2. JASPER エレクトロニクス、「ガラス製ネームプレートおよびデッドフロントガラスパネル」https://www.jasperele.com/products/graphic-overlays/glass-nameplate/
  3. JASPER エレクトロニクス、「アクリル(PMMA)パネルおよびネームプレート」https://www.jasperele.com/products/graphic-overlays/acrylic-panels/
  4. JASPER エレクトロニクス、「シールされたインターフェース用の静電容量式タッチコントロールパネル」https://www.jasperele.com/case-studies/capacitive-touch-control-panel/
  5. JASPER エレクトロニクス、「メンブレンスイッチの試作」https://www.jasperele.com/capabilities/prototyping/
  6. 3M、「光学的に透明な接着剤 8211、8212、8213、8214 および 8215」https://multimedia.3m.com/mws/media/530755O/3mtm-optically-clear-adhesives-8211-8212-8213-8214-8215.pdf
  7. 3M、「コントラスト強調フィルム CEF06XXN(OCA 826XN シリーズ)技術データシート」https://multimedia.3m.com/mws/media/1775341O/3m-contrast-enhancement-film-cef06xxn-oca-826xn-series-tds.pdf?fn=3m-film-cef06xxn-oca-826xn-series-tds.pdf
  8. 3M、”コントラスト強調フィルム CEF06XXN(826XNシリーズ)”。https://www.3m.com/3M/en_US/p/d/b5005625004/
  9. ヘンケル接着技術、”自動車ディスプレイ向け光学接着”。https://next.henkel-adhesives.com/us/en/articles/optical-bonding-for-automotive-displays.html
  10. ダイマックス、”光学ディスプレイ接着”。https://dymax.com/markets/electronics/consumer/optical-display-bonding
  11. プラナーシステムズ、「光学接合 FAQ」https://www.planar.com/media/98791/planar-optical-bonding-faq.pdf
  12. プラナーシステムズ、「光学接合および反射防止表面処理を利用したディスプレイでのより高い可読性達成」https://www.planar.com/media/98794/planar-optical-bonding-achieving-greater-legibility.pdf
  13. ボストン大学物理学、「ニュートンリング」https://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/Newtons_rings.html
  14. テキサス・インスツルメンツ、「CapTIvate テクノロジーガイド:設計ガイド」https://software-dl.ti.com/msp430/msp430_public_sw/mcu/msp430/CapTIvate_Design_Center/1_83_00_08/exports/docs/users_guide/html/CapTIvate_Technology_Guide_html/markdown/ch_design_guide.html
  15. 国際電気標準会議, “IEC 60529: エンクロージャーによる保護の程度(IPコード)”.
    https://webstore.iec.ch/en/publication/2452

HMI 光学スタックレビューを依頼する

カバードローイング、ディスプレイモデルとリビジョン、タッチセンサードローイング、エンクロージャー断面、提案されたエアギャップまたは接着、表示条件、環境要件、サービス戦略を通して送信するJASPER RFQ フォームプロトタイプの見積もりを出す前に、カバー製造、タッチ統合、ディスプレイ供給、光学接着、筐体組立、チューニング、検査、検証、規制遵守を区別した書面による範囲を依頼してください。

LZ
Liu Zhou
Senior Membrane Switch Engineer
Liu Zhou brings 15 years of hands-on experience in overlay material selection, circuit design, tactile structure development, and production process control. At JASPER, he supports OEM customers with design review, prototyping guidance, and manufacturing optimization.

Ready to Start Your Project?

Tell us about your membrane switch, keypad, or graphic overlay requirements. Our engineering team will review your specifications and provide a detailed quote.