يعد ثبات الصورة أحد العيوب الشائعة في وحدات الكريستال السائل LCD. ومع ذلك، فإن الكثير من الناس ليس لديهم فكرة واضحة تمامًا عن هذه الظاهرة، وظروف الاختبار، والآليات الأساسية لـ "ثبات صورة LCD". عند مواجهة هذه المشكلة، غالبًا ما يُفترض خطأً أنها مشكلة متأصلة في لوحة شاشة LCD نفسها، أو تعتبر مشكلة لا مفر منها ويصعب حلها بسبب عدم فهم الطرق المناسبة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. في الواقع، هناك أسباب عديدة لاستمرار الصورة، تتضمن عوامل مختلفة مثل اختيار المواد والتحكم في العملية في التصنيع الأمامي للوحة LCD، والتحكم في العملية أثناء تجميع الوحدة الخلفية، والتعامل أو التشغيل غير السليم لوحدة LCD التي تفشل في تلبية المتطلبات المحددة. ستركز المناقشة التالية على شرح ظاهرة ثبات صورة LCD، وظروف الاختبار لاكتشافها، والآليات الأساسية التي تسببها.

1. ظاهرة ثبات صورة LCD:  

يشير ثبات صورة شاشة LCD، والمعروف أيضًا باسم الصورة اللاحقة أو الاحتفاظ بالصورة (التصاق الصورة)، إلى الظاهرة التي تعرض فيها وحدة الكريستال السائل لشاشة LCD نفس الصورة الثابتة لفترة ممتدة، وبعد التبديل إلى صورة جديدة، تظل بقايا الصورة السابقة مرئية على الشاشة. في الصناعة، عادةً ما يتضمن نمط الاختبار القياسي لتقييم ثبات صورة LCD التبديل من نمط رقعة الشطرنج بالأبيض والأسود إلى شاشة ذات تدرج رمادي كامل.

يمكن تصنيف عيوب ثبات صورة LCD بشكل مختلف بناءً على مدتها ومظهرها. وفقًا لمدة الثبات، يتم تصنيفها إلى: ثبات الصورة على المدى الطويل، وثبات الصورة على المدى القصير. بناءً على شكل الثبات، يتم تصنيفها على النحو التالي: ثبات الصورة من نوع المنطقة (أو "السطح") واستمرارية الصورة من النوع الخطي.

① ثبات الصورة على المدى الطويل: يشير هذا إلى عيب الثبات الذي يتشكل عندما تظل وحدة عرض LCD على نفس الصورة الثابتة لفترة ممتدة. في مثل هذه الحالات، عادةً ما تستغرق الصورة اللاحقة وقتًا طويلاً حتى تتلاشى، أو قد لا تختفي على الإطلاق.

② ثبات الصورة على المدى القصير: يشير هذا إلى عيب الثبات الناتج عن عرض وحدة عرض LCD نفس الصورة الثابتة لمدة قصيرة نسبيًا. في هذه الحالات، عادة ما تختفي الصورة اللاحقة بسرعة.

③ ثبات الصورة من نوع المنطقة: يشير هذا إلى ثبات الصورة الذي يظهر في نمط واسع يشبه السطح، ويغطي مساحة كبيرة نسبيًا من الشاشة.

④ ثبات الصورة من نوع الخط: يشير هذا إلى ثبات الصورة الذي يظهر في نمط ضيق على شكل خط، مما يؤثر على منطقة صغيرة نسبيًا من الشاشة.

من الناحية العملية، فإن عيب ثبات صورة LCD الأكثر شيوعًا هو ثبات الصورة من نوع المنطقة على المدى الطويل. وذلك لأن المنطقة المصابة كبيرة نسبيًا والصورة اللاحقة إما تستغرق وقتًا طويلاً جدًا لتختفي أو لا تتلاشى على الإطلاق. لذلك، في هذه المقالة، عند الإشارة إلى عيوب ثبات صورة LCD، ينصب التركيز بشكل أساسي على ثبات الصورة من نوع المنطقة على المدى الطويل.

2. شروط اختبار ثبات صورة LCD

يتضمن نمط الاختبار القياسي لاستمرارية صورة LCD التبديل من نمط رقعة الشطرنج بالأبيض والأسود إلى شاشة ذات تدرج رمادي كامل. الإجراء المحدد هو كما يلي: الانتقال من نمط رقعة الشطرنج المتناوب إلى صورة موحدة ذات تدرج رمادي، حيث تتوافق المناطق السوداء مع المستوى الرمادي L0، والمناطق البيضاء إلى L255، وتتوافق الشاشة الرمادية الموحدة مع المستويات المتوسطة مثل L32 أو L64 أو L127.

يجب التحكم بعناية في العديد من العوامل الحاسمة في ظروف اختبار ثبات صورة LCD، لأنها تؤثر بشكل مباشر على عملية الاختبار وتؤثر في النهاية على نتائج الاختبار. وتشمل هذه العوامل:

● عدد المربعات في نمط رقعة الشطرنج بالأبيض والأسود  

●المدة التي تظل خلالها وحدة LCD معروضة على نمط رقعة الشطرنج  

● بيئة التشغيل أثناء الاختبار (درجة حرارة الغرفة أو درجة الحرارة المرتفعة)  

●المستوى الرمادي المحدد المستخدم في الشاشة الرمادية الموحدة بعد التبديل (على سبيل المثال، L32، L64، L127)  

● الوقت اللازم لاختفاء أي ثبات ملاحظ للصورة  

● الحد المقبول أو مستوى التسامح لرؤية ثبات الصورة  

تؤدي الاختلافات في هذه المعلمات الأساسية إلى اختلاف شروط الاختبار ومعايير القبول. يتم توفير الأمثلة التالية كمرجع:

① يتم عرض نمط رقعة الشطرنج 6×8 بالأبيض والأسود في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعة واحدة، ثم يتم تحويله إلى شاشات موحدة ذات مستوى رمادي L127، وL64، وL32، على التوالي. بعد كل تبديل، يتم فحص وجود ثبات الصورة ويتم تسجيل الوقت اللازم لاختفاء الصورة اللاحقة.

② يتم عرض نمط رقعة الشطرنج بالأبيض والأسود 8×8 في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعة واحدة، ثم يتم تحويله إلى شاشة L127 ذات المستوى الرمادي. يتم تسجيل وجود ثبات الصورة؛ إذا اختفت الصورة اللاحقة خلال 3 دقائق، فسيتم الحكم على الوحدة بأنها مقبولة (نجاح).

③ يتم عرض نمط رقعة الشطرنج 6×8 بالأبيض والأسود في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعتين، ثم يتم تحويله إلى شاشة ذات مستوى رمادي L64. يتم تسجيل وجود ثبات الصورة؛ إذا اختفت الصورة اللاحقة خلال 5 ثوانٍ، فسيتم الحكم على الوحدة بأنها مقبولة (نجاح).

④  يتم عرض نمط رقعة الشطرنج باللونين الأبيض والأسود 20×20 تحت درجة حرارة عالية (70 درجة مئوية) لمدة 3 دقائق، ثم يتم تحويله إلى شاشة L127 ذات المستوى الرمادي. يتم تسجيل وجود ثبات الصورة؛ إذا اختفت الصورة اللاحقة خلال 5 دقائق، فسيتم الحكم على الوحدة بأنها مقبولة (نجاح).

نظرًا لأن العملاء المختلفين لديهم طرق اختبار ومعايير قبول مختلفة لعيوب ثبات صورة LCD، يجب اختبار مشاريع محددة وفقًا لمتطلبات العملاء المعنية.

3. آلية ثبات صورة LCD

تتضمن الآليات الأساسية المعترف بها حاليًا لحدوث ثبات صورة LCD عاملين رئيسيين: وجود شوائب من النوع الأيوني داخل لوحة LCD، وتوليد جهد إزاحة التيار المستمر.

① وجود شوائب من النوع الأيوني داخل خلية LCD:  

ومن الناحية المثالية، ينبغي أن تكون مادة الكريستال السائل عازلًا مثاليًا. ومع ذلك، من الناحية العملية، توجد حتما كميات ضئيلة من الشوائب الأيونية في المواد البلورية السائلة المستخدمة. إلى جانب البلورة السائلة نفسها، قد تحتوي أيضًا مواد أخرى داخل خلية LCD على شوائب أيونية، مثل طبقة محاذاة بوليميد (PI)، والمواد اللاصقة المانعة للتسرب، وطبقة استواء المعطف (OC). عند تطبيق مجال كهربائي على لوحة LCD، تهاجر الأيونات الموجبة الشحنة نحو القطب السالب، بينما تتحرك الأيونات السالبة نحو القطب الموجب الشحنة.

② آلية جهد إزاحة التيار المستمر وثبات الصورة:

قبل فهم جهد إزاحة التيار المستمر، من الضروري فهم تكوين اقتران السعة الطفيلية، المعروف باسم جهد التغذية.

في لوحة LCD، هناك سعة طفيلية (Cgs) بين البوابة وأقطاب المصدر. في اللحظة التي تتحول فيها إشارة البوابة من "on" إلى "off"، فإن هذه السعة الطفيلية Cgs تخلق تأثير اقتران، مما يؤدي إلى تحول الجهد المعروف باسم جهد التغذية (يشار إليه أيضًا باسم ΔVlc).

نظرًا لوجود جهد اقتران السعة الطفيلية (التغذية من خلال) والشوائب من النوع الأيوني داخل خلية LCD، فإن آلية ثبات صورة LCD تعمل على النحو التالي:

●عند تطبيق جهد تيار متردد على لوحة LCD، تستجيب الشوائب الأيونية للمجال الكهربائي، مما يتسبب في تراكم الأيونات الموجبة والسالبة على الجانبين المتقابلين من الأقطاب الكهربائية داخل خلية LCD.  

● الأيونات الموجبة والسالبة الممتزة على الأقطاب الكهربائية لا تتبدد على الفور. تخلق هذه الشحنات المحتجزة جهدًا كهربائيًا داخليًا ضعيفًا ولكن مستقرًا لإزاحة التيار المستمر داخل خلية LCD.  

●بسبب تأثير جهد إزاحة التيار المستمر الداخلي، تصبح جهود نصف الدورة الموجبة والسالبة المطبقة على جزيئات الكريستال السائل عبر القطب الكهربائي المصدر غير متساوية (غير متماثلة). يؤدي هذا الخلل إلى دوران جزيئات الكريستال السائل بشكل مختلف مقارنة بتلك الموجودة في المناطق الأخرى، مما يؤدي في النهاية إلى ظهور ثبات الصورة على شاشة LCD.