一, Coincidència de rendiment òptic: garanteix la claredat i la uniformitat de la pantalla
1. Correspondència precisa entre la mida de la finestra i l'àrea de visualització
L'àrea de visualització (àrea activa, àrea AA) de la pantalla LCD està determinada per la matriu de píxels i la mida de la finestra ha de cobrir estrictament l'àrea AA i reservar la quantitat d'instal·lació. Per exemple, la mida de la pantalla d'una pantalla LCD de 7-polzades (model T-EF070K08000480ALI) és de 154,08 mm × 85,92 mm. Si el disseny de la finestra és de 155 mm × 86mm, alguns píxels poden quedar enfosquits a causa de les toleràncies del marc; Si l'obertura de la finestra és massa gran (com ara 160 mm × 90 mm), pot causar els problemes següents:
Fuga: la llum de fons desborda per la vora de la finestra, formant un halo en estat fosc, afectant el contrast;
Interferència mecànica: fricció entre la vora de la pantalla LCD i la paret interior del panell, donant lloc a una pantalla anormal o danyada.
Solució: segons els dibuixos 2D proporcionats pel fabricant LCD, la mida de la finestra hauria de ser 0,2 mm ~ 0,5 mm més gran que un costat de l'àrea AA (segons el tipus de panell). Per exemple, les pantalles TN poden ser de 0,2 mm i les pantalles IPS poden ser de 0,5 mm a causa d'una millor resistència a l'impacte.
2. Optimització de l'angle de visió i posició de la finestra
L'angle de visió de la pantalla LCD (com ara 178 graus / 178 graus per a pantalles IPS) ha de coincidir amb l'angle de visió de l'instrument. Per exemple, el tauler del cotxe ha de satisfer la lectura clara de les dades del conductor dins d'un angle de visió horitzontal de -45 graus ~+45 graus . Si la posició de la finestra es desvia del centre o s'instal·la en angle, pot causar els problemes següents:
Canvi de color: les pantalles TN experimenten una disminució del contrast i la distorsió del color quan es desvien de l'angle normal;
Interferència reflectant: la vora de la finestra forma un angle amb la superfície LCD, que pot reflectir la llum ambiental.
Solució: utilitzeu programari de simulació òptica (com LightTools) per simular l'efecte de visualització en diferents angles i optimitzar la posició de la finestra. Per exemple, un determinat quadre de comandament de vehicle elèctric adopta un disseny de vidre corbat, alineant el centre de la finestra amb la línia de visió del conductor i augmentant l'angle de visió efectiu a ± 60 graus.
2, Coincidència de disseny estructural: equilibri de força i eficiència de muntatge
1. El gruix del panell es coordina amb el gruix del vidre LCD
El gruix del vidre LCD (normalment 0,4 mm ~ 1,1 mm) afecta directament el disseny de profunditat de l'obertura de la finestra del panell. Si el gruix del panell (T) no coincideix amb el gruix del vidre (d), pot causar els problemes següents:
Concentració d'estrès: vidre prim (d<0.7mm) is prone to cracking in thick panels (T>3 mm) a causa de la pressió de muntatge;
Excessive gap: Thick glass (d>1,0 mm) pot provocar una deformació de la pantalla en panells prims (T<2mm) due to insufficient support.
Solució: seleccioneu l'estructura del panell en funció del gruix del vidre:
Vidre prim (d Menor o igual a 0,7 mm): adopta una estructura de compensació "marc de ferro + escuma", per exemple, afegint un marc d'acer inoxidable de 0,3 mm a l'exterior del vidre de 0,55 mm i omplint el buit amb escuma de silicona de 0,2 mm;
Thick glass (d>0,7 mm): directament incrustat al panell, però el rendiment de resistència a l'impacte s'ha de verificar mitjançant l'anàlisi d'elements finits (FEA). Per exemple, un dispositiu HMI industrial que utilitzava vidre de 0,9 mm va mostrar una disminució de la taxa de fallades del 3,2% al 0,5% en les proves de cicle de temperatura de -30 graus a +85 graus.
2. Tractament de la vora de la finestra i prevenció de pols i aigua
Els xamfrans, les rebaves o les vores afilades a la vora de la finestra poden ratllar la superfície de la pantalla LCD o acumular pols, afectant l'efecte de la pantalla. Per exemple, el tauler d'un dispositiu mèdic no es va tractar amb un angle C-a la vora de la finestra, cosa que va provocar la formació de "punts negres" quan entrava pols.
Solució:
Processament mecànic: la vora de la finestra s'axafla amb C0,5 ~ C1 i s'eliminen les rebaves;
Disseny de segellat: ompliu silicona o cinta{0}}de doble cara entre la pantalla LCD i el panell. Per exemple, un instrument d'exterior adopta un disseny de nivell de protecció IP67 i és impermeable i resistent a la pols mitjançant un anell de segellat de silicona de 0,5 mm de gruix.
3, Coincidència d'adaptabilitat ambiental: resposta a condicions de treball extremes
1. Expansió de temperatura i adaptació tèrmica del material
El rang de temperatura de treball de la pantalla LCD (-30 graus ~ +85 graus) s'ha de fer coincidir amb el material del panell. Si la diferència de coeficient d'expansió tèrmica (CTE) entre els materials del panell (com el plàstic de PC) i el vidre LCD és massa gran, pot causar els problemes següents:
Fractura fràgil a baixa temperatura: el CTE del PC és de 60 × 10 ⁻⁶/ grau, mentre que el del vidre és de 3 × 10 ⁻⁶/ grau. A -30 graus, la contracció del PC és 20 vegades superior a la del vidre, cosa que pot provocar una concentració d'estrès a la vora del vidre;
Deformació a alta temperatura: a +85 graus, el PC es pot suavitzar, provocant un canvi en la mida de la finestra superior a 0,1 mm i afectant l'alineació de la pantalla.
Solució:
Selecció de material: utilitzeu materials de baix CTE (com ara plàstic PPS, CTE de 20 × 10 ⁻⁶/grau) o panells metàl·lics (com ara aliatge d'alumini, CTE de 23 × 10 ⁻⁶/grau);
Compensació estructural: reserveu un espai de 0,1 mm ~ 0,2 mm entre la pantalla LCD i el panell i absorbeix la deformació tèrmica mitjançant elements elàstics (com ara plaques de molla).
2. Protecció contra vibracions i impactes
Els instruments industrials o equips a bord han de suportar vibracions (com ara 5 Hz ~ 200 Hz) o impactes (com 10 g/11 ms). Si la mida de la finestra és massa gran o la resistència estructural és insuficient, pot provocar els problemes següents:
Desplaçament de la pantalla LCD: la vibració provoca canvis en l'espai entre la pantalla LCD i el panell, provocant una desalineació de la pantalla;
Trencament de vidre: l'energia d'impacte es transmet a la pantalla LCD a través del panell. Per exemple, en un determinat quadre de comandament de maquinària de construcció, la taxa de trencament del vidre va arribar al 15% en les proves de vibració a causa de la manca d'un disseny d'estructura amortidor.
Solució:
Disseny de buffer: enganxeu escuma PORON de 0,5 mm de gruix a la part posterior de la pantalla LCD per augmentar la taxa d'absorció d'energia d'impacte fins al 85%;
Mètode fix: s'utilitza una doble fixació amb "cargols + sivelles". Per exemple, un determinat quadre de comandament del cotxe utilitza 4 cargols M2 i 2 sivelles per fixar la pantalla LCD, i la funció de visualització es manté normal durant les proves d'impacte.
4, Anàlisi de casos d'aplicació típic
Cas 1: Disseny del quadre de comandament del vehicle elèctric
El quadre de comandament d'una determinada marca de vehicle elèctric adopta una pantalla LCD IPS de 12,3 polzades (resolució 1920 × 720) i els punts clau del disseny de la seva finestra són els següents:
Coincidència de mida: la mida de la finestra és de 291,84 mm × 109,44 mm (0,3 mm més gran que l'àrea AA d'un costat), amb un xamfrà C0,5 a la vora;
Compensació estructural: s'utilitzen panells d'aliatge d'alumini de 0,8 mm de gruix i els buits s'omplen amb escuma de silicona de 0,3 mm;
Adaptació ambiental: el rang de temperatura de treball és de -40 graus ~ +85 graus i la deformació tèrmica verificada per FEA és inferior a 0,05 mm.
Cas 2: Disseny d'equips HMI industrials
L'equip HMI del gabinet de control d'una determinada fàbrica adopta una pantalla LCD TFT de 7 polzades (resolució 800 × 480) i els punts clau del disseny de la seva finestra són els següents:
Resistent a la pols i a l'aigua: ompliu la vora de la finestra amb un anell de segellat de silicona de 0,5 mm de gruix per aconseguir el nivell de protecció IP65;
Protecció de vibracions: s'enganxa escuma PORON d'1 mm de gruix a la part posterior de la pantalla LCD i la funció de visualització és normal després de les proves de vibració (10 Hz ~ 500 Hz);
Optimització de costos: s'utilitza la pantalla TN (un 40% més barat que l'IPS) i l'angle de visió es compensa mitjançant algorismes de programari (angle de visió efectiu real ± 60 graus).
