そして実際の問題は、-低温での電力使用量の増加です。それは、液晶関連の状態から状態へと移行する間のジレンマです。
LC の粘度およびしきい値電圧の指数関数的な増加。
液晶の動きは、温度が低いほどより強く停止します。これは指数関数的です。通常のTN型液晶の粘度は25度（-40度：50cP、400cP）に比べて最大8倍高く、分子の反転にははるかに長く、約64倍の時間がかかります。駆動回路はこのペースで応答を続けたいので、電圧を 3 ボルトから 12 ボルトまで上げて、エネルギー使用量を現在の 16 倍にします。=極地科学調査機器からの実際の測定データを使用すると、摂氏 -40 度で単純に駆動電圧を上昇させた場合、電力消費が 120mW 増加することが観察できます。
イオン移動度の減少によって生じる分極効果。
低温では、液晶内のイオンモビは 25 度での 10-¹²cm² V/s から、-40 度付近では 10-¹⁴cm² V/s まで低下し、残りのイオンの蓄積が発生します。交互極性パルスを持つ駆動回路を備えた逆極性 (双極性)。電力使用量が 30% 増加します。工業用サーモスタットを使用してテストしたところ、-20 度で 40% の割合でブレが発生しましたが、改善するためにバイポーラ ドライブに切り替えると、45 mW 多くの電力を消費することが判明しましたが、ユニポーラ ドライブよりも優れた改善に向けて非常に優れた改善でした。
そして、加熱/冷却します。偏光フィルムは熱や冷却の影響を受けます。シール材は加熱・冷却の影響を受けます。
低温では、偏光子の収縮率は 0.3%/度であり、偏光効率は 25 度で 95% であるのに対し、40 度では 80% に低下します。バックライトの輝度を 25% 増加させることで光の損失を補い、LED の消費電力が増加します。特定の車載計器プロジェクトの特別な測定では、フッ素ベースの PVA 偏光子を適用した後、-30 度でのバックライトの消費電力が 120 mW から 90 mW に 25% 減少したことが明らかになりました。-
部品の選択から形状の最適化まで、駆動回路の低温適応の問題。{0}
チャージポンプの効率は崖のように低下しました。
低温では、従来のチャージポンプの変換効率は大幅に低下し、室温で 85 % から - 40 度でわずか 40 % に低下します。 3. 3V から 12V までチャージ ポンプを使用するには、入力電流を 50 mA まで上げる必要があります。- 摂氏 40 度に達すると、システム全体の総消費電力は 150% 近く増加します。特定の産業用センサー プロジェクトでは、外部 DC-DC コンバーターの使用により、効率レベルが 88% 向上し、-40 ℃ で消費電力を 60% 削減しました。
デューティ サイクルとフレーム レートの相反するバランス
液晶分子のフリーズを防ぐには、駆動フレームレートを標準値の 32 Hz から 128 Hz まで高める必要があり、同時に全体の電力消費を抑えるためにデューティ サイクルを 1/2 まで下げる必要があります。コールド チェーン モニタリング端末のテストでは、128hz フレーム レート + 1/2 デューティ サイクルを使用すると、ピーク消費電力が 380 mw にも達する可能性があることが示されました。ただし、これにより、表示遅延を 500 ミリ秒からわずか 80 ミリ秒まで短縮でき、リアルタイム アラート要件を満たすことができます。-
オーバードライブ技術の電力コスト
パルス電圧=1.5 * 任意の 1 つのセグメント上のコード間の遷移中に適用され、スイッチ全体 (3 - 5 ミリ秒) にわたって維持される定常状態の電圧。これにより、分子のフリッピン プロセスが高速化されますが、使用されるピーク電力も増加します。一部のパワー メーターの実際の測定によると、オーバードライブ技術の使用後、摂氏 -40 度でのスイッチング シングル セグメント コードは 80 mW から 120 mW に増加しましたが、完全な表示更新期間は 1.2 秒から 150 ミリ秒に減少しました。
電力最適化のためのシステムレベルのソリューション: 材料の革新からアルゴリズムまで创新
不凍液液晶材料の応用における新たな進展
過フッ素化液晶化合物（フッ素化シクロヘキシルビフェニルなど）の Tg は -60 度以下で、-40 度での粘度はわずか 250cP（従来の液晶の 1/4）です。そして、私たちがこの製品を使用した後、彼らが使用する別の極地科学機器の駆動電圧が大幅に低下し、動作させるために必要な 12 ボルトから、代わりに 8 ボルトで動作できるようになり、電力使用量が以前より約半分または 56 パーセント削減されました。 5% ～ 10% のシロキサン側鎖液晶を追加すると、粘度がさらに 15% ～ 20% 低下し、分子フリップ時間が 60ms を超えて短縮されます。
マイクロ/ナノ構造による電極設計
ITO として知られる透明導電層の上に非常に小さなバンプのような構造をフォトリソグラフィーで作成することにより、局所的な電界強度 (E=U/d) が強化され、必要な電圧が約 30% 削減されます。{0}産業界で実施されたプロジェクトの特定の HMI テストでは、マイクロおよびナノ電極が使用された場合、-40 度での駆動電力消費が 450mW から 320mW に低下し、これは 29% の低下に相当することがわかりました。
ミリ秒レベルのパルス加熱技術
グラフェン加熱フィルムは画面面積の 1/4 を占めます。 LCD パネルの背面に取り付けると、デューティ比 10% の 10ms パルスで近くの場所を暖めます。-40 度から -20 度まで。実際のスマート メーター プロジェクトの実数値によれば、小規模な暖房でも消費電力は 45mW 未満です。それでいて、駆動電圧を 12V から 8V に下げることで、総消費電力を 60% 削減します。
イベント駆動型リフレッシュアルゴリズム
IoT デバイスの表示文字「静的 + 突然更新」のオンデマンド更新メカニズムを設計します。静的である間は 10 秒ごとに更新され、突然の更新は 128 Hz の高速更新に変わります。-コールド チェーン ロジスティクス ターミナル テスト アルゴリズムにより、平均消費電力が 150mW から 80mW に削減され、バッテリー寿命が 90% 延長されます。
産業応用例: 極地の科学研究と産業用コールド チェーン。
極地科学研究センサー
ある南極科学研究ステーションでは、このペルフルオロカルボン酸タイプの液晶化合物と、この特定の種類のマイクロナノ電極をセットアップした、ある種の温度感知装置を採用しました。これは、外気が摂氏マイナス50度まで下がる可能性がある環境内でも、わずか180ミリワット相当のエネルギーを消費することなく、150ミリ秒ごとに完全な表示更新を提供できるようにするためです。さらに、単三電池 2 本で電源が供給され、通常の条件下では最長で約 2 年間持続します。
産業用コールドチェーン監視端末
特定のコールド チェーン ロジスティクス会社は、状況に合わせた更新とグラフェンの暖層ソリューションを使用しました。{0}その平均電力消費量は半分以下になり、-25 度の大気中では 120mW 低下し、65mW まで下がりました。また、約 2 か月かかっていたバッテリーの交換期間が 4～5 か月に延長されました。{0}
宇宙船計器システム
ある種の深宇宙検出器デバイスは、量子ドット バックライト + 動的調光技術を利用しており、周囲の照明条件に基づいて変化する明るさの調整 (1000 ルクスで -100 度 - 80%、50 ルクスで -25%) を通じてバックライトの電力使用量を 45 ワットから 15 ワットに削減し、全体の削減率は 67% になります。
