中心議題：

• 液晶顯示器加固技術的幾個方麵
• 實現液晶顯示器加固的途徑

解決方案：

• 液晶顯示的熱設計
• 液晶顯示的抗振動
  、衝擊設計
• 液晶顯示的電磁兼容設計
• 液晶顯示的防潮設計

1 　引言

平板顯示器一般是指顯示器的深度小於顯示屏對角線四分之一的顯示器。與傳統CRT 相比
，平板顯示器具有體積小
、重量輕、電壓低、輻射低且不易受低頻磁場幹擾等優點

，近年來得到了飛速的發展。根據不同的工作原理，平板顯示可分為液晶顯示（LCD） 、等離子體顯示（PDP） 
、電致發光顯示（ ELD） 、場發射顯示（ FED） 等，其中LCD 占目前整個平板顯示產值的80 %以上。液晶顯示器雖然得到了廣泛的應用，但在惡劣環境下，溫度、振動
、衝擊
、電磁、潮濕等易對液晶屏、背(bei)光(guang)源(yuan)和(he)內(nei)部(bu)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)和(he)破(po)壞(huai)，所(suo)以(yi)普(pu)通(tong)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)在(zai)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)下(xia)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)使(shi)用(yong)，需(xu)要(yao)對(dui)液(ye)晶(jing)屏(ping)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi)即(ji)加(jia)固(gu)。所(suo)謂(wei)加(jia)固(gu)就(jiu)是(shi)指(zhi)為(wei)適(shi)應(ying)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)，在(zai)軍(jun)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)及(ji)其(qi)外(wai)設(she)設(she)計(ji)時(shi)對(dui)影(ying)響(xiang)機(ji)器(qi)性(xing)能(neng)的(de)各(ge)種(zhong)因(yin)素(su)

，諸(zhu)如(ru)係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)
、電氣特性、機械物理結構等所采取的相應的保證措施
，使液晶顯示器在惡劣環境下能正常工作。國外很多公司都采用加固的方式
，如比利時的Barco 公司、美國的Korry 公司等。本文介紹了我們采用脈衝調製方式的內部加熱法等加固技術，有效地解決了液晶顯示器在惡劣環境下的使用問題。

2 　液晶顯示器加固技術的幾個方麵

（1） 溫度
商用液晶顯示器的工作溫度在5～45 ℃之間
，而根據國軍標GJB367 軍用通訊設備通用技術條件的要求，軍用設備的工作溫度在- 20～ + 55 ℃之(zhi)間(jian)。所(suo)以(yi)，商(shang)用(yong)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)在(zai)加(jia)固(gu)中(zhong)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)寬(kuan)溫(wen)設(she)計(ji)的(de)問(wen)題(ti)。溫(wen)度(du)主(zhu)要(yao)對(dui)液(ye)晶(jing)屏(ping)和(he)背(bei)光(guang)源(yuan)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)。液(ye)晶(jing)材(cai)料(liao)對(dui)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)化(hua)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan)，直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)液(ye)晶(jing)的(de)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)和(he)液(ye)晶(jing)的(de)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)。當(dang)溫(wen)度(du)降(jiang)至(zhi)低(di)於(yu)0 ℃時，液晶材料將變得粘滯
，響應速度變慢
，動態圖像出現拖尾現象，甚至低溫特性差的液晶材料不能顯示；如果溫度過低，液晶態會消失，變成晶體，有可能會在形成晶體過程中破壞定向層而造成永久性損壞

；而當溫度過高時，封裝液晶屏的粘合劑和封裝物的性能將降低、退化，液晶態也會消失，變成液態
，不能工作。如果環境溫度低於0 ℃，背光源的熒光燈管壽命會降低，而且低溫還會影響背光源的亮度
，根據試驗顯示，背光源的亮度在50 ℃時是最好的。為使背光源工作在最佳的性能下，應使其工作在一定的溫度下。

（2） 衝擊和振動
液晶顯示器在惡劣的環境下工作可能會受到振動、衝擊、應ying力li等deng各ge種zhong機ji械xie力li的de作zuo用yong。由you於yu液ye晶jing屏ping和he背bei光guang源yuan的de托tuo架jia麵mian積ji大da而er厚hou度du薄bo，所suo以yi一yi旦dan受shou到dao衝chong擊ji和he振zhen動dong
，極ji容rong易yi產chan生sheng變bian形xing和he破po裂lie。背bei光guang源yuan的de燈deng管guan直zhi徑jing隻zhi有you3mm ,在衝擊和振動下，燈泡、燈絲極易破裂。此外，元器件之間相互聯接的電纜在振動和衝擊下也容易鬆開或脫落。

（3） 電磁兼容
液晶顯示器的電磁輻射主要來自背光燈管
、逆變電源及高速A/ D 器件。

（4） 潮濕
由於液晶顯示器件屬低壓、微功耗的器件，液晶材料電阻極高（達1010Ω·cm 以上） ,故由於潮濕造成的玻璃表麵導電就足以影響顯示，段之間會產生“串”擾顯示。

在以上幾個問題中，溫度是限製液晶顯示器使用環境的最重要的因素
，而低溫又是首當其衝的問題。可以說當環境溫度低於0 ℃時，如何能讓顯示屏“亮”起來，是液晶顯示器加固技術的關鍵所在。

3 　實現液晶顯示器加固技術的途徑

3. 1 　液晶顯示器的熱設計
液晶顯示器的熱設計主要是解決液晶顯示器的低溫工作問題。解決低溫工作問題的途徑有兩種：其一是采用寬溫型液晶材料，這樣造價相當高，且技術和工藝上也存在很大的難度；其qi二er是shi采cai用yong被bei動dong加jia熱re的de辦ban法fa，使shi液ye晶jing顯xian示shi器qi在zai低di溫wen下xia正zheng常chang顯xian示shi。後hou者zhe是shi當dang前qian加jia固gu液ye晶jing顯xian示shi器qi用yong得de最zui多duo的de加jia固gu技ji術shu。一yi般ban對dui液ye晶jing顯xian示shi器qi的de低di溫wen加jia熱re有you3 種方法： ITO 膜玻璃液晶屏外部加熱法
、ITO 膜玻璃液晶屏內部加熱法和半導體製冷加熱法。半導體製冷加熱法目前采用的比較少，故這裏主要講敘前兩種加熱法。ITO 膜玻璃是指在平板玻璃上采用濺射鍍膜工藝鍍上一層ITO（銦錫氧化物） 膜，當給ITO 膜通電時， ITO 膜發熱，玻璃就成為一個理想的透光麵熱源。
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3. 1. 1 　ITO 膜玻璃液晶屏外部加熱法
將ITO 膜加熱玻璃放置在液晶屏前麵（見圖1） ,通過對ITO 膜加電發熱
，從而加熱液晶屏及其背光源。這種加熱方式的加熱速度、效xiao率lv都dou比bi較jiao低di
，對dui顯xian示shi器qi的de低di溫wen啟qi動dong時shi間jian存cun在zai一yi定ding的de製zhi約yue，因yin為wei加jia熱re玻bo璃li的de功gong率lv不bu能neng製zhi得de太tai大da，若ruo功gong率lv太tai大da對dui液ye晶jing屏ping的de溫wen度du衝chong擊ji有you可ke能neng將jiang其qi破po壞huai。這zhe種zhong方fang法fa雖sui然ran存cun在zai一yi定ding的de局ju限xian性xing，但dan由you於yu其qi工gong藝yi簡jian單dan，易yi於yu實shi現xian，國guo內nei大da部bu分fen廠chang家jia目mu前qian還hai是shi采cai用yong這zhe種zhong加jia熱re方fang式shi。

圖1 　ITO 膜玻璃液晶屏外部加熱法

3. 1. 2 　ITO 膜玻璃液晶屏內部加熱法
這種加熱方式是將ITO 膜玻璃緊貼在LCD 液晶盒後麵（見圖2）, ITO 膜通電發熱，它能快速

、gaoxiaojiareyejingping，tongshiyenengkuaisujiarebeiguangdengguan。zhezhongjiarefangshidenandianshigongyifuza，xujiangyejingpingjieti，zheqianshedaojiajujigongyihuanjingdengyinsu，lingwaiduiITO 膜玻璃這個麵熱源的溫度均勻性要求也較高。國外一般都是采用這種方式來解決LCD 的低溫工作問題
，如比利時的Barco 公司、美國的Korry 公司等，國內也已有幾家單位采用這種內部加熱的加固技術。采用ITO 膜內部加熱法是對商用液晶顯示器進行寬溫設計的最佳方案。我們加固的液晶顯示器就是采用屏內部加熱方法。表1 列出了兩種方法性能對比。

圖2 　ITO 膜玻璃液晶屏內部加熱法

表1 　內加熱和外加熱兩種加固方法對比表[page]

3. 1. 3 　溫度控製電路的設計
過去溫度控製通常是采用溫度繼電器來控製，低溫時繼電器接通
，對物體加熱
；高溫時
，繼電器斷開
，停止加熱。該控製方式缺點是溫度衝擊大， - 25 ℃和- 40 ℃都是同一個加熱功率，容易造成被加熱物體的損壞；優you點dian是shi簡jian單dan。我wo們men采cai用yong脈mai寬kuan調tiao製zhi方fang式shi對dui液ye晶jing顯xian示shi屏ping進jin行xing控kong製zhi加jia熱re。首shou先xian根gen據ju被bei加jia熱re物wu體ti的de特te性xing，通tong過guo大da量liang的de試shi驗yan找zhao到dao在zai某mou一yi溫wen度du下xia對dui其qi加jia熱re最zui適shi宜yi的de占zhan空kong比bi，將jiang其qi以yi表biao格ge的de形xing式shi固gu化hua在zai程cheng序xu裏li。然ran後houCPU 采(cai)集(ji)被(bei)加(jia)熱(re)物(wu)體(ti)的(de)溫(wen)度(du)，此(ci)采(cai)集(ji)為(wei)多(duo)點(dian)采(cai)集(ji)，根(gen)據(ju)每(mei)個(ge)溫(wen)度(du)采(cai)集(ji)點(dian)的(de)傳(chuan)遞(di)函(han)數(shu)算(suan)出(chu)各(ge)點(dian)的(de)溫(wen)度(du)。此(ci)溫(wen)度(du)由(you)於(yu)溫(wen)漂(piao)而(er)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)誤(wu)差(cha)，但(dan)可(ke)通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)基(ji)準(zhun)點(dian)進(jin)行(xing)修(xiu)正(zheng)，以(yi)得(de)出(chu)各(ge)點(dian)正(zheng)確(que)的(de)溫(wen)度(du)
，然(ran)後(hou)用(yong)加(jia)權(quan)算(suan)法(fa)算(suan)出(chu)被(bei)加(jia)熱(re)物(wu)體(ti)準(zhun)確(que)的(de)溫(wen)度(du)。CPU 根據此溫度通過查表確定輸出的占空比，而後CPU 就jiu不bu斷duan地di根gen據ju被bei加jia熱re物wu體ti的de溫wen度du占zhan空kong比bi進jin行xing修xiu正zheng。整zheng個ge過guo程cheng為wei一yi個ge自zi適shi應ying的de閉bi環huan控kong製zhi，準zhun確que可ke靠kao。其qi優you點dian是shi隨sui著zhe溫wen度du的de不bu同tong，輸shu出chu不bu同tong的de加jia熱re功gong率lv
，效xiao率lv高gao，不bu易yi損sun壞huai被bei加jia熱re物wu體ti；缺點是難度高，控製複雜。

3. 1. 4 　液晶顯示器的散熱設計
首先通過測試找到熱源，畫出熱分布圖，然後進行散熱設計。通過測試，液晶顯示器的熱源主要集中在電源、A/ D 轉換板和背光燈這幾部分。對於電源、A/ D 轉換板可以采用加裝散熱片、將(jiang)熱(re)源(yuan)分(fen)散(san)安(an)裝(zhuang)和(he)將(jiang)最(zui)大(da)的(de)熱(re)源(yuan)直(zhi)接(jie)安(an)裝(zhuang)在(zai)底(di)板(ban)上(shang)
，通(tong)過(guo)機(ji)殼(ke)散(san)熱(re)。背(bei)光(guang)燈(deng)的(de)散(san)熱(re)是(shi)一(yi)個(ge)比(bi)較(jiao)麻(ma)煩(fan)的(de)問(wen)題(ti)，目(mu)前(qian)比(bi)較(jiao)流(liu)行(xing)的(de)處(chu)理(li)辦(ban)法(fa)是(shi)通(tong)過(guo)在(zai)高(gao)溫(wen)時(shi)適(shi)當(dang)降(jiang)低(di)亮(liang)度(du)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)
，其(qi)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)可(ke)采(cai)用(yong)TI 公司的UCC3973 等來實現，但此方法是以犧牲一定的亮度來獲得的。

3. 2 　抗振動

、衝擊設計
在(zai)惡(e)劣(lie)的(de)機(ji)械(xie)物(wu)理(li)環(huan)境(jing)下(xia)，對(dui)顯(xian)示(shi)器(qi)可(ke)能(neng)受(shou)到(dao)的(de)衝(chong)擊(ji)和(he)振(zhen)動(dong)要(yao)予(yu)以(yi)預(yu)防(fang)
，主(zhu)要(yao)是(shi)防(fang)止(zhi)顯(xian)示(shi)器(qi)在(zai)某(mou)一(yi)振(zhen)動(dong)頻(pin)率(lv)下(xia)產(chan)生(sheng)共(gong)振(zhen)
，或(huo)由(you)於(yu)衝(chong)擊(ji)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)衝(chong)擊(ji)力(li)超(chao)過(guo)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)強(qiang)度(du)而(er)使(shi)顯(xian)示(shi)器(qi)破(po)壞(huai)。對(dui)於(yu)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)防(fang)振(zhen)和(he)衝(chong)擊(ji)，我(wo)們(men)針(zhen)對(dui)商(shang)用(yong)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)結(jie)構(gou)進(jin)行(xing)動(dong)態(tai)分(fen)析(xi)，尋(xun)找(zhao)薄(bo)弱(ruo)環(huan)節(jie)以(yi)采(cai)取(qu)各(ge)種(zhong)措(cuo)施(shi)增(zeng)加(jia)元(yuan)器(qi)件(jian)、部件和結構的合理安裝方式。主要措施有：將液晶顯示屏和背光源安裝在堅固的外壁上，增加它們的剛度
；液晶顯示器前的屏蔽玻璃也起到保護屏免遭意外破壞的作用；對背光源燈管的加固
，則在其長度方向上安裝了數個環形支架來加強它們。另外，對於易破裂的元器件和電纜可用矽橡膠灌封。

3. 3 　電磁兼容設計
電磁兼容的第一步是要找出EMI“天線”，為了找出哪個EMI“天線”的EMI 影響最大，采用“可選擇的屏蔽方法”來尋找。首先屏蔽所有可能的EMI 源
，然後逐次有選擇性地暴露一個可能的EMI“天線”。用這種方法
，每個EMI“天線”的EMI 影響都可以被量化出來，並將找出的EMI“天線”一(yi)個(ge)一(yi)個(ge)地(di)處(chu)理(li)好(hao)。我(wo)們(men)首(shou)先(xian)對(dui)機(ji)箱(xiang)內(nei)的(de)各(ge)模(mo)塊(kuai)進(jin)行(xing)屏(ping)蔽(bi)隔(ge)離(li)設(she)計(ji)，並(bing)在(zai)模(mo)塊(kuai)之(zhi)間(jian)的(de)互(hu)連(lian)電(dian)纜(lan)上(shang)套(tao)上(shang)磁(ci)環(huan)。整(zheng)個(ge)金(jin)屬(shu)外(wai)殼(ke)均(jun)進(jin)行(xing)導(dao)電(dian)氧(yang)化(hua)處(chu)理(li)。

在可拆的各蓋板上安裝了導電屏蔽橡膠條，以減少連接處的接觸阻抗（接觸阻抗越低，其屏蔽效果越好） 。由於平板顯示器的電磁輻射主要是電源、印製板上的幹擾通過液晶板向外輻射
，因此在LCD 前加金屬網的屏蔽玻璃是液晶顯示器電磁兼容設計的重要措施。

3. 4 　防潮濕設計
在對LCD 的防潮濕設計上，整個加固機箱采用全密封式焊接結構，蓋板嵌有導電橡膠條，並在顯示屏前麵加屏蔽玻璃起防潮濕的作用。

4 　結論

duiyejingxianshiqicaiyongyishangdejiagufangfa，tebieshineibujiarefakejiaohaodijiejueyejingpingdiwengongzuodewenti，dadatigaoqixingneng，shiqizaieliehuanjingxiakekaogongzuo。suizheyejingxianshijishudefazhan
，qiyouyuexingyuelaiyuemingxian
，qudaiCRT 顯示器將是發展的趨勢
，因此加固型液晶顯示器在軍事上有著廣泛的應用前景。