Thiết kế HMI cảm ứng độ sáng cao: Một tài liệu kỹ thuật về mô-đun LCD cảm ứng dung lượng 6,0 inch 1080×1920 IPS MIPI (TXW600045H0-CTP)
Một tham chiếu kỹ thuật chuyên sâu cho mô-đun LCD LTPS IPS TFT 6,0 inch tích hợp một bảng điều khiển cảm ứng dung lượng dự đoán, giao diện MIPI D-PHY 4 làn, IC trình điều khiển JD9522TS,và đèn nền chiếu sáng cạnh 1000 cd/m2.
Tóm tắt
Khi các nền tảng HMI nhúng di chuyển sang mật độ pixel cao hơn, yêu cầu độ tương phản môi trường xung quanh cao hơn và bao bì cơ học mỏng hơn,Hệ thống con hiển thị trở thành yếu tố quyết định quan trọng về hiệu suất ở cấp hệ thống.TXW600045H0-CTPgiải quyết sự hội tụ này: một bảng điều khiển LTPS IPS TFT 6,0 inch cung cấp 1080 × RGB × 1920 pixel, kết nối quang học với cảm biến cảm ứng công suất chiếu và ống kính nắp thắt,và được điều khiển trên một liên kết MIPI D-PHY 4 làn bằng bộ điều khiển JD9522TS. Báo cáo trắng này kiểm tra vật lý thiết bị cơ bản, kiến trúc điện, tích hợp quang học và sự cân bằng tích hợp, và cung cấp hướng dẫn định hướng trình độ cho các nhóm thiết kế OEM / ODM.
1. giới thiệu: Các nhu cầu hội tụ của màn hình nhúng
Các sản phẩm cầm tay, công nghiệp và thiết bị hiện đại áp đặt ba hạn chế đồng thời đối với màn hình của chúng: (i) mật độ pixel đủ cho micro-typography dễ đọc và các UI đồ họa dày đặc;(ii) không gian đầu chiếu sáng để duy trì độ tương phản dưới ánh sáng xung quanh cao; và (iii) một giao diện cảm ứng tích hợp, kết nối quang học mà bảo vệ khả năng truyền và mỏng cơ học.chế độ tinh thể lỏng, tiêu chuẩn giao diện, và kiến trúc lớp phủ mỗi trong số đó được phân tích dưới đây cho TXW600045H0-CTP.
2. Hiến trúc hiển thị
2.1 LTPS Backplane và High Pixel Density
Ở đường chéo 6,0 inch với 1080 × RGB × 1920 pixel và pitch pixel là 0,023 (W) × 0,069 (H) mm, bảng điều khiển tiếp cận chế độ độ phân giải nơi di động của người mang backplane trở nên quyết định.Poly-Silicon nhiệt độ thấp (LTPS) cung cấp tính di động hiệu ứng trường cao hơn đáng kể so với TFT silicon amorphous (a-Si) thông thường, cho phép các thiết bị chuyển mạch nhỏ hơn, tỷ lệ khẩu độ cao hơn,và hình học pixel chặt chẽ hơn cho phép tổng thể yếu tố lấp đầy cao và mật độ cần thiết cho mô-đun này trong khi vẫn giữ được độ truyền đầy đủ.
2.2 Chế độ truyền thông IPS màu đen bình thường
Các bảng điều khiển hoạt động trong mộtIPS (đổi máy tính), thường màu đen, truyềnBởi vì các giám đốc tinh thể lỏng xoay trong mặt phẳng nền,sự phản xạ hai lần hiệu quả được quan sát bởi người quan sát thay đổi ít hơn nhiều so với góc nhìn so với các cấu hình xoắn-nematic (TN), tạo ra các mô-đun củaTất cả các hướngđặc điểm xem với sự mất mát tương phản tối thiểu ngoài trục và thay đổi màu sắc hạn chế.có lợi cho tỷ lệ tương phản và hành vi năng lượng trong các cảnh UI chủ yếu tối.
2.3 Driver IC và Topology Interface
Dữ liệu hiển thị được cung cấp thông quaMIPI D-PHY 4 làngiao diện được điều chỉnh bởiJD9522TSso với RGB song song cũ ( đòi hỏi một flex lớn, nhạy cảm với EMI với chiều rộng bus rộng) hoặc LVDS, MIPI D-PHY sử dụng tín hiệu chênh lệch điện áp thấp trên các cặp chiều dài phù hợp,giảm số lượng I/O, phát xạ, và sức mạnh mỗi bit một thuộc tính thiết yếu như quy mô độ phân giải và bao bì mô-đun thu hẹp.
3Hệ thống phụ cảm ứng
Các chương trìnhdự đoán (các bên nhau) khả năngbảng điều khiển cảm ứng phát hiện ra sự xáo trộn địa phương của điện dung tương hỗ giữa điện cực phát và nhận.Phương thức cảm biến này vốn là mạnh mẽ đối với ô nhiễm bề mặt và cho phép chính xácCác cảm biến được thẩm vấn trên mộtI2Cgiao diện điều khiển (TP_SCL/TP_SDA) ở logic 1,8 V, với các đường ngắt (TP_INT) và thiết lập lại (TP_RST) chuyên dụng để hợp lý hóa việc thăm dò và quản lý năng lượng của máy chủ.Cần chú ý cẩn thận đến đường quay trở lại mặt đất và bảo vệ ESD ở chu vi ống kính che để bảo vệ biên tín hiệu-đồn trong các vòm có tiếng ồn điện.
3.1 Phương pháp quang học và kỹ thuật bề mặt ống kính
1,80 mmthủy tinh đậm chất Pandaống kính nắp đóng góp≥ 85%độ truyền ánh sáng và≥ 7Hđộ cứng bề mặt, với xử lý bề mặt đa chức năng:chống vân tay (AF)lớp để quản lý ô nhiễm do sợ dầu,chống chớp (AG)khắc để ức chế phản xạ gương dưới ánh sáng xung quanh theo hướng và in màn hình lụa đen chống tia UV để xác định khung bền.Một cửa sổ đen bán minh bạch cung cấp một giao diện quang học chức năng cho cảm biến phía sau kính (sự truyền ánh sáng nhìn thấy ở 550 nm là 15% ± 5%; độ truyền hồng ngoại ở 940 nm vượt quá 80%).
4. Optical Bonding và Stack-Up
Màn hình hiển thị, cảm biến cảm ứng và ống kính nắp được hợp nhất với chất kết dính trong quang (OCA) thay vì một khoảng trống không khí, một quyết định cải thiện đáng kể quang học hệ thống.Lamination đầy đủ ức chế phản xạ Fresnel và sự phân tán ánh sáng xung quanh ký sinh trùng liên quan đến thiết kế lỗ hổng không khí, làm tăng độ tương phản hiệu quả dưới ánh sáng rực rỡ, làm giảm rò rỉ ánh sáng bên trong và cải thiện độ bền cơ học chống chấn động và xâm nhập ô nhiễm.Các ngăn xếp quang học kết quả tạo ra một phong bì LCM + CG của92.88×159.78×6.08 mm, với khu vực hoạt động trải dài74.52×132.48 mm.
5Kiến trúc điện và điện
Mô-đun này xác định một lĩnh vực logic điện áp thấp từ đường ray tương tự điện áp cao hơn: nguồn cung cấp I / OIOVCCđược chỉ định ở 1,65 ≈ 1,95 V (thường 1,8 V), trong khi động cơ nguồn / cổng của bảng điều khiển bắt nguồn từ các nguồn cung cấp hai cựcVSP (+6 V)vàVSN (-6 V)Thực tiễn thiết kế nên thực thi một trình tự bật / tắt điện phù hợp để tránh các tác phẩm sạc bị khóa và dư thừa,với giải ly địa phương tại đầu nối và kiểm soát inrush trên đường ray đèn hậu.
5.1 Đặc điểm điện của đèn hậu
Các tập hợp đèn nền chiếu sáng cạnh48 đèn LED màu trắnghoạt động với dòng điện hướng trước danh nghĩa là180 mAvới cửa sổ điện áp phía trước22.4 ∙ 25.6 V. Một trình điều khiển LED liên tục hiện tại được khuyến cáo để miễn dịch độ sáng chống lại VFbinning và thermal drift, với PWM hoặc làm mờ tương tự được sử dụng để mở rộng phạm vi độ sáng có thể sử dụng mà không có sự thay đổi màu sắc.
6Các cân nhắc về quang học và nhiệt
Mô-đun tạo ra1000 cd/m2độ sáng (với LCD + CG) ở sự đồng nhất của bảng điều khiển85%, cung cấp không gian ánh sáng cần thiết để duy trì tỷ lệ tương phản có thể sử dụng đối với môi trường môi trường cao.30,000 giờ; note that lifetime is defined to the point at which module brightness falls to 50% of initial value and is contingent upon junction temperature and drive current — elevated LED current accelerates luminous depreciationDo đó, quản lý nhiệt của dây LED và thermosinking đầy đủ của phía sau mô-đun là điều kiện tiên quyết để duy trì tuổi thọ được chỉ định.
7- Khung độ tin cậy và trình độ
Mô-đun được xác định dựa trên một ma trận trình độ môi trường đã được thiết lập, hỗ trợ việc triển khai với phơi nhiễm nhiệt rộng:
| Điểm thử | Điều kiện |
|---|---|
| Lưu trữ ở nhiệt độ cao | +80°C / 96 H |
| Lưu trữ ở nhiệt độ thấp | -30°C / 96 H |
| Hoạt động ở nhiệt độ cao | +70°C / 96 H |
| Hoạt động ở nhiệt độ thấp | -20 °C / 96 H |
| Lưu trữ nhiệt độ / độ ẩm cao | 50°C × 90%RH / 96 H |
| Sốc nhiệt và lạnh | -20°C (30 phút) +70°C (30 phút), 10 chu kỳ |
Các tiêu chí vượt qua loại trừ các bất thường chức năng, thiếu hoặc cắt ngắn phân đoạn, suy giảm độ rõ ràng, trạng thái không hiển thị và rò rỉ tinh thể lỏng,đảm bảo rằng các mô-đun duy trì cả tính toàn vẹn điện và quang học trên toàn bộ bao bì đủ điều kiện.
8. Hướng dẫn tích hợp hệ thống
- Kích thước cửa sổ cảm ứng:Tăng cửa sổ kính nắp một bên 0,3 ∼ 0,5 mm so với khu vực hoạt động LCD để phù hợp với độ khoan dung gắn kết.
- Hướng dẫn cơ học:quan sát hồ sơ uốn cong FPC được chỉ định; độ dày FPC và PI được giữ ở 0,30 ± 0,03 mm để bảo vệ độ tin cậy uốn cong.
- Sự toàn vẹn tín hiệu & EMC:duy trì sự phù hợp chiều dài cặp chênh lệch và tính liên tục của mặt đất tham chiếu; mô-đun kết hợp giảm thiểu EMI và đường dẫn nối đất bằng thép.
- ESD và nối đất:Cung cấp bảo vệ ESD xung quanh và quay lại khung với trở kháng thấp để bảo vệ bộ điều khiển cảm ứng trong điều kiện thực địa.
9. Phân đổi công nghệ so sánh
| Cấu trúc | Mô-đun này (LTPS IPS + MIPI + CTP) | Phương pháp thay thế thông thường |
|---|---|---|
| Chế độ LC | IPS, thường là màu đen, góc nhìn rộng, chuyển động thấp ngoài trục | TN ?? độ tương phản cao hơn ở tỷ lệ xảy ra bình thường, suy giảm mạnh hơn ngoài trục |
| Backplane | LTPS ️ di động cao, PPI cao | a-Si ¢ chi phí thấp hơn, mật độ hạn chế |
| Giao diện | MIPI D-PHY 4 làn đường, EMI thấp, số pin thấp | RGB song song bus rộng, khí thải cao hơn |
| Sờ vào | Tăng năng dự đoán, I2C ¢ đa cảm ứng, bền | Chống thấp hơn truyền, dễ mòn |
| Lamination | Lamination OCA đầy đủ ️ độ tương phản cao, mỏng | Khoảng cách không khí, phản xạ bên trong dày hơn |
10. Các miền ứng dụng
Sự kết hợp của độ sáng 1000 cd / m2, bao phủ nhiệt độ rộng, cảm ứng tích hợp và mật độ pixel cao làm cho mô-đun phù hợp với các thiết bị đầu cuối cầm tay và thu thập dữ liệu di động,HMI công nghiệp và bảng điều khiển máy, giao diện tự động hóa nhà thông minh và tòa nhà, thiết bị y tế và chẩn đoán và thiết bị thử nghiệm di độngMàn hình cảm ứng có thể đọc ánh sáng mặt trời là một yêu cầu phân biệt.
11Khả năng tùy chỉnh và ODM
Đối với các chương trình khối lượng, mô-đun có thể được tùy chỉnh trên các trục cơ học, quang học và điện: phác thảo và phích pin FPC, hình học ống kính bọc, in trang trí và kết thúc quang học,cấu hình giao diện, và topology ánh sáng hậu trường. Việc tham gia sớm với nhóm thiết kế được khuyến cáo để tối ưu hóa chiến lược xếp chồng, nối đất và nhiệt đối với vỏ mục tiêu.
12Các câu hỏi thường gặp
Hỏi: Màn hình hiển thị và cảm ứng sử dụng giao diện nào?
A: Dữ liệu hiển thị sử dụng kết nối MIPI D-PHY 4 làn với IC trình điều khiển JD9522TS; bảng điều khiển cảm ứng dung lượng giao tiếp qua I2C ở 1.8 V.
H: Tại sao IPS thay vì TN?
A: IPS cung cấp một góc nhìn rộng, tất cả các hướng với độ tương phản ngoài trục tối thiểu và chuyển đổi màu sắc, được ưa thích cho việc sử dụng HMI đa người xem và định hướng xoay.
Hỏi: Mô-đun có thể đọc được ánh sáng mặt trời không?
A: Ánh sáng nền 1000 cd / m2 với sự đồng nhất 85%, kết hợp với lớp phủ đầy đủ OCA và xử lý bề mặt AG, mang lại khả năng đọc trong môi trường cao.
Q: Phạm vi nhiệt độ hoạt động và lưu trữ là bao nhiêu?
A: Hoạt động -20 °C đến +70 °C; lưu trữ -30 °C đến +80 °C.
Q: Các mô-đun có phù hợp với RoHS?
Đáp: Có ¢ tất cả các vật liệu và chế biến đều không có chì và tuân thủ RoHS.
13Kết luận và liên lạc
TXW600045H0-CTP đại diện cho một câu trả lời tích hợp có chủ ý cho vấn đề hiển thị nhúng hiện đại, kết hợp một LTPS IPS backplane, một cảm biến cảm ứng công suất dự đoán, kết nối quang học OCA,giao diện MIPI 4 làn đường EMI thấpĐối với các nhóm thiết kế chỉ định một màn hình cảm ứng độ sáng cao, độ phân giải cao 6,0 inch,mô-đun cung cấp một nền tảng mạnh mẽ để phân biệt sản phẩmLiên hệ với chúng tôi để lấy mẫu, trang dữ liệu và hỗ trợ tùy chỉnh OEM / ODM, và nhóm kỹ sư của chúng tôi sẽ hỗ trợ thiết kế và lập kế hoạch đủ điều kiện.