Brillante Bilder

Bildschirme und optische Anzeigen sind mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt und sollen doch während ihres gesamten Lebenszyklus einwandfrei ablesbar sein. WACKER hat dafür in einem eigenen Kompetenzzentrum in Korea transparente Siliconharze entwickelt. Sie verbinden das Deckglas mit dem Display und stellen Kontrast und Schärfe sicher.

Wie selbstverständlich Displays unseren Alltag prägen, verdeutlicht eine Anekdote wie diese: Ein kleiner Junge bewegt beim Zoobesuch mit seinen Eltern den Zeigefinger und Daumen entlang einer Aquariumscheibe, um die Fische heranzuzoomen. So kennt er es vom Bildschirm eines Smartphones. Die virtuelle Realität – für die nachwachsende Generation ist sie ebenso real wie alles, was sich jenseits von ihr abspielt.

Doch nicht nur als Bestandteil von Smartphones, Tablets und TV-Geräten sind Bildschirme allgegenwärtig. Sie bilden die Schnittstelle für die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine: sei es am Fahrkartenautomaten, bei der Überwachung von Industrieanlagen oder im Auto.

Der optisch klare Verbund lässt sich mit Folienverklebung oder mit Flüssigklebern verwirklichen. Solche Kleber härten unter UV-Licht aus. Sie basieren auf Acrylaten oder Siliconen.

„Beide Technologien sind derzeit im Markt ähnlich weit verbreitet. Doch insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen werden sich künftig Siliconharze immer mehr durchsetzen, denn sie schrumpfen weniger und sind hinsichtlich der thermischen Stabilität und der Ausfallsicherheit überlegen“, sagt JaeWoo Lim, Global Business Development Manager Optical Bonding bei WACKER in Korea. Er erwartet, dass sich der Anteil von Silicon-Flüssigklebern am Optical-Bonding-Markt bis 2026 mehr als verdoppeln wird.

Für das Aufbringen des optisch klaren Zwei-Komponenten-Flüssigklebers gibt es fünf verschiedene Verfahren, die vom etablierten Zerstäuben mittels Düse bis hin zum Siebdruck reichen. Vom Verfahren, das der Bildschirmhersteller einsetzt, hängt ab, wie dickflüssig der Kleber idealerweise sein sollte. Entsprechend hat WACKER in den letzten Jahren verschiedene Typen optischer Hochleistungssilicone mit unterschiedlichen Viskositäten in einem Bereich von 110 bis über 45.000 Millipascalsekunden entwickelt. Angeboten unter dem Markennamen LUMISIL^® UV, behalten sie ihre Transparenz auch nach jahrelangem Einsatz.

Paradebeispiele für anspruchsvolle Anwendungen sind Instrumententafeln im Autoinnenraum. Im Sommer kann es im parkenden Auto auch schon mal über 50 Grad Celsius warm werden. Bodenschwellen, Bahnübergänge oder hohe Geschwindigkeiten lassen das Auto vibrieren.

Dazu kommt: „Die Autohersteller wollen die Instrumententafel und optische Anzeigen als wichtiges Designelement dazu nutzen, um sich von der Konkurrenz abzuheben“, führt WACKER-Marketingmanager JaeWoo Lim aus. „Der Trend geht hin zu gebogenen und großflächigen statt flachen und kleinen Instrumententafeln. Gefordert sind dabei schon aus Gründen der Verkehrssicherheit eine gute Lesbarkeit und hohe Bildqualität – auch bei herausfordernden Lichtverhältnissen.“ Besonders in Elektroautos kommen heute volldigitale Dashboards mit Touchscreen zum Einsatz, die dem Fahrer schon optisch den Umstieg auf eine völlig neue Antriebsform signalisieren. Große, gebogene Bildschirme sind aber besonders empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen, die unter anderem zu Rissen führen können.

„Wir haben zusammen mit unseren Kunden individuelle Lösungen entwickelt, um die prinzipiellen Vorteile der Siliconharze beim Optical Bonding voll zur Geltung zu bringen“, sagt SeungA Lee, die das WACKER Optical Bonding Competence Center in Seoul leitet.

Die Herausforderungen, vor denen die koreanischen Chemiker und Ingenieure standen, waren erheblich: Nicht nur die Anforderungen an Bildschirme sind je nach Anwendungsbereich verschieden. Die Hersteller setzen auch auf unterschiedliche Display- und Touchscreen- Technologien und verwenden unterschiedliche Materialien. Entsprechend hat das Team um SeungA Lee an den Stellschrauben in der molekularen Struktur der Siliconharze gedreht und so deren Eigenschaften auf die Bedürfnisse der Kunden hin maßgeschneidert.

Beispielsweise gilt es, den jeweils optimalen Kompromiss zwischen einer sehr starken Verbindung der Komponenten und einem guten Spannungsabbau des Verbunds bei mechanischer Belastung zu finden. „Dies gelingt uns, indem wir das Verhältnis zwischen dem Wasserstoff-Anteil im Vernetzer und im Kettenverlängerer variieren“, erläutert SeungA Lee.

Für die Widerstandsfähigkeit des Siliconharzes gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit wiederum ist wesentlich, wie viele Silizium-Atome im Siloxan-Rückgrat ausschließlich von Sauerstoff-Atomen umgeben sind. Feuchtigkeit führt bei konventionellen transparenten Siliconen häufig zu einer Eintrübung.

Der Prozess beim Verbinden von Deckglas und Display mittels LUMISIL^® UV unterscheidet sich von dem konventionellen Verfahren auf Acrylatbasis. Er kommt mit einer einzigen aktivierenden UV-Bestrahlung vor dem Zusammenfügen der Komponenten aus. Der Verbund härtet dann vollständig von selbst. Entsprechend schneller fällt der Herstellungsprozess aus. Demgegenüber benötigen Acrylate nach dem Fügeprozess ein oder zwei zusätzliche UV-Bestrahlungen, um wie gewünscht auszuhärten. „Wir im OBCC unterstützen die Kunden darin, ihre Produktionsprozesse entsprechend zu optimieren“, sagt SeungA Lee. So lassen sich beispielsweise die Aushärtegeschwindigkeit und das Aushärteverhalten des Siliconharzes auf die Erfordernisse des Kunden hin anpassen.

WACKER-Manager JaeWoo Lim ist überzeugt, dass sich die Erfolgsgeschichte bei den Autoinstrumententafeln künftig auf andere Märkte übertragen lässt: „Optische Silicone können dazu dienen, Mini-LEDs in hochwertige Monitore, Tablet-Computer und Fernseher zu integrieren. Die Mini-LEDs leuchten den Bildschirm von hinten an ausgewählten Stellen an, um den Kontrast zu erhöhen“, erklärt Lim.

Ein weiteres vielversprechendes Einsatzgebiet ist der Bausektor: Smarte Fenster, die ihre Lichtdurchlässigkeit je nach Sonneneinstrahlung und Temperaturen verändern, könnten von optischen Hochleistungssiliconen ebenso profitieren, wie riesige Bildschirm-Werbefronten an Gebäuden. Außerdem spielen transparente, klebende Beschichtungen auch in Solarzellen eine Rolle. „Wir zielen mit unseren Aktivitäten somit auf zukunftsträchtige, wachsende Märkte“, sagt JaeWoo Lim.