工程師課堂：基于實(shí)現(xiàn)液晶顯示器低溫顯示的方法介紹

液晶顯示器模塊內(nèi)部具有一定的復(fù)雜性，它是由多個(gè)基本部分組成的，是一種非常精密緊湊的結(jié)構(gòu)，其中LCD屏組件、背光源、驅(qū)動(dòng)及控制電路這三部分的集合稱為L(zhǎng)CD模塊組件。對(duì)LCD模塊組件來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部是由LCD顯示屏、透射式偏振器、柔性導(dǎo)電引出帶、背光源、高密度多路驅(qū)動(dòng)集成電路等精密部件組成，再次拆卸及組裝極易損壞這些精密部件及光電原件。目前，常用的對(duì)LCD進(jìn)行加熱的方法，是在一片厚度為0.5-0.3毫米的高強(qiáng)度特種玻璃基片上，用真空蒸發(fā)或者是磁控濺射的方法，生長(zhǎng)一種半導(dǎo)體薄膜-ITO膜，經(jīng)專門工藝處理后，該層膜就變得清澈透明并具有一定的導(dǎo)電性，利用其導(dǎo)電性，就可以做成LCD內(nèi)部加熱器。但是，若要在LCD內(nèi)部裝入這種厚度超過(guò)0.5mm的玻璃基板ITO加熱器，就必須解決許多結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜問(wèn)題，并且有可能破壞原有的光學(xué)通路，損失亮度及器件的密封性，甚至稍強(qiáng)一些的振動(dòng)和沖擊都會(huì)造成ITO玻璃加熱基片的破碎，所以，必須重新進(jìn)行模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新的零件制造才能裝入ITO膜加熱器。這是一項(xiàng)細(xì)致、復(fù)雜及工藝要求很高的工作，費(fèi)用高、成品率低，而且產(chǎn)品的可靠性也不高，所以，原有的這種LCD加熱技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中就受到很大限制。針對(duì)這一問(wèn)題，新型低溫加固型LCD顯示器在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破，他的顯著特點(diǎn)之一，是在可以不用打開(kāi)LCD模塊組件內(nèi)部并進(jìn)行加熱器安裝的前提下，就解決LCD顯示器的微功耗加熱問(wèn)題。加熱器、真空保溫屏和電磁屏蔽層三者為一體化結(jié)構(gòu)，可將這套裝置嵌裝在LCD顯示窗口前端，故可不影響原LCD顯示模塊內(nèi)部的光路系統(tǒng)，并能達(dá)到與內(nèi)置式加熱器相同的加熱效果，使整個(gè)低溫顯示器的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，組裝相對(duì)比較容易，而且不會(huì)破壞LCD模塊組件的原結(jié)構(gòu)及光學(xué)通路。

此種方法可以實(shí)現(xiàn)液晶顯示器的低溫顯示，但是工藝都比較復(fù)雜，需要對(duì)液晶顯示器進(jìn)行不同程度的拆裝，影響其可靠性，重要的是當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生改變時(shí)液晶顯示器內(nèi)部溫度無(wú)法控制，需要根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)整加熱膜的加熱功率。有可能造成顯示器內(nèi)部溫度過(guò)高而燒壞液晶顯示器，其使用范圍受到一定的限制。下面介紹一種外置加熱法實(shí)現(xiàn)液晶顯示器在低溫下的顯示。3 外置加熱法

3.1 加熱原理

圖2 液晶顯示盒

該系統(tǒng)由液晶顯示器、溫度傳感器及加熱電阻等組成，加熱器采用的是加熱電阻，固定在液晶顯示器背部的板上，整個(gè)系統(tǒng)密封在盒子內(nèi)，通過(guò)接口和外部控制電路相連。液晶顯示器采用的是字符點(diǎn)陣液晶顯示模塊MTC-C162，MTC-C162液晶顯示器是為我們研制的測(cè)角傳感器所新配備的，該傳感器的工作溫度范圍為-40℃～+55℃，因此要求顯示器也必須工作在這一溫度范圍內(nèi)。MTC-C162是寬溫型液晶顯示器，它具有尺寸小、顯示穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，唯一不足之處是工作溫度范圍不能滿足要求。

AD7416是裝在一個(gè)芯片中的完整的溫度監(jiān)視系統(tǒng)。它與其它數(shù)字溫度傳感器相比具有體積小、編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。它包括一個(gè)帶隙溫度傳感器和一個(gè)用來(lái)監(jiān)視并將溫度的高低數(shù)字化的10位AD傳感器，精度可達(dá)0.25℃，還有一個(gè)可編程的門限用來(lái)比較測(cè)量溫度的比較器。片內(nèi)寄存器可以用來(lái)設(shè)定高、低溫度門限，并提供一個(gè)漏極開(kāi)路的“超溫指示器”(OTI)輸出，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的門限時(shí)OTI輸出即有效。

3.2 溫度控制

該系統(tǒng)的主控制器是單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)兩個(gè)溫度傳感器的值判斷環(huán)境溫度和液晶顯示盒內(nèi)的溫度，控制加熱器加熱，使液晶顯示器始終出在可工作的溫度范圍內(nèi)。試驗(yàn)證明，當(dāng)環(huán)境溫度低于-10℃時(shí)，維持液晶顯示盒內(nèi)的溫度在20℃以上時(shí)，液晶顯示器可以正常工作。單片機(jī)首先根據(jù)溫度傳感器判斷環(huán)境溫度是否低于-10℃，如果環(huán)境溫度高于-10℃，則斷開(kāi)繼電器不加熱，如果環(huán)境溫度低于-10℃，則根據(jù)液晶顯示盒內(nèi)的溫度傳感器判斷液晶顯示盒的溫度，如果溫度在20～30℃以內(nèi)則維持原狀，超過(guò)30℃則斷開(kāi)繼電器停止加熱，低于20℃則閉合繼電器開(kāi)始加熱。用此方法當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)液晶顯示器始終能夠正常顯示。

4結(jié)論

使用外置加熱器實(shí)現(xiàn)液晶顯示器在低溫下的工作，與內(nèi)置加熱法和提高驅(qū)動(dòng)電壓方法相比，此方法簡(jiǎn)單易行，不用對(duì)液晶顯示器進(jìn)行拆卸，提高了顯示器的可靠性，可以實(shí)現(xiàn)液晶顯示器在極低的溫度范圍內(nèi)工作。當(dāng)外界環(huán)境變換時(shí)可以自動(dòng)控制顯示盒內(nèi)的溫度，不需要人工控制，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。在-40℃的情況下，當(dāng)加熱器的加熱電壓為+20V時(shí)，只需加熱6～8分鐘液晶顯示器即可正常工作。如果采用+12V加熱，則加熱15分鐘后顯示器可以正常工作，加熱器的平均功率受外界環(huán)境溫度的影響，溫度越低，則平均加熱功能功率越大。此方法使用于小型的液晶顯示器在低溫惡劣環(huán)境下的使用，對(duì)于大型的液晶顯示器用此方法則不佳。液晶顯示器可以在-40℃～+55℃的溫度下正常顯示。