Standard ESD e miglioramenti per display LCD

IEC 61000-4-2 è uno standard di compatibilità elettromagnetica (EMC) sviluppato dalla Commissione elettrotecnica internazionale (IEC), specificamente mirato a testare l'immunità alle scariche elettrostatiche (ESD). Questo standard è progettato per valutare e verificare la capacità di apparecchiature e sistemi elettronici di resistere alle scariche elettrostatiche. Definisce le procedure per i test di scarica elettrostatica e vari livelli di test.

1. Livelli di prova IEC 61000-4-2

La norma IEC 61000-4-2 definisce due tipi principali di scariche:

1) Scarica da contatto: la scarica elettrostatica viene applicata direttamente al dispositivo tramite un elettrodo di prova a contatto con esso.

Scarica elettrostatica: la scarica elettrostatica viene applicata avvicinando l'elettrodo di prova al dispositivo (senza contatto diretto).

Ogni tipo di scarica ha diversi livelli di test di tensione per simulare l'intensità della scarica elettrostatica che potrebbe essere riscontrata in vari ambienti. I livelli di test standard definiti in IEC 61000-4-2 sono i seguenti:

Livelli di scarica a contatto:

  • Livello 1: 2 kV
  • Livello 2: 4 kV
  • Livello 3: 6 kV
  • Livello 4: 8 kV
  • Livello speciale: > 8 kV (Livelli di tensione più elevati possono essere definiti dall'utente in base alle effettive esigenze)

Livelli di scarico dell'aria:

  • Livello 1: 2 kV
  • Livello 2: 4 kV
  • Livello 3: 8 kV
  • Livello 4: 15 kV
  • Livello speciale: > 15 kV (Allo stesso modo, l'utente può definire livelli di tensione più elevati in base alle effettive esigenze)

Solo per i display LCD, il test massimo è il livello 4.

 

2. Procedura di prova

Durante il processo di collaudo effettivo, l'attrezzatura deve essere sottoposta a una serie di operazioni di scarica elettrostatica prescritte per garantire che possa resistere all'ambiente di scarica elettrostatica previsto. La procedura di collaudo specifica include:

1) Selezione del livello di prova: Scegliere il livello di prova appropriato (da Livello 1 a Livello 4 o un livello speciale superiore) in base all'ambiente di utilizzo previsto dell'apparecchiatura.

2) Impostazione dell'attrezzatura di prova: Utilizzare una pistola a scarica elettrostatica e altre apparecchiature di prova necessarie, come specificato dalla norma IEC 61000-4-2.

3) Metodi di scarico:

  • Scarica del contatto: Mettere a contatto diretto la punta della pistola di scarica con le parti metalliche dell'attrezzatura.
  • Scarico dell'aria: Avvicinare gradualmente la punta della pistola di scarica alle parti non metalliche dell'attrezzatura, fino a quando non si verifica la scarica.

4) Ripetere la scarica: In genere, sono necessarie più scariche (solitamente 10 o più) in ciascun punto di prova per verificare l'immunità alle scariche elettrostatiche dell'apparecchiatura su tutti i punti di prova.

5) Osservazione e registrazione: Dopo ogni scarica, osservare la risposta dell'apparecchiatura (ad esempio riavvio, perdita di dati, guasto funzionale, ecc.) e registrare i risultati del test.

 

3. Principali fenomeni di fallimento dei test ESD dello schermo LCD

Quando uno schermo LCD non supera un test ESD (scarica elettrostatica), si osservano comunemente i seguenti fenomeni:

1) Schermo tremolante or lampeggiante: Il display potrebbe tremolare o lampeggiare in modo intermittente a causa dell'instabilità causata dalle scariche elettrostatiche.

2) Permanent Mostra artefatti: Sullo schermo potrebbero apparire linee, macchie o distorsioni permanenti, che indicano danni al pannello LCD o ai circuiti.

3) allo Blocco: il display potrebbe bloccarsi o non rispondere più, rendendo necessario un riavvio o uno spegnimento/accensione per ripristinarlo.

4) Distorsione del colore: I colori sullo schermo potrebbero risultare distorti o non corretti, il che potrebbe essere dovuto a danni al driver del display o ad altri componenti elettronici.

5) Perdita della funzionalità di visualizzazione: Lo schermo potrebbe diventare completamente vuoto o non visualizzare alcuna immagine, il che suggerisce un guasto più grave dei componenti interni dello schermo.

6) Malfunzionamento della funzione touch (se applicabile): negli schermi LCD touch, la funzione touch potrebbe non rispondere più o funzionare in modo irregolare dopo un evento ESD.

7) Riavvii imprevisti: Il dispositivo potrebbe riavviarsi inaspettatamente a causa dell'ESD che colpisce i circuiti di controllo o di gestione dell'alimentazione del dispositivo.

8) Perdita o danneggiamento dei dati: Potrebbe verificarsi una perdita o un danneggiamento dei dati, in particolare se l'ESD colpisce la memoria o i componenti di archiviazione.
Questi fenomeni indicano che lo schermo LCD o i relativi componenti elettronici sono stati compromessi da scariche elettrostatiche, rendendo necessari ulteriori accertamenti e potenzialmente una schermatura aggiuntiva o una protezione del circuito.

 

4. Misure di miglioramento delle scariche elettrostatiche (ESD)

1) Misure preventive durante la fase di progettazione

a. Progettazione a livello di scheda

  • Progettazione del piano di terra: Assicurarsi che il PCB abbia un piano di massa completo per migliorare la sua resistenza alle interferenze. Un piano di massa solido aiuta a fornire un percorso a bassa impedenza per il flusso di corrente, riducendo efficacemente il rumore e migliorando la compatibilità elettromagnetica (EMC) complessiva della scheda.
  • Dispositivi di protezione ESD: Aggiungere dispositivi di protezione ESD su linee di segnale critiche, come diodi TVS (Transient Voltage Suppression) e condensatori di protezione ESD. Questi componenti aiutano a bloccare i picchi di tensione e a dissipare in modo sicuro l'energia ESD, proteggendo i circuiti sensibili da eventuali danni.
  • Ottimizzazione del percorso di ritorno del segnale: Ottimizza i percorsi di ritorno del segnale per ridurre al minimo la corrente ESD che passa attraverso i circuiti critici. Percorsi di ritorno progettati correttamente assicurano che le correnti ESD siano dirette lontano dalle aree sensibili, riducendo il potenziale di danni al circuito e migliorando la resilienza ESD complessiva.

b. Progettazione dell'involucro

  • Rivestimento conduttivo: Applicare un rivestimento conduttivo all'interno degli involucri in plastica per fornire un effetto schermante. Questo rivestimento aiuta a bloccare e dissipare le scariche elettrostatiche (ESD), proteggendo i componenti interni.
  • Messa a terra dell'involucro metallico: Assicurarsi che l'involucro metallico sia correttamente messo a terra per fornire un percorso efficace per la scarica ESD. Una buona messa a terra aiuta a dissipare in modo sicuro l'elettricità statica lontano dai dispositivi elettronici sensibili.
  • Aumentare l'area di messa a terra tra il telaio metallico del TFT LCD e il PCB del prodotto: Espandere l'area di messa a terra tra il telaio metallico del TFT LCD e il PCB del prodotto. Ciò aiuta a creare un percorso ESD più efficace e migliora l'immunità complessiva del dispositivo alle scariche elettrostatiche.
  • Aumentare lo spazio di galleggiamento tra l'involucro e il touch screen TFT: Aumentare lo spazio libero tra l'involucro e il touch screen TFT. Uno spazio più ampio può aiutare a ridurre al minimo l'impatto diretto delle ESD sul touch screen, offrendo più spazio per la dissipazione delle potenziali scariche senza influire sui componenti sensibili.

2) Ottimizzazione del cablaggio e del layout

  • Protezione dei componenti critici: Posizionare i componenti sensibili lontano dalle aree che potrebbero entrare in contatto con ESD, come pulsanti, connettori e interfacce. Ciò riduce il rischio che l'ESD raggiunga questi componenti e ne causi danni.
  • Cavi di messa a terra corti: Ridurre al minimo la lunghezza dei cavi di messa a terra per ridurre la resistenza di terra e l'induttanza. Percorsi di messa a terra più corti forniscono un percorso più efficiente per la dissipazione delle correnti ESD, migliorando la protezione complessiva.
  • Zone di isolamento: Crea zone di protezione ESD dedicate sul PCB per isolare i circuiti sensibili dalle aree che potrebbero entrare in contatto con ESD. Ciò può comportare l'aggiunta di barriere, piani di messa a terra o tracce di protezione per proteggere i componenti critici da potenziali percorsi di scarica.

3) Filtraggio e buffering

  • Condensatori di filtraggio: Aggiungere condensatori di filtraggio alle linee di segnale critiche per assorbire gli impulsi ESD.
  • Resistori in serie: Posizionare piccole resistenze in serie con le linee del segnale per limitare la corrente ESD.

4) Filtraggio e buffering

  • Condensatori di filtraggio: Aggiungere condensatori di filtraggio sulle linee di segnale critiche per assorbire gli impulsi ESD.
  • Resistori in serie: Posizionare piccole resistenze in serie con le linee del segnale per limitare la corrente ESD.

5) Schermatura e messa a terra

  • Coperture schermanti: Installare coperture schermanti in metallo o ITO (ossido di indio e stagno) sui monitor LCD per ridurre l'impatto diretto delle scariche elettrostatiche.
  • Ottimizzazione del percorso di messa a terra: Assicurarsi che le coperture di schermatura, i rivestimenti conduttivi e gli involucri metallici abbiano buoni collegamenti di messa a terra per formare un percorso di scarica ESD a bassa impedenza.

6) Protezione dell'interfaccia e dei pulsanti

  • Protezione dell'interfaccia: Aggiungere dispositivi di protezione ESD, come diodi TVS, alle interfacce di ingresso e di uscita del display.
  • Protezione dei pulsanti: Progettare una schermatura e una messa a terra adeguate per i pulsanti per ridurre le interferenze ESD condotte attraverso di essi.

7) Gestione della linea di alimentazione e di terra

  • Trasformatori di isolamento: Utilizzare trasformatori di isolamento per separare la sezione di potenza da quella del segnale, riducendo la possibilità di conduzione di scariche elettrostatiche attraverso l'alimentatore.
  • Gestione della linea di terra: Aggiungere induttori di modo comune e condensatori di filtraggio all'ingresso di alimentazione per ridurre la possibilità di conduzione di scariche elettrostatiche attraverso le linee elettriche.

8) Test e convalida del prodotto

  • Test sulle armi ESD: Utilizzare una pistola ESD per test simulati per identificare i punti deboli e implementare misure correttive.
  • Validazione ripetuta: Eseguire ripetuti test ESD in diversi ambienti per garantire l'efficacia delle misure correttive.

9) Selezione del materiale

  • Materiali antistatici: Scegliere materiali con proprietà antistatiche per l'involucro del monitor, come la plastica antistatica.
  • Gomma conduttiva: Utilizzare gomma conduttiva su pulsanti e interfacce per migliorare la capacità antistatica.

 

5. Esempi specifici di miglioramento

1) Protezione SD per interfacce monitor

Per proteggere le interfacce HDMI, VGA, USB e altre di un monitor dalle scariche elettrostatiche (ESD), prendere in considerazione le seguenti strategie di protezione:

  • Diodi TVS paralleli: Installare diodi di soppressione della tensione transitoria (TVS) in parallelo sulle linee di segnale di HDMI, VGA, USB e altre interfacce. I diodi TVS aiutano a bloccare i picchi di tensione causati da ESD, proteggendo i circuiti sensibili da sovratensioni ad alta tensione.
  • Aggiunta di piccoli condensatori: Posizionare piccoli condensatori vicino alle interfacce per formare filtri passa-basso. Questi condensatori aiutano ad assorbire e filtrare gli impulsi ESD ad alta frequenza, proteggendo ulteriormente i componenti interni del monitor.

 

2) Protezione ESD per i pulsanti

Per proteggere i pulsanti dalle scariche elettrostatiche (ESD), è possibile adottare le seguenti misure:

  • Cuscinetti in gomma conduttiva: Posizionare cuscinetti in gomma conduttiva tra i pulsanti e la scheda di circuito per garantire una messa a terra efficace quando i pulsanti vengono premuti. La gomma conduttiva fornisce un percorso per l'ESD per dissiparsi in modo sicuro a terra, riducendo il rischio di danni al circuito.
  • Resistori in serie: Inserire piccole resistenze in serie con le linee dei pulsanti. Queste resistenze aiutano a limitare la corrente ESD che potrebbe fluire nel circuito, fornendo una protezione aggiuntiva per i componenti sensibili riducendo l'impatto degli impulsi ESD.

3) Protezione ESD per linee elettriche

Per proteggersi dalle scariche elettrostatiche (ESD) attraverso le linee elettriche, è possibile adottare le seguenti misure:

  • Induttanze di modo comune: Installare induttori di modo comune all'ingresso di alimentazione. Questi induttori aiutano a sopprimere il rumore di modo comune e a ridurre la quantità di energia ESD che può essere condotta attraverso le linee elettriche.
  • Condensatori X/Y: Utilizzare condensatori X e Y all'ingresso di alimentazione per filtrare gli impulsi ESD condotti attraverso le linee di alimentazione. I condensatori X sono posizionati tra la linea e il neutro, mentre i condensatori Y sono collegati tra la linea/neutro e la terra. Insieme, formano una rete di filtraggio efficace per assorbire e mitigare gli impulsi ESD ad alta frequenza.

4) Ripristinare il pin con il circuito RC

Per proteggere il pin di reset da ESD e garantire un funzionamento stabile, è possibile aggiungere un circuito RC (resistore-condensatore). I valori suggeriti per i componenti sono:

  • R1 = 1 kΩ (1 kilo-ohm): Questa resistenza aiuta a limitare la corrente che scorre verso il pin di reset, fornendo un buffer contro i picchi di tensione improvvisi dovuti a ESD.
  • C1 = 0.1 µF (microfarad):Questo condensatore agisce come un filtro, attenuando eventuali variazioni rapide di tensione e garantendo stabilità al segnale di reset.
  • C2 = 0.047 µF (microfarad):È possibile posizionare un condensatore aggiuntivo in parallelo per perfezionare ulteriormente il filtraggio, assicurando che il pin di reset sia meno suscettibile al rumore ad alta frequenza e agli impulsi ESD.

Questo circuito RC aiuta ad attenuare il rimbalzo del pin di reset e fornisce una protezione aggiuntiva contro le scariche elettrostatiche e le fluttuazioni transitorie della tensione.

5) Aggiunta di un anello ESD

Si consiglia di aggiungere dispositivi di protezione TVS ESD nei punti di contatto elettrostatico per sfruttare le loro proprietà antistatiche, formando un percorso di scarica ESD e migliorando la protezione. Inoltre, includere un anello di scarica elettrostatica (anello ESD) sul pannello. Questo anello fornisce un percorso verso terra per la scarica elettrostatica, proteggendo così le linee VCOM e Gate da potenziali danni.

 

6) Aggiungere un TVS in ogni punto VCOM

Si consiglia di aggiungere un diodo TVS (Transient Voltage Suppression) in ogni punto VCOM per una maggiore protezione ESD. In particolare, utilizzare ULC0511CDN in un package DFN1006 di LeiMao Electronics. Questo componente è stato applicato con successo e ha mostrato risultati soddisfacenti tra molti clienti di display.

7) Tracce esposte sul pannello

Applicare colla o nastro isolante su tutte le tracce esposte sul pannello. Ciò aiuta a prevenire cortocircuiti accidentali e protegge le tracce dai danni ESD.

8) Pin non utilizzati

I pin inutilizzati non devono essere lasciati flottanti; al contrario, devono essere collegati a MVDDL (minimum voltage differential digital logic). Ciò impedisce ai pin flottanti di rilevare rumore o causare comportamenti indesiderati nel circuito.

9) Ripristino del software

Implementare una funzione di reset software. Ciò consente al sistema di recuperare da condizioni impreviste o malfunzionamenti dovuti a eventi ESD o altri problemi, ripristinando il software a uno stato noto di buon funzionamento.

10) Esempio: schermo LCD per auto

Descrizione del problema:Durante il test di scarica elettrostatica (ESD), lo schermo ha superato la prova con scarica a contatto di ±6 kV, ma non è riuscito a superare la prova con scarica in aria di ±8 kV.

Analisi: Lo schermo LCD è collegato al controller principale tramite cavi e il tipo di interfaccia utilizzato è LVDS (Low-Voltage Differential Signaling). Attualmente, gli schermi di grandi dimensioni utilizzano principalmente interfacce differenziali LVDS e VBO (Video Bus Output), che sono efficaci nel sopprimere le interferenze in modalità comune. Lo sfarfallio dello schermo osservato durante i test potrebbe essere causato da interferenze che interessano i cavi LVDS. È stata applicata una scarica di contatto di 500 V-1000 V a ciascuna linea di segnale dei cavi LVDS e si è scoperto che lo sfarfallio dello schermo si verificava a 500 V-1000 V su entrambe le coppie di linee di clock differenziali. Ciò ha confermato che i segnali di clock differenziali sono particolarmente sensibili alle interferenze ESD.

Soluzione: Aggiungere perle di ferrite (anelli magnetici) alle linee LVDS. Dopo aver aggiunto gli anelli magnetici, sono stati eseguiti nuovamente i test ESD, che sono stati superati con successo. La perla di ferrite scelta ha la seguente curva caratteristica di impedenza di frequenza:
[Includere qui la curva caratteristica dell'impedenza di frequenza della perlina di ferrite, se disponibile in formato visivo.]
Grazie all'implementazione di queste sfere di ferrite, la suscettibilità alle interferenze ESD è stata notevolmente ridotta, stabilizzando i segnali di clock differenziali e prevenendo lo sfarfallio dello schermo.

11) Metodi antistatici per diversi contenitori

I display LCD TFT sono facilmente influenzati da interferenze elettromagnetiche (EMI) e scariche elettrostatiche (ESD), soprattutto quando hanno touchscreen integrati. Per quanto riguarda le ESD, i display LCD TFT sono montati a filo sulla parte esterna del dispositivo. Le scariche possono raggiungere i bordi della cornice LCD e non vengono completamente dissipate dall'involucro del prodotto.

Guardandolo più in dettaglio, la cornice di uno schermo LCD è solitamente collegata alla massa del segnale (GND) del PCB del prodotto. Pertanto, qualsiasi corrente scaricata può fluire nella scheda del dispositivo. La soluzione dipende dal fatto che l'involucro del prodotto finale sia conduttivo o non conduttivo.

  • Contenitore conduttivo (metallico): Assicurare una salda saldatura elettrica su tutte le superfici tra la cornice LCD e i bordi del gradino della cornice. Utilizzare un rivestimento conduttivo trasparente, come ITO (ossido di stagno e indio), con resistività superficiale che si estende fino ai bordi del gradino della cornice.
  • Custodia non conduttiva: Fornire il display LCD TFT come punto di ingresso per ESD. Utilizzare cavi piatti schermati per collegare il telaio LCD alla terra del PCB; aumentare lo spazio di isolamento (flottante) tra l'involucro del prodotto e il modulo display LCD.

12) Esempio: problema schermata bianca/schermata blu

Con "schermo bianco" o "schermo blu" si intende lo schermo del modulo che visualizza solo la retroilluminazione, come avviene all'accensione iniziale, senza alcuna risposta anche quando si regola il contrasto.
Questo problema si verifica perché durante il funzionamento si verifica un'interferenza sulle linee di alimentazione del modulo (VDD o VSS) o sulla linea del segnale RESET, causando il reset del modulo. Il reset determina l'inizializzazione dei registri interni del modulo e lo spegnimento del display.

Soluzione:

  • Se l'interferenza si verifica sulle linee di alimentazione, si consiglia di aggiungere un condensatore di disaccoppiamento (10 µF) e un condensatore di filtraggio (0.1 µF/0.01 µF) tra le linee di alimentazione VDD e VSS, il più vicino possibile al modulo.
  • Se l'interferenza si verifica sulla linea del segnale RESET, è consigliabile aggiungere un condensatore di filtraggio (con una capacità di 0.1 µF o 0.01 µF) tra la linea del segnale RESET e VSS, il più vicino possibile al modulo.
    La scelta dei valori del condensatore deve essere determinata in base ai risultati effettivi dei test.

13) Il display mostra caratteri errati o pixel casuali (errori di dati) che possono essere risolti solo spegnendo e riaccendendo il dispositivo

Questo problema si verifica perché viene applicata un'interferenza ai segnali di controllo, causando la modifica dei parametri del registro. In genere, quando si visualizzano i dati, non si verifica alcuna scrittura ripetuta sui parametri del registro di lavoro principale, il che porta al problema descritto.

Soluzione:
Se sono presenti interferenze sulle linee di trasmissione:

  • Utilizzare perle di ferrite oppure schermare le linee con materiali come fogli di stagno o sottili fogli di rame.
  • Modificare il percorso delle linee di trasmissione per evitare aree con interferenze.
  • Ridurre la lunghezza delle linee di trasmissione o aggiungere driver di linea per aumentare la potenza di trasmissione e migliorare l'immunità ai disturbi.

14) Cosa fare se non si riescono a trovare i punti di interferenza o le precauzioni del circuito non sono sufficienti per eliminare l'interferenza?

Se non è possibile identificare l'interferenza o le precauzioni del circuito non riescono a prevenirne l'impatto, prendere in considerazione le seguenti soluzioni:
Inizializzazione periodica del registro: Invece di usare il segnale RESET, esegui operazioni direttamente sui registri per l'inizializzazione. Se si verifica un crash e non può essere recuperato, usa il segnale RESET per l'inizializzazione. Tuttavia, questo potrebbe causare sfarfallio dello schermo durante la visualizzazione normale. Per garantire che la visualizzazione normale non sia influenzata dall'inizializzazione:
a. Utilizzare i dati di lettura del registro per l'inizializzazione: Utilizzare i dati letti dai registri, come la lettura delle parole di stato del display o dati specifici dell'unità SRAM, come base per determinare se è necessaria l'inizializzazione.
b. Utilizzare il modulo display negativo con controllo della retroilluminazione: Per i moduli con display negativo, spegnere la retroilluminazione quando non è in uso, rendendo difficile vedere il contenuto del display. Quando è necessario osservare il contenuto del display, accendere la retroilluminazione, usando questo momento come punto per reinizializzare il modulo, il che è meno evidente.

15) Il test di interferenza elettrostatica sull'involucro del prodotto (in particolare sul pannello del prodotto) provoca errori di visualizzazione o schermate bianche sul modulo

Questo tipo di interferenza è causato principalmente dal telaio metallico o dal vetro del modulo che interferisce con i circuiti del modulo. Per migliorare questa situazione, prendi in considerazione i seguenti metodi:

  1. Collegare a terra il telaio metallico del modulo.
  2. Collegare il telaio metallico del modulo al VSS (terra del circuito).
  3. Lasciare il telaio metallico del modulo sospeso (non collegato a nulla).
  4. Aggiungere un cuscinetto isolante tra il telaio metallico del modulo e l'involucro metallico; più spesso è il cuscinetto isolante, maggiore sarà la riduzione dell'elettricità statica.

Questi quattro metodi dovrebbero essere testati sul prodotto reale per determinare quale sia il più efficace.

16) Schermata bianca o errori di visualizzazione si verificano anche senza una fonte di interferenza esterna
Questa situazione rientra anche nell'interferenza, ma è dovuta all'interferenza interna del sistema, causata principalmente da conflitti software. Il primo passo è identificare il pattern di quando si verifica l'interferenza. Tali problemi hanno maggiori probabilità di verificarsi durante il processo di scrittura del modulo, portando al blocco del modulo o alla visualizzazione di errori.
Le cause più comuni includono:

  • Routine di interrupt che interferiscono durante le operazioni del modulo (modalità di indirizzamento I/O), causando operazioni errate come segnali di controllo o dati modificati, che possono causare il blocco del modulo o una visualizzazione errata.
    Soluzione: Disattivare le risposte di interruzione durante il funzionamento del modulo per evitare interferenze durante i processi critici.

17) Esempio: quando si utilizza un display TFT e uno chassis di prodotto in metallo, è stato condotto un test di scarica elettrostatica (ESD) da 8000 V, che ha causato la visualizzazione di uno schermo distorto sul display. Il ripristino e la reinizializzazione del modulo non hanno avuto alcun effetto e il dispositivo ha dovuto essere spento e riavviato per tornare al normale funzionamento. Le normative del settore non consentono la messa a terra dello chassis.
Come soluzione, lo chassis in metallo è stato sostituito con un involucro in acrilico (vetro organico) e un programma di aggiornamento (inizializzazione) a ciclo temporizzato è stato aggiunto alla routine software principale. Durante il test ESD, quando il modulo LCD viene ripristinato a causa di scariche elettrostatiche, il programma di aggiornamento (inizializzazione) corregge il problema, causando solo un breve sfarfallio prima di tornare al normale funzionamento, superando così il test.

18) Esempio: utilizzando un display TFT, è stato condotto un test di scarica elettrostatica (ESD) da 8 kV sullo chassis del prodotto, con conseguente assenza di visualizzazione sul modulo
Per migliorare questo, sono stati aggiunti un condensatore da 330μF e un diodo di protezione da sovratensione (P6K1) al pin di alimentazione del modulo, e un condensatore da 330μF è stato aggiunto all'uscita (VOUT) dell'alimentatore del driver. Queste misure hanno migliorato significativamente la situazione. Inoltre, il telaio metallico del modulo è stato isolato dallo chassis, mantenendo uno spazio di 2 mm, il che ha contribuito a superare il test ESD.
Tuttavia, nonostante questi miglioramenti, c'erano ancora occasionali casi di assenza di visualizzazione. Per risolvere completamente questo problema, è stata aggiunta una routine di inizializzazione periodica al programma per reimpostare il modulo e recuperare dalle interferenze. Ciò ha risolto completamente il problema delle interferenze del display.

19) Esempio: quando si utilizza un display TFT, durante un test in cui un segnale di interferenza di gruppo di impulsi positivi da 4 kV, 150 Hz è stato applicato alla linea di alimentazione principale del sistema, il display ha mostrato caratteri distorti
Per risolvere questo problema, è stato aggiunto un assorbitore di sovratensione alla linea di alimentazione all'interfaccia del modulo LCD e la lunghezza delle linee di trasmissione ridondanti è stata ridotta. Queste misure hanno consentito al sistema di superare il test.

20) Quando si utilizza un display TFT su un armadio elettrico, il modulo non mostrava alcun display sotto interferenza elettromagnetica ad alta tensione
Per risolvere questo problema, l'alimentatore di sistema è stato sostituito con un alimentatore isolato. Un condensatore da 0.01μF è stato collegato al pin /RESET del modulo, il ponticello che collega il telaio metallico del modulo al VSS è stato scollegato ed è stato aggiunto un cuscinetto isolante per isolare il telaio metallico del modulo dall'armadio elettrico.

21) Il cavo di collegamento tra il display TFT e la scheda madre del sistema è lungo oltre 700 mm. Quando si scrivono ripetutamente dati grafici, il lato destro della grafica duplica progressivamente il byte più a destra dei dati grafici

Le misurazioni della forma d'onda del segnale di ingresso all'interfaccia del modulo erano buone, con /WR = 0 larghezza di 2μs. L'aggiunta di condensatori e resistori pull-up ai segnali di interfaccia non ha mostrato alcun miglioramento significativo. L'accorciamento del cavo e l'aggiunta di perline di ferrite hanno fornito un miglioramento evidente, ma non hanno risolto completamente il problema.
L'inserimento di un circuito di trigger di Schmitt (74HC14) nella linea di segnale /WR ha risolto completamente il problema. Inoltre, l'inserimento di un resistore da 680Ω nella linea di segnale /WR ha anche ottenuto una soluzione completa.

22) Esempio: schermata blu sul display LCD

Durante i test ESD (scarica elettrostatica), un display industriale ha ricevuto schermate blu ogni volta che il sistema è stato testato a ±6kV sulla porta di rete, USB e porta seriale, causando il crash del sistema. Si sarebbe ripristinato automaticamente dopo un ciclo di accensione e spegnimento, ma il test non è stato superato. La scheda era stata precedentemente sottoposta a molteplici revisioni di progettazione incentrate su messa a terra, filtraggio e isolamento, ma queste non avevano risolto il problema. Pertanto, questa volta, è stata adottata una strategia per diagnosticare e correggere la causa principale per identificare e risolvere i punti deboli del sistema.
Analisi e soluzione:
Sulla base del fenomeno osservato, si è sospettato che l'unità funzionale della CPU fosse influenzata da interferenze. Sono stati analizzati i pin della sottoscheda principale (circuito del modulo CPU) e i segnali sono stati identificati come particolarmente sensibili e inclini a interferenze ESD sulla base dell'esperienza pratica e della funzionalità del segnale.
Per identificare i segnali sensibili alle ESD, è stata utilizzata una pistola ESD per applicare scariche di contatto a tensioni di 100 V, 300 V, 600 V e 1000 V a vari pin di segnale sulla sotto-scheda principale. Durante questi test, il problema non si è più verificato, escludendo quei segnali come fonte del problema.
Un'ulteriore analisi dei circuiti sensibili sulla sotto-scheda principale ha rivelato che quando veniva applicata una scarica di contatto da 100 V al segnale sensibile DDR_CLK, il problema si ripresentava costantemente. Ogni volta che veniva applicata la scarica, il problema si replicava. La traccia DDR_CLK era larga 4 mil e il design non includeva i pad di prova, limitando le opzioni di mitigazione disponibili.
Per determinare se il campo elettromagnetico statico stava influenzando il segnale di clock DDR_CLK, un filo metallico collegato a terra è stato posizionato direttamente sopra la traccia DDR_CLK e la pistola ESD è stata utilizzata per scaricare il terminale in rame del filo di terra a 6 kV. Il problema è stato riprodotto entro cinque scariche, confermando che la radiazione elettromagnetica dell'ESD stava influenzando il segnale DDR_CLK e i componenti DDR.
Risoluzione:
Dopo aver confermato che la radiazione elettromagnetica stava influenzando il modulo DDR sulla scheda centrale e causando il ripetersi del problema ESD, è stato utilizzato un foglio di rame per schermare e mettere a terra l'area della scheda centrale, proteggendo i segnali DDR sensibili e il modulo. Dopo aver schermato il modulo della scheda centrale, sono state applicate scariche di contatto alle interfacce IO a ±6 kV, 8 kV e 10 kV, con ogni test che prevedeva 40 scariche consecutive. Il sistema ha continuato a funzionare normalmente, indicando che il problema era stato risolto.
Analisi delle cause:
Ulteriori verifiche hanno determinato che l'ESD che ha interessato l'intero sistema era dovuto all'accoppiamento radiativo o all'accoppiamento capacitivo. L'analisi ha mostrato che il percorso di scarica elettrostatica era il seguente: interfaccia IO → scheda singola PGND → piastra di supporto in metallo → telaio in metallo → coperchio del telaio → filo di terra.
Questo percorso spiega come l'ESD sia stata in grado di influire sui componenti sensibili, confermando la necessità di una schermatura e di una messa a terra aggiuntive per proteggere dalle interferenze.

Quando la copertura dello chassis non è avvitata sullo chassis metallico o quando la copertura non è in posizione, è stato osservato che non vi erano problemi di scariche elettrostatiche (ESD). Ciò ha escluso il problema dell'accoppiamento radiativo. In questo caso, il percorso di scarica ESD è il seguente: interfaccia IO → scheda singola PGND → piastra di supporto metallica → chassis metallico. Ciò suggerisce che vi è un accoppiamento capacitivo elettrostatico tra l'area DDR sensibile sulla scheda centrale e la copertura dello chassis (poiché sono molto vicine tra loro), come mostrato nel diagramma seguente.

In sintesi, nel diagramma seguente è mostrato un modello semplificato dell'accoppiamento elettrostatico sulla sottoscheda centrale dell'intero sistema:

Durante la diagnosi del problema, dopo aver aggiunto una copertura di schermatura alla sotto-scheda centrale, il modello di accoppiamento elettrostatico a questo punto è mostrato nello schema seguente.
Dal diagramma, si può vedere che dopo aver aggiunto una copertura di schermatura alla sotto-scheda centrale, l'energia elettrostatica dalla copertura posteriore dello chassis viene direttamente accoppiata alla schermatura metallica. Questa energia viene quindi scaricata a terra attraverso i pin di messa a terra della copertura di schermatura, impedendo così all'ESD di accoppiarsi direttamente al modulo sensibile alla DDR e risolvendo il problema.
Sulla base dell'analisi di cui sopra, il problema ESD è stato causato dall'accoppiamento capacitivo dell'interferenza elettrostatica tra la copertura posteriore del telaio e il circuito del modulo DDR.
Poiché la sotto-scheda core è un prodotto di piattaforma dell'azienda cliente e il circuito DDR sul modulo è altamente sensibile, si consiglia di utilizzare una copertura di schermatura per proteggere il sensibile modulo della sotto-scheda core sia per i test che per la produzione di massa. Questa soluzione è semplice, efficace e affidabile.

 

23) Protezione EMI per display LCD

L'approccio principale è quello di schermare i componenti che sono facilmente influenzati dalle interferenze elettromagnetiche.
a. Per componenti sensibili come il controller Touch e il driver LCD IC, utilizzare un tessuto di schermatura EMI per fornire protezione monolaterale o bilaterale.
b. Poiché alcuni schermi LCD emettono segnali ad alta frequenza, è possibile applicare la schermatura utilizzando una cornice metallica nella parte inferiore e uno strato di ITO (ossido di indio e stagno) nella parte superiore.

 

Requisiti unici per i controller touch nei touch screen dei veicoli elettrici a due ruote

Sebbene innumerevoli articoli sul futuro dei trasporti si concentrino sui veicoli elettrici a quattro ruote, sempre più mobilità fa affidamento su veicoli elettrici economici a due ruote, tra cui scooter, motociclette pesanti, motociclette elettriche, ciclomotori elettrici ed e-bike. Questi veicoli elettrici a due ruote stanno seguendo le tendenze di design dei veicoli elettrici a quattro ruote incorporando touchscreen per il controllo, sostituendo manopole fisiche, pulsanti e quadranti meccanici.

L'adozione di touchscreen consente ai progettisti di veicoli elettrici a due ruote di creare modelli dall'aspetto moderno, layout flessibili e design eleganti. Consente inoltre una facile personalizzazione in base a diversi modelli o persino a singoli veicoli. I sistemi di menu intuitivi possono soddisfare i requisiti di controllo, visualizzazione e funzionalità più complessi dei veicoli elettrici a due ruote, consentendo al contempo funzionalità a valore aggiunto come navigazione, sistemi di infotainment, pagamenti a distanza e sicurezza del veicolo.

I touchscreen dei veicoli elettrici a due ruote sono spesso esposti a condizioni ambientali esterne difficili, il che li rende vulnerabili a pioggia, neve, polvere o sabbia. Nei climi caldi, questi veicoli possono talvolta essere parcheggiati sotto la luce diretta del sole, esposti a intense radiazioni UV e infrarosse. Inoltre, sono soggetti a incidenti o danni deliberati.

Considerando questi fattori, i touchscreen per veicoli elettrici a due ruote dovrebbero idealmente avere un grado di protezione IP65/68 e un vetro di copertura spesso per salvaguardare i sensori touch sottostanti e i componenti del display LCD o OLED. Per prevenire danni da luce solare e radiazioni UV, sono richiesti filtri UV/IR e rivestimenti antiriflesso/antiriflesso devono essere applicati per migliorare la visibilità dello schermo in tutte le condizioni di illuminazione.

Di conseguenza, lo stack di display necessita di un design spesso e multistrato. Tuttavia, ogni strato aggiuntivo aumenta la distanza tra il dito e il sensore touch capacitivo, rendendo più difficile rilevare con precisione gli input touch sulla superficie dello schermo.

Nelle regioni fredde, i touchscreen sono spesso utilizzati da motociclisti che indossano guanti spessi, il che aumenta ulteriormente la distanza tra le dita e il sensore touch. Inoltre, pioggia o neve sullo schermo in caso di maltempo possono causare falsi tocchi o input mancati.

Un touchscreen di alta qualità non deve solo tracciare in modo affidabile il percorso di un dito che si muove sullo schermo, ma deve anche rilevare con precisione i gesti multi-dito eseguiti con guanti spessi in condizioni di bagnato, consentendo funzioni come la navigazione sulle mappe. I touchscreen devono soddisfare un'ampia gamma di requisiti ambientali, ponendo requisiti rigorosi sul controller IC del touchscreen, che deve affrontare le seguenti sfide di progettazione:

Pile di esposizione più spesse

I controller touchscreen devono supportare una flessibilità significativa per ospitare vari strati sopra il sensore touch nello stack del display. È richiesta una tecnologia avanzata con uno spessore equivalente di 10 mm o più, che consenta l'uso di rivestimenti antiriflesso e antiriflesso, insieme a un vetro di copertura spesso 4 mm e al funzionamento con guanti spessi 3 mm. In alternativa, i progettisti di touchscreen possono includere un'intercapedine d'aria tra lo schermo e il vetro, consentendo la sostituzione dello strato di vetro superiore senza dover sostituire l'intero display in caso di danni. Tuttavia, lo spessore aumentato rende più difficile per il controller touchscreen rilevare e decodificare accuratamente gli input touch. I controller devono essere all'altezza di questa sfida.

Prestazioni touch affidabili

I veicoli elettrici a due ruote sono solitamente utilizzati all'aperto per la maggior parte della loro durata. Gli algoritmi del controller touchscreen devono impedire che le gocce d'acqua vengano interpretate erroneamente come tocchi, rilevando solo input da dita o mani guantate. Il rilevamento capacitivo deve anche distinguere tra soluzioni detergenti conduttive (come la candeggina) e le loro miscele con acqua, assicurando che non si verifichino falsi tocchi.

Sicurezza funzionale

I veicoli elettrici a due ruote in tutto il mondo richiedono funzionalità di sicurezza funzionali per proteggere i motociclisti durante l'uso del touchscreen. Funzionalità come la navigazione e le chiamate in vivavoce durante la guida potrebbero rappresentare delle distrazioni. Gli schermi potrebbero dover essere conformi a standard di sicurezza come ISO 26262 (ASIL-B). I controller devono fornire funzioni di autotest, documentazione e linee guida per supportare la certificazione.

Sicurezza

Negli scenari di noleggio, i touchscreen possono essere utilizzati per immettere i PIN, garantendo l'accesso al veicolo agli affittuari. Supportano anche pagamenti contactless tramite carte di credito o smartphone. I controller touchscreen devono includere crittografia e autenticazione firmware per garantire la riservatezza dei dati.

Immunità al rumore

I circuiti del gruppo propulsore che azionano i motori elettrici generano rumore elettromagnetico irradiato e condotto. I caricabatterie basati su alimentazione a commutazione introducono rumore nelle linee elettriche dei veicoli e i sistemi di illuminazione possono causare rumore condotto. Anche i pannelli LCD o OLED possono emettere interferenze elettromagnetiche. Senza un controllo adeguato del rumore, queste fonti possono degradare la funzionalità del touchscreen. I controller devono includere algoritmi di filtraggio del rumore per evitare false attivazioni, specialmente durante il funzionamento.

Controllori touchscreen maXTouch® di Microchip

La serie maXTouch® di Microchip è dotata di funzionalità per soddisfare questi severi requisiti e migliorare l'esperienza touchscreen. Le funzionalità principali includono:

  • Supporta schermi da 2 a 34 pollici con vari rapporti di aspetto.
  • Compatibilità con vetri di copertura spessi fino a 10 mm e intercapedini d'aria di 0.2 mm o più.
  • Rilevamento preciso del tocco tramite guanti spessi 5 mm (ad esempio guanti da sci o da moto).
  • Resistenza all'umidità, prevenendo falsi contatti causati da gocce d'acqua, flussi, soluzione salina al 3.5% o soluzioni detergenti.
  • Messaggi crittografati e configurazioni PIN nascoste.
  • Interoperabilità con la tecnologia NFC (Near Field Communication).
  • Elevata immunità ai disturbi condotti (certificata secondo la Classe A IEC 61000-4-6).
  • Funzionalità di autodiagnosi e di reporting.
  • Supporto per i sistemi operativi Linux®/Android™.

Conclusione

I progetti di veicoli elettrici a due ruote sono complessi, proprio come i veicoli a quattro ruote. I progettisti aggiungono continuamente nuove funzionalità per soddisfare le aspettative in continua evoluzione dei consumatori. I touchscreen migliorati, supportati da controller touchscreen capaci, offrono la flessibilità necessaria per integrare queste funzionalità nei progetti dei veicoli. Affrontando requisiti unici e selezionando attentamente i controller touchscreen, le richieste dei progetti di veicoli elettrici a due ruote possono essere soddisfatte in modo efficace.

Cosa succede se uno schermo non può essere illuminato?

Riepilogo dei passaggi per risolvere i problemi quando lo schermo del display non si accende

Passo 1:
Fornire lo schema elettrico e il programma di test. In genere, il 95% dei clienti riesce ad accendere lo schermo del display con le informazioni.

Passo 2:
Se il display continua a non accendersi, il cliente deve determinare se il problema risiede nell'hardware o nel software. A questo punto, è meglio fornire al cliente un'unità demo. Ciò aiuta il cliente a confermare che il display stesso non è danneggiato e facilita notevolmente il processo di risoluzione dei problemi.

Passo 3:
Se il problema persiste, il cliente può condividere il suo schema di progettazione e il software con gli ingegneri della fabbrica per la revisione e l'identificazione di eventuali problemi. Questo passaggio dovrebbe risolvere il 99% dei problemi.

Passo 4:
Se il display continua a non accendersi dopo aver eseguito i passaggi precedenti, il cliente può inviare la scheda progettata ai tecnici della fabbrica per ulteriore assistenza nella risoluzione dei problemi.

Nota: alcuni clienti ci inviano l'MCU o il kit di valutazione (ad esempio, la scheda di sviluppo) che stanno utilizzando e ci chiedono di fornire suggerimenti di progettazione. Tuttavia, questo è molto impegnativo. Il mercato ha una vasta gamma di MCU e non è realistico per noi ingegneri avere familiarità con tutti loro.

Ad esempio, è simile a uno scenario in cui i nostri ingegneri sono esperti nella riparazione di auto Toyota, ma un cliente porta una Tesla e chiede una diagnosi. Gli ingegneri dovrebbero dedicare una notevole quantità di tempo allo studio e alla comprensione del nuovo sistema.

Ecco una descrizione dettagliata del problema:

Spesso riceviamo email dei clienti come questa:
"Ho problemi a far funzionare il display. Come posso fare?"

Quando si tratta di risolvere i problemi degli schermi che non si accendono, il problema rientra in genere in due categorie: hardware or Software.

Hardware:

Problemi di configurazione

Gli schermi LCD hanno spesso molti pin e le fabbriche potrebbero aver implementato configurazioni specifiche. Affidarsi semplicemente alla scheda tecnica per la risoluzione dei problemi può a volte essere molto impegnativo. I clienti non solo devono avere familiarità con il driver LCD, ma anche gestire configurazioni o guasti dei componenti, il che a volte può portarli alla frustrazione.

Una documentazione adeguata e schemi dettagliati sono essenziali per aiutare i clienti a superare queste sfide hardware.

Poiché i nostri ingegneri hanno già acceso con successo il display, la soluzione più semplice è quella di fornire al cliente lo schema elettrico della nostra configurazione di test per il display. Ciò rende chiaro a colpo d'occhio il nostro approccio alla configurazione del display e dei componenti.

Sebbene l'MCU del cliente possa differire da quella utilizzata dalla fabbrica nei test, spesso sono simili in termini di funzionalità. La condivisione di questo schema aiuta il cliente a evitare deviazioni non necessarie durante la risoluzione dei problemi.

Lo schema in genere si presenta così:

Quando tutto sembra corretto, ma il display Ancora non si accende:

A volte, anche quando tutte le configurazioni sembrano corrette, il display non si accende. Ciò potrebbe essere dovuto a comuni problemi fisici come:

  • Danni al display (ad esempio, a causa di difetti di manipolazione o di fabbricazione).
  • Rottura del FPC (circuito stampato flessibile), che interrompe la connessione elettrica.
  • Danni da scariche elettrostatiche (ESD), che può distruggere componenti sensibili.

Per display delicati e ad alta precisione, si consiglia di tenere a portata di mano almeno due unità di riserva per evitare tempi di fermo causati da danni.

Se il display continua a non funzionare, il cliente dovrebbe prendere in considerazione l'acquisto del nostro scheda dimostrativa or tavola di valutazioneQuesti forniscono un progetto di riferimento pre-testato e affidabile, riducendo significativamente il ciclo di sviluppo del cliente e aiutandolo a identificare se il problema risiede nella configurazione o nel display stesso.

 

Software (firmware)

Per alcuni display, la configurazione può essere molto complessa, specialmente con impostazioni come le configurazioni dei registri. Queste impostazioni spesso richiedono una comprensione e una programmazione meticolose, e persino gli ingegneri di fabbrica possono occasionalmente commettere errori.

La buona notizia è che Produttori di circuiti integrati in genere forniscono codice di esempio e a file di libreria, che gestiscono le attività più complesse. Includendo i file di libreria, gli ingegneri possono semplificare il loro flusso di lavoro:

c

Copia codice

#include

Ciò consente di importare nel programma le impostazioni predefinite del produttore di circuiti integrati. In seguito, gli ingegneri devono solo definire l'interfaccia e le funzioni desiderate.

Per i clienti che non hanno familiarità con i circuiti integrati che utilizziamo, è meglio fornire il Codice d'esempio dai nostri test di prodotto. Ciò li aiuta a evitare deviazioni non necessarie e semplifica notevolmente il loro processo di sviluppo.

Il codice di esempio può essere fornito in formati quali file .txt, .h (file esadecimali) o altri formati, tutti utili come riferimenti per il cliente.

Il codice di esempio in genere si presenta così:

In alternativa (quando si utilizza un IDE compilatore)

Con il supporto hardware e software di cui sopra, il 95% dei clienti riesce a risolvere i propri problemi. Tuttavia, alcuni clienti potrebbero non essere ancora in grado di accendere il display. Ciò potrebbe indicare un problema con la scheda madre del cliente.

Supportare la scheda madre del cliente è una sfida per la fabbrica, principalmente a causa della vasta gamma di controller che utilizzano. Gli ingegneri della fabbrica dovrebbero investire molto tempo nello studio approfondito del controller del cliente e del cablaggio del PCB.

Detto questo, se gli ingegneri di fabbrica hanno familiarità con i controller comunemente utilizzati, come il Serie 51, Serie STM32, o Serie Arduino, potrebbero essere in grado di aiutarti.

Se gli ingegneri di fabbrica conoscono la MCU del cliente, possono fornire supporto mirato offrendo:

  • Le metodo di connessione tra l'MCU e l'LCD (come mostrato nello schema seguente).
  • Corrispondente Codice d'esempio per la configurazione specifica.

Nota:

  1. Differenza tra scheda demo e scheda di valutazione (kit di valutazione):
    • Scheda demo:
      Progettato specificamente per dimostrare la funzionalità del display da parte della fabbrica. I clienti non possono, o trovano difficile, modificare le immagini o le configurazioni del display.
    • Commissione di valutazione:
      Più flessibile in quanto consente ai clienti di programmare e caricare le proprie immagini, o persino modificare le impostazioni di visualizzazione. Attualmente, offriamo due schede di valutazione convenienti:

      • JAZZ-MCU-01:
        Progettato per pilotare display con interfacce SPI, I2C, MCU/TTL a 8 bit o 16 bit. La fabbrica può precaricare le immagini fornite dal cliente oppure, se il cliente ha familiarità con i prodotti AGU, può caricare le proprie immagini.
      • JAZZ-HDMI-01:
        Progettato per pilotare display con interfacce RGB, LVDS o MIPI. Poiché utilizza HDMI, i clienti possono collegarlo a un computer per visualizzare direttamente le immagini e i video desiderati.
  2. Differenza tra software (codice) e firmware:
    • firmware:
      Il firmware è anch'esso codice, ma è utilizzato ai livelli inferiori dell'hardware. In genere, comporta impostazioni hardware fondamentali che vengono raramente modificate. Ad esempio, nei circuiti integrati di controllo touch, il firmware impostato in fabbrica spesso include impostazioni come sensibilità touch e curve di temperatura.
    • Codice (Software):
      Costruito sulla base del firmware, il software migliora la funzionalità dell'hardware implementando funzionalità avanzate. Consente la personalizzazione specifica dell'utente e operazioni di livello superiore.

Introduzione al chip driver del display touch incorporato (TDDI)

La tecnologia TDDI (Touch and Display Driver Integration) combina la funzionalità touch con il driver del display in un singolo chip, semplificando la struttura del display e migliorando le prestazioni. Nella tecnologia TDDI, il sensore touch è in genere integrato direttamente nel substrato di vetro del pannello del display, creando una soluzione touch e display all-in-one.

Nello specifico, la tecnologia TDDI incorpora il sensore touch tra il substrato del filtro colore e il polarizzatore dello schermo di visualizzazione, posizionando il sensore touch all'interno dello strato di vetro del display. Questo elevato livello di integrazione consente sia la funzionalità di visualizzazione che quella touch in una forma semplificata. Questo design rende il display più sottile, riduce la larghezza della cornice, migliora il rapporto schermo-corpo e semplifica la catena di fornitura. La struttura è la seguente:

  1. Le GFF (Vetro-Pellicola-Pellicola) La soluzione utilizza una struttura separata per display e touch, dove display e touch sono moduli indipendenti.
  2. Le Sulla cella la soluzione incorpora il sensore touch tra il substrato del filtro colore e il polarizzatore dello schermo di visualizzazione, posizionando il sensore touch sul vetro del display. Ciò unisce i moduli display e touch in uno, ma l'IC e l'FPC rimangono separati con due design distinti.
  3. Le TDI la soluzione integra completamente il sensore touch nel pannello TFT del display, unificando i moduli display e touch, IC e FPC in un unico design. Questa è una soluzione altamente integrata per la funzionalità display e touch.

Grazie al suo elevato livello di integrazione, la soluzione TDDI offre vantaggi quali un display più sottile, riduzione dei costi e una supply chain semplificata. È diventata la soluzione principale per gli schermi LCD negli smartphone. A partire dal 2020, la soluzione LCD TDDI ha rappresentato oltre il 50% delle applicazioni nella funzionalità touch e display per smartphone.

Le tendenze di sviluppo nella tecnologia di visualizzazione TDDI degli smartphone includono frequenze di aggiornamento elevate, cornici strette e alta integrazione funzionale.

(1) Vantaggi delle alte frequenze di aggiornamento

  1. Riduce lo sfarfallio e le vibrazioni nella visualizzazione delle immagini, contribuendo ad alleviare l'affaticamento degli occhi.
  2. Migliora le scene dinamiche nelle applicazioni di gioco, riducendo la sfocatura e lo screen tearing durante i movimenti rapidi.
  3. Migliora la fluidità durante le transizioni o lo scorrimento dello schermo, riducendo al minimo la sfocatura e l'effetto fantasma nelle immagini e nei video.

Requisiti per TDDI IC: Per supportare frequenze di aggiornamento elevate, i circuiti integrati TDDI necessitano di una ricezione dati MIPI più rapida, frequenze di oscillazione (OSC) più elevate, capacità di azionamento più elevate e velocità di risposta ed elaborazione più rapide.

Motore LTPS TDDI FHD: La produzione per i display a 144 Hz è stata completata, ma i 160 Hz sono ancora nella fase iniziale RFI (Request for Information), senza prodotti corrispondenti. Inoltre, la domanda di LCD TDDI a 160 Hz rimane poco chiara, quindi la maggior parte dei produttori sta adottando un approccio attendista.

Motore a-Si TDDI ad alta potenza: La produzione ha raggiunto i 90 Hz e un nuovo IC bump incassato ora supporta i 120 Hz. Per i display HD a 120 Hz, non ci sono colli di bottiglia tecnici o costi aggiuntivi. Una volta che saranno disponibili configurazioni di schede madri compatibili con i costi, i produttori hanno in programma di lanciare progetti, potenzialmente aggiornando i display HD a 120 Hz.

(2) Cornici strette e cornici inferiori ultra-strette per un design a schermo intero

I produttori stanno anche puntando a cornici ultra-sottili, soprattutto nella parte inferiore, per ottenere un'esperienza davvero a tutto schermo.

Soluzioni tecnologiche con cornice stretta:

  1. Disposizione dei pad:
    Le intrecciare disposizione, rispetto al senza interlacciamento design, può ridurre la cornice inferiore di circa 1 mm senza costi aggiuntivi o impatto sulle prestazioni. Quindi, dal 2017, l'interlacciamento ha sostituito il non-interlacciamento come scelta principale.
  2. Tipo di legame:
    Le COF La soluzione (Chip on Film) offre un vantaggio rispetto COG (Chip on Glass) in termini di realizzazione di cornici più strette. Tuttavia, COF aumenta i costi, rendendolo meno adatto per modelli LCD di fascia medio-bassa. Pertanto, COG rimane il tipo di legame primario per le soluzioni LCD TDDI.
  3. Disegno del cancello:
    Tra il 2018 e il 2019, i produttori di display e circuiti integrati hanno introdotto doppio cancello design per display HD a-Si per ottenere cornici inferiori più strette. Tuttavia, poiché il design dual gate presentava problemi di prestazioni ed era in conflitto con la tendenza all'elevata frequenza di aggiornamento emersa alla fine del 2019, il mercato lo ha rapidamente abbandonato. Attualmente, il tradizionale cancello singolo il design domina il TDDI per gli smartphone.
  4. Progettazione della protuberanza:
    Dopo l'interruzione dell'approccio a doppia porta, i produttori di vetro hanno proposto un nuovo protuberanza incassata design per ottenere cornici più strette. Questo design non aggiunge costi extra e non ha alcun impatto su altre aree di prestazioni. Si prevede che sostituirà gradualmente lo standard urto normale design, diventando l'approccio prevalente.

Schermo LCD FHD: Con un design demux della sorgente, la cornice inferiore nella tradizionale configurazione bump normale è già di circa 3.1 mm. La riduzione ottenuta passando al bump incassato è minima, quindi la domanda per questa modifica non è forte e rimane in fase di pre-ricerca.

HD a-Si: Il tradizionale design con bump normale ha una cornice inferiore di 4.0-4.2 mm, mentre il design con bump incassato può ridurla a 3.0-3.2 mm, ottenendo una riduzione di circa 1 mm. Questo approccio è prioritario per i prodotti HD ed è già in produzione per alcuni modelli di smartphone. La produzione su larga scala è prevista per la seconda metà del 2022, con bump incassato che dovrebbe gradualmente sostituire il bump normale come soluzione principale.

Ecco alcuni dei principali produttori di chip TDDI (Touch and Display Driver Integration) ed esempi dei loro prodotti:

  1. Novatek:
    • NT36525: Supporta display ad alta risoluzione, adatto per smartphone e tablet.
    • NT36523: Progettato per smartphone di fascia medio-alta, caratterizzato da frequenze di aggiornamento elevate.
  2. Focal Tech:
    • FT8756: Supporta la risoluzione Full HD (FHD), adatta agli smartphone.
    • FT8751: Un'opzione conveniente per dispositivi di fascia medio-bassa.
  3. himax:
    • HX8399: Supporta display ad alta risoluzione, adatto per smartphone e tablet.
    • HX8394: Adatto per smartphone di fascia media con buone prestazioni del display.
  4. Salomone Systech:
    • SSD2010: Supporta una risoluzione 454RGBx454, ideale per i dispositivi indossabili.
  5. Chipone:
    • ICNL9911C: Supporta la risoluzione HD/HD+, adatto per smartphone.
  6. Tecnologia TDY:
    • TD4160: Supporta frequenze di aggiornamento elevate e touch multi-dito, adatto per smartphone e tablet.
  7. Synaptics:
    • TD4303: Supporta la tecnologia dei pannelli ibridi in-cell, adatta agli smartphone.

Questi chip TDDI sono ampiamente utilizzati negli smartphone, nei tablet e nei dispositivi indossabili, offrendo un'elevata integrazione e prestazioni di visualizzazione e touch eccellenti.

In caso di domande sui requisiti di impermeabilizzazione del display e del touch, contattare Orient Display ingegneri di supporto

Introduzione al vetro di copertura per display

Cover Glass (Cover Lens) è utilizzato principalmente come strato più esterno dei touch screen. La materia prima principale per questi prodotti è il vetro piano ultrasottile, che offre caratteristiche quali resistenza agli urti, resistenza ai graffi, resistenza all'olio e alle impronte digitali e trasmissione della luce migliorata. Attualmente è ampiamente utilizzato in vari prodotti elettronici di consumo con funzionalità touch e display.

1. Classificazione del vetro

a. Vetro sodico-calcico: composto principalmente da SiO₂, con un contenuto aggiuntivo del 15% di Na₂O e del 16% di CaO.
b. Vetro alluminosilicato: Composto principalmente da SiO₂ e Al₂O₃.
c. Vetro al quarzo: Contiene oltre il 99.5% di SiO₂.
d. Vetro ad alto contenuto di silice: Contiene circa il 96% di SiO₂.
e. Vetro al piombo-silicato: Composto principalmente da SiO₂ e PbO.
f. Vetro borosilicato: Composto principalmente da SiO₂ e B₂O₃.
g. Vetro fosfato: Composto principalmente da anidride fosforica (P₂O₅).

I tipi da c a g sono raramente utilizzati nei display, pertanto non verranno trattati in questa sede.

2. Tecniche di lavorazione delle materie prime in vetro

a. Vetro float

Il vetro float viene prodotto utilizzando materie prime come sabbia marina, polvere di arenaria di quarzo, carbonato di sodio e dolomite. Questi materiali vengono miscelati e fusi ad alte temperature in una fornace. Il vetro fuso scorre continuamente dalla fornace e galleggia sulla superficie di un bagno di metallo fuso, formando un nastro di vetro piatto uniformemente spesso che viene lucidato a fiamma. Dopo il raffreddamento e l'indurimento, il vetro si separa dal metallo fuso e viene quindi ricotto e tagliato per creare un vetro piano trasparente e incolore. Il processo di formatura del vetro float viene completato in un bagno di stagno con gas protettivo, con conseguente distinzione tra il lato stagno e il lato aria del vetro.

b. Processo di overflow:

Nel processo di traboccamento, il vetro fuso entra nel canale di traboccamento dalla sezione di alimentazione e scorre verso il basso lungo la superficie di una lunga vasca di traboccamento. Il vetro converge sulla punta inferiore di un corpo a forma di cuneo sotto la vasca di traboccamento, formando un nastro di vetro. Dopo la ricottura, questo processo crea vetro piano. Questo metodo è attualmente una tecnica popolare per la produzione di vetri coprioggetto ultrasottili, che offre un'elevata resa di lavorazione, una buona qualità e prestazioni complessive eccellenti. A differenza del vetro float, il vetro di traboccamento non ha un lato stagno o un lato aria.

3. Introduzione al vetro sodico-calcico

a. Noto anche come vetro sodico (inglese: soda-lime glass), è lavorato con il metodo float, quindi è anche chiamato float glass. A causa della presenza di una piccola quantità di ioni di ferro, il vetro appare verde se visto di lato, ed è quindi anche chiamato green glass.

b. Spessore del vetro sodico-calcico: 0.3–10.0 mm

c. Marche di vetro sodico-calcico:

  • Marchi giapponesi: Asahi Glass Co. (AGC), Nippon Sheet Glass Co. (NSG), Central Glass (CENTRAL), ecc.
  • Marchi cinesi: CSG Holding, Xinyi Glass, Luoyang Glass, AVIC Sanxin, Jinjing Group, ecc.
  • Marchio taiwanese: Taiwan Glass (TGC).

4. Introduzione al vetro ad alto tenore di alluminosilicato (vetro ad alto tenore di allumina)

a. Marchi di vetro ad alto tenore di alluminaStati Uniti: Corning Gorilla Glass, un vetro alluminosilicato ecologico prodotto da Corning Incorporated.Giappone: Dragontrail Glass, prodotto da AGC Inc. Questo vetro è comunemente noto come "Dragontrail Glass".Cina: Panda Glass, prodotto da Xuhong Company, è un vetro ad alto tenore di allumina. Altri produttori includono CSG Holding e Kibing Group.

b. Lavorazione del vetro di coperturaLe aziende coinvolte nella lavorazione del vetro di copertura includono Lens Technology, Boen Optics, Shenzhen Xinhao, G-Tech Optoelectronics, Jiangxi Firstar, BYD e altre.

5. Rinforzo chimico del vetro

a. Principio:

Il vetro è immerso in un bagno di sali fusi (KNO₃). L'elevata concentrazione di ioni K⁺ penetra nella superficie del vetro e sostituisce gli ioni Na⁺ all'interno del vetro. Poiché il raggio ionico di K⁺ è maggiore di quello di Na⁺, questa sostituzione aumenta la densità superficiale del vetro, generando uno stress compressivo sulla superficie. Questo processo aumenta la resistenza del vetro attraverso il rinforzo chimico.

 

b. Elementi di prova per il rafforzamento chimico

Profondità dello strato (DOL): indica la profondità dello strato di stress dopo che il vetro è stato rinforzato.

Sollecitazione compressiva (CS): rappresenta la sollecitazione compressiva superficiale del vetro rinforzato chimicamente.

Durezza superficiale: valutata mediante test di durezza con matita.

Test di caduta della palla: test distruttivo per valutare la resistenza del vetro agli urti.

Nota:

  1. Sulla base della nostra esperienza progettuale, consigliamo quanto segue: a. Utilizzare vetro spesso 1.1 mm per IK04.

    b. Utilizzare vetro spesso 1.8 mm per IK06.

    c. Utilizzare vetro spesso 3.0 mm per IK08.

    d. Utilizzare vetro spesso 6.0 mm per IK10.

  2. Vetro temperato fisicamente è consigliato principalmente quando la sicurezza è una priorità per il cliente. Questo perché, quando si rompe, il vetro temperato fisicamente si frantuma in piccoli pezzi granulari, a differenza del vetro temperato chimicamente, che può rompersi in schegge taglienti, rappresentando un pericolo per la sicurezza.
  3. Per vetro rinforzato chimicamentePer aumentare la sicurezza, la saldatura ottica o l'applicazione di una pellicola anti-rottura sulla superficie possono impedire che i frammenti di vetro si disperdano in caso di rottura.

6. Flusso del processo di produzione per lenti di copertura in vetro

Taglio → CNC (sagomatura, foratura, bordatura e smussatura) → Pulizia a ultrasuoni → Rinforzo chimico → Pulizia a ultrasuoni → Ispezione completa del vetro grezzo → Serigrafia → Cottura → Ispezione completa del vetro → Pulizia a ultrasuoni → Rivestimento AR superficiale → Rivestimento anti-impronta AF → Ispezione completa del vetro → Rivestimento con pellicola e imballaggio.

I passaggi chiave sono spiegati di seguito:

a. Taglio

La lastra di vetro originale viene tagliata con una fresa a disco diamantato e poi spezzata in pezzi rettangolari più grandi di 20-30 mm su ciascun lato rispetto alle dimensioni del prodotto finale.

b. CNC (sagomatura, foratura, bordatura e smussatura)

Utilizzando mole diamantate ad alta durezza che ruotano ad alta velocità, il substrato di vetro viene sottoposto a rettifica meccanica in eccellenti condizioni di raffreddamento e lubrificazione per ottenere le dimensioni strutturali desiderate. Sono progettate diverse forme di utensili e dimensioni di grana per soddisfare vari requisiti di lavorazione.

c. Rafforzamento chimico

Ad alte temperature, avviene uno scambio ionico tra il vetro e KNO₃, dove gli ioni di KNO₃ sostituiscono gli ioni nel vetro. A causa del raggio atomico più grande degli ioni di sostituzione, la superficie del vetro subisce uno stress compressivo dopo la tempra. Quando il vetro è sottoposto a una forza esterna, questo strato compressivo può compensare parte dello stress di trazione, impedendo al vetro di rompersi. Questo stress compressivo aumenta la resistenza del vetro alla flessione e all'impatto. I fattori che influenzano le prestazioni di resistenza del vetro temprato chimicamente (come i test di caduta a sfera e i test di flessione a quattro punti) includono: 1) Indicatori delle prestazioni di tempra del vetro (DOL, CS); 2) Difetti interni e superficiali del vetro (micro-crepe e graffi); 3) Scheggiature dei bordi e danni nascosti formati durante la lavorazione CNC; 4) Difetti intrinseci nella materia prima del vetro (impurità nella materia prima, aree irregolari, bolle d'aria e inclusioni, che sono fattori incontrollabili).

d. Lucidatura

Il materiale in vetro viene macinato e lucidato utilizzando una smerigliatrice a doppia faccia dotata di tamponi lucidanti e polvere lucidante. Questo processo rimuove le impurità superficiali e le micro-crepe, migliorando la levigatezza della superficie del vetro e riducendo la ruvidità. Il componente principale della polvere lucidante è l'ossido di cerio. Le particelle di polvere lucidante all'ossido di cerio sono poligonali con bordi distinti, con un diametro medio di circa 2 micron e una durezza di Mohs 7-8. La dimensione delle particelle e la purezza della polvere lucidante all'ossido di cerio influenzano direttamente il risultato della lucidatura.

e. Pulizia ad ultrasuoni

Quando le vibrazioni ad alta frequenza (28–40 kHz) vengono trasmesse al mezzo di pulizia, il mezzo liquido genera bolle di cavitazione quasi simili al vuoto. Quando queste bolle si scontrano, si fondono e si dissipano, creano raffiche di pressione localizzate di diverse migliaia di atmosfere all'interno del liquido. Tale pressione elevata fa sì che i materiali circostanti subiscano vari cambiamenti fisici e chimici, un processo noto come "cavitazione". La cavitazione può rompere i legami chimici nelle molecole dei materiali, portando a cambiamenti fisici (dissoluzione, adsorbimento, emulsificazione, dispersione) e cambiamenti chimici (ossidazione, riduzione, decomposizione, sintesi), rimuovendo efficacemente i contaminanti e pulendo il prodotto.

f. Stampa

Il principio di stampa prevede la creazione di uno stencil utilizzando materiali fotosensibili. L'inchiostro viene inserito nel telaio dello schermo e una spatola applica pressione per spingere l'inchiostro attraverso le aperture della maglia dello schermo sul substrato, formando motivi e testo identici al disegno originale.

g. Rivestimento

In condizioni di vuoto (10⁻³ Pa), una pistola elettronica emette un fascio di elettroni ad alta velocità per bombardare e riscaldare il materiale di rivestimento, facendolo evaporare e depositare sulla superficie del substrato, formando una pellicola sottile. L'attrezzatura di rivestimento è composta principalmente da un sistema di vuoto, un sistema di evaporazione e un sistema di monitoraggio dello spessore della pellicola. I rivestimenti comuni includono pellicole funzionali come AF (anti-impronta digitale), AR (anti-riflesso), AG (anti-riflesso), pellicole ad alta durezza, pellicole decorative come NCVM (Non-Conductive Vacuum Metallization) e pellicole iridescenti.

7. Classificazione IK

I gradi IK sono una classificazione internazionale che indica il grado di protezione fornito dagli involucri elettrici contro gli impatti meccanici esterni.

Le classificazioni IK sono definite da IK00 a IK10. La scala di classificazione IK identifica la capacità di un involucro di resistere a livelli di energia d'impatto misurati in joule (J) in conformità con IEC 62262 (2002).

La norma IEC 62262 specifica come deve essere montato l'involucro per la prova, le condizioni atmosferiche richieste, la quantità e la distribuzione degli impatti di prova e il martello d'impatto da utilizzare per ogni livello di classificazione IK. La prova viene eseguita da un tester d'impatto a pendolo Charpy.

IK00 Non protetto

IK01 Protetto contro urti da 0.14 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 0.25 kg lasciata cadere da 56 mm sopra la superficie d'impatto.

IK02 Protetto contro urti da 0.2 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 0.25 kg lasciata cadere da 80 mm sopra la superficie d'impatto.

IK03 Protetto contro urti da 0.35 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 0.25 kg lasciata cadere da 140 mm sopra la superficie d'impatto.

IK04 Protetto contro urti da 0.5 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 0.25 kg lasciata cadere da 200 mm sopra la superficie d'impatto.

IK05 Protetto contro urti da 0.7 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 0.25 kg lasciata cadere da 280 mm sopra la superficie d'impatto.

IK06 Protetto contro urti da 1 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 0.25 kg lasciata cadere da 400 mm sopra la superficie d'impatto.

IK07 Protetto contro urti da 2 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 0.5 kg lasciata cadere da 400 mm sopra la superficie d'impatto.

IK08 Protetto contro urti da 5 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 1.7 kg lasciata cadere da 300 mm sopra la superficie d'impatto.

IK09 Protetto contro urti da 10 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 5 kg lasciata cadere da 200 mm sopra la superficie d'impatto.

IK10 Protetto contro urti da 20 joule.
Equivalente all'impatto di una massa di 5 kg lasciata cadere da 400 mm sopra la superficie d'impatto.

 

Se hai domande sul vetro di copertura del display, contatta Orient Display ingegneri di supporto

 

L'analisi dei requisiti di impermeabilità per touch e display

Normalmente, per i nostri schermi, quando un cliente menziona l'impermeabilità, dobbiamo chiarire quale parte del display deve essere impermeabile.

Il prodotto deve essere impermeabile. Questo requisito è generalmente valido per i prodotti dotati di touchscreen. L'impermeabilità del retro del display dipende dall'involucro del cliente. Ci concentriamo principalmente sulla sigillatura tra la piastra di copertura e l'alloggiamento del cliente, nonché sulla sigillatura nella giunzione tra touchscreen e display.

  • La piastra di copertura del touchscreen deve essere impermeabile quando viene assemblata nel prodotto del cliente. Questo requisito è abbastanza comune e i clienti spesso hanno requisiti di dati specifici per la sigillatura, come una classificazione IP, che valuta la resistenza di un involucro contro l'intrusione di polvere o liquidi. In questo caso non ci resta che scegliere il nastro biadesivo 3M adeguato per ottenere il risultato desiderato. Se nel design non è presente alcun pannello a sfioramento, il polarizzatore non resisterà alla corrosione dell'acqua a lungo termine. Applicare uno strato protettivo acrilico sulla parte superiore dello schermo del display e fissarlo saldamente con la colla.
  • L'area tra lo schermo del display e il touchscreen deve essere impermeabile. Sebbene alcuni dei nostri touchscreen siano collegati al display con OCA, la parte del sensore è ancora esposta. Pertanto è necessario utilizzare il sigillante RTV per sigillare il perimetro attorno all'area di incollaggio tra il touchscreen e il TFT.
  • Funzionalità touchscreen impermeabile. In alcuni casi, i clienti potrebbero utilizzare il touchscreen mentre sono presenti gocce d'acqua. Il touchscreen deve funzionare correttamente in presenza di gocce d'acqua (funzione touch normale con acqua/nessun tocco falso dovuto alla caduta di gocce d'acqua). Per questa situazione, è necessario selezionare un IC touch appropriato e un design speciale del sensore per garantire una migliore affidabilità.
  • PCB impermeabile. A volte i clienti richiedono che il PCB sia impermeabile. In questo caso è necessario aggiungere uno strato di Conformal Coating sul PCB. Ciò comporta l'applicazione di una pellicola polimerica trasparente sul PCB, che mantiene la forma del circuito stampato e protegge i componenti elettronici sul PCB dai danni ambientali, migliorando ed estendendone così la durata. Per requisiti di resistenza agli agenti atmosferici più severi, l'intero circuito stampato è completamente incapsulato nella colla, immergendo efficacemente la scheda nell'adesivo. È essenziale che questa colla sia neutra, senza proprietà acide o alcaline, per prevenire la corrosione dei componenti.
  • Assemblea dell'alloggiamento. Dopo aver assemblato l'involucro, applicare del sigillante sulle giunture dell'involucro per garantire che l'intera parte hardware sia ermetica. Tuttavia, anche con queste misure non è possibile garantire che non penetri vapore acqueo, poiché le molecole d’acqua sono molto penetranti. L’obiettivo è ridurre al minimo l’ingresso. Incorpora prese d'aria traspiranti come le prese d'aria Gore che consentono il passaggio dell'aria ma bloccano l'acqua e l'umidità. A volte, utilizzando la saldatura laser per creare sigilli precisi e resistenti nell'involucro del dispositivo.
  • Altre idee per l'impermeabilizzazione
    • Isolamento: applicare composti di impregnazione attorno a connettori e cavi per sigillare eventuali punti di ingresso.
    • Connettori sigillati: utilizzare connettori e cavi impermeabili per impedire l'ingresso di umidità nei punti di connessione.
    • Incorporazione di essiccanti: posizionare gli essiccanti all'interno del dispositivo per assorbire l'eventuale umidità residua.

 

Grado di protezione IP: IP XX

Le due cifre che seguono IP indicano il livello di protezione che l'involucro del dispositivo fornisce contro l'ingresso di oggetti solidi e acqua. La prima cifra rappresenta il livello di protezione contro polvere e corpi estranei, mentre la seconda cifra indica il livello di umidità e resistenza all'acqua. Più alto è il numero, maggiore è il livello di protezione.

Ad esempio, una classificazione IP IP54:

  • IP: Designa il marchio di protezione.
  • 5: La prima cifra indica il livello di protezione contro il contatto e gli oggetti estranei.
  • 4: La seconda cifra indica il livello di protezione contro l'acqua.

La prima cifra (5) indica un livello di protezione contro la polvere e un ingresso limitato di particelle. La seconda cifra (4) indica il livello di protezione contro gli spruzzi d'acqua provenienti da qualsiasi direzione.

Livello di protezione dalla polvere

La prima cifra nel sistema di classificazione IP rappresenta il livello di protezione contro oggetti solidi, inclusa la polvere. Ecco i livelli possibili:

  • 0: Nessuna protezione contro il contatto e l'ingresso di oggetti.
  • 1: Protezione contro oggetti solidi superiori a 50 mm (es. contatto accidentale con le mani).
  • 2: Protezione contro oggetti solidi superiori a 12.5 mm (ad es. dita).
  • 3: Protezione contro oggetti solidi superiori a 2.5 mm (ad es. utensili, fili spessi).
  • 4: Protezione contro oggetti solidi superiori a 1 mm (ad esempio, la maggior parte dei cavi, viti).
  • 5: Protezione limitata contro l'ingresso di polvere (nessun deposito dannoso).
  • 6: Protezione completa contro l'ingresso di polvere.

Livello di protezione dell'acqua

La seconda cifra nel sistema di classificazione IP indica il livello di protezione contro l'ingresso di acqua. Ecco i livelli possibili:

  • 0: nessuna protezione.
  • 1: Protezione contro il gocciolamento verticale dell'acqua.
  • 2: Protezione contro la caduta dell'acqua in caso di inclinazione fino a 15 gradi.
  • 3: Protezione contro gli spruzzi d'acqua con un angolo fino a 60 gradi.
  • 4: Protezione contro gli spruzzi d'acqua da qualsiasi direzione.
  • 5: Protezione contro i getti d'acqua da qualsiasi direzione.
  • 6: Protezione contro potenti getti d'acqua.
  • 7: Protezione contro l'immersione in acqua fino a 1 metro di profondità.
  • 8: Protezione contro l'immersione continua in acqua oltre 1 metro.

Spiegazione della classificazione IP per l'immersione

  • 7: Il dispositivo può essere immerso in acqua alla pressione specificata per un periodo di tempo specificato, garantendo che la quantità di acqua in ingresso non raggiunga livelli dannosi.
  • 8: Il dispositivo può essere immerso continuamente in acqua alle condizioni concordate tra il produttore e l'utente, in genere più rigorose di quelle di IP67.

 

ISO 16750 e altri standard internazionali:

  1. Obbiettivo

I test di impermeabilità comprendono le seconde cifre caratteristiche da 1 a 8, corrispondenti ai livelli di protezione da IPX1 a IPX8.

  1. Contenuto del test di impermeabilità per vari livelli

(1)IPX1

  • Nome metodo: Prova di gocciolamento verticale
  • Apparecchiature di prova: Dispositivo per il test del gocciolamento e relativo metodo di prova
  • Posizionamento del campione: Posizionare il campione nella sua normale posizione di lavoro su un tavolo portacampioni rotante a 1 rotazione al minuto (r/min). La distanza dalla parte superiore del campione all'uscita di gocciolamento non deve superare i 200 mm.
  • Condizioni di prova:
    • Velocità di gocciolamento: 1.0 +0.5 mm/min
    • Durata della prova: 10 minuti

(2)IPX2

  • Nome metodo: Prova di gocciolamento inclinato
  • Apparecchiature di prova: Dispositivo per il test del gocciolamento e relativo metodo di prova
  • Posizionamento del campione: Inclinare il campione di 15 gradi rispetto alla sua normale posizione di lavoro, in quattro posizioni fisse, una per ciascuna direzione di inclinazione.
  • Condizioni di prova:
    • Velocità di gocciolamento: 3.0 +0.5 mm/min
    • Durata del test: 2.5 minuti per direzione di inclinazione (totale 10 minuti)

(3)IPX3

  • Nome metodo: Prova dell'acqua di spruzzatura
  • Apparecchiature di prova: Dispositivo di prova spruzzo oscillante o ugello spruzzatore
  • Posizionamento del campione: Posizionare il campione nella sua normale posizione di lavoro.
  • Condizioni di prova:
    • Spruzzare acqua con un angolo fino a 60 gradi rispetto alla verticale.
    • Portata acqua: 10 litri al minuto.
    • Durata della prova: 5 minuti.

(4)IPX4

  • Nome metodo: Prova degli spruzzi d'acqua
  • Apparecchiature di prova: Dispositivo di prova spruzzo oscillante o ugello spruzzatore
  • Posizionamento del campione: Posizionare il campione nella sua normale posizione di lavoro.
  • Condizioni di prova:
    • Spruzzare acqua da tutte le direzioni.
    • Portata acqua: 10 litri al minuto.
    • Durata della prova: 5 minuti.

(5)IPX5

  • Nome metodo: Prova del getto d'acqua
  • Apparecchiature di prova: Ugello con diametro di 6.3 mm
  • Posizionamento del campione: Posizionare il campione nella sua normale posizione di lavoro.
  • Condizioni di prova:
    • Portata getto d'acqua: 12.5 litri al minuto.
    • Distanza: da 2.5 a 3 metri.
    • Durata della prova: 3 minuti per metro quadrato per almeno 3 minuti.

(6)IPX6

  • Nome metodo: Potente test del getto d'acqua
  • Apparecchiature di prova: Ugello con diametro di 12.5 mm
  • Posizionamento del campione: Posizionare il campione nella sua normale posizione di lavoro.
  • Condizioni di prova:
    • Portata getto d'acqua: 100 litri al minuto.
    • Distanza: da 2.5 a 3 metri.
    • Durata della prova: 3 minuti per metro quadrato per almeno 3 minuti.

(7)IPX7

  • Nome metodo: Prova di immersione
  • Apparecchiature di prova: Serbatoio d'acqua
  • Posizionamento del campione: Immergere il campione in acqua.
  • Condizioni di prova:
    • Profondità: 1 metro.
    • Durata della prova: 30 minuti.

(8)IPX8

  • Nome metodo: Test di immersione continua
  • Apparecchiature di prova: Serbatoio d'acqua
  • Posizionamento del campione: Immergere il campione in acqua nelle condizioni concordate tra il produttore e l'utente.
  • Condizioni di prova:
    • Profondità: generalmente più profonda di IPX7, condizioni specifiche definite di comune accordo.
    • Durata del test: generalmente più lunga di IPX7, come concordato.

Questi test garantiscono che i dispositivi soddisfino standard specifici di impermeabilità in base alla destinazione d'uso e alle condizioni ambientali.

 

In caso di domande sui requisiti di impermeabilizzazione del display e del touch, contattare Orient Display ingegneri di supporto

Analisi dei requisiti di impermeabilità del display e del touch

Per i nostri schermi, quando i clienti menzionano l'impermeabilità, è importante per noi capire quali parti specifiche richiedono che siano impermeabili.

  • Il prodotto deve essere impermeabile. Questo di solito si applica ai prodotti con touch screen, dove l'impermeabilità sul retro dello schermo del display dipende dall'involucro esterno del cliente per garantire. Le nostre considerazioni principali riguardano la sigillatura della piastra di copertura e dell'involucro del cliente, nonché la sigillatura dell'interfaccia tra il touch screen e lo schermo del display.
    • Il gruppo della copertura del touch screen sul prodotto del cliente deve essere impermeabile. Questo requisito è abbastanza comune e i clienti spesso hanno requisiti di dati specifici per la sigillatura, come la classificazione IP, che valuta la resistenza di un involucro contro l'intrusione di polvere o liquidi. In questo caso non ci resta che selezionare il biadesivo 3M appropriato per ottenere l'impermeabilizzazione desiderata.
    • È necessaria l'impermeabilità tra lo schermo del display e il touch screen. Sebbene alcuni dei nostri touch screen siano dotati di adesivo otticamente trasparente (OCA) incollato allo schermo del display, la parte del sensore rimane esposta. Pertanto, è necessario utilizzare il sigillante RTV per sigillare la periferia del collegamento tra il touch screen e il display TFT (transistor a film sottile).
  • Impermeabilizzazione per funzionalità touch screen:

In alcuni casi, i clienti potrebbero utilizzare il touch screen in ambienti in cui sono presenti gocce d'acqua. In tali situazioni, il touch screen dovrebbe essere in grado di funzionare normalmente anche in presenza di gocce d'acqua (garantendo la normale funzionalità touch con acqua presente e prevenendo tocchi accidentali dovuti alla caduta di gocce d'acqua). In questo scenario, è necessario selezionare i circuiti integrati appropriati per una migliore stabilità dell'acqua o dell'acqua salata.

  • Impermeabilizzazione per PCB:

A volte i clienti richiedono l'impermeabilizzazione dei PCB. In questi casi, la soluzione prevede in genere l'aggiunta di uno strato di rivestimento conforme (noto anche come vernice a tre prove) sul PCB. Questo rivestimento è una pellicola polimerica trasparente applicata al PCB, che mantiene la forma del circuito stampato proteggendo i componenti elettronici dai danni ambientali. Questo processo migliora e prolunga la loro usabilità.

Grado di protezione IP: IP XX

Le due cifre che seguono "IP" indicano la protezione dell'involucro del dispositivo contro corpi estranei solidi e ingresso di acqua. La prima cifra rappresenta il grado di protezione contro la polvere e l'ingresso di corpi estranei solidi, mentre la seconda cifra rappresenta il grado di protezione contro l'umidità e l'ingresso di acqua. Un numero più alto indica un livello di protezione più elevato.

Ad esempio, nella classificazione IP54, “IP” è la lettera di designazione, “5” è la prima cifra che indica la protezione contro il contatto e l’ingresso di corpi estranei solidi e “4” è la seconda cifra che indica la protezione contro l’ingresso di acqua.

1st cifra Protezione dalle intrusioni 2nd cifra Protezione dall'umidità
0 Nessuna protezione. 0 Nessuna protezione.
1 Protetto contro oggetti solidi superiori a 50 mm, ad esempio contatto accidentale con le mani. 1 Protetto contro gocce d'acqua che cadono verticalmente, ad es. condensa.
2 Protetto contro oggetti solidi superiori a 12 mm, ad esempio le dita. 2 Protetto contro spruzzi d'acqua diretti fino a 15 gradi dalla verticale.
3 Protetto da oggetti solidi superiori a 2.5 mm, ad esempio strumenti e fili. 3 Protetto contro spruzzi d'acqua diretti fino a 60 gradi dalla verticale.
4 Protetto da oggetti solidi superiori a 1 mm, ad esempio fili e chiodi. 4 Protetto contro gli spruzzi d'acqua da tutte le direzioni, ingresso limitato consentito.
5 Protetto contro l'ingresso limitato di polvere, senza depositi dannosi. 5 Protetto contro getti d'acqua a bassa pressione provenienti da tutte le direzioni, ingresso limitato consentito.
6 Totalmente protetto contro la polvere. 6 Protetto contro forti getti d'acqua, ad esempio sul ponte delle navi, è consentito un ingresso limitato.
/ / 7 Capacità di resistere all'immersione in acqua alla pressione specificata per una durata prestabilita senza consentire l'ingresso di acqua a un livello che potrebbe causare danni.
/ / 8 Nelle condizioni concordate tra il produttore e l'utente, il prodotto dovrebbe poter essere immerso nell'acqua senza raggiungere un livello dannoso di ingresso d'acqua.

 

ISO 16750 Standard

ISO 16750 è uno standard internazionale che specifica le condizioni ambientali e i test per le apparecchiature elettriche ed elettroniche nei veicoli stradali. Copre vari aspetti come carichi meccanici, vibrazioni, temperatura e umidità, tra gli altri, per garantire l'affidabilità e la durata dei componenti e dei sistemi elettronici automobilistici.

1. Scopo
Il test di impermeabilità comprende le seconde cifre caratteristiche che vanno da 1 a 8, corrispondenti ai codici del livello di protezione da IPX1 a IPX8.

2. Contenuto del test di impermeabilità per vari livelli:
(1)IPX1
Metodo di prova: prova di gocciolamento verticale
Attrezzatura di prova: dispositivo per prova di gocciolamento e relativo metodo di prova
Posizionamento del campione: il campione viene posizionato nella sua normale posizione operativa su un tavolo portacampioni rotante a 1 giro al minuto (1r/min), con la distanza dalla parte superiore del campione all'ugello gocciolante non superiore a 200 mm.
Condizioni di prova: velocità di gocciolamento di 1.0 ± 0.5 mm/min; Durata della prova: 10 minuti

 

(2)IPX2
Metodo di prova: test di gocciolamento con inclinazione di 15°
Attrezzatura di prova: dispositivo per prova di gocciolamento e relativo metodo di prova
Posizionamento del campione: inclinare il campione con un angolo di 15° rispetto alla verticale, con la distanza dalla parte superiore del campione all'ugello gocciolante non superiore a 200 mm. Dopo aver testato un lato, ruotalo su un altro lato, ripetendo questo processo quattro volte.
Condizioni di prova: velocità di gocciolamento di 3.0 ± 0.5 mm/min; Durata del test: 4 cicli di 2.5 minuti ciascuno, per un totale di 10 minuti.

 

(3)IPX3
Metodo di prova: test delle precipitazioni
UN. Test della pioggia con tubo oscillante
Attrezzatura di prova: attrezzatura per prove di pioggia con tubo oscillante
Posizionamento del campione: selezionare un raggio appropriato per il tubo oscillante in modo che l'altezza della piattaforma del campione corrisponda alla posizione del diametro del tubo oscillante. Posizionare il campione sulla piattaforma, assicurandosi che la distanza dalla parte superiore del campione all'ugello di spruzzatura dell'acqua non sia superiore a 200 mm. La piattaforma del campione non ruota.
Condizioni di prova: la portata dell'acqua viene calcolata in base al numero di fori di spruzzo d'acqua nel tubo oscillante, con ciascun foro a 0.07 L/min. Durante la pioggia, l'acqua spruzza dai fori di nebulizzazione all'interno di un segmento di arco di 60° su ciascun lato del punto medio del tubo oscillante, per un totale di 120°. Il campione da analizzare viene posto al centro del semicerchio del tubo oscillante. Il tubo oscillante oscilla di 60° su ciascun lato della linea verticale, per un totale di 120°. Ogni oscillazione (2×120°) dura circa 4 secondi.
Pressione di prova: 400 kPa; Durata del test: Pioggia continua per 10 minuti; Dopo 5 minuti di test, ruotare il campione di 90°.

B. Test della pioggia del tipo di ugello
Attrezzatura di prova: attrezzatura portatile per prove di pioggia
Posizionamento del campione: posizionare il campione in modo che la distanza parallela dalla parte superiore del campione all'ugello dello spray portatile sia compresa tra 300 mm e 500 mm.
Condizioni di prova: durante la prova è necessario installare uno schermo con contrappesi. La portata dell'acqua è fissata a 10 L/min.
Durata del test: la durata del test viene calcolata in base alla superficie dell'involucro del campione di prova, con 1 minuto per metro quadrato (esclusa l'area di montaggio) e un minimo di 5 minuti.

 

(4)IPX4
Metodo di prova: test degli spruzzi d'acqua
UN. Test di spruzzi d'acqua con tubo oscillante
Attrezzatura di test e posizionamento del campione: selezionare un raggio appropriato per il tubo oscillante in modo che l'altezza della piattaforma del campione corrisponda alla posizione del diametro del tubo oscillante. Posizionare il campione sulla piattaforma, assicurandosi che la distanza dalla parte superiore del campione all'ugello di spruzzatura dell'acqua non sia superiore a 200 mm. La piattaforma del campione non ruota.
Condizioni di prova: la portata dell'acqua viene calcolata in base al numero di fori di spruzzo d'acqua nel tubo oscillante, con ciascun foro a 0.07 L/min. L'acqua viene spruzzata dai fori di nebulizzazione all'interno di un segmento di arco di 90° su ciascun lato del punto medio del tubo oscillante, per un totale di 180°. Il campione da analizzare viene posto al centro del semicerchio del tubo oscillante. Il tubo oscillante oscilla di 180° su ciascun lato della linea verticale, per un totale di circa 360°. Ogni oscillazione (2×360°) dura circa 12 secondi.
Durata del test: uguale al test IPX3 descritto nella sezione (3) sopra (ovvero 10 minuti).

B. Test di spruzzi d'acqua del tipo di ugello

Attrezzatura di prova: attrezzatura portatile per prove di pioggia
Posizionamento del campione: rimuovere lo schermo con i pesi di bilanciamento dall'apparecchiatura. Posizionare il campione in modo che la distanza parallela dalla parte superiore del campione all'ugello dello spray portatile sia compresa tra 300 mm e 500 mm.
Condizioni di prova: durante la prova è necessario installare uno schermo con contrappesi. La portata dell'acqua è fissata a 10 L/min.
Durata del test: la durata del test viene calcolata in base alla superficie dell'involucro del campione di prova, con 1 minuto per metro quadrato (esclusa l'area di montaggio) e un minimo di 5 minuti.

 

(5)IPX4K
Nome del test: Test della pioggia con tubo oscillante pressurizzato
Attrezzatura di prova: attrezzatura per prove di pioggia con tubi oscillanti.
Posizionamento del campione: selezionare un raggio appropriato per il tubo oscillante in modo che l'altezza della piattaforma del campione corrisponda alla posizione del diametro del tubo oscillante. Posizionare il campione sulla piattaforma, assicurandosi che la distanza dalla parte superiore del campione all'ugello di spruzzatura dell'acqua non sia superiore a 200 mm. La piattaforma del campione non ruota.
Condizioni di prova: la portata dell'acqua viene calcolata in base al numero di fori di spruzzo d'acqua nel tubo oscillante, con ciascun foro a 0.6 ± 0.5 L/min. L'acqua viene spruzzata dai fori di nebulizzazione all'interno di un segmento di arco di 90° su ciascun lato del punto medio del tubo oscillante, per un totale di 180°. Il campione da analizzare viene posto al centro del semicerchio del tubo oscillante. Il tubo oscillante oscilla di 180° su ciascun lato della linea verticale, per un totale di circa 360°. Ogni oscillazione (2×360°) dura circa 12 secondi.
Pressione di prova: 400 kPa.
Durata del test: ruotare il campione di 90° dopo 5 minuti di test.
Nota: il tubo spray ha 121 fori con un diametro di 0.5 mm:
— 1 foro al centro
— 2 strati nell'area centrale (12 fori per strato, distribuiti a intervalli di 30 gradi)
— 4 cerchi nell'anello esterno (24 fori per cerchio, distribuiti a intervalli di 15 gradi)
— Rivestimento sfoderabile
Il tubo spruzzatore è realizzato in ottone (lega rame-zinco).

 

(6)IPX5
Metodo di prova: test del getto d'acqua
Attrezzatura di prova: ugello con diametro interno di 6.3 mm
Condizioni di prova: Posizionare il campione di prova a 2.5-3 metri di distanza dall'ugello, con una portata d'acqua di 12.5 L/min (750 L/h).
Durata del test: la durata del test viene calcolata in base alla superficie dell'involucro del campione di prova, con 1 minuto per metro quadrato (esclusa l'area di montaggio) e un minimo di 3 minuti.

 

(7)IPX6
Metodo di prova: potente test del getto d'acqua
Attrezzatura di prova: ugello con diametro interno di 12.5 mm
Condizioni di prova: Posizionare il campione di prova a 2.5-3 metri di distanza dall'ugello, con una portata d'acqua di 100 L/min (6000 L/h).
Durata del test: la durata del test viene calcolata in base alla superficie dell'involucro del campione di prova, con 1 minuto per metro quadrato (esclusa l'area di montaggio) e un minimo di 3 minuti. Nota: D=6.3 mm per IPX5 e IPX6K; D=12.5 mm per IPX6.

 

(8)IPX7
Metodo di prova: test di immersione
Attrezzatura di prova: vasca di immersione.
Condizioni di prova: le dimensioni del serbatoio devono consentire l'immersione del campione di prova con una distanza dal fondo del campione alla superficie dell'acqua di almeno 1 metro. La distanza dalla parte superiore del campione alla superficie dell'acqua deve essere di almeno 0.15 metri.
Durata della prova: 30 minuti.

 

(9)IPX8
Metodo di prova: test di immersione continua
Attrezzatura di prova, condizioni e durata: da concordare sia tra il fornitore che tra l'acquirente. La severità dovrebbe essere superiore a IPX7.

 

(10)IPX9K
Metodo di prova: test di getto ad alta pressione
Attrezzatura di prova: ugello con diametro interno di 12.5 mm
Condizioni di prova:

 

Angoli del getto d'acqua: 0°, 30°, 60°, 90° (4 posizioni)
Numero di fori di spruzzo d'acqua: 4
Velocità di rotazione della piattaforma campione: 5 ±1 giri al minuto (rpm)
Distanza: da 100 a 150 mm dall'ugello
Durata: 30 secondi per ogni posizione
Portata acqua: da 14 a 16 L/min
Pressione del getto d'acqua: da 8000 a 10000 kPa
Requisito di temperatura dell'acqua: 80 ± 5 ℃
Durata del test: 30 secondi per ciascuna posizione, per un totale di 120 secondi.

 

In caso di domande sui requisiti di impermeabilizzazione del display e del touch, contattare Orient Display ingegneri di supporto

Analisi e soluzioni comuni ai problemi di adesione delle immagini LCD

1. Cos'è l'immagine bloccata sul display LCD

L'Image Sticking si riferisce alla persistenza di un'immagine statica su uno schermo anche dopo che il contenuto è cambiato. Image Sticking, Image Retention, Residual Image e talvolta indicato anche come fenomeno di invecchiamento dello schermo (Burn-In), sono termini usati per descrivere l'effetto delle immagini statiche sulle successive visualizzazioni di immagini. Ciò può comportare la rapida scomparsa del contenuto statico precedente o la permanenza temporanea di immagini invecchiate.

Fig.1 Buona visualizzazione
Fig.2 Visualizzazione dell'immagine incollata

2.Le definizioni e le cause dell'immagine bloccata

Nei display TFT (Thin Film Transistor), il cristallo liquido (LC) è un materiale con proprietà polari. Un campo elettrico può provocarne la torsione corrispondente.

Nei display TFT (Thin Film Transistor), i cristalli liquidi (LC) devono essere alimentati da corrente alternata (AC). Se venisse utilizzata la corrente continua (CC), interromperebbe la polarità dei cristalli. In realtà non esiste una corrente alternata perfettamente simmetrica. Quando si guidano continuamente i pixel di un TFT, piccoli squilibri intrinseci attirano ioni liberi verso gli elettrodi interni. Questi ioni adsorbiti sugli elettrodi interni creano un effetto di guida simile a una combinazione di CC e CA.

Nella fabbricazione dei display, ci sono 3 ragioni principali che possono causare la persistenza delle immagini.

(1) Capacità di allineamento insufficiente
Il materiale PI (poliimmide) è responsabile dell'allineamento dei cristalli liquidi. I cristalli liquidi nell'area della griglia bianca ruotano, mentre quelli nell'area della griglia nera no. La rotazione dei cristalli liquidi è influenzata sia dal campo elettrico esterno che dalle forze intermolecolari. La forza di interazione tra le molecole PI (poliimmide) sulla superficie del cristallo liquido è maggiore della forza del campo elettrico esterno, quindi le molecole di cristallo liquido sulla superficie non ruotano. Più ci si avvicina allo strato intermedio, maggiore è l'effetto del campo elettrico esterno sui cristalli liquidi e l'angolo di rotazione si avvicina al valore teorico. Durante l'emissione continua del segnale, i cristalli liquidi nell'area della griglia bianca influenzano i cristalli liquidi superficiali attraverso forze intermolecolari (forza elettrostatica e forza di dispersione). Se la capacità di allineamento della pellicola PI è scarsa, l'angolo di pre-inclinazione dei cristalli liquidi superficiali cambierà mentre i cristalli liquidi ruotano. Nella Figura C, quando si passa a un'immagine in scala di grigi, poiché l'angolo di pre-inclinazione dei cristalli liquidi nell'area della griglia bianca ha deviato da quello dell'area della griglia nera, sotto la stessa tensione in scala di grigi, i cristalli liquidi nella regione in cui si è verificata una deviazione dell'angolo, è più probabile che ruoti fino all'angolo teorico, con conseguente aumento della trasmittanza e conseguente persistenza dell'immagine.

(2) Impurità del materiale a cristalli liquidi
Il pilotaggio asimmetrico della corrente alternata (CA) avviene nell'area dei pixel e la parte della tensione che devia dal centro è la polarizzazione della corrente continua (CC). La polarizzazione CC attira gli ioni impurità all'interno dello schermo, causando un accumulo di ioni e una conseguente polarizzazione CC residua. Quando si passa da uno schermo all'altro, a causa dell'effetto della polarizzazione CC residua, le molecole di cristalli liquidi influenzate dagli ioni non riescono a mantenere lo stato richiesto dal progetto, causando differenze di luminosità tra le aree con accumulo di ioni e altre regioni, portando a una persistenza indesiderata dell'immagine.

(3) Distorsione della forma d'onda guida
Applicando tensioni diverse, l'angolo di rotazione delle molecole di cristalli liquidi può essere controllato per visualizzare immagini diverse. Qui è necessario introdurre i concetti di valore γ e Vcom.
In termini semplici, il valore γ divide la transizione dal bianco al nero in 2 alla potenza di N (6 o 8) parti uguali. La tensione γ viene utilizzata per controllare la gradazione del display, solitamente divisa in G0 fino a G14. La prima tensione γ e l'ultima tensione γ rappresentano lo stesso livello di grigio, ma corrispondono rispettivamente a tensioni positive e negative.
Per prevenire la formazione di deviazioni inerziali nelle molecole di cristalli liquidi, è necessario il controllo dinamico della tensione. La tensione Vcom è la tensione di riferimento nel punto medio tra G0 e G14. Nello specifico, Vcom è solitamente posizionato tra la prima e l'ultima tensione γ. Tuttavia, in pratica, a causa delle differenze nei circuiti periferici, è necessario regolare la corrispondenza tra le tensioni Vcom e γ. Quando Vcom viene regolato sul suo valore ottimale, le tensioni dei fotogrammi positivo e negativo dei pixel sono simmetriche, risultando in una luminosità uguale sia per i fotogrammi positivi che per quelli negativi. Tuttavia, quando Vcom si discosta dal valore centrale, la differenza di tensione tra i fotogrammi positivi e negativi dei pixel non è più la stessa, portando ad un cambiamento di luminosità tra i fotogrammi positivi e negativi.
Quando la tensione Vcom è impostata in modo errato, può causare l'assorbimento di ioni carichi all'interno dei cristalli liquidi sulle estremità superiore e inferiore del vetro, formando un campo elettrico intrinseco. Dopo aver cambiato lo schermo, questi ioni potrebbero non essere rilasciati immediatamente oppure le molecole di cristalli liquidi potrebbero disordinarsi durante le transizioni di stato, impedendo alle molecole di cristalli liquidi di ruotare immediatamente fino all'angolo desiderato.

3.Test di adesione dell'immagine LCD TFT

Di seguito viene fornito un metodo di test rapido:
Temperatura ambiente; Visualizzazione di uno schema a scacchiera in bianco e nero (ogni quadrato circa 60×60 pixel); Visualizzazione statica per 30 minuti. Visualizzazione a schermo intero 128 (50%) grigio; dopo aver atteso per 10 secondi, nessuna immagine fantasma visibile viene considerata qualificata.
(Nota: questo è un test di affidabilità distruttivo, non un test di routine.)

In un TFT con bianco normale, le aree bianche ricevono la tensione di pilotaggio minima, mentre le aree nere ricevono la tensione di pilotaggio massima. Gli ioni liberi all'interno del TFT hanno maggiori probabilità di essere attratti dalle aree nere (quelle con una tensione di pilotaggio più elevata). Quando si visualizza a schermo intero il grigio 128 (50%), l'intero schermo utilizzerà la stessa tensione di pilotaggio, facendo sì che gli ioni lascino rapidamente le loro posizioni precedentemente attratte. Inoltre, quando si visualizza il grigio 128 (50%) a schermo intero, è più probabile che si notino anomalie nella visualizzazione.

4. Metodi comuni per risolvere i problemi di persistenza delle immagini

1) Screensaver: Quando il sistema è inattivo, i pixel del TFT visualizzano contenuti diversi, visualizzando uno screensaver in movimento o cambiando periodicamente contenuto, per evitare di visualizzare immagini statiche per più di 20 minuti.

2) Se l'immagine persiste già, lasciare il TFT spento per diverse ore presenta un'opportunità di ripristino; (in alcuni casi il ripristino può richiedere fino a 48 ore). Oppure creare un'immagine completamente bianca e spostarla sullo schermo per diverse ore senza accendere la retroilluminazione. Sono disponibili online molti software di riparazione delle immagini incollate che potrebbero essere utili. Una volta che si verifica l'effetto ghosting, diventa più probabile che si ripeta, quindi sono necessarie misure proattive per prevenire la ricomparsa dell'immagine fissata sui display LCD TFT.

3) La regolazione della tensione Vcom in modo che corrisponda alla tensione γ aiuta a prevenire l'effetto fantasma causato dalla tensione residua nelle molecole di cristalli liquidi.

4) Regolare i tempi di scarica per garantire un rapido rilascio della tensione residua nelle molecole di cristalli liquidi. Nella progettazione dei circuiti, le tensioni specializzate vengono generalmente utilizzate per controllare la prima e l'ultima tensione γ. Qui, VGH e VGL rappresentano rispettivamente G0 e G14. Se la scarica di VGH e VGL è lenta durante la sospensione del sistema, può anche verificarsi una tensione residua eccessiva nelle molecole di cristalli liquidi. Quando il sistema si riattiva, è possibile che si verifichi l'effetto ghosting.

5) L'adesione delle immagini sugli schermi LCD rientra in genere nella categoria dei difetti funzionali dei display LCD e richiede che i produttori di pannelli LCD effettuino delle regolazioni. In generale, i rinomati produttori di display LCD che utilizzano materiale PI per l'allineamento dell'orientamento di alta qualità e materiale a cristalli liquidi ad elevata purezza riducono la possibilità che l'immagine si attacchi.

• Innanzitutto, è importante verificare se le impostazioni attuali di VSPR/VSNR soddisfano i requisiti del vetro.
• Verificare il valore VCOM ottimale, che può essere determinato misurando il valore dello sfarfallio utilizzando CA210. Un valore di sfarfallio più piccolo indica un valore VCOM migliore.
• Eseguire nuovamente la scansione della gamma e osservare se l'effetto ghosting persiste.
• Gamma asimmetrica: in genere, ottimizzazione della gamma simmetrica, dove i valori assoluti delle tensioni positive e negative per ciascun livello di grigio sono uguali. Questo approccio si basa sul fatto che la curva VT del vetro LCD è simmetrica. Tuttavia, se la curva VT del vetro è asimmetrica, è necessaria la regolazione della gamma asimmetrica.
• Curva VT: una curva che rappresenta la relazione tra la tensione dei cristalli liquidi e la trasmittanza.
• La gamma asimmetrica si verifica generalmente in due scenari: 1) Offset generale della polarità: in questo caso, una polarità viene spostata complessivamente. Per risolvere questo stato sono necessarie modifiche a VSPR/VSNR. 2) Offset di ordine singolo o multiplo: in questo scenario, punti specifici sulla curva gamma necessitano di aggiustamenti della tensione per affrontare l'offset.

Display TFT vs Super AMOLED, che è meglio?

Grazie per lo sviluppo della tecnologia di visualizzazione, abbiamo molte scelte di visualizzazione per i nostri smartphone, lettori multimediali, TV, laptop, tablet, fotocamere digitali e altri gadget simili. La maggior parte delle tecnologie di visualizzazione che ascoltiamo sono LCD, TFT, OLED, LED, QLED, QNED, MicroLED, Mini LED ecc. Di seguito, ci concentreremo su due delle tecnologie di visualizzazione più popolari sul mercato: Display TFT e display Super AMOLED.

Display TFT

TFT significa transistor a film sottile. TFT è la variante dei display a cristalli liquidi (LCD). Esistono diversi tipi di display TFT: display TFT basato su TN (Twisted Nematic), display IPS (In-Plane Switching). Poiché il primo non può competere con Super AMOLED nella qualità del display, ci concentreremo principalmente sull'utilizzo di display IPS TFT.

Super AMOLED

OLED significa diodo organico a emissione di luce. Esistono anche diversi tipi di OLED, PMOLED (diodi emettitori di luce organici a matrice passiva) e AMOLED (diodi emettitori di luce organici a matrice attiva). È lo stesso motivo per cui PMOLED non può competere con i display IPS TFT. Scegliamo il meglio dei display OLED: Super AMOLED per competere con i migliori LCD: IPS TFT Display.

Super AMOLED contro IPS TFT

  AMOLED TFT IPS
Fonte di luce emette luce propria Richiede una retroilluminazione
Spessore Profilo molto sottile Più spesso a causa della retroilluminazione
Confrontare Più alto a causa dello sfondo scuro Più basso a causa della retroilluminazione
Angoli di visualizzazione Tutto intorno Ha cambiamenti di colore ad angoli di visione estremi
Colori Colori brillanti e vivaci disponibili Non è lo stesso bene rispetto ad AMOLED
Colore super scuro Sfondo scuro facilmente disponibile Difficile perché la perdita di retroilluminazione
Colore super bianco Difficile da ottenere perché il mix di colori è difficile e può sembrare giallastro Facilmente disponibile utilizzando la retroilluminazione a LED bianca
Leggibile alla luce del sole Ha bisogno di guidare duro e difficile Facilmente e a basso costo da ottenere utilizzando la retroilluminazione ad alta luminosità, display transflettivi, incollaggio ottico e trattamento superficiale
Consumo di energia Inferiore grazie all'area di visualizzazione selettiva e alla migliore durata della batteria Più alto a causa della retroilluminazione attiva
Tempo di vita Più corto, particolarmente colpito dalla presenza di acqua Più a lungo
Costo Molto alto Prezzi molto competitivi
Disponibilità Dimensioni e produttori limitati Ampiamente disponibile in diverse dimensioni e molti produttori tra cui scegliere

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Qual è la differenza tra display LED e LCD?

Anche se ci sono grandi differenze tra display LCD e LED, c'è molta confusione nel mercato che non dovrebbe accadere. Parte della confusione viene dai produttori. Faremo chiarezza come di seguito.

Display LCD vs display a LED

LCD sta per "schermo a cristalli liquidi”. L'LCD non può emettere luce da solo; deve usare una retroilluminazione. Ai vecchi tempi, i produttori usavano CCFL (lampade fluorescenti a catodo freddo) come retroilluminazione, che è ingombrante e non rispettosa dell'ambiente. Quindi, con lo sviluppo della tecnologia LED (diodo a emissione di luce), sempre più retroilluminazione utilizzano i LED. I produttori li chiamano monitor a LED o TV, il che fa pensare ai consumatori che stanno acquistando display a LED. Ma tecnicamente, sia i TV LED che LCD sono display a cristalli liquidi. La tecnologia di base è la stessa in quanto entrambi i tipi di televisore hanno due strati di vetro polarizzato attraverso i quali i cristalli liquidi bloccano e passano la luce. Quindi, in realtà, i televisori a LED sono un sottoinsieme dei televisori LCD.

Display a punti quantici

TV a punti quantici sono ampiamente discussi anche negli ultimi anni. È fondamentalmente un nuovo tipo di TV LCD retroilluminata a LED. L'immagine viene creata proprio come è su un Schermo LCD, ma tecnologia quantum-dot esalta il colore.

Per i normali display LCD, quando accendi il display, tutti i LED si accendono anche per l'area indesiderata (ad esempio, alcune aree richiedono il nero). Qualunque sia la perfezione del display LCD, c'è ancora una piccola percentuale di luce trasmessa attraverso il display LCD che rende difficile rendere lo sfondo super nero. Il contrasto diminuisce.
La TV Quantum-dot può avere set di punti quantici retroilluminati full-array con tecnologia local-dimming (buona per l'uniformità dell'immagine e neri più profondi). Possono essere presenti set di punti quantici illuminati dai bordi senza oscuramento locale (più sottile, ma potresti vedere bande chiare e neri più grigi).

Le particelle di punti quantici fotoemissive vengono utilizzate nei filtri RGB, sostituendo i tradizionali fotoresist colorati con uno strato QD. I punti quantici sono eccitati dalla luce blu dal pannello del display per emettere colori di base puri, che riducono le perdite di luce e la diafonia cromatica nei filtri RGB, migliorando la luminosità del display e la gamma di colori. Sebbene questa tecnologia sia utilizzata principalmente negli LCD retroilluminati a LED, è applicabile ad altre tecnologie di visualizzazione che utilizzano filtri colorati, come AMOLED blu/UV (diodi a emissione di luce organica a matrice attiva)/QNED (diodi a nanoemissione quantistica)/Micro LED pannelli di visualizzazione. Gli LCD retroilluminati a LED sono la principale applicazione dei punti quantici, dove vengono utilizzati per offrire un'alternativa ai display OLED molto costosi.

Micro LED e Mini LED

Micro LED è un vero display a LED senza nascondersi sul retro del Display LCD come retroilluminazione. È una tecnologia emergente di display a schermo piatto. I display a micro LED sono costituiti da array di LED microscopici che formano i singoli elementi pixel. Rispetto alla diffusa tecnologia LCD, i display micro-LED offrono un contrasto, tempi di risposta ed efficienza energetica migliori.

I micro LED possono essere utilizzati su piccoli dispositivi a basso consumo energetico come occhiali AR, visori VR, smartwatch e smartphone. Micro LED offre requisiti energetici notevolmente ridotti rispetto ai sistemi LCD convenzionali mentre ha un rapporto di contrasto molto elevato. La natura inorganica dei micro-LED conferisce loro una lunga durata di oltre 100,000 ore.

A partire dal 2020, i display micro LED non sono stati prodotti in serie, sebbene Sony, Samsung e Konka vendano pareti video microLED e Luumii mass produca illuminazione microLED. LG, Tianma, PlayNitride, TCL/CSoT, Jasper Display, Jade Bird Display, Plessey Semiconductors Ltd e Ostendo Technologies, Inc. hanno dimostrato i prototipi. Sony e Freedeo vendono già display microLED in sostituzione degli schermi cinematografici convenzionali. BOE, Epistar e Leyard hanno in programma la produzione di massa di microLED. I MicroLED possono essere resi flessibili e trasparenti, proprio come gli OLED.
Ci sono alcune confusioni tra i mini-LED utilizzati nella retroilluminazione LCD come display a punti quantici. Per la nostra comprensione, mini-LED è solo una dimensione più grande di micro LED che può essere utilizzata per schermi cinematografici di dimensioni maggiori, pareti pubblicitarie, home cinema di fascia alta ecc. Quando si parla di Mini-LED e Micro-LED, una caratteristica molto comune per distinguere i due è la dimensione del LED. Sia Mini-LED che Micro-LED sono basati su LED inorganici. Come indicano i nomi, i Mini-LED sono considerati LED nella gamma millimetrica mentre i Micro-LED sono nella gamma micrometrica. Tuttavia, in realtà, la distinzione non è così rigida e la definizione può variare da persona a persona. Ma è comunemente accettato che i micro-LED abbiano dimensioni inferiori a 100 µm e persino inferiori a 50 µm, mentre i mini-LED sono molto più grandi.

Quando viene applicato nel settore dei display, le dimensioni sono solo uno dei fattori di cui si parla Display Mini-LED e Micro-LED. Un'altra caratteristica è lo spessore e il substrato del LED. I mini-LED di solito hanno un grande spessore di oltre 100 µm, in gran parte dovuto all'esistenza di substrati LED. Mentre i Micro-LED di solito hanno meno substrato e quindi i LED finiti sono estremamente sottili.
Una terza caratteristica che viene utilizzata per distinguere i due sono le tecniche di trasferimento di massa utilizzate per gestire i LED. I mini-LED di solito adottano tecniche convenzionali di prelievo e posizionamento, inclusa la tecnologia di montaggio superficiale. Ogni volta il numero di LED trasferibili è limitato. Per i Micro-LED, di solito è necessario trasferire milioni di LED quando viene utilizzato un substrato target eterogeneo, quindi il numero di LED da trasferire alla volta è significativamente maggiore e quindi dovrebbe essere considerata una tecnica di trasferimento di massa dirompente.

È emozionante vedere tutti i tipi di tecnologie di visualizzazione che rendono il nostro mondo colorato. Crediamo fermamente che i display LCD e/o LED rivestiranno ruoli molto importanti nel futuro metaverso.
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