Para ofrecer la mejor experiencia al usuario de TFTs en exterior, la legibilidad del display debe estar asegurada. En Monolitic ofrecemos la opción de añadir distintas capas de montaje (LCD, filtros, sensores táctiles, cristales antivandálicos...) aumentando así la visibilidad de nuestras TFTs.

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TFTs en exterior
El uso de displays TFT para exterior está cada vez más extendido, siendo muy habituales
en aplicaciones como:
 Sistemas de información y publicidad: información de transporte público,
kioskos y tótems de publicidad o información ciudadana.
 Equipos de cobro y pago: dispensadores de fuel, cajeros automáticos, máquinas
de vending, ticketing,…
 Instrumentación industrial: control de maquinaria, grúas, intercomunicadores
(video portero),…
 Sistemas a bordo de vehículos: interfaces para control de flotas, aplicaciones
de aviación y marina, vehículos de las fuerzas de seguridad, bomberos, servicios
médicos,…
En todas estas aplicaciones, el factor más importante para ofrecer una experiencia
adecuada al usuario es asegurar la legibilidad del display y, en consecuencia, minimizar
el efecto de la luz solar sobre el mismo. Básicamente esto afecta a dos parámetros de la
TFT: la luminosidad y el contraste, que para este tipo de soluciones deben ampliar sus
prestaciones hasta valores de entre 800 y 1000 nits en el caso de la luminosidad
del backlight, manteniendo un ratio de contraste de 500:1 a 800:1. Al aumentar la
luminosidad del backlight se persigue que la luz emitida por la TFT sea de mayor
intensidad que la luz que se refleja del ambiente. El contraste es la relación entre el pixel
más brillante (blanco) y el más oscuro (negro) que pueda mostrar la TFT, y cuanto mayor
sea su valor, más fácilmente podrá leerse.
Estos requisitos de uso hacen que el consumo global de la TFT también aumente. Y aquí es
donde empiezan los problemas reales. La TFT suele integrarse en equipos con poca
disponibilidad de espacio, lo que no facilita la disipación del calor y suele suponer
la incorporación de ventiladores para generar un flujo de aire que mantenga la
temperatura adecuada de la electrónica.
Además un display para exteriores suele incorporar otras “capas” aparte de la propia TFT,
como pueden ser: sensor táctil, cristal anti vandálico, filtro de rayos UV, etc. Esas capas
son de materiales diversos: cristal, PET, vinilo…. sin olvidar la cámara de aire que suele
haber entre el LCD y el resto de capas en el montaje habitual de este tipo de soluciones.

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Cada material tiene su propio índice de refracción
de la luz. La luz se refleja al atravesar materiales
con índices de refracción diferentes. Así, en cada
cambio de material, una parte de la luz será
reflejada incidiendo negativamente en el
contraste del equipo.
De forma genérica se considera que, en cada cambio de medio se produce una
reflexión del 4,5% de la luz incidente. Dependiendo del número de capas que tenga
nuestro montaje, eso puede indicar que entre un 12% y un 24% de la luz incidente puede
acabar siendo reflejada.
1. ¿Qué es el bonding?
El “bonding”, o también “optical bonding” consiste en unir, sin dejar ninguna capa de
aire, las diferentes capas del montaje (LCD, filtro UV, sensores táctiles, filtro
antirreflejos, cristal anti vandálico, etc) mediante un adhesivo que iguale los índices de
refracción de los materiales que está uniendo. Al reducir esa diferencia entre los índices de
refracción, se minimiza el efecto de reflexión de la luz incidente y se aumenta así el
contraste total y la visibilidad de las imágenes mostradas en la TFT.
Si entramos al detalle podemos definir los siguientes pasos en el proceso de “bonding”:
 Elección de Materiales:
Aunque hay una extensa gama de materiales líquidos ópticamente adhesivos, no todos
ellos son adecuados para la unión directa de las distintas capas a un LCD. Normalmente se
usan materiales acrílicos o basados en siliconas. Los materiales basados en epoxy no se
suelen emplear para este proceso ya que carecen de las propiedades mecánicas y
adhesivas y además su composición química en dos sustancias, es mucho más difícil de
manejar en un entorno de producción. Además, con el tiempo se acaba cuarteando.
Tampoco tienen cabida los uretanos, tanto por sus características mecánicas como por su
tendencia a amarillear con el tiempo.
Fig. 1 – Reflexión en cada superficie

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 Preparación de Materiales:
Para garantizar la calidad global de un proceso de bonding y el rendimiento a largo plazo
del kit ensamblado, los materiales implicados en el proceso deben prepararse
oportunamente. El uso de salas limpias es esencial para excluir partículas extrañas que
afectarían negativamente en la calidad del display. Los procesos de bonding se
realizan habitualmente en salas limpias clase 1K ISO o superior. Los sensores
táctiles, diplays y demás capas del proceso deben superar el proceso de inspección de
calidad a su recepción y se deben limpiar completamente y embalarse en un encapsulado
apropiado para el uso en salas limpias. El pre-acondicionamiento de los displays y otros
componentes a altas temperaturas se puede usar para eliminar cualquier partícula no
deseada en el proceso. Los adhesivos se deben manipular según las especificaciones del
fabricante y con su envase original y los adhesivos líquidos pueden contener gases
disueltos o componentes volátiles, así que puede que tengan que ser desgasificados
previamente a su uso.
 Aplicación del adhesivo:
En la gran mayoría de casos, se usan procesos automatizados para dispensar o aplicar los
adhesivos a las superficies del bonding. Existen varios métodos en el caso de adhesivos
líquidos, dependiendo de la aplicación y tamaño del display, que incluyen una o varias
agujas dispensadoras y varios tipos de recubrimientos.
El posicionamiento preciso del adhesivo, así como el control de su volumen y recorrido es
esencial para obtener los resultados deseados (ver Fig. 2). En algunos casos, un segundo
material adhesivo de alta viscosidad se puede emplear para formar una estructura de
soporte que se usa para el control del posicionamiento y fluido del adhesivo (ver Fig. 3).
Fig. 2 Fig. 3

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 Bonding o Unión:
Son diversas las técnicas usadas para hacer el bonding con adhesivos líquidos, tanto en
condiciones ambientales normales, como en condiciones de vacío. Se emplean métodos
tanto manuales como automáticos para emplazar con precisión una cubierta sobre un
display o un sensor táctil y para controlar exactamente el flujo de adhesivo, obteniendo así
una unión uniforme. En otros casos, se aplica el adhesivo a la cubierta superior y ésta se
coloca sobre la siguiente superficie. El tipo de técnica y equipamiento usado por
cada fabricante, depende en gran parte de las preferencias del mismo, de las
necesidades del cliente y de la aplicación específica del display.
Se han desarrollado sistemas tanto ópticos como mecánicos para asegurar el correcto
posicionamiento de las superficies del bonding. La precisión de dicho posicionamiento
depende de los requisitos del usuario final. A mayor precisión, mayor coste del
equipamiento implicado y mayor complejidad del proceso. Algunos sistemas de optical-
bonding alcanzan precisiones en los ejes X-Y de hasta ± 5 μm. Si bien es cierto que, en la
mayoría de aplicaciones una precisión de ± 100 μm es suficiente.
 Proceso de Curado:
El último paso en el proceso de bonding implica el curado del adhesivo (ver Fig. 4). Se
produce una reacción química en que partículas más pequeñas del adhesivo reaccionan y
se unen para formar una molécula mayor que proporciona las características adhesivas y
mecánicas deseadas.
Esta reacción se puede iniciar mediante luz UV,
calor o humedad. Al tratarse de una reacción
química, es también sensible a los parámetros
típicos como la temperatura, tiempo,
concentración de los reactivos, y en el caso de
curado por UV, intensidad de la luz, composición
espectral, y la dosis de energía suministrada.
Los sistemas de curado por UV tienen la ventaja de ser totalmente
automatizados y tener un tiempo muy corto para el ciclo de ensamblado total.
Aun así, en ocasiones se requieren pasos especiales en diseños que incluyen algún
componente opaco que impide la transmisión de luz UV.
Fig. 4 – Curado por Ultra
Violeta

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En los casos de curado por temperatura, hay que tener especial cuidado en el
almacenamiento y manipulación del adhesivo para evitar que la reacción de curado se
produzca de forma prematura.
A modo de resumen, en este vídeo podemos apreciar algunos de los pasos del proceso de
bonding.
2. Beneficios del Bonding
Ya hemos visto que el objetivo principal de la técnica del bonding es mejorar el contraste
del display y mejorar así su visibilidad. Pero además, debido a la naturaleza de los
materiales empleados y al resultado final de la unión de los mismos, se consiguen otros
beneficios a tener en cuenta, como mejor respuesta a las condiciones ambientales,
robustez estructural y flexibilidad de diseño:
 Resistencia a Impactos y vibraciones:
El bonding de un cristal templado o lamiando encima del display incrementa drásticamente
su resistencia a impactos y vibraciones. Un display con bonding es mucho más
resistente que uno con la habitual cámara de aire, ya que la capa adhesiva
absorbe los golpes en cierta manera y la unión que se forma entre la cubierta de cristal
y el display es mucho más resistente mecánicamente de lo que son dichas capas por
separado. El bonding aumenta la resistencia al vandalismo en máquinas de vending,
cajeros automáticos así como la tolerancia a las caídas para móviles, tablets, etc. También
reduce las deformaciones en los LCDs debidas a la presión (lápiz, dedo). Por último,
mejora la seguridad del usuario al mantener unidas los pedazos de cristal en caso de
ruptura.
 Mejora de la Visibilidad a Baja Temperatura
Los diseños con cámara de aire suelen verse afectados por la humedad entre el cristal de
cubierta o sensor táctil y el display, lo que afecta a la legibilidad a bajas temperaturas
debido a condensaciones. Se da el caso que dicha condensación puede incluso resultar en
la formación de hongos en el interior del equipo. El bonding previene este efecto, al
sustituir la cámara de aire por adhesivo.

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 Mejor Respuesta a Condiciones Ambientales
Algunos polarizadores se deterioran rápidamente en condiciones de alta temperatura y
humedad. Al cubrir los bordes con el adhesivo, se mejora este comportamiento. Muchos
displays sin bonding no superan los requisitos de alta temperatura y humedad para
aplicaciones militares y/o aeroespaciales. El adhesivo utilizado en el bonding también
protege a los polarizadores de del contacto accidental y puntual con agua.
 Flexibilidad de Diseño
El optical bonding ofrece varias flexibilidades de diseño, tales como la reducción del ancho
de marcos y juntas. Por ejemplo, la apariencia sin marco de algunos Smart phones o
tablets solamente es posible con el bonding de un cristal-cubierta a un sensor capacitivo
proyectado
 Funcionalidades Añadidas
Las funcionalidades del display aumentan según los componentes que incorporemos al
bonding: sensores táctiles, filtros de privacidad, filtros EMI, filtros IR o infrarrojos, filtros
UV, etc. Un ejemplo ocurrió cuando se empezaron a instalar a la luz solar en los desiertos
de la zona del Golfo Pérsico. Dichos displays mostraban una serie de fallos muy
significativos debido a la ausencia de filtro UV en el montaje.
3. El filtro de Privacidad
En el uso de cajeros automáticos es importante ofrecer confort y seguridad al usuario final.
Una forma de evitar que el usuario tema porque alguien pueda estar viendo la información
que aparece en pantalla es incorporar un filtro de privacidad. Dicho filtro hace que la
pantalla solamente sea visible si se mira de forma frontal y a partir de un determinado
ángulo en el eje X ya no se distingue correctamente la información.
En Monolitic ofrecemos soluciones de bonding prácticamente para cualquier
aplicación. Para TFTs desde 5,7” hasta 21,5” podemos incorporar los componentes
que mejor se adecúen a cada solución:
- Cristal anti vandálico de 3mm o 6mm de espesor
- Sensor táctil Capacitivo Proyectado

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- Filtro IR infrarrojo para minimizar el efecto del calor en equipos expuestos al sol.
- Filtro UV ultravioleta
- Filtro de privacidad
- Filtro anti-reflejos y anti-glare
En las figuras 5 y 6 se aprecia un ejemplo desarrollado en MONOLITIC. Se trata del
bonding de una TFT de 10,4” más un sensor táctil capacitivo proyectado de Rocktouch y
un filtro de privacidad solamente en la mitad inferior de la pantalla (esta solución está
disponible como opción desde 7” hasta 21.5”).
Referencias
“Optical Bonding Makes Its Mark with Touch Panels and Other Displays” - Society For Information Display. Vol 27, Num
5/6. May/June 2011
“Direct-Dry-Film Optical Bonding: Finding New Applications” - Society For Information Display. Vol 29, Num 4. July/
August 2013
Fig. 5 – Vista frontal filtro privacidad Fig. 5 – Vista lateral filtro privacidad