Analisi e soluzioni comuni ai problemi di adesione delle immagini LCD
1. Cos'è l'immagine bloccata sul display LCD
L'Image Sticking si riferisce alla persistenza di un'immagine statica su uno schermo anche dopo che il contenuto è cambiato. Image Sticking, Image Retention, Residual Image e talvolta indicato anche come fenomeno di invecchiamento dello schermo (Burn-In), sono termini usati per descrivere l'effetto delle immagini statiche sulle successive visualizzazioni di immagini. Ciò può comportare la rapida scomparsa del contenuto statico precedente o la permanenza temporanea di immagini invecchiate.
2.Le definizioni e le cause dell'immagine bloccata
Nei display TFT (Thin Film Transistor), il cristallo liquido (LC) è un materiale con proprietà polari. Un campo elettrico può provocarne la torsione corrispondente.
Nei display TFT (Thin Film Transistor), i cristalli liquidi (LC) devono essere alimentati da corrente alternata (AC). Se venisse utilizzata la corrente continua (CC), interromperebbe la polarità dei cristalli. In realtà non esiste una corrente alternata perfettamente simmetrica. Quando si guidano continuamente i pixel di un TFT, piccoli squilibri intrinseci attirano ioni liberi verso gli elettrodi interni. Questi ioni adsorbiti sugli elettrodi interni creano un effetto di guida simile a una combinazione di CC e CA.
Nella fabbricazione dei display, ci sono 3 ragioni principali che possono causare la persistenza delle immagini.
(1) Capacità di allineamento insufficiente
Il materiale PI (poliimmide) è responsabile dell'allineamento dei cristalli liquidi. I cristalli liquidi nell'area della griglia bianca ruotano, mentre quelli nell'area della griglia nera no. La rotazione dei cristalli liquidi è influenzata sia dal campo elettrico esterno che dalle forze intermolecolari. La forza di interazione tra le molecole PI (poliimmide) sulla superficie del cristallo liquido è maggiore della forza del campo elettrico esterno, quindi le molecole di cristallo liquido sulla superficie non ruotano. Più ci si avvicina allo strato intermedio, maggiore è l'effetto del campo elettrico esterno sui cristalli liquidi e l'angolo di rotazione si avvicina al valore teorico. Durante l'emissione continua del segnale, i cristalli liquidi nell'area della griglia bianca influenzano i cristalli liquidi superficiali attraverso forze intermolecolari (forza elettrostatica e forza di dispersione). Se la capacità di allineamento della pellicola PI è scarsa, l'angolo di pre-inclinazione dei cristalli liquidi superficiali cambierà mentre i cristalli liquidi ruotano. Nella Figura C, quando si passa a un'immagine in scala di grigi, poiché l'angolo di pre-inclinazione dei cristalli liquidi nell'area della griglia bianca ha deviato da quello dell'area della griglia nera, sotto la stessa tensione in scala di grigi, i cristalli liquidi nella regione in cui si è verificata una deviazione dell'angolo, è più probabile che ruoti fino all'angolo teorico, con conseguente aumento della trasmittanza e conseguente persistenza dell'immagine.
(2) Impurità del materiale a cristalli liquidi
Il pilotaggio asimmetrico della corrente alternata (CA) avviene nell'area dei pixel e la parte della tensione che devia dal centro è la polarizzazione della corrente continua (CC). La polarizzazione CC attira gli ioni impurità all'interno dello schermo, causando un accumulo di ioni e una conseguente polarizzazione CC residua. Quando si passa da uno schermo all'altro, a causa dell'effetto della polarizzazione CC residua, le molecole di cristalli liquidi influenzate dagli ioni non riescono a mantenere lo stato richiesto dal progetto, causando differenze di luminosità tra le aree con accumulo di ioni e altre regioni, portando a una persistenza indesiderata dell'immagine.
(3) Distorsione della forma d'onda guida
Applicando tensioni diverse, l'angolo di rotazione delle molecole di cristalli liquidi può essere controllato per visualizzare immagini diverse. Qui è necessario introdurre i concetti di valore γ e Vcom.
In termini semplici, il valore γ divide la transizione dal bianco al nero in 2 alla potenza di N (6 o 8) parti uguali. La tensione γ viene utilizzata per controllare la gradazione del display, solitamente divisa in G0 fino a G14. La prima tensione γ e l'ultima tensione γ rappresentano lo stesso livello di grigio, ma corrispondono rispettivamente a tensioni positive e negative.
Per prevenire la formazione di deviazioni inerziali nelle molecole di cristalli liquidi, è necessario il controllo dinamico della tensione. La tensione Vcom è la tensione di riferimento nel punto medio tra G0 e G14. Nello specifico, Vcom è solitamente posizionato tra la prima e l'ultima tensione γ. Tuttavia, in pratica, a causa delle differenze nei circuiti periferici, è necessario regolare la corrispondenza tra le tensioni Vcom e γ. Quando Vcom viene regolato sul suo valore ottimale, le tensioni dei fotogrammi positivo e negativo dei pixel sono simmetriche, risultando in una luminosità uguale sia per i fotogrammi positivi che per quelli negativi. Tuttavia, quando Vcom si discosta dal valore centrale, la differenza di tensione tra i fotogrammi positivi e negativi dei pixel non è più la stessa, portando ad un cambiamento di luminosità tra i fotogrammi positivi e negativi.
Quando la tensione Vcom è impostata in modo errato, può causare l'assorbimento di ioni carichi all'interno dei cristalli liquidi sulle estremità superiore e inferiore del vetro, formando un campo elettrico intrinseco. Dopo aver cambiato lo schermo, questi ioni potrebbero non essere rilasciati immediatamente oppure le molecole di cristalli liquidi potrebbero disordinarsi durante le transizioni di stato, impedendo alle molecole di cristalli liquidi di ruotare immediatamente fino all'angolo desiderato.
3.Test di adesione dell'immagine LCD TFT
Di seguito viene fornito un metodo di test rapido:
Temperatura ambiente; Visualizzazione di uno schema a scacchiera in bianco e nero (ogni quadrato circa 60×60 pixel); Visualizzazione statica per 30 minuti. Visualizzazione a schermo intero 128 (50%) grigio; dopo aver atteso per 10 secondi, nessuna immagine fantasma visibile viene considerata qualificata.
(Nota: questo è un test di affidabilità distruttivo, non un test di routine.)
In un TFT con bianco normale, le aree bianche ricevono la tensione di pilotaggio minima, mentre le aree nere ricevono la tensione di pilotaggio massima. Gli ioni liberi all'interno del TFT hanno maggiori probabilità di essere attratti dalle aree nere (quelle con una tensione di pilotaggio più elevata). Quando si visualizza a schermo intero il grigio 128 (50%), l'intero schermo utilizzerà la stessa tensione di pilotaggio, facendo sì che gli ioni lascino rapidamente le loro posizioni precedentemente attratte. Inoltre, quando si visualizza il grigio 128 (50%) a schermo intero, è più probabile che si notino anomalie nella visualizzazione.
4. Metodi comuni per risolvere i problemi di persistenza delle immagini
1) Screensaver: Quando il sistema è inattivo, i pixel del TFT visualizzano contenuti diversi, visualizzando uno screensaver in movimento o cambiando periodicamente contenuto, per evitare di visualizzare immagini statiche per più di 20 minuti.
2) Se l'immagine persiste già, lasciare il TFT spento per diverse ore presenta un'opportunità di ripristino; (in alcuni casi il ripristino può richiedere fino a 48 ore). Oppure creare un'immagine completamente bianca e spostarla sullo schermo per diverse ore senza accendere la retroilluminazione. Sono disponibili online molti software di riparazione delle immagini incollate che potrebbero essere utili. Una volta che si verifica l'effetto ghosting, diventa più probabile che si ripeta, quindi sono necessarie misure proattive per prevenire la ricomparsa dell'immagine fissata sui display LCD TFT.
3) La regolazione della tensione Vcom in modo che corrisponda alla tensione γ aiuta a prevenire l'effetto fantasma causato dalla tensione residua nelle molecole di cristalli liquidi.
4) Regolare i tempi di scarica per garantire un rapido rilascio della tensione residua nelle molecole di cristalli liquidi. Nella progettazione dei circuiti, le tensioni specializzate vengono generalmente utilizzate per controllare la prima e l'ultima tensione γ. Qui, VGH e VGL rappresentano rispettivamente G0 e G14. Se la scarica di VGH e VGL è lenta durante la sospensione del sistema, può anche verificarsi una tensione residua eccessiva nelle molecole di cristalli liquidi. Quando il sistema si riattiva, è possibile che si verifichi l'effetto ghosting.
5) L'adesione delle immagini sugli schermi LCD rientra in genere nella categoria dei difetti funzionali dei display LCD e richiede che i produttori di pannelli LCD effettuino delle regolazioni. In generale, i rinomati produttori di display LCD che utilizzano materiale PI per l'allineamento dell'orientamento di alta qualità e materiale a cristalli liquidi ad elevata purezza riducono la possibilità che l'immagine si attacchi.
• Innanzitutto, è importante verificare se le impostazioni attuali di VSPR/VSNR soddisfano i requisiti del vetro.
• Verificare il valore VCOM ottimale, che può essere determinato misurando il valore dello sfarfallio utilizzando CA210. Un valore di sfarfallio più piccolo indica un valore VCOM migliore.
• Eseguire nuovamente la scansione della gamma e osservare se l'effetto ghosting persiste.
• Gamma asimmetrica: in genere, ottimizzazione della gamma simmetrica, dove i valori assoluti delle tensioni positive e negative per ciascun livello di grigio sono uguali. Questo approccio si basa sul fatto che la curva VT del vetro LCD è simmetrica. Tuttavia, se la curva VT del vetro è asimmetrica, è necessaria la regolazione della gamma asimmetrica.
• Curva VT: una curva che rappresenta la relazione tra la tensione dei cristalli liquidi e la trasmittanza.
• La gamma asimmetrica si verifica generalmente in due scenari: 1) Offset generale della polarità: in questo caso, una polarità viene spostata complessivamente. Per risolvere questo stato sono necessarie modifiche a VSPR/VSNR. 2) Offset di ordine singolo o multiplo: in questo scenario, punti specifici sulla curva gamma necessitano di aggiustamenti della tensione per affrontare l'offset.
