صفحه نمایش، لمس، و اپتیک حسگر - یک پانل جلویی منسجم

نگاهی طولانی به صفحه نمایش لمسی 5.94 اینچی 720×1280 IPS با پیوند MIPI 4 خطی، نوشته شده برای مهندسین و خریدارانی که می خواهند کل داستان را در یک مکان به جای پراکنده شدن در یک برگه مشخصات، نوشته شده است.

یک پنل جلویی خوب صفحه نمایشی نیست که یک لایه لمسی روی آن چسبانده شده باشد.این یک پشته نوری و مکانیکی است که در آن شیشه ای که لمس می کنید، شبکه حسگر زیر آن، سلول کریستالی مایع که تصویر را رنگ می کند، و - به ویژه در این ماژول - پنجره های نوری کوچکی که به حسگرها اجازه می دهد از طریق پوشش ببینند، همه با هم کار می کنند. وقتی آن قطعات به صورت یکپارچه طراحی شوند، نتیجه نازک‌تر، روشن‌تر و یکپارچه‌سازی آن‌ها با مشکل کمتری است. TXW600017S0-CTP دقیقاً بر اساس این فرض ساخته شده است: a5.94 اینچ، 720×1280 IPSپانل، سخت شدهلمس خازنی G+F+Fسطح، الفMIPI 4 لاینپیوند تصویر، و یک شیشه روکش که فضا را برای یک پنجره مجاورت مادون قرمز و یک پنجره با نور محیط محفوظ می دارد. این مقاله کل طرح را، بخش به بخش، با جزئیات پیوسته مرور می‌کند.

چرا یک پنل یکپارچه برنده می شود

هر محصول لمسی با تصمیم اولیه یکسانی روبرو می شود: نمایشگر و لمسی را جداگانه بخرید، یا آنها را از قبل متصل بخرید. مسیر جداگانه در BOM ارزان تر به نظر می رسد و تقریباً هرگز چنین نیست. این شما را وادار می کند تا دو فروشنده را واجد شرایط کنید، تحمل تراز بین سنسور و نمایشگر را مدیریت کنید، مرحله دوم اتصال نوری را اضافه کنید و مسئولیت هر شکاف هوایی که در لبه ها ظاهر می شود را بر عهده بگیرید. هر یک از این مراحل فرصتی برای از دست دادن عملکرد یا بازگشت مزرعه است، و هر یک هزینه مهندسی دارد که یک محصول به ندرت مجبور به صرفه جویی در آن می شود.

یک ماژول متصل و یکپارچه آن دسته از ریسک را به طور کامل حذف می کند. TXW600017S0-CTP به عنوان یک قطعه تمام شده ارائه می شود - پانل TFT، درایور، نور پس زمینه، مدار انعطاف پذیر، و پانل لمسی خازنی که قبلاً با هم مونتاژ و آزمایش شده اند. یک قطعه شماره برای نصب، یک FPC برای قرار گرفتن در کانکتور آن، و یک تامین کننده در پشت نتیجه وجود دارد. رابط های مکانیکی شناخته شده هستند، پشته نوری پایدار است، و سطح لمسی تا کمتر از 0.3 درصد تاب خوردگی تضمین شده است، بنابراین انگشت هرگز موجی را در شیشه احساس نمی کند. برای یک محصول دستی یا روی پانل، این تصمیم تنها هفته ها صرفه جویی می کند.

صفحه نمایش: 720×1280 وضوح IPS

در قلب ماژول یک پنل ماتریس فعال TFT معمولی سیاه رنگ و انتقال دهنده قرار دارد720×1280وضوح - یک بوم HD واقعی - در یک مورب 5.94 اینچی پخش شده است. که تقریبا کار می کند247 پیکسل در اینچروی یک0.10275 میلی مترپیچ پیکسل، در یک منطقه فعال از73.98 × 131.52 میلی متر. به اندازه کافی متراکم است که متن کوچک خوانا بماند، نمادها می توانند بدون برخورد نزدیک به هم بنشینند، و خط کار رابط ظریف به خوبی ارائه می شود، که دقیقا همان چیزی است که یک صفحه نمایش غنی از داده به آن نیاز دارد.

پانل رندر می کند16.7 میلیون رنگ- هشت بیت واقعی در هر یک از کانال های قرمز، سبز و آبی. این عمق چیزی است که به گرادیان ها، رنگ های وضعیت ظریف و نوع ضد مستعار اجازه می دهد به جای اینکه به مراحل قابل مشاهده تبدیل شوند، به آرامی رندر شوند. حالت IPS نیمه دیگر داستان است: با تغییر زاویه دید، رنگ را در کل سطح ثابت نگه می دارد و ثابت می کند. جفت شده با پنلتمام ساعترتبه بندی، هیچ جهت "بهترین" واحدی برای مواجهه با صفحه نمایش وجود ندارد. دستگاهی که در دست گرفته می‌شود، روی نیمکت کج می‌شود یا از کنار خوانده می‌شود، تصویری خوانا و ثابت نگه می‌دارد.

در کنار هم، این ویژگی ها به این معنی است که نمایشگر فقط در شرایط آزمایشگاهی خوب به نظر نمی رسد - بلکه در مکان هایی که یک محصول واقعی در واقع زندگی می کند خوب می ماند. نموداری که به طور واضح و مستقیم خوانده می شود نیز به وضوح در یک زاویه خوانده می شود. عکسی که در مرکز درست به نظر می رسد، رنگ را در گوشه تغییر نمی دهد. برای تجهیزاتی که داده‌ها، نقشه‌ها یا تصاویر زنده را به یک شخص نشان می‌دهند، این یکپارچگی نکته اصلی است.

لمسی که در شیشه محو می شود

سطح لمسی یک استG+F+Fپشته رانده شده استI2C. پوشش آن است0.7 میلی مترشیشه منبع AGC، دارای رتبه6 ساعتبرای مقاومت در برابر خراش، و با یک به پایان رسیدضد تابش نور (AG)درمانی که انعکاس ها را نرم می کند که در غیر این صورت تصویر را در یک اتاق روشن پاک می کند. انتقال نور است≥85%بنابراین خروجی نور پس‌زمینه از شیشه باقی می‌ماند و به چشم می‌رسد و تاب‌خوردگی در زیر نگه داشته می‌شود0.3٪بنابراین سطح صاف می ماند و پاسخ لمسی در کل پانل یکنواخت می ماند.

چیزی که باعث می شود سطح لمسی احساس خوبی داشته باشد، ارتباط کمتری با الگوی الکترود دارد تا پایداری سیگنال. یک حسگر خازنی با حل تغییرات کوچک در خازن متقابل در برابر خط پایه ثابت کار می کند. هر چه سیگنال نسبت به نویز الکتریکی اطراف آن واضح تر باشد - نسبت سیگنال به نویز - لمس دقیق تر و پاسخگوتر احساس می شود. یک پشته شیشه ای پایدار از نظر ابعاد، یک مجموعه متصل بدون شکاف هوا، و یک بازگشت زمین تمیز، همگی این نسبت را افزایش می دهند. به همین دلیل است که یک پنل که به خوبی مهندسی شده است، واضح است، در حالی که یک پنل ارزان قیمت، حتی زمانی که هر دو یک کنترلر را حمل می کنند، احساس کندی می کند.

از آنجایی که صفحه لمسی و صفحه نمایش به عنوان یک قسمت به هم متصل شده اند، هیچ مرحله لایه لایه سنسور جداگانه و هیچ تحمل هم ترازی برای مدیریت بین آنها وجود ندارد. دو سخت‌ترین کار در طراحی محصول لمسی - اتصال سنسور به نمایشگر و تراز نگه داشتن این دو کاملاً - تا زمانی که ماژول به خط شما برسد، انجام شده، آزمایش شده و تضمین شده است.

پل از صفحه به سیستم: MIPI 4 خطی

داده های تصویر از طریق یک به پانل می رسدMIPI DSI 4 لاینرابط: یک جفت ساعت دیفرانسیل و چهار جفت داده دیفرانسیل، به علاوه aتنظیم مجددخط (کم فعال) که درایور را مقداردهی اولیه می کند. MIPI همان پیوند کم پین و پهنای باند بالا است که در تلفن‌ها و سیستم‌های تعبیه‌شده مدرن استفاده می‌شود، دقیقاً به همین دلیل است که در اینجا مناسب است. در حالی که از چند پین استفاده می کند، یک فریم HD را به راحتی حمل می کند، بنابراین یک میزبان معمولی - یک MCU یا SoC با صفحه نمایش MIPI جانبی - می تواند پانل را بدون تراشه پل مداخله ای هدایت کند.

ارزش گذاشتن اعداد را دارد، زیرا آنها سهولت ادغام را توضیح می دهند. یک قاب 720×1280 شامل921600 پیکسل. در 24 بیت در هر پیکسل که تقریبا22.1 میلیون بیتدر هر فریم و تقریباً 60 فریم در ثانیه1.33 گیگابیت بر ثانیهداده های پیکسلی در چهار خط پخش کنید، که فقط حدود330 مگابیت بر ثانیه در هر خط- کسری راحت از آنچه MIPI می تواند حمل کند، که فضای خالی را برای فواصل خالی و نرخ فریم آینده باقی می گذارد. به زبان ساده: این پیوند سختی برای پیاده سازی نیست، و تعداد پین کم برد شما را ساده نگه می دارد.

نور، از LED تا چشم

در پشت پانل یک نور پس زمینه با نور لبه قرار دارد16 عدد LED سفید، در حال اجرا در یک اسمی40 میلی آمپربا ولتاژ رو به جلو22.5-26 V. این چیدمان با ولتاژ بالاتر و جریان کمتر به راحتی از یک مرحله فشرده جریان ثابت هدایت می شود و برای30000 ساعتطول عمر به نصف درخشندگی زمانی که ال ای دی ها هر کدام با 20 میلی آمپر کار می کنند. آنها را سخت‌تر اجرا کنید - بیش از حدود 25 میلی آمپر در هر LED - و این رقم کوتاه می‌شود، زیرا پیری LED یک فرآیند حرارتی است: ساطع‌کننده‌ها هر چه داغ‌تر کار کنند سریع‌تر تخریب می‌شوند.

به همین دلیل است که ماژول شامل aورق پخش حرارت گرافنهمراه با فویل مسی در ناحیه نور پس زمینه. گرافن گرما را از لبه LED دور می‌کند و ساطع‌کننده‌ها را خنک‌تر نگه می‌دارد تا خروجی آن‌ها ثابت بماند و عمرشان طولانی بماند. این یک گنجاندن کوچک است که در طول عمر محصول نتیجه می دهد، زیرا نور پس زمینه ای که به آرامی محو می شود محصولی است که برای مدت طولانی تری جدید به نظر می رسد.

در سمت الکتریکی، ماژول از a اجرا می شود2.8 Vمنبع منطقی معمولی، با محدوده قابل استفاده 2.5 تا 3.3 ولت، و ریل MIPI نیز 2.5 تا 3.3 ولت مصرف می کند. آند نور پس زمینه و کاتد در مدار انعطاف پذیر در کنار جفت های داده بیرون آورده می شوند، بنابراین میزبان فقط به یک ریل منطقی تمیز و یک درایور نور پس زمینه نیاز دارد - بدون درخت قدرت دقیق.

اپتیک سنسور پشت شیشه

چیزی که این ماژول را متمایز می کند، کاری است که فراتر از پیکسل و لمس انجام می دهد. دو عملکرد نوری در شیشه پوشش چاپ شده است. اولی یک استپنجره مجاورت مادون قرمز: در IR عبور می کند940 نانومتر با انتقال حداقل 80 درصددر حالی که نور مرئی را به پایین مسدود می کند5%بنابراین یک حسگر مجاورت می تواند اشیاء مجاور را بدون خواندن پنجره به عنوان یک سوراخ آشکار در طراحی تشخیص دهد. دومی یک استپنجره نور محیط، که تقریبا می گذرد5±20% در 550 نانومتروحداقل 80٪ در 850 نانومتر، به سنسور نور یک نمای مدرج از اتاق می دهد تا روشنایی صفحه به طور خودکار تنظیم شود.

ارزش عملی قابل توجه است. محصولی که خواهان رفتاری شبیه به تلفن است - کم نور شدن صفحه نمایش در اتاق تاریک، حسگر مجاورتی که صفحه نمایش را در حین مکالمه خالی می کند - معمولاً باید یک بازشو قاب طراحی کند یا یک پنجره جداگانه نصب کند، با تمام تحمل مکانیکی و مصالحه زیبایی که مستلزم آن است. در اینجا این اپتیک ها بخشی از همان مجموعه واجد شرایطی هستند که نمایشگر و لمسی هستند. قطعات کمتر، تحمل کمتر، طراحی صنعتی تمیزتر، و یک تامین کننده مسئول کل پانل جلویی است.

تحمل دنیای واقعی

ماژول برای کار از آن مشخص شده است-20 تا +60 درجه سانتیگرادو از ذخیره شود30- تا 70+ درجه سانتی گراد، در رطوبت نسبی تا 90٪. این محدودیت ها شرایط مرزی هستند که محوطه، تهویه و طرح حرارتی شما باید رعایت کنند. در سرما، واکنش کریستال مایع با افزایش ویسکوزیته کند می شود. در گرما، نور پس‌زمینه معمولاً منبع گرمای غالب است، بنابراین تسکین حرارتی در لبه LED کار دو چندان می‌کند. تشخیص زودهنگام هر دو اثر همان چیزی است که طراحی اولین بار مناسب را از بازگشت میدانی جدا می کند.

برای پشتیبان گیری از این اعداد، ماژول از طریق یک باتری قابل اطمینان استاندارد قرار می گیرد: ذخیره سازی در دمای بالا و پایین در دمای +70 درجه سانتیگراد و -30 درجه سانتیگراد به مدت 96 ساعت. عملکرد در دمای بالا و پایین در +60 درجه سانتیگراد و -20 درجه سانتیگراد به مدت 96 ساعت. خیساندن رطوبت در دمای 50 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 90 درصد به مدت 96 ساعت. و50 سیکل شوک حرارتینوسان بین -20 درجه سانتیگراد تا +60 درجه سانتیگراد. معیارهای قبولی، حالت‌های خرابی را که در غیر این صورت در میدان ظاهر می‌شوند، رد می‌کند: بخش‌های از دست رفته یا کوتاه، بخش‌های نامشخص، نمایشگر غیرعادی و غیرعادی، نشت کریستال مایع، حباب‌های دمای پایین، مهر و موم انتهایی شل شده، و رنگین کمان قاب.

بدون غافلگیری آن را مطرح کنید

نور اول با پانل MIPI 4 لاین معمولاً در صورت رعایت توالی مسیر کوتاهی است. ابتدا منطق و ریل های MIPI را تامین کنید، سپس ادعا کنیدتنظیم مجددبرای مقداردهی اولیه درایور، سپس جریان MIPI را شروع کنید. از آنجایی که رابط استاندارد است و درایور یک بخش کاملاً مستند است، ظاهر کردن به جای مهندسی هوشمندانه، به ترتیب صحیح قدرت و تخصیص صحیح خط است.

یک الگوی آزمایشی ساده را در اختیار داشته باشید - یک سطح شیبدار خاکستری و یک شبکه نوار رنگ. خطاهای رابط کاربری بیشتری را در 30 ثانیه نسبت به یک ساعت حدس زدن می‌گیرد و مشکل زمان‌بندی یا خط را بلافاصله از یک مشکل تنظیم تصویر جدا می‌کند. چند دقیقه بررسی روشمند در این مرحله ارزش ساعت ها رفع اشکال دارد.

طراحی محوطه اطراف آن

ماژول جمع و جور و باریک است. نمایشگر به تنهایی اندازه گیری می کند76.84 × 139.46 × 2.02 میلی متر، و مونتاژ کامل با اقدامات لمسی83.84 × 146.50 × 3.32 میلی متر- به اندازه کافی نازک برای طراحی های دستی و نصب روی پانل که در آن هر میلی متر اهمیت دارد. ناحیه فعال در مرکز طرح کلی قرار دارد و مدار انعطاف پذیر گذرگاه داده، ریل های نور پس زمینه و اتصال لمسی را حمل می کند.

سه یادداشت برنامه ریزی ادغام را روان می کند. محل خروج فلکس را رها کنید و در حین مونتاژ به شعاع خمش آن احترام بگذارید تا اتصال قابل اطمینان باقی بماند. قاب را در اطراف طرح کلی ماژول طراحی کنید تا شیشه پوشش همسطح با سطح محصول قرار گیرد و جلویی تمیز و بدون درز ایجاد کند. و لبه LED را به هر مسی یا شاسی موجود متصل کنید، بنابراین گرمای نور پس‌زمینه جایی برای رفتن دارد. کمی پیش بینی در اینجا از دو مشکل کلاسیک میدان جلوگیری می کند: اتصالات متناوب در کانکتور و پیری زودرس نور پس زمینه.

جایی که به آن تعلق دارد

یک صفحه نمایش لمسی 720×1280 IPS با این اندازه یک صفحه جلویی طبیعی است که در هر جایی که شخص مستقیماً با یک دستگاه جمع و جور تعامل داشته باشد: ابزارهای دستی و قابل حمل، پانل‌های خانه هوشمند و لوازم خانگی، گوشی‌های پزشکی، کنترل دسترسی و پایانه‌های کیوسک، رابط‌های به سبک تلفن که نیاز به تشخیص نزدیکی و نور محیطی دارند، و صفحه‌نمایش لمسی کوچک تعبیه‌شده در یک رابط لمسی کوچک. رد پا در هر مورد جذابیت یکسان است: یک قسمت متصل پیکسل ها، لمس، اپتیک حسگر و رابط مکانیکی را با هم حمل می کند.

متناسب با محصول شما

هر محصول کمی متفاوت است، بنابراین ماژول با انعطاف پذیری OEM/ODM ارائه می شود. چاپ روی شیشه می‌تواند نشان‌واره و پوشش شما را حمل کند، و چیدمان سنسور-پنجره را می‌توان طوری تنظیم کرد که با حسگرهایی که می‌خواهید استفاده کنید، تنظیم شود. پیکربندی لمسی، روشنایی نور پس‌زمینه و مسیریابی FPC همگی می‌توانند متناسب با محفظه و کانکتور شما تنظیم شوند. نمونه ها برای ارزیابی در دسترس هستند و تیم ما از اولین نمونه اولیه تا تولید حجم با شما کار می کند.

سریع‌ترین راه برای رسیدن به یک پنل جلویی عالی این است که تامین‌کننده صفحه‌نمایش را زودتر بیاورید، در حالی که محفظه، معماری برق و رابط هنوز هم ارزان هستند. در مورد دستگاه، محیط و حسگرهایی که می‌خواهید در پشت شیشه قرار دهید به ما بگویید و ما به شما کمک می‌کنیم این ماژول را به قسمت جلویی محصول خود تبدیل کنید.