Persistensi gambar adalah cacat yang umum diamati pada modul kristal cair LCD. Namun, banyak orang tidak sepenuhnya memahami fenomena, kondisi pengujian, dan mekanisme yang mendasari "persistensi gambar LCD". Saat menghadapi masalah ini, sering kali secara keliru dianggap sebagai masalah yang melekat pada panel layar LCD itu sendiri, atau dianggap tidak dapat dihindari dan sulit diatasi karena kurangnya pemahaman tentang metode pemecahan masalah yang tepat. Faktanya, ada banyak penyebab persistensi gambar, yang melibatkan berbagai faktor seperti pemilihan material dan pengendalian proses pada pembuatan panel LCD bagian depan, pengendalian proses selama perakitan modul bagian belakang, dan penanganan atau pengoperasian modul LCD yang tidak tepat sehingga gagal memenuhi persyaratan yang ditentukan. Pembahasan berikut akan fokus pada penjelasan fenomena persistensi gambar LCD, kondisi pengujian untuk mendeteksinya, dan mekanisme mendasar yang menyebabkannya.

1. Fenomena Persistensi Gambar LCD:  

Persistensi gambar LCD, juga dikenal sebagai gambar sisa atau retensi gambar (Image Sticking), mengacu pada fenomena di mana modul kristal cair LCD menampilkan gambar statis yang sama untuk jangka waktu lama, dan setelah beralih ke gambar baru, sisa gambar sebelumnya tetap terlihat di layar. Dalam industri, pola pengujian standar untuk mengevaluasi persistensi gambar LCD biasanya melibatkan peralihan dari pola kotak-kotak hitam-putih ke layar skala abu-abu penuh.

Cacat persistensi gambar LCD dapat dikategorikan secara berbeda berdasarkan durasi dan tampilannya. Menurut durasi persistensinya, mereka diklasifikasikan menjadi: persistensi citra jangka panjang dan persistensi citra jangka pendek. Berdasarkan bentuk persistensinya, mereka diklasifikasikan menjadi: persistensi gambar tipe area (atau "permukaan") dan persistensi gambar tipe garis.

① Persistensi gambar jangka panjang: Ini mengacu pada cacat persistensi yang terjadi ketika modul layar LCD tetap berada pada gambar statis yang sama untuk waktu yang lama. Dalam kasus seperti ini, bayangan setelahnya biasanya membutuhkan waktu lama untuk memudar, atau mungkin tidak hilang sama sekali.

② Persistensi gambar jangka pendek: Ini mengacu pada cacat persistensi yang disebabkan oleh modul layar LCD yang menampilkan gambar statis yang sama dalam durasi yang relatif singkat. Dalam kasus ini, bayangan setelahnya biasanya hilang dengan cepat.

③ Persistensi gambar tipe area: Ini mengacu pada persistensi gambar yang muncul dalam pola luas seperti permukaan, yang mencakup area tampilan yang relatif luas.

④ Persistensi gambar tipe garis: Ini mengacu pada persistensi gambar yang muncul dalam pola sempit berbentuk garis, yang memengaruhi wilayah tampilan yang relatif kecil.

Dalam praktiknya, cacat persistensi gambar LCD yang paling umum ditemui adalah persistensi gambar tipe area jangka panjang. Hal ini karena area yang terkena dampak relatif besar dan bayangannya membutuhkan waktu yang sangat lama untuk hilang atau tidak memudar sama sekali. Oleh karena itu, dalam artikel ini, ketika mengacu pada cacat persistensi gambar LCD, fokus utamanya adalah pada persistensi gambar tipe area jangka panjang.

2. Kondisi Uji Persistensi Gambar LCD

Pola pengujian standar untuk persistensi gambar LCD melibatkan peralihan dari pola kotak-kotak hitam-putih ke layar skala abu-abu penuh. Prosedur spesifiknya adalah sebagai berikut: transisi dari pola kotak-kotak bergantian ke gambar skala abu-abu seragam, dengan area hitam sesuai dengan tingkat abu-abu L0, area putih dengan L255, dan layar abu-abu seragam sesuai dengan tingkat menengah seperti L32, L64, atau L127.

Beberapa faktor penting dalam kondisi pengujian persistensi gambar LCD harus dikontrol dengan hati-hati, karena faktor tersebut secara langsung mempengaruhi proses pengujian dan pada akhirnya mempengaruhi hasil pengujian. Faktor-faktor ini meliputi:

● Jumlah kotak dalam pola kotak-kotak hitam-putih  

●Durasi modul LCD tetap ditampilkan pada pola kotak-kotak  

●Lingkungan pengoperasian selama pengujian (suhu ruangan atau suhu tinggi)  

●Tingkat abu-abu spesifik yang digunakan pada layar abu-abu seragam pasca-peralihan (misalnya, L32, L64, L127)  

● Waktu yang diperlukan hingga persistensi gambar yang diamati menghilang  

● Ambang batas atau tingkat toleransi yang dapat diterima untuk visibilitas persistensi gambar  

Variasi dalam parameter utama ini menyebabkan kondisi pengujian dan kriteria penerimaan yang berbeda. Contoh berikut disediakan untuk referensi:

① Pola kotak-kotak hitam-putih 6×8 ditampilkan pada suhu kamar selama 1 jam, kemudian dialihkan ke layar tingkat abu-abu seragam masing-masing L127, L64, dan L32. Setelah setiap peralihan, keberadaan persistensi gambar diperiksa dan waktu yang diperlukan untuk menghilangkan gambar setelahnya dicatat.

② Pola kotak-kotak hitam-putih 8×8 ditampilkan pada suhu ruangan selama 1 jam, kemudian dialihkan ke layar tingkat abu-abu L127. Kehadiran persistensi gambar dicatat; jika afterimage hilang dalam waktu 3 menit, modul dinilai dapat diterima (lulus).

③  Pola kotak-kotak hitam-putih 6×8 ditampilkan pada suhu ruangan selama 2 jam, lalu dialihkan ke layar tingkat abu-abu L64. Kehadiran persistensi gambar dicatat; jika afterimage hilang dalam waktu 5 detik, modul dinilai dapat diterima (lulus).

④  Pola kotak-kotak hitam-putih 20×20 ditampilkan pada suhu tinggi (70°C) selama 3 menit, lalu dialihkan ke layar tingkat abu-abu L127. Kehadiran persistensi gambar dicatat; jika afterimage hilang dalam waktu 5 menit, modul dinilai dapat diterima (lulus).

Karena pelanggan yang berbeda memiliki metode pengujian dan kriteria penerimaan yang berbeda-beda untuk cacat persistensi gambar LCD, proyek tertentu harus diuji sesuai dengan kebutuhan pelanggan masing-masing.

3. Mekanisme Persistensi Gambar LCD

Mekanisme utama yang saat ini diketahui mengenai terjadinya persistensi gambar LCD melibatkan dua faktor utama: adanya pengotor tipe ion di dalam panel LCD, dan pembangkitan tegangan offset DC.

① Adanya kotoran tipe ion di dalam sel LCD:  

Idealnya, bahan kristal cair harus menjadi isolator yang sempurna. Namun, dalam praktiknya, sejumlah kecil pengotor jenis ion pasti ada dalam bahan kristal cair yang digunakan. Selain kristal cair itu sendiri, bahan lain di dalam sel LCD juga mungkin mengandung pengotor ionik, seperti lapisan pelurusan polimida (PI), perekat penyegel, dan lapisan planarisasi mantel (OC). Ketika medan listrik diterapkan pada panel LCD, ion bermuatan positif bermigrasi menuju elektroda bermuatan negatif, sedangkan ion bermuatan negatif bergerak menuju elektroda bermuatan positif.

② Mekanisme Tegangan Offset DC dan Persistensi Gambar:

Sebelum memahami tegangan offset DC, perlu dipahami pembentukan kopling kapasitansi parasit yang dikenal dengan tegangan Feed-through.

Pada panel LCD, terdapat kapasitansi parasit (Cgs) antara elektroda gerbang dan sumber. Pada saat sinyal gerbang beralih dari "on" ke "off", kapasitansi parasit Cgs ini menciptakan efek kopling, yang menginduksi pergeseran tegangan yang dikenal sebagai tegangan feed-through (juga disebut sebagai ΔVlc).

Karena adanya tegangan kopling kapasitansi parasit (Feed-through) dan pengotor tipe ion di dalam sel LCD, mekanisme persistensi gambar LCD berlangsung sebagai berikut:

●Ketika tegangan AC dialirkan ke panel LCD, pengotor jenis ion bereaksi terhadap medan listrik, menyebabkan ion positif dan negatif terakumulasi di sisi berlawanan elektroda di dalam sel LCD.  

● Ion positif dan negatif yang teradsorpsi pada elektroda tidak langsung hilang. Muatan yang terperangkap ini menciptakan tegangan offset DC internal yang lemah namun stabil di dalam sel LCD.  

●Karena pengaruh tegangan offset DC internal ini, tegangan setengah siklus positif dan negatif yang diterapkan pada molekul kristal cair melalui elektroda sumber menjadi tidak seimbang (asimetris). Ketidakseimbangan ini menyebabkan molekul kristal cair berputar secara berbeda dibandingkan dengan molekul di area lain, yang pada akhirnya mengakibatkan munculnya persistensi gambar pada layar LCD.