1, Caratteristiche fisiche dei cristalli liquidi: equilibrio dinamico tra temperatura ed effetto di visualizzazione
Il principio di visualizzazione dello schermo con codice rotto si basa sull'effetto fotoelettrico delle molecole di cristalli liquidi: controllando la direzione di disposizione delle molecole di cristalli liquidi e regolando la trasmissione della luce, si ottiene la visualizzazione dei caratteri. Questo processo è estremamente sensibile alla temperatura e il suo meccanismo principale è il seguente:
Effetto di solidificazione a bassa temperatura: quando la temperatura ambiente è inferiore al punto di transizione di fase dei cristalli liquidi (solitamente da -30 gradi a -40 gradi), le molecole dei cristalli liquidi perdono la loro fluidità e passano dallo stato liquido a quello solido, con conseguente guasto completo del modulo display. Ad esempio, in un ambiente di -35 gradi, uno schermo di rottura codice di tipo TN convenzionale può apparire completamente bianco o nero a causa della solidificazione dei cristalli liquidi.
Effetto di vaporizzazione ad alta temperatura: quando la temperatura supera il valore critico (solitamente da 70 gradi a 80 gradi), le molecole di cristalli liquidi si espandono e vaporizzano gradualmente a causa del calore, con conseguente forte diminuzione del contrasto del display. Prendendo come esempio la schermata del codice di interruzione del tipo STN, a 75 gradi, il display del testo bianco con sfondo blu potrebbe diventare rosso porpora a causa della vaporizzazione dei cristalli liquidi, compromettendo seriamente la lettura delle informazioni.
Influenza dello stato subcritico: anche se la temperatura non ha raggiunto il valore limite, causerà comunque un degrado delle prestazioni quando si avvicina all'intervallo critico. Ad esempio, in un ambiente di -15 gradi, la frequenza di aggiornamento delle schermate di interruzione del codice di tipo HTN può diminuire del 30%, risultando in ombre finali nella visualizzazione dei caratteri; A 65 gradi, il contrasto dello schermo di rottura del codice tipo FSTN può diminuire del 40%, influenzando la visibilità in condizioni di luce intensa.
2, classificazione tecnica: quattro gradienti di temperatura soddisfano esigenze differenziate
Sulla base delle differenze nelle formule dei materiali a cristalli liquidi e nei processi di confezionamento, gli schermi di rottura dei codici industriali formano quattro sistemi di gradiente di temperatura, coprendo l'intera gamma di requisiti di scena dagli ambienti convenzionali alle condizioni di lavoro estreme:
Intervallo di temperatura, tipo di tecnologia, caratteristiche principali, scenari applicativi tipici
Il tipo con temperatura ambiente da 0 gradi a -50 gradi ha il costo più basso e la velocità di risposta più rapida (inferiore o uguale a 5 ms). Termoregolatore interno, bilancia elettronica domestica, calcolatrice
-Tipo di temperatura di larghezza ridotta da 10 gradi a 60 gradi con aggiunta di antigelo e additivi resistenti al calore, ritardo di risposta a bassa temperatura Meno o uguale a 10 ms display del piano dell'ascensore, contatore intelligente, strumento del veicolo
-Il tipo con temperatura ampia da 20 gradi -70 gradi adotta materiale a cristalli liquidi di elevata-purezza e un imballaggio in vetro a doppio strato, con un rapporto di contrasto maggiore o uguale a 200:1 per controller industriali, monitor medici, macchine pubblicitarie esterne
-30 gradi -80 gradi circuito di compensazione della temperatura integrato ad ampia temperatura e polarizzatore speciale, che supporta l'avvio a -40 gradi per apparecchiature di ricerca scientifica polare, strumenti aerospaziali e veicoli a nuova energia
Prendendo come esempio la schermata del codice di interruzione della temperatura ultra ampia di tipo HTN di Yangrun Electronics, ottimizzando la struttura della catena molecolare dei cristalli liquidi e la spaziatura degli elettrodi, è ancora possibile mantenere un contrasto dell'85% a -30 gradi, mentre il tempo di risposta a 75 gradi è esteso solo a 8 ms, molto migliore rispetto al livello medio del settore.
3, Applicazione industriale: verifica delle prestazioni in ambienti estremi
Nel campo delle apparecchiature mediche: nel pannello di controllo dei concentratori di ossigeno, lo schermo di interruzione- deve funzionare continuamente in un ambiente con una temperatura compresa tra -20 gradi e 55 gradi. Un certo marchio adotta uno schermo STN semiriflettente e semitrasparente, che consente di ottenere una visualizzazione priva di abbagliamento in condizioni di luce intensa aggiungendo particelle che assorbono la luce su scala nanometrica. Allo stesso tempo, il limite inferiore della temperatura di esercizio viene esteso a -25 gradi attraverso il processo di polimerizzazione a bassa temperatura.
Nel campo dell'elettronica automobilistica, il sistema di gestione della batteria (BMS) per i veicoli a nuova energia richiede che lo schermo del display funzioni stabilmente entro un intervallo di temperatura compreso tra -40 gradi e 85 gradi. Lo schermo di disconnessione di tipo VA sviluppato da LG Display adotta una piastra posteriore in metallo e un imballaggio adesivo termoconduttivo. Attraverso l'ottimizzazione della simulazione termica, il gradiente di temperatura è controllato entro ± 3 gradi per garantire la coerenza della visualizzazione in caso di differenze di temperatura estreme.
Nel campo del controllo industriale: nel terminale di controllo del forno ad alta-temperatura dell'acciaieria, lo schermo di spegnimento-deve resistere a una temperatura ambiente di 70 gradi e 85% di umidità. Lo schermo FSTN di Tianma Microelectronics estende la sua durata fino a oltre 100.000 ore e ha un tasso di guasto inferiore allo 0,02% grazie a un rivestimento a tre prove (a prova di umidità-, a prova di polvere- e resistente alla corrosione-) e al processo di infusione sotto vuoto.
4, Strategia di selezione: progettazione della ridondanza della temperatura e corrispondenza degli scenari
Principio di ridondanza della temperatura: si consiglia di scegliere prodotti con un intervallo di temperatura di funzionamento più ampio di 10-20 gradi rispetto all'ambiente reale. Ad esempio, le apparecchiature utilizzate in ambienti compresi tra -20 gradi e 60 gradi dovrebbero dare la priorità all'uso di uno schermo di disconnessione tra -30 gradi e 70 gradi per far fronte alle differenze di temperatura stagionali e alle improvvise fluttuazioni di temperatura.
Ottimizzazione del circuito driver: in ambienti ad alta-temperatura, è necessario un chip driver con funzione di compensazione della temperatura (come HT1621B) per mantenere il contrasto del display regolando dinamicamente la tensione di polarizzazione. Negli scenari di bassa-temperatura, è necessario selezionare uno schema di guida a bassa tensione di avvio (inferiore o uguale a 2,5 V) per garantire l'avvio normale in un ambiente di -30 gradi.
Piano di aggiornamento dei materiali: per applicazioni a temperatura ultra-bassa, è possibile selezionare materiali a cristalli liquidi di tipo VA (punto di transizione di fase inferiore o uguale a -40 gradi); Per scenari ad alta temperatura, si consigliano materiali di tipo STN (resistenza al calore maggiore o uguale a 85 gradi). Nel frattempo, la sostituzione dei substrati in plastica con substrati in vetro può migliorare la tenuta dell’imballaggio e ridurre le anomalie di visualizzazione causate dalle infiltrazioni di vapore acqueo.
