Os módulos LCD normalmente possuem retroiluminação por serem transmissivos, mas o papel eletrônico é refletivo e não possui retroiluminação, o que o torna perfeitamente utilizável à luz do dia. No entanto, também há necessidade de aplicações de papel eletrônico à noite, o que levou à introdução de um novo termo, "luz frontal" (前光). Isso também inclui discussões sobre tecnologia de toque e técnicas de laminação associadas a telas de papel eletrônico.

Estrutura do módulo de luz frontal de toque de papel eletrônico

Este é um diagrama geral do módulo de papel eletrônico. O quadro vermelho superior indica a laminação por toque, e o quadro vermelho inferior mostra o componente guia de luz, seguido pelo módulo EPD e EMR. O módulo de laminação por toque consiste em uma placa de cobertura, sensor, circuito flexível e OCA. O componente de luz frontal inclui uma placa guia de luz, OCA, e um circuito flexível contendo esferas. Há pelo menos três camadas de OCA, resultando em um mínimo de seis processos de laminação. O plano de montagem é projetado com um guia (padrão de pontos da placa guia de luz), dois tipos de iluminação (cores frias e quentes, ou gama de cores padrão e alta), três materiais (materiais para a placa guia de luz, sensor e OCA) e pelo menos seis processos de laminação.

Princípio de orientação da luz

Esta descrição refere-se a um esquema de um sistema de iluminação frontal, onde a luz de uma fonte montada lateralmente é manipulada por meio de uma estrutura de entrada semelhante a engrenagens e um padrão de pontos na parte inferior. Essas estruturas refratam ou refletem a luz do LED, alterando sua direção para distribuí-la uniformemente por toda a placa guia de luz. A ilustração à direita mostra essa progressão de um ponto (a fonte de luz) para uma linha (a faixa de luz) e, em seguida, para toda a superfície da placa guia de luz.

Saturação de cor: Solução de placa guia de luz

Os módulos de papel eletrônico coloridos, em comparação aos monocromáticos, exigem que a luz passe duas vezes pelo filtro de cores RGB, resultando em perda significativa de luz, brilho reduzido e cores mais pálidas. Para aumentar o brilho, foram feitas alterações nos padrões de pontos na placa guia de luz. Pontos menores e ângulos ajustados aumentam a reflexão efetiva da luz. O ângulo dos pontos foi alterado de 50° para 30°, o que, em testes, aumentou a saída de luz em 10%.

 

Saturação de cor: Solução de LED Bead

Outra abordagem para aumentar a saturação de cor envolve o uso de luzes LED. Especificamente, usando um chip de LED azul que estimula fósforos vermelho e verde a produzirem suas respectivas cores. Ao ampliar as áreas triangulares onde essas interações ocorrem, a gama geral de cores pode ser significativamente ampliada. Nas imagens discutidas, o lado esquerdo exibe alguma distorção de cor amarelada devido a esse efeito. Apesar de todos os outros aspectos serem os mesmos, exceto pelo tipo de esferas de LED, isso resulta em resultados visuais notavelmente diferentes.

 

O Impacto do Material OCA

Material OCA: A placa guia de luz possui pontos, geralmente côncavos. Após a laminação, o OCA imerge totalmente nos pontos da placa guia de luz, impactando significativamente a correspondência óptica e as propriedades de guia de luz. A imagem à esquerda parece, em geral, mais escura, o que também se reflete nos dados de teste, enquanto os dados à direita mostram resultados, em geral, mais brilhantes. A diferença nos materiais OCA pode levar a essa variação, portanto, a seleção de diferentes materiais OCA é crucial para a laminação do produto correspondente.

 

O Impacto do Material do Sensor

Diferentes materiais de sensor são usados ​​atualmente, principalmente filme ITO e malha metálica. Em termos de transparência, especialmente porque o papel eletrônico colorido tem maiores demandas por transparência, o papel eletrônico colorido geralmente prefere malha metálica. Tanto o filme ITO quanto a malha metálica funcionam bem com papel eletrônico monocromático sem problemas.

O Impacto dos Materiais Guia de Luz

O material da placa guia de luz afeta significativamente seu desempenho porque diferentes materiais influenciam a eficácia dos padrões de pontos de forma diferente.

Caso tenha alguma dúvida sobre a luz frontal, entre em contato nossos engenheiros.

 

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E-Paper

IEC 61000-4-2 é um padrão de compatibilidade eletromagnética (EMC) desenvolvido pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), especificamente voltado para testar a imunidade à descarga eletrostática (ESD). Este padrão é projetado para avaliar e verificar a capacidade de equipamentos e sistemas eletrônicos de suportar descarga eletrostática. Ele define os procedimentos para testes de descarga eletrostática e vários níveis de teste.

1. Níveis de teste IEC 61000-4-2

A norma IEC 61000-4-2 define dois tipos principais de descargas:

1) Descarga de contato: A descarga eletrostática é aplicada diretamente ao dispositivo por meio de um eletrodo de teste em contato com ele.

Descarga de ar: A descarga eletrostática é aplicada aproximando o eletrodo de teste do dispositivo (sem contato direto).

Cada tipo de descarga tem diferentes níveis de teste de voltagem para simular a intensidade da descarga eletrostática que pode ser encontrada em vários ambientes. Os níveis de teste padrão definidos na IEC 61000-4-2 são os seguintes:

Níveis de alta de contato:

• Nível 1: 2 kV
• Nível 2: 4 kV
• Nível 3: 6 kV
• Nível 4: 8 kV
• Nível especial: > 8 kV (Níveis de tensão mais altos podem ser definidos pelo usuário com base nas necessidades reais)

Níveis de descarga de ar:

• Nível 1: 2 kV
• Nível 2: 4 kV
• Nível 3: 8 kV
• Nível 4: 15 kV
• Nível especial: > 15 kV (Da mesma forma, níveis de tensão mais altos podem ser definidos pelo usuário com base nas necessidades reais)

Somente para display LCD, o teste máximo é Nível 4.

 

2. Procedimento de Teste

Durante o processo de teste real, o equipamento deve passar por uma série de operações de descarga eletrostática prescritas para garantir que ele possa suportar o ambiente de descarga eletrostática esperado. O procedimento de teste específico inclui:

1) Selecionando o nível de teste: Escolha o nível de teste apropriado (Nível 1 a Nível 4, ou um nível especial mais alto) com base no ambiente de uso esperado do equipamento.

2) Configurando o equipamento de teste: Use uma pistola de descarga eletrostática e outros equipamentos de teste necessários, conforme especificado pela norma IEC 61000-4-2.

3) Métodos de descarga:

• Descarga do contato: Entre em contato direto com a ponta da pistola de descarga com as partes metálicas do equipamento.
• Descarga de ar: Aproxime a ponta da pistola de descarga das partes não metálicas do equipamento, aproximando-a gradativamente até que ocorra a descarga.

4) Repetindo a descarga: Normalmente, são necessárias várias descargas (geralmente 10 ou mais) em cada ponto de teste para verificar a imunidade à descarga eletrostática do equipamento em todos os pontos de teste.

5) Observação e Gravação: Após cada descarga, observe a resposta do equipamento (como reinicialização, perda de dados, falha de função, etc.) e registre os resultados do teste.

 

3. Principais fenômenos de falhas no teste de ESD da tela LCD

Quando uma tela LCD falha em um teste de ESD (Descarga Eletrostática), os seguintes fenômenos são comumente observados:

1) Tela Cintilação or Piscando: O visor pode piscar ou tremer intermitentemente devido à instabilidade causada por descarga eletrostática.

2) Permanent Exibir artefatos: Linhas, pontos ou distorções permanentes podem aparecer na tela, indicando danos no painel LCD ou nos circuitos.

3) Peneira Congelamento: o monitor pode congelar ou parar de responder, exigindo uma reinicialização ou um ciclo de energia para se recuperar.

4) Distorção de cor: As cores na tela podem ficar distorcidas ou incorretas, o que pode ser devido a danos no driver de vídeo ou em outros componentes eletrônicos.

5) Perda da funcionalidade de exibição: A tela pode ficar completamente em branco ou não exibir nenhuma imagem, sugerindo uma falha mais grave dos componentes internos da tela.

6) Mau funcionamento da função de toque (se aplicável): Em telas LCD sensíveis ao toque, a função de toque pode ficar sem resposta ou irregular após um evento de ESD.

7) Reinicializações inesperadas: O dispositivo pode reiniciar inesperadamente devido à ESD afetando o gerenciamento de energia ou os circuitos de controle do dispositivo.

8) Perda ou corrupção de dados:Pode haver perda ou corrupção de dados, principalmente se a ESD afetar a memória ou os componentes de armazenamento.
Esses fenômenos indicam que a tela LCD ou seus componentes eletrônicos associados foram comprometidos por descarga eletrostática, exigindo investigação mais aprofundada e possivelmente blindagem ou proteção de circuito adicional.

 

4. Medidas de melhoria da descarga eletrostática (ESD)

1) Medidas preventivas durante a fase de projeto

a. Design em nível de diretoria

• Projeto de plano de solo: Certifique-se de que o PCB tenha um plano de aterramento completo para aumentar sua resistência à interferência. Um plano de aterramento sólido ajuda a fornecer um caminho de baixa impedância para o fluxo de corrente, reduzindo efetivamente o ruído e melhorando a compatibilidade eletromagnética geral (EMC) da placa.
• Dispositivos de proteção ESD: Adicione dispositivos de proteção ESD em linhas de sinal críticas, como diodos TVS (Transient Voltage Suppression) e capacitores de proteção ESD. Esses componentes ajudam a reprimir picos de tensão e dissipar com segurança a energia ESD, protegendo circuitos sensíveis contra danos.
• Otimização do caminho de retorno do sinal: Otimize os caminhos de retorno do sinal para minimizar a corrente ESD que passa por circuitos críticos. Caminhos de retorno projetados corretamente garantem que as correntes ESD sejam direcionadas para longe de áreas sensíveis, reduzindo o potencial de danos ao circuito e melhorando a resiliência geral à ESD.

b. Projeto de gabinete

• Revestimento condutor: Aplique um revestimento condutor no interior de gabinetes de plástico para fornecer um efeito de blindagem. Este revestimento ajuda a bloquear e dissipar descarga eletrostática (ESD), protegendo os componentes internos.
• Aterramento de invólucro metálico: Certifique-se de que o gabinete de metal esteja devidamente aterrado para fornecer um caminho eficaz para descarga de ESD. Um bom aterramento ajuda a dissipar com segurança a eletricidade estática para longe de componentes eletrônicos sensíveis.
• Aumente a área de aterramento entre a estrutura metálica do LCD TFT e a PCB do produto: Expanda a área de aterramento entre a estrutura metálica do TFT LCD e o PCB do produto. Isso ajuda a criar um caminho ESD mais eficaz e melhora a imunidade geral do dispositivo a descargas eletrostáticas.
• Aumentar a folga flutuante entre o gabinete e a tela de toque TFT: Aumente o vão flutuante entre o gabinete e a tela de toque TFT. Um vão maior pode ajudar a minimizar o impacto direto de ESD na tela de toque, fornecendo mais espaço para a descarga potencial se dissipar sem afetar os componentes sensíveis.

2) Otimização de fiação e layout

• Proteção de componentes críticos: Coloque componentes sensíveis longe de áreas que provavelmente entrarão em contato com ESD, como botões, conectores e interfaces. Isso reduz o risco de ESD atingir esses componentes e causar danos.
• Fios de aterramento curtos: Minimize o comprimento dos fios de aterramento para reduzir a resistência e a indutância do aterramento. Caminhos de aterramento mais curtos fornecem uma rota mais eficiente para as correntes ESD se dissiparem, melhorando a proteção geral.
• Zonas de Isolamento: Crie zonas de proteção ESD dedicadas no PCB para isolar circuitos sensíveis de áreas que podem entrar em contato com ESD. Isso pode envolver adicionar barreiras, planos de aterramento ou trilhas de proteção para proteger componentes críticos de potenciais caminhos de descarga.

3) Filtragem e Buffering

• Filtrando Capacitores: Adicione capacitores de filtragem às linhas de sinal críticas para absorver pulsos de ESD.
• Resistores em série: Coloque pequenos resistores em série com linhas de sinal para limitar a corrente ESD.

4) Filtragem e Buffering

• Filtrando Capacitores: Adicione capacitores de filtragem em linhas de sinal críticas para absorver pulsos ESD.
• Resistores em série: Coloque pequenos resistores em série com linhas de sinal para limitar a corrente ESD.

5) Blindagem e aterramento

• Capas de blindagem: Instale tampas de blindagem de metal ou ITO (óxido de índio e estanho) em monitores LCD para reduzir o impacto direto de ESD.
• Otimização do caminho de aterramento: Certifique-se de que as tampas de blindagem, revestimentos condutores e invólucros metálicos tenham boas conexões de aterramento para formar um caminho de descarga ESD de baixa impedância.

6) Proteção de interface e botões

• Proteção de Interface: Adicione dispositivos de proteção ESD, como diodos TVS, nas interfaces de entrada e saída do display.
• Proteção de botão: Projete blindagem e aterramento adequados para botões para reduzir a interferência ESD conduzida através deles.

7) Manuseio de linhas de energia e aterramento

• Transformadores de isolamento: Use transformadores de isolamento para separar a seção de energia da seção de sinal, reduzindo a possibilidade de condução de ESD através da fonte de alimentação.
• Manuseio de linha terrestre: Adicione indutores de modo comum e capacitores de filtragem na entrada de energia para reduzir a possibilidade de condução de ESD através de linhas de energia.

8) Teste e validação do produto

• Teste de armas ESD: Use uma pistola ESD para testes simulados para identificar pontos fracos e implementar medidas corretivas.
• Validação repetida: Realizar testes ESD repetidos em diferentes ambientes para garantir que as medidas corretivas sejam eficazes.

9) Seleção de Materiais

• Materiais antiestáticos: Escolha materiais com propriedades antiestáticas para o gabinete do monitor, como plásticos antiestáticos.
• Borracha condutora: Use borracha condutora em botões e interfaces para aumentar a capacidade antiestática.

 

5. Exemplos específicos de melhoria

1) Proteção SD para interfaces de monitor

Para proteger as interfaces HDMI, VGA, USB e outras em um monitor contra ESD (Descarga Eletrostática), considere as seguintes estratégias de proteção:

• Diodos TVS paralelos: Instale diodos de Supressão de Tensão Transiente (TVS) em paralelo nas linhas de sinal de HDMI, VGA, USB e outras interfaces. Os diodos TVS ajudam a reprimir picos de tensão causados ​​por ESD, protegendo circuitos sensíveis de surtos de alta tensão.
• Adicionando pequenos capacitores: Coloque pequenos capacitores perto das interfaces para formar filtros passa-baixa. Esses capacitores ajudam a absorver e filtrar pulsos ESD de alta frequência, protegendo ainda mais os componentes internos do monitor.

 

2) Proteção ESD para botões

Para proteger os botões contra descarga eletrostática (ESD), as seguintes medidas podem ser implementadas:

• Almofadas de borracha condutivas: Coloque almofadas de borracha condutivas entre os botões e a placa de circuito para garantir aterramento efetivo quando os botões forem pressionados. A borracha condutiva fornece um caminho para que a ESD se dissipe com segurança para o solo, reduzindo o risco de danos ao circuito.
• Resistores em série: Insira pequenos resistores em série com as linhas de botões. Esses resistores ajudam a limitar a corrente ESD que pode fluir para o circuito, fornecendo proteção adicional para componentes sensíveis ao reduzir o impacto dos pulsos ESD.

3) Proteção ESD para linhas de energia

Para proteção contra descarga eletrostática (ESD) através das linhas de energia, as seguintes medidas podem ser usadas:

• Choques de modo comum: Instale indutores de modo comum na entrada de energia. Esses indutores ajudam a suprimir o ruído de modo comum e reduzem a quantidade de energia ESD que pode ser conduzida pelas linhas de energia.
• Capacitores X/Y: Use capacitores X e Y na entrada de energia para filtrar pulsos ESD conduzidos pelas linhas de energia. Os capacitores X são colocados na linha e neutro, enquanto os capacitores Y são conectados entre a linha/neutro e o terra. Juntos, eles formam uma rede de filtragem eficaz para absorver e mitigar pulsos ESD de alta frequência.

4) Redefinir o pino com circuito RC

Para proteger o pino de reset de ESD e garantir uma operação estável, um circuito RC (Resistor-Capacitor) pode ser adicionado. Os valores sugeridos para os componentes são:

• R1 = 1 kΩ (1 quilo-ohm): Este resistor ajuda a limitar a corrente que flui para o pino de reinicialização, fornecendo um buffer contra picos repentinos de tensão devido a ESD.
• C1 = 0.1 µF (microfarad): Este capacitor atua como um filtro, suavizando quaisquer mudanças rápidas de voltagem e fornecendo estabilidade ao sinal de reinicialização.
• C2 = 0.047 µF (microfarad): Um capacitor adicional pode ser colocado em paralelo para refinar ainda mais a filtragem, garantindo que o pino de reinicialização seja menos suscetível a ruídos de alta frequência e pulsos ESD.

Este circuito RC ajuda a eliminar o ressalto do pino de reinicialização e fornece proteção adicional contra descarga eletrostática e flutuações transitórias de tensão.

5) Adicionando um anel ESD

É recomendado adicionar dispositivos de proteção TVS ESD em pontos de contato eletrostáticos para aproveitar suas propriedades antiestáticas, formando um caminho de descarga ESD e aumentando a proteção. Além disso, inclua um anel de descarga eletrostática (anel ESD) no painel. Este anel fornece um caminho para o aterramento para descarga eletrostática, protegendo assim as linhas VCOM e Gate de danos potenciais.

 

6) Adicione um TVS em cada ponto VCOM

É recomendado adicionar um diodo TVS (Transient Voltage Suppression) em cada ponto VCOM para proteção ESD aprimorada. Especificamente, use o ULC0511CDN em um pacote DFN1006 da LeiMao Electronics. Este componente foi aplicado com sucesso e mostrou resultados satisfatórios entre muitos clientes de display.

7) Traços expostos no painel

Aplique cola ou fita isolante sobre quaisquer traços expostos no painel. Isso ajuda a evitar curtos-circuitos acidentais e protege os traços de danos por ESD.

8) Pinos não utilizados

Pinos não utilizados não devem ser deixados flutuando; em vez disso, eles devem ser conectados ao MVDDL (minimum voltage differential digital logic). Isso evita que pinos flutuantes captem ruído ou causem comportamento não intencional no circuito.

9) Reinicialização do software

Implemente uma função de reinicialização de software. Isso permite que o sistema se recupere de condições inesperadas ou mau funcionamento devido a eventos de ESD ou outros problemas, reiniciando o software para um estado conhecido como bom.

10) Exemplo: Tela LCD automotiva

Descrição do problema: Durante o teste de descarga eletrostática (ESD), a tela passou na descarga de contato de ±6 kV, mas falhou na descarga de ar de ±8 kV.

Análise: A tela LCD é conectada ao controlador principal por fios, e o tipo de interface usado é LVDS (Low-Voltage Differential Signaling). Atualmente, telas grandes usam principalmente interfaces diferenciais LVDS e VBO (Video Bus Output), que são eficazes na supressão de interferência de modo comum. A cintilação da tela observada durante o teste pode ser causada por interferência que afeta os cabos LVDS. A descarga de contato de 500 V-1000 V foi aplicada a cada linha de sinal dos cabos LVDS, e foi descoberto que a cintilação da tela ocorreu em 500 V-1000 V em ambos os pares de linhas de clock diferencial. Isso confirmou que os sinais de clock diferencial são particularmente suscetíveis à interferência ESD.

Solução: Adicione esferas de ferrite (anéis magnéticos) às linhas LVDS. Após adicionar os anéis magnéticos, os testes de ESD foram conduzidos novamente, e os testes passaram com sucesso. A esfera de ferrite escolhida tem a seguinte curva característica de impedância de frequência:
[Inclua aqui a curva característica de frequência e impedância do cordão de ferrite, se disponível em formato visual.]
Ao implementar essas esferas de ferrite, a suscetibilidade à interferência ESD foi significativamente reduzida, estabilizando os sinais de clock diferenciais e evitando a cintilação da tela.

11) Métodos antiestáticos para diferentes gabinetes

Os displays TFT LCD são facilmente afetados por interferência eletromagnética (EMI) e descarga eletrostática (ESD), especialmente quando têm telas sensíveis ao toque integradas. Em relação à ESD, os displays TFT LCD são montados nivelados no exterior do dispositivo. As descargas podem atingir as bordas da estrutura do LCD e não são completamente dissipadas pelo invólucro do produto.

Olhando mais detalhadamente, a estrutura de uma tela LCD é geralmente conectada ao aterramento do sinal (GND) do PCB do produto. Portanto, qualquer corrente descarregada pode fluir para a placa do dispositivo. A solução depende se o invólucro do produto final é condutivo ou não condutivo.

• Invólucro Condutivo (Metal): Garanta uma ligação elétrica firme em todas as superfícies entre a estrutura do LCD e as bordas do degrau do painel. Use um revestimento condutor transparente, como ITO (Indium Tin Oxide), com resistividade de superfície estendendo-se até as bordas do degrau do painel.
• Invólucro não condutivo: Forneça o display TFT LCD como um ponto de entrada para ESD. Use cabos planos blindados para conectar a estrutura do LCD ao aterramento do PCB; aumente a lacuna de isolamento (flutuante) entre o gabinete do produto e o módulo do display LCD.

12) Exemplo: Problema de tela branca/tela azul

Uma “tela branca” ou “tela azul” refere-se à tela do módulo exibindo apenas a luz de fundo, como acontece quando é ligado inicialmente, sem nenhuma resposta, mesmo ao ajustar o contraste.
Esse problema ocorre porque a interferência é aplicada às linhas de alimentação do módulo (VDD ou VSS) ou à linha de sinal RESET durante a operação, fazendo com que o módulo seja reiniciado. A reinicialização resulta na inicialização dos registradores internos do módulo e desliga o display.

Solução:

• Se a interferência for nas linhas de alimentação, é recomendável adicionar um capacitor de desacoplamento (10 µF) e um capacitor de filtragem (0.1 µF/0.01 µF) entre as linhas de alimentação VDD e VSS, o mais próximo possível do módulo.
• Se a interferência estiver na linha de sinal RESET, é aconselhável adicionar um capacitor de filtragem (com capacitância de 0.1 µF ou 0.01 µF) entre a linha de sinal RESET e o VSS o mais próximo possível do módulo.
  A escolha dos valores do capacitor deve ser determinada com base nos resultados reais dos testes.

13) O visor mostra caracteres incorretos ou pixels aleatórios (erros de dados) que só podem ser resolvidos desligando e ligando novamente

Esse problema ocorre porque a interferência é aplicada aos sinais de controle, fazendo com que os parâmetros do registrador sejam modificados. Normalmente, ao exibir dados, não há gravação repetida nos principais parâmetros do registrador de trabalho, levando ao problema descrito.

Solução:
Se houver interferência nas linhas de transmissão:

• Use esferas de ferrite ou proteja as linhas com materiais como papel alumínio ou folhas finas de cobre.
• Altere o roteamento das linhas de transmissão para evitar áreas com interferência.
• Reduza o comprimento das linhas de transmissão ou adicione drivers de linha para aumentar a força de transmissão e melhorar a imunidade a ruídos.

14) O que fazer se os pontos de interferência não puderem ser encontrados ou as precauções do circuito forem insuficientes para eliminar a interferência?

Se a interferência não puder ser identificada ou as precauções do circuito não conseguirem evitar seu impacto, considere as seguintes soluções:
Inicialização do Registro Periódico: Em vez de usar o sinal RESET, execute operações diretamente nos registradores para inicialização. Se ocorrer uma falha e ela não puder ser recuperada, use o sinal RESET para inicialização. No entanto, isso pode causar cintilação na tela durante a exibição normal. Para garantir que a exibição normal não seja afetada pela inicialização:
a. Use dados de leitura de registro para inicialização: Use dados lidos de registradores, como leitura de palavras de status de exibição ou dados específicos da unidade SRAM, como base para determinar se a inicialização é necessária.
b. Use o módulo de exibição negativo com controle de luz de fundo: Para módulos com display negativo, desligue a luz de fundo quando não estiver em uso, dificultando a visualização do conteúdo do display. Quando o conteúdo do display precisar ser observado, ligue a luz de fundo, usando esse momento como ponto para reinicializar o módulo, que é menos perceptível.

15) Teste de interferência eletrostática no gabinete do produto (especialmente no painel do produto) causa tela branca ou erros de exibição no módulo

Esse tipo de interferência é causado principalmente pela estrutura metálica ou vidro do módulo interferindo no circuito do módulo. Para melhorar essa situação, considere os seguintes métodos:

1. Conecte a estrutura metálica do módulo ao aterramento.
2. Conecte a estrutura metálica do módulo ao VSS (terra do circuito).
3. Deixe a estrutura metálica do módulo flutuando (não conectada a nada).
4. Adicione uma almofada isolante entre a estrutura metálica do módulo e o invólucro metálico; quanto mais espessa a almofada isolante, maior será a redução de eletricidade estática.

Esses quatro métodos devem ser testados no produto real para determinar qual é o mais eficaz.

16) Erros de tela branca ou de exibição ocorrem mesmo sem fonte de interferência externa
Essa situação também se enquadra em interferência, mas é devido à interferência interna do sistema, causada principalmente por conflitos de software. O primeiro passo é identificar o padrão de quando a interferência ocorre. Tais problemas são mais prováveis ​​de acontecer durante o processo de gravação do módulo, levando ao congelamento do módulo ou à exibição de erros.
As causas comuns incluem:

• Rotinas de interrupção que interferem durante as operações do módulo (modo de endereçamento de E/S), levando a operações incorretas, como sinais de controle ou dados modificados, o que pode fazer com que o módulo congele ou seja exibido incorretamente.
  Solução: Desabilite respostas de interrupção durante a operação do módulo para evitar interferência durante processos críticos.

17) Exemplo: Ao usar um display TFT e um chassi de produto feito de metal, um teste de descarga eletrostática (ESD) de 8000 V foi conduzido, o que fez com que o display mostrasse uma tela distorcida. Reinicializar e reinicializar o módulo não teve efeito, e o dispositivo teve que ser desligado e reiniciado para retornar à operação normal. Os regulamentos da indústria não permitem o aterramento do chassi.
Como solução, o chassi de metal foi substituído por um invólucro de acrílico (vidro orgânico), e um programa de atualização de loop temporizado (inicialização) foi adicionado à rotina principal do software. Durante o teste de ESD, quando o módulo LCD é reiniciado devido à descarga estática, o programa de atualização (inicialização) corrige o problema, causando apenas uma breve oscilação antes de retornar à operação normal, passando assim no teste.

18) Exemplo: Usando um display TFT, um teste de descarga eletrostática (ESD) de 8 kV foi conduzido no chassi do produto, resultando no módulo não mostrar nenhum display
Para melhorar isso, um capacitor de 330μF e um diodo de proteção contra surtos (P6K1) foram adicionados ao pino de energia do módulo, e um capacitor de 330μF foi adicionado à saída (VOUT) da fonte de alimentação do driver. Essas medidas melhoraram significativamente a situação. Além disso, a estrutura metálica do módulo foi isolada do chassi, mantendo uma folga de 2 mm, o que ajudou a passar no teste de ESD.
No entanto, apesar dessas melhorias, ainda havia instâncias ocasionais de ausência de exibição. Para resolver isso completamente, uma rotina de inicialização periódica foi adicionada ao programa para redefinir o módulo e se recuperar da interferência. Isso resolveu completamente o problema de interferência da exibição.

19) Exemplo: Ao utilizar um display TFT, durante um teste onde um sinal de interferência de grupo de pulso positivo de 4 kV, 150 Hz foi aplicado à linha de energia principal do sistema, o display mostrou caracteres ilegíveis
Para resolver esse problema, um absorvedor de surtos foi adicionado à linha de energia na interface do módulo LCD, e o comprimento das linhas de transmissão redundantes foi reduzido. Essas medidas permitiram que o sistema passasse no teste.

20) Ao utilizar um display TFT em um gabinete de manobra, o módulo não apresentou exibição sob interferência eletromagnética de alta tensão
Para resolver esse problema, a fonte de alimentação do sistema foi substituída por uma fonte de alimentação isolada. Um capacitor de 0.01μF foi conectado ao pino /RESET do módulo, o jumper que conectava a estrutura metálica do módulo ao VSS foi desconectado e uma almofada isolante foi adicionada para isolar a estrutura metálica do módulo do gabinete do comutador.

21) O cabo de conexão entre o display TFT e a placa-mãe do sistema tem mais de 700 mm de comprimento. Ao gravar dados gráficos repetidamente, o lado direito do gráfico duplica progressivamente o byte mais à direita dos dados gráficos

As medições da forma de onda do sinal de entrada na interface do módulo foram boas, com /WR = 0 largura de 2μs. Adicionar capacitores e resistores pull-up aos sinais da interface não mostrou nenhuma melhora significativa. Encurtar o cabo e adicionar esferas de ferrite proporcionaram uma melhora perceptível, mas não resolveram completamente o problema.
Inserir um circuito de gatilho Schmitt (74HC14) na linha de sinal /WR resolveu completamente o problema. Além disso, inserir um resistor de 680Ω na linha de sinal /WR também conseguiu uma correção completa.

22) Exemplo: Tela Azul no Display LCD

Durante o teste de ESD (Descarga Eletrostática), um display industrial apresentou telas azuis toda vez que o sistema foi testado a ±6kV na porta de rede, USB e porta serial, causando o travamento do sistema. Ele se recuperava automaticamente após o ciclo de energia, mas o teste não foi aprovado. A placa havia passado por várias revisões de design com foco em aterramento, filtragem e isolamento, mas isso não resolveu o problema. Portanto, desta vez, uma estratégia foi adotada para diagnosticar e retificar a causa raiz para identificar e abordar as fraquezas do sistema.
Análise e Solução:
Com base no fenômeno observado, suspeitou-se que a unidade funcional da CPU estava sendo afetada por interferência. Os pinos da subplaca central (circuito do módulo da CPU) foram analisados, e os sinais foram identificados como sendo particularmente sensíveis e propensos à interferência ESD com base na experiência prática e na funcionalidade do sinal.
Para identificar sinais sensíveis a ESD, uma pistola ESD foi usada para aplicar descarga de contato em tensões de 100 V, 300 V, 600 V e 1000 V a vários pinos de sinal na subplaca central. Durante esses testes, o problema não ocorreu novamente, descartando esses sinais como a fonte do problema.
Análises posteriores de circuitos sensíveis na subplaca central revelaram que quando uma descarga de contato de 100 V foi aplicada ao sinal sensível DDR_CLK, o problema consistentemente ocorreu novamente. Cada vez que a descarga foi aplicada, o problema foi replicado. O traço DDR_CLK tinha 4 mils de largura, e o design não incluía pads de teste, limitando as opções de mitigação disponíveis.
Para determinar se o campo eletromagnético estático estava afetando o sinal de clock DDR_CLK, um fio de metal aterrado foi colocado diretamente acima do traço DDR_CLK, e a pistola ESD foi usada para descarregar no terminal de cobre do fio terra a 6kV. O problema foi reproduzido em cinco descargas, confirmando que a radiação eletromagnética do ESD estava impactando o sinal DDR_CLK e os componentes DDR.
Resolução:
Após confirmar que a radiação eletromagnética estava afetando o módulo DDR na placa principal e causando a recorrência do problema de ESD, uma folha de cobre foi usada para blindar e aterrar a área da placa principal, protegendo os sinais e o módulo DDR sensíveis. Após blindar o módulo da placa principal, descargas de contato foram aplicadas às interfaces de E/S a ±6kV, 8kV e 10kV, com cada teste envolvendo 40 descargas consecutivas. O sistema continuou a operar normalmente, indicando que o problema foi resolvido.
Análise de causa:
Verificações posteriores determinaram que a ESD afetando todo o sistema era devido ao acoplamento radiativo ou acoplamento capacitivo. A análise mostrou que o caminho da descarga eletrostática era o seguinte: interface IO → placa única PGND → placa de apoio de metal → chassi de metal → tampa do chassi → fio terra.
Este caminho explica como a ESD foi capaz de impactar os componentes sensíveis, confirmando a necessidade de blindagem e aterramento adicionais para proteção contra interferências.

Quando a tampa do chassi não está parafusada no chassi de metal ou quando a tampa não está no lugar, foi observado que não houve problemas com descarga eletrostática (ESD). Isso descartou o problema de acoplamento radiativo. Neste caso, o caminho de descarga ESD é o seguinte: interface IO → placa única PGND → placa de apoio de metal → chassi de metal. Isso sugere que há acoplamento capacitivo eletrostático entre a área DDR sensível na placa central e a tampa do chassi (pois elas estão muito próximas uma da outra), conforme mostrado no diagrama abaixo.

Em resumo, um modelo simplificado do acoplamento eletrostático na subplaca central de todo o sistema é mostrado no diagrama abaixo:

Ao diagnosticar o problema, após adicionar uma capa de blindagem à subplaca central, o modelo de acoplamento eletrostático neste ponto é mostrado no diagrama abaixo.
No diagrama, pode-se ver que, após adicionar uma capa de blindagem à subplaca do núcleo, a energia eletrostática da capa traseira do chassi é diretamente acoplada à blindagem de metal. Essa energia é então descarregada para o solo através dos pinos de aterramento da capa de blindagem, evitando assim que a ESD se acople diretamente ao módulo sensível a DDR e resolva o problema.
Com base na análise acima, o problema de ESD foi causado pelo acoplamento capacitivo de interferência eletrostática da tampa traseira do chassi ao circuito do módulo DDR.
Como a subplaca central é um produto de plataforma da empresa cliente e o circuito DDR no módulo é altamente sensível, é recomendado usar uma capa de blindagem para proteger o módulo sensível da subplaca central para testes e produção em massa. Esta solução é simples, eficaz e confiável.

 

23) Proteção EMI para monitores LCD

A abordagem principal é proteger componentes que são facilmente afetados por EMI.
a. Para componentes sensíveis, como o controlador de toque e o IC do driver do LCD, use tecido de blindagem EMI para fornecer proteção unilateral ou dupla face.
b. Como algumas telas de LCD emitem sinais de alta frequência, a blindagem pode ser aplicada usando uma estrutura de metal na parte inferior e uma camada de ITO (óxido de índio e estanho) na parte superior.

 

Para nossas telas, quando os clientes mencionam a impermeabilização, é importante que entendamos quais peças específicas eles precisam ser à prova d'água.

• O produto precisa ser à prova d'água. Isso geralmente se aplica a produtos com telas sensíveis ao toque, onde a impermeabilização da parte traseira da tela depende do revestimento externo do cliente para garantir. Nossas principais considerações residem na vedação da placa de cobertura e da caixa do cliente, bem como na vedação da interface entre a tela sensível ao toque e a tela do display.
  • O conjunto da tampa da tela sensível ao toque no produto do cliente precisa ser à prova d'água. Este requisito é bastante comum e os clientes muitas vezes têm requisitos de dados específicos para vedação, como uma classificação IP, que classifica a resistência de um invólucro contra a intrusão de poeira ou líquidos. Neste caso, basta selecionar o adesivo dupla face 3M adequado para obter a impermeabilização desejada.
  • A impermeabilização é necessária entre a tela do monitor e a tela sensível ao toque. Embora algumas de nossas telas sensíveis ao toque sejam adesivas opticamente transparentes (OCA) coladas à tela, a parte do sensor permanece exposta. Portanto, é necessário usar selante RTV para vedar a periferia da ligação entre a tela sensível ao toque e a tela TFT (transistor de filme fino).

• Impermeabilização para funcionalidade de tela sensível ao toque:

Em alguns casos, os clientes podem usar a tela sensível ao toque em ambientes onde há presença de gotas de água. Nessas situações, a tela sensível ao toque deve ser capaz de funcionar normalmente mesmo com a presença de gotas de água (garantindo a funcionalidade normal do toque com a presença de água e evitando toques acidentais de gotas de água caindo). Neste cenário, é necessário selecionar CIs apropriados para melhor estabilidade da água ou da água salgada.

• Impermeabilização para PCBs:

Às vezes, os clientes solicitam impermeabilização para PCBs. Nesses casos, a solução normalmente envolve a adição de uma camada de revestimento isolante (também conhecido como tinta de três provas) ao PCB. Este revestimento é um filme de polímero transparente aplicado ao PCB, mantendo o formato da placa de circuito impresso e protegendo os componentes eletrônicos de danos ambientais. Este processo melhora e prolonga sua usabilidade.

Classificação IP – IP XX

Os dois dígitos após “IP” indicam a proteção do gabinete do dispositivo contra objetos sólidos estranhos e entrada de água. O primeiro dígito representa o grau de proteção contra poeira e entrada de objetos sólidos estranhos, enquanto o segundo dígito representa o grau de proteção contra umidade e entrada de água. Um número mais alto indica um nível mais alto de proteção.

Por exemplo, na classificação IP54, “IP” é a letra de designação, “5” é o primeiro dígito que indica proteção contra contato e entrada de objetos estranhos sólidos e “4” é o segundo dígito que indica proteção contra entrada de água.

1st dígito	Proteção contra intrusão	2nd dígito	Proteção contra umidade
0	Sem proteção.	0	Sem proteção.
1	Protegido contra objetos sólidos acima de 50 mm, por exemplo, toque acidental com as mãos.	1	Protegido contra gotas de água que caem verticalmente, por exemplo, condensação.
2	Protegido contra objetos sólidos acima de 12 mm, por exemplo, dedos.	2	Protegido contra jatos diretos de água até 15 graus da vertical.
3	Protegido contra objetos sólidos acima de 2.5 mm, por exemplo, ferramentas e fios.	3	Protegido contra jatos diretos de água até 60 graus da vertical.
4	Protegido contra objetos sólidos com mais de 1 mm, por exemplo, fios e pregos.	4	Protegido contra respingos de água de todas as direções, entrada limitada permitida.
5	Protegido contra entrada limitada de poeira, sem depósitos prejudiciais.	5	Protegido contra jatos de água de baixa pressão vindos de todas as direções, entrada limitada permitida.
6	Totalmente protegido contra poeira.	6	Protegido contra fortes jatos de água, por exemplo, no convés de navios, entrada limitada permitida.
/	/	7	Capacidade de resistir à imersão em água sob pressão especificada por um período definido, sem permitir a entrada de água a um nível que possa causar danos.
/	/	8	Sob condições acordadas entre o fabricante e o utilizador, o produto deverá poder ser submerso em água sem atingir um nível prejudicial de entrada de água.

 

Padrão ISO 16750

ISO 16750 é uma norma internacional que especifica condições ambientais e testes para equipamentos elétricos e eletrônicos em veículos rodoviários. Abrange diversos aspectos como cargas mecânicas, vibrações, temperatura e umidade, entre outros, para garantir a confiabilidade e durabilidade de componentes e sistemas eletrônicos automotivos.

1. Escopo
O teste à prova d'água inclui segundos dígitos característicos que variam de 1 a 8, correspondendo aos códigos de nível de proteção de IPX1 a IPX8.

2. Conteúdo de teste à prova d'água para vários níveis:
(1)IPX1
Método de teste: teste de gotejamento vertical
Equipamento de teste: Dispositivo de teste de gotejamento e seu método de teste
Colocação da amostra: A amostra é colocada em sua posição normal de operação em uma mesa de amostra rotativa a 1 rotação por minuto (1r/min), com a distância do topo da amostra ao bocal de gotejamento não excedendo 200 mm.
Condições de Teste: Taxa de gotejamento de 1.0 ± 0.5 mm/min; Duração do teste: 10 minutos

 

(2)IPX2
Método de teste: teste de gotejamento com inclinação de 15°
Equipamento de teste: Dispositivo de teste de gotejamento e seu método de teste
Colocação da amostra: Incline a amostra em um ângulo de 15° em relação à vertical, com a distância do topo da amostra ao bocal de gotejamento não excedendo 200 mm. Após testar um lado, gire para o outro lado, repetindo esse processo quatro vezes.
Condições de Teste: Taxa de gotejamento de 3.0 ± 0.5 mm/min; Duração do teste: 4 ciclos de 2.5 minutos cada, totalizando 10 minutos.

 

(3)IPX3
Método de teste: teste de precipitação
a. Teste de chuva em tubo oscilante
Equipamento de teste: Equipamento de teste de chuva com tubo oscilante
Colocação da amostra: Selecione um raio apropriado para o tubo oscilante de modo que a altura da plataforma da amostra esteja na posição do diâmetro do tubo oscilante. Coloque a amostra na plataforma, garantindo que a distância do topo da amostra ao bico de pulverização de água não seja superior a 200 mm. A plataforma de amostra não gira.
Condições de teste: A vazão de água é calculada com base no número de furos de pulverização de água no tubo oscilante, com cada furo a 0.07 L/min. Durante a chuva, a água é pulverizada a partir dos orifícios de pulverização de água dentro de um segmento de arco de 60° em cada lado do ponto médio do tubo oscilante, totalizando 120°. A amostra de teste é colocada no centro do semicírculo do tubo oscilante. O tubo oscilante oscila 60° em cada lado da linha vertical, totalizando 120°. Cada balanço (2×120°) leva aproximadamente 4 segundos.
Pressão de Teste: 400 kPa; Duração do Teste: Chuvas contínuas por 10 minutos; Após 5 minutos de teste, gire a amostra 90°.

b. Teste de chuva tipo bico
Equipamento de teste: Equipamento portátil de teste de chuva
Colocação da amostra: Posicione a amostra de modo que a distância paralela do topo da amostra ao bico do pulverizador portátil esteja entre 300 mm e 500 mm.
Condições de Teste: Durante o teste, deverá ser instalada uma blindagem com pesos de equilíbrio. A vazão de água é definida em 10 L/min.
Duração do teste: A duração do teste é calculada com base na área de superfície do invólucro da amostra de teste, com 1 minuto por metro quadrado (excluindo a área de montagem) e um mínimo de 5 minutos.

 

(4)IPX4
Método de teste: teste de respingos de água
a. Teste de respingos de água em tubo oscilante
Equipamento de teste e posicionamento da amostra: Selecione um raio apropriado para o tubo oscilante de modo que a altura da plataforma da amostra esteja na posição do diâmetro do tubo oscilante. Coloque a amostra na plataforma, garantindo que a distância do topo da amostra ao bico de pulverização de água não seja superior a 200 mm. A plataforma de amostra não gira.
Condições de teste: A vazão de água é calculada com base no número de furos de pulverização de água no tubo oscilante, com cada furo a 0.07 L/min. A água é pulverizada a partir dos orifícios de pulverização de água dentro de um segmento de arco de 90° em cada lado do ponto médio do tubo oscilante, totalizando 180°. A amostra de teste é colocada no centro do semicírculo do tubo oscilante. O tubo oscilante oscila 180° em cada lado da linha vertical, totalizando aproximadamente 360°. Cada balanço (2×360°) leva cerca de 12 segundos.
Duração do teste: Igual ao teste IPX3 descrito na seção (3) acima (ou seja, 10 minutos).

b. Teste de respingo de água tipo bico

Equipamento de teste: Equipamento portátil de teste de chuva
Colocação da amostra: Remova a blindagem com pesos de equilíbrio do equipamento. Posicione a amostra de modo que a distância paralela do topo da amostra ao bico do pulverizador portátil esteja entre 300 mm e 500 mm.
Condições de Teste: Durante o teste, deverá ser instalada uma blindagem com pesos de equilíbrio. A vazão de água é definida em 10 L/min.
Duração do teste: A duração do teste é calculada com base na área de superfície do invólucro da amostra de teste, com 1 minuto por metro quadrado (excluindo a área de montagem) e um mínimo de 5 minutos.

 

(5)IPX4K
Nome do teste: Teste de chuva de tubo oscilante pressurizado
Equipamento de teste: Equipamento de teste de chuva com tubo oscilante.
Colocação da amostra: Selecione um raio apropriado para o tubo oscilante de modo que a altura da plataforma da amostra esteja na posição do diâmetro do tubo oscilante. Coloque a amostra na plataforma, garantindo que a distância do topo da amostra ao bico de pulverização de água não seja superior a 200 mm. A plataforma de amostra não gira.
Condições de teste: A vazão de água é calculada com base no número de furos de pulverização de água no tubo oscilante, com cada furo a 0.6 ± 0.5 L/min. A água é pulverizada a partir dos orifícios de pulverização de água dentro de um segmento de arco de 90° em cada lado do ponto médio do tubo oscilante, totalizando 180°. A amostra de teste é colocada no centro do semicírculo do tubo oscilante. O tubo oscilante oscila 180° em cada lado da linha vertical, totalizando aproximadamente 360°. Cada balanço (2×360°) leva cerca de 12 segundos.
Pressão de teste: 400 kPa.
Duração do teste: Gire a amostra 90° após 5 minutos de teste.
Nota: O tubo de pulverização possui 121 furos com diâmetro de 0.5 mm:
- 1 buraco no centro
— 2 camadas na área central (12 furos por camada, distribuídos em intervalos de 30 graus)
— 4 círculos no anel externo (24 furos por círculo, distribuídos em intervalos de 15 graus)
- Capa removível
O tubo de pulverização é feito de latão (liga de cobre-zinco).

 

(6)IPX5
Método de teste: teste de jato de água
Equipamento de teste: Bico com diâmetro interno de 6.3 mm
Condições de teste: Posicione a amostra de teste a 2.5 a 3 metros de distância do bico, com vazão de água de 12.5 L/min (750 L/h).
Duração do teste: A duração do teste é calculada com base na área de superfície do invólucro da amostra de teste, com 1 minuto por metro quadrado (excluindo a área de montagem) e um mínimo de 3 minutos.

 

(7)IPX6
Método de teste: teste de jato de água poderoso
Equipamento de teste: Bico com diâmetro interno de 12.5 mm
Condições de teste: Posicione a amostra de teste a 2.5 a 3 metros de distância do bico, com vazão de água de 100 L/min (6000 L/h).
Duração do teste: A duração do teste é calculada com base na área de superfície do invólucro da amostra de teste, com 1 minuto por metro quadrado (excluindo a área de montagem) e um mínimo de 3 minutos. Nota: D=6.3mm para IPX5 e IPX6K; D = 12.5 mm para IPX6.

 

(8)IPX7
Método de teste: teste de imersão
Equipamento de teste: Tanque de imersão.
Condições de teste: As dimensões do tanque devem permitir que a amostra de teste seja submersa com a distância do fundo da amostra à superfície da água de pelo menos 1 metro. A distância do topo da amostra à superfície da água deve ser de pelo menos 0.15 metros.
Duração do teste: 30 minutos.

 

(9)IPX8
Método de teste: teste de imersão contínua
Equipamento de teste, condições e duração: A ser acordado entre o fornecedor e o comprador. A gravidade deve ser superior a IPX7.

 

(10)IPX9K
Método de teste: teste de jateamento de alta pressão
Equipamento de teste: Bico com diâmetro interno de 12.5 mm
Condições de teste:

 

Ângulos do jato de água: 0°, 30°, 60°, 90° (4 posições)
Número de furos de pulverização de água: 4
Velocidade de rotação da plataforma de amostra: 5 ±1 rotações por minuto (rpm)
Distância: 100 a 150mm do bico
Duração: 30 segundos em cada posição
Taxa de fluxo de água: 14 a 16 L/min
Pressão do jato de água: 8000 a 10000 kPa
Requisito de temperatura da água: 80 ± 5 ℃
Duração do Teste: 30 segundos em cada posição, totalizando 120 segundos.

 

Se você tiver alguma dúvida sobre os requisitos de impermeabilização de telas e toques, entre em contato com a Orient Display engenheiros de suporte