Fallbeispiel ASTN LCD bei Minusgraden

Fallbeispiel ASTN LCD bei Minusgraden

Fallbeispiel ASTN LCD bei Minusgraden

In nicht wenigen Kundenprojekten sind wegen ihren speziellen Einsatzbedingungen und -orten, sehr tiefe Temperaturen gefordert. Einige Technologienarten der Liquid Crystal basierten Displays lassen eine Funktionalität bei -30°C oder -40°C (TN LCDs beispielsweise können bis -55°C ausgelegt werden) bei vorheriger Liquid-Auslegung zu. Dennoch können physikalische Grundgesetze nicht ausgehebelt werden,  die gelten für alle am Markt befindlichen Displays.

Am Beispiel eines bis -30°C ausgelegten ASTN (Automotiv Super Twisted Nematic) Displays möchten wir Ihnen den Einfluss der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit darlegen. Bei extremer Kälte verändern Materialien Ihre Eigenschaften. Stahl wird spröde, Öle werden träge und verlieren Ihre Eigenschaften, Liquid Crystal wird in seiner Umschaltgeschwindigkeit langsamer. Den Beispielsmessungen liegen hier nun folgende Basiswerte zugrunde, Multiplexrate 1/24, BIAS 1/6, Spannung 7,5 V, Frequenz 75 Hz.

Um eine Aussage über die Geschwindigkeit eines Displays zu treffen, wird die Zeit zwischen dem nicht sichtbaren (NS) und dem sichtbaren (S) Zustand eines Segments gemessen. Dabei wird die Zeit der „threshold voltage“ zwischen T10 (10% der threshold voltage) und T90 (90% der treshold voltage) gemessen.  Die obenstehende Grafik zeigt die Umschaltgeschwindikeit des Segments im Verhältnis zur Umgebungstemperatur. Dabei kann man gut erkennen, dass bei immer niedriger werdender Temperatur die Umschaltgeschwindigeit exponentiell sinkt. Die untenstehende Tabelle zeigt die dazugehörigen Messwerte. Gemessen wurde die Zeit (in ms) vom Erscheinen des Segments (NS-S) und wieder Verschwinden des Segments (S-NS).

Rein durch die physikalischen Eigenschaften des Liquid Crystals benötigt dieses ASTN Beispiel exponentiell mehr Zeit zur Darstellung der Informationen, je tiefer die Temperatur ist. Unter welchen Einsatzbedingungen ein Produkt verwendet werden kann, ist meist durch die Applikation oder die Verkaufsregion selbst zu definieren. Entsprechend dieser Einsatzszenarien kann der darauf benötigte Temperaturbereich eines LCDs ausgelegt werden. Wichtig dabei ist, welche Zeit bei der Anzeigenänderung akzeptiert werden kann. Dies ist zum Beispiel bei sich schnell ändernden Werten zugegebenermaßen ein wichtiger Faktor.

Es können jedoch Maßnahmen in der Entwicklung getroffen werden, die das Trägheitsverhalten bei Extremtemperaturen sehr verbessern können.
Dies sind beispielsweise unter der Anzeige installierte Heizfolien. Die Dicken solcher Folien sind meist im Bereich von wenigen Zehntel Millimetern und in ihrer Form kundenspezifisch herstellbar. In Haptik und Komposition sind diese Folien einem FPC ähnlich.