تشمل الأجهزة الخارجية الشائعة في الحياة اليومية: محطات الشحن، والمعدات الصناعية، واللافتات الرقمية، وآلات البيع، وخزائن الطرود، وشاشات عرض محطات الحافلات، وشاشات العرض داخل السيارة، وما إلى ذلك. وحدات عرض LCD المستخدمة في التطبيقات الخارجية لها متطلبات مختلفة مقارنة بشاشات العرض المخصصة للمستهلكين نظرًا لبيئات التشغيل الخاصة بها - مثل السطوع العالي، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية، والعزل المائي، ووظيفة مقاومة اللمس الخاطئ، وخصائص مضادة للوهج، والموثوقية العالية. ومن بين هذه الأمور، غالبًا ما تكون عبارة "مقاومة الأشعة فوق البنفسجية" غير مفهومة بشكل جيد. تركز هذه المقالة على مشاركة الحلول الشائعة لحماية وحدات شاشات LCD الخارجية من الأشعة فوق البنفسجية.

قبل مناقشة حلول مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، دعونا أولاً نقدم مقدمة مختصرة عن ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

يتم تصنيف الضوء إلى أنواع مختلفة بناءً على نطاق الطول الموجي. على سبيل المثال: الضوء المرئي يتراوح من 370 إلى 380 نانومتر؛ يتراوح الضوء فوق البنفسجي من 100 إلى 400 نانومتر؛ يُعرف الضوء ذو الأطوال الموجية الأقل من 100 نانومتر بالأشعة السينية؛ ويشار إلى الضوء فوق 780 نانومتر بالأشعة تحت الحمراء.

ضمن طيف الأشعة فوق البنفسجية، يتم تقسيم ضوء الأشعة فوق البنفسجية إلى ثلاث فئات بناءً على الطول الموجي:

● الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة (UV-A): 315-400 نانومتر  

● الأشعة فوق البنفسجية متوسطة الموجة (UV-B): 280-315 نانومتر  

● الأشعة فوق البنفسجية القصيرة الموجة (UV-C): 100-280 نانومتر  

ومن بين هذه الأنواع الثلاثة من الأشعة فوق البنفسجية، يرتفع مستوى الطاقة بالترتيب التالي: UV-C < UV-B < UV-A. ومع ذلك، من حيث الوفرة النسبية في ضوء الشمس الطبيعي، فإن الترتيب هو: الأشعة فوق البنفسجية أ (تمثل أكثر من 95%)> الأشعة فوق البنفسجية ب (أقل من 5%)> الأشعة فوق البنفسجية ج (غير موجودة تقريبًا في البيئة الطبيعية حيث تمتصها طبقة الأوزون). لذلك، عند الإشارة إلى مقاومة الأشعة فوق البنفسجية في وحدات عرض LCD، فهذا يعني بشكل عام الحماية ضد الأشعة فوق البنفسجية الطويلة الموجة.

1. يعتبر اللاصق البصري OCA المقاوم للأشعة فوق البنفسجية، والمعروف أيضًا باسم "UV-CUT OCA"، مكونًا أساسيًا في وحدات عرض LCD وهو حاليًا الحل الأكثر استخدامًا على نطاق واسع للحماية من الأشعة فوق البنفسجية. تجدر الإشارة على وجه التحديد إلى أن OCA المقاوم للأشعة فوق البنفسجية هو عادة نوع OCA غير معالج بالأشعة فوق البنفسجية، ويشار إليه أيضًا باسم OCA ذاتي المعالجة. إلى جانب استخدامه على نطاق واسع في وحدات عرض LCD الخارجية، يتم تطبيق OCA المقاوم للأشعة فوق البنفسجية أيضًا بشكل شائع في وحدات EPD (عرض الورق الإلكتروني) ذات الإضاءة الأمامية، ووحدات العرض التي تتطلب إمكانات حجب الأشعة فوق البنفسجية، ووحدات العرض ذات الأشكال المنحنية أو غير المنتظمة (غير القياسية).

① آلية OCA المقاومة للأشعة فوق البنفسجية:  

يتكون اللاصق البصري العادي OCA (بدون القدرة على حجب الأشعة فوق البنفسجية) بشكل أساسي من راتنجات أساسية وعوامل ربط متقاطعة وبادئات وعوامل اقتران وإضافات وظيفية. في المقابل، يحتوي UV-CUT OCA، بالإضافة إلى هذه المكونات، على مادة مضافة خاصة مقاومة للأشعة فوق البنفسجية. هذه المادة المضافة هي العنصر الرئيسي الذي يمكّن OCA من مقاومة الأشعة فوق البنفسجية. وهو يعمل عن طريق **امتصاص** الضوء فوق البنفسجي عالي الطاقة وتحويله إلى طاقة حرارية غير ضارة، وبالتالي يمنع ضوء الأشعة فوق البنفسجية من إتلاف وحدة عرض LCD.

② قدرة حجب الأشعة فوق البنفسجية لـ OCA المقاوم للأشعة فوق البنفسجية:  

في مواصفات المنتج لـ OCA المقاوم للأشعة فوق البنفسجية، توفر الشركات المصنعة عادةً بيانات لنطاق الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية من 340 نانومتر إلى 380 نانومتر، مع نفاذية ضوء الأشعة فوق البنفسجية أقل من 340 نانومتر بنسبة 0٪ تقريبًا. وبطبيعة الحال، في حالة وجود متطلبات محددة لحجب الأشعة فوق البنفسجية لنطاقات معينة من الطول الموجي، يمكن اختبار النفاذية وفقًا لذلك عبر نطاقات مختلفة.

بشكل عام، يتم التعبير عن أداء حجب الأشعة فوق البنفسجية لـ OCA المقاوم للأشعة فوق البنفسجية بإحدى طريقتين:

●نفاذية الأشعة فوق البنفسجية (340-380 نانومتر) < 1%: كلما انخفضت النفاذية، قلت نسبة ضوء الأشعة فوق البنفسجية التي تمر عبر مجموعة OCA + زجاج الغطاء (CG)، مما يشير إلى أداء أقوى في حجب الأشعة فوق البنفسجية.

●معدل امتصاص/حجب الأشعة فوق البنفسجية (340-380 نانومتر) > 97-99%: كلما زاد معدل الحجب، زادت فعالية OCA في منع اختراق ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

2. الحبر المقاوم للأشعة فوق البنفسجية:  

إن استخدام الحبر المقاوم للأشعة فوق البنفسجية في وحدات عرض LCD الخارجية ليس إلزاميًا. لتجنب التكاليف العامة غير الضرورية، يجب أن يتم الاختيار بمرونة بناءً على متطلبات المنتج المحددة. تتعرض المنتجات الخارجية عادةً لبيئات أكثر قسوة مقارنة بالمنتجات الاستهلاكية - مثل التعرض لفترات طويلة لأشعة الشمس والمطر، أو التشغيل في بيئات معتدلة التآكل. لذلك، عند اختيار الحبر للغطاء الزجاجي (CG)، يجب أن يلبي اختبارات الموثوقية الصارمة، بما في ذلك مقاومة رذاذ الملح والعرق الاصطناعي والكواشف الكيميائية.

① شروط اختيار الحبر المقاوم للأشعة فوق البنفسجية:

● لدى العميل متطلبات محددة لاختبار مقاومة الأشعة فوق البنفسجية لغطاء CG الفردي.

● يطلب العميل مظهرًا موحدًا "أسود بالكامل" لوحدة عرض LCD.

● يُظهر الحبر الموجود على زجاج الغطاء اصفرارًا أو اختلافًا ملحوظًا في اللون وعدم تناسق بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية، خاصة في حالات مثل ألواح الغطاء البيضاء.

② آلية الحبر المقاوم للأشعة فوق البنفسجية:  

يتكون الحبر التقليدي في المقام الأول من الأصباغ، والمواد الرابطة (أنظمة الراتنج)، والمواد المضافة الوظيفية (مثل عوامل المعالجة، والمواد المخففة، ومزيلات الرغوة، وعوامل التسوية).

●الأصباغ: توفر لون الحبر وتحدد في المقام الأول مظهر لوحة الغلاف - على سبيل المثال، أسود الكربون للأغلفة السوداء وثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) للأغلفة البيضاء. تحتوي الأصباغ على هياكل بلورية مستقرة للغاية تعكس أو تمتص الضوء فوق البنفسجي بشكل فعال، مما يجعلها مقاومة للتحلل وبالتالي سريعة الضوء للغاية.

●المجلدات: تشكل "الهيكل العظمي" للحبر وتعمل كحاملات للأصباغ. بعد المعالجة، تشكل المادة الرابطة طبقة واقية تغلف الأصباغ وتحميها. تشتمل المواد الرابطة شائعة الاستخدام على الراتنجات القائمة على الإيبوكسي والبوليستر.

الإضافات الوظيفية: هذه هي معدّلات الأداء المستخدمة بكميات صغيرة ولكنها تلعب دورًا حاسمًا - مثل عوامل المعالجة (لتعزيز الارتباط المتبادل)، والمواد المخففة (لضبط اللزوجة)، ومزيلات الرغوة (للتخلص من الفقاعات)، وعوامل التسوية (لضمان تشطيب سطح أملس).

في الأحبار المقاومة للأشعة فوق البنفسجية، بالإضافة إلى المكونات المذكورة أعلاه، تتم إضافة "مثبت الضوء". يعتبر مثبت الضوء هذا هو العنصر الوظيفي الرئيسي في الحبر المقاوم للأشعة فوق البنفسجية. إنه يمتص بشكل تفضيلي وبقوة الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة ويحولها إلى طاقة حرارية غير ضارة، والتي تتبدد بعد ذلك كحرارة. بهذه الطريقة، تتم حماية المادة الرابطة والأصباغ من التدهور المباشر للأشعة فوق البنفسجية.

3. المستقطب المقاوم للأشعة فوق البنفسجية:  

يمكن تصميم المستقطبات بمقاومة للأشعة فوق البنفسجية، وبالتالي يتم تصنيفها إلى نوع مقاوم للأشعة فوق البنفسجية ونوع غير مقاوم للأشعة فوق البنفسجية.  

يشتمل المستقطب المقاوم للأشعة فوق البنفسجية على "ممتص للأشعة فوق البنفسجية" في طبقة TAC (ثلاثي الأسيتيل السليلوز)، في حين أن النوع غير المقاوم للأشعة فوق البنفسجية لا يحتوي على مثل هذه المادة المضافة. ولذلك، أثناء اختيار المستقطب، من الضروري التأكد مع الشركة المصنعة للمستقطب ما إذا كان المنتج يتمتع بقدرة على حجب الأشعة فوق البنفسجية.

بالإضافة إلى ذلك، في هيكل الطبقات للمستقطب، يتم استخدام أربع مواد شائعة لحماية طبقة PVA الأساسية (كحول البولي فينيل): TAC، وPMMA، وCOP، وPET. ومن بين هذه المواد، فإن COP لديه أضعف خصائص امتصاص للأشعة فوق البنفسجية، يليه PET. يوفر PMMA وTAC حماية أفضل نسبيًا من الأشعة فوق البنفسجية. في الوقت الحالي، تعد تكلفة PMMA أقل وامتصاصًا منخفضًا للرطوبة، مما يجعلها مناسبة بشكل أساسي لتطبيقات التلفزيون كبيرة الحجم. ومع ذلك، بالنسبة لوحدات العرض الصغيرة والمتوسطة الحجم ذات متطلبات الموثوقية الأعلى، يظل TAC هو الخيار السائد.

4. غطاء زجاجي مقاوم للأشعة فوق البنفسجية:  

تُستخدم الأغطية الزجاجية المقاومة للأشعة فوق البنفسجية على نطاق واسع في تطبيقات مثل أسقف السيارات والزجاج الأمامي والنوافذ الجانبية. ومع ذلك، فإن استخدامها في شاشات العرض الخارجية وشاشات عرض الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية يظل محدودًا نسبيًا. حاليًا، بدأت بعض المنتجات في اعتماد تقنيات ومواد من قطاع السيارات لاستخدامها في تطبيقات العرض الخارجية والمستهلكة.

عادة ما يتم تصنيع الزجاج المقاوم للأشعة فوق البنفسجية عن طريق إضافة إضافات خاصة - مثل أكسيد السيريوم، وأكسيد التيتانيوم، وأكسيد الحديد - إلى المادة الزجاجية الأساسية. تمتلك هذه الأكاسيد المعدنية قدرات قوية على امتصاص الضوء فوق البنفسجي. ومع ذلك، فإنها يمكن أن تؤثر على نفاذية الضوء المرئي ولون الزجاج.

بشكل عام، نفاذية الضوء المرئي للزجاج المقاوم للأشعة فوق البنفسجية تبلغ حوالي نصف نفاذية الغطاء الزجاجي القياسي. تختلف نفاذية الأشعة فوق البنفسجية اعتمادًا على سمك الزجاج: كلما كان الزجاج أكثر سمكًا، قلت نفاذية الأشعة فوق البنفسجية، مما يؤدي إلى أداء أفضل في حجب الأشعة فوق البنفسجية؛ وعلى العكس من ذلك، يوفر الزجاج الرقيق حماية أضعف من الأشعة فوق البنفسجية.

إذا كنت تريد أن تحقق وحدة عرض التصفيح الكامل LCD مظهرًا أسود موحدًا ("قطعة سوداء واحدة") مع توفير مقاومة للأشعة فوق البنفسجية أيضًا، فإن الغطاء الزجاجي المقاوم للأشعة فوق البنفسجية يعد خيارًا جيدًا. ملاحظة إضافية واحدة: عادةً ما تتطلب الأغطية الزجاجية المقاومة للأشعة فوق البنفسجية التخصيص بالتشاور مع مورد المواد الزجاجية الخام، مما يؤدي عادةً إلى ارتفاع التكاليف.