一, Okolje z nizko temperaturo: molekule tekočih kristalov zmrznejo, kar povzroči zakasnitev odziva
1. Nenadna sprememba viskoznosti materialov s tekočimi kristali
Osnovno načelo prikaza LCD z zlomljeno kodo je nadzor razporeditve molekul tekočih kristalov skozi električno polje, s čimer se spremeni prepustnost svetlobe. V okoljih z nizko temperaturo pod -20 stopinj se viskoznost materialov tekočih kristalov močno poveča in poveča se odpornost proti rotaciji molekul. Če za primer vzamemo tekoči kristal tipa TN, je njegov odzivni čas (čas prehoda iz temnega v svetlo ali svetlega v temno) približno 50-100 ms pri sobni temperaturi, ko pa temperatura pade na -30 stopinj, se lahko odzivni čas podaljša na več kot 500 ms, kar ima za posledico očitno zaostajanje prikazane vsebine.
2. Premik praga pogonske napetosti
Pri nizkih temperaturah se spremenita dielektrična konstanta (Δ ε) in dvolomnost (Δ n) materialov tekočih kristalov, kar povzroči premik v pragu pogonske napetosti. Na primer, odklopni zaslon 1/4 Duty, ki se uporablja v industrijskem instrumentu, zahteva napetost 3,3 V za delovanje pri sobni temperaturi, vendar jo je treba povečati na 5,0 V pri -25 stopinjah, da dosežete enako kontrastno razmerje. Če pogonsko vezje ni dinamično prilagojeno, bo nezadostna napetost neposredno povzročila zakasnitev odziva zaslona.
3. Poškodbe zaradi fizičnega strukturnega stresa
Pri dolgotrajni izpostavljenosti nizkim temperaturam lahko stekleni substrat in plast tekočih kristalov doživita napetost zaradi razlike v koeficientih toplotnega raztezanja in krčenja, kar lahko povzroči zlom ITO elektrode ali poškodbo orientacijske plasti. Ugotovljeno je bilo, da ima določena oprema za raziskovanje nafte trajne temne lise na nekaterih segmentih po neprekinjenem delovanju 72 ur med preskusom pri -40 stopinjah, za kar je bilo ugotovljeno, da je posledica prekinitve elektrodnega voda.
2, Visokotemperaturno okolje: izguba nadzora zaradi molekularnega toplotnega gibanja povzroči kolaps delovanja
1. Okvara faznega prehoda LCD
Ko temperatura preseže točko čiščenja materiala tekočega kristala, se bo stanje tekočega kristala spremenilo v izotropno tekoče stanje in izgubilo sposobnost optičnega nadzora. Na primer, čista točka navadnega STN LCD je približno 70 stopinj. Če temperatura okolja doseže 85 stopinj, bo zaslon popolnoma črn ali bel in se ne bo mogel normalno prikazati. Tudi če temperatura faznega prehoda ni dosežena, lahko visoka temperatura povzroči motnje v razporeditvi molekul tekočih kristalov, kar povzroči zmanjšan kontrast in ostanke slik.
2. Neusklajenost parametrov voznega kroga
V pogojih visoke temperature se bo mejna napetost pogonskega IC premikala zaradi sprememb v značilnostih polprevodnikov. Pri testiranju medicinskega monitorja v okolju 50 stopinj je bilo ugotovljeno, da se je razmerje prednapetosti zaslona z zlomljeno kodo premaknilo z 1/3 zasnove na 1/2, kar je povzročilo nenormalno svetlost nekaterih segmentnih kod. Poleg tega lahko visoke temperature pospešijo staranje elektrolitskih kondenzatorjev, kar povzroči povečanje valovanja moči in dodatno moti stabilnost zaslona.
3. Učinkovitost slabljenja sistema osvetlitve ozadja
Svetlobna učinkovitost LED osvetlitve ozadja se pri visokih temperaturah bistveno zmanjša. Če za primer vzamemo določeno industrijsko napravo HMI, ima njen modul za osvetlitev ozadja svetlost 500 cd/m² pri 25 stopinjah, ko pa se temperatura okolice dvigne na 60 stopinj, se svetlost zmanjša na 320 cd/m², barvna temperatura pa se premakne za več kot 1000 K, kar neposredno vpliva na jasnost zaslona.
3, Rešitev za industrijo: večdimenzionalni tehnološki preboj
1. Inovacija materialov: širokotemperaturna LCD formula
Z uvedbo več fluoriranih strukturnih enot benzenskega obroča je mogoče znatno zmanjšati rotacijsko viskoznost (₁) tekočih kristalov. Na primer, material s tekočimi kristali serije WF-HT, ki ga je razvil določen proizvajalec, ima odzivni čas 40 % krajši od tradicionalnih materialov pri -40 stopinjah, čista točka pa je bila povečana na 105 stopinj, kar ustreza industrijskim temperaturnim zahtevam. Poleg tega lahko uporaba ujemajoče se zasnove Δ ε/Δ n ohrani stabilno elektrooptično krivuljo v celotnem temperaturnem območju in zmanjša popačenje sivin.
2. Optimizacija pogona: prilagodljiva regulacija napetosti
Zgradite tabelo za preslikavo napetosti, ki poganja temperaturo, spremljajte temperaturo okolja v realnem-času prek vgrajenih digitalnih temperaturnih senzorjev (kot je MAX31875) in dinamično prilagajajte Vop (amplitudo poganjalne napetosti) in razmerje prednapetosti. Po sprejetju te sheme je določen letalski instrument dosegel nadzor nihanja odzivnega časa segmentne kode znotraj ± 15 % in 30 % izboljšanje kontrastne stabilnosti v območju od -30 stopinj do 85 stopinj.
3. Strukturna zaščita: integrirano toplotno upravljanje
Nizkotemperaturno predgretje: pritrdite ITO prozorno grelno folijo na zadnjo stran LCD-zaslona in uporabite krmiljenje PWM, da dosežete natančno segrevanje. Določena oprema za polarne znanstvene raziskave uporablja to tehnologijo, ki lahko dvigne temperaturo zaslona na -10 stopinj v 90 sekundah v okolju -45 stopinj in nato normalno zasveti.
Visokotemperaturno odvajanje toplote: uporaba reber za odvajanje toplote iz grafena in strukture toplotne prevodnosti iz bakrene folije za hitro odvajanje toplote iz modula osvetlitve ozadja. Testni podatki kažejo, da lahko ta rešitev zmanjša temperaturo spoja LED za 15 stopinj in podaljša njeno življenjsko dobo za 2-krat.
Zasnova tesnjenja: z inkapsulacijo iz epoksidne smole in premazom,-odpornim proti vlagi, preprečuje kratke stike v tokokrogu, ki jih povzroči infiltracija vodne pare. Določena oprema za spremljanje morja je eno leto neprekinjeno delovala v okolju z 95-odstotno vlažnostjo brez kakršnih koli napak na zaslonu.
4, Tipični primeri uporabe
1. Oprema za raziskovanje nafte
Krmilnik RTU določenega naftnega polja mora delovati stabilno v okolju od -40 stopinj do 70 stopinj. Z uporabo visokotemperaturnih tekočekristalnih materialov, prilagodljive vozne arhitekture in nadzora osvetlitve ozadja s stopenjsko redukcijo dosežemo:
Odzivni čas pri nizki temperaturi: zmanjšan z 800 ms v tradicionalnih rešitvah na 320 ms
Kontrastno razmerje pri visoki temperaturi: ohranja 800:1 pri 70 stopinjah (tradicionalna rešitev je 500:1)
Življenjska doba osvetlitve ozadja: podaljšana na 50000 ur (tradicionalna rešitev je 15000 ur)
2. Letalski instrumenti
Satelitska zemeljska postaja prikazuje, da mora terminal prenesti ekstremne temperaturne razlike od -45 stopinj do 85 stopinj. Z uvedbo termodinamičnega simulacijskega modeliranja za optimizacijo razporeditve molekul tekočih kristalov ter integracijo grelnih filmov in kanalov za odvajanje toplote lahko dosežemo:
Čas hladnega zagona: zmanjšan s 120 sekund na 45 sekund
Preskus temperaturnega šoka: Prestal 1000 ciklov od -45 stopinj do 85 stopinj brez napak
Poraba energije: zmanjšana za 35 % v primerjavi s tradicionalnimi rešitvami
