一, Околна среда с ниска температура: Молекулите на течните кристали замръзват, причинявайки забавяне на реакцията
1. Внезапна промяна във вискозитета на течнокристалните материали
Основният принцип на дисплея на LCD с неработещ код е да контролира подреждането на течнокристалните молекули чрез електрическо поле, като по този начин променя пропускливостта на светлината. В среда с ниска температура под -20 градуса, вискозитетът на течнокристалните материали се увеличава рязко и съпротивлението срещу молекулярно въртене се увеличава. Като вземем за пример течен кристал тип TN, неговото време за реакция (времето за преход от тъмно към светло или ярко към тъмно) е около 50-100 ms при стайна температура, но когато температурата падне до -30 градуса, времето за реакция може да се удължи до над 500 ms, което води до очевидно изоставане на показаното съдържание.
2. Дрейф на прага на управляващото напрежение
При ниски температури диелектричната константа (Δ ε) и двойното пречупване (Δ n) на течнокристалните материали се променят, което води до отклонение в прага на задвижващото напрежение. Например екран за изключване 1/4 Duty, използван в промишлен инструмент, изисква 3,3 V напрежение за задвижване при стайна температура, но трябва да бъде увеличен до 5,0 V при -25 градуса, за да се постигне същото съотношение на контраста. Ако управляващата верига не е динамично регулирана, недостатъчното напрежение директно ще причини забавяне на реакцията на дисплея.
3. Увреждания от физически структурен стрес
Когато са изложени на ниски температури за дълго време, стъклената подложка и течнокристалният слой могат да изпитат напрежение поради разликата в коефициентите на термично разширение и свиване, което може да доведе до счупване на ITO електрода или повреда на ориентиращия слой. Беше установено, че определено оборудване за проучване на нефт има постоянни тъмни петна по някои сегменти след непрекъсната работа в продължение на 72 часа по време на тест при -40 градуса, което беше открито, че е причинено от счупване на линията на електрода.
2, Среда с висока температура: загубата на контрол при молекулярно топлинно движение води до срив на производителността
1. LCD фазов преход повреда
Когато температурата превиши точката на избистряне на течнокристалния материал, течнокристалното състояние ще се трансформира в изотропно течно състояние, губейки способността си за оптичен контрол. Например, прозрачната точка на обикновен STN LCD е около 70 градуса. Ако температурата на околната среда достигне 85 градуса, екранът ще изглежда напълно черен или бял и не може да се показва нормално. Дори ако температурата на фазовия преход не е достигната, високата температура може да причини разстройство в подреждането на молекулите на течния кристал, което води до намален контраст и остатъчни изображения.
2. Несъответствие на параметрите на управляващата верига
При условия на висока температура, праговото напрежение на управляващата ИС ще се промени поради промени в характеристиките на полупроводника. При тестване на медицински монитор в среда от 50 градуса беше установено, че съотношението на напрежението на отклонение на екрана със счупен код се е изместило от 1/3 от дизайна на 1/2, което води до необичайна яркост на някои сегментни кодове. В допълнение, високите температури могат да ускорят стареенето на електролитните кондензатори, причинявайки увеличаване на пулсациите на мощността и допълнително пречейки на стабилността на дисплея.
3. Ефективно затихване на системата за подсветка
Светлинната ефективност на LED подсветката значително намалява при високи температури. Като вземем за пример определено промишлено HMI устройство, неговият модул за подсветка има яркост от 500cd/m² при 25 градуса, но когато температурата на околната среда се повиши до 60 градуса, яркостта намалява до 320cd/m², а цветната температура се измества с повече от 1000K, което пряко влияе върху яснотата на дисплея.
3, Индустриално решение: Многоизмерни технологични пробиви
1. Иновация на материала: широкотемпературна LCD формула
Чрез въвеждане на структурни единици с много флуориран бензенов пръстен, ротационният вискозитет (₁) на течните кристали може да бъде значително намален. Например течнокристалният материал от серията WF-HT, разработен от определен производител, има време за реакция с 40% по-кратко от традиционните материали при -40 градуса, а прозрачната точка е увеличена до 105 градуса, отговаряйки на индустриалните изисквания за температура. В допълнение, приемането на Δ ε/Δ n съответстващ дизайн може да поддържа стабилна електрооптична крива в целия температурен диапазон и да намали изкривяването на сивата скала.
2. Оптимизиране на задвижването: адаптивно регулиране на напрежението
Създайте таблица за картографиране на напрежението, управляващо температурата, наблюдавайте околната температура в реално-време чрез интегрирани цифрови температурни сензори (като MAX31875) и динамично регулирайте Vop (амплитудата на управляващото напрежение) и коефициента на отклонение. След приемането на тази схема, определен авиационен инструмент постигна контрол на колебанията на времето за реакция на сегментния код в рамките на ± 15% и 30% подобрение на стабилността на контраста в диапазона от -30 градуса до 85 градуса.
3. Структурна защита: Интегрирано управление на топлината
Нискотемпературно предварително загряване: Прикрепете ITO прозрачен нагревателен филм на гърба на LCD дисплея и използвайте PWM контрол, за да постигнете прецизно нагряване. Определено оборудване за полярни научни изследвания използва тази технология, която може да повиши температурата на екрана до -10 градуса в рамките на 90 секунди в среда от -45 градуса и след това да светне нормално.
Разсейване на топлина при висока температура: използване на ребра за разсейване на топлина от графен и структура за топлопроводимост от медно фолио за бързо разсейване на топлината от модула за подсветка. Данните от теста показват, че това решение може да намали температурата на свързване на светодиода с 15 градуса и да удължи живота му 2 пъти.
Уплътняващ дизайн: Чрез капсулиране с епоксидна смола и влаго{0}}устойчиво покритие предотвратява къси съединения на веригата, причинени от проникване на водна пара. Определено оборудване за морско наблюдение е работило непрекъснато в среда с влажност 95% в продължение на една година без никакви повреди на дисплея.
4, Типични случаи на приложение
1. Оборудване за проучване на нефт
RTU контролерът на определено нефтено поле трябва да работи стабилно в среда от -40 градуса до 70 градуса. Чрез използването на широкотемпературни течнокристални материали, адаптивна архитектура на шофиране и постепенно намаляване на контрола на фоновото осветление, ние постигаме:
Време за реакция при ниска температура: намалено от 800 ms в традиционните решения до 320 ms
Коефициент на контраст при висока температура: поддържа 800:1 при 70 градуса (традиционното решение е 500:1)
Живот на подсветката: удължен до 50 000 часа (традиционното решение е 15 000 часа)
2. Аерокосмически инструменти
Сателитна наземна станция показва, че терминалът трябва да издържа на екстремни температурни разлики от -45 градуса до 85 градуса. Чрез въвеждане на термодинамично симулационно моделиране за оптимизиране на подреждането на молекулите на течни кристали и интегриране на нагряващи филми и канали за разсейване на топлината, можем да постигнем:
Време за стартиране на студен двигател: намалено от 120 секунди на 45 секунди
Тест за температурен шок: премина 1000 цикъла от -45 градуса до 85 градуса без повреда
Консумация на енергия: намалена с 35% в сравнение с традиционните решения
