一, Mối tương quan vật lý giữa độ dày kính và tính chất quang học
1. Hiệu ứng quang đàn hồi và độ trễ pha
Nguyên lý cốt lõi của màn hình tinh thể lỏng là kiểm soát sự sắp xếp của các phân tử tinh thể lỏng thông qua điện trường, từ đó thay đổi trạng thái phân cực của ánh sáng để đạt được màn hình. Khi có ứng suất bên trong trên đế thủy tinh, tích của hệ số quang đàn hồi (C) và độ dày (d) (C × d) của nó sẽ trực tiếp xác định độ trễ pha (Δφ).
Dữ liệu đo được của một dự án thiết bị ô tô nào đó cho thấy sau khi giảm độ dày kính từ 1,1mm xuống 0,55mm, độ đồng đều màu đen được cải thiện 13% và diện tích rò rỉ ánh sáng giảm 42%. Sự cải thiện này trực tiếp là do tác dụng ức chế của kính mỏng đối với hiệu ứng quang đàn hồi.
2. Kiểm soát hiện tượng lưỡng chiết
Khi bị căng thẳng, thủy tinh sẽ trải qua hiện tượng lưỡng chiết ứng suất, khiến ánh sáng phân cực tuyến tính bị phân hủy thành hai chùm ánh sáng phân cực có hướng dao động vuông góc với nhau. Hiện tượng này rõ rệt hơn ở những tấm kính dày, biểu hiện dưới dạng quầng sáng màu ở các cạnh của khu vực hiển thị (tức là hiệu ứng mura). Qua phân tích phần tử hữu hạn nhận thấy:
Dưới ứng suất 0,5MPa, chênh lệch lưỡng chiết của kính 1,1mm đạt 0,0012
Dưới cùng một ứng suất, độ chênh lệch lưỡng chiết của kính 0,55mm giảm xuống 0,0003
Sau khi một nhà sản xuất thiết bị y tế sử dụng kính siêu mỏng 0,4 mm-, độ rõ nét hiển thị của màn hình điện tâm đồ đã được cải thiện ba cấp độ, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng nhiễu thị giác trong sử dụng lâm sàng.
2, Cân bằng kỹ thuật giữa thiết kế kết cấu và hiệu ứng hiển thị
1. Độ dày phù hợp của hệ thống đèn nền
Độ sáng của màn hình LCD có mã bị hỏng phụ thuộc vào thiết kế của mô-đun đèn nền. Trong đèn nền lối vào truyền thống, có sự cân bằng động giữa số lượng hạt ánh sáng và độ dày của kính:
Kính dày (Lớn hơn hoặc bằng 1,1mm): có thể chứa được nhiều hạt LED hơn (thường Lớn hơn hoặc bằng 12), đạt độ sáng trên 800cd/m2
Kính mỏng (Nhỏ hơn hoặc bằng 0,7mm): Nên sử dụng hạt đèn có hiệu suất phát sáng cao (như bao bì 0402) kết hợp với màng tăng sáng để đạt độ sáng 600cd/m 2 dưới 6-8 hạt đèn
Một nghiên cứu điển hình về bộ điều nhiệt nhà thông minh cho thấy rằng sử dụng kính 0,55mm và 6 đèn LED có chỉ số hoàn màu cao, trong khi vẫn duy trì độ sáng 550cd/m2, mức tiêu thụ điện năng giảm 27% và độ đồng đều hiển thị đạt 92%.
2. Thiết kế bù cường độ cơ học
Mặc dù kính mỏng có thể cải thiện hiệu suất quang học nhưng nó cần có sự đổi mới về cấu trúc để bù đắp cho độ bền không đủ:
Gia cố khung sắt: Thêm khung inox 0,3mm ở mặt ngoài của kính 0,55mm để nâng cao khả năng chống va đập lên 1,5J (yêu cầu tiêu chuẩn quốc gia 1.0J)
Đệm bọt: Chèn bọt silicon 0,2mm giữa kính và đèn nền để hấp thụ hơn 85% năng lượng va chạm
Gia cố màng phân cực: Sử dụng màng phân cực dày 180 μm thay vì mẫu 120 μm truyền thống, mô đun uốn tăng 40%
Thử nghiệm thiết bị HMI công nghiệp cho thấy sơ đồ kính 0,7mm được tối ưu hóa đã giảm tỷ lệ thất bại từ 3,2% xuống 0,5% trong các thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ từ -30 độ đến +85 độ.
3, Yêu cầu về độ chính xác để kiểm soát độ dày trong quá trình sản xuất
1. Độ chính xác của quá trình cắt
Chất lượng cắt kính ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu ứng viền màn hình. So sánh quy trình chính thống hiện tại:
Loại quy trình, độ chính xác cắt, chiều rộng cạnh, phạm vi độ dày áp dụng
Cắt laser ± 5 μm Nhỏ hơn hoặc bằng 15 μm 0,3-1,1mm
Cắt bánh xe kim cương ± 15 μ m 30-50 μ m 0,5-2,0mm
Sau khi một nhà sản xuất thiết bị điện tử tiêu dùng áp dụng phương pháp cắt kính 0,4mm bằng laser, năng suất sản phẩm đã tăng từ 78% lên 92%, với chi phí cắt tăng một lần là 0,3 đô la Mỹ. Tuy nhiên, phí bảo hiểm do hiệu ứng hiển thị được cải thiện mang lại đã lên tới 2,5 đô la Mỹ.
2. Kiểm soát tính đồng nhất của lớp phủ
Độ lệch độ dày của lớp phủ AR/AF trên bề mặt kính cần được kiểm soát trong khoảng ± 3%, nếu không sẽ gây ra:
Thick coating (>15 μ m): Độ truyền ánh sáng giảm 5% -8%, xuất hiện mờ
Lớp phủ mỏng (<8 μ m): Reduced anti reflection effect and increased ambient light interference
Một dự án thiết bị ô tô nhất định đã cải thiện độ chính xác của việc kiểm soát độ dày lớp phủ từ ± 8% đến ± 2% bằng cách giới thiệu cảm biến dịch chuyển tiêu điểm quang phổ và tăng điểm dễ đọc dưới ánh sáng mạnh từ 3,2 điểm (trên thang điểm 5) lên 4,7 điểm.
4, Chiến lược lựa chọn độ dày cho các kịch bản ứng dụng điển hình
1. Lĩnh vực điện tử tiêu dùng
Điện thoại thông minh, thiết bị đeo và các sản phẩm khác theo đuổi độ mỏng và độ mỏng cực cao thường sử dụng kính 0,4-0,55mm:
Ưu điểm: Tổng độ dày có thể được kiểm soát trong khoảng 1,7-2,0mm, đáp ứng nhu cầu di chuyển
Thách thức: Cần sử dụng công nghệ đóng gói COG (Chip On Glass) để bù sức bền
Vỏ: Một thương hiệu vòng đeo tay thông minh nhất định sử dụng công nghệ kính+COG 0,4 mm để đạt được thiết kế siêu mỏng-1,5 mm, với thời lượng pin lên tới 14 ngày
2. Lĩnh vực điều khiển công nghiệp
Các sản phẩm đề cao độ tin cậy như thiết bị điều khiển công nghiệp và dụng cụ y tế thường sử dụng kính 0,7-1,1mm
Ưu điểm: Tăng khả năng chống va đập lên hơn 3 lần, tuổi thọ lên tới 100000 giờ
Cải tiến: Tối ưu hóa thiết kế khung sắt thông qua mô phỏng cấu trúc để đạt mức bảo vệ IP67 trên kính 1,1mm
Trường hợp: Bảng điều khiển của một máy công cụ CNC nào đó được làm bằng kính 0,9mm và đã hoạt động liên tục trong 5 năm mà không bị hỏng hóc trong môi trường chất lỏng cắt kim loại
