Was ist Optical Bonding? Unser großer admatec Ratgeber.

Optical Bonding ist ein Verfahren, bei dem der Luftspalt zwischen Display und Touch mit einem transparenten Material gefüllt wird. Die Ergebnisse sind minimierte Reflexionen, verbesserte Lesbarkeit – auch bei Sonnenlicht – und eine erhöhte Robustheit gegen Stöße und Schmutz. Optical Bonding eignet sich für langlebige klare Displays in anspruchsvollen Umgebungen. In unserem ausführlichen Ratgeber erfahren Sie, wie das Optical-Bonding-Verfahren funktioniert und wo die Vor- und Nachteile liegen.

Was ist Optical Bonding und warum ist es für Displays in anspruchsvoller Umgebung relevant?

Optical Bonding beschreibt die vollflächige Verklebung eines Luftspalts zwischen einem Display und einer schützenden Deckschicht (meist Glas oder Kunststoff) mithilfe eines transparenten, optisch klaren Materials. Es verbindet das Display fest mit der Deckschicht und eliminiert den störenden Luftspalt zu 100%.

Warum Optical Bonding für moderne Displays

Deshalb verbessert das Optical Bonding Verfahren die Displays entscheidend:

Da das Füllmaterial einen ähnlichen Brechungsindex wie Glas aufweist, werden Lichtreflexionen an den Grenzflächen deutlich minimiert . Dies hat eine verbesserte Lesbarkeit zur Folge, vor allem wenn es sehr hell ist oder Sonnenlicht direkt auf das Display strahlt.

Reduzierte Reflexionen bedeuten einen höheren Displaykontrast. So erscheinen schwarze Bereiche für das menschliche Auge dunkler und die Farben lebendiger. Bilder werden brillanter. Es sind viel mehr Details erkennbar.

Auch die Widerstandsfähigkeit der Displays gegenüber Stößen, Erschütterungen und Vibrationen wird durch Optical Bonding erhöht, denn die feste Verbindung verteilt die einwirkenden Kräfte gleichmäßig. Die Beschädigungsrate wird dadurch deutlich reduziert.

Feuchtigkeit, Staub und Schmutz haben durch die lückenlose Verklebung des Optical-Bonding-Verfahrens keine Chance, was besonders wichtig bei Displays ist, die im Freien oder in industriellen Anlagen genutzt werden.

Nicht zuletzt kann das Füllmaterial die Abführung von Wärme unterstützen, so dass das Display neben einer längeren Lebensdauer eine erhöhte Leistungsfähigkeit aufweist.

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Wie funktioniert der Optical Bonding Prozess im Detail?

Wir gliedern den Optical Bonding Prozess in 5 Schritte.

Schritt 1: Reinigung

Vor der eigentlichen Verklebung ist eine gründliche Reinigung von Display und Deckschicht unabdingbar, denn Staub, Fingerabdrücke oder Fett beeinträchtigen die Verbindungsqualität und führen zu unerwünschten Lufteinschlüssen. Grundlage dafür ist eine Reinraumumgebung, in der die Konzentration luftgetragener Partikel minimiert wird. Dafür kommen – je nach Anforderung und Sensibilität des Prozesses – Reinräume der Mindest-ISO-Klasse 7 zum Einsatz. Sie verfügen über spezielle Luftfiltersysteme (HEPA-Filter) und partikelarme Oberflächen. Der Zugang erfolgt ausschließlich über Schleusen. Alle Mitarbeitenden tragen Reinraumkleidung, so dass keinerlei Partikel eingeschleppt werden.

Die Reinigung erfolgt mit speziellen Reinigungsmitteln und antistatischen Tüchern. Als Reinigungsmittel hat sich hochreines Isopropanol (IPA) mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,9% bewährt, denn es entfernt Fette und Öle am besten und verdunstet rückstandsfrei. Unter anderem werden spezielle, pH-neutrale Displayreiniger für empfindliche Displayoberflächen eingesetzt, die schonend Fingerabdrücke und Staub entfernen. Entionisiertes Wasser beseitigt wasserlösliche Verunreinigungen. Für besonders hartnäckige Verschmutzungen setzt man Ultraschall ein.

Weiche antistatische Mikrofasertücher (gegen Staubanziehung) besitzen eine hohe Aufnahmefähigkeit und vermeiden Kratzer. In Reinraumumgebungen nutzt man spezielle Reinraumtücher aus fusselfreiem Polyester oder Zellulose zur Minimierung der Partikelbildung. Antistatische Wattestäbchen werden in besonders schwer zugänglichen Bereichen verwendet.

Schritt 2: Auftragen des Klebematerials

Danach folgt das sehr genaue Auftragen des optisch klaren, lichtdurchlässigen und doppelseitig klebenden Films, auch bekannt als Optical Clear Adhesive (OCA).
2 Hauptmethoden werden für das das Aufbringen des Klebematerials angewandt:

LOCA (Liquid Optical Clear Adhesive)

Flüssiger Klebstoff wird bei dieser Methode direkt auf die Oberfläche des Displays oder der Deckschicht dosiert und danach durch Rakeln, Walzen oder Dispensern gleichmäßig verteilt. LOCA eignet sich insbesondere für größere Displays oder solche mit komplexen Formen. Auch bei Rahmendisplays setzt man diese Methode ein, denn sie ermöglicht eine flexible Anpassung an die jeweilige Geometrie.

Der Vorteil von LOCA liegt in erster Linie im Ausgleich kleinster Unebenheiten. Dafür muss der Klebstoff allerdings höchst präzise dosiert und verteilt werden, damit keinerlei Lufteinschlüsse entstehen. Acrylate härten unter UV-Licht aus, teilweise mit Feuchte- oder Wärmevernetzung.

OCA (Optically Clear Adhesive) Folien

Bei diesen Folien handelt es sich um vorgefertigte, hochtransparente Klebefilme (PSA = Pressure Sensitive Adhesive) mit definierter Dicke und Klebekraft. Zuerst werden die OCA Folien passgenau zugeschnitten und anschließend auf die Oberfläche gebracht. Danach werden sie unter Druck und Temperatur mit dem Display verbunden. Solche Folien eignen sich vor allem für kleinere Displays mit flachen Oberflächen. Bei der Fertigung ist ein hoher Automatisierungsgrad möglich. OCA Folien sind die ideale Voraussetzung für rahmenlose Designs und lassen sich in der Regel schneller und einfacher als LOCA verarbeiten.

Schritt 3: Verbindung von Display und Deckschicht

Jetzt folgt der entscheidende Schritt der Verbindung von Display und Deckschicht. Mit höchster Sorgfalt und Präzision wird in einer Vakuumkammer die Grundlage für eine blasenfreie, optisch perfekte und dauerhafte Verbindung geschaffen. Bei der LOCA-Methode wird das Vakuum schrittweise reduziert, sodass eventuelle Luftblasen langsam entweichen können. OCA-Folien hingegen werden unter kontrolliertem Druck und, falls erforderlich, unter erhöhter Temperatur aufgebracht, damit sie sofort anhaften.

Hochpräzise Justiersysteme mit automatisierten Optik-Sensoren oder Lasermarkierungen sorgen für die millimetergenaue Ausrichtung von Display und Deckschicht. Auch dieser Schritt erfolgt zwingend in einer Reinraumumgebung.

Die größte Herausforderung von Schritt 3 liegt in der punktgenauen Steuerung von Temperatur, Druck und Zeit. Bei OCA-Folien muss die Hitze exakt dosiert werden, sodass ein möglicher Materialverzug vermieden wird. Bei LOCA ist eine schnelle Verarbeitung erforderlich, damit der Klebstoff nicht vorzeitig aushärtet. Zudem ist eine gleichmäßige Schichtdicke des Klebematerials entscheidend, damit es nicht zu optischen Verzerrungen kommt.

Schritt 4: Aushärtung des Klebematerials

Die Aushärtung des Klebematerials unter Reinraumbedingung sorgt für langfristige Stabilität und optisch hochwertige Qualität des Displays. Auch hier richtet sich die Art der Aushärtung nach dem verwendeten Klebstoff. So wird der flüssige Klebstoff bei der LOCA-Methode in der Regel durch UV-Licht gehärtet. In kürzester Zeit wird er fest und transparent, ohne Blasen oder Einschlüsse zu bilden. Bei Spezialmaterialien oder besonders großen Displays wird zusätzlich eine Feuchte- oder Wärmevernetzung zur Aushärtungsoptimierung eingesetzt.

Bei OCA-Folien handelt es sich um druckempfindliche, bereits vollständig vernetzte Klebefilme. Nach dem Verpressen unter Druck (und gegebenenfalls erhöhter Temperatur) sind die meisten Verbindungen sofort stabil und belastbar, einige benötigen eine zusätzliche UV-Aushärtung.

Während der Aushärtung müssen UV-Intensität, Belichtungsdauer, Temperatur und Feuchtigkeit optimal auf das jeweilige Material abgestimmt werden. Nur so funktioniert die vollständige Durchhärtung für ein blasenfreies, hochtransparentes und langlebiges Display einwandfrei.

Schritt 5: Qualitätskontrolle

Ziel der Qualitätskontrolle liegt in der Fehlerbehebung möglicher Luftblasenbildung, Delamination oder Materialunverträglichkeiten, die zu einer verkürzten Display-Lebensdauer führen könnten.

Startschuss der Kontrolle liegt in einer visuellen Inspektion. Das Display wird sorgfältig auf sichtbare Lufteinschlüsse, Kratzer oder Verunreinigungen untersucht. Kleine Fehler erkennt man mittels spezieller Lichtquellen und Vergrößerungshilfen.

Mit optischen Messungen werden anschließend Transmission, Reflexion, Kontrast und Farbwiedergabe des Displays überprüft. Sie geben Aufschluss darüber, ob das Optical Bonding die gewünschte Verbesserung der Bildqualität erreicht hat und ob der Brechungsindex des verwendeten Materials optimal zur Reflexminimierung angepasst ist.

Die Überprüfung von Stabilität und Haltbarkeit der Verbindung erfolgt durch Vibrations-, Schock- oder Temperaturwechsel-Tests. Sie simulieren die Belastungen, denen das Display im späteren Einsatz ausgesetzt sein wird. Außerdem wird so sichergestellt, dass der verwendete Klebstoff auch extremen Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit standhält.

Abschließend wird die Funktionalität des Displays überprüft, z.B. die Touchscreen-Funktion, die Helligkeit und die Ansteuerung der einzelnen Pixel. Nur nach erfolgreichem Bestehen aller Tests werden die Displays freigegeben.

Welche Vorteile und Nachteile bietet Optical Bonding im Vergleich zu anderen Verfahren?

Optical Bonding bietet im Vergleich zu traditionellen Methoden wie Air Gap Bonding deutliche Vorteile. So werden Reflexionen durch die Eliminierung des Luftspalts reduziert, was eine verbesserte Lesbarkeit und einem höheren Kontrast zur Folge hat, vor allem in hellen Umgebungen. Außerdem erhöht Optical Bonding die mechanische Stabilität des Displays und schützt es vor Feuchtigkeit und Staub.

Optical Bonding ist allerdings aufwendiger und teuer als Air Gap Bonding. Auch die Reparatur von optisch gebondeten Displays gestaltet sich schwieriger, denn die vollflächige Verklebung erschwert das Entfernen der einzelnen Komponenten. Eine detaillierte Übersicht über die Vor- und Nachteile finden Sie hier:

Merkmal	Optical Bonding	Air Gap Bonding
Lichtreflexion	gering (bessere Lesbarkeit, besonders im Freien)	hoch (Reflexionen durch Luftspalt beeinträchtigen die Sichtbarkeit)
Lichtdurchlässigkeit	höher (über 90%, verbessert Kontrast und Farbwiedergabe)	durchschnittlich (Verluste durch Luftspalt)
Staub- und Feuchtigkeitsschutz	hervorragend (keine Lücken, luftdichte Verbindung)	durchschnittlich (Luftspalt ermöglicht das Eindringen von Staub/Feuchtigkeit)
Mechanische Stabilität	robust (höhere Bruchfestigkeit, Schutz vor Vibrationen und Stößen)	weniger robust (geringere Schlagfestigkeit)
Displaydicke	dünner (keine Luftschicht)	dickere Bauweise
Produktionsausbeute	niedriger (ca. 90%, komplexer Prozess, anfällig für Fehler wie Blasenbildung)	höher (ca. 99 %, einfacher und stabiler Prozess)
Reparaturfähigkeit	schwierig (vollflächige Verklebung erschwert Reparaturen)	einfacher (leichteres Entfernen der Klebung bei Reparaturen)
Kosten	höher (aufwendiger Prozess, teurere Materialien)	geringer (kostengünstige Klebebänder, schnellerer Prozess)

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Welche Trends und zukünftigen Entwicklungen gibt es im Bereich Optical Bonding?

Ein Trend geht hin zur Entwicklung neuer Klebematerialien mit verbesserten optischen Eigenschaften, einer noch höheren Temperaturbeständigkeit und geringerer Vergilbungsneigung. Des Weiteren schreitet die Automatisierung des Bonding-Prozesses in großen Schritten voran. Zukünftig möchte man so Fertigungskosten senken und Produktionsmengen erhöhen. Weiter vorausgeblickt könnten selbstheilende Klebstoffe oder adaptive Optical Bonding-Technologien, die sich automatisch an wechselnde Umgebungsbedingungen anpassen, realisiert werden.

Und es wird mehr und mehr umweltfreundlichere Klebstoffe geben, die beispielsweise aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden oder weniger schädliche Inhaltsstoffe enthalten. Im Zuge dessen diskutiert man Recyclingkonzepte für optisch gebondete Displays.

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Häufig gestellte Fragen zu Optical Bonding (FAQs) – Sie fragen. Wir antworten.

Können einmal gebondete Displays wieder getrennt werden?

Grundsätzlich ist dies möglich, allerdings mit hohem Aufwand und einigen Risiken. Display und Touch sind vollumfänglich miteinander verklebt, so dass eine Trennung Spezialwerkzeuge und – verfahren braucht, damit es nicht zu Beschädigungen kommt. Normalerweise ergibt eine Trennung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten wenig Sinn – es sei denn, wertvolle Bauteile des Displays sollen gerettet werden.

Hat Optical Bonding einen Einfluss auf die Lebensdauer eines Displays?

Ja, denn durch die lückenlose Verklebung werden die empfindlichen Komponenten vor Feuchtigkeit, Staub und anderen Umwelteinflüssen geschützt. Andernfalls könnten sie durch Korrosion und Umwelteinflüsse beschädigt werden. Außerdem erhöht Optical Bonding die mechanische Stabilität des Displays und schützt es vor Vibrationen und Stößen.

Wie beeinflusst Optical Bonding die Touchscreen-Funktionalität?

Optical Bonding kann die Touchscreen-Funktionalität sogar verbessern, denn durch die Eliminierung des Luftspalts erhöht sich die Lichttransmission. Ergebnis ist ein klareres und brillanteres Bild. Auch die Berührungsempfindlichkeit verbessert sich, denn das Display ist direkter mit dem Sensor verbunden.

Ist Optical Bonding teurer als herkömmliche Verklebungsverfahren?

Ja, normalerweise ist Optical Bonding teurer als beispielsweise Air Gap Bonding, denn die Materialkosten fallen höher aus. Außerdem gestaltet sich der Prozess aufwändiger und muss unter Reinraumbedingungen stattfinden. Letztlich profitieren Sie jedoch von einer verbesserten optischen Qualität, größerer Robustheit und höherer Langlebigkeit der Displays.

Welche Materialien werden beim Optical Bonding verwendet?

In erster Linie kommen optisch klare Klebstoffe (Optical Clear Adhesives) zum Einsatz. Diese Klebstoffe gibt es entweder in flüssiger Form (LOCA) oder als Folie (OCA-Folie). Sie zeichnen sich durch eine hohe Transparenz, einem Brechungsindex, der dem von Glas ähnelt, eine gute Haftung und einer hohen Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse aus. Acrylate, Silikone und Urethane gehören zu den am meisten verwendete Materialien.

Kann Optical Bonding bei allen Displaytypen angewendet werden?

Optical Bonding eignet sich grundsätzlich für verschiedene Displaytypen wie TFT und OLED. Die Wahl des geeigneten Klebstoffs ist dabei entscheidend. So erfordern flexible OLED-Displays beispielsweise besondere Klebstoffe, damit die Biegsamkeit nicht beeinträchtigt wird. Bei großflächigen Displays über 19 Zoll ist die Vermeidung von Luftblasen eine besondere Herausforderung, die spezielle LOCA-Verfahren und Vakuumkammern erfordert. Außerdem ist es wichtig, auf die Materialkompatibilität zwischen Klebstoff und Displayoberfläche zu achten, damit Delaminationen vermieden werden.

Welche Auswirkungen hat Optical Bonding auf die Haltbarkeit von Displays?

Mittels Optical Bonding haben Sie die Möglichkeit, die Haltbarkeit von Displays erheblich zu verbessern. Durch die lückenlose Verklebung werden die empfindlichen Display-Komponenten vor Feuchtigkeit und Staub geschützt. Darüber hinaus maximiert Optical Bonding die mechanische Stabilität des Displays und sichert es gegen Vibrationen und Stöße ab.

Wie verbessert Optical Bonding die Lesbarkeit unter Sonnenlicht?

Fakt ist: Optical Bonding verbessert die Lesbarkeit unter Sonnenlicht erheblich, denn es reduziert maßgeblich Reflexionen an den Grenzflächen zwischen Display und Deckschicht. Das einfallende Licht wird durch 2 Komponenten weniger stark reflektiert: den eliminierten Luftspalt und den verwendeten Klebstoff, der einen ähnlichen Brechungsindex wie Glas aufweist. So erhöht sich der Kontrast und das Bild wird klar.

Sind optisch gebondete Displays wasserdicht?

Optical Bonding kann die Wasserdichtigkeit von Displays verbessern, denn durch die lückenlose Verklebung wird das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert. Allerdings ist nicht jedes optisch gebondete Display automatisch wasserdicht. Für eine vollständige Abdichtung gegenüber Wasser benötigt man spezielle Dichtungen und Gehäuse.

Wie beeinflusst Optical Bonding das Gewicht und die Dicke eines Displays?

Optical Bonding kann die Dicke eines Displays geringfügig verkleinern, da der Luftspalt zwischen Display und Deckschicht entfällt. Der Einfluss auf das Gewicht ist äußerst minimal, da die Klebstoffmenge sehr gering ist. Normalerweise ist der Gewichtsunterschied für den Endverbraucher kaum wahrnehmbar.

Wie lange dauert der Optical Bonding-Prozess?

Das hängt von der Displaygröße, dem angewendeten Kleber und dem Automatisierungsgrad ab. Bei kleineren Displays mit OCA-Folien dauert der Optical-Bonding-Prozess in der Regel nur wenige Minuten. Größere Displays mit LOCA-Verfahren können durch die längere Aushärtungszeit mehrere Stunden in Anspruch nehmen.