一, Caratteristiche tecniche e punti sensibili all'umidità del display LCD segmentato
Display LCD segmentato controllando la torsione delle molecole di cristalli liquidi tramite elettrodi e la sua struttura centrale comprende un substrato di vetro, uno strato conduttivo ITO, materiale di cristalli liquidi e polarizzatore. Questa struttura è sensibile all’umidità principalmente sotto due aspetti:
Assorbimento di umidità dei materiali: i materiali a cristalli liquidi contengono gruppi polari come esteri ed eteri, che sono soggetti all'assorbimento e all'espansione dell'umidità quando l'umidità supera l'80% di umidità relativa, portando a una disposizione molecolare disordinata, con conseguente visualizzazione sfocata, contrasto ridotto e persino schermo nero.
Corrosione dello strato conduttivo: lo strato conduttivo ITO (ossido di indio-stagno) tende a reagire con le molecole d'acqua per generare idrossido di indio in ambienti umidi, con conseguente aumento della resistenza dell'elettrodo e rottura o sfarfallio del codice del display.
Caso tipico: dopo aver utilizzato una determinata attrezzatura di monitoraggio marino in un ambiente con nebbia salina per 3 mesi, lo schermo LCD con codice segmento appariva parzialmente nero. Dopo il test, si è riscontrato che il bordo del polarizzatore era rigonfio a causa dell'assorbimento di umidità, causando la separazione dello strato di cristalli liquidi. Allo stesso tempo, l'elettrodo ITO è stato corroso dalla nebbia salina, formando un percorso conduttivo e provocando un cortocircuito.
2, limite di tolleranza all'umidità e standard di settore del display LCD segmentato
Secondo i dati dei test di settore, gli LCD con codice di segmento non protetto possono funzionare stabilmente nelle seguenti condizioni:
Limite superiore di umidità: 90% di umidità relativa (esposizione a breve-termine)
Intervallo di temperatura: da -30 gradi a+85 gradi (modello di temperatura ampio)
Livello di protezione: IP54 (resistente alla polvere e agli spruzzi d'acqua)
Tuttavia, negli scenari industriali reali, l’umidità è spesso accompagnata da fattori compositi come fluttuazioni di temperatura, nebbia salina e inquinamento da idrocarburi, riducendo significativamente la soglia di tolleranza. Per esempio:
Shock ciclico di temperatura: nel test ciclico da -40 gradi a +85 gradi, il display LCD con codice segmento non sigillato ha mostrato il distacco del polarizzatore dopo 10 cicli.
Corrosione in nebbia salina: nell'ambiente di spruzzatura di una soluzione NaCl al 5%, il tasso di corrosione dell'elettrodo ITO raggiunge 0,1 μ m/giorno e la resistenza aumenta del 30% dopo 20 giorni.
Standard di settore: gli LCD con codice di segmento di livello militare devono superare il test di calore umido (85 gradi/85% di umidità relativa/48 ore) nello standard GJB 150A-2009, mentre i prodotti di livello consumer di solito soddisfano solo il livello IP54 di IEC 60529.
3, sistema di tecnologia di protezione in ambienti ad alta umidità
Per migliorare la resistenza all'umidità degli LCD segmentati, l'industria ha sviluppato una soluzione di protezione a più- livelli:
1. Progettazione della sigillatura strutturale
Tecnologia di laminazione completa: l'adesivo ottico OCA o l'adesivo liquido LOCA vengono utilizzati per unire completamente il touch screen e l'LCD, eliminando gli strati d'aria e prevenendo la condensa interna. Ad esempio, un determinato terminale portatile industriale ha aumentato la sua capacità anticondensa di 5 volte grazie alla tecnologia di laminazione completa e non si verificano anomalie di visualizzazione con una differenza di temperatura compresa tra -20 gradi e +70 gradi.
Materiale dell'anello di tenuta: viene utilizzato un anello di tenuta in gomma EPDM o fluorosilicone, con una durezza controllata a 40-60 Shore A e un restringimento pre-compressione del 15% -30% per garantire un rimbalzo a lungo termine in condizioni di temperatura e umidità elevate. Dopo che una certa attrezzatura per l'estrazione petrolifera è stata sigillata con gomma fluorosiliconica, ha funzionato ininterrottamente per 2 anni in un ambiente con umidità relativa di 120 gradi/95% senza ingresso di acqua.
2. Trattamento superficiale del materiale
Hydrophobic coating: Spraying fluoride (such as Cytop solution) on the surface of a glass substrate to form a hydrophobic film with a contact angle>110 gradi, facendo rotolare le gocce d'acqua in forma sferica sulla superficie. I test hanno dimostrato che il display LCD segmentato dopo il trattamento di rivestimento ha una riduzione del 90% del tasso di ingresso di acqua interna nei test di spruzzatura IPX6.
Protezione dello strato conduttivo: la deposizione di uno strato di passivazione SiO ₂ o Al ₂ O3 sulla superficie dell'elettrodo ITO, con uno spessore di 50-100 nm, può bloccare la penetrazione delle molecole d'acqua. Grazie a questo processo, un determinato dispositivo medico ha prolungato la durata degli elettrodi da 3 a 8 anni.
3. Strategia di controllo ambientale
Applicazione dell'essiccante: l'essiccante a setaccio molecolare è posizionato all'interno del pannello posteriore LCD, con una capacità di assorbimento dell'umidità pari al 20% del proprio peso, che può mantenere l'umidità della camera al di sotto del 40% di umidità relativa. Un determinato strumento per esterni adotta un design a doppio essiccante e funziona continuamente per 60 giorni senza alcuna anomalia sul display durante la stagione delle piogge.
Intelligent heating and dehumidification: PTC heating elements are integrated on the back of the LCD, which automatically start when the humidity sensor detects RH>75% e ridurre l'umidità relativa riscaldandosi. Dopo aver adottato questo schema, il tasso di guasto della condensa di un determinato strumento per la conservazione a freddo è diminuito dell'85%.
4, Scenari applicativi tipici e verifica delle prestazioni
1. Apparecchiature per il monitoraggio dell'ambiente marino
Un rilevatore di acque profonde-deve funzionare in un ambiente con una concentrazione di nebbia salina del 5% per 5 anni, con un intervallo compreso tra -2 gradi e+40 gradi . Il segmento LCD LCD adotta le seguenti protezioni:
Struttura completamente incollata + anello di tenuta in gomma fluorosilicone
Rivestimento idrorepellente bifacciale su substrato di vetro
Riempire la cavità con essiccante a setaccio molecolare
Dopo 18 mesi di funzionamento continuo in un ambiente marino simulato, si è constatato che il contrasto è diminuito solo del 5% e non si sono verificati fenomeni di corrosione o cortocircuito.
2. Strumenti di controllo nell'officina chimica
Lo strumento di controllo del reattore di un determinato impianto chimico deve funzionare stabilmente in gas corrosivo a 60 gradi e 90% di umidità relativa. Lo schema di protezione LCD del codice segmento include:
Deposizione di uno strato di passivazione Al ₂ O3 sulla superficie dell'elettrodo ITO
Sistema di riscaldamento e deumidificazione PTC integrato nel tabellone
Esegui automaticamente 10 minuti di cottura ad alta-temperatura (80 gradi) ogni settimana
Questo strumento è stato utilizzato ininterrottamente per 3 anni, con un tasso di guasto pari solo a 1/5 rispetto a prodotti simili.
