一, Potrivirea performanței optice: asigurarea clarității și uniformității afișajului
1. Corespondență exactă între dimensiunea ferestrei și zona de afișare
Zona de afișare (zona activă, zona AA) a LCD-ului este determinată de matricea de pixeli, iar dimensiunea ferestrei trebuie să acopere strict zona AA și să rezerve alocația de instalare. De exemplu, dimensiunea afișajului unui LCD de 7-inchi (modelul T-EF070K08000480ALI) este de 154,08 mm × 85,92 mm. Dacă designul ferestrei este de 155 mm × 86mm, unii pixeli pot fi ascunși din cauza toleranțelor cadrului; Dacă deschiderea ferestrei este prea mare (cum ar fi 160 mm × 90 mm), poate cauza următoarele probleme:
Scurgere: Lumina de fundal revarsă prin marginea ferestrei, formând un halou în stare întunecată, afectând contrastul;
Interferență mecanică: frecare între marginea ecranului LCD și peretele interior al panoului, rezultând afișaj anormal sau deteriorat.
Soluție: Conform desenelor 2D furnizate de producătorul LCD, dimensiunea ferestrei ar trebui să fie cu 0,2 mm~0,5 mm mai mare decât o parte a zonei AA (în funcție de tipul panoului). De exemplu, ecranele TN pot avea 0,2 mm, iar ecranele IPS pot avea 0,5 mm datorită rezistenței la impact mai bune.
2. Optimizarea unghiului de vizualizare și a poziției ferestrei
Unghiul de vizualizare al ecranului LCD (cum ar fi 178 de grade/178 de grade pentru ecranele IPS) trebuie să se potrivească cu unghiul de vizualizare al instrumentului. De exemplu, tabloul de bord al mașinii trebuie să îndeplinească citirea clară a datelor de către șofer într-un unghi de vizualizare orizontal de -45 grade ~+45 grade . Dacă poziția ferestrei se abate de la centru sau este instalată într-un unghi, poate cauza următoarele probleme:
Schimbarea culorii: Ecranele TN experimentează o scădere a contrastului și distorsiuni de culoare atunci când se abat de la unghiul normal;
Interferențe reflectorizante: marginea ferestrei formează un unghi cu suprafața LCD, care poate reflecta lumina ambientală.
Soluție: Utilizați software de simulare optică (cum ar fi LightTools) pentru a simula efectul de afișare în diferite unghiuri și pentru a optimiza poziția ferestrei. De exemplu, un anumit tablou de bord al unui vehicul electric adoptă un design curbat din sticlă, aliniind centrul ferestrei cu linia de vedere a șoferului și mărind unghiul efectiv de vizualizare la ± 60 de grade.
2, Potrivirea designului structural: echilibrarea rezistenței și eficiența asamblarii
1. Grosimea panoului este coordonată cu grosimea sticlei LCD
Grosimea sticlei LCD (de obicei 0,4 mm ~ 1,1 mm) afectează direct designul adâncimii deschiderii ferestrei panoului. Dacă grosimea panoului (T) nu se potrivește cu grosimea sticlei (d), poate cauza următoarele probleme:
Concentrarea stresului: sticlă subțire (d<0.7mm) is prone to cracking in thick panels (T>3mm) din cauza presiunii de asamblare;
Excessive gap: Thick glass (d>1,0 mm) poate provoca deformarea afișajului în panourile subțiri (T<2mm) due to insufficient support.
Soluție: Selectați structura panoului pe baza grosimii sticlei:
Sticlă subțire (d Mai mică sau egală cu 0,7 mm): adoptă o structură de compensare „cadru de fier+spumă”, de exemplu, adăugând un cadru din oțel inoxidabil de 0,3 mm pe exteriorul sticlei de 0,55 mm și umplând golul cu spumă de silicon de 0,2 mm;
Thick glass (d>0,7 mm): încorporat direct în panou, dar performanța rezistenței la impact trebuie verificată prin analiza cu elemente finite (FEA). De exemplu, un dispozitiv HMI industrial care folosește sticlă de 0,9 mm a arătat o scădere a ratei de eșec de la 3,2% la 0,5% la testele de cicluri de temperatură de la -30 de grade la +85 grade .
2. Tratarea marginilor ferestrelor și prevenirea prafului și apei
Teșiturile, bavurile sau marginile ascuțite de pe marginea ferestrei pot zgâria suprafața LCD-ului sau pot acumula praf, afectând efectul de afișare. De exemplu, tabloul de bord al unui dispozitiv medical nu a fost tratat cu un unghi C-la marginea ferestrei, ducând la formarea de „pete negre” atunci când praful a pătruns.
Soluţie:
Prelucrare mecanică: Marginea ferestrei este teșită cu C0,5~C1 și se îndepărtează bavurile;
Design de etanșare: umpleți silicon sau bandă{0}}dublă-față între LCD și panou. De exemplu, un instrument de exterior adoptă un design de nivel de protecție IP67 și este rezistent la apă și praf printr-un inel de etanșare din silicon de 0,5 mm grosime.
3, Adaptabilitate la mediu potrivire: răspuns la condiții extreme de lucru
1. Expansiunea temperaturii și potrivirea termică a materialului
Intervalul de temperatură de lucru al LCD-ului (-30 grade ~+85 grade) trebuie să fie potrivit cu materialul panoului. Dacă diferența de coeficient de dilatare termică (CTE) dintre materialele panoului (cum ar fi plasticul PC) și sticla LCD este prea mare, poate cauza următoarele probleme:
Fractură fragilă la temperatură joasă: CTE-ul PC este de 60 × 10 ⁻⁶/grad, în timp ce cel al sticlei este de 3 × 10 ⁻⁶/grad. La -30 de grade, contracția PC-ului este de 20 de ori mai mare decât a sticlei, ceea ce poate duce la concentrarea tensiunilor la marginea sticlei;
Deformare la temperatură ridicată: la +85 grade, PC-ul se poate înmuia, provocând o modificare a dimensiunii ferestrei care depășește 0,1 mm și afectând alinierea afișajului.
Soluţie:
Selectarea materialului: Folosiți materiale cu CTE scăzut (cum ar fi plastic PPS, CTE de 20 × 10 ⁻⁶/grad) sau panouri metalice (cum ar fi aliaj de aluminiu, CTE de 23 × 10⁻⁶/grad);
Compensare structurală: Rezervați un spațiu de 0,1 mm ~ 0,2 mm între LCD și panou și absorbiți deformarea termică prin elemente elastice (cum ar fi plăcile cu arc).
2. Protectie la vibratii si impact
Instrumentele industriale sau echipamentele de bord trebuie să reziste la vibrații (cum ar fi 5Hz~200Hz) sau la impacturi (cum ar fi 10g/11ms). Dacă dimensiunea ferestrei este prea mare sau rezistența structurală este insuficientă, aceasta poate duce la următoarele probleme:
Deplasarea LCD: Vibrația provoacă modificări ale spațiului dintre LCD și panou, ducând la nealinierea afișajului;
Ruperea sticlei: Energia de impact este transmisă la LCD prin panou. De exemplu, într-un anumit tablou de bord al mașinilor de construcții, rata de spargere a sticlei a atins 15% la testarea vibrațiilor din cauza lipsei unui design al structurii tampon.
Soluţie:
Design tampon: lipiți spumă PORON de 0,5 mm grosime pe spatele ecranului LCD pentru a crește rata de absorbție a energiei de impact la 85%;
Metodă fixă: Se folosește fixarea dublă cu „șuruburi+catarame”. De exemplu, un anumit tablou de bord al mașinii folosește 4 șuruburi M2 și 2 catarame pentru a fixa LCD-ul, iar funcția de afișare rămâne normală în timpul testării de impact.
4, Analiza tipică a cazului de aplicare
Cazul 1: Proiectarea tabloului de bord pentru vehicule electrice
Tabloul de bord al unei anumite mărci de vehicule electrice adoptă un LCD IPS de 12,3 inchi (rezoluție 1920 × 720), iar punctele cheie ale designului ferestrei sale sunt următoarele:
Potrivirea dimensiunilor: dimensiunea ferestrei este de 291,84 mm × 109,44 mm (0,3 mm mai mare decât zona AA pe o parte), cu o teșitură C0,5 pe margine;
Compensare structurală: se folosesc panouri din aliaj de aluminiu cu grosimea de 0,8 mm, iar golurile sunt umplute cu spumă de silicon de 0,3 mm;
Adaptare la mediu: intervalul de temperatură de lucru este de -40 grade ~+85 grade, iar deformarea termică verificată de FEA este mai mică de 0,05 mm.
Cazul 2: Proiectarea echipamentelor HMI industriale
Echipamentul HMI al dulapului de control al unei anumite fabrici adoptă un LCD TFT de 7 inchi (rezoluție 800 × 480), iar punctele cheie ale designului ferestrei sale sunt următoarele:
Rezistent la praf și la apă: umpleți marginea ferestrei cu un inel de etanșare din silicon de 0,5 mm grosime pentru a obține nivelul de protecție IP65;
Protecție împotriva vibrațiilor: spuma PORON de 1 mm grosime este lipită pe spatele ecranului LCD, iar funcția de afișare este normală după testarea vibrațiilor (10Hz~500Hz);
Optimizarea costurilor: este utilizat ecranul TN (cost cu 40% mai mic decât IPS), iar unghiul de vizualizare este compensat prin algoritmi software (unghiul efectiv efectiv de vizualizare ± 60 de grade).
