I dispositivi esterni più comuni nella vita quotidiana includono: stazioni di ricarica, apparecchiature industriali, segnaletica digitale, distributori automatici, armadietti per ritiro pacchi, schermi di fermata dell'autobus, display di bordo, ecc. I moduli display LCD utilizzati nelle applicazioni esterne hanno requisiti diversi rispetto ai display di livello consumer a causa dei loro ambienti operativi, come elevata luminosità, resistenza ai raggi UV, impermeabilità, funzionalità anti-tocco errato, proprietà antiriflesso ed elevata affidabilità. Tra questi, la "resistenza ai raggi UV" è spesso poco compresa. Questo articolo si concentra sulla condivisione di soluzioni comuni per proteggere i moduli display LCD per esterni dalle radiazioni UV.

Prima di discutere le soluzioni per la resistenza ai raggi UV, forniamo innanzitutto una breve introduzione alla luce UV.

La luce è classificata in diversi tipi in base alla sua gamma di lunghezze d'onda. Ad esempio: la luce visibile varia da 370 a 380 nm; la luce ultravioletta (UV) varia da 100 a 400 nm; la luce con lunghezze d'onda inferiori a 100 nm è nota come raggi X; e la luce superiore a 780 nm viene definita radiazione infrarossa.

All'interno dello spettro UV, la luce UV è ulteriormente suddivisa in tre categorie in base alla lunghezza d'onda:

● Ultravioletto a onda lunga (UV-A): 315–400 nm  

● Ultravioletto a onde medie (UV-B): 280–315 nm  

● Ultravioletto a onde corte (UV-C): 100–280 nm  

Tra questi tre tipi di radiazioni UV, il livello di energia aumenta nel seguente ordine: UV-C < UV-B < UV-A. Tuttavia, in termini di abbondanza relativa nella luce solare naturale, la classifica è: UV-A (che rappresenta oltre il 95%) > UV-B (meno del 5%) > UV-C (quasi inesistente nell’ambiente naturale poiché viene assorbito dallo strato di ozono). Pertanto, quando si fa riferimento alla resistenza ai raggi UV nei moduli display LCD, si intende generalmente la protezione contro le radiazioni UV-A a onde lunghe.

1. L'adesivo ottico OCA resistente ai raggi UV, noto anche come "OCA UV-CUT", è essenzialmente un componente standard nei moduli display LCD ed è attualmente la soluzione più utilizzata per la protezione dalle radiazioni UV. Va notato in particolare che l'OCA resistente ai raggi UV è in genere un OCA di tipo non indurente ai raggi UV, denominato anche OCA autoindurente. Oltre al suo uso diffuso nei moduli display LCD per esterni, l'OCA resistente ai raggi UV viene comunemente applicato anche nei moduli EPD (display in carta elettronica) con illuminazione frontale, moduli display che richiedono funzionalità di blocco UV e moduli display con forme curve o irregolari (non standard).

① Meccanismo dell'OCA resistente ai raggi UV:  

L'adesivo ottico OCA ordinario (senza capacità di blocco UV) è costituito principalmente da resine di base, agenti reticolanti, iniziatori, agenti di accoppiamento e additivi funzionali. Al contrario, UV-CUT OCA contiene, oltre a questi componenti, uno speciale "additivo resistente ai raggi UV". Questo additivo è l'ingrediente chiave che consente all'OCA di resistere alle radiazioni UV. Funziona **assorbendo** la luce ultravioletta ad alta energia e convertendola in energia termica innocua, impedendo così che la luce UV danneggi il modulo display LCD.

② Capacità di blocco UV dell'OCA resistente ai raggi UV:  

Nelle specifiche di prodotto per l'OCA resistente ai raggi UV, i produttori in genere forniscono dati per l'intervallo di lunghezze d'onda UV compreso tra 340 nm e 380 nm, con la trasmittanza della luce UV inferiore a 340 nm pari quasi allo 0%. Naturalmente, se esistono requisiti specifici di blocco UV per determinati intervalli di lunghezze d'onda, la trasmittanza può essere testata di conseguenza su bande diverse.

Generalmente, le prestazioni di blocco UV dell'OCA resistente ai raggi UV sono espresse in due modi:

●Trasmittanza UV (340–380 nm) < 1%: minore è la trasmittanza, minore è la percentuale di luce UV che passa attraverso lo stack OCA + vetro di copertura (CG), indicando prestazioni di blocco UV più elevate.

●Tasso di assorbimento/blocco UV (340–380 nm) > 97–99%: maggiore è il tasso di blocco, più efficace è l'OCA nel prevenire la penetrazione della luce UV.

2. Inchiostro resistente ai raggi UV:  

L'uso di inchiostro resistente ai raggi UV nei moduli display LCD per esterni non è obbligatorio. Per evitare inutili spese generali, la selezione dovrebbe essere effettuata in modo flessibile in base ai requisiti specifici del prodotto. I prodotti per esterni sono generalmente esposti ad ambienti più difficili rispetto ai prodotti di consumo, come l'esposizione prolungata alla luce solare e alla pioggia o il funzionamento in ambienti leggermente corrosivi. Pertanto, quando si seleziona l'inchiostro per il vetro di copertura (CG), è necessario che esso soddisfi severi test di affidabilità, tra cui la resistenza alla nebbia salina, al sudore artificiale e ai reagenti chimici.

① Condizioni per la selezione dell'inchiostro resistente ai raggi UV:

● Il cliente ha requisiti specifici di test di resistenza ai raggi UV per la singola copertura CG.

● Il cliente richiede un aspetto uniforme "completamente nero" per il modulo display LCD.

● L'inchiostro sul vetro di copertura mostra ingiallimento o notevoli variazioni di colore e irregolarità dopo l'esposizione ai raggi UV, in particolare in casi come le piastre di copertura bianche.

② Meccanismo dell'inchiostro resistente ai raggi UV:  

L'inchiostro convenzionale è costituito principalmente da pigmenti, leganti (sistemi di resina) e additivi funzionali (come agenti indurenti, diluenti, antischiuma e agenti livellanti).

●Pigmenti: forniscono il colore dell'inchiostro e determinano principalmente l'aspetto della piastra di copertura, ad esempio nerofumo per le copertine nere e biossido di titanio (TiO₂) per le copertine bianche. I pigmenti hanno strutture cristalline altamente stabili che riflettono o assorbono efficacemente la luce UV, rendendoli resistenti alla degradazione e quindi altamente resistenti alla luce.

●Leganti: costituiscono lo "scheletro" dell'inchiostro e fungono da trasportatori per i pigmenti. Dopo la polimerizzazione, il legante forma uno strato di pellicola protettiva che incapsula e protegge i pigmenti. I leganti comunemente usati includono resine a base epossidica e a base poliestere.

●Additivi funzionali: si tratta di modificatori delle prestazioni utilizzati in piccole quantità ma che svolgono un ruolo fondamentale, come agenti indurenti (per promuovere la reticolazione), diluenti (per regolare la viscosità), antischiuma (per eliminare le bolle) e agenti livellanti (per garantire una finitura superficiale liscia).

Negli inchiostri resistenti ai raggi UV, oltre ai componenti sopra citati, viene aggiunto uno "stabilizzatore alla luce". Questo stabilizzatore di luce è l'ingrediente funzionale chiave dell'inchiostro resistente ai raggi UV. Assorbe in modo preferenziale e forte la radiazione UV ad alta energia e la converte in energia termica innocua, che viene poi dissipata sotto forma di calore. In questo modo il legante e i pigmenti sono protetti dalla degradazione diretta dei raggi UV.

3. Polarizzatore resistente ai raggi UV:  

I polarizzatori possono essere progettati con resistenza ai raggi UV e sono quindi classificati in tipo resistente ai raggi UV e tipo non resistente ai raggi UV.  

Il polarizzatore resistente ai raggi UV incorpora un "assorbitore UV" nel suo strato TAC (triacetilcellulosa), mentre il tipo non resistente ai raggi UV non contiene tale additivo. Pertanto, durante la scelta del polarizzatore, è essenziale verificare con il produttore del polarizzatore se il prodotto ha capacità di blocco UV.

Inoltre, nella struttura a strati di un polarizzatore, vengono utilizzati quattro materiali comuni per proteggere lo strato centrale di PVA (alcol polivinilico): TAC, PMMA, COP e PET. Tra questi materiali, il COP ha le caratteristiche di assorbimento UV più scarse, seguito dal PET. PMMA e TAC offrono una protezione UV relativamente migliore. Attualmente, il PMMA ha un costo inferiore e un basso assorbimento di umidità, rendendolo adatto principalmente per applicazioni televisive di grandi dimensioni. Tuttavia, per i moduli display di piccole e medie dimensioni con requisiti di affidabilità più elevati, TAC rimane la scelta dominante.

4. Copertura in vetro resistente ai raggi UV:  

Le coperture in vetro resistenti ai raggi UV sono ampiamente utilizzate in applicazioni quali tettucci apribili, parabrezza e finestrini laterali delle automobili. Tuttavia, il loro utilizzo nei display per esterni e nei display dell’elettronica di consumo rimane relativamente limitato. Attualmente, alcuni prodotti stanno iniziando ad adottare tecnologie e materiali provenienti dal settore automobilistico per l'utilizzo in applicazioni di visualizzazione per esterni e di consumo.

Il vetro resistente ai raggi UV viene generalmente prodotto aggiungendo additivi speciali, come ossido di cerio, ossido di titanio e ossido di ferro, al materiale di vetro di base. Questi ossidi metallici possiedono forti capacità di assorbimento della luce ultravioletta. Tuttavia, possono influenzare la trasmissione della luce visibile e la tonalità del colore del vetro.

In generale, la trasmissione della luce visibile del vetro resistente ai raggi UV è circa la metà di quella della copertura in vetro standard. La trasmittanza UV varia a seconda dello spessore del vetro: più spesso è il vetro, minore è la trasmittanza UV, con conseguenti migliori prestazioni di blocco UV; al contrario, il vetro più sottile fornisce una protezione UV più debole.

Se si desidera che il modulo display LCD a laminazione completa ottenga un aspetto nero uniforme ("nero in un unico pezzo") fornendo allo stesso tempo resistenza ai raggi UV, allora una copertura in vetro resistente ai raggi UV è una buona scelta. Una nota aggiuntiva: le coperture in vetro resistenti ai raggi UV di solito richiedono una personalizzazione in consultazione con il fornitore della materia prima di vetro, il che in genere comporta costi più elevati.