La persistenza dell'immagine è un difetto comunemente osservato nei moduli a cristalli liquidi LCD. Tuttavia, molte persone non hanno del tutto le idee chiare sul fenomeno, sulle condizioni del test e sui meccanismi sottostanti della "persistenza dell'immagine LCD". Quando si riscontra questo problema, spesso si presume erroneamente che sia un problema intrinseco del pannello LCD stesso o considerato inevitabile e difficile da risolvere a causa della mancata comprensione dei metodi adeguati di risoluzione dei problemi. In effetti, esistono numerose cause di persistenza dell'immagine, che coinvolgono vari fattori come la selezione dei materiali e il controllo del processo nella produzione front-end del pannello LCD, il controllo del processo durante l'assemblaggio del modulo back-end e la gestione o il funzionamento improprio del modulo LCD che non soddisfa i requisiti specificati. La discussione seguente si concentrerà sulla spiegazione del fenomeno della persistenza dell'immagine LCD, sulle condizioni di test per rilevarlo e sui meccanismi sottostanti che lo causano.

1. Fenomeno di persistenza dell'immagine LCD:  

La persistenza dell'immagine LCD, nota anche come immagine residua o ritenzione dell'immagine (Image Sticking), si riferisce al fenomeno in cui un modulo a cristalli liquidi LCD visualizza la stessa immagine statica per un periodo prolungato e, dopo il passaggio a una nuova immagine, i resti dell'immagine precedente rimangono visibili sullo schermo. Nel settore, il modello di test standard per valutare la persistenza dell'immagine LCD prevede in genere il passaggio da un motivo a scacchiera in bianco e nero a uno schermo in scala di grigi completa.

I difetti di persistenza dell'immagine LCD possono essere classificati in modo diverso in base alla loro durata e aspetto. In base alla durata della persistenza si classificano in: persistenza dell'immagine a lungo termine e persistenza dell'immagine a breve termine. In base alla forma della persistenza si classificano in: persistenza dell'immagine di tipo area (o "superficie") e persistenza dell'immagine di tipo linea.

① Persistenza dell'immagine a lungo termine: si riferisce a un difetto di persistenza che si forma quando un modulo display LCD rimane sulla stessa immagine statica per un periodo prolungato. In questi casi, l'immagine residua in genere impiega molto tempo per svanire o potrebbe non scomparire affatto.

② Persistenza dell'immagine a breve termine: si riferisce a un difetto di persistenza causato dal modulo display LCD che mostra la stessa immagine statica per una durata relativamente breve. In questi casi, l'immagine residua di solito scompare rapidamente.

③ Persistenza dell'immagine di tipo area: si riferisce alla persistenza dell'immagine che appare in uno schema ampio, simile a una superficie, che copre un'area relativamente ampia del display.

④ Persistenza dell'immagine di tipo linea: si riferisce alla persistenza dell'immagine che appare in uno schema stretto a forma di linea, che interessa una regione relativamente piccola del display.

In pratica, il difetto di persistenza dell'immagine LCD più comunemente riscontrato è la persistenza dell'immagine di tipo area a lungo termine. Questo perché l'area interessata è relativamente grande e l'immagine residua impiega molto tempo per scomparire o non svanisce affatto. Pertanto, in questo articolo, quando si fa riferimento ai difetti di persistenza dell'immagine LCD, l'attenzione si concentra principalmente sulla persistenza dell'immagine di tipo area a lungo termine.

2. Condizioni del test di persistenza dell'immagine LCD

Il modello di test standard per la persistenza dell'immagine LCD prevede il passaggio da un motivo a scacchiera in bianco e nero a uno schermo in scala di grigi completa. La procedura specifica è la seguente: transizione da uno schema a scacchiera alternato a un'immagine in scala di grigi uniforme, dove le aree nere corrispondono al livello di grigio L0, le aree bianche a L255 e lo schermo grigio uniforme corrisponde a livelli intermedi come L32, L64 o L127.

Diversi fattori critici nelle condizioni di test per la persistenza dell'immagine LCD devono essere attentamente controllati, poiché influenzano direttamente il processo di test e, in definitiva, influenzano i risultati del test. Questi fattori includono:

● Il numero di quadrati nello schema a scacchiera in bianco e nero  

●La durata per la quale il modulo LCD rimane visualizzato sullo schema a scacchiera  

●L'ambiente operativo durante il test (temperatura ambiente o temperatura elevata)  

●Il livello di grigio specifico utilizzato nella schermata grigia uniforme post-cambio (ad es. L32, L64, L127)  

● Il tempo necessario affinché la persistenza dell'immagine osservata scompaia  

● La soglia accettabile o il livello di tolleranza per la visibilità della persistenza dell'immagine  

Le variazioni di questi parametri chiave portano a diverse condizioni di prova e criteri di accettazione. I seguenti esempi sono forniti come riferimento:

① Il motivo a scacchiera 6×8 in bianco e nero viene visualizzato a temperatura ambiente per 1 ora, quindi passa a schermi con livello di grigio uniforme di L127, L64 e L32, rispettivamente. Dopo ogni commutazione, viene verificata la presenza di persistenza dell'immagine e viene registrato il tempo necessario affinché l'immagine residua scompaia.

② Il motivo a scacchiera in bianco e nero 8×8 viene visualizzato a temperatura ambiente per 1 ora, quindi passa a uno schermo con livello di grigio L127. Viene registrata la presenza di persistenza dell'immagine; se l'immagine residua scompare entro 3 minuti, il modulo viene giudicato accettabile (superato).

③  Il motivo a scacchiera in bianco e nero 6×8 viene visualizzato a temperatura ambiente per 2 ore, quindi passa a uno schermo con livello di grigio L64. Viene registrata la presenza di persistenza dell'immagine; se l'immagine residua scompare entro 5 secondi, il modulo viene giudicato accettabile (superato).

④  Il motivo a scacchiera in bianco e nero 20×20 viene visualizzato ad alta temperatura (70°C) per 3 minuti, quindi passa a uno schermo con livello di grigio L127. Viene registrata la presenza di persistenza dell'immagine; se l'immagine residua scompare entro 5 minuti, il modulo viene giudicato accettabile (superato).

Poiché diversi clienti hanno metodi di test e criteri di accettazione diversi per i difetti di persistenza dell'immagine LCD, progetti specifici devono essere testati in base ai rispettivi requisiti del cliente.

3. Meccanismo di persistenza dell'immagine LCD

I meccanismi principali attualmente riconosciuti per il verificarsi della persistenza dell'immagine LCD coinvolgono due fattori chiave: la presenza di impurità di tipo ionico all'interno del pannello LCD e la generazione di tensione di offset CC.

① Presenza di impurità di tipo ionico all'interno della cella LCD:  

Idealmente, il materiale a cristalli liquidi dovrebbe essere un isolante perfetto. Tuttavia, in pratica, nei materiali a cristalli liquidi utilizzati sono inevitabilmente presenti tracce di impurità di tipo ionico. Oltre al cristallo liquido stesso, anche altri materiali all'interno della cella LCD possono contenere impurità ioniche, come lo strato di allineamento in poliimmide (PI), gli adesivi sigillanti e lo strato di planarizzazione del rivestimento esterno (OC). Quando viene applicato un campo elettrico al pannello LCD, gli ioni caricati positivamente migrano verso l'elettrodo caricato negativamente, mentre gli ioni caricati negativamente si spostano verso l'elettrodo caricato positivamente.

② Meccanismo di tensione di offset CC e persistenza dell'immagine:

Prima di comprendere la tensione di offset CC, è necessario comprendere la formazione dell'accoppiamento di capacità parassita, noto come tensione passante.

In un pannello LCD è presente una capacità parassita (Cgs) tra gli elettrodi di gate e di source. Nel momento in cui il segnale di gate passa da "on" a "off", questa capacità parassita Cgs crea un effetto di accoppiamento, che induce uno spostamento di tensione noto come tensione passante (nota anche come ΔVlc).

A causa della presenza di tensione di accoppiamento capacitiva parassita (Feed-through) e di impurità di tipo ionico all'interno della cella LCD, il meccanismo di persistenza dell'immagine LCD procede come segue:

●Quando viene applicata una tensione CA al pannello LCD, le impurità di tipo ionico rispondono al campo elettrico, provocando l'accumulo di ioni positivi e negativi sui lati opposti degli elettrodi all'interno della cella LCD.  

● Gli ioni positivi e negativi adsorbiti sugli elettrodi non si dissipano immediatamente. Queste cariche intrappolate creano una tensione di offset CC interna debole ma stabile all'interno della cella LCD.  

●A causa dell'influenza di questa tensione di offset CC interna, le tensioni di semiciclo positive e negative applicate alle molecole di cristalli liquidi tramite l'elettrodo sorgente diventano disuguali (asimmetriche). Questo squilibrio fa sì che le molecole dei cristalli liquidi ruotino in modo diverso rispetto a quelle di altre aree, determinando infine la comparsa di immagini persistenti sul display LCD.