一، چالش دمای پایین در مصرف انرژی ال سی دی تقسیم شده: مکانیسم فیزیکی و تضادها
در شرایط دمای پایین، LCD تقسیمبندی شده با سه تضاد اصلی روبرو است:
انجماد مولکولهای کریستال مایع: مواد کریستال مایع معمولی دارای ویسکوزیته بیش از 1000cP در 40- درجه هستند و زمان چرخش مولکولی از 20 میلیثانیه در دمای اتاق به بیش از 500 میلیثانیه افزایش مییابد که منجر به افزایش 2 تا 3 برابری ولتاژ مصرفی برای حفظ سرعت پاسخ و افزایش مستقیم انرژی میشود.
تاخیر پاسخ مدار محرک: ولتاژ آستانه دستگاه های نیمه هادی در دماهای پایین افزایش می یابد و زمان شارژ و دشارژ خازن ها طولانی می شود. اگر زمان بندی درایو بهینه نباشد، ممکن است منجر به افزایش مصرف برق بی اثر شود.
تعادل بین مصرف برق و عملکرد: اگرچه افزایش ولتاژ محرک یا نرخ فریم می تواند پاسخ را بهبود بخشد، اما به طور مستقیم مصرف برق دینامیکی را افزایش می دهد. اگر نرخ تازهسازی برای صرفهجویی در مصرف انرژی کاهش یابد، ممکن است باعث ایجاد شبحهای نمایشگر یا تاخیر بهروزرسانی داده شود.
محدودیتهای راهحلهای سنتی: اگرچه مشکل انجماد مولکولی را میتوان با گرم کردن مداوم فیلم در روزهای اولیه حل کرد، اما مصرف برق گرمایش مداوم به 500 میلیوات میرسد، که بسیار بیشتر از توان مصرفی استاتیک LCD قطعهبندیشده به میزان چند میکرووات است و در نتیجه بازده انرژی کلی سیستم کاهش مییابد.
2، پیشرفت تکنولوژیکی: بهینه سازی چهار بعدی دمای پایین و مصرف انرژی کم را به دست می آورد
ال سی دی کد قطعه{0}در دمای پایین مدرن با موفقیت مشکل مصرف انرژی در دمای پایین را از طریق نوآوری مشترک در مواد، درایورها، ساختارها و الگوریتم ها حل کرده است.
1. نوآوری مواد: کریستال مایع ضد یخ و بستر مقاوم در برابر سرما شدید
فرمول کریستال مایع با دمای بسیار پایین: استفاده از ترکیبات کریستال مایع پرفلورینه (با 70٪ -80٪) مانند سیکلوهگزیل بی فنیل فلوئوردار، با دمای انتقال شیشه ای Tg<-60 ℃ and a viscosity of only 250cP at -40 ℃ (1/4 of conventional liquid crystals). Combined with 5% -10% siloxane side chain liquid crystal as a flowability additive, the viscosity can be further reduced by 15% -20%.
Dielectric enhancement technology: Adding 10% -15% cyano substituted benzene derivatives to increase the dielectric anisotropy Δ ε>20 (حدود 15 در دمای اتاق) و حساسیت پاسخ میدان الکتریکی در دمای پایین- را افزایش می دهد.
بهینه سازی بستر و پلاریزه کننده: با استفاده از شیشه انعطاف پذیر فوق العاده نازک (ضخامت 100-50 میکرومتر) یا لایه پلی آمید PI (Tg)<-70 ℃) to replace traditional soda lime glass; The polarizing film uses a fluorine based PVA film (temperature range -60 ℃~120 ℃) and a perfluoroether adhesive layer, with a polarization efficiency of over 85% maintained at -40 ℃.
اثر: در -40 درجه، زمان چرخش مولکولهای کریستال مایع به کمتر از 80 میلیثانیه کاهش مییابد و ولتاژ مورد نیاز محرک تا 30 درصد کاهش مییابد.
2. نوآوری در مدار درایو: دمای گسترده، ولتاژ بالا و پاسخ سریع
Adaptive ultra-high voltage drive: Design a 20V programmable power module (based on MAX1771 boost chip, efficiency>90٪، که به طور خودکار یک ولتاژ محرک 10-12 ولت در -40 درجه (فقط 5 ولت در دمای اتاق) خروجی می دهد، که از قدرت میدان الکتریکی کافی برای نفوذ به کریستال های مایع با ویسکوزیته بالا اطمینان می دهد.
شکل موج محرک دوقطبی: در مقایسه با شکل موج تک قطبی، تاخیر پاسخ ناشی از باقیمانده یون را کاهش می دهد و سرعت پاسخ را تا 30 درصد در 40- درجه افزایش می دهد.
نرخ فریم و بهینهسازی چرخه کار: نرخ فریم از 32 هرتز معمولی به 128 هرتز افزایش یافته است، چرخه کار درایو چند کاناله از 1/8 به 1/2 افزایش یافته است، و فرکانس رانندگی واقعی یک بخش منفرد به 64 هرتز رسیده است، و از "انجماد" مولکولی جلوگیری میشود.
فناوری Overdrive: برای تسریع در چرخش مولکولی و بازگرداندن ولتاژ طبیعی، متعادل کردن سرعت و مصرف انرژی، 1.5 برابر پالس ولتاژ حالت ثابت (به مدت 3-5 میلیثانیه) را در لحظه تعویض کد قطعه اعمال کنید.
اثر: زمان تعویض کد تک بخش کمتر یا مساوی 60 میلیثانیه در 40- درجه، زمان تازهسازی تمام صفحه کمتر یا مساوی 150 میلیثانیه، پیک مصرف انرژی دینامیکی کمتر یا مساوی 200 میلیوات (شامل گرمایش پالسی).
3. نوآوری ساختاری: الکترودهای میکرو نانو و افزایش میدان الکتریکی
آرایه الکترود با چگالی بالا: کاهش فاصله بین الکترودهای قطعه و الکترودهای معمولی از 50 میکرومتر به 20 میکرومتر، افزایش قدرت میدان الکتریکی تا 150٪ و کاهش آستانه ولتاژ شروع.
Sawtooth shaped electrode edge: Using the "edge field effect" to generate a gradient electric field, the molecular flipping time difference is reduced to within 10ms (traditional flat edge electrode difference>50 میلی ثانیه).
الکترود متقاطع دو لایه: الکترودهای کمکی را در زیر الکترودهای قطعه اضافه کنید تا یک میدان الکتریکی سه بعدی تشکیل شود، مشکل پاسخ ناکافی در ناحیه مرکزی حل شود و سرعت در ناحیه مرکزی تا 40% در 40- درجه افزایش یابد.
فیلم ITO با رسانایی بالا: با استفاده از فیلم کامپوزیت اکسید قلع ایندیم + فیلم نانوسیم نقره (مقاومت بلوک)<5 Ω/□), resistance change rate<3% at -40 ℃ (traditional ITO>10%).
اثر: راندمان میدان الکتریکی 40 درصد افزایش یافت، پایداری جریان رانندگی 3 برابر افزایش یافت.
4. نوآوری در الگوریتم: کنترل دمای کم- و تازه سازی هوشمند
گرمایش پالسی سطح میلیثانیه: فیلم گرمکننده گرافن در سطح میکرون (که 1/4 سطح صفحه را اشغال میکند)، با استفاده از گرمایش پالس 10 میلیثانیه (با چرخه کاری 10 درصد)، با مصرف انرژی تک گرمایشی کمتر از 50 میلیوات (1/10 گرمایش مداوم).
مکانیسم تحریک دما: دما توسط یک ترموکوپل لایه نازک (زمان پاسخ) تشخیص داده می شود.<10ms), and heating is only started when it is<-35 ℃, and then turned off when the temperature rises to -25 ℃.
بهروزرسانی مبتنی بر رویداد: هر 10 ثانیه در حین نمایش استاتیک (مصرف انرژی کمتر یا مساوی 5 میکرو وات) تازهسازی کنید و «حالت تازهسازی سریع» (نرخ فریم 128 هرتز+درایو ولتاژ بالا-) را در طول بهروزرسانیهای ناگهانی فعال کنید، و مصرف برق را در صورت نیاز تخصیص دهید.
انتقال فشرده سازی کد بخش: 8 بخش از سیگنال های درایو دیجیتال را در دستورالعمل های باینری 3 بیتی رمزگذاری کنید، حجم داده ها را 70٪ کاهش می دهد و زمان اجرای دستورالعمل را از 200 میکرو ثانیه به 50 میکرو ثانیه فشرده می کند.
اثر: مصرف برق استاتیک به 5 μ W کاهش می یابد و نسبت بهره وری انرژی جامع تا 80٪ بهبود می یابد.
3، کاربرد صنعتی: ارزش عملی ال سی دی کد بخش با دمای پایین-
1. اکتشاف علمی قطبی و هوافضا
در تجهیزات پایش محیطی ایستگاه تحقیقاتی قطب جنوب، ال سی دی کد بخش دمای پایین-به طور مداوم زیر 40- درجه کار می کند. از طریق بهینهسازی فنآوری فوق، یک مدل خاص از سنسور به زمان تازهسازی کامل صفحه کمتر یا مساوی 150 میلیثانیه، مصرف انرژی ساکن تنها 5 میکرو وات میرسد و میتواند برای بیش از 1 سال با باتریهای AA از کارکرد مداوم پشتیبانی کند، که بسیار بیشتر از عمر باتری 3 ماهه راهحل سنتی است.
2. زنجیره سرد صنعتی و تجهیزات فضای باز
در ترمینال کنترل دما لجستیک زنجیره سرد، ال سی دی کد بخش درجه حرارت پایین- باید دما، رطوبت و سایر داده ها را در یک محیط 30- درجه نمایش دهد. پس از استفاده از الکترودهای میکرو نانو و فناوری رانندگی بیش از حد، سرعت پاسخ نمایشگر دستگاه در -30 درجه با دمای اتاق مطابقت دارد و مصرف انرژی 80٪ کمتر از طرح OLED است.
3. تجهیزات نظامی و ویژه
پایانههای تاکتیکی نظامی به نمایش قابل اعتماد نقشهها، مختصات و سایر اطلاعات در یک محیط -50 درجه نیاز دارند. با استفاده از الکترودهای متقاطع دو لایه و درایو ولتاژ بالا تطبیقی، یک مدل خاص از دستگاه دستی میتواند در عرض 1 ثانیه در دمای 50- درجه بهروزرسانی تمام صفحه را با مصرف برق تنها 150 میلیوات، مطابق با استانداردهای نظامی سختگیرانه، بهروزرسانی کند.
