Image Sticking in LCD's Begrijpen: Oorzaken, Tests, en Oplossingen

LCD (vloeibare kristal display) is de meest gebruikte displaytechnologie. Ze worden gebruikt voor automotive, apparatuur, telecommunicatie, huishoudelijke apparaten, industriële, consumentenelektronica, militair, etc. Maar LCD displays hebben enkele nadelen, zoals trage respons, smalle kijkhoek, lagere contrast, etc. Een vervelend fenomeen waar gebruikers vaak over klagen is image sticking.

Wat is Image Sticking

Als een vast beeld langere tijd op een display blijft, zal de vervaagde contour van dat beeld nog enige tijd op het scherm persisteren voordat het uiteindelijk verdwijnt. Normaal gesproken gebeurt het bij LCD en plasma schermen, maar voor de doelstelling van onze discussie richten we ons op TFT LCD displays. Image sticking wordt ook aangeduid als "image persistence", "image retention", "ghosting" of "burn-in image."

Hoe Zijn LCD's Gebouwd?

Om het concept van image sticking beter te begrijpen, is het noodzakelijk te begrijpen hoe LCD's gebouwd zijn en hoe ze werken.

Een LCD-scherm omvat een dunne laag vloeibare kristalmateriaal ingesloten tussen twee elektroden op glazen substraten, met twee polarisatoren aan elke kant. Een polarisator is een optisch filter dat golven van een specifieke polarisatie doorlaat terwijl golven van andere polarisaties geblokkeerd worden. De elektroden moeten transparant zijn dus het meest populaire materiaal is ITO (indium tin oxide). Omdat een LCD zelf geen licht kan emitteren, wordt normaal een backlight achter een LCD-scherm geplaatst om in een donkere omgeving zichtbaar te zijn. De lichtbronnen die voor een backlight gebruikt worden, kunnen LED (light emitting diode) of CCFL (koud kathode fluorescent lamps) zijn. De LED backlight is de meest populaire. Natuurlijk, als je een kleurdisplay wilt, kan een laag RGB kleurfilter in een LCD-cel gemaakt worden. Een touchpanel kan ook voor een LCD-display toegevoegd worden.

Hoe LCD's Werken

De eerste LCD-paneltechnologie in massaproductie heet TN (twisted nematic). Het principe achter LCD's is dat wanneer geen elektrisch veld aan de vloeibare kristalmoleculen wordt toegepast, de moleculen 90 graden draaien in de LCD-cel. Wanneer het licht ofwel van omgevingslicht of van de backlight door de eerste polarisator gaat, wordt het licht gepolariseerd en gedraaid met de vloeibare kristalmoleculaire laag. Wanneer het de tweede polarisator bereikt, wordt het geblokkeerd. De kijker ziet het display als zwart.

Wanneer een elektrisch veld aan de vloeibare kristalmoleculen wordt toegepast, worden ze ontwreven. Wanneer het gepolariseerde licht de laag vloeibare kristalmoleculen bereikt, gaat het licht recht door zonder gedraaid te worden. Wanneer het de tweede polarisator bereikt, zal het ook doorlaten, wat betekent dat de kijker het display als helder ziet. Omdat LCD-technologie elektrisch velden gebruikt in plaats van elektrische stroom (elektronen doorlaten), heeft het een laag stroomverbruik.

Wat Veroorzaakt Image Sticking?

De oorzaak van LCD image sticking is te wijten aan een accumulatie van ionische verontreinigingen binnen het vloeibare kristalmateriaal. Wanneer lichte DC-spanning optreedt, zullen de geladen verontreinigingen de elektroden verplaatsen en een omgekeerd spanningsveld opbouwen. Wanneer de stroom verwijderd wordt, zal de omgekeerde spanning in werking treden om de LCD-moleculen anders te laten draaien dan het andere deel van de LCD, wat zichtbaar wordt als image sticking. Hoe langer de tijd, hoe meer verontreinigingen migreren, hoe groter de omgekeerde spanning zal zijn, en hoe erger de image sticking zal verschijnen.

Hoe Image Sticking Kwaliteit Te Testen

Met behulp van het zwart/wit schaakbord beeld getoond hierboven:

1. Statisch beeld tonen gedurende 2 uur, dan veranderen naar 50% grijs voor 1 min. Gebruik een 8% neutrale dichtheidsfilter om te checken of het OK is.
2. Statisch beeld tonen gedurende 8 uur, stroom uit voor 30 minuten, dan veranderen naar 50% grijs met een 8% neutrale dichtheidsfilter.

Hoe Image Sticking Te Voorkomen

• Probeer geen "vast" beeld op het TFT LCD-display te gebruiken voor meer dan 2 uur.

• Gebruik een schermbeveiliging wanneer het LCD-scherm niet gebruikt wordt voor meer dan 15 minuten, of schakel het display uit als het niet gebruikt wordt voor meer dan een uur.

• Als een statisch beeld getoond moet worden, probeer blokpatronen te gebruiken in plaats van duidelijke randlijnen. Probeer medium grijstinten te gebruiken en kleuren die symmetrisch zijn ten opzichte van het midden grijsniveau aan de grens van twee verschillende kleuren. Verschuif de randlijnen geleidelijk af en toe.

• Voor LCD-fabrikanten, probeer vloeibare kristalmaterialen beschermd te houden tegen lucht door stikstofgas of gedroogde lucht te gebruiken om het absorberen van vocht te voorkomen dat een enorme hoeveelheid verontreinigingen in het vloeibare kristalmateriaal kan creëren, aangezien water een uitstekende oplosmiddel is. Het controleren van de vochtigheid van de fabriek is ook erg belangrijk, evenals het selecteren van de juiste vloeibare kristalmaterialen en hun fabrikanten. Verschillende vloeibare kristalmaterialen hebben verschillende vochtabsorptievermogens. Verschillende vloeibare kristalmateriaal fabrieken hebben verschillende mogelijkheden in termen van het controleren van verontreinigingen. Ondanks dat hoge zuiverheid hoge kosten kan betekenen, kan het gebruik van hogere zuiverheid vloeibare kristalmaterialen en het ontwerpen van de schakeling om DC in LCD-display drivers te elimineren, een image sticking probleem voorkomen.

Hoe Een Image Sticking Probleem Op Telossen

In tegenstelling tot het "burn-in" probleem dat veelvoorkomend is bij CRTs, is een image sticking probleem niet permanent. Het zal na enige tijd uiteindelijk herstellen. Een manier om het wissen van een bewaard beeld te versnellen is om een scherm aan te hebben in een alles-zwart patroon voor 4-6 uur. Als je het nog sneller wilt maken, kan het display in een omgeving met een temperatuur van ongeveer 35 tot 50°C voor 1-2 uur gezet worden. Aangezien deze verhoogde temperatuur binnen de werktemperatuurbereik valt, zal het de LCD-panelen niet beschadigen.

Dit artikel is geschreven door Bill Cheung, Engineering Lead en Marketing Manager, Orient Display (Bellevue, WA). Voor meer informatie, bezoek hier.