低電圧動作の技術的基盤: 液晶材料と駆動回路の連携。-
液晶材料の電界応答特性
LCD ディスプレイの液晶分子の配列の変化に対する電場の影響。たとえばTN。電圧がない場合、分子は光を自由に通過させるコルク栓抜きの形に配置されますが、電圧が導入されると、光を完全に遮断する電場を生成するものと平行に整列します。このプロセスは電圧しきい値の影響を非常に受けやすくなります。
しきい値電圧 (Vth) は、液晶分子の偏向を開始する臨界電圧量 (ボルト単位) であり、この数値は通常 2 ～ 3 ボルト付近にあります。
飽和電圧 (Vsat) は、液晶を完全に偏向させるのに必要な電圧レベルで、ほとんどの場合 4 - 6 V です。
そして現代の計器用 LCD は、液晶レシピの最適化 (フッ素- やシアノ-何かを追加?) などの適切な方法を使えば、Vth を 1. 5V 未満まで下げることができますが、それでも 1000 : 1 を超える明るい暗いものを作成するのにかなり優れていますが、10 ミリ秒ほど速いため、より低いボルトで動作させたい理由のようなものです。
駆動回路の低電圧設計。
従来の LCD ドライバ回路は、液晶ディスプレイに電力を供給するために、さらに 1 ステップ引き上げられた電源を 10 ～ 20 ボルト程度まで上げますが、現在では、このような最新の機器用 LCD にこの種のテクノロジが搭載されています。私たちが注目している技術は、それ自体で低電圧のことを問題なく実行できます。
SED1520、T6963cなどのドライバICとチャージポンプ回路を統合し、3.3Vを液晶の必要な電圧に昇圧し、マイコンのI/Oポートに直接接続できるため、外付け部品点数が削減されます。
DVS: 表示内容に応じて駆動電圧を動的に変更します。テキストを表示する場合は電圧を 2.5V に下げ、動画を表示する場合は 3.3V に戻すなど、電力使用量と得られる結果の両方を節約します。
低電力表示モード: 部分リフレッシュおよびスリープ モード機能をサポートできます。たとえば、スマートメーターは待機中に時刻表示部分のみを更新できるため、消費電力は0.1mW未満に抑えられます。
業界の応用例: 一般的な低電圧 LCD の使用。
産業用機器: 過酷な条件下での動作。
石油化学/冶金などでは、機器は -40 度から +85 度まで動作します。ある種のブランドの産業用 HMI ツールは、低温硬化処理され、この技術によって動作する LCD を使用しています。
内蔵加熱フィルム: ITO 加熱フィルムは LCD の基板内に組み込まれており、バックライト光源と連動しています。利用される熱エネルギーの量は温度検出ツールによって自動的に管理されるため、低温 (摂氏マイナス 20 度) 下でもすべてが 3.3 ボルトで適切に機能します。
幅広い電源設計: 9-36V 入力をサポートし、DC-DC 変換により安定した 3.3V を提供し、作業場所のさまざまな電圧に適応できます。
スマートメーター: 非常に長いバッテリー寿命を備えた表示ソリューション
スマートメーターは長期間 (10 年以上) 稼働する必要があり、消費電力も増加します。単相電力計の表示部に反射型LCDを採用したモデルは、以下の低電圧動作となります。
バックライト-不要の設計: 周囲光を使用して画面に反射するため、バックライト モジュールは必要なく、2 V 以下で動作します。
セグメント化された運転技術: 表示コンテンツが複数の部分に分割されます。各部分を個別に駆動して、不必要なエネルギー使用を削減します。測定データは、上の写真からわかるように、3.3V の電圧でメーター表示の消費電力はわずか 0. 05 mW/cm 2 です。
医療機器：安全第一の低電圧設計
低電圧動作により、ポータブル モニターや血糖値計などで感電するリスクが軽減されます。また、非常に特殊なブランドのハンドヘルド モニターには、次のタイプの安全装置が組み込まれています。-
絶縁電源：変圧器を使用して入力と出力間を絶縁し、患者との接触部分の電圧が6V以下であることを確認します。
デュアルバッテリー冗長性: 2 * 1.5V AA で構築され、ブースターから 3.3V で電力を供給し、1 つのバッテリーが切れても表示されます。
信頼性の問題と解決策。
低電圧下では、表示均一性の問題が発生します。
電圧が 2.5V 未満の場合、十分な偏向が得られないため、LCD は暗い部分を生成します。解決策は次のとおりです。
導光板構造の最適化：マイクロプリズム導光板によりバックライトの使用率が向上。別のケースとしては、車のダッシュボードの LCD が、3 ボルト (3v) の電力で異なる種類の導光板を使用するだけで、輝度均一性を 92% まで高めることができた場合と同様です。
ダイナミックコントラスト調整：環境光の強さに応じてディスプレイのコントラストを自動的に調整します。強い光環境 (> 10000lux) 低電圧の低下による明るさの低下を補うために、コントラストが 1000:1 に増加します。
低温環境下での応答遅れ
液晶は低温になると粘度が高くなり、反応時間も長くなります。特定の自動車ダッシュボード LCD では、次のテクノロジーを使用してこの問題を解決しています。-
ITO heating film: Transparent heating films on either side of the liquid crystal layer for keeping the temp. at >0度で反応が早い<15ms.
予熱アルゴリズム: 起動時に、デバイスの液晶には最初に 5V の高電圧が与えられ、その後温度が急速に上昇し、その後標準の 3. 3V になります。
長期にわたる低電圧の寿命劣化。
LCM 材料は長時間低電圧で電解質を含む可能性があり、ディスプレイが故障します。産業用制御 LCD は、次のようにすることで寿命を延ばします。
AC 駆動波形: 対称方形波駆動を使用して DC オフセットを防止し、電解率を 90% 削減します。{0}}
材料の変更: 電極の腐食を防ぐために、LC に酸化防止剤を追加します。実際のテスト結果によると、LCD は 2.5V の電圧で 50000 回を超えて連続的に機能することが可能であることがわかりました。
