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基于多区域ITO膜的大尺寸LCD低温加热研究

2016-05-17 09:18
孤身万里游
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  摘 要:本文以ITO膜作为加热元件,设计制备了大尺寸液晶显示器的低温加热模块。采用5个非等分的分区加热结构,通过调控各区域ITO膜加载功率的占空比和引入反馈调节机制,控制加热区域的升温速率,优化液晶显示器的温度场分布。在270V电压下,先以12%的功率占空比快速升温,再以6%的功率占空比保持温度,能够使液晶显示器在300s内达到快速启动要求,在500s内达到一个相对稳定的温度(-5℃),同时各区域中心温差保持在2℃以内,较好地解决了大尺寸液晶显示器低温加热不均匀的问题。

  液晶显示器(Liquid Crystal Display,简称LCD)具有体积小、质量轻、功耗低、电磁兼容性好等突出优点,已经成为主流的显示器件。由于液晶分子在低温环境下粘度系数加大,会导致响应时间变长,图像产生严重拖尾,不能正常显示,导致LCD普遍存在低温环境下工作性能差,甚至不工作的现象。

  针对LCD在低温环境下不能正常工作的情况,采用较多的方式是将镀有ITO(Indium Tin Oxides)膜的玻璃作为加热元件对LCD进行低温加热补偿。当电流流过ITO膜时,ITO膜本身电阻产生的热量传递给与之相贴合的LCD,使其达到正常工作所需的温度要求。目前常用的区域ITO加热方式其温度场均匀性会随着LCD尺寸的增大而下降,局部区域会产生过热或欠热现象,严重时甚至引起LCD及ITO加热元件的炸裂。

  针对上述问题,本文拟采用多区域ITO膜的加热结构,调控占空比和引入反馈调节机制,控制加热元件的升温速率,优化温度场分布,使大尺寸LCD显示器能够在低温环境下快速启动并稳定工作。

  1 理论优化设计

  1.1 加热元件的设计

  本文以624mm×240mm尺寸的LCD显示器为研究对象,采用方块电阻为50Ω/□的ITO玻璃对其进行加热。将ITO加热片按长度3∶2∶2∶2∶3的比例分成五个区域。由公式(1)可得到各区域电阻值。

基于多区域ITO膜的大尺寸LCD低温加热研究

  其中,ρ□(Ω/□)为ITO玻璃的方块电阻,l1为ITO加热片分区后各区域的长度,l2为宽度。

  1.2 软件仿真

  ANSYS软件分析加载电压为135V,功率占空比为30%时各加热区域温度场分布及中心点的温度上升曲线,如图1所示。

基于多区域ITO膜的大尺寸LCD低温加热研究

  图1 电压135V,功率占空比30% 下模拟各加热区域温度场及温度上升曲线图

  由图1可以看出,非等分各区域间的温度差在4℃以内,该数据较以往单区域加热的温度场分布更均匀。

  2 加热片的制备

  采用湿法刻蚀,将ITO基片按比例图案化,得到5个非均匀的加热区域。再将纳米银浆均匀地涂覆在5个分区的边缘部分,用航空导线将电极引出,如图2所示。测试各分区的电阻值,见表1。

基于多区域ITO膜的大尺寸LCD低温加热研究

  图2 分区域ITO 加热片的结构示意图

  表1 加热片各区域电阻值

基于多区域ITO膜的大尺寸LCD低温加热研究

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