Les appareils extérieurs courants dans la vie quotidienne comprennent : les stations de recharge, les équipements industriels, l'affichage numérique, les distributeurs automatiques, les casiers à colis, les écrans d'affichage des arrêts de bus, les écrans embarqués, etc. Les modules d'affichage LCD utilisés dans les applications extérieures ont des exigences différentes par rapport aux écrans grand public en raison de leurs environnements d'exploitation, tels qu'une luminosité élevée, une résistance aux UV, une étanchéité, une fonctionnalité anti-erreur de contact, des propriétés anti-éblouissantes et une fiabilité élevée. Parmi celles-ci, la « résistance aux UV » est souvent mal connue. Cet article se concentre sur le partage de solutions communes pour protéger les modules d'affichage LCD extérieurs contre les rayons UV.

Avant de discuter des solutions pour la résistance aux UV, commençons par une brève introduction à la lumière UV.

La lumière est classée en différents types en fonction de sa plage de longueurs d'onde. Par exemple : la lumière visible va de 370 à 380 nm ; la lumière ultraviolette (UV) va de 100 à 400 nm ; la lumière dont les longueurs d'onde sont inférieures à 100 nm est connue sous le nom de rayons X ; et la lumière au-dessus de 780 nm est appelée rayonnement infrarouge.

Dans le spectre UV, la lumière UV est divisée en trois catégories en fonction de la longueur d'onde :

● Ultraviolet à ondes longues (UV-A) : 315 à 400 nm  

● Ultraviolet à ondes moyennes (UV-B) : 280 à 315 nm  

● Ultraviolet à ondes courtes (UV-C) : 100 à 280 nm  

Parmi ces trois types de rayonnement UV, le niveau d'énergie augmente dans l'ordre suivant : UV-C < UV-B < UV-A. Cependant, en termes d'abondance relative dans la lumière naturelle du soleil, le classement est le suivant : UV-A (représentant plus de 95 %) > UV-B (moins de 5 %) > UV-C (quasi inexistant dans le milieu naturel car absorbé par la couche d'ozone). Par conséquent, lorsqu’on fait référence à la résistance aux UV dans les modules d’affichage LCD, cela signifie généralement une protection contre les rayons UV-A à ondes longues.

1. L'adhésif optique OCA résistant aux UV, également connu sous le nom de « UV-CUT OCA », est essentiellement un composant standard des modules d'affichage LCD et constitue actuellement la solution la plus largement utilisée pour se protéger contre les rayons UV. Il convient de noter spécifiquement que l'OCA résistant aux UV est généralement un OCA de type non durcissant aux UV, également appelé OCA auto-durcissant. Outre son utilisation répandue dans les modules d'affichage LCD extérieurs, l'OCA résistant aux UV est également couramment utilisé dans les modules EPD (affichage électronique sur papier) avec éclairage frontal, les modules d'affichage nécessitant des capacités de blocage des UV et les modules d'affichage aux formes incurvées ou irrégulières (non standard).

① Mécanisme d'OCA résistant aux UV :  

L'adhésif optique OCA ordinaire (sans capacité de blocage des UV) se compose principalement de résines de base, d'agents de réticulation, d'initiateurs, d'agents de couplage et d'additifs fonctionnels. En revanche, UV-CUT OCA contient, en plus de ces composants, un « additif spécial résistant aux UV ». Cet additif est l'ingrédient clé qui permet à l'OCA de résister aux rayons UV. Il fonctionne en **absorbant** la lumière ultraviolette à haute énergie et en la convertissant en énergie thermique inoffensive, empêchant ainsi la lumière UV d'endommager le module d'affichage LCD.

② Capacité de blocage des UV de l'OCA résistant aux UV :  

Dans les spécifications des produits pour l'OCA résistant aux UV, les fabricants fournissent généralement des données pour la plage de longueurs d'onde UV de 340 nm à 380 nm, la transmission de la lumière UV inférieure à 340 nm étant proche de 0 %. Bien entendu, s’il existe des exigences spécifiques en matière de blocage des UV pour certaines plages de longueurs d’onde, la transmission peut être testée en conséquence sur différentes bandes.

Généralement, la performance de blocage des UV de l’OCA résistant aux UV s’exprime de deux manières :

●Transmission UV (340–380 nm) < 1 % : plus la transmission est faible, plus la proportion de lumière UV traversant la pile OCA + verre de protection (CG) est faible, ce qui indique une performance de blocage UV plus forte.

●Taux d'absorption/blocage des UV (340-380 nm) > 97-99 % : plus le taux de blocage est élevé, plus l'OCA est efficace pour empêcher la pénétration de la lumière UV.

2. Encre résistante aux UV :  

L'utilisation d'encre résistante aux UV dans les modules d'affichage LCD extérieurs n'est pas obligatoire. Pour éviter des frais généraux inutiles, la sélection doit être effectuée de manière flexible en fonction des exigences spécifiques du produit. Les produits d'extérieur sont généralement exposés à des environnements plus difficiles que les produits grand public, comme une exposition prolongée au soleil et à la pluie, ou un fonctionnement dans des environnements légèrement corrosifs. Par conséquent, lors de la sélection de l’encre pour le verre de protection (CG), elle doit répondre à des tests de fiabilité rigoureux, notamment en matière de résistance au brouillard salin, à la sueur artificielle et aux réactifs chimiques.

① Conditions de sélection de l'encre résistante aux UV :

● Le client a des exigences spécifiques en matière de tests de résistance aux UV pour chaque couverture CG.

● Le client exige une apparence « entièrement noire » uniforme pour le module d'affichage LCD.

● L'encre sur le verre de protection présente un jaunissement ou une variation de couleur notable et des irrégularités après exposition aux UV, en particulier dans les cas tels que les plaques de couverture blanches.

② Mécanisme d'encre résistante aux UV :  

L'encre conventionnelle est principalement constituée de pigments, de liants (systèmes de résine) et d'additifs fonctionnels (tels que des agents de durcissement, des diluants, des antimousses et des agents de nivellement).

●Pigments : ils fournissent la couleur de l'encre et déterminent principalement l'apparence de la plaque de couverture : par exemple, le noir de carbone pour les couvertures noires et le dioxyde de titane (TiO₂) pour les couvertures blanches. Les pigments ont des structures cristallines très stables qui réfléchissent ou absorbent efficacement la lumière UV, ce qui les rend résistants à la dégradation et donc très résistants à la lumière.

●Liants : Ceux-ci forment le « squelette » de l'encre et servent de supports aux pigments. Après durcissement, le liant forme un film protecteur qui encapsule et protège les pigments. Les liants couramment utilisés comprennent les résines à base d'époxy et de polyester.

●Additifs fonctionnels : il s'agit de modificateurs de performances utilisés en petites quantités mais qui jouent un rôle essentiel, tels que les agents de durcissement (pour favoriser la réticulation), les diluants (pour ajuster la viscosité), les antimousses (pour éliminer les bulles) et les agents de nivellement (pour assurer une finition de surface lisse).

Dans les encres résistantes aux UV, en plus des composants mentionnés ci-dessus, un « stabilisant lumière » est ajouté. Ce stabilisateur de lumière est l’ingrédient fonctionnel clé de l’encre résistante aux UV. Il absorbe de préférence et fortement le rayonnement UV à haute énergie et le convertit en énergie thermique inoffensive, qui est ensuite dissipée sous forme de chaleur. De cette manière, le liant et les pigments sont protégés de la dégradation directe par les UV.

3. Polariseur résistant aux UV :  

Les polariseurs peuvent être conçus avec une résistance aux UV et sont donc classés en types résistants aux UV et en types non résistants aux UV.  

Le polariseur résistant aux UV intègre un « absorbeur UV » dans sa couche de TAC (triacétylcellulose), alors que le type non résistant aux UV ne contient pas un tel additif. Par conséquent, lors de la sélection du polariseur, il est essentiel de confirmer auprès du fabricant du polariseur si le produit a une capacité de blocage des UV.

De plus, dans la structure en couches d'un polariseur, quatre matériaux courants sont utilisés pour protéger la couche centrale de PVA (alcool polyvinylique) : TAC, PMMA, COP et PET. Parmi ces matériaux, le COP présente les caractéristiques d'absorption UV les plus médiocres, suivi du PET. Le PMMA et le TAC offrent une protection UV relativement meilleure. Actuellement, le PMMA est moins coûteux et a une faible absorption d’humidité, ce qui le rend principalement adapté aux applications TV de grande taille. Cependant, pour les modules d'affichage de petite et moyenne taille ayant des exigences de fiabilité plus élevées, le TAC reste le choix dominant.

4. Couvercle en verre résistant aux UV :  

Les couvercles en verre résistant aux UV sont largement utilisés dans des applications telles que les toits ouvrants automobiles, les pare-brise et les vitres latérales. Cependant, leur utilisation dans les écrans extérieurs et les écrans d’électronique grand public reste relativement limitée. Actuellement, certains produits commencent à adopter des technologies et des matériaux du secteur automobile pour être utilisés dans des applications d’affichage extérieur et grand public.

Le verre résistant aux UV est généralement fabriqué en ajoutant des additifs spéciaux, tels que de l'oxyde de cérium, de l'oxyde de titane et de l'oxyde de fer, au matériau de base du verre. Ces oxydes métalliques possèdent de fortes capacités d’absorption de la lumière ultraviolette. Cependant, ils peuvent affecter la transmission de la lumière visible et la teinte du verre.

En général, la transmission de la lumière visible du verre résistant aux UV est environ la moitié de celle d'un verre standard. La transmission UV varie en fonction de l'épaisseur du verre : plus le verre est épais, plus la transmission UV est faible, ce qui entraîne de meilleures performances de blocage des UV ; à l’inverse, un verre plus fin offre une protection UV plus faible.

Si vous souhaitez que le module d'affichage LCD entièrement laminé obtienne un aspect noir uniforme (« noir d'une seule pièce ») tout en offrant une résistance aux UV, alors un couvercle en verre résistant aux UV est un bon choix. Remarque supplémentaire : les couvercles en verre résistant aux UV nécessitent généralement une personnalisation en consultation avec le fournisseur de matières premières en verre, ce qui entraîne généralement des coûts plus élevés.