摘要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，液晶顯示器在軍、民品中的應(yīng)用越來越廣泛，已逐漸替代了CRT顯示器成為了顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。介紹了液晶顯示器加固過程中的溫控原理，通過CPLD／FPGA編程的方法實(shí)現(xiàn)了低溫加熱的自動(dòng)控制，拓寬了液晶顯示器低溫工作范圍。

近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，液晶顯示器以其體積小、重量輕、功耗低、電磁兼容性好等突出優(yōu)勢(shì)，已逐漸替代CRT顯示器而成為軍、民品顯示領(lǐng)域的主流。國(guó)內(nèi)多家單位相繼研發(fā)了加固型液晶顯示器。由于商用液晶顯示器在環(huán)境溫度低于OV時(shí)，液晶材料就會(huì)變成粘稠狀，溫度更低時(shí)，液晶材料甚至“結(jié)晶”，從而導(dǎo)致液晶顯示器在低溫啟動(dòng)工作時(shí)，顯示畫面變色、亮度低、出現(xiàn)“拖尾”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)根本看不清圖形、圖像顯示，不能滿足軍用環(huán)境條件要求。為了將液晶顯示器用于軍用環(huán)境條件，可以采取在低溫時(shí)對(duì)液晶顯示屏進(jìn)行加熱，從而拓寬液晶顯示器的低溫工作范圍。本文討論了加固液晶顯示器的低溫加熱控制原理，設(shè)計(jì)了一套有效的溫控電路，給出了基于FPGA編程的VHDL語言設(shè)計(jì)代碼，為廣大的電路設(shè)計(jì)工程師提供一定的參考。

1 低溫對(duì)液晶顯示器的影響

軍用加固液晶顯示器，要求能適應(yīng)的環(huán)境溫度范圍較大，一般要求在一2O℃至55℃溫度范嗣內(nèi)能正常工作。但由于液晶材料的在低溫時(shí)，液晶的閾值電壓升高，響應(yīng)速度變慢，甚至液晶品格結(jié)晶，使得液晶顯示器不能正常工作。以SHARP公司的TFT—LCD寬溫型液晶屏為例，常溫型器件低溫正常工作點(diǎn)為-5℃，寬溫型器件低溫正常工作點(diǎn)為-1O℃ ，低于此溫度后，液晶屏的響應(yīng)速度就會(huì)變慢。雖然目前國(guó)外已有個(gè)別公司研制出具有較高清亮點(diǎn)、較低粘度系數(shù)、內(nèi)值電壓的變化在較寬溫度范圍內(nèi)閾值特性較為一致的寬溫液晶材料，但由于其價(jià)格昂貴，不能推廣應(yīng)用。

因此在加固液晶顯示器研制中，必須采取措施，拓寬液晶顯示器的低溫工作范圍，確保其在低溫環(huán)境中能正常工作和有較快的響應(yīng)速度。

2 低溫加熱原理分析及實(shí)現(xiàn)

加熱電路一般包括處理器、溫度傳感器、比較器、加熱控制開關(guān)、加熱器件（加熱膜或加熱帶）等，加熱方式一般有定流加熱與脈沖調(diào)寬加熱兩種方式。

定流加熱方式采用設(shè)定的電流對(duì)加熱器件進(jìn)行供電加熱，特點(diǎn)是加熱速度與加熱器件溫度無關(guān)，此種方式加熱電路簡(jiǎn)單，易于控制，缺點(diǎn)是在加熱器件溫度較高時(shí)對(duì)液晶模塊熱沖擊大，加熱器件不能直接對(duì)液晶顯示屏加熱，加熱效果受到一定的影響。脈沖調(diào)寬加熱方式為一種變功率加熱方式，在低溫時(shí)加熱功率大，速度快，隨著溫度的升高，逐漸調(diào)小加熱控制開關(guān)的開關(guān)占空比，以達(dá)到逐漸減小加熱功率的目的，此種加熱方式加熱器件可以放在液晶模塊偏光板背后對(duì)液晶顯示屏進(jìn)行直接加熱，加熱效率高，缺點(diǎn)是加熱電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，設(shè)計(jì)成本高。

本文結(jié)合特定的產(chǎn)品介紹一種無需處理器介入的定流加熱控制方式，采用CPLD或FPGA編程實(shí)現(xiàn)加熱的控制，電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)成本低。

加熱電路包括FPGA／CPLD、溫度傳感器、比較器、加熱控制開關(guān)、加熱器件等，電路圖如圖1。

如圖l所示，由D1、RT1（負(fù)溫度系數(shù)）、Rl—R5組成的電壓比較網(wǎng)絡(luò)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，信號(hào)TUP與TDOWN與溫度關(guān)系如表1。

圖1 加熱電路圖

表1 TUP／TDOWN邏輯與溫度關(guān)系表

當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃ ，此時(shí)TUP與TDOWN均為高電平，F(xiàn)PGA／CPLD輸出高電平HEAT_UP，加熱電路工作。當(dāng)環(huán)境溫度介于0℃與20℃之間時(shí)，如果此時(shí)正在加熱，則繼續(xù)加熱，如果當(dāng)前未加熱，則無需加熱。當(dāng)環(huán)境溫度高于20℃時(shí)，則停止加熱。

由c2與R7組成的Rc電路加大了Q2的開關(guān)信號(hào)導(dǎo)通與關(guān)斷的時(shí)間，減輕了加熱電路對(duì)12V供電電路的沖擊。

FPGA／CPLD編程如下（VHDL語言）：

仿真波形如圖2。

3 結(jié)束語

以上我們主要討論了液晶顯示器低溫加熱的控制方法，并給出了定流加熱的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。本設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)成本低，文中的VHDL語言原代碼經(jīng)仿真及實(shí)際測(cè)試效果良好，成果已經(jīng)應(yīng)用于某系列加固液晶顯示器。該系列加固液晶顯示器已廣泛用于軍用電子裝備之中。