一, Технические характеристики и чувствительные к влажности точки сегментированного ЖК-дисплея
Сегментированные ЖК-дисплеи управляются закручиванием молекул жидких кристаллов через электроды, а их основная структура включает стеклянную подложку, проводящий слой ITO, жидкокристаллический материал и поляризатор. Эта структура в основном чувствительна к влажности в двух аспектах:
Влагопоглощение материалов. Жидкокристаллические материалы содержат полярные группы, такие как сложные и простые эфиры, которые склонны к поглощению влаги и расширению, когда относительная влажность превышает 80 %, что приводит к неупорядоченному расположению молекул, что приводит к размытому изображению, снижению контрастности и даже к черному экрану.
Коррозия проводящего слоя: проводящий слой ITO (оксид индия и олова) склонен вступать в реакцию с молекулами воды с образованием гидроксида индия во влажной среде, что приводит к увеличению сопротивления электрода и поломке или мерцанию кода дисплея.
Типичный случай: после использования определенного морского оборудования для мониторинга в среде солевого тумана в течение 3 месяцев ЖК-экран с сегментным кодом стал частично черным. После испытаний выяснилось, что край поляризатора вздулся из-за впитывания влаги, что привело к отделению жидкокристаллического слоя. В то же время электрод ITO подвергся коррозии из-за солевого тумана, образовав токопроводящий путь и вызвав короткое замыкание.
2. Предел допуска влажности и отраслевые стандарты сегментированного ЖК-дисплея.
Согласно данным отраслевых испытаний, ЖК-дисплеи с незащищенным сегментным кодом могут стабильно работать при следующих условиях:
Верхний предел влажности: 90 % относительной влажности (краткосрочное-воздействие).
Диапазон температур: от -30 до +85 градусов (модель с широким диапазоном температур)
Уровень защиты: IP54 (пыленепроницаемость и брызгозащищенность).
Однако в реальных промышленных сценариях влажность часто сопровождается комплексными факторами, такими как колебания температуры, солевые брызги и загрязнение нефтью, что значительно снижает порог толерантности. Например:
Удар от циклического изменения температуры: при циклическом испытании от -40 до +85 градусов на незапечатанном сегменте ЖК-дисплея с кодом было обнаружено отслаивание поляризатора после 10 циклов.
Коррозия солевым туманом: в среде распыления 5% раствора NaCl скорость коррозии электрода ITO достигает 0,1 мкм/день, а сопротивление увеличивается на 30% через 20 дней.
Отраслевой стандарт: ЖК-дисплеи военного класса должны пройти испытание на влажную жару (85 градусов/85% относительной влажности/48 часов) по стандарту GJB 150A-2009, в то время как продукты потребительского класса обычно соответствуют только уровню IP54 стандарта IEC 60529.
3. Технологическая система защиты в условиях высокой влажности.
Чтобы повысить влагостойкость сегментированных ЖК-дисплеев, промышленность разработала многоуровневое решение для защиты:-
1. Конструкция структурного уплотнения
Технология полного ламинирования: оптический клей OCA или жидкий клей LOCA используется для полного соединения сенсорного экрана и ЖК-дисплея, устраняя воздушные слои и предотвращая внутреннюю конденсацию. Например, у определенного промышленного портативного терминала способность к защите от конденсации увеличена в 5 раз за счет технологии полного ламинирования, и при разнице температур от -20 до +70 градусов не происходит отклонений в работе дисплея.
Материал уплотнительного кольца: используется уплотнительное кольцо из каучука EPDM или фторсиликонового каучука с твердостью, контролируемой на уровне 40-60 по Шору A, и усадкой перед сжатием 15–30 % для обеспечения длительного восстановления при высокой температуре и высокой влажности. После того как определенное буровое оборудование было герметизировано фторсиликоновой резиной, оно непрерывно работало в течение 2 лет при температуре 120 градусов/95% относительной влажности без попадания воды.
2. Обработка поверхности материала
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 градусов, в результате чего капли воды скатываются по поверхности в сферической форме. Испытания показали, что сегментированный ЖК-дисплей после обработки покрытием имеет снижение скорости внутреннего проникновения воды на 90 % при испытаниях распылением IPX6.
Защита проводящего слоя: нанесение пассивирующего слоя SiO ₂ или Al ₂ O3 на поверхность электрода ITO толщиной 50–100 нм может блокировать проникновение молекул воды. Благодаря этому процессу определенное медицинское устройство продлило срок службы электрода с 3 до 8 лет.
3. Стратегия экологического контроля
Применение осушителя: внутри задней панели ЖК-дисплея размещается осушитель с молекулярным ситом, его способность поглощать влагу составляет 20% от его собственного веса, что позволяет поддерживать влажность в камере ниже 40% относительной влажности. Определенный уличный прибор имеет конструкцию с двойным осушителем и работает непрерывно в течение 60 дней без каких-либо отклонений в работе дисплея во время сезона дождей.
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 % и уменьшите относительную влажность путем нагревания. После внедрения этой схемы частота отказов от конденсации некоторых приборов холодного хранения снизилась на 85%.
4. Типичные сценарии применения и проверка производительности.
1. Оборудование для мониторинга морской окружающей среды
Глубоководный-детектор должен работать в среде с концентрацией соленого тумана 5 % в течение 5 лет в диапазоне от -2 до+40 градусов. ЖК-дисплей с сегментным кодом имеет следующие защиты:
Полностью склеенная конструкция + уплотнительное кольцо из фторсиликоновой резины
Двустороннее гидрофобное покрытие на стеклянной подложке.
Заполните полость молекулярно-ситовым влагопоглотителем.
После 18 месяцев непрерывной работы в моделируемой морской среде было обнаружено, что контрастность снизилась всего на 5% и не было никаких явлений коррозии или короткого замыкания.
2. Приборы контроля в химическом цехе.
Прибор управления реактором определенного химического завода должен стабильно работать в агрессивном газе при температуре 60 градусов и относительной влажности 90%. Схема защиты ЖК-дисплея с сегментным кодом включает в себя:
Нанесение пассивационного слоя Al₂O3 на поверхность ITO-электрода.
Встроенная в щит система отопления и осушения PTC
Автоматически выполнять 10 минут выпекания при высокой-температуре (80 градусов) каждую неделю.
Этот прибор работает непрерывно уже 3 года, при этом частота отказов составляет всего 1/5 от показателей аналогичных изделий.
