Un écran marin de 53 cm (21 pouces) peut afficher la luminosité maximale indiquée sur sa fiche technique et rester illisible sur un pont ensoleillé si la couche optique réfléchit la moitié de la lumière ambiante vers le pilote. Le collage optique est la technique de fabrication qui remédie à ce problème, et c'est aussi l'un des postes de dépenses les plus importants dans la nomenclature d'un écran marin. Il est donc essentiel de l'examiner attentivement avant de le spécifier.
Sur les ponts commerciaux, les bateaux de pêche sportive, les navires de guerre et les plateformes offshore, le choix entre un écran collé optiquement et un écran à entrefer influe sur la lisibilité en plein jour, la condensation, la résistance aux chocs et aux vibrations, ainsi que sur le coût de la garantie sur une durée de vie de dix ans. Cet article explique en détail le principe du collage optique, ses avantages en termes de surcoût, son impact sur les performances d'affichage et comment interpréter la fiche technique d'un écran marin pour en extraire les informations essentielles.
Qu’est-ce que le collage optique sur un écran marin ?
Le procédé consiste à remplir l'espace d'air entre le module LCD, le capteur tactile et la vitre de protection à l'aide d'un adhésif transparent d'indice de réfraction adapté. Dans un écran marin non collé, ces trois couches sont séparées par un mince espace d'air. La lumière doit traverser quatre surfaces réfléchissantes à l'aller et au retour, et la lumière ambiante est réfléchie vers l'utilisateur par chacune d'elles. Dans un écran collé, l'adhésif supprime ces interfaces et l'ensemble se comporte optiquement comme une seule pièce de verre.
Comment est construite la pile à liaisons
Le matériau de collage est généralement un gel de silicone transparent ou un adhésif optiquement transparent liquide (LOCA) qui durcit pour former une couche solide d'environ 100 à 300 microns d'épaisseur. Certaines applications marines et militaires utilisent des films adhésifs optiquement transparents (OCA) au lieu de matériaux liquides, ce qui permet une meilleure répétabilité de la production au détriment d'une réflectance légèrement supérieure. Dans tous les cas, l'adhésif durci se place entre le polariseur du module LCD et l'écran tactile, puis entre l'écran tactile et la vitre de protection avant. Une fois durci, l'ensemble optique est fixé mécaniquement à un seul élément porteur.
Ce changement précis est le plus important en plein jour, et c'est pourquoi les valeurs de luminosité qu'un écran marin doit afficher en plein soleil Sans mentionner le collage, on ne peut donner qu'une vision partielle de la lisibilité. Un même écran peut afficher la même luminance maximale et paraître complètement différent sous un éclairage ambiant intense selon que sa couche optique est collée ou non.
Quand un bridge a-t-il réellement besoin d'un collage optique ?
Le collage n'est pas une mise à niveau gratuite. Ce processus engendre des coûts supplémentaires, allonge les délais et fige la pile, obligeant ainsi toute réparation sur site à une discussion au niveau de la carte plutôt qu'à un simple remplacement à chaud. Sur une passerelle maritime, son utilisation est justifiée par trois conditions opérationnelles.
Installations critiques de pilotage et de pont exposé au soleil
Sur n'importe quel pont ouvert, flybridge ou pont d'envol, l'éclairement ambiant peut facilement dépasser 50 000 lux. Même un écran de 1 500 nits paraîtra laiteux derrière un écran à lame d'air à ce niveau d'éclairement, car les réflexions des quatre interfaces optiques atténuent le contraste. Un écran collé peut offrir un rapport de contraste utilisable de 30:1, voire plus, dans les mêmes conditions d'éclairement, tandis qu'un écran à lame d'air, dans le même boîtier, descend généralement en dessous de 5:1. C'est la différence entre lire une carte électronique à midi et devoir se protéger l'écran du soleil avec la main.
Loges de timonerie sujettes à la condensation
Les cabines de pilotage fermées des navires commerciaux subissent d'importantes variations de température et d'humidité, surtout lorsque le poste de pilotage est climatisé et que la vitre de protection est exposée à une paroi extérieure froide. Un écran à lame d'air finit par s'embuer à l'intérieur, entre l'écran LCD et la vitre de protection, car l'humidité s'infiltre dans l'espace et se condense sur la surface la plus froide. Un écran collé, en revanche, ne présente aucune lame d'air, empêchant ainsi la condensation. C'est la raison principale pour laquelle les architectes navals préconisent le collage pour les écrans de passerelle fermés, même si l'argument de la lumière du jour est moins convaincant.
Chacune de ces conditions, prise individuellement, justifie la liaison. Combinée avec les embruns salins, les vibrations et les variations de température qu'un écran de pont doit absorber Au terme d'une durée de vie de dix ans, le dossier se clôt généralement de lui-même.
Quand vous pouvez l'éviter
La liaison équipotentielle n'est pas toujours la solution idéale. Les postes de navigation intérieurs dans les salles des machines climatisées, les écrans de secours installés derrière le poste de pilotage principal et les panneaux d'information de l'équipage dans les coins ombragés du pont fonctionnent souvent parfaitement avec des cheminées à entrefer. Il en va de même pour les installations de plaisance à durée de vie courte, où le bateau sera vendu dans les cinq ans et où le surcoût n'est pas amorti. La décision se prend au cas par cas, et non pour chaque bateau.
Comment le collage optique modifie-t-il les performances d'affichage ?
Les améliorations visibles des performances dues au collage sont faciles à mesurer et à ressentir en service. Trois d'entre elles méritent d'être mentionnées dans la fiche technique.
Réflectance et contraste effectif
Un écran LCD tactile non collé, recouvert d'une vitre, réfléchit environ 7 à 8 % de la lumière ambiante incidente vers l'utilisateur avant tout traitement antireflet. Un écran collé réduit ce pourcentage à 1 ou 2 %. Il en résulte un contraste effectif plus élevé quel que soit l'éclairage ambiant, et pas seulement en plein soleil. Un écran collé bénéficie également davantage des revêtements antireflets sur la vitre de protection, car ces revêtements n'ont plus à compenser les réflexions internes qu'ils ne peuvent atteindre.
Survie aux chocs et à l'impact mécanique
L'adhésif polymérisé fixe le module LCD à la vitre de protection et transforme l'ensemble en un élément porteur unique. Un impact frontal direct, qui briserait ou décollerait un écran LCD à lame d'air, laisse souvent un écran collé avec une vitre de protection fissurée et un écran LCD parfaitement fonctionnel en dessous. Ceci est crucial dans les environnements où l'écran doit résister aux chocs de grade A selon la norme MIL-S-901D ou aux chutes de transport selon la méthode 516 de la norme MIL-STD-810. Les écrans collés tolèrent également des niveaux de vibration plus élevés sans désalignement interne de l'écran tactile LCD, un des modes de défaillance à l'origine des retours fréquents sans défaut constaté des flottes de pêche et commerciales.
Le collage n'exempte pas un écran de la séquence de tests environnementaux MIL-STDCela modifie le mode de défaillance dans certains de ces tests, ce qui joue généralement en faveur de l'affichage.
Comportement thermique et d'humidité
En l'absence d'entrefer interne, un écran à collage optique subit les variations thermiques d'une seule couche, et non de trois couches indépendantes. Ceci élimine les contraintes de dilatation différentielles responsables du voile du polariseur et des défaillances de collage des capteurs tactiles à long terme dans les écrans à entrefer. De plus, l'empilement collé réussit les tests de cyclage thermique et humide selon la norme IEC 60068-2-30 et les tests d'humidité selon la méthode 507 de la norme MIL-STD-810 sans formation de buée interne.
Que doit indiquer une fiche technique d'écran marin concernant la liaison ?
Une fiche technique d'un présentoir marin devrait faire de l'empilement collé un élément de ligne nommé, et non un modificateur marketing.
Ce qu'il faut rechercher, ligne par ligne
Recherchez une entrée explicite concernant l'empilement collé dans la section « Construction de l'écran ». Cette entrée doit préciser les éléments collés (LCD sur tactile, tactile sur vitre de protection, ou les deux) et le matériau utilisé (gel de silicone, LOCA ou film OCA). La réflectance de la face avant de l'écran doit être indiquée en pourcentage sous un niveau d'éclairage ambiant défini, idéalement 50 000 lux ou plus. Le taux de contraste maximal à ce niveau d'éclairage ambiant constitue une mesure de lisibilité plus fiable que la seule luminosité (en nits).
Distinguer le collage des revêtements
Le collage, le traitement antireflet et les revêtements anti-reflets sont trois procédés distincts. Une fiche technique mentionnant uniquement une surface avant antireflet décrit une finition en verre texturé qui diffuse les reflets. Une fiche technique mentionnant un revêtement antireflet décrit un empilement de couches minces sur la vitre de protection qui supprime les réflexions de surface à des longueurs d'onde spécifiques. Le collage intervient en arrière-plan et traite les réflexions internes que ces traitements ne peuvent éliminer. Les écrans marins haut de gamme combinent généralement ces trois procédés. Les écrans moins chers font souvent l'impasse sur le collage, laissant à l'acheteur le soin de constater la différence en mer.
Pour tout le reste qui doit figurer sur la fiche technique (résolution, temps de réponse, étanchéité, temps moyen entre les pannes, durée moyenne d'éclairage, plage de puissance d'entrée, certifications), Comment lire le reste d'une fiche technique de moniteur marin est la liste de contrôle plus large.
Par où commencer pour spécifier un écran à collage optique ?
La méthode la plus simple consiste à définir les conditions d'éclairage, de condensation et de chocs les plus défavorables auxquelles un écran spécifique sera exposé, puis à les associer à une famille d'écrans qui propose déjà l'option de collage en standard ou en usine.
Commencez par les quatre questions auxquelles tout exercice de spécification doit répondre : Quelle est la luminosité ambiante maximale à laquelle l’écran sera exposé dans les conditions les plus défavorables ? L’opérateur porte-t-il des gants et l’écran est-il installé dans un boîtier sujet à la condensation ? Le navire sera-t-il soumis à la qualification de résistance aux chocs et aux vibrations selon la norme MIL-STD ou les normes des sociétés de classification ? L’écran est-il essentiel en journée ou s’agit-il d’un système de secours interne ?
Une réponse affirmative à l'une des trois premières questions oriente généralement le choix vers un écran collé. La quatrième question distingue l'écran principal du poste de pilotage des panneaux auxiliaires et détermine le budget alloué à la liaison.
Si vous souhaitez comparer les options de collage pour différentes tailles d'écran et certifications, expositions marines spécialement conçues La liste des modèles Seatronx comprend la liaison, l'indice d'infiltration, la luminance maximale et la réflectance, afin que la comparaison des spécifications reste équitable.
Questions fréquemment posées
Quelle est la différence entre le collage optique et le revêtement antireflet ?
Le collage consiste à remplir l'espace d'air entre l'écran LCD, la dalle tactile et la vitre de protection à l'aide d'un adhésif transparent d'indice de réfraction adapté, éliminant ainsi les réflexions internes. Un revêtement antireflet, constitué d'une fine couche déposée sur la face avant de la vitre de protection, réduit les réflexions externes. Le collage agit sur les phénomènes internes à la structure optique, tandis que le revêtement agit sur l'interface air-verre ; ces deux techniques sont complémentaires. Les écrans marins haut de gamme intègrent généralement les deux.
Le collage optique augmente-t-il la luminosité de l'écran ?
Le collage ne modifie pas la luminance nominale du rétroéclairage. Il influe sur la quantité de lumière qui atteint l'utilisateur et sur la quantité de lumière ambiante réfléchie. Il en résulte une image perçue plus lumineuse à luminosité égale et un contraste nettement supérieur en conditions de forte luminosité ambiante. Un écran collé de 1 000 nits sera souvent plus performant qu'un écran à lame d'air de 1 500 nits en plein soleil sur une passerelle.
Un écran marin à collage optique peut-il se délaminer avec le temps ?
Les écrans collés de haute qualité, utilisant du silicone de qualité marine ou des adhésifs liquides optiquement transparents, sont conçus pour une durée de vie de dix ans ou plus sans délamination, y compris après avoir passé avec succès les tests d'humidité et de choc thermique conformes à la norme MIL-STD-810. Des procédés de collage défectueux, une contamination lors de la fabrication ou l'utilisation d'adhésifs bas de gamme peuvent entraîner l'apparition de bulles ou un jaunissement en deux à trois ans. Le risque réside dans l'approvisionnement et non dans la technologie ; c'est pourquoi le choix d'un écran collé doit impérativement prendre en compte les tests de qualification du fournisseur.
Est-il possible de réaliser un collage optique d'un écran sur site après l'achat ?
En pratique, non. Le procédé exige un environnement de salle blanche, un dégazage sous vide de l'adhésif et un durcissement sous UV ou à température contrôlée. Les réparations sur site existent, mais elles produisent généralement des bulles, une contamination particulaire et une épaisseur irrégulière qui dégradent l'écran davantage que l'espace d'air d'origine. Si un écran est livré sans collage et que l'installation en nécessite un, le remplacement est plus rapide, moins coûteux et plus fiable qu'une réparation sur site.
Quel est l'impact du collage optique sur les coûts de réparation d'un navire sur une période de dix ans ?
Les écrans collés coûtent plus cher à l'achat et à réparer, car les fissures de la vitre de protection et les défaillances de l'écran LCD ne peuvent pas être facilement séparées comme sur un système à entrefer. En contrepartie, on obtient moins de pannes sur une durée de vie équivalente. Sur une passerelle commerciale utilisant le même écran 18 heures par jour pendant dix ans, les écrans collés présentent généralement un coût total de possession inférieur, car le taux de retour sans défaut constaté et le taux de prise en charge sous garantie pour la formation de buée interne diminuent considérablement.
Le collage optique est-il nécessaire pour un écran certifié ECDIS ?
Les normes de performance de l'OMI pour les écrans ECDIS n'imposent pas le collage optique. Elles spécifient la luminosité, le contraste, l'angle de vision et le rendu des couleurs dans des conditions ambiantes définies, et un écran certifié ECDIS doit satisfaire à ces exigences sur l'ensemble de sa plage de fonctionnement qualifiée. En pratique, maintenir ces performances dans une timonerie éclairée par le soleil est beaucoup plus facile avec un empilement collé, c'est pourquoi la plupart des écrans marins modernes certifiés ECDIS sont livrés avec cette option de série.