Понимание застревания изображения в ЖК-дисплеях: причины, тесты и исправления

ЖК-дисплей (жидкокристаллический дисплей) — наиболее широко используемая дисплейная технология. Они применяются в автомобилях, бытовой технике, телекоммуникациях, домашних приборах, промышленности, потребительской электронике, военной технике и т.д. Но ЖК-дисплеи имеют некоторые недостатки, такие как медленный отклик, узкий угол обзора, низкая контрастность и т.д. Одно раздражающее явление, о котором часто жалуются пользователи — застревание изображения (image sticking).

Что такое застревание изображения

Если фиксированное изображение остается на дисплее длительное время, слабый контур этого изображения будет сохраняться на экране некоторое время перед тем, как окончательно исчезнет. Обычно это происходит на ЖК и плазменных экранах, но для нашего обсуждения мы сосредоточимся на TFT ЖК-дисплеях. Застревание изображения также называют «сохранением изображения», «остатковым образом», «призрачным образом» или «выгоранием».

Как устроены ЖК-дисплеи

Для лучшего понимания концепции застревания изображения необходимо понимать, как устроены ЖК-дисплеи и как они работают.

Экран ЖК включает тонкий слой жидкокристаллического материала, заключенный между двумя электродами на стеклянных подложках, с двумя поляризаторами по каждой стороне. Поляризатор — оптический фильтр, пропускающий световые волны определенной поляризации и блокирующий волны других поляризаций. Электроды должны быть прозрачными, поэтому самым популярным материалом является ITO (индиевый окись олова). Поскольку ЖК не может излучать свет сам, обычно за ЖК-экраном размещается подсветка для видимости в темной среде. Источники света для подсветки могут быть LED (светодиоды) или CCFL (лампы с холодным катодом). LED-подсветка наиболее популярна. Конечно, если нужен цветной дисплей, слой RGB цветового фильтра можно сделать в ЖК-ячейку. Сенсорная панель также может быть добавлена перед ЖК-дисплеем.

Как работают ЖК-дисплеи

Первая технология ЖК-панелей в массовом производстве называется TN (свернутый нематик). Принцип работы ЖК заключается в том, что когда электрическое поле не приложено к молекулам жидкого кристалла, молекулы поворачиваются на 90 градусов в ЖК-ячейке. Когда свет либо от окружающей среды, либо от подсветки проходит через первый поляризатор, свет поляризуется и сворачивается вместе со слоем молекул жидкого кристалла. Когда он достигает второго поляризатора, он блокируется. Наблюдатель видит дисплей как черный.

Когда электрическое поле приложено к молекулам жидкого кристалла, они разворачиваются. Когда поляризованный свет достигает слоя молекул жидкого кристалла, свет проходит прямо без сворачивания. Когда он достигает второго поляризатора, он также проходит, означая, что наблюдатель видит дисплей как яркий. Поскольку ЖК-технология использует электрические поля вместо электрического тока (прохождения электронов), у неё низкое потребление энергии.

Что вызывает застревание изображения

Причина застревания изображения в ЖК — накопление ионных примесей внутри жидкокристаллических материалов. Когда возникает небольшое постоянное напряжение (DC), заряженные примеси движутся к электродам и накапливают обратное напряжение. Когда питание удаляется, обратное напряжение заставляет молекулы ЖК сворачиваться иначе, чем в остальной части ЖК, что проявляется как застревание изображения. Чем дольше время, тем больше примесей мигрирует, тем больше обратное напряжение и тем хуже проявляется застревание.

Как тестировать качество застревания изображения

Используя черно-белое шахматное изображение, показанное выше:

1. Статическое изображение в течение 2 часов, затем переключение на 50% серого на 1 мин. Использовать 8% нейтральный плотностный фильтр для проверки.
2. Статическое изображение в течение 8 часов, выключение питания на 30 минут, затем переключение на 50% серого с 8% нейтральным плотностным фильтром.

Как избежать застревания изображения

• Постарайтесь не использовать «фиксированное» изображение на TFT ЖК-дисплее более 2 часов.

• Используйте экранную заставку, когда ЖК-экран не используется более 15 минут, или выключайте дисплей, если не используете его более часа.

• Если статическое изображение должно отображаться, старайтесь использовать блочные узоры вместо четких граничных линий. Старайтесь использовать средние серые оттенки и цвета, симметричные относительно среднего серого уровня на границе двух разных цветов. Постепенно смещайте граничные линии время от времени.

• Для производителей ЖК: старайтесь защищать жидкокристаллические материалы, экспонированные воздуху, используя азотный газ или сухой воздух для предотвращения поглощения влаги, которая может создать огромное количество примесей в материале ЖК, так как вода — отличный растворитель. Контроль влажности производства также очень важен, как и выбор правильных материалов ЖК и их производителей. Разные материалы ЖК имеют разные способности к поглощению влаги. Разные заводы имеют разные возможности по контролю примесей. Несмотря на то, что высокая чистота может означать высокую стоимость, использование более чистых материалов ЖК и проектирование схемы для устранения постоянного тока в драйверах ЖК-дисплеев может избежать проблемы застревания изображения.

Как исправить проблему застревания изображения

В отличие от проблемы «выгорания», распространенной для КИНОскопов, застревание изображения не является постоянным. Оно со временем восстановится само. Один из способов ускорить стирание удержанного изображения — включить экран с полностью черным узором на 4–6 часов. Если хотите сделать это еще быстрее, дисплей можно поместить в среду с температурой около 35–50 °C на 1–2 часа. Поскольку эта повышенная температура находится в рабочем диапазоне температур, она не повредит ЖК-панели.

Статью написал Билл Чанг, ведущий инженер и менеджер по маркетингу, Orient Display (Белвью, штат Вашингтон). Для получения дополнительной информации посетите .