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解决方案
让TFT液晶显示屏在–40°C极端低温下稳定运行的解决方案
January 12,2026
介紹
TFT液晶在极端低温环境下的挑战
在极端低温条件下，如 –40°C，TFT液晶显示屏常因液晶响应迟缓和材料性能变化而出现性能下降。这可能导致图像响应缓慢、对比度降低，甚至无法正常启动。
这种低温挑战不仅存在于极地科研应用。在实际市场中，常见于以下地区：
- 北美：加拿大北部、阿拉斯加，以及美国北部和高海拔地区，这些地区冬季寒冷持续时间较长。
- 欧洲：北欧国家（挪威、瑞典、芬兰）、冰岛及其他高纬度或高山地区。
- 亚洲：日本北海道及其他寒冷地区，户外设备需要在冬季保持可靠运行。
对于户外工业设备、交通系统、能源基础设施和自动化装置，确保TFT液晶在低温环境下的正常工作，已成为系统设计中的关键考虑因素。
通过在显示模组层面采用加热方案，如ITO加热膜和ITO加热玻璃，可以有效支持TFT液晶在极端低温环境下的运行，解决启动行为、响应性能及户外/工业应用中的凝露问题。
图1. –40°C 下加热关闭/开启对比
在 –40°C 时，没有加热的TFT液晶模块容易出现雾化和凝露，导致图像模糊。启用ITO加热方案后，显示表面温度有效上升，减少凝露并保持清晰可见。
工业TFT液晶的低温限制
大多数工业级TFT液晶显示屏的标准工作温度范围约为–20°C 至 –30°C。当环境温度低于此范围时，可能出现以下问题：
- 液晶响应速度显著降低
- 图像滞留及显示延迟
对于需要长期在–30°C甚至–40°C运行的应用，单独使用标准显示模组可能无法满足要求，因此需要额外的加热设计，将显示模组维持在可控的工作温度范围内。
低温显示解决方案：TFT液晶加热技术
为了支持TFT液晶在极端低温环境下的运行，通常在显示模组层面集成加热方案。这些方案可分为三类：
- PET加热片
- ITO加热膜
- ITO加热玻璃
每种方案在结构配置、光学性能和长期可靠性上存在差异，适用于不同类型的显示屏和应用场景。
PET加热片
PET加热片通常采用铜合金导电材料，将电流转换为热能。
该加热方式常用于TN / STN单色显示屏，通常位于背光模组下方。产生的热量通过背光系统传导至液晶层，提高分子活动性，从而在低温环境下实现可靠启动和显示操作。
主要特点：
- 适用于TN / STN单色显示屏
- 结构简单，成本较低
- 适用于显示内容有限的应用
ITO加热膜
ITO加热膜主要用于彩色TFT液晶显示屏。其核心材料氧化铟锡（ITO）具有透明导电性，典型透光率约为 85%。
ITO加热膜通常集成在液晶面板和盖板之间。当施加直流电压时，ITO层内部的电阻产生热量，使显示模组在低温环境下保持适宜工作温度，同时对亮度或图像质量影响较小。
此方案可实现：
- 改善低温启动性能，减少显示延迟
- 降低雾化和凝露风险
- 提升低温显示性能，同时保持光学质量
ITO加热膜方案广泛应用于户外工业HMI、交通显示以及能源或公共基础设施终端。
图2. 带ITO加热膜的TFT液晶结构
ITO加热玻璃
ITO加热玻璃结构与ITO加热膜类似，主要区别在于ITO导电层直接沉积在玻璃基板上。
与ITO加热膜相比，ITO加热玻璃具有以下优势：
- 更高透光率（约 90%）
- 更强的耐高温和环境应力能力
- 长期可靠性评估性能优越
该方案尤其适用于对图像质量和长期运行可靠性要求较高的彩色TFT液晶应用。
图3. ITO加热玻璃功能框图
防雾与防凝露性能
在寒冷且高湿的环境下，显示表面容易因温差而产生雾化或凝露。通过集成加热膜或加热玻璃，可将显示表面温度保持在露点以上，有效减少凝露，确保在恶劣环境下清晰可见。
此功能对于冬季在美国北部和高海拔地区、日本、北欧及寒冷潮湿沿海地区运行的户外设备尤为重要。
图4. 防雾与防凝露性能对比
(ITO加热膜 vs ITO加热玻璃)
加热方案对比
| 项目 | PET加热片 | ITO加热膜 | ITO加热玻璃 |
|---|---|---|---|
| 厚度影响 | 低 | 低 | 中等 |
| 材料透光率 | 中等 | 中等 | 高 |
| 模组整体透光率 | 中等 | 低 | 高 |
| 耐高温能力 | 低 | 低 | 高 |
| 长期可靠性 | 中等 | 相对较低 | 高 |
| 适用显示类型 | TN / STN单色 | 彩色TFT | 彩色TFT |
测试数据与性能验证
根据WINSTAR内部测试结果，在固定电压和标准测试条件下，ITO加热膜可在约240秒内将TFT显示模组温度提高约20°C。
在常温和低温测试环境下，显示性能保持一致。
图5. 低温环境下TFT液晶模组加热温升曲线
全球低温应用的显示解决方案
通过合理的显示模组加热设计，TFT液晶的工作范围可扩展至低至–40°C的环境。
这些方案广泛应用于：
- 户外支付终端与ATM
- 电动车充电桩
- 户外信息显示系统
- 工程车辆及工业控制系统
在北美、欧洲和日本等低温市场，显示加热技术随着环境要求的提升，持续在提高系统可靠性和操作稳健性方面发挥重要作用。
凭借在模组级加热方面的丰富经验，WINSTAR可提供定制TFT液晶解决方案，包括ITO加热膜或加热玻璃，并根据客户需求进行设计。我们经过验证的测试可评估低温启动、防雾及长期可靠性——降低设计风险，加快产品上市时间。通过在模组级集成加热，我们帮助设计者克服极端低温下的响应与凝露挑战。
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