基于某型產品的殘影特性分析

張傳森 苗蔚 范威

摘要 殘影即影像殘留，是長時間顯示同一靜止畫面，在改變顯示內容后殘留下之前畫面的現象。在所有的TFT-LCD顯示模式中，或重或輕地都存在殘影問題。IPS或AFFS顯示模式由于其特殊的平面電場結構，殘影問題相對于其它顯示模式更為突出。本文結合某型AFFS顯示模式產品研制過程中出現的殘影現象，對殘影出現的原因、影響殘影出現的因素作了簡要分析，可以舉一反三用做其他顯示模式的殘影分析。

【關鍵詞】殘影 TFT-LCD顯示模式 AFFS顯示模式

殘影按照畫面切換后出現的殘影狀態不同分為“線殘影”和“面殘影”。其中，面殘影最為常見、最受關注，一般所說的殘影就指面殘影。

面殘影是因為驅動電壓和基板內部含有直流電，可由信號電壓和變更設計來完善。線殘影是由于液晶盒內部含有游離離子，經過長時間固定顯示畫面，在固定電場作用下，往電場兩極移動，最終在配向膜表面聚集，當離子聚居到一定程度后，會使液晶產生極化現象，致使外部驅動電壓無法正?？刂埔壕幼?，若此時切換畫面，那些已經聚集的離子無法立刻離開配向膜表面，繼續對該區域的液晶產生作用，便會看到該區域顯示前一畫面的現象。

1 殘影產生的原因

近年來，隨著機載液晶顯示器的大批量生產，殘影現象也越來越普遍，并得到了軍廠的高度重視。形成殘影缺一不可的兩個并存因素：

（1）驅動上存在直流偏置電壓（簡稱DC偏置）：

（2）顯示屏內存在離子型不純物。

受到像素結構、工藝技術的限制，在像素區會出現交流驅動不對稱的地方，偏離對稱的那部分電壓就是DC偏置。由于液晶屏內存在離子型不純物，DC偏置就會吸引屏內的離子不純物，導致交流驅動不對稱的這個地方會形成殘留DC偏置。這樣，顯示畫面的部分區域中離子極性殘留下來。取消顯示畫面后，由于殘留DC偏置的作用，在顯示下一個不同畫面時，液晶分子受到離子的影響不能正確的保持設計所要求的排列狀態，看起來就像有前面畫面的殘留。只有經過很長時間，等到電極上的殘留極性散開后，殘留影像方能消失。

AFFS類的液晶屏出現殘影的主要原因：

（1）液晶盒制作時，盒內液晶材料含有雜質，會產生附加電場，影響液晶的偏轉，會產生殘影。AFFS類液晶屏的結構，如圖1所示。

此類屏采用的是TFT有源驅動，在子像素內存在一個液晶電容和一個存儲電容。由于AFFS的電極排列在同一面，工作時使用的是TFT基板上的是像素電極和COM電極之間的橫向電場，電場在面內呈不均一分布，這種不均一的電場很容易形成橫向DC偏置，產生殘影現象。

（2）液晶材料具有介電常數各向異性，這會使得液晶更易處于弛豫狀態，難以短時間內偏轉到正常位置。液晶分子兩端的固定電壓Vcom電壓和驅動電壓等電壓有離散性，即不同屏之間有差異，且Vcom隨環境溫度的改變會發生比較明顯的漂移。會產生附加電場，影響液晶的偏轉，產生殘影。

（3）液晶屏TFT設計不合理，例如未充分考慮寄生電容、各種分布電容及其相互間的耦合，也對殘影有影響。

2 殘影的影響因素

影響殘影的因素主要是時間、對比度、溫度，殘影的產生也是各個因素綜合的結果。

2.1 時間對殘影的影響

液晶屏點同一畫面的時間越長出現殘影的可能性越大，準確的說，是加載的同一畫面存在不同灰度等級，加載的時間越長，越易出現殘影，若加載純色場畫面則不會出現殘留影象，主要原因是由于加載同一畫面時，在寄生電容Cgs的作用下，殘留的DC偏置會積累的越來越多，表現為殘留影像。

2.2 對比度對殘影的影響

在研究液晶屏殘影現象是，發現部分公司的液晶屏通過降低對比度可以消弱殘影現象。其實本身是調整液晶屏黑場的電壓值，調高黑場亮度，使得殘影現象不明顯，但對比度與殘影沒有直接關系。

2.3 溫度對殘影的影響

關于環境溫度與殘影之間的關系，通過資料研究和結合實際中的應用，高溫情況下更易出現殘影，而常溫和低溫出現殘影的可能性更小。主要原因是由于高溫情況下殘留DC偏置若消失，需要的時間較常溫及低溫長。同時在高溫條件下，液晶的關斷電壓比常溫下更高，出現殘留DC電壓差更大，高溫下的殘留影像較常溫及低溫下消失需要的時間更長。

3 殘影的改善

針對以上產生殘影的原因及影響因素，可從以下幾個方面改善殘影現象。

（1）從工藝流程以及材料污染等客觀因素角度，通過提高液晶、配向膜等離子純度，盡量減少來自原材料和工藝流程的離子污染，可以降低由于外界污染導致的影像殘留;

（2）從材料本身性能角度，配向膜與液晶材料的優異匹配，有助于液晶面板內部存儲的殘余電荷的釋放，利于影像殘留的改善;

（3）在產品研制過程中，可采用動態畫面或周期性切換畫面進行試驗，降低殘影出現的概率。

4 結論

本文重點介紹了AFFS顯示模式液晶屏產生殘影的原因及影響因素，并結合產品研制實際，提出了改善殘影的相關措施，為解決殘影問題提供了參考依據，對機載產品殘影的改善具有指導性的作用。

參考文獻

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