一, Caractéristiques techniques et points sensibles à l'humidité du LCD segmenté
Écrans LCD segmentés en contrôlant la torsion des molécules de cristaux liquides à travers des électrodes, et sa structure centrale comprend un substrat en verre, une couche conductrice ITO, un matériau à cristaux liquides et un polariseur. Cette structure est principalement sensible à l’humidité sous deux aspects :
Absorption d'humidité des matériaux : les matériaux à cristaux liquides contiennent des groupes polaires tels que les esters et les éthers, qui sont sujets à l'absorption et à l'expansion de l'humidité lorsque l'humidité dépasse 80 % d'humidité relative, conduisant à un arrangement moléculaire désordonné, entraînant un affichage flou, une diminution du contraste et même un écran noir.
Corrosion de la couche conductrice : la couche conductrice ITO (oxyde d'étain et d'indium) a tendance à réagir avec les molécules d'eau pour générer de l'hydroxyde d'indium dans des environnements humides, ce qui entraîne une résistance accrue des électrodes et une rupture ou un scintillement du code d'affichage.
Cas typique : après avoir utilisé un certain équipement de surveillance marine dans un environnement de brouillard salin pendant 3 mois, l'écran LCD du code segment est apparu partiellement noir. Après les tests, il a été constaté que le bord du polariseur était gonflé en raison de l'absorption d'humidité, provoquant la séparation de la couche de cristaux liquides. Dans le même temps, l’électrode ITO était corrodée par le brouillard salin, formant un chemin conducteur et provoquant un court-circuit.
2, limite de tolérance d'humidité et normes industrielles de l'écran LCD segmenté
Selon les données de tests de l'industrie, les écrans LCD à code segmenté non protégés peuvent fonctionner de manière stable dans les conditions suivantes :
Limite d'humidité supérieure : 90 % d'humidité relative (exposition à court-terme)
Plage de température : -30 degrés à +85 degrés (modèle de température large)
Niveau de protection : IP54 (résistant à la poussière et aux éclaboussures)
Cependant, dans les scénarios industriels réels, l’humidité s’accompagne souvent de facteurs composites tels que les fluctuations de température, le brouillard salin et la pollution par les hydrocarbures, réduisant considérablement le seuil de tolérance. Par exemple:
Choc de cycle de température : lors du test de cycle de -40 degrés à +85 degrés, l'écran LCD à code de segment non scellé a montré un pelage du polariseur après 10 cycles.
Corrosion au brouillard salin : dans l'environnement de pulvérisation d'une solution de NaCl à 5 %, le taux de corrosion de l'électrode ITO atteint 0,1 μm/jour et la résistance augmente de 30 % après 20 jours.
Norme industrielle : les écrans LCD à code segment de qualité militaire doivent réussir le test de chaleur humide (85 degrés / 85 % HR / 48 heures) selon la norme GJB 150A-2009, tandis que les produits de qualité grand public ne répondent généralement qu'au niveau IP54 de la norme CEI 60529.
3, système de technologie de protection dans un environnement très humide
Pour améliorer la résistance à l'humidité des écrans LCD segmentés, l'industrie a développé une solution de protection à plusieurs-niveaux :
1. Conception d'étanchéité structurelle
Technologie de stratification complète : l'adhésif optique OCA ou l'adhésif liquide LOCA est utilisé pour coller entièrement l'écran tactile et l'écran LCD, éliminant ainsi les couches d'air et empêchant la condensation interne. Par exemple, un certain terminal portable industriel a multiplié par 5 sa capacité anti-condensation grâce à la technologie de laminage complet, et il n'y a aucune anomalie d'affichage sous une différence de température de -20 degrés à +70 degrés.
Matériau de la bague d'étanchéité : une bague d'étanchéité en caoutchouc EPDM ou en caoutchouc fluorosilicone est utilisée, avec une dureté contrôlée à 40-60 Shore A et un retrait avant compression de 15 % à 30 % pour assurer un rebond à long terme sous haute température et humidité élevée. Après qu'un certain équipement de forage pétrolier ait été scellé avec du caoutchouc fluorosilicone, il a fonctionné en continu pendant 2 ans dans un environnement de 120 degrés/95 % HR sans pénétration d'eau.
2. Traitement de surface du matériau
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 degrés, ce qui fait que les gouttelettes d'eau roulent en forme sphérique sur la surface. Des tests ont montré que l'écran LCD segmenté après traitement de revêtement présente une réduction de 90 % du taux de pénétration d'eau interne lors des tests de pulvérisation IPX6.
Protection de la couche conductrice : le dépôt d'une couche de passivation SiO ₂ ou Al ₂ O3 sur la surface de l'électrode ITO, d'une épaisseur de 50 à 100 nm, peut bloquer la pénétration des molécules d'eau. Un certain dispositif médical a prolongé la durée de vie des électrodes de 3 à 8 ans grâce à ce processus.
3. Stratégie de contrôle environnemental
Application du dessicant : le dessicant à tamis moléculaire est placé à l'intérieur du panneau arrière de l'écran LCD, avec une capacité d'absorption d'humidité de 20 % de son propre poids, ce qui peut maintenir l'humidité de la chambre en dessous de 40 % d'humidité relative. Un certain instrument extérieur adopte une conception à double déshydratant et fonctionne en continu pendant 60 jours sans aucune anomalie d'affichage pendant la saison des pluies.
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 % et réduire l'humidité relative en chauffant. Après avoir adopté ce schéma, le taux de défaillance de condensation d'un certain instrument de stockage frigorifique a diminué de 85 %.
4, scénarios d'application typiques et vérification des performances
1. Équipement de surveillance de l'environnement marin
Un détecteur-d'eau profonde doit fonctionner dans un environnement avec une concentration de brouillard salin de 5 % pendant 5 ans, allant de -2 degrés à +40 degrés. L'écran LCD à code segment adopte les protections suivantes :
Structure entièrement collée + bague d'étanchéité en caoutchouc fluorosilicone
Revêtement hydrophobe double face sur substrat en verre
Remplissez la cavité avec un dessicant pour tamis moléculaire
Après 18 mois de fonctionnement continu dans un environnement marin simulé, il a été constaté que le contraste ne diminuait que de 5 % et qu'il n'y avait aucun phénomène de corrosion ou de court-circuit.
2. Instruments de contrôle dans un atelier chimique
L'instrument de contrôle du réacteur d'une certaine usine chimique doit fonctionner de manière stable dans des gaz corrosifs à 60 degrés et 90 % d'humidité relative. Le système de protection LCD à code segment comprend :
Dépôt d'une couche de passivation Al ₂ O3 sur la surface de l'électrode ITO
Système de chauffage et de déshumidification PTC intégré au panneau arrière
Effectuez automatiquement 10 minutes de cuisson à haute-température (80 degrés) chaque semaine
Cet instrument fonctionne en continu depuis 3 ans, avec un taux de défaillance de seulement 1/5 des produits similaires.
