日常生活における一般的な屋外デバイスには、充電ステーション、産業機器、デジタル サイネージ、自動販売機、宅配ロッカー、バス停表示画面、車載ディスプレイなどが含まれます。屋外アプリケーションで使用される LCD ディスプレイ モジュールには、その動作環境により、高輝度、耐紫外線性、防水性、ミスタッチ防止機能、アンチグレア特性、高信頼性など、民生用ディスプレイとは異なる要件があります。中でも「耐紫外線性」はよく理解されていないことが多いです。この記事では、屋外の LCD ディスプレイ モジュールを紫外線から保護するための一般的なソリューションの共有に焦点を当てています。

耐紫外線性の解決策について説明する前に、まず紫外線について簡単に説明しましょう。

光はその波長範囲に基づいてさまざまな種類に分類されます。たとえば、可視光の範囲は 370 ～ 380 nm です。紫外線（UV）光の範囲は100～400nmです。 100 nm 未満の波長の光は X 線として知られています。 780 nmを超える光は赤外線と呼ばれます。

UV スペクトル内では、UV 光は波長に基づいてさらに 3 つのカテゴリに分類されます。

●長波紫外線（UV-A）：315～400nm  

●中波紫外線（UV-B）：280～315nm  

●短波紫外線（UV-C）：100～280nm  

これら 3 種類の紫外線のうち、エネルギー レベルは UV-C < UV-B < UV-A の順に増加します。ただし、自然太陽光中の相対的な存在量の観点からは、UV-A (95% 以上を占める) > UV-B (5% 未満) > UV-C (オゾン層に吸収されるため自然環境にはほとんど存在しない) の順になります。したがって、LCD ディスプレイ モジュールの耐 UV 性について言及する場合、それは一般に長波 UV-A 放射線に対する保護を意味します。

1. 「UV-CUT OCA」としても知られる耐紫外線性 OCA 光学接着剤は、本質的に LCD ディスプレイ モジュールの標準コンポーネントであり、現在、紫外線から保護するために最も広く使用されているソリューションです。 ＵＶ耐性ＯＣＡは、典型的には非ＵＶ硬化型ＯＣＡであり、自己硬化型ＯＣＡとも呼ばれることに特に留意されたい。屋外用 LCD ディスプレイ モジュールで広く使用されているほか、UV 耐性 OCA は、フロント照明付きの EPD (電子ペーパー ディスプレイ) モジュール、UV ブロック機能を必要とするディスプレイ モジュール、湾曲または不規則 (非標準) 形状のディスプレイ モジュールにも一般的に適用されています。

① 耐紫外線性OCAの仕組み：  

通常の OCA 光学接着剤 (UV ブロック機能なし) は、主にベース樹脂、架橋剤、開始剤、カップリング剤、および機能性添加剤で構成されています。一方、UV-CUT OCAにはこれらの成分に加えて、特殊な「耐紫外線添加剤」が配合されています。この添加剤は、OCA が紫外線に耐えられるようにする重要な成分です。高エネルギーの紫外線を**吸収**し、それを無害な熱エネルギーに変換することで機能し、紫外線によるLCDディスプレイモジュールの損傷を防ぎます。

②耐紫外線OCAの紫外線カット能力：  

耐紫外線 OCA の製品仕様では、メーカーは通常、340 nm ～ 380 nm の UV 波長範囲のデータを提供しており、340 nm 未満の UV 光の透過率はほぼ 0% です。もちろん、特定の波長範囲に特定の UV 遮断要件が存在する場合は、それに応じてさまざまな帯域にわたって透過率をテストできます。

一般に、UV 耐性 OCA の UV ブロック性能は、次の 2 つの方法のいずれかで表されます。

●紫外線透過率（340～380nm）＜1％：透過率が低いほど、OCA＋カバーガラス（CG）積層体を透過する紫外線の割合が少なくなり、紫外線カット性能が高いことを示します。

●紫外線吸収・遮断率（340～380nm）＞97～99％：遮断率が高いほど、OCAは紫外線の侵入を防ぐ効果が高くなります。

2. 耐紫外線インク:  

屋外用 LCD ディスプレイ モジュールでの耐紫外線インクの使用は必須ではありません。不必要なコストのオーバーヘッドを避けるために、特定の製品要件に基づいて柔軟に選択を行う必要があります。屋外用製品は通常、太陽光や雨に長時間さらされる、または軽度の腐食性環境での動作など、消費者向け製品と比較して厳しい環境にさらされます。したがって、カバー ガラス (CG) 用のインクを選択する際には、塩水噴霧、人工汗、化学試薬に対する耐性などの厳しい信頼性テストに適合する必要があります。

① 耐紫外線インクの選定条件：

● 顧客は、個々の CG カバーに対して特定の耐紫外線性テスト要件を持っています。

● お客様は、LCD ディスプレイモジュールに均一な「フルブラック」の外観を要求しています。

● カバー ガラス上のインクは、特に白いカバー プレートの場合、UV 露光後に黄変したり、顕著な色の変化やムラが発生します。

②耐紫外線インクの仕組み：  

従来のインクは主に顔料、バインダー (樹脂系)、機能性添加剤 (硬化剤、希釈剤、消泡剤、レベリング剤など) で構成されています。

●顔料: これらはインクの色を提供し、主にカバー プレートの外観を決定します。たとえば、黒いカバーにはカーボン ブラック、白いカバーには二酸化チタン (TiO₂) が使用されます。顔料は、紫外線を効果的に反射または吸収する非常に安定した結晶構造を持っているため、劣化しにくく、耐光性が高くなります。

●バインダー: インクの「骨格」を形成し、顔料のキャリアとして機能します。硬化後、バインダーは顔料をカプセル化して保護する保護フィルム層を形成します。一般的に使用されるバインダーには、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂が含まれます。

●機能性添加剤：硬化剤（架橋を促進する）、希釈剤（粘度を調整する）、消泡剤（気泡を除去する）、レベリング剤（表面を滑らかに仕上げる）など、少量で使用される重要な役割を担う性能調整剤です。

耐紫外線インクには、上記の成分に加えて「光安定剤」が添加されます。この光安定剤は、耐紫外線インクの重要な機能成分です。高エネルギーの紫外線を優先的かつ強力に吸収し、無害な熱エネルギーに変換し、熱として放散します。このようにして、バインダーと顔料は直接の UV 劣化から保護されます。

3. 耐紫外線偏光子:  

偏光板は耐紫外線性を持たせることができるため、耐紫外線タイプと非耐紫外線タイプに分類されます。  

耐紫外線偏光板にはTAC（トリアセチルセルロース）層に「紫外線吸収剤」が配合されていますが、非耐紫外線タイプにはそのような添加剤が含まれていません。したがって、偏光板を選ぶ際には、偏光板メーカーに紫外線カット機能があるかどうかを確認することが重要です。

さらに、偏光子の層構造では、コアの PVA (ポリビニル アルコール) 層を保護するために、TAC、PMMA、COP、PET の 4 つの一般的な材料が使用されます。これらの材料の中で、COP は最も紫外線吸収特性が悪く、次に PET が続きます。 PMMA と TAC は比較的優れた UV 保護を提供します。現在、PMMA はコストが低く、吸湿性が低いため、主に大型テレビの用途に適しています。ただし、より高い信頼性要件が求められる中小規模のディスプレイ モジュールの場合、依然として TAC が有力な選択肢となります。

4. 耐紫外線ガラスカバー:  

耐紫外線ガラス カバーは、自動車のサンルーフ、フロントガラス、サイド ウィンドウなどの用途に広く使用されています。ただし、屋外ディスプレイや家庭用電化製品のディスプレイでの使用は依然として比較的限られています。現在、一部の製品は、屋外および消費者向けディスプレイ用途に自動車分野の技術や材料を採用し始めています。

耐紫外線ガラスは通常、酸化セリウム、酸化チタン、酸化鉄などの特殊な添加剤をベースのガラス材料に加えることによって製造されます。これらの金属酸化物は強力な紫外線吸収能力を持っています。ただし、ガラスの可視光透過率と色合いに影響を与える可能性があります。

一般に、耐紫外線ガラスの可視光線透過率は標準ガラスカバーの約半分です。紫外線透過率はガラスの厚さによって異なり、ガラスが厚いほど紫外線透過率が低くなり、紫外線カット性能が高くなります。逆に、ガラスが薄いほど、UV 保護は弱くなります。

LCD フルラミネーション ディスプレイ モジュールに均一な黒 (「一体型黒」) の外観を実現しながら、耐紫外線性も備えたい場合は、耐紫外線性ガラス カバーが良い選択です。追加の注意事項: 耐紫外線ガラス カバーは通常、ガラス原料のサプライヤーと相談してカスタマイズする必要があり、通常はコストが高くなります。