一 ลักษณะทางเทคนิคและจุดที่ไวต่อความชื้นของ LCD แบบแบ่งส่วน
จอแสดงผล LCD แบบแบ่งส่วนโดยการควบคุมการบิดของโมเลกุลคริสตัลเหลวผ่านอิเล็กโทรด และโครงสร้างหลักประกอบด้วยซับสเตรตแก้ว ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้า ITO วัสดุคริสตัลเหลว และโพลาไรเซอร์ โครงสร้างนี้ไวต่อความชื้นเป็นหลักในสองด้าน:
การดูดซับความชื้นของวัสดุ: วัสดุคริสตัลเหลวประกอบด้วยกลุ่มขั้ว เช่น เอสเทอร์และอีเทอร์ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะดูดซับความชื้นและขยายตัวเมื่อความชื้นเกิน 80% RH นำไปสู่การจัดเรียงโมเลกุลที่ไม่เป็นระเบียบ ส่งผลให้การแสดงผลไม่ชัด ลดคอนทราสต์ หรือแม้แต่หน้าจอสีดำ
การกัดกร่อนของชั้นสื่อกระแสไฟฟ้า: ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้า ITO (อินเดียมทินออกไซด์) มีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างอินเดียมไฮดรอกไซด์ในสภาพแวดล้อมที่ชื้น ส่งผลให้ความต้านทานของอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้น และรหัสจอแสดงผลแตกหรือกะพริบ
กรณีทั่วไป: หลังจากใช้อุปกรณ์ติดตามทางทะเลบางชนิดในสภาพแวดล้อมที่มีละอองเกลือเป็นเวลา 3 เดือน หน้าจอ LCD รหัสส่วนจะปรากฏเป็นสีดำบางส่วน หลังจากการทดสอบพบว่าขอบของโพลาไรเซอร์บวมเนื่องจากการดูดซับความชื้น ทำให้เกิดการแยกตัวของชั้นผลึกเหลว ในเวลาเดียวกัน อิเล็กโทรด ITO ถูกกัดกร่อนด้วยสเปรย์เกลือ ทำให้เกิดเส้นทางนำไฟฟ้าและทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร
2 ขีดจำกัดความทนทานต่อความชื้นและมาตรฐานอุตสาหกรรมของ LCD แบบแบ่งส่วน
ตามข้อมูลการทดสอบของอุตสาหกรรม LCD รหัสส่วนที่ไม่มีการป้องกันสามารถทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้:
ขีดจำกัดความชื้นด้านบน: 90% RH (การสัมผัสระยะสั้น-)
ช่วงอุณหภูมิ: -30 องศาถึง+85 องศา (รุ่นอุณหภูมิกว้าง)
ระดับการป้องกัน: IP54 (กันฝุ่นและกันน้ำกระเซ็น)
อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์ทางอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นจริง ความชื้นมักจะมาพร้อมกับปัจจัยประกอบต่างๆ เช่น ความผันผวนของอุณหภูมิ ละอองเกลือ และมลพิษจากน้ำมัน ซึ่งช่วยลดเกณฑ์ความทนทานได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น:
การช็อกแบบหมุนเวียนด้วยอุณหภูมิ: ในการทดสอบการปั่นจักรยานแบบ -40 องศาถึง+85 องศา หน้าจอ LCD รหัสส่วนที่ปิดผนึกแสดงให้เห็นว่าโพลาไรเซอร์หลุดออกหลังจากผ่านไป 10 รอบ
การกัดกร่อนของสเปรย์เกลือ: ในสภาพแวดล้อมแบบสเปรย์สารละลาย NaCl 5% อัตราการกัดกร่อนของอิเล็กโทรด ITO สูงถึง 0.1 μ m/วัน และความต้านทานเพิ่มขึ้น 30% หลังจาก 20 วัน
มาตรฐานอุตสาหกรรม: LCD รหัสส่วนเกรดทหารต้องผ่านการทดสอบความร้อนชื้น (85 องศา /85% RH/48 ชั่วโมง) ในมาตรฐาน GJB 150A-2009 ในขณะที่ผลิตภัณฑ์เกรดผู้บริโภคมักจะตรงตามระดับ IP54 ของ IEC 60529 เท่านั้น
3 ระบบเทคโนโลยีการป้องกันในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง
เพื่อปรับปรุงความต้านทานต่อความชื้นของ LCD แบบแบ่งส่วน อุตสาหกรรมได้พัฒนาโซลูชันการป้องกันหลาย-ระดับ:
1. การออกแบบการปิดผนึกโครงสร้าง
เทคโนโลยีการเคลือบแบบเต็ม: กาวออพติคัล OCA หรือกาวเหลว LOCA ใช้เพื่อยึดติดหน้าจอสัมผัสและ LCD ได้อย่างสมบูรณ์ ขจัดชั้นอากาศและป้องกันการควบแน่นภายใน ตัวอย่างเช่น เทอร์มินัลมือถือทางอุตสาหกรรมบางเครื่องได้เพิ่มความสามารถในการป้องกันการควบแน่นขึ้น 5 เท่าผ่านเทคโนโลยีการเคลือบเต็มรูปแบบ และไม่มีความผิดปกติของการแสดงผลภายใต้ความแตกต่างของอุณหภูมิ -20 องศาถึง+70 องศา
วัสดุแหวนซีล: ใช้แหวนซีลยาง EPDM หรือยางฟลูออโรซิลิโคน โดยมีการควบคุมความแข็งที่ 40-60 Shore A และการหดตัวก่อนการบีบอัด 15% -30% เพื่อให้มั่นใจถึงการเด้งกลับในระยะยาวภายใต้อุณหภูมิสูงและความชื้นสูง หลังจากปิดผนึกอุปกรณ์ขุดเจาะน้ำมันด้วยยางฟลูออโรซิลิโคน อุปกรณ์จะทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 2 ปีในสภาพแวดล้อม 120 องศา /95% RH โดยไม่มีน้ำเข้า
2. การรักษาพื้นผิวของวัสดุ
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 องศา ทำให้หยดน้ำกลิ้งออกมาเป็นทรงกลมบนพื้นผิว การทดสอบแสดงให้เห็นว่า LCD แบบแบ่งส่วนหลังการเคลือบมีอัตราการซึมน้ำภายในลดลง 90% ในการทดสอบสเปรย์ IPX6
การป้องกันชั้นสื่อกระแสไฟฟ้า: การสะสมของชั้นฟิล์ม SiO ₂ หรือ Al ₂ O3 บนพื้นผิวของอิเล็กโทรด ITO ที่มีความหนา 50-100 นาโนเมตร สามารถป้องกันการแทรกซึมของโมเลกุลของน้ำได้ อุปกรณ์ทางการแพทย์บางชนิดได้ยืดอายุการใช้งานของอิเล็กโทรดจาก 3 ปีเป็น 8 ปีโดยผ่านกระบวนการนี้
3. กลยุทธ์การควบคุมสิ่งแวดล้อม
การใช้สารดูดความชื้น: สารดูดความชื้นแบบตะแกรงโมเลกุลถูกวางไว้ในแผงด้านหลัง LCD โดยมีความสามารถในการดูดซับความชื้น 20% ของน้ำหนักของมันเอง ซึ่งสามารถรักษาความชื้นของห้องให้ต่ำกว่า 40% RH ได้ อุปกรณ์กลางแจ้งบางชนิดใช้การออกแบบสารดูดความชื้นแบบคู่และทำงานต่อเนื่องเป็นเวลา 60 วันโดยไม่มีความผิดปกติในการแสดงผลใดๆ ในช่วงฤดูฝน
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% และลดความชื้นสัมพัทธ์โดยการทำให้ร้อนขึ้น หลังจากใช้รูปแบบนี้ อัตราความล้มเหลวในการควบแน่นของอุปกรณ์ห้องเย็นบางชนิดลดลง 85%
4 สถานการณ์การใช้งานทั่วไปและการตรวจสอบประสิทธิภาพ
1. อุปกรณ์ตรวจสอบสิ่งแวดล้อมทางทะเล
เครื่องตรวจจับใต้ทะเลลึก-ต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีสเปรย์เกลือความเข้มข้น 5% เป็นเวลา 5 ปี ตั้งแต่ -2 องศาถึง+40 องศา รหัสส่วน LCD ใช้การป้องกันต่อไปนี้:
โครงสร้างที่ยึดติดเต็มที่+แหวนซีลยางฟลูออโรซิลิโคน
เคลือบไฮโดรโฟบิกสองด้านบนพื้นผิวกระจก
เติมช่องด้วยสารดูดความชื้นแบบตะแกรงโมเลกุล
หลังจากใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลา 18 เดือนในสภาพแวดล้อมทางทะเลจำลอง พบว่าความเปรียบต่างลดลงเพียง 5% และไม่มีปรากฏการณ์การกัดกร่อนหรือการลัดวงจร
2. เครื่องมือควบคุมในการประชุมเชิงปฏิบัติการทางเคมี
เครื่องมือควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ของโรงงานเคมีบางแห่งจำเป็นต้องทำงานอย่างเสถียรในก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่ 60 องศาและ 90% RH รูปแบบการป้องกัน LCD รหัสส่วนประกอบด้วย:
การสะสมของชั้นทู่ Al ₂ O3 บนพื้นผิวของอิเล็กโทรด ITO
แผงด้านหลังมีระบบทำความร้อนและลดความชื้น PTC ในตัว
อบด้วยอุณหภูมิสูง-โดยอัตโนมัติ 10 นาที (80 องศา ) ทุกสัปดาห์
เครื่องมือนี้ทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 3 ปี โดยมีอัตราความล้มเหลวเพียง 1/5 ของผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกัน
