Chez CLIX Industries, expert en collage industriel, nous avons développé plusieurs procédés de collages optiques. Pour chacun, un soin particulier a été porté à la maîtrise d’un résultat impeccable, c’est-à-dire sans bulle et sans impureté. CLIX est équipé de salles blanches, d’enceintes à vide ou de pompes de dégazage qui permettent de garantir à nos clients un niveau de prestation en collage optique de premier ordre.
En effet, dans un monde où les interfaces homme-machine (IHM) migrent vers des environnements de plus en plus exigeants, la lisibilité et la robustesse des interfaces d’affichage haute performance sont devenues critiques et essentiels.
Le collage optique (ou optical bonding) s’impose aujourd’hui comme la technologie de référence pour répondre à ces défis dans la majorité des secteurs d’activités : aéronautique, défense, automobile, médical, ou encore équipements outdoor.
Nos collages optiques visent la réalisation : d’instrumentation technique et scientifique, de vitrage à haute clarté, ou d’écran (display) à haute transmission lumineuse avec des produits à « Haze » nuls et parfois des propriétés feux/fumée compatibles avec les normes FAR25 ou EN45545.
Notre connaissance et notre retour d’expérience de différents matériaux tels que le saphir, verres, polycarbonates, acrylique, polyester, etc.), en plus de notre expertise process, sont garants de collage optique de qualité.
- QU’EST-CE QUE LE COLLAGE OPTIQUE ?
Le collage optique de display est un processus qui consiste à supprimer l’espace d’air situé entre un écran et sa vitre de protection en injectant un adhésif transparent optique (OCA ou LOCA). Au-delà des écrans de petites tailles, CLIX Industries a développé un savoir-faire spécifique pour la réalisation d’écrans de grandes taille 55’’ à 155’’.
Le collage optique améliore la durabilité et la visibilité de l’écran tout en réduisant les reflets et annihilant la condensation, en particulier dans les environnements extérieurs où l’humidité, le vent, la lumière du soleil et d’autres facteurs peuvent affecter les performances de l’écran.
Le principe repose sur l’égalisation des indices de réfraction entre les différentes couches optiques (vitre de protection / adhésif optique / dalle LCD ou OLED).
En supprimant l’air au profit d’un adhésif dont l’indice de réfraction est proche du verre, on réduit drastiquement les réflexions internes.
Grâce à cette continuité optique, les performances visuelles de l’écran sont fortement améliorées.
- LES PRINCIPALES TECHNOLOGIES DE COLLAGE OPTIQUE
Le collage optique peut être divisé en 2 technologies en fonction des cahiers des charges et matériaux à assembler :
- le collage OCA
- le collage LOCA (OCR)
Le collage OCA (Optically Clear Adhesive)
L’OCA, dont le nom complet est Optically Clear Adhesive, repose sur un adhésif préformé, solide optiquement transparent.
Il existe 2 variantes principales :
- Collage à sec traditionnel : cette méthode utilise la chaleur et la pression pour activer l’adhésif, ce qui est généralement plus rapide et plus rentable que le collage LOCA, mais peut poser des problèmes sur les surfaces irrégulières.
- Collage à sec par polymérisation UV : cette méthode consiste à utiliser une feuille d’adhésif prédécoupée appelée adhésif auto-transparent (SCA) ou UV-OCA, qui durcit lorsqu’elle est exposée à la lumière ultraviolette (UV).
Cette technologie est appréciée pour :
- sa propreté de mise en œuvre (semi-solide, incolore, transparente)
- sa grande stabilité dimensionnelle (durcissement à température ambiante ou à température moyenne avec faible retrait de durcissement)
- sa bonne force d’adhérence
- son excellente qualité optique (transmission lumineuse ≥90%)
Elle est particulièrement utilisée dans :
- les écrans industriels standards (écrans tactile LCD de petite ou moyenne taille)
- les applications automobiles
- les dispositifs médicaux
- les applications sans cadre métallique ou plastique
Le collage LOCA (Liquid Optically Clear Adhesive)
Le LOCA, dont le nom complet est Liquid Optically Clear Adhesive, également connu sous le nom d’OCR (Optical Clear Resin), repose sur un adhésif liquide.
Par rapport au collage OCA solide traditionnel, le LOCA liquide s’adapte plus facilement aux scénarios de collage et présente des avantages particuliers dans certains domaines d’application, ce qui permet de résoudre les problèmes rencontrés par la bande OCA.
Par exemple, s’il y a un cadre en fer ou en plastique autour de la zone visible de l’écran LCD, la colle solide ne peut pas s’adapter à cette surface non plane, et la colle liquide LOCA est le choix le plus approprié.
Cependant, les inconvénients sont également évidents. Le coût et le taux de défectuosité du processus de collage seront plus élevés que ceux de l’OCA.
Cette technologie est appréciée pour :
- son excellente adaptation aux surfaces irrégulières (liquide, incolore, transparente)
- sa meilleure absorption des contraintes mécaniques
- sa compatibilité avec des géométries complexes
Elle est particulièrement utilisée pour :
- les grands écrans
- les écrans tactiles incurvés
- les applications militaires et aéronautiques
- les applications avec cadre métallique ou plastique
En résumé, le collage OCA convient aux écrans plus fins sans cadre métallique ou plastique sur la partie visible de la face avant, tandis que le collage LOCA (OCR) convient aux écrans plus épais avec des cadres métalliques ou plastiques sur la face avant.
3. QUELS ADHÉSIFS UTILISÉS POUR LE COLLAGE OPTIQUE
En collage optique, le choix de l’adhésif est crucial. Il doit non seulement coller, mais aussi présenter des propriétés optiques strictes : transparence totale, indice de réfraction adapté, faible retrait au durcissement et absence de jaunissement.
Les 3 grandes familles d’adhésifs les plus utilisées pour le collage optique sont les suivantes :
Les Acrylates et Époxies photo-polymérisables (Colles UV)
C’est la catégorie reine de l’optique de précision et de l’électronique grand public grâce à sa vitesse de mise en œuvre.
- Elles durcissent instantanément (en quelques secondes) dès qu’elles sont exposées à un rayonnement ultraviolet (UV) ou à une lumière visible spécifique.
- Les Acrylates UV sont très souples, parfaits pour compenser les différences de dilatation thermique entre le verre et le plastique. Ils ont une excellente clarté optique.
- Les Epoxies UV, plus rigides, offrent une résistance mécanique et thermique supérieure, ainsi qu’un retrait plus faible que les acrylates, ce qui évite les distorsions optiques sur les lentilles de haute précision.
- Les systèmes « Dual-Cure » combinent souvent un durcissement UV (pour fixer instantanément la pièce) et un durcissement thermique ou par humidité (pour polymériser les zones d’ombre où les UV ne passent pas).
Les Silicones Optiques (LOCA – Liquid Optically Clear Adhesives)
Le silicone est le matériau de référence pour le collage des écrans (smartphones, dalles automobiles, écrans militaires/aéronautiques) sur leur vitre de protection.
- Ultra-souplesse : Ils absorbent à merveille les chocs, les vibrations et les fortes variations de température sans induire de stress mécanique sur les composants.
- Réparabilité : Contrairement aux époxies, si une poussière s’est glissée pendant le collage de l’écran ou si la vitre se brise plus tard, on peut « peler » le silicone pour nettoyer et recoller la pièce.
- Stabilité : Excellente résistance aux UV (ne jaunit pas dans le temps) et à l’humidité.
- Inconvénient : Moins rigide, il peut parfois pelucher ou s’effriter sur les bords si la découpe ou le design du cadre n’est pas optimal
Les Résines Époxies bi-composants (Thermiques)
Ces colles ne dépendent pas de la lumière pour durcir, mais d’un mélange chimique (résine + durcisseur) qui polymérise à température ambiante ou à chaud.
- Applications : Très utilisées dans l’assemblage de fibres optiques, le scellage de capteurs optoélectroniques et le domaine aérospatial/militaire.
- Dégazage ultra-faible (Low Outgassing) : Essentiel pour les applications sous vide ou spatiales, car la colle ne rejette pas de micro-vapeurs qui viendraient contaminer et opacifier les lentilles voisines.
- Résistance extrême : Excellente tenue aux produits chimiques et aux températures très élevées.
- AVANTAGES DU COLLAGE OPTIQUE
Plus qu’une simple technique d’assemblage, le collage optique est la technologie qui transforme un écran standard en une interface ultra-résistante et haute définition.
Ce procédé de fabrication apporte 5 avantages majeurs :
- Visibilité améliorée et moins de reflets : dans une installation standard, la lumière ambiante se réfléchit sur chaque interface air-verre, créant un éblouissement. Le taux de transmission lumineuse totale oscille généralement entre 75% et 85%. Une grande partie de la lumière du rétroéclairage est perdue ou diffusée à cause des changements de milieux (verre → air → verre).
Le collage optique élimine l’espace d’air, ce qui réduit la réflexion et la réfraction de la lumière. Le taux de transmission grimpe alors à 90% ou 95%. Cela entraîne une diminution significative des reflets et améliore la lisibilité de l’écran dans diverses conditions d’éclairage en maintenant un contraste élevé sans augmenter la luminosité du rétroéclairage (préservant ainsi la durée de vie des LED).
- Résistance accrue et résistance aux chocs : la couche collée renforce la structure de l’écran, ce qui le rend plus résistant aux chocs, aux vibrations, à l’humidité et à la poussière. La résine agit comme un amortisseur, répartissant l’énergie d’un impact sur toute la surface. Cela signifie que l’écran peut résister à des environnements difficiles sans être endommagé.
- Sensibilité tactile améliorée/moins de contamination : pour les écrans tactiles capacitifs, le collage optique améliore la sensibilité et la précision de l’interface tactile, en réduisant la distance physique entre le doigt de l’utilisateur et les capteurs de la dalle. Ceci entrainant une expérience utilisateur plus fluide.
- Réduction de la condensation, de la buée et du jaunissement : dans les environnements où la température varie, le collage optique empêche la condensation et la buée à l’intérieur de l’écran grâce à la suppression de la lame d’air.
L’intrusion de poussières ou de polluants chimiques sont également supprimés grâce à cet espace comblé.
Avec un choix adhésif/process bien défini et validé, le risque de jaunissement présent sans collage optique (les rubans adhésifs sur les bords peuvent se dégrader avec la chaleur) est supprimé grâce au collage optique.
- Un écran plus fin et plus léger : grâce au support structurel offert par la résine durcie, les fabricants peuvent utiliser une vitre de protection externe beaucoup plus fine sans pour autant sacrifier la solidité globale de l’appareil. Cela permet de concevoir des appareils plus légers et plus compacts.
- DES AVANTAGES MAIS UN PROCESS A BIEN MAITRISER : QUELLES CONTRAINTES DE PRODUCTION ?
Bien que performant, le collage optique est un processus irréversible et complexe. Plusieurs contraintes de production peuvent subvenir, c’est pourquoi l’expertise de CLIX Industries garantie la prise en compte de ces contraintes.
- Maîtrise des particules
Le collage optique nécessite des environnements de production contrôlés de type salle blanche pour garantir une pureté visuelle totale. La moindre poussière peut provoquer :
- des défauts visuels
- des bulles
- des pertes de rendement
- Gestion des contraintes thermiques
Les différences de dilatation entre le verre, les polymères (les colles) et les dalles imposent une sélection rigoureuse des matériaux.
Il est donc important de bien définir et contrôler :
- les coefficients de dilatation (CTE) qui doivent être compatibles
- la stabilité UV
- le vieillissement thermique
- le jaunissement des colles
- Processus de polymérisation
Dans le cas du LOCA, la polymérisation UV doit être parfaitement homogène afin d’éviter :
- les tensions internes
- les défauts optiques
- les délaminations prématurées
- Réparabilité
Un écran collé est difficilement démontable, ce qui impose un contrôle qualité strict et un process maitrisé.
- EXEMPLES D’APPLICATIONS DU COLLAGE OPTIQUE
Comme expliqué, le collage optique améliore les performances, la visibilité et la durabilité des écrans dans les environnements difficiles et à des températures extrêmes. Il est présent dans tous les secteurs d’activité, automobile, défense, médical, aéronautique, industrie… Parmi les applications les plus courantes du collage optique, on peut citer :
- Électronique grand public : le collage optique est largement utilisé dans les appareils portables tels que les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables afin d’améliorer la lisibilité et la durabilité des écrans.
- Écrans automobiles : le collage optique est essentiel pour les tableaux de bord, les groupes d’instruments et les systèmes d’info-divertissement des voitures, car il peut résister à des températures extrêmes.
- Dispositifs médicaux : le collage optique est utilisé dans les écrans médicaux destinés aux équipements de diagnostic, aux moniteurs chirurgicaux et aux systèmes de surveillance des patients afin d’améliorer la visibilité et de réduire le risque de contamination.
- Écrans industriels : le collage optique est utilisé dans les équipements d’automatisation industrielle, les interfaces homme-machine (IHM) et d’autres applications robustes.
- Écrans extérieurs : cette méthode de collage est idéale pour les panneaux numériques, les bornes interactives et autres écrans extérieurs. Elle offre une meilleure lisibilité en plein soleil et une durabilité accrue, même dans des conditions météorologiques difficiles.
- Écrans militaires et aérospatiaux : le collage optique est utilisé dans les écrans militaires (systèmes tactiques, viseurs) et aérospatiaux afin d’améliorer leur durabilité et leur fiabilité dans des conditions difficiles.
Conclusion
Le collage optique ne se résume plus à une simple amélioration esthétique, mais s’impose aujourd’hui comme une technologie industrielle incontournable pour les affichages de haute performance. En éliminant la lame d’air, cette technologie répond simultanément aux exigences de lisibilité en plein soleil, de robustesse mécanique, de dissipation thermique et de fiabilité environnementale.
Le collage optique permet une véritable fonctionnalisation complémentaire des écrans en y intégrant directement des propriétés avancées, telles que des filtres antireflets, des couches de protection thermique ou des technologies tactiles optimisées.