军用液晶显示器加固技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display,简称LCD)是利用液晶材料透光率随其所施加电压大小而变化的特性制成的,属被动发光显示器件,具有体积小、重量轻、功耗低、电磁幅射低、不受磁场干扰等优点。

目前,液晶显示器的技术比较成熟,其分辨率、亮度、对比度、视角等性能已达到高性能CRT显示器的水平。而军用加固液晶显示器多选用技术先进、性能优良的液晶显示屏进行后天加固。所谓后天加固,就是通过对液晶显示裸屏在壳体加固设计时考虑设备使用环境、结构牢固、可维修性等因素，有针对性地按技术要求设计,使显示器能够满足军用环境指标要求。在后天加固时针对环境适应性要求,结合液晶显示器的特性,综合考虑模块化、标准化、系列化的要求,通过热设计、抗振隔冲设计、三防设计、电磁兼容性设计及箱体设计等关键设计技术,以使其满足特殊环境使用要求。

一、几个关键技术

1、高、低温设计

(1)低温环境工作设计

主要解决液晶显示器低温特性问题。目前根据显示屏的尺寸不同液晶显示屏的低温工作温度也是不同的，最低有-40℃或-20℃工作 ，尺寸稍大的液晶显示屏（基本23寸以上）通常工作温度是0℃，在低于0℃时（或在低于要求的工作温度）显示器响应滞后,如快速移动鼠标时拖尾严重,显示快速移动的雷达扫描信号时,反应滞后。产生这一现象的主要原因是:在低于显示屏的工作温度情况下,显示器显示屏中液晶材料的流动性能变差而导致的。针对此问题设计时可采取加热的措施来解决工作温度的问题，主要是:

a、加小气候环境。当液晶显示器在低温环境中工作时,用加热器对显示器整机进行预热或加热处理,使机器内部温度升高,显示器能正常工作。该方法不仅可对液晶显示屏加热,同时也对显示器内的电源及控制板的元器件进行加热。但热量传导到液晶显示屏的时间较长,致使对显示器预热时间较长，此方法使用较少。

b、对显示屏直接加热。采用屏蔽加热玻璃对显示屏直接进行加热。这样热量可快速而均匀地作用于显示屏,使液晶材料的流动性能在短时间内恢复,显示屏能正常工作，目前，通常选用此方法比较多，但是对显示器的电源、控制板等配套产品的要求较高。

(2)高温环境工作设计

液晶显示器工作时的功耗比较低,控制线路上大功率元件相对较少,通过对液晶显示器的高温摸底试验,结果表明,当显示器工作一定时间后,器件温升达到一定值且保持恒定。而目前最高有80℃或70℃工作的液晶显示屏 ，尺寸稍大的液晶显示屏（基本23寸以上）通常最高工作温度是50℃，所以采取技术成熟的传导散热措施或者选择耐高温的宽温级产品即可满足高温使用要求。

2、抗振、隔冲设计

(1) 加固液晶显示器的显示屏是抗振隔冲设计的重点。对它的加固设计,可在显示屏前增加屏蔽加热玻璃,并用金属外框支撑固定,可靠连接后在其与金属壳体的间隙中,填充柔性有机材料,以吸收、缓解外界应力作用,同时有利于对显示屏部分的密封和保护。显示屏与屏蔽加热玻璃之间留有适当的间隙,加入导热橡胶板,以利于加热玻璃在低温环境下对液晶显示屏均匀加热。屏蔽玻璃的屏蔽层与金属机壳灌封导电胶,以达到密封和导电屏蔽效果,亦可防止低温环境下玻璃起雾。屏蔽玻璃与显示屏经加固处理后将成为一个密封的整体结构模块。

(2) 加固液晶显示器的板卡主要包括:电源板、主控板等。设备内的振源或者外界环境的振源,都会使大面积平而薄的印制板组件产生振动。在激烈的振力作用下,印制板组件容易产生弯曲和振动。在对印制板加固设计时,可采用在印制板中间加导柱,增加固定点等方式,使印制板的固有频率进一步提高,进而提高抗振动冲击能力。对印制板上易损元器件采用胶体材料固定处理。胶体材料不仅对元件有紧固加强作用,同时其柔韧性可以缓冲应力。在通过整机加固对振动、冲击应力进行吸收、缓解,使作用于各模块上的应力尽可能减小或被吸收。

3、三防设计

三防处理主要包括:工艺防护、材料防护、结构防护。对电气部分的电源线路板、主控线路板、背光源控制电路、控制面板等部件采用三防处理工艺喷涂三防漆,对金属机壳喷涂三防底漆、三防面漆,其他结构件进行耐腐蚀喷涂处理,即对黑色金属镀锌镍合金,铝合金零件进行硬质阳极氧化和导电氧化处理;采用不锈钢材质的标准件装配连接;对能形成缝隙腐蚀之处加以密封处理,并结合整机密封可达到防潮湿、盐雾、霉菌的三防要求。

4、电磁兼容设计

液晶显示器是通过液晶材料的偏转影响入射光线透过的基本原理工作的。在液晶平板显示器内部没有强磁场,整机工作电流较小,对外界环境电磁干扰敏感度较低,这些固有的基本特性对加固液晶显示器电磁兼容性设计是十分有利的。通过对商用液晶显示器逐一进行的EMC测试结果分析,液晶显示器电磁辐射源主要为:开关电源、背光源用逆变器电路、控制电路板等部件。可通过在电源输入端加滤波器,以消除电网干扰,同时可防止信息外泄,并结合整机密封金属机箱进行有效的电磁屏蔽，接口均采用军用航空连接器来进行电磁屏蔽。

5、箱体结构设计要求

A）结构设计造型要美观大方，联接牢固；

B）箱体采用铝合金结构；

C）箱体结构设计充分考虑设备机箱的可靠性和可维修性；

D）箱体内器件的布置方便维修调试。箱体正常工作时，壳体内部模块及线缆固定牢固，以满足相关试验要求；

E）箱体上设计有外部接地桩，用于箱体接地，接地桩与内部接地汇流条良好连接，接地电阻小于1欧姆，信号地与机壳地分离。