CN1126975C - 液晶显示器粘附材料中的温度测量 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包括温度测量装置的液晶显示(LCD)器件。位于LCD(1)顶层(2)和底层(3)之间或位于LCD和覆盖层如印刷电路板或触摸屏之间的、具有温度相关电特性的粘附材料(5)用作为温度探头。电特性优选地是电导率，粘附材料(5)优选地几乎包围LCD(1)的有效面积(4)。还公开了这些器件的制作和操作方法。
Description
发明领域
本发明总的来说涉及液晶显示(LCD)器件，特别涉及具有温度测量装置的LCD器件，以及这些器件的制作和工作方法。
背景技术
用LCD显示器显示视频信息的这类电子器件目前很有发展市场。在许多情况下，电子器件还包括用户通过其与LCD器件进行通信的、覆盖LCD的触摸屏或连接到LCD上的其他屏幕。
液晶的特征在于能够根据施加的电磁场来改变其光学特性。这使其能够在诸如液晶显示器(LCD)中理想地显示变换信息。这一性能受液晶温度的影响，而液晶温度又与很多因素如大气温度、太阳辐射，显示器周围电子设备所产生的热量等有关。当由低压多路传输技术确定液晶的光学状态时，应特别指出改变LCD温度的后果，因为它对晶体的柔性具有很高的要求。
因此最好是尽可能接近地确定出液晶的实际温度。为了得到尽可能准确的液晶温度测定值，应在尽可能靠近液晶之处设置一个温度传感器。许多专利都涉及到这一任务。
例如，日本专利文摘JP-A-9-160001描述了一种LCD控制系统，其中是通过测量环境温度、以及在将所测得的温度与一存储温度相比较后调节对比度及与存储温度相关的对比度设定值来控制LCD的对比度。日本专利JP-A-8-114785的文摘中也描述了一相类似系统。这种控制系统的缺点是对比度调节是基于环境温度的，而环境温度可能与液晶温度有很大的差别。这种情形也没有考虑是在安装LCD的设备外还是在设备外壳内测量温度。
由JP-A-9-258161还可知，将一小热电偶传感器安装到LCD显示器上可以测出其温度。但它的缺点是只能得到LCD温度的一个点值。因而，在这种情形即当阳光仅照射到设备的一部分上时，会产生重大误差。
此外，由日本专利文献54-064998号可知，用氧化锡膜覆盖LCD显示器的表面，并测量氧化锡膜的电阻来确定LCD的温度。氧化锡膜同时可以用作为加热装置，为液晶提供适当的操作温度。如果与触摸屏结合使用，此发明的缺点是即使极透明的附加温度感应层也会降低LCD的视觉对比度。由于覆盖LCD的触摸屏会对对比度及其自身的亮度造成一定程度的损失，故一般最好不用另外的透明层来覆盖LCD。
已有技术的大部分温度测量及补偿LCD系统通常都包括附加设备、热电偶、氧化锡膜、传感器等。这些方案的缺点在于这些附加设备的放置区域很有限，且每一附加特征都有可能带来短路问题或单纯的空间问题以及增加安装成本的问题。
这些已有技术方案另外的问题是大部分传感器都是点传感器，这些传感器无法检测出整个LCD区域上的温差。
发明内容
因此本发明的基本目的在于提供一种测量LCD温度的装置，其中无需引入附加设备即可在液晶附近进行测量。本发明的另一目的在于提供一种用于测量LCD温度的装置，它能够给出整个LCD区域上的加权温度测定值。本发明另一基本目的在于提供这类器件的制作方法和工作方法。
此目的及其它目的都可由所附独立权利要求限定的本发明来实现。
因此，在本发明的第一方面，提供了一种具有粘附材料的LCD器件，粘附材料用于粘附LCD的顶底层，该粘附材料具有温度相关的电特性。在本发明的第二方面，提供了一种具有粘附材料的LCD器件，粘附材料用于将覆盖层粘附到LCD的一侧上，该粘附材料具有温度相关的电特性。在本发明的第三和第四方面，提供了包括上述类型LCD器件的便携式电子装置。在本发明的第五方面，提供了一种制作方法，该制作方法包括用具有温度相关的电特性的粘附材料粘附LCD顶底层的步骤。在本发明的第六方面，提供了一种制作方法，该制作方法包括用具有温度相关的电特性的粘附材料将覆盖层粘附到LCD一侧上的步骤。在本发明的第七方面，提供了一种温度测量方法，该温度测量方法包括测量LCD器件中粘附材料温度相关的电特性的步骤。在本发明的第八方面，提供了一种LCD控制方法，该LCD控制方法包括测量LCD器件中粘附材料温度相关的电特性的步骤。
在优选实施例中，覆盖层是印刷电路板或触摸屏。此外，在优选实施例中，所述电特性是电阻率，温度相关性在整个用户温度范围上都是单调的。在最佳实施例中，粘附材料环绕着与液晶工作区域相对应的区域。
本发明的特征是，能够实现液晶温度的高精度测定。进而温度测量值对温度梯度很敏感。本发明还具有节省成本的潜力，因为本装置为多功能，且无需增加新的部件，而且装配工作很简单。
附图的简要说明
通过下述借助附图的、对本发明实施例的详细说明，可以更加清楚地理解本发明的优点及其所有可能的变化方案，其中：
图1所示的是根据本发明LCD单元的一实施例；
图2所示的是根据本发明LCD单元的另一实施例；
图3所示的是根据本发明LCD单元的另一优选实施例；
图4所示的是沿图1到3任一图中的A-A线剖开的剖视图、根据本发明的粘附材料分布的优选实施例；
图5所示的是沿图1到3任一图中的A-A线剖开的剖视图、根据本发明的粘附材料分布的另一实施例；
图6a和6b所示的是根据本发明两个实施例的、粘附材料的剖面图；
图7是根据本发明的LCD器件的方框图；
图8所示的是具有本发明LCD器件的移动电话；
图9所示的是包括本发明具有触摸屏的LCD器件的便携式电脑；
图10是根据本发明的制作方法实施例的流程图；
图11是根据本发明的制作方法另一实施例的流程图；
图12是根据本发明的温度测量方法的流程图；
图13是根据本发明的LCD控制方法的流程图。
不同附图中相同的标号表示同一部件。
优选实施方式详细说明
下面给出本发明的一些实施例。这些实施例以限定方式进行说明、只用作为说明性的实例。
图1所示的是根据本发明一实施例的LCD组件(1)的侧视示意图。该LCD通常包括顶层2和底层3，其间设置有液晶4。顶层2和底层3通常由透明玻璃制成。顶层2和底层3由接合件固定在一起，将液晶4封在液晶室内。在传统的LCD单元中，此接合件可以是机械构件，如与螺钉螺母结合使用的距离元，或可选地与距离元结合使用的粘附材料。在本发明的此实施例中，接合件包括粘附材料5，粘附材料5的至少一部分具有温度相关的电特性。只示出一条的接线6与粘附材料5相接触，以能够测得到电特性。
LCD单元经常与其他覆盖层装配在一起。通常安装有印刷电路板(PCB)，将触摸屏安装到LCD的顶层上也是比较常用的作法。此结构适用于各实施例。
根据本发明另一实施例的、LCD组件的侧视示意图如图2中所示。在此，LCD1通常包括顶层2和底层3，其间设置有液晶4。顶层2和底层3通常由透明玻璃制成。顶层2和底层3由接合件7固定在一起，将液晶4封在液晶室内。此接合件可以是机械构件，如与螺钉螺母结合使用的距离元，或可选地与距离元结合使用的粘附材料。LCD1由附着件安装到印刷电路板(PCB)10上。在传统的LCD器件中，此附着件可以是机械构件或粘附材料。在本发明的此实施例中，附着件包括粘附材料5，其至少部分具有温度相关的电特性。只示出一条的接线6与粘附材料5相接触，以能够测得到电特性。
根据本发明另一实施例的、LCD组件的侧视示意图如图3中所示。在此，LCD1通常包括顶层2和底层3，其间设置有液晶4。顶层2和底层3通常由透明玻璃制成。顶层2和底层3由接合件7固定在一起，将液晶4封在液晶室内。此接合件可以是机械构件，如与螺钉螺母结合使用的距离元，或是可选地与距离元结合使用的粘附材料。触摸屏12由附着件安装到LCD1的上面。在传统的LCD器件中，此附着件可以是机械构件或粘附材料。在本发明的此实施例中，附着件包括粘附材料5，其至少部分具有温度相关的电特性。只示出一条的接线6与粘附材料5相接触，以能够测得到电特性。
参见图1-3，粘附材料5是具有双重功能的材料。首先，粘附材料5用于连接LCD组件的固体层，如LCD顶层、LCD底层、触摸屏或PCB。根据已有技术此功能是粘附材料的主要功能。本发明的粘附材料5还有第二种功能，温度感应功能。粘附材料5具有随温度变化而改变其幅值的电特性。这说明测量此电特性可检测到粘附材料5的温度。粘附材料5至少与密封液晶4的层2、3之一直接接触，层2、3通常都具有很好的导热性。这说明由粘附材料5得到的温度可以非常接近液晶4的真实温度。因此，测出粘附材料5的温度便能够合理地判断出液晶4的温度。这一温度是粘附材料5各不同部分温度的加权温度，加权系数取决于电特性类型以及粘附材料5相对于接线6的几何分布。
优选地，粘附材料5能够导电，具有温度相关的电阻率。将接线6电气连接到粘附材料5上，可测出粘附材料5的电阻，由此电阻值可确定出温度。或者，粘附材料5温度相关的电特性例如也可以是介电值，电容或电感。在这些可供选择的方案中，应以适当的方式将接线设置在粘附材料5中，以便能够分别测量介电值、电容及电感。
最直接的选择就是用温度相关的电阻率。具有这种温度相关电阻率的材料可以用导电聚合物、包括导电材料微细颗粒等的聚合物来生产。细小的银颗粒很易于与不同类型的粘附材料相混合。如果金属颗粒的总含量很高，则总导电率将取决于温度相关的金属颗粒导电率。金属颗粒及粘附材料本身热膨胀率不同将产生能够测出的导电率变化。另一种可选材料是氧化铟锡，它也具有温度相关的电阻并且能够买到。这种材料已用于整个表面由透明材料覆盖的方案。而氧化铟锡不是很好的粘附材料，如果它又导致透明度下降，此时性能已不重要，可以用提高了粘附性的改进了的氧化铟锡。氧化铟锡也可以作为膜，其两面都有附加的粘附材料。目前如通过3M可以买到各种胶带，这些胶带具有粘附性和导电性，具有温度相关性，足够大以至于可以用作为温度指示器。
由所选粘附材料5的电阻和温度之间的关系，可以得到电阻和温度之间相应关系。优选地，此关系至少在LCD的期望操作温度附近为温度的单调函数。电阻值应与特定温度相关联，或至少显示一温度范围。对于给定材料，此关系可以从粘附材料的生产厂家那里得到。另外，在LCD操作温度范围内一选定温度组上简单测出材料样品的电阻也能够轻易地得到该关系。典型地，包括LCD的设备的环境温度用作为操作温度近似值。
粘附材料5的几何分布也很重要。图4所示的是图1-3中所示任一器件沿A-A线剖开的俯视图。依据实际结构的LCD顶或底层14形成粘附材料5分布的外边界。LCD具有一有效面积，其中容纳有液晶。图4中有效面积16由虚线表示。此实施例中粘附材料5包围或环绕有效面积16涂成条状。两条接线6连接到粘附材料5条的两端。此实施例中粘附材料5分布的优点是：如果有温度梯度，则由粘附材料5所得到的温度最能够代表LCD有效面积16的温度分布。所测得的电特性将是沿条状物每点电特性的加权平均值。如果粘附材料5较贵，用它几乎环绕整个有效面积16不是很经济，则可以用图5中所示的实施例。在此实施例中，具有温度相关电特性的粘附材料5只用于有效面积16周围选定的位置或区段。在粘附材料5区段之间，设置有其他粘结剂20区段，以完成粘结组件的功能。为了闭合具有电阻温度特性的粘附材料5的电路，必须提供内部接线22。此实施例减少使用了贵重的粘附材料5，而仍具有本发明的大部分优点。
涂覆粘附材料5的优选方式如图6a中所示。根据实际结构大小，LCD顶或底层14粘附到LCD层、PCB层或触摸屏24上。在此，粘附材料5涂成均匀的一条。图6b所示的是粘附材料5的另一实施例。在此情形下，粘附材料5分成两部分，第一部分26具有粘附性及温度相关特性，第二部分28只有粘附性。如果第一部分26的粘附性由于需具有特殊的电特性而下降以至于粘附性无法令人满意的话，则此实施例更好一些。第二部分可被选用来优化粘附性能。如果必须避免粘附材料5与LCD层、PCB板、触摸屏或液晶直接接触，则粘附材料5这样设计更好一些。第一部分26给出温度感应特性，第二部分28使第一部分与周围电气隔离开来。对于本领域的普通技术人员来说很明显可以改变部分26和28的几何分布。
为了给出本发明温度感应元件的使用情况，例如调节LCD的对比度，图7给出了用于调节LCD的仪器的示意方框图。根据本发明的、粘附材料形式的传感器元件34与LCD单元1相连接。传感器元件34将一电压信号形式的测量信号通过接线36提供给温度计装置38。温度计38当中的转换器40接收到此测量信号并根据粘附材料的预定温度特性将此信号转换成与LCD温度相关联的温度信号。该温度信号又传送到控制装置44、如一已预编程的微处理器中，该微处理器优选地是LCD组件的主控制器。此单元44通过接线46将一LCD控制电压信号提供给LCD1以响应来自温度计38的温度信号形式的被测温度。LCD1的对比度调节本身是常用的，对于本领域的普通技术人员来说是公知的，本发明不再对此给出进一步的解释说明。
本发明对于在移动电子设备如移动电话、手持电脑等中显示视频信息的LCD上特别有用。图8示意性地给出了包括LCD1屏幕的移动电话48。根据本发明，LCD1顶底层之间的粘附材料5构成了温度探头。温度计38连接到粘附材料5上，读取与LCD1温度相关联的信号。控制单元44根据此信号来控制加到LCD上的电压。图8所示移动电话的优点是，无论环境温度以及移动电话内部的温度怎样，提供给用户的LCD总是能以很好的光线对比度来显示信息。
图9示意性地给出了一手持电脑50。电脑50包括一覆盖有触摸屏12的LCD屏1，触摸屏12用于控制电脑动作。根据本发明，触摸屏和LCD1之间的粘附材料5感应与LCD1相关联的温度相关值。代表此测量值的信号传送到温度计38中，温度计38将此信号转换成温度信号。控制单元44根据此温度信号来控制LCD1的电压。图9电脑的优点是，无论环境温度以及电脑内部的温度怎样，提供给用户的LCD总是能以很好的光线对比度来显示信息。
本领域的技术人员应该知道，温度计和控制单元也可以在一个物理单元中实现，如由微处理器来实现。
图10所示是根据本发明的、制作LCD器件的方法实施例的流程图。该方法始于步骤100。在步骤102中，将LCD顶底层的一部分、优选的是环绕有效面积的部分用具有温度相关电特性的粘附材料覆盖，使LCD顶底层结合在一起。在一些情况下，粘附材料需要硬化以能够实现其粘结功能。在步骤104中，粘附材料以适当的方式、根据电特性类型连接到粘附材料上。该方法止于步骤106。
图11所示的是制作本发明LCD方法的另一实施例的流程图。该方法始于步骤100。在步骤103中，将LCD顶或底层以及覆盖层的一部分、优选的是环绕有效面积的部分用具有温度相关电特性的粘附材料覆盖，并使其结合在一起。覆盖层可以是PCB或触摸屏。在一些情况下，粘附材料需要硬化以能够实现其粘结功能。在步骤104中，粘附材料以适当的方式、根据电特性类型连接到粘附材料上。该方法止于步骤106。
图12所示的是根据本发明的、利用LCD器件的温度测量方法实施例的流程图。该方法始于步骤110。在步骤112中，测量LCD器件中粘附材料的电特性。在步骤114中，根据电特性和环境温度之间的预定关系将测得值换算成温度。该方法止于步骤118。
图13所示的是根据本发明的、LCD温度控制方法实施例的流程图。该方法始于步骤110。在步骤112中，测量LCD器件中粘附材料的电特性。在步骤114中，根据电特性和环境温度之间的预定关系将测得值换算成温度。在步骤116中，用此确定温度来控制施加到LCD上的电压以将对比度调节到所需水平。该方法止于步骤118。
本发明的优点很易于理解。由于粘附材料与LCD表面为热力接触，且由于LCD玻璃层具有很好的导热性，所以粘附材料的温度能够很好地代表LCD液晶的温度值。此外，由于优选实施例中的粘附材料几乎环绕整个有效LCD面积，所以所测得的粘附材料电特性能够代表总的测定值，该测定值在温度分布不平衡时指的是LCD较热及较冷区域的综合测量值。
一般地，LCD组件当中已具备了实现本发明所需的部件。任何附加部件都是低成本而易于安装的，从而能够提供具有成效的生产。除了成效以外，本发明除粘附材料外不必提供任何附加的温度检测装置，因而能够避免占用LCD附近的空间量。
应当理解，本发明的范围并不限于上述实施例所给出的实例，只由附加权利要求书范围来限定。
Claims (41)
1.一种液晶显示器件(1)，包括顶层(2)，由粘附材料(5)粘附到顶层(2)上的底层(3)，设置在顶层(2)和底层(3)之间的液晶(4)，以及温度感应装置，其特征在于：该温度感应装置包括具有温度相关电特性的粘附材料(5)的至少一部分。
2.一种液晶显示器件，包括液晶显示器(1)，液晶显示器(1)又包括液晶(4)室，及由粘附材料(5)粘附到液晶显示器件(1)上的覆盖层(10，12)及温度感应装置，其特征在于：该温度感应装置包括具有温度相关电特性的粘附材料(5)的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器件，其特征在于：所述覆盖层是印刷电路板(10)。
4.根据权利要求2所述的液晶显示器件，其特征在于：所述覆盖层是触摸屏(12)。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的液晶显示器件，其特征在于：所述电特性是电阻率。
6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的液晶显示器件，其特征在于：所述电特性在使用液晶显示器件(1)的整个温度范围上具有单调的温度相关性。
7.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的液晶显示器件，其特征在于：具有温度相关电特性的粘附材料(5)的所述部分环绕液晶(4)。
8.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的液晶显示器件，其特征在于：接线(6，36)连接到具有温度相关特性的粘附材料(5)的所述部分上，使得由接线(6，36)便可测得电特性。
9.根据权利要求8所述的液晶显示器件，其特征在于温度计(38)用来测量液晶显示器件(1)附近的温度，该温度计(38)包括连接到用于测量所述电特性的接线(6，36)上的测量装置。
10.根据权利要求9所述的液晶显示器件，其特征在于温度计(38)包括将所测得的电特性值转换成温度的转换器(40)。
11.根据权利要求9所述的液晶显示器件，其特征在于：控制装置(44)用于根据所述温度来补偿液晶显示器件(1)的操作。
12.一种便携式电子装置(48，50)，包括一液晶显示器件(1)，液晶显示器件(1)又包括顶层(2)，由粘附材料(5)粘附到顶层(2)上的底层(3)，设置在顶层(2)和底层(3)之间的液晶(4)，以及温度感应装置，其特征在于：该温度感应装置包括具有温度相关电特性的粘附材料(5)的至少一部分。
13.一种便携式电子装置(48，50)，包括一液晶显示器件(1)，液晶显示器件(1)又包括液晶(4)室，及由粘附材料(5)粘附到液晶显示器件(1)上的覆盖层(10，12)及温度感应装置，其特征在于：该温度感应装置包括具有温度相关电特性的粘附材料(5)的至少一部分。
14.根据权利要求13所述的便携式电子装置，其特征在于：所述覆盖层是印刷电路板(10)。
15.根据权利要求13所述的便携式电子装置，其特征在于：所述覆盖层是触摸屏(12)。
16.根据权利要求12至15中任一权利要求所述的便携式电子装置，其特征在于：所述电特性是电阻率。
17.根据权利要求12至15中任一权利要求所述的便携式电子装置，其特征在于：所述电特性在使用液晶显示器件(1)的整个温度范围上具有单调的温度相关性。
18.根据权利要求12至15中任一权利要求所述的便携式电子装置，其特征在于：具有温度相关电特性的粘附材料(5)的所述部分环绕所述液晶(4)。
19.根据权利要求12至15中任一权利要求所述的便携式电子装置，其特征在于：接线(6，36)连接到具有温度相关特性的粘附材料(5)的所述部分上，以能够由所述接线(6，36)测得所述电特性。
20.根据权利要求19所述的便携式电子装置，其特征在于温度计(38)用来测量液晶显示器件(1)附近的温度，该温度计(38)包括连接到接线(6，36)上、用来测量所述电特性的测量装置。
21.根据权利要求20所述的便携式电子装置，其特征在于温度计(38)包括将所测得的电特性值转换成温度的转换器(40)。
22.根据权利要求20所述的便携式电子装置，其特征在于：控制装置(44)用于根据所述温度来补偿液晶显示器件(1)的操作。
23.一种制作液晶显示器件的方法，包括连接顶层(2)和底层(3)以封闭液晶(4)的步骤，其特征在于：该连接步骤包括用粘附材料(5)粘附顶层(2)和底层(3)，其中具有温度相关电特性的粘附材料(5)的至少一部分设置包括有温度感应装置。
24.一种制作液晶显示器件单元的方法，包括将液晶显示器件(1)连接到覆盖层(10，12)上的步骤，其特征在于该连接步骤包括用粘附材料(5)将液晶显示器件(1)粘附到覆盖层(10，12)上，其中具有温度相关电特性的粘附材料(5)的至少一部分设置包括有温度感应装置。
25.根据权利要求24所述的制作方法，其特征在于所述覆盖层是印刷电路板(10)。
26.根据权利要求24所述的制作方法，其特征在于：所述覆盖层是触摸屏(12)。
27.根据权利要求23，24，25或26中任一权利要求所述的制作方法，其特征在于将接线(6，36)电气连接到粘附材料(5)所述部分上的步骤。
28.根据权利要求27所述的制作方法，其特征在于将所述接线(6，36)连接到温度计(38)上的步骤。
29.一种用于液晶显示器件单元的温度测量方法，包括以下步骤：
测量液晶显示器件单元一部分上的温度相关电特性值；及
将所测值换算成与所述液晶显示器件单元相关的温度值，
其特征在于：
测量液晶显示器件单元中粘附层(5)至少一部分的温度相关电特性值。
30.根据权利要求29所述的温度测量方法，其特征在于：测量所述液晶显示器件单元中液晶显示器件(1)顶层(2)和底层(3)之间粘附层(5)至少一部分的温度相关电特性值。
31.根据权利要求29所述的温度测量方法，其特征在于：测量所述液晶显示器件单元中液晶显示器件(1)和覆盖层(10，12)之间粘附层(5)至少一部分的温度相关电特性值。
32.根据权利要求31所述的温度测量方法，其特征在于：所述覆盖层是印刷电路板(10)。
33.根据权利要求31所述的温度测量方法，其特征在于：所述覆盖层是触摸屏(12)。
34.根据权利要求29到33中任一权利要求所述的温度测量方法，其特征在于：所述测量步骤包括测量液晶显示器件单元所述部分的电阻值。
35.一种控制液晶显示器件单元的控制方法，包括以下步骤：
测量液晶显示器件单元一部分的温度相关电特性值；
将所测值换算成与液晶显示器件单元相关的温度，及
根据该温度来控制液晶显示器件单元的操作条件，其特征在于：
测量液晶显示器件单元中粘附层(5)至少一部分的温度相关电特性值。
36.根据权利要求35所述的控制方法，其特征在于：测量所述液晶显示器件单元中液晶显示器件(1)顶层(2)和底层(3)之间粘附层(5)至少一部分的温度相关电特性值。
37.根据权利要求35所述的控制方法，其特征在于：测量所述液晶显示器件单元中液晶显示器(1)和覆盖层(10，12)之间粘附层(5)至少一部分的温度相关电特性值。
38.根据权利要求37所述的控制方法，其特征在于：所述覆盖层是印刷电路板(10)。
39.根据权利要求37所述的控制方法，其特征在于：所述覆盖层是触摸屏(12)。
40.根据权利要求35到39中任一权利要求所述的控制方法，其特征在于：所述控制步骤包括根据所述温度调节液晶显示器件(1)对比度水平的步骤。
41.根据权利要求35到39中任一权利要求所述的控制方法，其特征在于所述测量步骤包括测量液晶显示器件单元所述部分的电阻。
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