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?？刂齐娮釉O(shè)備也會引起故障。
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。
本文報道的研究的出發(fā)點是這樣的想法，即可以將電導(dǎo)率的實時測量用作監(jiān)視手段，從而實現(xiàn)對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)測設(shè)備故障模式。
為了實現(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，很難測量材料的電導(dǎo)率。原因是離子不能在導(dǎo)線中移動。因此，為了進(jìn)行測量，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)，其中離子在測試材料和金屬電極之間的交換中接收或給出電子。如果測試材料包含多種類型的離子，則很難正確地測量其電導(dǎo)率。當(dāng)器件包括異質(zhì)結(jié)構(gòu)時，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。實際上，研究人員報告研究了三種不同的方法來進(jìn)行這種類型的測量。
據(jù)報道，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：盡管提供了上述說明，但該方法實際上適用于各種液晶設(shè)備。
為了驗證該方法的實用性，研究人員研究了納米顆粒對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。
在這些實驗中，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間減少。
研究人員在其文章的結(jié)論中指出，基于這些實驗的結(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)評論說，該技術(shù)需要進(jìn)一步開發(fā)，然后才能在實際應(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條件對結(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放在探索測量非線性離子電導(dǎo)率并確定導(dǎo)致其發(fā)生的機(jī)理上。
