ثانيا, مطابقة الأداء البصري: ضمان وضوح العرض واتساقه
1. التطابق الدقيق بين حجم النافذة ومساحة العرض
يتم تحديد منطقة العرض (المنطقة النشطة، منطقة AA) لشاشة LCD بواسطة مصفوفة البكسل، ويجب أن يغطي حجم النافذة منطقة AA بشكل صارم ويحتفظ ببدل التثبيت. على سبيل المثال، يبلغ حجم شاشة LCD مقاس 7-بوصة (الطراز T-EF070K08000480ALI) 154.08 مم × 85.92 مم. إذا كان تصميم النافذة 155 مم × 86 مم، فقد يتم حجب بعض وحدات البكسل بسبب تفاوتات الإطار؛ إذا كانت فتحة النافذة كبيرة جدًا (مثل 160 مم × 90 مم)، فقد يتسبب ذلك في حدوث المشكلات التالية:
التسرب: يفيض الضوء الخلفي عبر حافة النافذة، ويشكل هالة في الحالة المظلمة، مما يؤثر على التباين؛
التداخل الميكانيكي: الاحتكاك بين حافة شاشة LCD والجدار الداخلي للوحة، مما يؤدي إلى عرض غير طبيعي أو تالف.
الحل: وفقًا للرسومات ثنائية الأبعاد المقدمة من الشركة المصنعة لشاشات الكريستال السائل، يجب أن يكون حجم النافذة أكبر بمقدار 0.2 مم إلى 0.5 مم من جانب واحد من منطقة AA (حسب نوع اللوحة). على سبيل المثال، يمكن أن يكون سمك شاشات TN 0.2 مم، ويمكن أن يكون سمك شاشات IPS 0.5 مم نظرًا لمقاومتها الأفضل للصدمات.
2. تحسين زاوية الرؤية وموضع النافذة
يجب أن تتوافق زاوية عرض شاشات LCD (مثل 178 درجة /178 درجة لشاشات IPS) مع زاوية عرض الجهاز. على سبيل المثال، تحتاج لوحة عدادات السيارة إلى تلبية القراءة الواضحة للسائق للبيانات ضمن زاوية عرض أفقية تبلغ -45 درجة ~+45 درجة . إذا انحرف موضع النافذة عن المركز أو تم تثبيتها بزاوية، فقد يتسبب ذلك في حدوث المشكلات التالية:
تغير اللون: تشهد شاشات TN انخفاضًا في التباين وتشوه اللون عند الانحراف عن الزاوية العادية؛
التداخل العاكس: تشكل حافة النافذة زاوية مع سطح شاشة LCD، مما قد يعكس الضوء المحيط.
الحل: استخدم برامج المحاكاة البصرية (مثل LightTools) لمحاكاة تأثير العرض بزوايا مختلفة وتحسين موضع النافذة. على سبيل المثال، تعتمد لوحة القيادة الخاصة بالمركبة الكهربائية تصميمًا زجاجيًا منحنيًا، مما يؤدي إلى محاذاة مركز النافذة مع خط رؤية السائق، وزيادة زاوية الرؤية الفعالة إلى ± 60 درجة.
2، مطابقة التصميم الهيكلي: موازنة القوة وكفاءة التجميع
1. يتم تنسيق سمك اللوحة مع سمك زجاج LCD
سمك زجاج LCD (عادة 0.4 مم ~ 1.1 مم) يؤثر بشكل مباشر على تصميم عمق فتحة نافذة اللوحة. إذا كانت سماكة اللوحة (T) لا تتطابق مع سماكة الزجاج (د)، فقد يسبب ذلك المشاكل التالية:
تركيز الإجهاد: زجاج رقيق (د<0.7mm) is prone to cracking in thick panels (T>3 مم) بسبب ضغط التجميع؛
Excessive gap: Thick glass (d>1.0 مم) قد يتسبب في تشوه العرض في اللوحات الرقيقة (T<2mm) due to insufficient support.
الحل: حدد هيكل اللوحة بناءً على سمك الزجاج:
زجاج رقيق (د أقل من أو يساوي 0.7 مم): يعتمد هيكل تعويض "إطار حديدي + رغوة"، على سبيل المثال، إضافة إطار من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 0.3 مم على الجزء الخارجي من الزجاج مقاس 0.55 مم وملء الفجوة برغوة السيليكون 0.2 مم؛
Thick glass (d>0.7 مم): مضمن مباشرة في اللوحة، ولكن يجب التحقق من أداء مقاومة الصدمات من خلال تحليل العناصر المحدودة (FEA). على سبيل المثال، أظهر جهاز HMI صناعي يستخدم زجاج 0.9 مم انخفاضًا في معدل الفشل من 3.2% إلى 0.5% في اختبارات دورة درجة الحرارة من -30 درجة إلى +85 درجة .
2. معالجة حافة النافذة ومنع الغبار والماء
قد تؤدي الشطب أو النتوءات أو الحواف الحادة الموجودة على حافة النافذة إلى خدش سطح شاشة LCD أو تراكم الغبار، مما يؤثر على تأثير العرض. على سبيل المثال، لم تتم معالجة لوحة أجهزة القياس الخاصة بجهاز طبي بزاوية C-عند حافة النافذة، مما أدى إلى تكوين "بقع سوداء" عند دخول الغبار.
حل:
المعالجة الميكانيكية: يتم شطب حافة النافذة بمادة C0.5~C1 ويتم إزالة النتوءات؛
تصميم الختم: املأ السيليكون أو الشريط -المزدوج الجوانب بين شاشة LCD واللوحة. على سبيل المثال، تعتمد الأجهزة الخارجية تصميم مستوى الحماية IP67 وهي مقاومة للماء والغبار من خلال حلقة إغلاق من السيليكون بسمك 0.5 مم.
3، مطابقة القدرة على التكيف البيئي: الاستجابة لظروف العمل القاسية
1. التوسع في درجة الحرارة والمطابقة الحرارية للمواد
يجب أن يكون نطاق درجة حرارة العمل لشاشة LCD (-30 درجة ~+85 درجة ) متطابقًا مع مادة اللوحة. إذا كان فرق معامل التمدد الحراري (CTE) بين مواد اللوحة (مثل بلاستيك الكمبيوتر) وزجاج شاشات الكريستال السائل كبيرًا جدًا، فقد يتسبب ذلك في حدوث المشكلات التالية:
كسر هش بدرجة حرارة منخفضة: يبلغ معدل CTE للكمبيوتر 60 × 10 ⁻⁶/ درجة، في حين أن الزجاج 3 × 10 ⁻⁶/ درجة. عند -30 درجة، يكون انكماش الكمبيوتر 20 مرة من الزجاج، مما قد يؤدي إلى تركيز الضغط على حافة الزجاج؛
تشوه بدرجة حرارة عالية: عند درجة +85، قد يصبح جهاز الكمبيوتر لينًا، مما يتسبب في تغيير في حجم النافذة يتجاوز 0.1 مم ويؤثر على محاذاة الشاشة.
حل:
اختيار المواد: استخدم مواد CTE منخفضة (مثل بلاستيك PPS، CTE 20 × 10 ⁻⁶/ درجة) أو الألواح المعدنية (مثل سبائك الألومنيوم، CTE 23 × 10 ⁻⁶/ درجة)؛
التعويض الهيكلي: احتفظ بفجوة تتراوح من 0.1 مم إلى 0.2 مم بين شاشة LCD واللوحة، وامتص التشوه الحراري من خلال العناصر المرنة (مثل ألواح الزنبرك).
2. حماية من الاهتزاز والتأثير
يجب أن تتحمل الأدوات الصناعية أو المعدات الموجودة على متن الطائرة الاهتزازات (مثل 5 هرتز ~ 200 هرتز) أو التأثيرات (مثل 10 جرام/11 مللي ثانية). إذا كان حجم النافذة كبيرًا جدًا أو كانت القوة الهيكلية غير كافية، فقد يؤدي ذلك إلى المشكلات التالية:
إزاحة شاشة LCD: يؤدي الاهتزاز إلى حدوث تغييرات في الفجوة بين شاشة LCD واللوحة، مما يؤدي إلى عدم محاذاة الشاشة؛
كسر الزجاج: تنتقل طاقة التأثير إلى شاشة LCD من خلال اللوحة. على سبيل المثال، في لوحة قيادة معينة لآلات البناء، وصل معدل كسر الزجاج إلى 15% في اختبار الاهتزاز بسبب عدم وجود تصميم هيكل عازل.
حل:
تصميم المخزن المؤقت: قم بلصق رغوة البورون بسمك 0.5 مم على الجزء الخلفي من شاشة LCD لزيادة معدل امتصاص طاقة الصدمات إلى 85%؛
الطريقة الثابتة: يتم استخدام التثبيت المزدوج باستخدام "مسامير + أبازيم". على سبيل المثال، تستخدم لوحة عدادات سيارة معينة 4 براغي M2 ومشبكين لإصلاح شاشة LCD، وتظل وظيفة العرض طبيعية أثناء اختبار التأثير.
4، تحليل حالة التطبيق النموذجي
الحالة 1: تصميم لوحة قيادة السيارة الكهربائية
تعتمد لوحة القيادة لعلامة تجارية معينة من السيارات الكهربائية شاشة IPS LCD مقاس 12.3 بوصة (دقة 1920 × 720)، والنقاط الرئيسية لتصميم نوافذها هي كما يلي:
مطابقة الحجم: يبلغ حجم النافذة 291.84 مم × 109.44 مم (أكبر بمقدار 0.3 مم من مساحة AA على جانب واحد)، مع وجود حافة مشطوفة C0.5 على الحافة؛
التعويض الهيكلي: يتم استخدام ألواح سبائك الألومنيوم بسمك 0.8 مم، ويتم ملء الفجوات برغوة السيليكون بسمك 0.3 مم؛
التكيف البيئي: نطاق درجة حرارة العمل هو -40 درجة ~+85 درجة، والتشوه الحراري الذي تم التحقق منه بواسطة FEA أقل من 0.05 مم.
الحالة 2: تصميم معدات HMI الصناعية
تستخدم معدات HMI الخاصة بخزانة التحكم الخاصة بمصنع معين شاشة TFT LCD مقاس 7 بوصة (دقة 800 × 480)، والنقاط الرئيسية لتصميم النافذة هي كما يلي:
مقاوم للغبار ومقاوم للماء: املأ حافة النافذة بحلقة إغلاق من السيليكون بسمك 0.5 مم لتحقيق مستوى الحماية IP65؛
الحماية من الاهتزاز: يتم لصق رغوة البورون بسمك 1 مم على الجزء الخلفي من شاشة LCD، وتكون وظيفة العرض طبيعية بعد اختبار الاهتزاز (10 هرتز ~ 500 هرتز)؛
تحسين التكلفة: يتم استخدام شاشة TN (تكلفة أقل بنسبة 40% من شاشة IPS)، ويتم تعويض زاوية العرض من خلال خوارزميات البرنامج (زاوية العرض الفعالة الفعلية ± 60 درجة ).
