制作物

HDMI2.0対応 4K 17.3インチ液晶・タッチパネルキット

17.3インチ・解像度4k(3840x2160)のタッチパネル液晶キットです。
HDMI2.0(4k 60P)対応など、以前製作したものから基盤変更など、改良を加えたものです。
https://halfcoin.blog.fc2.com/blog-entry-60.html
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組み立てに関する説明は、下記の記事になります。
https://halfcoin.blog.fc2.com/blog-entry-79.html


要点


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注意
放熱性を確保するため、必ず添付の傾斜スタンドを用いて使ってください。

組み立てに関する説明は下記の記事になります。
https://halfcoin.blog.fc2.com/blog-entry-79.html


映像基盤変更に伴う改良
  • HDMI2.0・HDMI1.4・Mini DP対応 (4k 60P)
  • 9V 2A ACアダプタ電源駆動
  • IRリモコン対応
  • ケーブル差込口改善
  • 映像補正機能 (液晶の癖を補正)


そのほか & オプション
    • 外装サイズの削減
    • 5Wayスティック型スイッチ
    • 傾斜スタンド位置改良
    • Vesa対応はオプション化
    • WQHD TN液晶に変更可能 (基盤変更が必要)

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    基本部分は以前通りです。
    [DP接続] 4K 17.3インチ液晶・タッチパネルキット

    液晶・基板側
    • 4k解像度・17.3インチサイズ液晶
    • 10点認識 ガラス製タッチパネル
    • 4k RGBピクセル・非ペンタイル

    ケース側
    • スクリーン分離式、タップ時の圧力影響を排除
    • スクリーン・外装ベゼルの高さを統一

    外装

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    ごめんなさい、以前の動画を再利用。

    基盤変更・入力端子

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    設計変更する要因になった箇所。
    基盤変更に伴って、HDMI2.0・HDMI1.4・Mini DP対応になっています。

    AV機器向けのHDMIと、PC向けのDPが利用できるほか、
    セレクター機能が付いているので、複数の機器と接続出来ます。

    上の画像で、端子順を右から見ると下記のようになっています。
    • 3.5mm 音声出力ジャック
    • Mini DP 1.3 コネクタ
    • HDMI2.0 Type A コネクタ
    • HDMI1.4 Type A コネクタ
    • Micro USB (使用不可)
    • DCコネクタ (9V 2A対応 センタープラス)

    4k(3840x2160)入力可能なのは、Mini DP 1.3 & HDMI2.0 Type Aとなります。
    Micro USBは基盤に電源供給されているものの、5Vでは駆動しないので使用できません。


    ◆DP - HDMI変換
    DPをHDMI2.0に変換して接続する場合、
    『Plugable DisplayPort 1.2 - HDMI 2.0 アクティブ変換アダプタ』が推奨となります。
    Radeon R9 270 / R9 280x /R9 390x /RX460 / RX470で、動作確認しています。



    変換はアクティブとパッシブ対応があります。
    HDMI2.0(4k60p)に対応しているのは、現時点で可能なのはアクティブタイプのみです。

    ノイズ・ジッタ耐性
    利用するDP & HDMIケーブルは2.0m程度でも動作可能です。
    以前は1.5m以内かつ、エレコム製3重シールド推奨でしたが、他のメーカーでも動作しました。
    Mini DP側も、DP- Mini DP変換コネクタを用いても動作するので、制限は少なくなっています。

    Mini DPについてはメーカーによってコネクタ挿入がしにくい、挿入が固いものがあったので注意が必要かもしれません。(手持ちの物が変形しているのかもしれない)


    ◆DCコネクタ
    DCコネクタは外径3.4mmプラグ対応となっています。

    基板側は外径3.4 / 内径1.4mmで、一般的な外径5.5 / 内径2.1mmが刺さりません。
    外径3.4 / 内径1.4mm & 9V 2AのACアダプタも調達しにくいので、変換して使って下さい。
    (コネクタ変換するため、アダプタを添付しておきます)

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    音声出力
    HDMI/DPから入力した音声をアナログ出力出来ます。

    HDMI/DPからの音声を回すには、OS/GPUとの相性・設定に左右されるのと、
    そもそも音質が良くないので、出力はおまけ程度です。

    映像補正機能

    映像補正が出来るようになったので、液晶の癖をカバーする事が出来ます。
    4k 17.3インチ用として使っている、B173ZAN01.0は色に癖があります。

    今回の基板を用いることで色温度・色調・彩度を変更する事が可能です。
    素の状態や、以前のDP版だと青味が薄く全体の発色が強い傾向にあります。
    設定を変更することで改善することが出来ます。

    映像基板の設定項目、OSD上でのメニューとIRリモコンでの操作具合です。
    変更可能なメニューは色々ありますが、実際に使うのは一部の機能のみです。

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    バックライト光量は0-100の範囲で設定できます。

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    Hueで色相、Saturationで彩度、Temperatureで色温度を変更出来ます。

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    色温度はデフォルトでいくつかのプリセットがありますが、
    ユーザー設定の方が細かく変更出来るので、ユーザー設定をオススメします。

    HDMI12b-0008.jpgHDMI12b-0009.jpg
    オーバードライブはOn/Off、効果(OD Gain)を0-100の範囲で設定できます。
    効果を上げると残像が少なくなりますが、境界・輪郭部の表示に破綻が出るようになります。
    ソースや用途によって、On/Offないし強弱を好みで選んでください。

    HDMI12b-0010.jpgHDMI12b-0003.jpg
    ※注意
    [Factory]項目と、[DIsplay] 項目下にある[Display Rotate]は、操作しないようにしてください。
    設定を変更するとフリーズしたり、映像が映らなくなる可能性があり、復帰するのが難しくなります。
    設定位置を把握出ていれば、画面が映らなくても再設定できますが、操作判断難しく復帰・起動不能になる可能性があります。

    HDMI12b-0012.jpgHDMI12b-0013.jpg 
    オートパワーセーブに対応しています。
    映像信号が無くなった時点で、スリープモードに移行します。

    タイミング・入力によっては正しく働かない時がありあます。
    正しくスリープ・復帰しない時は電源を落として再起動してください。

    操作・スイッチ

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    IRリモコンを使った操作と、5Wayスイッチを用いた設定変更が可能になっています。
    それぞれ長所・短所があるので、状況に合わせて使えるようにしました。

    IRリモコンは距離を置いて使ったり、確実に操作するために。
    5Wayスイッチはタッチパネルとして近距離・迅速に操作するために設置しています。


    IRリモコン
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    機能自体はごくごく普通のリモコンです。
    IR受光部はフロント側から見て、左手奥に仕込んであります。

    難点は受光範囲が限られていること。
    スイッチが押しにくいこともあり、連続入力の反応が遅いことです。

    受光範囲はタッチパネルとして低傾斜で使うと、入力が入りません。
    リモコンを持った手で操作すると、IRが上向きに発射されるのと、受光部が上部に向いているので、タッチパネル/モニターに向けて操作するとIRが届きません。
    (それを逆手にして、部屋の天井に向けてリモコンを向けると受け付けたりする)

    そのため、モニターとして距離を置いて使ったり、簡単な操作をする場合に使って下さい。


    5Wayスイッチ
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    映像基盤に添付されている部品が扱いづらいため、5Wayスイッチに変更しています。

    上・下・左・右と、センター押し込みの5ボタン仕様になっています。
    映像設定・OSD操作階層に合わせた操作方法になっています。

    難点は誤入力が発生しやすいことで、操作に気を使うかもしれません。
    IRリモコンとは逆方向の欠点ですが、慣れてしまえば素早い操作が可能だと思います。

    この入力判定のシビアさは映像基盤側の問題のため、スイッチ基板を別部品に変更しても発生します。
    スイッチ基板の問題ではないので、操作性向上のため5Wayスイッチに変更しています。


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    背面箇所はタッチパネル/モニター使用時、向かって左手の背面になります。
    側面側に寄せてあるので、手を伸ばせばすぐ届く場所にあります。

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    スティックのキャップ部は、レーザーカッターで切り出したアクリル部品を接合してあります。
    スティック部はナイロン軸で接着が効かないため、軸側に溝と折返し(引き抜け防止の爪)加工をした上で、重合接着アクリルを流し込んで充填しています。

    ナイロン対応の接着剤だと、固化してゲル状で操作感が良くないこともあり、内部で充填アクリルが引っかかることで物理的に固定出来る方法を用いて、安易に外れないようになっています。

    サイズ比較

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    毎度の適当な比較対象。
    マウスと、6インチスマホと、8インチタブレット。

    液晶

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    こちらで大体のことは書いてしまったのですが、
    ゲーミング向けTN液晶(WQHD)を使うことも可能です。

    液晶・映像基盤の外径 & マウント位置が同じなため、要望があれば部品変更が可能です。
    映像基盤は見た目が同じでも、4k用とWQHDでは仕様が異なっていて共通化出来ません。
    それぞれ別の基盤が必要になります。

    ケーブル・基盤位置


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    今回はケーブル差込口を左手側に配置しました。
    右手側のマウス配置・操作と干渉することもなくなり、卓上での利用がしやすくなっています。

    ◆EDPケーブル
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    以前は基盤仕様の問題で配置が限られていましたが、今回は無事対処出来ました。
    EDPケーブルは導電性アルミ網線テープ(シールド用)を使って耐性向上。
    +150mmほど長いケーブルを使っても大丈夫になったので、配置の自由度が上りました。

    ◆ケース・基盤サイズ
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    以前に比べて、ユニット部ケース厚を6mm削減しています。
    スタンド傾斜に干渉する部分だったので、より低傾斜で使えるようになっています。

    接続コネクタが増えた事で基盤が占める面積が増えていますが、
    邪魔なコンデンサが無い & Vesa対応部品を切り離したこともあり、高さが抑えられています。



    放熱

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    基盤が熱を持つため、ケース側で耐熱・放熱対策をしています。
    一般的に生活する室温上限30℃程度までなら、長時間使っても問題ありません。


    アクリルに伝わる熱が一点に集中しないようにして、ケース側の耐性・放熱性を持たせています。
    最背面裏側をレーザー彫刻で掘り下げた上で、ヒートシンク直上にアルミテープを貼り付け。
    アクリルに伝わった熱を、アクリル内で横に伝達・逃すために貼り付けています。

    樹脂筐体ノートPC・タブレットの内張りと同じようなもので、放熱性を上げるというよりも、ヒートシンク直上部分のアクリルの一点に熱が貯まるのを防ぐこと。アクリル内で横に熱を拡散させるために処置をしています。横方向に拡散できれば、それだけ外気と接する箇所が増えるので、熱を逃しやすくなっています。

    アクリルの耐熱温度(荷重たわみ温度)が約80℃ですが、これを超えると変形しやすくなります。
    テープ処置で室温30℃環境・ケース封入30分経過で、ケース外装が約65℃まで上がりますが、限らた箇所で高熱になるため、全体の耐性は確保出来ていると思います。

    使用頂く上では、ユニット部・最背面がほかの物や場所に接しないようにして下さい。
    必ず添付する傾斜スタンドなどを使用して、外気と接する放熱用のスペースを確保して使用して下さい。
    異常加熱・外装に異常が見られた場合は、使用を中止して分解・点検をして下さい。


    スタンド

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    傾斜スタンド仕様時、傾斜角を約10°・11°・13°・15°から選択可能になっています。

    ユニット部の高さを削減して干渉部分がなくなったため、低傾斜位置で使用出来るようにしました。
    また、挿入位置を増やして、若干ですが高傾斜で使用できるようにしました。

    Vesa対応オプション

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    Vesa対応は今回オプション扱いとなります。
    ユニット部の高さ削減のため、別部品にしました。
    マウント位置75mmに加えて100mmにも対応しています。


    Vesa経由のアームを用いる場合、厚さが気にならないのと差異が少ないこと。
    別部品化することでスペースを稼げるので、マウント位置100mm用のナットを追加しました。

    ナットを受けるユニット部にも負荷が掛かる所のため、ユニット部のネジを増設してあります。
    通常で9本ですが、+7本の16本になっています。

    ケースの軸となるケース中心部に重量を伝えるため、保険として増設してあります。

    注意点としては、
    ケース自体の重量が大きいことと、タッチスクリーンがテープ貼り付けなこともあり、頻繁に使用ポジションが変更したり、スクリーン・ディスプレイに対して横・下向きに負荷が掛かる状況を想定していません。最背面の放熱性を確保する必要もあるので、自己管理の上で使ってください。


    以前と同様の部分

    DP版と同様の説明、コピペになりますが一応。
    タッチスクリーン周りについては下記を参照にしてください。

    ◆タッチスクリーン・ケーブル
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    4k15.6TPで使用したのと同じ、Greentouch&TouchKitの部品を使っています。

    それもあって、反応・操作性は良好。
    操作するのための実用性はクリアしています。

    スクリーンは静電容量方式。
    表裏側ともにガラス構成。硬度6H。厚さは2mm。

    コントローラーはUSB接続。識別解像度は4096x4096。
    対応OSはWindows10・Android6.0/7.1で動作を確認。
    タッチ・操作認識は10点まで可能です。

    ◆コーティング
    コーティングは施されてないので、フッ素コート剤を添付します。


    ◆スクリーンマウント・ベゼル
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    スクリーン・液晶の間を詰めるため、ケース干渉部分をレーザーカッターで削っています。

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    液晶が発する熱の放熱と、拡散性向上させています。
    液晶下にスペーサーを設けて、熱が貯まらないようにしています。
    背面部分は熱を逃がす外気と接するための、放熱スリットを設けています。


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    基盤の側面、コネクタ部分は垂直に挿入する部品を設けて、側面をカバーしています。

    蛇足

    あとで。

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