摘 要：残像是TFT-LCD的一种显示特性，主要表现为当液晶显示器长时间显示同一个画面，在把画面切换到下一个画面时，原先的画面会残留在下一个画面中。文章基础篇系统地介绍TFT-LCD残像的分类、发生机理、试验条件、判定方法和对策方向，为改善相应的显示残像问题提供较佳的处理方案。
关键词： 液晶显示器；残像
中图分类号：TN141.9；TN873+.93 文献标识码：A
The Theory and Analysis of TFT-LCD Image Sticking(Basis)
JIAO Feng, WANG Hai-hong
(Nanjing CEC PANDA LCD Technology Co., Ltd. R&D Center, Nanjing Jiangsu 210033, China)
Abstract: Image Sticking is a display behavior of TFT-LCD. Mainly expressed when a static image remains displayed on the same screen for a long time, the original image will be left when the screen switches to the next image. The basis of this article will systematically introduce classification, mechanism, experiment conditions, judgment and improvement of TFT-LCD image sticking, to obtain a better image sticking improvement solution.
Keywords: TFT-LCD; image sticking
引 言
近年来液晶显示器以其低工作电压、低功耗、低辐射、低空间占有率以及轻薄美观等优势，不断普及，已成为市场的主流。随着人们的认识水平和对显示要求的不断提高，对于显示性能也提出了越来越高的要求，如高亮度、高对比度、高响应速度等，而且对于整个显示器的画质，如姆拉、残像的要求也越来越苛刻。而残像问题一直影响着TFT-LCD的画面品质，尤其是长期画面品质的重要问题之一[1-3]。本文的基础篇将较系统地介绍TFT-LCD残像的分类、发生机理、对策方向、试验条件和判定方法，以提供相关残像问题的最佳处理方案。
1 何谓残像
当液晶显示器长时间显示同一个画面，在把画面切换到下一个画面时，原先的画面会残留在下一个画面中，这种现象就称为残像。图1所示为黑白阶调棋格画面切换到其它阶调全画面后的残像，残像也称为Image Sticking、残留影像、烧付、烧痕等。
2 残像分类
残像的分类方法有很多，一般认为可以按形状、时间和发生机理来进行分类，图2所示为残像的一般分类说明。
还有一种定义叫正残像与负残像。如图3所示，黑白阶调棋格画面切换到其它阶调后，如果对应原来黑阶调的地方相比其它阶调黑，对应原来白阶调的地方相比其它阶调白，这个残像就称为正残像；如果对应原来黑阶调的地方相比其它阶调白，对应原来白阶调的地方相比其它阶调黑，这个残像就称为负残像。
3 残像发生机理
3.1 Simi（染Stain）发生机理
Simi是一种由聚集和吸着的离子形成附加电场导致的液晶分子偏转异常形成漏光区域的现象。Simi又称为染和Stain，一般集中在不同电压区域的边界处，相比姆拉看上去图形较小，颜色较轻微。通常在Panel内部因为Cell部材或者Process的原因存在一些Ion物质（如液晶材、封框胶、柱状间隙子、彩膜色层、配向膜或C/R氛围中的无机Ion、有机物成分等），这些离子性物质受到Panel内各区域电压差形成的电场而移动聚集，形成附加电场导致漏光。
如图4所示，在行反转驱动的黑白阶调棋格画面下的黑白显示像素和黑显示像素间的电压差大区域，易汇聚离子性物质，形成Simi。
如图5所示，是Panel内分散的Ion受到电场影响吸附到配向膜上产生Simi的机理。在像素的晶体管区域的配向膜界面上吸着Ion后，晶体管开关特性将发生变化，导致显示特性变动形成Simi；显示区域的配向膜界面上吸着Ion后，将发生液晶Cell内的Charge Up导致阶调显示特性变动形成Simi。
综上所述，一般认为Simi发生的主要原因是Ion的聚集与吸着。
3.2 长期残像发生机理
长期残像是指同一画面长时间显示后形成的残像，一般恢复时间也较长。通常，液晶Cell驱动电压波形会由于Feed through电压或晶体管特性变动而含有Offset DC成分[4]。如图6所示，虽然使用交流驱动，但是由于存在的Feed through电压ΔVlc=・ΔVg是具有方向性的DC成分，这样等于在COM上加入了DC电压成分，使得实际施加在像素液晶上的AC电压是非对称的，形成附加电场导致残像的发生。
图7所示为液晶Cell内部的电位分布（DC电压成分），液晶Cell因为施加DC电压成分导致液晶内移动电荷定向聚集，这些电荷使配向膜产生诱电分极，吸着自由Ion产生电荷。在Stress初期时，DC电压施加后的电位几乎是直线坡度，因为配向膜的电阻较高，缓和的时间很长；在长时间Stress时，随着时间推移，配向膜内的电位坡度变大，配向膜内部因诱电分极产生电荷残留；在Stress Off后，诱电分极的一部分残留变成残留DC电压（ΔVlc"），另外的Ion吸着后也转换成残留DC。因此，当长时间进行这种方式的驱动后，直流成分将会在配向膜/液晶的界面引起诱电分极，从而导致残像的发生。
综上所述，一般认为长期残像发生的主要原因是DC电压成分导致的固定电荷造成的。
3.3 短期残像发生机理
短期残像是指同一画面短时间显示后形成的残像，一般恢复时间也较短。通常是由于液晶配向的状态不连续而导致。这种不连续状态我们称之为配向不安定[5-7]。如图8所示，初始未施加电压时，液晶分子整齐排列，配向状态是连续稳定的；当施加的电压超过阈值电压后，液晶分子开始沿着电场方向转动，这时液晶分子配向的状态还是连续的；当电压进一步加大后，液晶分子继续沿着电场方向转动，这时某些区域的液晶分子配向出现了不能连续的状态，即取向混乱（Disclination）或取向反扭曲（Reverse Tilt）状态，这将导致显示特性变动形成残像。
这种残像会随着施加的条件撤出而短时间内恢复。如图9所示，是在像素显示周边的段差部形成的液晶配向不连续状态的示意图，这里的反扭曲区域会随着电场强度的变小而减小或消失。
综上所述，一般认为短期残像发生的主要原因是液晶的配向异常（Disclination）。
4 残像试验条件和判定准则
根据残像的分类和发生的原因，试验条件和判定准则可以参考表1所列。
5 残像的对策方向
5.1 残像发生原因和对策方向
根据残像的分类和发生的原因，对策方向可以参考表2所列。
5.2 残像改善关联对策内容
根据残像的对策方向，所需的关联对策内容可以参考表3所列。
6 结 论
本文的基础篇系统地介绍了TFT-LCD残像的分类、发生机理、对策方向、试验条件和判定方法，在分析残像发生机理的过程中提出了对策方向，在一定程度上对此类问题的解决提供了帮助。
参考文献
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[6] 寺下慎一，三宅敢，宫地弘一等. 液晶显示装置和取向膜材料用聚合物[P]. 中国专利：ZL201110032725.5，2008-02-26.
[7] 寺下慎一，三宅敢，宫地弘一等. 液晶显示装置和取向膜材料用聚合物[P]. 中国专利：ZL201110032727.4，2008-02-26.省略。