一, Žemos temperatūros iššūkis segmentuoto LCD energijos suvartojimui: fizinis mechanizmas ir prieštaravimai
Žemos temperatūros sąlygomis segmentuotas LCD susiduria su trimis pagrindiniais prieštaravimais:
Skystųjų kristalų molekulių užšalimas: įprastų skystųjų kristalų medžiagų klampumas viršija 1000 cP esant -40 laipsnių, o molekulinės apvertimo laikas pailgėja nuo 20 ms kambario temperatūroje iki daugiau nei 500 ms, todėl pavaros įtampa padidėja 2–3 kartus, kad būtų išlaikytas atsako greitis ir tiesiogiai padidėtų energijos suvartojimas.
Pavaros grandinės atsako uždelsimas: Puslaidininkinių įtaisų slenkstinė įtampa didėja esant žemai temperatūrai, pailgėja kondensatorių įkrovimo ir iškrovimo laikas. Jei važiavimo laikas nėra optimizuotas, gali padidėti neefektyvios energijos sąnaudos.
Energijos suvartojimo ir našumo pusiausvyra: nors padidinus važiavimo įtampą arba kadrų dažnį galima pagerinti atsaką, tai tiesiogiai padidins dinaminį energijos suvartojimą; Jei atnaujinimo dažnis sumažinamas siekiant taupyti energiją, tai taip pat gali sukelti ekrano dubliavimą arba duomenų atnaujinimo delsą.
Tradicinių sprendimų apribojimai: Nors molekulinio užšalimo problemą galima išspręsti nepertraukiamai kaitinant plėvelę pirmosiomis dienomis, nuolatinio šildymo energijos suvartojimas siekia net 500 mW, o tai keliais mikrovatais gerokai viršija segmentuoto LCD statinę elektros energijos sąnaudas, todėl sumažėja bendras sistemos energijos efektyvumas.
2, technologinis proveržis: keturių matmenų optimizavimas leidžia pasiekti žemą temperatūrą ir mažą energijos suvartojimą
Šiuolaikinis žemos{0}}temperatūros segmento kodo skystųjų kristalų ekranas sėkmingai išsprendė žemos-temperatūros energijos suvartojimo problemą, bendradarbiaujant medžiagų, tvarkyklių, konstrukcijų ir algoritmų naujovėms.
1. Medžiagų naujovės: antifrizo skystas kristalas ir itin šalčiui atsparus substratas
Itin žemos temperatūros skystųjų kristalų formulė: naudojant perfluorintus skystųjų kristalų junginius (sudaro 70–80 %), tokius kaip fluorintas cikloheksilbifenilas, kurių stiklėjimo temperatūra 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 (apie 15 kambario temperatūroje) ir padidina žemos-temperatūros elektrinio lauko reakcijos jautrumą.
Pagrindo ir poliarizatoriaus optimizavimas: naudojant itin-ploną lankstų stiklą (storis 50–100 μm) arba PI poliimido plėvelę (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 ℃.
Poveikis: esant -40 laipsnių, skystųjų kristalų molekulių apsivertimo laikas sumažėja iki mažiau nei 80 ms, o važiavimo įtampos reikalavimas sumažėja 30%.
2. Pavaros grandinės naujovės: plati temperatūra, aukšta įtampa ir greitas atsakas
Adaptive ultra-high voltage drive: Design a 20V programmable power module (based on MAX1771 boost chip, efficiency>90%), kuri automatiškai išveda 10-12V varomąją įtampą esant -40 laipsnių (tik 5V kambario temperatūroje), užtikrindama pakankamą elektrinio lauko stiprumą prasiskverbti į didelio klampumo skystuosius kristalus.
Dvipolio vairavimo bangos forma: Palyginti su vienpoline bangos forma, ji sumažina atsako delsą, kurią sukelia jonų liekanos, ir padidina atsako greitį 30 % esant -40 laipsnių.
Kadrų dažnio ir darbo ciklo optimizavimas: kadrų dažnis padidintas nuo įprastų 32 Hz iki 128 Hz, kelių kanalų pavaros darbo ciklas padidintas nuo 1/8 iki 1/2, o tikrasis vieno segmento važiavimo dažnis pasiekė 64 Hz, išvengiant molekulinio „užšalimo“.
Perjungimo technologija: Segmento kodo perjungimo momentu taikykite 1,5 karto didesnį pastovios būsenos įtampos impulsą (trunka 3–5 ms), kad paspartintumėte molekulinį apvertimą ir atkurtumėte normalią įtampą, balansavimo greitį ir energijos suvartojimą.
Poveikis: vieno segmento kodo perjungimo laikas Mažesnis arba lygus 60 ms esant -40 laipsnių, viso ekrano atnaujinimo laikas Mažesnis arba lygus 150 ms, dinaminis energijos suvartojimo maksimumas Mažesnis arba lygus 200 mW (įskaitant impulsinį šildymą).
3. Struktūrinės naujovės: mikro nano elektrodai ir elektrinio lauko stiprinimas
Didelio tankio elektrodų matrica: atstumas tarp segmentinių elektrodų ir bendrųjų elektrodų sumažinamas nuo 50 μm iki 20 μm, elektrinio lauko stiprumas padidinamas 150%, o paleidimo įtampos slenkstis sumažinamas.
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 ms).
Dvisluoksnis kryžminis elektrodas: pridėkite pagalbinius elektrodus po segmento elektrodais, kad susidarytų trimatis -elektrinis laukas, išspręstumėte nepakankamo atsako centrinėje srityje problemą ir padidintumėte greitį centrinėje srityje 40 % esant -40 laipsnių.
Didelio laidumo ITO plėvelė: naudojant indžio alavo oksido + sidabro nanolaidų kompozicinę plėvelę (atsparumas blokams<5 Ω/□), resistance change rate<3% at -40 ℃ (traditional ITO>10%).
Poveikis: elektrinio lauko efektyvumas padidėjo 40%, važiavimo srovės stabilumas padidėjo 3 kartus.
4. Algoritmo naujovės: mažos-galios temperatūros valdymas ir išmanus atnaujinimas
Milisekundžių lygio impulsinis šildymas: integruota mikronų lygio grafeno kaitinimo plėvelė (užima 1/4 ekrano ploto), naudojant 10 ms impulsinį šildymą (su 10 %), kai vienkartinis šildymo energijos suvartojimas yra mažesnis nei 50 mW (1/10 nuolatinio šildymo).
Temperatūros paleidimo mechanizmas: temperatūrą nustato plona plėvelė termopora (reakcijos laikas<10ms), and heating is only started when it is<-35 ℃, and then turned off when the temperature rises to -25 ℃.
Įvykiais pagrįstas atnaujinimas: atnaujinkite kas 10 sekundžių, kai rodomas statinis ekranas (sunaudojama mažiau nei 5 μW), o staigių atnaujinimų metu suaktyvinkite „greito atnaujinimo režimą“ (128 Hz kadrų dažnis + didelės -įtampos pavara), paskirstydami energijos suvartojimą pagal poreikį.
Segmento kodo glaudinimo perdavimas: koduokite 8 skaitmeninių pavarų signalų segmentus į 3 bitų dvejetaines komandas, sumažindami duomenų kiekį 70% ir suglaudindami komandų vykdymo laiką nuo 200 μs iki 50 μs.
Poveikis: Statinės energijos suvartojimas sumažinamas iki 5 μW, o visapusiškas energijos vartojimo efektyvumo koeficientas pagerinamas 80%.
3, Pramonės pritaikymas: praktinė žemos{1}temperatūros segmento kodo LCD vertė
1. Poliariniai moksliniai tyrinėjimai ir aviacija
Antarkties tyrimų stoties aplinkos stebėjimo įrangoje žemos{0}}temperatūros segmento kodo LCD turi nuolat veikti žemiau -40 laipsnių. Taikant aukščiau pateiktą technologinį optimizavimą, tam tikro modelio jutiklis pasiekia viso ekrano atnaujinimo laiką, mažesnį nei 150 ms arba lygų, statinį energijos suvartojimą tik 5 μW ir gali palaikyti nepertraukiamą veikimą ilgiau nei 1 metus su AA baterijomis, gerokai ilgiau nei tradicinio sprendimo 3 mėnesių baterijos veikimo laikas.
2. Pramoninė šaldymo grandinė ir lauko įranga
Šaltos grandinės logistikos temperatūros valdymo terminale žemos{0}}temperatūros segmento kodo LCD ekrane reikia rodyti temperatūrą, drėgmę ir kitus duomenis –30 laipsnių aplinkoje. Pritaikius mikro nanoelektrodus ir perjungimo technologiją, įrenginio ekrano atsako greitis esant -30 laipsnių yra toks pat kaip ir kambario temperatūroje, o energijos suvartojimas yra 80 % mažesnis nei OLED schema.
3. Karinė ir specialioji technika
Kariniams taktiniams terminalams reikalingas patikimas žemėlapių, koordinačių ir kitos informacijos rodymas -50 laipsnių aplinkoje. Naudojant dvigubo-sluoksnio kryžminius elektrodus ir prisitaikančią aukštos įtampos pavarą, tam tikro modelio delninis įrenginys gali atnaujinti visą ekraną per 1 sekundę esant -50 laipsnių, sunaudojant tik 150 mW energijos ir atitinkantį griežtus karinius standartus.
