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延长LCD寿命的方法正在开发中

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液晶显示器的操作失败通常与液晶材料的离子电导率的变化有关。更具体地,电导率的增加可通过降低对比度并引入包括图像残留和闪烁的伪影而降低由显示器产生的图像的质量。控制电子设备也会引起故障。

液晶层中的离子杂质可能由于多种原因而产生,包括材料合成中的残留物,材料的分解,器件制造过程中引入的污染,直流感应的电化学反应以及紫外线或辐射引起的电离。

本文报道的研究的出发点是这样的想法,即可以将电导率的实时测量用作监视手段,从而实现对液晶器件制造工艺的控制和改进。它也可以用于分析甚至预测设备故障模式。

为了实现这一想法,由南乌拉尔州立大学自然科学与数学研究所(俄罗斯车里雅宾斯克)的Fedor Podgornov领导的一组研究人员正在开发一种测量复合物中液晶层的离子电导率的方法。包含多种材料的设备结构。  

团队最近在该主题上发表的一篇文章名为“用电容电流技术测量的铁电液晶-金纳米颗粒分散液的直流电导率”。该文章发表在《液晶》杂志上。该文章的副本可在线购买,可在此处找到。

首先,从文章中解释一些背景信息。

当离子带电荷时,很难测量材料的电导率。原因是离子不能在导线中移动。因此,为了进行测量,必须使用电极。通过这种方式,可以在其中发生电化学反应,其中离子在测试材料和金属电极之间的交换中接收或给出电子。如果测试材料包含多种类型的离子,则很难正确地测量其电导率。当器件包括异质结构时,情况甚至更加复杂。(异质结构是指化学成分随位置变化的半导体结构。)由于异质结构的器件由各种材料构成,  

为了开发一种用于测量复杂设备中离子电导率的方法,研究人员决定研究基于偏置电流而不是更常规的导电电流的方法。实际上,研究人员报告研究了三种不同的方法来进行这种类型的测量。

据报道,基于介电谱和电导率光谱的方法并不成功。成功的是电容技术。它用于测量“封端的金纳米球对封闭在具有阻塞电极的单元中的铁电液晶的直流电导率的影响”。

研究人员特别注意到以下事实:尽管提供了上述说明,但该方法实际上适用于各种液晶设备。

为了验证该方法的实用性,研究人员研究了纳米颗粒对液晶盒中液晶层电导率的影响。下图中显示了模型中使用的定义。
在这些实验中,发现在引入吸附杂质离子的纳米颗粒之后出现了变化。这也导致液晶层的电阻增加和液晶装置的电光切换时间减少。

研究人员在其文章的结论中指出,基于这些实验的结果,他们相信将有可能诊断出液晶显示器中一系列降解机制的性质。

但是……研究人员继续评论说,该技术需要进一步开发,然后才能在实际应用中使用。他们解释说,有必要进行详细研究以确定其他物理条件对结果准确性的影响。特别提到的需要额外考虑的条件是双电层的弛豫和空间电荷的形成。最后,研究人员指出,未来的研究也有必要将重点放在探索测量非线性离子电导率并确定导致其发生的机理上。

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