一, característiques tècniques i sensibilitat de baixa pressió de la pantalla de trencament del codi STN
1. Arranjament de molècules de cristall líquid i mecanisme de resposta al camp elèctric
La pantalla de trencament del codi STN aconsegueix la rotació de la direcció de polarització de la llum a través de molècules de cristall líquid nemàtic ultra retorçades (angle de gir de 180 graus -270 graus), combinada amb una pel·lícula polaritzant per formar un efecte de pantalla entre la llum i la foscor. Els seus avantatges bàsics es troben a:
Baixa tensió de conducció: la tensió de funcionament típica és de 3-5V, adequada per a equips amb bateries;
Ampli angle de visualització: en comparació amb les pantalles TN, l’angle de visualització de STN es pot estendre a ± 60 graus, satisfer les necessitats del control industrial bàsic;
Cost baix: utilitzant la unitat de matriu passiva, no es requereix cap transistor de pel·lícula fina TFT i el cost es redueix en un 40% - 60% en comparació amb TFT-LCD.
No obstant això, la disposició de molècules de cristall líquid a les pantalles STN és extremadament sensible a la força elèctrica del camp. En els entorns de pressió baixa -, la disminució de la força d’aïllament de l’aire pot comportar els problemes següents:
Descàrrega de corona: quan la pressió de l’aire està per sota de 50kPa, la força del camp elèctric entre la capa de cristall líquid i l’elèctrode pot superar el llindar de la ruptura de l’aire, provocant una descàrrega parcial, donant lloc a la disposició desordenada de molècules de cristall líquid, provocant imatges borroses o residuals;
Retard de resposta: A baixa pressió, la densitat de molècules de gas disminueix, la velocitat retorçada de les molècules de cristall líquid s’alenteix i el temps de resposta es pot estendre a partir de 200ms en condicions estàndard a més de 500ms, afectant la visualització real - de dades dinàmiques.
2. Estructura de segellat i efecte de diferència de pressió
Les pantalles de trencament del codi STN utilitzen normalment una estructura segellada amb un substrat de vidre i un encapsulació de resina epoxi, plena de material de cristall líquid al seu interior. En els entorns de pressió baix -, l'estructura de segellat ha de suportar la diferència de pressió entre l'interior i l'exterior:
Diferència de pressió estàtica: Quan l’equip s’eleva ràpidament del nivell del mar (101,3kpa) a una altitud de 5000 metres (pressió de l’aire d’uns 54kPa), la pressió de l’aire interna pot ser superior a l’entorn extern, provocant que el substrat de vidre s’expandeixi cap a l’exterior, donant lloc a fuites de llum de vora o fuites de cristall líquid;
Diferència de pressió dinàmica: En els avions, la pressió de l’aire pot baixar bruscament de 101,3kPa a terra a 20kPa a l’altitud de creuer, amb una velocitat de canvi de diferència de pressió superior a 10kPa/min, cosa que pot fer que la capa adhesiva de segellat es desprengui o el vidre es trenqui.
2, l'impacte clau del baix - entorn de pressió a la pantalla del codi STN OFF
1. Deteriorament del rendiment elèctric
Disminució de la resistència a l’aïllament: la humitat de l’aire i la pressió afecten conjuntament el rendiment d’aïllament. En els entorns de pressió baixa - i d’alta humitat (com ara a una altitud de 3000 metres i la humitat del 80% de Rh), la resistència d’aïllament de les pantalles STN pot disminuir de 1012 Ω en condicions estàndard a 108 Ω, augmentant el risc de corrent de fuites;
Reducció de la tensió de desglossament: segons la llei de Paschen, la tensió de desglossament del gas segueix una relació de corba en forma U - amb la pressió de gas multiplicada per l’espai entre els elèctrodes (valor PD). Quan la pressió de l’aire baixa per sota de 30kpa, l’espai de l’elèctrode de la pantalla STN (normalment 5-10 μ m) pot entrar a l’àrea sensible a la tensió d’avaria, provocant curtcircuits elèctrics.
2. Mostra la degradació de la qualitat
Atenuació del contrast: l'estabilitat de la disposició de molècules de cristall líquid disminueix a baixa pressió, cosa que pot provocar que el contrast caigui de 100: 1 en condicions estàndard fins a menys de 60: 1, dificultant la distingida en entorns lleugers forts (com ara zones d'altitud alta a l'aire lliure -;
Canvi de color: per a les pantalles STN (CSTN) de color, la pressió de l’aire baixa pot provocar velocitats de resposta incoherents dels sub -píxels RGB, donant lloc a una distorsió del color (com el groc que és verdós o el vermell és més fosc).
3. Risc de fiabilitat mecànica
Concentració d’estrès tèrmic: En els ambients de pressió baixa -, l’eficiència de dissipació de calor dels equips disminueix i la temperatura interna de les pantalles STN pot augmentar de 10 a 15 graus. La diferència en el coeficient d’expansió tèrmica entre el substrat de vidre i el material de cristall líquid (vidre: 3 × 10-6/ grau, cristall líquid: 100 × 10-6/ grau) pot provocar una delaminació de la interfície o mostrar anormalitats;
Efecte d'acoblament de vibracions: En els ambients de l'aviació o del vehicle, l'efecte d'acoblament entre la baixa pressió i la vibració (com ara freqüències de 10-2000Hz i acceleració de 5G) pot accelerar la fatiga de l'estructura de segellat i reduir la vida de la pantalla.
3, Esquemes d’optimització adaptativa en la pràctica d’enginyeria
1. Millora de materials i processos
Embalatge d’alta pressió: la tecnologia de segellat de metall a vidre s’utilitza per controlar la pressió interna de la cambra segellada lleugerament superior a l’entorn extern (com ara 60kPa), compensant part de la diferència de pressió;
Material de cristall líquid de temperatura àmplia: seleccioneu Materials de cristall líquid amb baixa viscositat i anisotropia dielèctrica alta (com Merck ML-6612) per millorar la velocitat de resposta a baixa pressió;
Recobriment anti Corona: deposició de diòxid de silici (SiO ₂) o nitrur de silici (Si ∝ N ₄) a la superfície de l’elèctrode per augmentar la tensió d’avaria fins a sobre de 300V.
2. Disseny de reforç estructural
Suport a la vora millorat: afegint un marc metàl·lic a la vora del substrat de vidre per millorar la rigidesa de la flexió i evitar la deformació causada per les diferències de pressió;
Reforç de la placa de circuit flexible (FPC): el FPC està fabricat amb substrat de polimida (PI) i es fixa amb una placa de reforç per reduir la solta de connector causada per la vibració.
3. Algoritme de compensació ambiental
Ajust de la tensió dinàmica: mitjançant el control de la pressió de l’aire ambient mitjançant un sensor de pressió, la tensió de conducció s’ajusta en temps real (com ara augmentar la tensió per 0,5V per cada disminució de 10kPa de la pressió de l’aire) per compensar la disminució de la força d’aïllament;
Control d’enllaç de brillantor de temperatura: combinat amb les dades del sensor de temperatura, redueix automàticament la brillantor de la llum de la llum (com ara de 400cd/m ² a 200cd/m ²) en ambients d’alta temperatura i baixa pressió, reduint l’estrès tèrmic.
4, casos d'aplicació típics i verificació de rendiment
1. Sistema de visualització d’instruments d’aviació
Una determinada empresa d’electrònica d’aviació va dissenyar els instruments de pantalla de trencament de codi STN per a avions de transport, aconseguint una adaptabilitat de pressió baixa - a través de les mesures següents:
Prova de ciclisme de pressió: es van realitzar 1000 cicles de proves en les condicions de -55 graus a +85 i de 20kpa a 101,3kpa, i no es va produir fuites ni pantalla anormal;
Disseny de supressió de Corona: dipositeu una capa Sio de 100nm a la superfície de l'elèctrode per augmentar la tensió d'avaria de 220V a 380V, complint l'estàndard RTCA/DO-160G.
2 Terminal de control de potència a gran altitud
Al llarg del ferrocarril del Tibet de Qinghai a una altitud de 4500 metres, una determinada empresa elèctrica utilitza comptadors intel·ligents amb pantalles de tall STN reforçades:
Material de cristall líquid de temperatura àmplia: es selecciona el cristall líquid ML -6612 per mantenir un temps de resposta inferior a 300ms en un entorn de -40 graus a {{3} graus;
Tractament anti -GLAR: Afegiu un recobriment AR a la superfície del polaritzador per augmentar la relació de contrast de 8: 1 a 12: 1 sota llum forta (100000Lux).
