Bienvenue à l’Université de Riverdi. Dans cet exposé, nous parlerons des différents types de verre dans les écrans LCD TFT et des surfaces que nous utilisons pour protéger les écrans, ou que nous pouvons utiliser pour protéger les appareils entiers avec le verre. 
Nous parlerons des différents types de verre dans les écrans LCD TFT, puis des traitements de surface, de ce que nous faisons pour obtenir différents paramètres des surfaces en verre, de la dureté – importante lorsque nous voulons protéger quelque chose, puis de la peinture du verre, comment nous le faisons et ce que nous pouvons obtenir, du taux IK, de l’impact mécanique que nous pouvons placer sur le verre, et s’il résistera encore, et enfin du verre feuilleté, pourquoi nous feuilletons le verre et ce que nous pouvons obtenir en le faisant.
Pourquoi parle-t-on encore de verre dans les écrans LCD TFT ?
Le verre des écrans LCD TFT sert avant tout à protéger l’écran, mais pas seulement. Comme vous pouvez le voir sur les photos ci-dessus, le verre est un élément du design des appareils. Il améliore l’aspect des appareils et peut être conçu de manière à protéger non seulement l’écran, mais aussi toute la surface de l’appareil, comme dans le cas de la machine à café de l’image ci-dessus, où l’écran est accompagné d’un graphique supplémentaire qui recouvre toute la face avant de l’appareil. Le verre est l’un des meilleurs matériaux utilisés dans l’électronique pour protéger les écrans, car il est très dur et difficile à rayer. Il est mécaniquement solide, bon marché et d’une qualité optique exceptionnelle. Pour le verre, le taux de transparence est généralement supérieur à 90 %, voire 95 %. Il est largement disponible, nous connaissons de nombreuses techniques de fabrication et nous savons comment le préparer pour certaines conceptions spéciales avancées, car nous pouvons modifier la forme du verre assez facilement de nos jours. 
Nous allons maintenant parler des types de verre que nous utilisons pour protéger les écrans et les appareils. Nous utilisons principalement deux types de verre dans les écrans TFT LCD, l’un est un verre renforcé chimiquement, que nous appelons verre de type CS, l’autre est un verre trempé thermiquement, un verre durci où nous utilisons une température élevée pour le rendre plus résistant. Pour nos produits standard, nous utilisons généralement des écrans tactiles en verre renforcé chimiquement. Notre épaisseur standard est de 1,1 millimètre. Ce type de verre est très résistant par rapport au verre ordinaire. Le renforcement chimique consiste à traiter la surface avec des ions, généralement des ions d’argent. Nous augmentons la résistance de la surface du verre, car le verre se brise généralement lorsque la surface se brise. Le renforcement chimique ne modifie pas l’intérieur du verre, mais seulement la dureté de la surface, ce qui suffit à rendre le verre beaucoup plus résistant. Comme vous pouvez le voir dans le tableau ci-dessus, le renforcement chimique permet de rendre le verre 6 à 8 fois plus résistant mécaniquement que le verre ordinaire. Il s’agit d’un processus très long, qui peut prendre plusieurs heures, et qui nécessite une température élevée, de 400 degrés ou plus. Le verre trempé thermiquement est une autre façon de renforcer le verre. Nous utilisons une température élevée et un refroidissement très rapide pour rendre le verre plus résistant. Ce procédé nécessite une température plus élevée, 700 degrés, mais il est beaucoup plus rapide, il ne prend que quelques minutes, et nous obtenons un verre résistant, 4 à 5 fois plus résistant que le verre flotté ordinaire. Le verre trempé thermiquement n’est pas aussi résistant que le verre renforcé chimiquement. Il est moins cher, mais nous ne pouvons pas l’utiliser pour le verre fin. Le verre le plus fin que nous pouvons tremper thermiquement est de 3 à 4 millimètres. Si le verre est plus fin, il commence à flotter à température élevée et la surface ne redevient pas plane. Ainsi, dans le cas d’un verre épais, il serait plus économique d’utiliser la solution de la trempe thermique. C’est pourquoi il est plus populaire. Pour le verre plus fin, nous utilisons le renforcement chimique, car nous ne pouvons pas utiliser la solution de la trempe thermique. Nous allons maintenant parler de l’autre différence entre ces deux méthodes de renforcement du verre. Sur le côté gauche de l’image ci-dessus, vous pouvez voir un verre renforcé chimiquement brisé, et sur le côté droit, un verre trempé thermiquement brisé. Le verre renforcé chimiquement se brise comme le verre ordinaire car nous ne modifions pas la partie interne du verre. Nous ne faisons que renforcer la surface, mais à l’intérieur, le verre est le même que le verre flotté ordinaire, et il se casse comme lui. Le verre trempé thermiquement modifie la structure interne du verre et se brise en très petits morceaux. Dans de nombreux cas, c’est mieux parce que c’est plus sûr pour les humains, c’est pourquoi nous utilisons normalement du verre trempé thermiquement dans les voitures ou dans des endroits où des bris de verre peuvent blesser des personnes. 
Une autre propriété ou un autre type de verre dont nous parlerons est l’Optiwhite et le Float. Float est le verre le plus communément utilisé en architecture, mais aussi dans de nombreux écrans tactiles. Le verre flotté est le plus courant, le plus populaire et le moins cher, mais nous avons parfois des exigences spécifiques. Nous avons parfois besoin d’une très bonne reproduction des couleurs, en particulier des couleurs claires, des couleurs blanches. Nous utilisons ensuite un verre appelé Optiwhite. Pour ce faire, nous devons retirer le fer du verre. Le verre flotté contient un peu de fer, ce qui le rend vert ou verdâtre. Si nous regardons directement à travers le verre, nous ne le verrons peut-être pas, mais si nous le regardons d’un certain angle, nous pourrons voir la couleur verte. Si nous mettons un fond blanc, nous verrons aussi un peu cette couleur verdâtre. Ainsi, en cas d’exigences spécifiques, nous utilisons Optiwhite, qui vaut particulièrement la peine d’être pris en considération si vous avez un arrière-plan blanc. En général, l’Optiwhite est un peu plus cher, il vaut donc la peine de vérifier auprès du fabricant de l’écran ce que nous pouvons utiliser dans notre cas. Nous savons maintenant comment le verre est fabriqué, comment il est renforcé, comment il se brise et quels types de verre, Float et Optiwhite, nous avons. Pour continuer, nous allons parler des traitements de surface autres que le renforcement. Les autres traitements que nous utilisons sont l’antireflet, l’anti-traces de doigts, l’anti-reflet et l’anti-bactérien. A propos du traitement anti-reflet, nous avons parlé dans une autre vidéo de le contraste et la luminosité des écrans LCD extérieurs. Dans ce clip, je démontrais à quel point la surface antireflet peut augmenter le contraste. L’antireflet, comme son nom l’indique, brouille un peu l’image, mais la lumière réfléchie n’est pas celle d’un miroir, elle n’est plus éblouissante. 
L’image ci-dessus montre des exemples de verre. L’une d’entre elles est un peu floue, elle est antireflet, et l’autre est claire, elle est antireflet. Dans le passé, le verre antireflet était plus populaire et utilisé dans certains appareils commerciaux, mais par la suite, les fabricants ont constaté que les appareils dotés d’un système antireflet se vendaient moins souvent que ceux dotés d’un système antireflet. C’est parce qu’en tant qu’êtres humains, nous pensons qu’il y a quelque chose de mal à avoir une image un peu floue, même si les reflets sont plus faibles. Lorsque nous sommes dans un magasin et que nous regardons des téléphones, nous ne voyons pas l’image clairement et nous pensons qu’il y a quelque chose qui ne va pas et que nous ne voulons pas de cet appareil. C’est pourquoi nous ne voyons plus de verre antireflet dans les produits de consommation. Tout est éblouissement dans les produits de consommation, qu’il s’agisse d’un traitement antireflet ou d’un traitement ordinaire sans aucun traitement de surface. Mais sur le marché professionnel sur lequel nous travaillons, comme les appareils médicaux, les appareils militaires, nous avons de nombreux projets pour lesquels nous utilisons des traitements antireflets et anti-éblouissement, deux solutions qui réduisent les reflets et augmentent le contraste. Ensuite, nous avons un traitement anti-traces de doigts. Vous avez tous ce système sur votre téléphone et vous savez comment il fonctionne. Il fonctionne mieux ou moins bien, généralement moins bien, de sorte que l’on peut voir beaucoup de doigts, surtout lorsque l’anti-traces de doigts est associé à un traitement anti-reflets. Sur l’antireflet, on ne voit pas les empreintes digitales car elles sont floues. Les deux solutions présentent donc des avantages et des inconvénients différents. Les surfaces antibactériennes constituent le dernier traitement. Il existe même des surfaces testées anti-covidés. Nous pouvons les utiliser dans certains cas particuliers, pour des dispositifs médicaux ou des dispositifs d’utilité publique. Il s’agit d’un marché important et en pleine croissance, car nous avons de plus en plus d’écrans dans les lieux publics, par exemple dans les McDonald’s ou d’autres endroits équipés de caisses enregistreuses automatisées, où nous touchons les écrans et échangeons des bactéries avec d’autres personnes. Dans de tels cas, il est vraiment important d’avoir des traitements de surface antibactériens, c’est pourquoi nous les proposons, généralement pour des écrans plus grands dans le cadre de solutions publiques. 
Parlons maintenant de la dureté du verre des écrans LCD TFT. Bien entendu, pour parler de dureté, il faut la mesurer. Pour cela, nous disposons de l’échelle de Mohs, qui comporte 11 niveaux de dureté différents. Comme vous le voyez sur l’image ci-dessus, le10e est un diamant et le1er est une pierre. Nous utilisons normalement du verre d’une dureté comprise entre 5 et 7. Dans certains cas, nous utilisons également du verre Gorilla d’une dureté de 9. Il est utilisé sur nos téléphones ou tablettes. Comme vous pouvez le constater, nous pouvons atteindre une dureté de 7 avec un verre renforcé chimiquement et généralement de 6 avec un verre renforcé thermiquement. Le verre Gorilla est également un verre renforcé chimiquement, breveté par la société Corning. Il s’agit du verre le plus résistant que l’on puisse obtenir pour protéger l’écran. Cette échelle concerne la dureté de la surface, c’est-à-dire la difficulté de la rayer. Comme vous le savez, même le verre d’une dureté de 9 peut être rayé, tout le monde a des rayures sur son téléphone parce que cette couche dure est très fine – 10 micromètres seulement. Si l’on exerce une force suffisante et que l’on brise cette barrière, on se retrouve avec du verre mou d’une dureté de 6 ou même moins, d’où les rayures. 
Qu’est-ce que l’inversion des niveaux de gris de l’écran TFT LCD ?
Quelques mots encore sur le verre Gorilla. Aujourd’hui, la sixième génération de verre Gorilla est sur le marché. L’objectif de la société Corning et du verre Gorilla est de rendre le verre aussi solide et aussi léger que possible, car la plupart des appareils sont des appareils portables, pour lesquels nous voulons que le verre soit léger, c’est pourquoi nous voulons qu’il soit très fin. D’autres entreprises fabriquent également des équivalents du verre Gorilla, comme Dragontrail d’AGC ou Xensation de Shott. Ils ne sont pas très populaires, mais on trouve ce type de verre dans de nombreux téléphones portables ou tablettes sur le marché. Parlons maintenant de la peinture. Nous connaissons les types de verre que nous utilisons dans les écrans TFT LCD, nous savons comment rendre le verre plus résistant, nous connaissons les traitements de surface, comment rendre le verre moins réfléchissant ou anti-traces de doigts ou antibactérien, mais cela ne suffit pas car le verre ne sera que transparent. Si nous voulons le couvrir, nous devons le peindre. En règle générale, nous peignons le verre en utilisant la technique de la sérigraphie. C’est la technique la plus populaire, la moins chère et la plus rapide. 
Lorsque nous réalisons la sérigraphie, nous avons besoin d’un écran pour chaque couleur. Pour minimiser les coûts, nous essayons de réduire le nombre de couleurs à 2-4, comme l’arrière-plan et le logo coloré. Chaque couleur est un processus différent, nous devons attendre que la peinture précédente sèche et ensuite nous devons mettre un autre écran et imprimer une autre couleur. Un plus grand nombre de couleurs implique un processus plus long et, bien entendu, un coût plus élevé. Bien sûr, il est possible de modifier la forme du verre, d’arrondir les angles ou de personnaliser le design du verre, mais cela coûte cher, car il s’agit d’abord d’une pièce rectangulaire, et il faut ensuite passer à la machine CNC pour donner au verre la forme appropriée. L’autre technique d’impression que nous utilisons aujourd’hui est l’impression par jet d’encre. C’est comme une imprimante ordinaire que vous utilisez dans votre bureau. Vous pouvez imprimer toutes les couleurs, même les peintures. Ce processus est long et coûteux, il est donc réservé à des applications spéciales, mais nous pouvons le faire si cela s’avère nécessaire. 
Nous allons maintenant parler de la protection contre les chocs mécaniques. Elle est différente de la dureté de la surface dont nous avons parlé précédemment. Sur l’image ci-dessus, nous avons le test et l’échelle pour mesurer la résistance mécanique du verre, c’est-à-dire la quantité d’énergie que l’on peut appliquer sur le verre avant qu’il ne se brise. Il est mesuré en taux IK. Le taux d’IK est une échelle dans laquelle nous avons différents niveaux et différentes énergies qui se renforcent. Par exemple, si nous voulons tester IK 9, nous devons prendre une masse de 5 kilogrammes à une hauteur de 200 millimètres. La masse est maintenue au-dessus du verre testé à l’aide d’un électro-aimant, puis nous le laissons tomber et nous voyons s’il se brise ou non. Si ce n’est pas le cas, le test est évidemment réussi. Si le verre n’a pas passé le test, nous pouvons essayer de changer le type de verre, de thermiquement trempé à chimiquement renforcé, ou d’opter pour un verre plus épais. 
Le dernier point de cet article est le verre feuilleté. Nous feuilletons le verre pour plusieurs raisons. Tout d’abord, qu’est-ce que le verre feuilleté ? Le verre feuilleté consiste à placer le film à l’intérieur de deux feuilles de verre. Ce processus est coûteux, il faut de la pression, de la température, du temps et un environnement exceptionnellement propre, car lorsque nous feuilletons deux feuilles de verre, nous devons nous assurer qu’aucune particule ne pénètre à l’intérieur. Ce type de processus doit être réalisé dans une salle blanche, ce qui le rend coûteux, mais comme vous le voyez sur la photo ci-dessus, même si le verre est cassé, il tient toujours grâce au film laminé qui se trouve à l’intérieur. 
Nous feuilletons le verre principalement pour deux raisons. Le premier est la résistance mécanique et l’impact. Nous l’utilisons même dans nos maisons. De nombreuses fenêtres utilisées de nos jours sont anti-vandales, ce qui signifie qu’elles sont en verre feuilleté et qu’elles sont extraordinairement résistantes. L’autre raison de laminer le verre est de placer à l’intérieur un film ayant certaines propriétés, généralement pour bloquer la lumière UV ou IR. IR signifie infrarouge, donc chaleur, et UV signifie ultraviolet, longueur d’onde courte, extrêmement dangereuse pour l’électronique. Lorsque nous avons une application extérieure, certains clients souhaitent protéger les écrans, les écrans tactiles ou les écrans e-paper contre les UV. Nous utilisons ensuite du verre feuilleté et, comme vous pouvez le voir sur le tableau ci-dessus, le film IR et le film UV sont tous deux transparents pour la lumière visible. Nous pouvons tout voir à travers eux, mais ce qui est plus haut et ce qui est plus bas est coupé par des films UV et IR. Le plus souvent, nous n’utilisons que des films coupés aux UV parce que les UV sont plus dangereux, par exemple ils font jaunir les capteurs des écrans tactiles capacitifs ou ils peuvent diminuer le contraste de l’écran TFT (Thin Film Transistor) en endommageant le polariseur ou les filtres de couleur. Le film IR est utilisé dans certaines applications pour protéger l’écran de la chaleur. Si nous l’ajoutons, nous pouvons diminuer la température de la surface de l’écran. Dans une autre vidéo, nous avons parlé des High-TN, c’est-à-dire des cristaux liquides qui peuvent fonctionner à des températures très élevées. Pour ce type de cristaux liquides, il n’est généralement pas nécessaire de réduire la température de la surface, car ils peuvent atteindre 100 ou 110 degrés, alors que les écrans ordinaires peuvent fonctionner à une température maximale de 50 ou 70 degrés. L’utilisation du film IR peut résoudre le problème du noircissement et de l’augmentation excessive de la température de l’écran.