การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของโซลูชันการป้องกันรังสียูวีสำหรับโมดูลจอแสดงผล LCD กลางแจ้ง

โมดูลจอแสดงผล TFT LCD ภายนอกอาคารทำงานในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันอย่างมากจากโมดูลจอแสดงผลสำหรับผู้บริโภคทั่วไป ดังนั้นจึงมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น

ข้อกำหนดเหล่านี้ได้แก่ ความสว่างสูง การกันน้ำ การป้องกันการสัมผัสโดยไม่ตั้งใจ ป้องกัน-แสงสะท้อน ความน่าเชื่อถือสูง และความต้านทานต่อรังสีอัลตราไวโอเลต (UV)

ในบรรดาข้อกำหนดเหล่านี้ มีการกล่าวถึง "ความต้านทานรังสียูวี" บ่อยครั้ง แต่หลายคนไม่คุ้นเคยกับวิธีการใช้งานเฉพาะ

เมื่อพูดถึงโซลูชันการป้องกันรังสียูวีสำหรับโมดูลจอแสดงผล LCD กลางแจ้ง หลายๆ คนอาจคุ้นเคยกับ "OCA ที่ทนทานต่อรังสียูวี-" แต่มีวิธีอื่นใดอีกบ้าง

บทความนี้จะแนะนำโซลูชันการป้องกันรังสียูวีทั่วไปอย่างเป็นระบบสำหรับโมดูลจอแสดงผล TFT LCD โดยหวังว่าจะช่วยให้คุณตัดสินใจเลือกได้อย่างเหมาะสมมากขึ้นในระหว่างกระบวนการออกแบบและการเลือก

ก่อนที่จะแนะนำวิธีแก้ปัญหาเฉพาะ เรามาทำความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับแสงอัลตราไวโอเลต (UV) กันก่อน

แสงสามารถแบ่งได้เป็นหลายประเภทตามความยาวคลื่น แสงที่ตามองเห็นโดยทั่วไปจะมีความยาวคลื่นระหว่าง 380 ถึง 780 นาโนเมตร; แสงอัลตราไวโอเลต (UV) มีช่วงความยาวคลื่น 100 ถึง 400 นาโนเมตร (บางส่วนทับซ้อนกับแสงที่มองเห็นได้) ความยาวคลื่นน้อยกว่า 100 นาโนเมตรคือรังสีเอกซ์- และความยาวคลื่นที่มากกว่า 780 นาโนเมตรเป็นของรังสีอินฟราเรด

แสงอัลตราไวโอเลต (UV) สามารถจำแนกตามความยาวคลื่นเพิ่มเติมได้ดังนี้

คลื่น UVA ยาว- (315~400nm)

คลื่น UVB ปานกลาง- (280~315nm)

UVC คลื่นสั้น- (100~280nm)

จากมุมมองของพลังงาน UV-C > UV-B > UV-A; อย่างไรก็ตาม ในแง่ของการกระจายตัวในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ UV-A คิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 95%, UV-B น้อยกว่า 5% และ UV-C ถูกชั้นโอโซนดูดซับเกือบทั้งหมด และแทบไม่มี-อยู่ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติเลย

ดังนั้น เมื่อเราพูดถึงการป้องกันรังสียูวีบนจอ LCD เราหมายถึงการป้องกันรังสี UVA คลื่นยาว-เป็นหลัก

UV light level classification diagram

หลังจากเรียนรู้พื้นฐานของรังสีอัลตราไวโอเลตแล้ว เรามาดูโซลูชันการป้องกันรังสียูวีที่ใช้กันทั่วไปในโมดูลจอแสดงผล LCD กลางแจ้งกันดีกว่า

กาวออพติคอลป้องกัน-UV OCA หรือที่เรียกกันทั่วไปในชื่อ "UV CUT OCA" แทบจะเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับโมดูลจอแสดงผล LCD กลางแจ้ง และเป็นหนึ่งในวิธีการป้องกันรังสียูวีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด สิ่งสำคัญที่ควรทราบก็คือ OCA ประเภทนี้มักจะไม่-ยูวี (บ่มตัวเอง-)

นอกจากโมดูลจอแสดงผล LCD กลางแจ้งแล้ว สารป้องกัน-UV OCA ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในโมดูลกระดาษอิเล็กทรอนิกส์ EPD ที่มีไฟหน้า โมดูลจอแสดงผลที่ต้องการการปิดกั้นรังสียูวี และโมดูลจอแสดงผลโค้งหรือรูปทรงผิดปกติ

The usage principle of UV CUT OCA

กาวออพติคอล OCA ทั่วไปส่วนใหญ่ประกอบด้วยเรซินพื้นฐาน สารเชื่อมขวาง ตัวริเริ่ม สารเชื่อมต่อ และสารเติมแต่งเชิงฟังก์ชัน และโดยธรรมชาติแล้วไม่มีความสามารถในการป้องกันรังสียูวี

อย่างไรก็ตาม สารป้องกัน-UV OCA จะเพิ่ม "สารเติมแต่งป้องกัน-รังสียูวี" ให้กับโครงสร้างนี้ สารเติมแต่งเหล่านี้ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตพลังงานสูง-ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และแปลงเป็นพลังงานความร้อนที่ไม่เป็นอันตราย ดังนั้นจึงป้องกันแสง UV ไม่ให้แผง LCD เสียหาย

โดยทั่วไป ข้อมูลจำเพาะจะให้ข้อมูลการส่งผ่านสำหรับช่วงความยาวคลื่น 340~380 นาโนเมตร การส่งผ่านรังสียูวีที่ต่ำกว่า 340 นาโนเมตรจะเป็นศูนย์ สำหรับข้อกำหนดการบล็อกความยาวคลื่นเฉพาะ สามารถทดสอบการส่งผ่านได้ตามลำดับ

มีสองวิธีทั่วไปในการแสดงสิ่งนี้:

ก. การส่งผ่านรังสี UV (340~380nm) < 0~1%: ค่ายิ่งต่ำ ผลการปิดกั้นก็จะยิ่งดีขึ้น

ข. อัตราการดูดซับ/การปิดกั้น UV (340~380nm) > 97~99%: ยิ่งค่าสูง ความสามารถในการปิดกั้นก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น

Transmittance curves of UV CUT OCA at different wavelengths

ไม่จำเป็นต้องมีการใช้หมึกป้องกันรังสียูวี-ในโมดูล LCD ภายนอกอาคาร การเลือกขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์จริงและการพิจารณาต้นทุน

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่ใช้กลางแจ้งมักโดนแสงแดด ฝน และแม้กระทั่งสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (เช่น จอแสดงผลสถานีชาร์จที่ชายหาด) หมึกที่เลือกสำหรับฝาครอบแก้ว (CG) จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดในการต้านทานละอองเกลือ เหงื่อ และสารเคมี

แนะนำให้ใช้หมึกที่ทนต่อรังสียูวี-ในสถานการณ์ต่อไปนี้:

เมื่อลูกค้ามีข้อกำหนดการทดสอบความต้านทานรังสียูวีเฉพาะสำหรับแผ่นปิด CG

เมื่อลูกค้าต้องการให้โมดูล LCD เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ "สีดำสม่ำเสมอ"

เมื่อสีหมึกมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนเป็นสีเหลืองหลังจากการฉายรังสี UV ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของลักษณะที่ปรากฏ เช่น มีแผ่นปกสีขาว

The difference between integrated black LCD modules and non-integrated black LCD modules

หมึกพิมพ์ธรรมดาส่วนใหญ่ประกอบด้วยเม็ดสี สารยึดเกาะ และสารเติมแต่งที่ใช้งานได้:

เม็ดสี: กำหนดสี เช่น คาร์บอนแบล็ค (สีดำ) และไทเทเนียมไดออกไซด์ (สีขาว) เม็ดสีบางชนิดมีโครงสร้างที่มั่นคงและมีความคงทนต่อแสงในระดับหนึ่ง

สารยึดเกาะ: เช่น อีพอกซีเรซินและโพลีเอสเตอร์ จะทำหน้าที่เป็นพาหะของเม็ดสีและสร้างฟิล์มป้องกันหลังจากการบ่ม

สารเติมแต่งเชิงหน้าที่: เช่น สารบ่มและสารปรับระดับ ใช้ในการปรับคุณสมบัติของหมึก

หมึกทนรังสียูวี-นอกเหนือจากส่วนประกอบเหล่านี้แล้ว ยังรวมสารกันแสงอีกด้วย สารเพิ่มความคงตัวเหล่านี้ดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตเป็นพิเศษและแปลงเป็นพลังงานความร้อน จึงช่วยปกป้องชั้นหมึกจากความเสียหาย

The Role of Various Functional Additives in Cover Plate Ink

ฟิล์มโพลาไรซ์จะมีคุณสมบัติต้าน-รังสียูวีหรือไม่นั้นเป็นสิ่งที่หลายคนไม่ทราบ ในความเป็นจริง ฟิล์มโพลาไรซ์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทป้องกัน-รังสียูวีและไม่-ป้องกัน-รังสียูวี

ฟิล์มโพลาไรซ์ป้องกัน-รังสียูวีรวมเอาตัวดูดซับรังสียูวีไว้ในชั้น TAC ซึ่งช่วยป้องกันรังสียูวี เมื่อเลือกฟิล์มโพลาไรซ์ จำเป็นต้องยืนยันกับซัพพลายเออร์ว่ารองรับการป้องกันรังสียูวีหรือไม่

ปัจจุบัน วัสดุชั้นป้องกันที่ใช้กันทั่วไปสำหรับฟิล์มโพลาไรซ์ ได้แก่ TAC, PMMA, COP และ PET ในหมู่พวกเขา:

COP: ประสิทธิภาพการป้องกันรังสียูวีที่อ่อนแอที่สุด

PET: ดีกว่า COP เล็กน้อย

PMMA และ TAC: ประสิทธิภาพการป้องกันรังสียูวีที่ดี

PMMA มีต้นทุนต่ำแต่ดูดซึมน้ำได้ไม่ดี และส่วนใหญ่จะใช้กับทีวีขนาดใหญ่- TAC ส่วนใหญ่จะใช้ในโมดูลความน่าเชื่อถือ-ขนาดกลางและสูง-

The ability of different types of polarizers to absorb UV light

ฝาครอบกระจกกันรังสียูวี-มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ (เช่น ซันรูฟและกระจกบังลม) แต่จะมีการใช้น้อยกว่าในจอแสดงผลกลางแจ้งและสำหรับผู้บริโภค แม้ว่าการใช้งานจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาก็ตาม

หลักการเบื้องหลังคือการเติมโลหะออกไซด์ เช่น ซีเรียมออกไซด์ ไทเทเนียมออกไซด์ และเหล็กออกไซด์ ลงในวัสดุแก้ว ส่วนประกอบเหล่านี้ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังส่งผลต่อการส่งผ่านแสงที่มองเห็นและสีของกระจกด้วย

โดยทั่วไปแล้ว การส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้ของกระจกทนรังสียูวี-มีค่าประมาณครึ่งหนึ่งของกระจกธรรมดา เอฟเฟกต์การปิดกั้นรังสียูวีนั้นสัมพันธ์กับความหนาของกระจก-ยิ่งความหนามากเท่าใด การส่งผ่านรังสียูวีก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

Comparison of visible light and UV light transmittance data

การใช้งานขั้นพื้นฐาน: ต้องมี OCA ที่ทนต่อรังสียูวี-

ข้อกำหนดสูงสำหรับรูปลักษณ์และความทนทานต่อสภาพอากาศ: เพิ่มหมึกทน UV- เข้ากับฐาน OCA

ข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือที่สูงมาก: การใช้โพลาไรเซอร์ที่ทนทานต่อรังสียูวี- OCA + UV- พร้อมกันสามารถสร้าง "การป้องกันแบบคู่"

แสวงหาประสิทธิภาพและการผสานรวมขั้นสูงสุด: พิจารณาใช้ฝาครอบกระจกทนรังสียูวี- และปรับโซลูชันที่รองรับอื่นๆ ตามนั้น

ท้ายที่สุดแล้ว โซลูชันที่ดีที่สุดมักเป็นผลมาจากการจัดตำแหน่งผลิตภัณฑ์ มาตรฐานการทดสอบ และงบประมาณต้นทุนที่สมดุลเสมอ การทำความเข้าใจกลไกและการวางตำแหน่งของแต่ละโซลูชันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผสมผสานที่ยืดหยุ่นและการออกแบบผลิตภัณฑ์จอแสดงผลกลางแจ้งที่เชื่อถือได้และประหยัด