液晶顯示器的操作失敗通常與液晶材料的離子電導(dǎo)率的變化有關(guān)。更具體地，電導(dǎo)率的增加可通過降低對(duì)比度并引入包括圖像殘留和閃爍的偽影而降低由顯示器產(chǎn)生的圖像的質(zhì)量。控制電子設(shè)備也會(huì)引起故障。
液晶層中的離子雜質(zhì)可能由于多種原因而產(chǎn)生，包括材料合成中的殘留物，材料的分解，器件制造過程中引入的污染，直流感應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)以及紫外線或輻射引起的電離。
本文報(bào)道的研究的出發(fā)點(diǎn)是這樣的想法，即可以將電導(dǎo)率的實(shí)時(shí)測(cè)量用作監(jiān)視手段，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶器件制造工藝的控制和改進(jìn)。它也可以用于分析甚至預(yù)測(cè)設(shè)備故障模式。
為了實(shí)現(xiàn)這一想法，由南烏拉爾州立大學(xué)自然科學(xué)與數(shù)學(xué)研究所（俄羅斯車?yán)镅刨e斯克）的Fedor Podgornov領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員正在開發(fā)一種測(cè)量復(fù)合物中液晶層的離子電導(dǎo)率的方法。包含多種材料的設(shè)備結(jié)構(gòu)。
團(tuán)隊(duì)最近在該主題上發(fā)表的一篇文章名為“用電容電流技術(shù)測(cè)量的鐵電液晶-金納米顆粒分散液的直流電導(dǎo)率”。該文章發(fā)表在《液晶》雜志上。該文章的副本可在線購買，可在此處找到。
首先，從文章中解釋一些背景信息。
當(dāng)離子帶電荷時(shí)，很難測(cè)量材料的電導(dǎo)率。原因是離子不能在導(dǎo)線中移動(dòng)。因此，為了進(jìn)行測(cè)量，必須使用電極。通過這種方式，可以在其中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其中離子在測(cè)試材料和金屬電極之間的交換中接收或給出電子。如果測(cè)試材料包含多種類型的離子，則很難正確地測(cè)量其電導(dǎo)率。當(dāng)器件包括異質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，情況甚至更加復(fù)雜。（異質(zhì)結(jié)構(gòu)是指化學(xué)成分隨位置變化的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。）由于異質(zhì)結(jié)構(gòu)的器件由各種材料構(gòu)成，
為了開發(fā)一種用于測(cè)量復(fù)雜設(shè)備中離子電導(dǎo)率的方法，研究人員決定研究基于偏置電流而不是更常規(guī)的導(dǎo)電電流的方法。實(shí)際上，研究人員報(bào)告研究了三種不同的方法來進(jìn)行這種類型的測(cè)量。
據(jù)報(bào)道，基于介電譜和電導(dǎo)率光譜的方法并不成功。成功的是電容技術(shù)。它用于測(cè)量“封端的金納米球?qū)Ψ忾]在具有阻塞電極的單元中的鐵電液晶的直流電導(dǎo)率的影響”。
研究人員特別注意到以下事實(shí)：盡管提供了上述說明，但該方法實(shí)際上適用于各種液晶設(shè)備。
為了驗(yàn)證該方法的實(shí)用性，研究人員研究了納米顆粒對(duì)液晶盒中液晶層電導(dǎo)率的影響。下圖中顯示了模型中使用的定義。
在這些實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在引入吸附雜質(zhì)離子的納米顆粒之后出現(xiàn)了變化。這也導(dǎo)致液晶層的電阻增加和液晶裝置的電光切換時(shí)間減少。
研究人員在其文章的結(jié)論中指出，基于這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，他們相信將有可能診斷出液晶顯示器中一系列降解機(jī)制的性質(zhì)。
但是……研究人員繼續(xù)評(píng)論說，該技術(shù)需要進(jìn)一步開發(fā)，然后才能在實(shí)際應(yīng)用中使用。他們解釋說，有必要進(jìn)行詳細(xì)研究以確定其他物理?xiàng)l件對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。特別提到的需要額外考慮的條件是雙電層的弛豫和空間電荷的形成。最后，研究人員指出，未來的研究也有必要將重點(diǎn)放在探索測(cè)量非線性離子電導(dǎo)率并確定導(dǎo)致其發(fā)生的機(jī)理上。
