Bildpersistenz ist ein häufig beobachteter Defekt bei LCD-Flüssigkristallmodulen. Allerdings sind sich viele Menschen über das Phänomen, die Testbedingungen und die zugrunde liegenden Mechanismen der „LCD-Bildpersistenz“ nicht ganz im Klaren. Wenn dieses Problem auftritt, wird oft fälschlicherweise davon ausgegangen, dass es sich um ein inhärentes Problem des LCD-Anzeigefelds selbst handelt, oder es wird aufgrund mangelnden Verständnisses der richtigen Fehlerbehebungsmethoden für unvermeidbar und schwer zu lösen gehalten. Tatsächlich gibt es zahlreiche Ursachen für Bildpersistenz, die verschiedene Faktoren wie Materialauswahl und Prozesskontrolle bei der Front-End-Herstellung des LCD-Panels, Prozesskontrolle während der Montage des Back-End-Moduls und unsachgemäße Handhabung oder Bedienung des LCD-Moduls, die den spezifizierten Anforderungen nicht entspricht, einschließen. Die folgende Diskussion konzentriert sich auf die Erläuterung des Phänomens der LCD-Bildpersistenz, der Testbedingungen zu seiner Erkennung und der zugrunde liegenden Mechanismen, die es verursachen.

1. LCD-Bildpersistenz-Phänomen:  

LCD-Bildpersistenz, auch bekannt als Nachbild oder Bildeinlagerung (Image Sticking), bezieht sich auf das Phänomen, dass ein LCD-Flüssigkristallmodul über einen längeren Zeitraum dasselbe statische Bild anzeigt und nach dem Wechsel zu einem neuen Bild Reste des vorherigen Bildes auf dem Bildschirm sichtbar bleiben. In der Branche umfasst das Standardtestmuster zur Bewertung der LCD-Bildkonsistenz typischerweise den Wechsel von einem Schwarz-Weiß-Schachbrettmuster zu einem vollständigen Graustufenbildschirm.

LCD-Bildfehler können aufgrund ihrer Dauer und ihres Aussehens unterschiedlich kategorisiert werden. Je nach Dauer der Persistenz werden sie in Langzeitbildpersistenz und Kurzzeitbildpersistenz eingeteilt. Basierend auf der Form der Nachleuchtdauer werden sie in folgende Kategorien eingeteilt: flächenhafte (oder „Oberflächen-“) Bildnachleuchtung und linienartige Bildnachleuchtung.

① Langfristige Bildpersistenz: Dies bezieht sich auf einen Persistenzfehler, der entsteht, wenn ein LCD-Anzeigemodul über einen längeren Zeitraum auf demselben statischen Bild bleibt. In solchen Fällen dauert es normalerweise lange, bis das Nachbild verblasst, oder es verschwindet möglicherweise überhaupt nicht.

② Kurzzeitige Bildpersistenz: Dies bezieht sich auf einen Persistenzfehler, der dadurch verursacht wird, dass das LCD-Anzeigemodul für eine relativ kurze Zeit das gleiche statische Bild anzeigt. In diesen Fällen verschwindet das Nachbild meist schnell.

③ Bildnachleuchtung vom Flächentyp: Dies bezieht sich auf die Bildnachleuchtung, die in einem breiten, oberflächenähnlichen Muster erscheint und einen relativ großen Bereich der Anzeige abdeckt.

④ Linienartige Bildpersistenz: Dies bezieht sich auf eine Bildpersistenz, die in einem schmalen, linienförmigen Muster erscheint und sich auf einen relativ kleinen Bereich der Anzeige auswirkt.

In der Praxis ist der am häufigsten auftretende Fehler bei der LCD-Bildnachleuchtung die langfristige flächenhafte Bildnachleuchtung. Dies liegt daran, dass der betroffene Bereich relativ groß ist und das Nachbild entweder sehr lange braucht, bis es verschwindet, oder überhaupt nicht verblasst. Daher liegt der Schwerpunkt in diesem Artikel, wenn es um LCD-Bildnachleuchtfehler geht, in erster Linie auf der langfristigen flächenhaften Bildnachleuchtung.

2. Bedingungen für den LCD-Bildnachleuchttest

Das Standardtestmuster für die LCD-Bildkonsistenz umfasst den Wechsel von einem Schwarz-Weiß-Schachbrettmuster zu einem vollständigen Graustufenbildschirm. Der konkrete Ablauf ist wie folgt: Übergang von einem alternierenden Schachbrettmuster zu einem einheitlichen Graustufenbild, wobei die schwarzen Bereiche der Graustufe L0, die weißen Bereiche L255 und der gleichmäßige Grauraster Zwischenstufen wie L32, L64 oder L127 entsprechen.

Mehrere kritische Faktoren bei den Testbedingungen für die LCD-Bildkonsistenz müssen sorgfältig kontrolliert werden, da sie den Testprozess direkt beeinflussen und letztendlich die Testergebnisse beeinflussen. Zu diesen Faktoren gehören:

● Die Anzahl der Quadrate im schwarz-weißen Schachbrettmuster  

●Die Dauer, für die das LCD-Modul im Schachbrettmuster angezeigt bleibt  

●Die Betriebsumgebung während des Tests (Raumtemperatur oder hohe Temperatur)  

●Die spezifische Graustufe, die im einheitlichen Graubildschirm nach dem Wechsel verwendet wird (z. B. L32, L64, L127)  

● Die Zeit, die erforderlich ist, bis die beobachtete Bildpersistenz verschwindet  

● Der akzeptable Schwellenwert oder Toleranzwert für die Sichtbarkeit der Bildpersistenz  

Variationen dieser Schlüsselparameter führen zu unterschiedlichen Testbedingungen und Akzeptanzkriterien. Die folgenden Beispiele dienen als Referenz:

① 6×8 Schwarz-Weiß-Schachbrettmuster werden 1 Stunde lang bei Raumtemperatur angezeigt und dann auf einheitliche Graustufenbildschirme von L127, L64 bzw. L32 umgeschaltet. Nach jedem Wechsel wird das Vorhandensein von Bildnachbildern überprüft und die Zeit aufgezeichnet, die erforderlich ist, bis das Nachbild verschwindet.

② 8×8 Schwarz-Weiß-Schachbrettmuster wird 1 Stunde lang bei Raumtemperatur angezeigt und dann auf einen L127-Graustufenbildschirm umgeschaltet. Das Vorliegen einer Bildpersistenz wird aufgezeichnet; Verschwindet das Nachbild innerhalb von 3 Minuten, gilt das Modul als akzeptabel (bestanden).

③  6×8 Schwarz-Weiß-Schachbrettmuster wird 2 Stunden lang bei Raumtemperatur angezeigt und dann auf einen L64-Graustufenbildschirm umgeschaltet. Das Vorliegen einer Bildpersistenz wird aufgezeichnet; Verschwindet das Nachbild innerhalb von 5 Sekunden, gilt das Modul als akzeptabel (bestanden).

④  20×20 Schwarz-Weiß-Schachbrettmuster wird 3 Minuten lang bei hoher Temperatur (70 °C) angezeigt und dann auf einen L127-Graustufenbildschirm umgeschaltet. Das Vorliegen einer Bildpersistenz wird aufgezeichnet; Verschwindet das Nachbild innerhalb von 5 Minuten, gilt das Modul als akzeptabel (bestanden).

Da verschiedene Kunden unterschiedliche Testmethoden und Akzeptanzkriterien für LCD-Bildfehler haben, müssen spezifische Projekte gemäß den jeweiligen Kundenanforderungen getestet werden.

3. Mechanismus der LCD-Bildpersistenz

Die primären Mechanismen, die derzeit für das Auftreten von LCD-Bildpersistenz erkannt werden, umfassen zwei Schlüsselfaktoren: das Vorhandensein von ionenartigen Verunreinigungen innerhalb des LCD-Panels und die Erzeugung einer DC-Offset-Spannung.

① Vorhandensein von ionenartigen Verunreinigungen in der LCD-Zelle:  

Im Idealfall sollte Flüssigkristallmaterial ein perfekter Isolator sein. In der Praxis sind jedoch unvermeidlich Spurenmengen ionenartiger Verunreinigungen in den verwendeten Flüssigkristallmaterialien vorhanden. Neben dem Flüssigkristall selbst können auch andere Materialien in der LCD-Zelle ionische Verunreinigungen enthalten, wie etwa die Ausrichtungsschicht aus Polyimid (PI), Dichtungsklebstoffe und die Planarisierungsschicht der Deckschicht (OC). Wenn ein elektrisches Feld an das LCD-Panel angelegt wird, wandern positiv geladene Ionen in Richtung der negativ geladenen Elektrode, während sich negativ geladene Ionen in Richtung der positiv geladenen Elektrode bewegen.

② Mechanismus der DC-Offsetspannung und Bildpersistenz:

Bevor man die DC-Offsetspannung versteht, ist es notwendig, die Entstehung parasitärer Kapazitätskopplungen, bekannt als Durchgangsspannung, zu verstehen.

In einem LCD-Panel gibt es eine parasitäre Kapazität (Cgs) zwischen den Gate- und Source-Elektroden. In dem Moment, in dem das Gate-Signal von „Ein“ auf „Aus“ wechselt, erzeugt diese parasitäre Cgs-Kapazität einen Kopplungseffekt, der eine Spannungsverschiebung induziert, die als Durchleitungsspannung (auch als ΔVlc bezeichnet) bekannt ist.

Aufgrund des Vorhandenseins einer parasitären kapazitiven Kopplungsspannung (Durchleitung) und ionenartiger Verunreinigungen innerhalb der LCD-Zelle läuft der Mechanismus der LCD-Bildkonsistenz wie folgt ab:

●Wenn eine Wechselspannung an das LCD-Panel angelegt wird, reagieren die ionenartigen Verunreinigungen auf das elektrische Feld und bewirken, dass sich positive und negative Ionen auf gegenüberliegenden Seiten der Elektroden innerhalb der LCD-Zelle ansammeln.  

● Die an den Elektroden adsorbierten positiven und negativen Ionen lösen sich nicht sofort auf. Diese eingefangenen Ladungen erzeugen eine schwache, aber stabile interne DC-Offsetspannung innerhalb der LCD-Zelle.  

●Aufgrund des Einflusses dieser internen DC-Offsetspannung werden die positiven und negativen Halbzyklusspannungen, die über die Quellelektrode an die Flüssigkristallmoleküle angelegt werden, ungleich (asymmetrisch). Dieses Ungleichgewicht führt dazu, dass sich die Flüssigkristallmoleküle im Vergleich zu denen in anderen Bereichen anders drehen, was letztendlich dazu führt, dass das Bild auf dem LCD-Display eingeblendet wird.