Displaytests
Kratztest, Fingerprinttest, Fingerspitzen Handabrieb
Displays sind heutzutage in vielen Arten von Produkten integriert:
Automotive: Auto, LKW, Fahrrad, Motorrad
Telekommunikation: Handy, Tablet, Smart Watch, E-book
Weiße Waren: Kühlschrank, Waschmaschine, Spülmaschine, Herd
Medizinprodukte: Knöpfe & Schalter
Sobald ein Problem mit dem Display auftritt, wird sofort das gesamte Produkt reklamiert, und nicht nur das Display!
Das ISPA bietet ein umfangreiches Prüfangebot für Displays, welches Mechanische, Optische und Lebensdauerprüfungen einschließt. All diese Prüfungen werden unter Standard-Umgebungsbedingungen durchgeführt:
• Temperatur: 25 °C ± 3 °C
• relative Luftfeuchte: 50% ± 10%
• Atmosphärendruck: 86 kPa to 106 kPa
Fingerspitzenbewegung: Touch, Swipe, Zoom
Wie interagiert die menschliche Fingerspitze mit dem Display?
Zunächst müssen wir unsere Finger und Hände verstehen.
Unserer Finger sind durch die Kombination von mehreren Gelenken und Freiheitsgraden sehr flexibel. Darüber hinaus sind die Fingerspitzen viskoelastisch,nicht wie Metall. Genauso besitzen die Fingerspitzen ein rauhe Hautstruktur und sind nicht homogen. Am wichtigsten ist jedoch die Nicht-Linearität der Bewegung der menschlichen Finger mit einer hohen Dynamik.
Außerdem findet die Annäherung der menschlichen Hand an eine Oberfläche immer unter einem bestimmten Winkel von 45° und nicht 90° statt. Denn, eine Berührung unter einem Winkel von 90° zur Oberfläche fühlt sich absolut unnatürlich an.
Zudem sind unserer Hände nicht klinisch rein und tragen Schuppen, Fette oder andere Verschmutzungen an den Fingerspitzen bzw. Händen mit sich. Ebenso ist es vollkommen normal Schweiß oder aufgetragene Lotionen und Cremes auf den Händen zu haben.
All die zuvor genannten kritischen Faktoren sind mit der menschlichen Physiologie verknüpft und stellen das reale Szenario des täglichen Gebrauchs dar. Um reproduzierbare und sensitive Testergebnisse zu erzielen, werden all diese kritischen Faktoren in den Prüfbedingungen berücksichtigt, anstelle der Durchführung eines Tests, nur weil es dazu einen Standard gibt!
Hier sind drei typische Bewegungsformen der menschlichen Fingerspitze auf der Displayoberfläche: Touch, Swipe und Zoom.
Fingerprint- und Anschmutzverhalten
Im alltäglichen Leben können alle Arten von Partikeln, natürlichem oder künstlichem Fett, sowie Schweiß und zahlreiche andere Verunreinigungen sehr leicht an der Displayoberfläche anhaften und auf ihr verbleiben. Dies wirft nicht nur einen negativen Eindruck auf das Erscheinungsbild des Displays, sondern verursacht weitere Schäden durch die zusätzliche chemische Beanspruchung.
Dieser Test wird als “Fingerprint & Anschmutzverhalten” bezeichnet.
Easy-to-clean
Menschen neigen dazu diese störenden Verschmutzungen zu reinigen bzw. zu entfernen, und dieses Reinigungsverfahren wird ausgenutzt um die “easy-to-clean” oderr „cleanability“ Eigenschaften der Displays zu bestimmen.
Eine visuelle und quantitative Beurteilung der „easy-to-clean“ Eigenschaften wird unter Standardlicht D65 und mit einer speziellen Bildverarbeitungssoftware empfohlen.
Desinfektionseffekt
Aufgrund der aktuellen COVID-19-Pandemie werden in unserem täglichen Leben häufiger Desinfektionsmaßnahmen durchgeführt. Entweder ist das Display ständig mit dem Desinfektionsspray/ Reinigungsmittel belastet, oder wir Menschen tragen sich das Desinfektionsmittel auf ihre Hände auf. Anschließend setzt der Mensch den täglichen Gebrauch auf dem Produkt fort.
Daher verursachen die menschlichen Handbewegungen aufgrund der Rückstände des Desinfektionsmittels eine zusätzliche chemo-mechanische Belastung auf dem Display.
Haptikstudie auf Displayoberflächen
Wie fühlt sich die Displayoberfläche eines Touchscreens an, wenn Sie diese berühren?
Seidig? Sandig? Klebrig? Froschig? Uneben oder Rau?
Die menschliche Wahrnehmung auf dem Displayprodukt ist ein neues Thema im Bereich der Forschung & Entwicklung. Wir sind bereits seit 2012 in diesem Themenkomplex tätig. Dabei haben wir 4 haptische Eigenschaftenidentifiziert: dynamische Mikroreibung, haptisch wahrnehmbare Topographie, Makrorauheit und Kriech- und Relaxationsverhalten. Zusammen mit unserem Panel Study Team mit mindestens 30 Probanden, können wir klare und deutliche haptische Eigenschaften des Displays/Touchscreens in Bezug auf Steifigkeit, Rauheit, Kriechverhalten, Klebrigkeit, Rutschigkeit und Behaglichkeit ermitteln.
Allgemeine Abriebsprüfungen
Der allgemeine Abriebstest dient der Bewertung der Widerstandsfähigkeit der Displayoberfläche in der tatsächlichen Anwendung, wie z.b. Lagerung mit abrasiven Objekten oder Außeninstallationen inrauen, abrasiven Umgebungen.
Dieser Test wird mittels einer sich wiederholenden Bewegung, die durch ein Linearantrieb erzeugt wird, durchgeführt. Die Abriebspitze wird dabei sich weiderholend vertikal und mit konstanter Geschwindigkeit über das Display bewegt.
Allgemeiner Kratztest
Das Ziel des allgemeinen Kratztests ist die Evaluatoin der Kratzresistenz von Displayoberflächen gegenüber verschiedener Kratzspitzen aus dem alltäglichen Gebrauch, wie beispielsweise Schlüssel, Stiftspitzen oder Fingernägel.
Dieser Test dient der Bestimmung der Displaywiderstandfähigkeit gegenüber kurzen & hochdynamischen Kontaktereignissen, wie z.B. bei der Verwendung einer scharfen Spitze oder einer versehentlichen Beschädigung während der Lagerung.
Dieser Test ist speziell für Oberflächen mit einer Folienbeschichtung oder für Oberflächen organischer Zusammensetzung geeignet.
Die Durchführung geschieht entweder mittels einer Bewegung in eine Richtung (mit oder ohne Verzögerung) oder eine reziproken Bewegung angetrieben mittels Linearantrieb, wobei sich die Kratzspitze vertikal und wiederholt mit konstanter Geschwindigkeit, entweder automatisch oder manuell, über die Displayoberfläche bewegt.
Ritzhärteprüfung
Die Ritzhärteprüfung ist ein gebräuchlicher Test zur Überprüfung der Displayhaltbarkeit gegenüber scharfen bzw. kurzen Kontaktereignissen wie die Einwirkung einer scharfen Spitze oder eines Stiftes auf die Oberfläche. Das ISPA bietet diesen Test gemäß ISO 15184 an.. Die Prüfung wird automatisiert oder manuell durchgeführt, wobei die Stiftspitze mit einer konstanten Geschwindigkeit im Bereich zwischen 5 mm/s und 10 mm/s auf einer Strecke von mindestens 25 mm gemäß ISO 19252 über die Displayoberfläche geführt wird. Die aufgebrachte last während der Kratzprüfung kann frei eingestellt werden.
Dynamische Kratzprüfung
Kratzer können sehr leicht auf verschiedenen Oberflächen, wie z.B. Metallen, Polymeren Gläsern, Optiken, Keramiken, in verschiedenen Ausdehnungen wie Makro-, Mikro- oder Nanoskala entstehen. In vielen Fällen entsteht ein langer und tiefer Kratzer während a einer sehr schnellen und hoch dynamischen Bewegung, wie z.B. ein Schlüsselkratzer auf dem Lack des Autos. Diese hoch dynamischen Kratzer – „Dyna-Scratch“ – werden mit einer Geschwindigkeit von bis zu 150 cm/s erzeugt und können eine Kratztiefe im Bereich der Zentimeterskala besitzen.
Bisher können herkömmliche Kratztester lediglich niedrige Geschwindigkeiten von bis zu 4 cm/s über eine kurze Distanz abbilden. Dies generiert jedoch keine Kratzer, sondern vielmehr eine Rille, welche der Charakterisierung der Widerstandsfähigkeit gegenüber leichter Oberflächenbeschädigung dienen kann. Manche Materialien, insbesondere Polymere bzw. Kunststoffe, weisen eine gewisse Viskoelastizität und thermische Erholungsfähigkeit auf. Diese temporär beschädigten Oberflächenmaterialien weiche zur Seite aus (Wulstbildung) und aufgrund der viskoelastischen EIgenschaften weist das Display lediglich leichte und feine Kratzer auf.
Die Geschwindigkeit ist entscheidend!
Anti-Schmutzbeschichtung
Eine spezielle Beschichtungstechnologie, welche das Display vor dem Verbleiben bzw. Entstehen von unschönen Flecken und Fingerabdrücken schützt, erzeugt eine sehr schöne Funktionalität des Displays.
Der Kunde muss schließlich nichtso häufig die Displayoberfläche reinigen und abwischen wie zuvor.
Evaluation von Oberflächenbeschädigungen
Im Allgemeinen können zwei verschiedene Ansätze verwendet werden: Kontaktwinkelmessungen und visuelle Bewertung der Oberfläche. Die visuelle Bewertung der Oberfläche findet unter Standardlicht D65 statt. Ausgehend von einer frontalen Ansicht, wird der Betrachtungswinkel soweit verändert bis ein maximaler Kontrast erreicht und dokumentiert ist. Die Messung des Kontaktwinkels gegenüber Wasser oder optional die Bestimmung der freien Oberflächenenergie (SFE) mit ihren polaren und dispersen Anteilen stellt eine qunatitative Methode zur Bestimmung des Abriebs der Displaybeschichtung dar.
Homogenitätsüberprüfung
Die Homogenitätsüberprüfung der Oberfläche ist sehr wichtig um die Konsistenz und Homogenität der Displaybeschichtung im Rahmen der Qualitätssicherung zu ermitteln. Ebenso ermöglicht es die Bestimmung eines geeigneten Bereichs zur Haltbarkeitsprüfung.
Normalerweise werden mittels eines standard Kontaktwinkelmessgeräts 3 parallele Linien mit je 20 Tropfen zur Untersuchung der Homogenität der Oberfläche vermessen.
Kontakt
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