La persistance de l'image est un défaut couramment observé dans les modules à cristaux liquides LCD. Cependant, de nombreuses personnes ne comprennent pas parfaitement le phénomène, les conditions de test et les mécanismes sous-jacents de la « persistance de l'image LCD ». Lorsque l'on rencontre ce problème, on suppose souvent à tort qu'il s'agit d'un problème inhérent au panneau d'affichage LCD lui-même, ou considéré comme inévitable et difficile à résoudre en raison d'un manque de compréhension des méthodes de dépannage appropriées. En fait, il existe de nombreuses causes de persistance de l'image, impliquant divers facteurs tels que la sélection des matériaux et le contrôle du processus lors de la fabrication frontale du panneau LCD, le contrôle du processus lors de l'assemblage du module back-end et une manipulation ou un fonctionnement incorrect du module LCD qui ne répond pas aux exigences spécifiées. La discussion suivante se concentrera sur l'explication du phénomène de persistance de l'image LCD, les conditions de test pour le détecter et les mécanismes sous-jacents qui le provoquent.

1. Phénomène de persistance de l’image LCD :  

La persistance de l'image LCD, également connue sous le nom d'image rémanente ou de rétention d'image (Image Sticking), fait référence au phénomène dans lequel un module à cristaux liquides LCD affiche la même image statique pendant une période prolongée et, après le passage à une nouvelle image, les restes de l'image précédente restent visibles sur l'écran. Dans l'industrie, le modèle de test standard pour évaluer la persistance de l'image LCD implique généralement le passage d'un motif en damier noir et blanc à un écran en échelle de gris complète.

Les défauts de persistance de l’image LCD peuvent être classés différemment en fonction de leur durée et de leur apparence. Selon la durée de persistance, elles sont classées en : persistance d'image à long terme et persistance d'image à court terme. En fonction de la forme de la persistance, elles sont classées en : persistance d'image de type zone (ou « surface ») et persistance d'image de type ligne.

① Persistance de l'image à long terme : il s'agit d'un défaut de persistance formé lorsqu'un module d'affichage LCD reste sur la même image statique pendant une période prolongée. Dans de tels cas, l’image rémanente met généralement beaucoup de temps à s’estomper, voire peut ne pas disparaître du tout.

② Persistance de l'image à court terme : il s'agit d'un défaut de persistance provoqué par le module d'affichage LCD affichant la même image statique pendant une durée relativement courte. Dans ces cas, l’image rémanente disparaît généralement rapidement.

③ Persistance de l'image de type zone : il s'agit de la persistance de l'image qui apparaît sous la forme d'un large motif semblable à une surface, couvrant une zone relativement grande de l'écran.

④ Persistance de l'image de type ligne : il s'agit de la persistance de l'image qui apparaît sous la forme d'un motif étroit en forme de ligne, affectant une région relativement petite de l'écran.

En pratique, le défaut de persistance d’image LCD le plus fréquemment rencontré est la persistance d’image de type zone à long terme. En effet, la zone affectée est relativement grande et l'image rémanente met beaucoup de temps à disparaître ou ne s'estompe pas du tout. Par conséquent, dans cet article, lorsque l’on fait référence aux défauts de persistance de l’image LCD, l’accent est principalement mis sur la persistance à long terme de l’image de type zone.

2. Conditions de test de persistance de l’image LCD

Le motif de test standard pour la persistance de l’image LCD consiste à passer d’un motif en damier noir et blanc à un écran en échelle de gris complète. La procédure spécifique est la suivante : passage d'un damier alterné à une image en niveaux de gris uniformes, où les zones noires correspondent au niveau de gris L0, les zones blanches à L255 et l'écran gris uniforme correspond à des niveaux intermédiaires tels que L32, L64 ou L127.

Plusieurs facteurs critiques dans les conditions de test pour la persistance de l'image LCD doivent être soigneusement contrôlés, car ils influencent directement le processus de test et affectent finalement les résultats du test. Ces facteurs comprennent :

● Le nombre de carrés dans le motif en damier noir et blanc  

●La durée pendant laquelle le module LCD reste affiché sur le motif en damier  

●L'environnement de fonctionnement pendant les tests (température ambiante ou haute température)  

●Le niveau de gris spécifique utilisé dans l'écran gris uniforme après commutation (par exemple, L32, L64, L127)  

● Le temps nécessaire pour que toute persistance d'image observée disparaisse  

● Le seuil ou niveau de tolérance acceptable pour la visibilité de la persistance de l'image  

Les variations de ces paramètres clés conduisent à des conditions de test et des critères d'acceptation différents. Les exemples suivants sont fournis à titre de référence :

① Un motif en damier noir et blanc 6 × 8 est affiché à température ambiante pendant 1 heure, puis passe aux écrans de niveau de gris uniformes de L127, L64 et L32, respectivement. Après chaque changement, la présence de persistance de l'image est inspectée et le temps nécessaire à la disparition de l'image rémanente est enregistré.

② Le motif en damier noir et blanc 8 × 8 s'affiche à température ambiante pendant 1 heure, puis passe à un écran de niveau de gris L127. La présence d'une persistance de l'image est enregistrée ; si l'image rémanente disparaît dans les 3 minutes, le module est jugé acceptable (réussite).

③ Le motif en damier noir et blanc 6 × 8 s'affiche à température ambiante pendant 2 heures, puis passe à un écran de niveau de gris L64. La présence d'une persistance de l'image est enregistrée ; si l'image rémanente disparaît dans les 5 secondes, le module est jugé acceptable (réussite).

④ Le motif en damier noir et blanc 20 × 20 s'affiche à haute température (70 ° C) pendant 3 minutes, puis passe à un écran de niveau de gris L127. La présence d'une persistance de l'image est enregistrée ; si l'image rémanente disparaît dans les 5 minutes, le module est jugé acceptable (réussite).

Étant donné que les différents clients ont des méthodes de test et des critères d'acceptation différents pour les défauts de persistance des images LCD, des projets spécifiques doivent être testés en fonction des exigences respectives des clients.

3. Mécanisme de persistance de l’image LCD

Les principaux mécanismes actuellement reconnus pour l'apparition de la persistance de l'image LCD impliquent deux facteurs clés : la présence d'impuretés de type ionique dans le panneau LCD et la génération d'une tension de décalage CC.

① Présence d'impuretés de type ion à l'intérieur de la cellule LCD :  

Idéalement, les cristaux liquides devraient être un parfait isolant. Cependant, dans la pratique, des traces d'impuretés de type ionique sont inévitablement présentes dans les matériaux à cristaux liquides utilisés. Outre les cristaux liquides eux-mêmes, d'autres matériaux contenus dans la cellule LCD peuvent également contenir des impuretés ioniques, telles que la couche d'alignement en polyimide (PI), les adhésifs d'étanchéité et la couche de planarisation de surcouche (OC). Lorsqu'un champ électrique est appliqué au panneau LCD, les ions chargés positivement migrent vers l'électrode chargée négativement, tandis que les ions chargés négativement se déplacent vers l'électrode chargée positivement.

② Mécanisme de tension de décalage CC et de persistance de l'image :

Avant de comprendre la tension de décalage CC, il est nécessaire de comprendre la formation d'un couplage de capacité parasite, appelé tension de traversée.

Dans un panneau LCD, il existe une capacité parasite (Cgs) entre les électrodes de grille et de source. Au moment où le signal de grille passe de "on" à "off", cette capacité parasite Cgs crée un effet de couplage, qui induit un décalage de tension appelé tension de traversée (également appelée ΔVlc).

En raison de la présence d'une tension de couplage de capacité parasite (traversement) et d'impuretés de type ionique dans la cellule LCD, le mécanisme de persistance de l'image LCD se déroule comme suit :

●Lorsqu'une tension alternative est appliquée au panneau LCD, les impuretés de type ion répondent au champ électrique, provoquant l'accumulation d'ions positifs et négatifs sur les côtés opposés des électrodes à l'intérieur de la cellule LCD.  

● Les ions positifs et négatifs adsorbés sur les électrodes ne se dissipent pas immédiatement. Ces charges piégées créent une tension de décalage CC interne faible mais stable au sein de la cellule LCD.  

●En raison de l'influence de cette tension de décalage CC interne, les tensions de demi-cycle positives et négatives appliquées aux molécules de cristaux liquides via l'électrode source deviennent inégales (asymétriques). Ce déséquilibre entraîne une rotation différente des molécules de cristaux liquides par rapport à celles des autres zones, ce qui entraîne finalement l'apparition d'une persistance de l'image sur l'écran LCD.