К распространенным наружным устройствам в повседневной жизни относятся: зарядные станции, промышленное оборудование, цифровые вывески, торговые автоматы, постаматы, экраны автобусных остановок, автомобильные дисплеи и т. д. К модулям ЖК-дисплеев, используемым для наружного применения, предъявляются другие требования по сравнению с дисплеями потребительского уровня из-за условий их эксплуатации, таких как высокая яркость, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, водонепроницаемость, защита от неправильного прикосновения, антибликовые свойства и высокая надежность. Среди них «стойкость к ультрафиолетовому излучению» часто плохо понимается. В этой статье основное внимание уделяется общим решениям для защиты модулей наружного ЖК-дисплея от УФ-излучения.

Прежде чем обсуждать решения по защите от УФ-излучения, давайте сначала дадим краткое представление об УФ-излучении.

Свет подразделяется на различные типы в зависимости от диапазона его длины волны. Например: видимый свет колеблется от 370 до 380 нм; ультрафиолетовый (УФ) свет в диапазоне от 100 до 400 нм; свет с длиной волны ниже 100 нм известен как рентгеновские лучи; а свет с длиной волны выше 780 нм называется инфракрасным излучением.

В УФ-спектре УФ-свет делится на три категории в зависимости от длины волны:

● Длинноволновый ультрафиолет (УФ-А): 315–400 нм.  

● Средневолновый ультрафиолет (УФ-В): 280–315 нм.  

● Коротковолновый ультрафиолет (УФ-С): 100–280 нм.  

Среди этих трех типов УФ-излучения уровень энергии увеличивается в следующем порядке: УФ-С < УФ-В < УФ-А. Однако с точки зрения их относительного содержания в естественном солнечном свете их рейтинг выглядит следующим образом: УФ-А (более 95%) > УФ-В (менее 5%) > УФ-С (почти отсутствует в естественной среде, поскольку поглощается озоновым слоем). Таким образом, когда речь идет об устойчивости к ультрафиолетовому излучению в модулях ЖК-дисплеев, это обычно означает защиту от длинноволнового излучения UV-A.

1. Устойчивый к УФ-излучению оптический клей OCA, также известный как «UV-CUT OCA», по сути, является стандартным компонентом модулей ЖК-дисплеев и в настоящее время является наиболее широко используемым решением для защиты от УФ-излучения. Следует особо отметить, что устойчивый к УФ-излучению ОСА обычно представляет собой ОСА не отверждаемого УФ-излучением типа, также называемый самоотверждаемым ОСА. Помимо широкого использования в модулях наружных ЖК-дисплеев, устойчивый к УФ-излучению OCA также широко применяется в модулях EPD (электронных бумажных дисплеев) с фронтальным освещением, модулях дисплея, требующих возможности блокировки УФ-излучения, и модулях дисплея с изогнутыми или нестандартными (нестандартными) формами.

① Механизм устойчивости ОСА к УФ-излучению:  

Обычный оптический клей OCA (без способности блокировать УФ-излучение) в основном состоит из базовых смол, сшивающих агентов, инициаторов, связующих агентов и функциональных добавок. Напротив, UV-CUT OCA содержит, помимо этих компонентов, специальную «стойкую к ультрафиолетовому излучению добавку». Эта добавка является ключевым ингредиентом, который позволяет OCA противостоять УФ-излучению. Он работает путем **поглощения** высокоэнергетического ультрафиолетового света и преобразования его в безвредную тепловую энергию, тем самым предотвращая повреждение УФ-светом модуля ЖК-дисплея.

② Способность устойчивых к УФ-излучению OCA блокировать УФ-излучение:  

В спецификациях продукции для устойчивых к УФ-излучению ОСА производители обычно предоставляют данные для диапазона длин волн УФ-излучения от 340 до 380 нм, при этом коэффициент пропускания УФ-света ниже 340 нм составляет почти 0%. Конечно, если для определенных диапазонов длин волн существуют особые требования к блокировке УФ-излучения, коэффициент пропускания можно протестировать соответствующим образом в разных диапазонах.

Как правило, эффективность защиты от УФ-излучения устойчивых к УФ-излучению OCA выражается одним из двух способов:

●Пропускание УФ-излучения (340–380 нм) < 1 %: чем ниже коэффициент пропускания, тем меньшая доля УФ-излучения проходит через стопку OCA + покровное стекло (CG), что указывает на более высокую эффективность блокировки УФ-излучения.

●Степень поглощения/блокирования УФ-излучения (340–380 нм) > 97–99 %: чем выше уровень блокирования, тем эффективнее ОСА предотвращает проникновение УФ-излучения.

2. Чернила, устойчивые к ультрафиолетовому излучению:  

Использование устойчивых к УФ-излучению чернил в модулях ЖК-дисплеев для наружного применения не является обязательным. Чтобы избежать ненужных накладных расходов, выбор следует делать гибко, исходя из конкретных требований к продукту. Продукты для наружного применения обычно подвергаются воздействию более суровых условий по сравнению с продуктами потребительского класса, например, при длительном воздействии солнечного света и дождя или эксплуатации в умеренно агрессивных средах. Поэтому при выборе чернил для покровного стекла (CG) они должны соответствовать строгим испытаниям на надежность, включая устойчивость к соляному туману, искусственному поту и химическим реагентам.

① Условия выбора чернил, устойчивых к УФ-излучению:

● У клиента есть особые требования к испытаниям на стойкость к УФ-излучению для отдельного покрытия CG.

● Заказчику требуется однородный «полностью черный» внешний вид модуля ЖК-дисплея.

● Чернила на защитном стекле желтеют или заметно меняют цвет и становятся неравномерными после воздействия УФ-излучения, особенно в таких случаях, как белые защитные пластины.

② Механизм устойчивых к ультрафиолетовому излучению чернил:  

Обычные чернила в основном состоят из пигментов, связующих (систем смол) и функциональных добавок (таких как отвердители, разбавители, пеногасители и выравнивающие вещества).

●Пигменты: они определяют цвет чернил и в первую очередь определяют внешний вид обложки — например, углеродная сажа для черных крышек и диоксид титана (TiO₂) для белых крышек. Пигменты имеют очень стабильную кристаллическую структуру, которая эффективно отражает или поглощает ультрафиолетовый свет, что делает их устойчивыми к разложению и, следовательно, очень светостойкими.

● Связующие: Они образуют «скелет» чернил и действуют как носители пигментов. После отверждения связующее образует защитную пленку, которая инкапсулирует и защищает пигменты. Обычно используемые связующие включают смолы на основе эпоксидной и полиэфирной смол.

● Функциональные добавки: это модификаторы производительности, используемые в небольших количествах, но играющие решающую роль, такие как отвердители (для содействия сшиванию), разбавители (для регулирования вязкости), пеногасители (для устранения пузырьков) и выравнивающие агенты (для обеспечения гладкой поверхности).

В чернила, устойчивые к УФ-излучению, помимо упомянутых выше компонентов добавляется «светостабилизатор». Этот светостабилизатор является ключевым функциональным ингредиентом устойчивых к УФ-излучению чернил. Он преимущественно и сильно поглощает высокоэнергетическое УФ-излучение и преобразует его в безвредную тепловую энергию, которая затем рассеивается в виде тепла. Таким образом, связующее вещество и пигменты защищены от прямой УФ-деградации.

3. Устойчивый к УФ-излучению поляризатор:  

Поляризаторы могут быть спроектированы с устойчивостью к УФ-излучению, и поэтому их можно разделить на устойчивые к УФ-излучению и неустойчивые к УФ-излучению.  

Поляризатор, устойчивый к УФ-излучению, включает в себя «поглотитель УФ-излучения» в свой слой ТАС (триацетилцеллюлозы), тогда как поляризатор, не устойчивый к УФ-излучению, не содержит такой добавки. Поэтому при выборе поляризатора важно уточнить у производителя поляризатора, обладает ли продукт способностью блокировать УФ-излучение.

Кроме того, в слоистой структуре поляризатора для защиты основного слоя ПВС (поливинилового спирта) используются четыре распространенных материала: ТАС, ПММА, КСОР и ПЭТ. Среди этих материалов COP имеет самые плохие характеристики поглощения УФ-излучения, за ним следует ПЭТ. ПММА и ТАС обеспечивают относительно лучшую защиту от ультрафиолета. В настоящее время ПММА дешевле и имеет низкое поглощение влаги, что делает его в первую очередь подходящим для применения в телевизорах большого размера. Однако для модулей отображения малого и среднего размера с более высокими требованиями к надежности TAC остается доминирующим выбором.

4. Стеклянная крышка, устойчивая к ультрафиолетовому излучению:  

Стеклянные покрытия, устойчивые к ультрафиолетовому излучению, широко используются в таких областях, как автомобильные люки на крыше, лобовые и боковые стекла. Однако их использование в дисплеях для наружного применения и дисплеях бытовой электроники остается относительно ограниченным. В настоящее время некоторые продукты начинают использовать технологии и материалы автомобильного сектора для использования в наружных и потребительских дисплеях.

Устойчивое к ультрафиолетовому излучению стекло обычно изготавливается путем добавления в основной материал стекла специальных добавок, таких как оксид церия, оксид титана и оксид железа. Эти оксиды металлов обладают сильным поглощением ультрафиолетового света. Однако они могут повлиять на пропускание видимого света и цветовой оттенок стекла.

В целом коэффициент пропускания видимого света у стекла, устойчивого к УФ-излучению, примерно вдвое меньше, чем у стандартного стеклянного покрытия. Пропускание УФ-излучения варьируется в зависимости от толщины стекла: чем толще стекло, тем ниже пропускание УФ-излучения, что приводит к лучшей блокировке УФ-излучения; и наоборот, более тонкое стекло обеспечивает более слабую защиту от ультрафиолета.

Если вы хотите, чтобы модуль ЖК-дисплея с полной ламинацией имел равномерный черный («цельный черный») внешний вид, а также обеспечивал устойчивость к ультрафиолетовому излучению, то устойчивое к ультрафиолетовому излучению стеклянное покрытие является хорошим выбором. Еще одно примечание: стеклянные покрытия, устойчивые к ультрафиолетовому излучению, обычно требуют индивидуальной настройки по согласованию с поставщиком необработанного стекла, что обычно приводит к более высоким затратам.