—— 秦皇島波盾的液晶屏功能增強技術

——-秦皇島波盾電子公司?? 黎亞萍

發表于《安全與電磁兼容》2015年第1期

【摘要】：液晶顯示屏在超低溫-40℃以下如何能正常工作？其電磁屏蔽如何滿足軍標GJB151A電磁兼容技術要求？戶外的顯示設備如何有效實現強陽光下清晰可視而不增加任何能耗？在加固顯示設備中，這些問題都是所有廠商在很多課題中需要解決的技術要點。一直以來有諸多的有效措施，在此集中提出一些全新的技術解決方案，有效解決上述所有加固問題，旨在增強液晶屏功能以滿足高端顯示設備的特殊要求。

【關鍵詞】：液晶屏加固；電磁屏蔽；電加熱；陽光下可視技術

【Abstract】: How to enable electronic displays to operate normally against -40℃ environmental conditions? How can the shielding effectiveness of displays meet the GJB151A (National Military Standard 151A) requirements on electromagnetic compatibility? How to improve the sunlight readability of outdoor display devices without sacrificing any energy consumption? Among ruggedized displays, these are technical problems that all developers and manufacturers need to consider and deal with. There have been many effective approaches so far. In this article, I will briefly summarize them and provide some innovative solutions to effectively solve all problems mentioned above, aiming to enhance the function and performance of displays to satisfy the special requirements on high-end display devices.

【Keywords】: Enhancement of Displays Performance; EMI Shielding; Transparent Heater Windows; Sunlight Readability Technology

? ? ? ? 液晶顯示屏在各行業領域的應用已經十分廣泛，在人機視覺交流的方式中液晶顯示屏具有不可取代的重要地位。所有的設備通過液晶顯示屏展現其文字圖像信息。顯示技術從單一的模擬、數字化已經發展為現在的多功能圖形圖像化，液晶顯示窗口在信息交流中起著重要的作用。

? ? ? ? 目前液晶顯示高端應用領域對液晶顯示屏的戶外陽光下可視性能、高低溫性能、抗振動和抗沖擊性能、寬頻段屏蔽性能、防潮和防鹽霧性能等都有特殊要求，只有特定性能滿足要求，才能在惡劣環境下完全適應并正常工作。應用于軍事方面的顯示器，除上述性能外，還在耐用性、成本、重量、功耗、分辨率等方面提出了更嚴苛的要求。如高端機載軍用加固液晶顯示器在完整的壽命期內一般要經歷運輸、貯存和飛行等階段，將遇到嚴峻考驗，如溫度、濕度、低氣壓、振動、沖擊、加速度、鹽霧霉菌等一系列自然和誘發環境，檢驗液晶顯示器的整體結構和超標準高性能，直接決定了加固液晶屏最終能否正常工作。

? ? ? ?為實現液晶屏各項功能增強，可以應用以下技術結構方案：
（1）低溫啟動電加熱邦定技術方案：通過電加熱功能，實現液晶屏的低溫啟動、防霜除霧、避免顯示拖 尾現象等技術功能。
（2）絲網電磁屏蔽技術方案：采用電磁屏蔽絲網屏蔽玻璃產品，確保防信息泄漏、防電磁波干擾等功能， 可以滿足GJB 151A 技術要求。
（3）陽光下可視邦定技術方案：LCD液晶屏加載低反射邦定技術后全面實現陽光下可視、抗震動抗沖擊、 耐壓散熱等技術功能。

1 邦定技術的應用

? ? ? ? 傳統的技術解決方案中存在較多問題，比如實現液晶屏陽光下可視功能，行業通常采用增亮方式，而增亮方式存在很多問題：增加了許多輔件，大尺寸屏需要考慮冷卻循環等問題，降低了整機的可靠性；裝配上較 為復雜，容易造成次品廢品；整機抗沖擊、抗振動的能 力大幅下降；老化速度加速上升，整機使用壽命大為縮短。而液晶屏陽光下可視功能選用最先進的液晶屏物理光學增強邦定（Bonding）技術方案，僅增加一定的厚度，不增加任何能耗，就可有效實現液晶屏陽光下清晰可讀，且對使用者的眼睛不產生強光刺激。

? ? ? ? ?陽光下可視邦定技術比傳統的改背光增加背光亮度的技術方式更優越，它不改變液晶屏的任何結構，只在屏前做有效的光學處理，以實現真正的陽光下可視的液晶屏。在相同電源條件下，使用邦定技術的液晶屏對比度、抗振動和抗沖擊性能、防水性能、散熱性、低氣壓性能均大大增強，特別適合軍用航海、航空、野戰部隊戶外強光及惡劣環境下的顯示設備。邦定技術方案也是 ATM 顯示終端、戶外廣告、海報機、戶外查詢機、戶外儀器儀表顯示窗、工業自動化設備、艦船、火車、飛機等交通工具及其它要求在寬溫、強光、戶外等工作環境的新顯示技術方案。

? ? ? ? 對液晶裸屏實施雙面光學邦定，是有效提升液晶屏抗振動沖擊能力的特殊技術方案，雙面膠層對振動沖擊應力進行吸收緩解，使液晶板受力均勻，達到抗振、隔沖的效果。

2 寬溫技術的應用

? ? ? ? 需要適應超低溫環境的液晶顯示屏應具備電加熱低溫啟動、防霜除霧等功能。因此，需要設計液晶屏電加熱功能，包括電加熱功率的理論計算及低溫加熱控制電路等，有效解決液晶屏在低溫環境下出現的響應速度慢、顯示拖尾現象、甚至是超低溫環境下不能使用等問題。

? ? ? ? 將電加熱玻璃邦定在液晶屏板后面，因為直接接觸屏，可采用熱傳導、而非熱輻射的方式進行加熱，提高液晶屏防霜除霧及低溫（-45 ℃）啟動性能。

3 屏蔽技術的應用

? ? ? ? 為有效解決電磁兼容消除電磁干擾，可選擇加載屏蔽玻璃方案，依據具體指標要求選用鍍膜屏蔽或絲網屏蔽玻璃、有機屏蔽視窗等，可以根據需要對應不同的透光率、屏蔽效能，按具體技術要求選擇不同材質和結構以及屏蔽端接方式等。防信息泄漏電磁屏蔽玻璃主要解決計算機系統與設備間的抗電磁干擾、防信息泄漏。廣泛應用在海、陸、空軍事領域，是國防新型武器裝備的配套產品，用于雷達、坦克、艦艇等計算機終端顯示窗口、精密儀器儀表數字圖像顯示窗口以及部隊作戰指揮車窗口等，滿足我軍高新技術領域電磁兼容對窗口屏蔽材料的各種需要。

4 多功能的整合

? ? ? ? 要實現電磁屏蔽視窗屏蔽、電加熱、低反射等功能整合，首先需要拆分液晶屏，在液晶屏裸板后面邦 電加熱玻璃，前面邦定低反射夾網（或鍍膜）屏蔽玻璃， 即形成雙面邦定特殊結構，以有效實現液晶屏的寬溫設計和低反射絲網（或鍍膜）屏蔽功能，并有效增強液晶屏的抗振動和抗沖擊性能，低氣壓性能等。

? ? ? ? 邦定產品系列技術方案有陽光下可視邦定技術方案、低溫啟動電加熱邦定技術方案、絲網電磁屏蔽及陽光下可視技術方案、觸摸屏電磁屏蔽及陽光下可視技術 方案、裸屏雙面邦定實現高耐壓性能等。亦可做多種功能組合，將電加熱、鍍膜屏蔽絲網屏蔽、邦定等綜合技術方案多重組合，有效實現顯示技術的各種實際需求。

技術方案示例如圖 1 所示。

5 結語

? ? ? ? 完成電加熱、電磁屏蔽及液晶屏雙面邦定的整機加固顯示屏，光學性能和力學性能得到大幅提升，強陽光下顯示畫面清晰可讀，無拖尾，無凝結，低溫環境開機啟動時間迅速，并有效提升設備的低氣壓性能。前后雙面邦定使液晶屏具備優良的導熱性，能迅速有效傳導電加熱效果，增強低溫導熱性和高溫散熱性，有效保護液晶板使液晶屏雙面受力均勻，抗振隔沖，機械性能得到大幅提升。實施該整體技術方案全面增強液晶屏低溫啟動、電磁屏蔽及陽光下可視性能，使液晶顯示功能增強技術跨上一個全新的平臺。

淺析液晶屏功能增強，首發于秦皇島波盾電子有限公司。

發表于《安全與電磁兼容》2009年第2期

? ? ? ? 為解決電磁兼容中的實際問題，在EMC設計中廣泛采用電磁屏蔽技術，屏蔽材料的正確選擇是其中一項重要內容。電磁屏蔽視窗作為一種阻擋電磁波、防電磁輻射、防信息泄露、抗電磁干擾的窗口透光屏蔽器件，其功能種類豐富，用戶須根據具體技術要求、設備結構特點、應用環境等合理選用電磁屏蔽視窗品種以解決窗口屏蔽問題。

? ? ? ? 品質優異的電磁屏蔽視窗須同時具備兩方面性能特點：一是良好的屏蔽性能，二是良好的視覺效果。

? ? ?電磁屏蔽視窗按屏蔽介質的屏蔽性能可分類為ITO導電鍍膜屏蔽、導電網格屏蔽、絲網屏蔽等系列；結構上可以按結構設計需要選定各種規格尺寸、厚度等，材質上可選用精選浮法玻璃、鋼化玻璃、有機聚碳酸酯PC、亞克力、ITO導電薄膜等。各種窗口屏蔽材料均在具備良好的屏蔽性能的前提下，同時具備各種相應的透光率，可根據具體機械性能、結構參數技術要求進行選定。了解各種屏蔽絲網、ITO導電膜、導電網格等屏蔽介質的屏蔽效能、透光率等性能特點是選用屏蔽視窗的前提。

絲網屏蔽總體特征：高屏蔽效能，屬高指標品種。

? ? ? ?按透光率可分為≤40%高目數300目、250目屏蔽網；透光率大于50%的中目數165目、120目屏蔽網；透光率大于70%的低目數100目、84目屏蔽網等。絲網屏蔽視窗在高、中、低寬頻段范圍均有很好的屏蔽效果，屏蔽效能測試圖見圖1、圖2、圖3所示。夾絲網屏蔽視窗多用于有較高屏蔽效能要求的各種顯示窗口上。電磁屏蔽視窗尺寸可制作為任意大小，常規厚度也很豐富，一般有：1mm/1.5mm/1.8mm/2mm/2.5mm/3mm/4mm/4.5mm/5mm/5.3mm/6mm/6.5mm/8mm等。屏蔽窗周邊一般預留屏蔽絲網安裝邊，以備與框架、設備相連接，確保設備的導電連續性，也可有其他端接結構形式。

? ? ? ? 各種屏蔽網的屏蔽效能決定屏蔽視窗的基本特性：

? ? ? 250目屏蔽網在300kHz～1500MHz頻率范圍內對平面波的電磁屏蔽效能（SE）測試結果見圖1；250目屏蔽網屏蔽效能的部分頻率點的數據見表1。

圖1：250目屏蔽網屏蔽效能測試值

表1： 250目屏蔽網屏蔽效能的部分頻率點的數據

? ? ? ?120目屏蔽網在300kHz～1500MHz頻率范圍內對平面波的電磁屏蔽效能（SE）測試結果見圖2，部分頻率點的數據見表2。

圖2：120目屏蔽網試樣的屏蔽效能測試值

表2：120目屏蔽網屏蔽效能的部分測試數據

? ? ? 80目屏蔽網在300kHz～1500MHz頻率范圍內對平面波的電磁屏蔽效能（SE）測試結果見圖3，部分頻率點的數據見表3。

圖3：84目屏蔽網的屏蔽效能測試值

表3：84目屏蔽網屏蔽效能的部分測試數據

ITO導電鍍膜總體特征：屏蔽效能一般，屬低指標品種。

? ? ? ?導電鍍膜類品種目前有ITO導電鍍膜玻璃和ITO導電薄膜兩種，ITO鍍膜玻璃和ITO薄膜均屬于表面金屬沉積透光屏蔽材料，它是采用金屬熔射、真空蒸鍍、陰極濺射、電化學沉積等方法在非導電材料的表面覆蓋一層透光導電薄膜。以表面導電面電阻（也稱方塊電阻、方歐電阻）核定其屏蔽效能，屏蔽級面電阻為≤5Ω、≤8Ω和≤14Ω等級別。透光率在85%左右，其屏蔽效能測試圖見圖4。

圖4：ITO屏蔽膜屏蔽效能測試值

? ? ? ?ITO導電鍍膜玻璃和ITO導電膜在300kHz～1500MHz頻率范圍內對平面波的電磁屏蔽效能（SE）測試結果見圖1，部分頻率點的數據見表4。

表4：導電ITO屏蔽膜屏蔽效能的部分測試數據

? ? ? ? ITO鍍膜玻璃常規有0.3mm/0.5mm/0.7mm/1.1mm/2.0mm/2.3mm/2.5mm/3.0mm/4.0mm/5.0mm等厚度，可根據結構任意選擇。鍍膜屏蔽多用于建筑物重點部位的觀察窗，例如采光屏蔽窗、屏蔽室可視窗、可視隔斷屏風以及方艙窗口等等。

? ? ? ? ITO薄膜常規有0.125mm/0.175mm等規格厚度。其特點是柔性超薄，可制作成任意尺寸，面電阻小于14歐姆。多用在有普通屏蔽要求、結構空間有限、超薄超輕要求的窗口上。

導電網格總體特征：屏蔽效能一般屬低指標品種，用于要求較高透光率和普通屏蔽要求的窗口上。

? ? ? ?80目100目導電屏蔽網格絲徑0.012mm，透光率大于85%，它是采用PET上覆導電膜后蝕刻加工成型的?？芍苯佑糜谛枰姶牌帘蔚娘@示窗口，或和有機無機材料等組合為各種結構形式。當導電屏蔽網格面電阻小于0.5歐姆時，在300kHz～1500MHz頻率范圍內對平面波的電磁屏蔽效能（SE）測試結果見圖5，部分頻率點的數據見表5。

圖5：屏蔽網格的屏蔽效能測試值

圖5：屏蔽網格的屏蔽效能測試值

? ? ? ? 電磁屏蔽視窗規格尺寸種類較多，一般均為定制。如何選擇合適規格品種的屏蔽視窗產品，以便能有效滿足屏效、視覺、結構等技術要求，是設計選擇窗口屏蔽材料時需要了解的。由于電磁屏蔽視窗屏蔽效能和透光率存在反比關系，用戶須在屏蔽效能和透光率間折中選定所需要的品種以滿足技術要求。通常在選定屏蔽窗產品前應明確幾點：

1. 對屏蔽性能的要求
2. 對透光度的要求
3. 結構尺寸要求
4. 其他性能技術要求

? ? ? ? 普通屏蔽性能、高透光率要求的屏蔽視窗可以選擇ITO鍍膜玻璃、ITO導電薄膜、屏蔽網格以及80目、84目、100目等低目數的屏蔽絲網玻璃等品種，其特點是能滿足普通指標要求，有具有大于80%以上的透光率。高屏效要求的軍用屏蔽視窗，應選用高目數200目、250目、300目等絲網屏蔽窗，其特點是具有較高的屏蔽效能，透光率50%左右。既要求有一定的屏蔽效果又需要較好的透光率時，可選定中目數100目、120目、165目的絲網屏蔽窗品種，此時的透光率在68%左右。

? ? ? ? 選定屏蔽介質后根據結構技術要求再確定視窗為有機玻璃或無機玻璃或柔性超薄品種等。聚碳酸脂（PC）有機屏蔽視窗具有抗振動、抗沖擊性能好，表面加硬耐劃傷等優越性。

? ? ? ? 其他性能技術要求可以按照不同的要求組合為各種功能的電磁屏蔽視窗產品，按實際需要增加結構模式，增強性能組合，將電磁屏蔽、電加熱、防眩減反射、絲網屏蔽鍍膜屏蔽、導電包邊端接等等都可組合在一起實現多種功能，通過有效利用有機或無機透光材料，在制作工藝支持下整合為多種結構類型的屏蔽視窗產品，以滿足電磁兼容對屏蔽窗口的各種需要。

? ? ? ? 屏蔽視窗的安裝均根據具體窗口結構進行多采用壓接粘接等固定方式，安裝時應注意用屏蔽玻璃時玻璃表面應受力均勻、安裝框架邊與玻璃間應使用橡膠襯墊等進行軟接觸、屏蔽視窗導電引周邊須做好導電及密封處理，確保整機的導電連續性，充分利用各種屏蔽材料等使屏蔽視窗的安裝合理、有效。

? ? ? ? 目前，隨著電子、計算機技術的不斷發展，電磁屏蔽視窗產品已廣泛應用于通信、IT、電力、醫療、銀行、證券、政府、國防等領域，用于高標準要求的加固機顯示屏、屏蔽機柜、指揮儀方艙、通訊車觀察窗等計算機及電子設備精密儀器儀表觀察窗口上，如CRT顯示器、LCD顯示器、OLED等數碼顯示屏幕、雷達顯示器、精密儀器、儀表等顯示器窗口，以解決電子系統與電子設備間的電磁干擾，防止電磁信息泄漏，防護電磁輻射污染；有效保障儀器設備正常工作，保障機密信息的安全等，電磁屏蔽視窗成為電子信息的守護者。

如何選用電磁屏蔽視窗，首發于秦皇島波盾電子有限公司。