طراحی HMI های لمسی با روشنایی بالا: یک کاغذ سفید فنی در ماژول ال سی دی لمسی خازنی MIPI 6.0 اینچی 1080×1920 (TXW600045H0-CTP)

یک مرجع مهندسی عمیق برای ماژول 6.0 اینچی LTPS IPS TFT LCD که یک پنل لمسی خازنی تصویری، یک رابط MIPI D-PHY 4 خطی، آی سی درایور JD9522TS و یک نور پس زمینه 1000 cd/m² با نور پس زمینه لبه ای را ادغام می کند.

چکیده

همانطور که پلتفرم‌های HMI تعبیه‌شده به سمت تراکم پیکسل‌های بالاتر، نیازهای کنتراست محیطی بالاتر، و پوشش‌های مکانیکی نازک‌تر حرکت می‌کنند، زیرسیستم نمایشگر به یک عامل تعیین‌کننده حیاتی در عملکرد سطح سیستم تبدیل می‌شود. راTXW600045H0-CTPبه این همگرایی می پردازد: یک پنل 6.0 اینچی LTPS IPS TFT که 1080×RGB×1920 پیکسل را ارائه می دهد، به صورت نوری به یک حسگر لمسی خازنی تصویری و یک لنز پوششی متصل می شود و روی یک پیوند 4 خطی MIPI D-PHY توسط کنترل JD9522TS هدایت می شود. این کاغذ سفید فیزیک دستگاه، معماری الکتریکی، انباشته شدن نوری و مبادلات یکپارچه‌سازی را بررسی می‌کند و راهنمایی‌های صلاحیت‌محور را برای تیم‌های طراحی OEM/ODM ارائه می‌کند.

1. مقدمه: تقاضاهای همگرا نمایشگرهای تعبیه شده

محصولات مدرن دستی، صنعتی و ابزار دقیق سه محدودیت همزمان را بر نمایشگرهای خود تحمیل می‌کنند: (1) تراکم پیکسلی کافی برای میکرو تایپوگرافی خوانا و رابط‌های گرافیکی متراکم. (ii) فضای سر روشنایی برای حفظ کنتراست تحت نور زیاد محیط. و (iii) یک رابط لمسی یکپارچه با پیوند نوری که گذردهی و باریکی مکانیکی را حفظ می کند. تطبیق این محدودیت ها مستلزم انتخاب منسجمی از فناوری backplane، حالت کریستال مایع، استاندارد رابط و معماری لایه بندی است - که هر کدام در زیر برای TXW600045H0-CTP تجزیه و تحلیل می شوند.

2. معماری نمایشگر

صفحه پشتی 2.1 LTPS و تراکم پیکسل بالا

در مورب 6.0 اینچی با 1080×RGB×1920 پیکسل و گام پیکسلی 0.023 (W)×0.069 (H) میلی‌متر، پانل به رژیم وضوح نزدیک می‌شود که در آن تحرک حامل هواپیمای پشتی تعیین‌کننده می‌شود. پلی سیلیکون با دمای پایین (LTPS) تحرک اثر میدانی بسیار بالاتری را نسبت به TFT های معمولی آمورف سیلیکونی (a-Si) ارائه می دهد و به دستگاه های سوئیچینگ کوچکتر، نسبت دیافراگم بالاتر و هندسه پیکسل های تنگ تر اجازه می دهد - در مجموع ضریب انتقال بالا را توسط این ماژول ضریب پر شدن و در حین چگالی امکان می دهد.

2.2 IPS حالت انتقال عادی-سیاه

پانل در یکIPS (سوئیچینگ در هواپیما)، معمولاً مشکی، انتقال دهندهحالت از آنجایی که کارگردان کریستال مایع درون صفحه زیرلایه می چرخد، انکسار مضاعف موثر مشاهده شده توسط ناظر با زاویه دید بسیار کمتر از پیکربندی های نماتیک پیچ خورده (TN) تغییر می کند و ماژول را ایجاد می کند.تمام جهتمشخصه مشاهده با حداقل کاهش کنتراست خارج از محور و تغییر رنگ محدود. مشخصه معمولی مشکی حالت بدون برق را به یک تصویر تاریک نشان می دهد که از نسبت کنتراست و رفتار قدرت در صحنه های UI عمدتا تاریک بهره می برد.

2.3 درایور آی سی و توپولوژی رابط

داده های نمایش از طریق a تحویل داده می شود4 لاین MIPI D-PHYرابط کنترل شده توسطJD9522TSآی سی درایور نسبت به RGB موازی قدیمی (که به انعطاف پذیری بزرگ و حساس به EMI با عرض گذرگاه وسیع نیاز دارد) یا LVDS، MIPI D-PHY از سیگنال دهی دیفرانسیل ولتاژ پایین روی جفت های طول منطبق استفاده می کند، تعداد ورودی/خروجی، انتشار تشعشعات و توان در هر بیت را کاهش می دهد - یک ویژگی ضروری به عنوان رزولوشن و قدرت در هر بیت است.

3. زیرسیستم حسگر لمسی

یکپارچهفرافکنی (متقابل) خازنیپانل لمسی اغتشاش موضعی ظرفیت متقابل بین الکترودهای ارسال و دریافت را تشخیص می دهد. این روش حسگر ذاتاً در برابر آلودگی سطح مقاوم است و امکان لمس چندگانه دقیق و کم تأخیر را فراهم می کند. سنسور بر روی یک بازجویی می شودI2Cرابط کنترل (TP_SCL/TP_SDA) در منطق 1.8 ولت، با خطوط وقفه اختصاصی (TP_INT) و بازنشانی (TP_RST) برای ساده کردن نظرسنجی سمت میزبان و مدیریت انرژی. برای حفظ حاشیه سیگنال به نویز در محفظه های دارای نویز الکتریکی، توجه دقیق به مسیرهای برگشت زمین و حفاظت ESD در محیط پوشش لنز توصیه می شود.

3.1 اپتیک لنز پوششی و مهندسی سطح

1.80 میلی مترشیشه سکوریت پاندالنز پوششی کمک می کند≥85%عبور نورانی و≥7 ساعتسختی سطح، با درمان سطح چند منظوره: الفضد اثر انگشت (AF)لایه ای برای مدیریت کثیفی اولئوفوبیک،ضد تابش نور (AG)حکاکی برای سرکوب انعکاس‌های خاص در زیر نور جهت‌دار محیط، و چاپ سیاه ابریشم ضد اشعه ماوراء بنفش برای تعریف قاب بادوام. یک پنجره سیاه نیمه شفاف یک رابط نوری کاربردی برای سنجش پشت شیشه (نور مرئی در 550 نانومتر 5±15 درصد؛ عبور مادون قرمز در 940 نانومتر بیش از 80 درصد) فراهم می کند.

4. پیوند نوری و استک آپ

نمایشگر، حسگر لمسی و لنز پوششی به جای شکاف هوا، با یک چسب نوری شفاف (OCA) یکپارچه شده‌اند، تصمیمی که اپتیک سیستم را بهبود می‌بخشد. لمینیت کامل انعکاس‌های فرنل و پراکندگی نور محیطی انگلی مرتبط با طرح‌های شکاف هوا را سرکوب می‌کند، کنتراست مؤثر را در زیر نور روشن افزایش می‌دهد، نشت نور داخلی را کاهش می‌دهد و استحکام مکانیکی را در برابر ضربه و ورود آلودگی بهبود می‌بخشد. پشته نوری به دست آمده یک پوشش LCM+CG را ایجاد می کند92.88×159.78×6.08 میلی متر، با محدوده فعال پوشا74.52×132.48 میلی متر.

5. معماری برق و برق

ماژول یک دامنه منطقی ولتاژ پایین را از ریل های آنالوگ ولتاژ بالاتر ترسیم می کند: منبع I/OIOVCCدر 1.65-1.95 V (نوع 1.8 V) مشخص شده است، در حالی که درایو منبع / دروازه پانل از منابع دوقطبی ناشی می شود.VSP (+6 V)وVSN (-6 ولت). رویه طراحی باید یک توالی روشن/خاموش-کاهش سازگار را برای جلوگیری از گیر کردن و بار باقیمانده، با جداسازی موضعی در کانکتور و هجوم کنترل شده به ریل نور پس زمینه اعمال کند.

5.1 ویژگی های الکتریکی نور پس زمینه

نور پس زمینه با نور لبه جمع می شود48 عدد LED سفیدبا جریان رو به جلو اسمی کار می کند180 میلی آمپربا پنجره ولتاژ رو به جلو22.4-25.6 V. یک درایور LED با جریان ثابت برای ایمن سازی درخشندگی در برابر V توصیه می شود_افباینینگ و رانش حرارتی، با PWM یا کاهش نور آنالوگ برای گسترش محدوده روشنایی قابل استفاده بدون تغییر رنگی.

6. ملاحظات فتومتریک و حرارتی

ماژول تولید می کند1000 سی دی در متر مربعدرخشندگی (با LCD + CG) در یکنواختی پانل85%، فضای روشنایی لازم برای حفظ نسبت کنتراست قابل استفاده در برابر محیط های با محیط بالا را فراهم می کند. عمر LED رتبه بندی شده است30000 ساعت; توجه داشته باشید که طول عمر تا نقطه ای تعریف می شود که در آن روشنایی ماژول به 50٪ مقدار اولیه کاهش می یابد و به دمای اتصال و جریان درایو بستگی دارد - جریان LED بالا استهلاک نور را تسریع می کند. در نتیجه، مدیریت حرارتی رشته LED و هیت سینک کافی در قسمت عقب ماژول، پیش نیازی برای حفظ طول عمر مشخص شده است.

7. قابلیت اطمینان و چارچوب صلاحیت

این ماژول در برابر یک ماتریس صلاحیت زیست محیطی تعیین شده است، که از استقرار با نوردهی حرارتی گسترده پشتیبانی می کند:

معیارهای پاس شامل ناهنجاری‌های عملکردی، بخش‌های از دست رفته یا کوتاه، کاهش شفافیت، حالت‌های عدم نمایش، و نشت کریستال مایع می‌شوند و تضمین می‌کنند که ماژول یکپارچگی الکتریکی و نوری را در سراسر پوشش واجد شرایط حفظ می‌کند.

8. دستورالعمل های یکپارچه سازی سیستم

• اندازه پنجره لمسی:پنجره پوشش لنز را به طور یک طرفه به میزان 0.3 تا 0.5 میلی متر نسبت به ناحیه فعال LCD افزایش دهید تا تحمل اتصال را برآورده کنید.
• مسیریابی مکانیکی:مشخصات خمشی FPC مشخص شده را مشاهده کنید. ضخامت FPC و PI در 0.03±0.30 میلی متر نگه داشته می شود تا قابلیت اطمینان خمشی حفظ شود.
• یکپارچگی سیگنال و EMC:حفظ تطابق طول جفت دیفرانسیل و پیوستگی زمین مرجع. این ماژول دارای کاهش EMI و یک مسیر زمینی فولادی است.
• ESD و اتصال به زمین:برای محافظت از کنترلر لمسی در شرایط صحرایی، یک بازگشت شاسی کم امپدانس و حفاظت ESD محیطی ارائه می دهد.

9. معاوضه های فناوری تطبیقی

10. دامنه های کاربردی

ترکیبی از درخشندگی 1000 cd/m²، پوشش وسیع دمایی، لمس یکپارچه و تراکم پیکسلی بالا، ماژول را برای ترمینال‌های دستی و جمع‌آوری‌کننده‌های داده قابل حمل، HMI صنعتی و پانل‌های کنترل ماشین، رابط‌های اتوماسیون خانه و ساختمان هوشمند، دستگاه‌های پزشکی و تشخیصی، و دستگاه‌های پزشکی و تشخیصی، و هر پلت‌فرم قابل حملی که دارای نور خورشید قابل حمل است، مناسب می‌سازد. یک نیاز متمایز کننده

11. سفارشی سازی و قابلیت ODM

برای برنامه های حجمی، ماژول را می توان در محورهای مکانیکی، نوری و الکتریکی تنظیم کرد: طرح کلی FPC و پین اوت، هندسه پوشش لنز، چاپ تزئینی و پرداخت های نوری، پیکربندی رابط، و توپولوژی نور پس زمینه. درگیری اولیه با تیم طراحی برای بهینه‌سازی استراتژی استک‌آپ، زمین و حرارت در برابر محفظه هدف توصیه می‌شود.

12. سوالات متداول

س: صفحه نمایش و لمس از چه رابط کاربری استفاده می کنند؟
A: داده های نمایش از یک پیوند MIPI D-PHY 4 خطی با آی سی درایور JD9522TS استفاده می کند. پنل لمسی خازنی از طریق I2C با ولتاژ 1.8 ولت ارتباط برقرار می کند.

س: چرا IPS به جای TN؟
پاسخ: IPS یک زاویه دید گسترده و همه جهت با حداقل کنتراست خارج از محور و تغییر رنگ فراهم می کند که برای استفاده از HMI چند بیننده و جهت گیری چرخشی ترجیح داده می شود.

س: آیا ماژول در نور خورشید قابل خواندن است؟
پاسخ: نور پس‌زمینه 1000 cd/m² با یکنواختی 85 درصد، همراه با لایه‌برداری کامل OCA و عملیات سطح AG، خوانایی محیطی بالا را ارائه می‌دهد.

س: محدوده دمای عملیات و ذخیره سازی چیست؟
A: عملکرد -20 درجه سانتیگراد تا +70 درجه سانتیگراد. ذخیره سازی -30 تا +80 درجه سانتیگراد.

س: آیا ماژول RoHS مطابقت دارد؟
پاسخ: بله - همه مواد و پردازش بدون سرب و مطابق با RoHS هستند.

13. نتیجه گیری و تماس

TXW600045H0-CTP یک پاسخ عمدی یکپارچه به مشکل نمایشگر تعبیه شده مدرن را نشان می دهد، که یک صفحه پشتی LTPS IPS، یک سنسور لمسی خازنی پرتابی، اتصال نوری OCA، یک رابط MIPI 4 خطی با EMI کم و یک نور پس زمینه با روشنایی بالا در یک صفحه باریک608 میلی متر ارائه می کند. برای تیم های طراحی که نمایشگر لمسی 6.0 اینچی با وضوح بالا و روشنایی بالا را مشخص می کنند، این ماژول یک پلت فرم قوی برای تمایز محصولات ارائه می دهد. برای نمونه ها، دیتاشیت ها و پشتیبانی سفارشی سازی OEM/ODM با ما تماس بگیرید و تیم مهندسی ما در طراحی و برنامه ریزی صلاحیت کمک خواهد کرد.