画像の固着 — 原因、テスト、および解決策

LCD (液晶ディスプレイ) は、最も広く使用されているディスプレイ技術です。 LCD ディスプレイは、自動車、電化製品、通信、家電、産業用、家庭用電化製品、軍事などに使用されています。しかし、LCD ディスプレイには、応答が遅い、視野角が狭い、コントラストが低いなどのいくつかの欠点があります。ユーザーからよく苦情が寄せられる迷惑な現象の 1 つは、次のとおりです。画像貼り付け。

固定画像がディスプレイ上に長時間留まると、その画像のかすかな輪郭がしばらく画面上に残り、最終的には消えます。 通常、これは LCD およびプラズマ スクリーンで発生しますが、ここでは TFT LCD ディスプレイに焦点を当てて説明します。 焼き付きは、「残像」、「残像」、「ゴースト」、または「焼き付き」とも呼ばれます。

焼き付きの概念をよりよく理解するには、LCD がどのように構築され、どのように機能するかを理解する必要があります。

LCD スクリーンには、ガラス基板上の 2 つの電極の間に挟まれた液晶材料の薄層が含まれており、各面に 2 つの偏光子が付いています。 偏光子は、特定の偏光の光波を通過させ、他の偏光の光波をブロックする光学フィルターです。 電極は透明である必要があるため、最も一般的な材料は ITO (酸化インジウムスズ) です。 LCD はそれ自体が発光できないため、通常、暗い環境でも見えるように LCD 画面の後ろにバックライトが配置されます。 バックライトに使用される光源には、LED (発光ダイオード) または CCFL (冷陰極蛍光ランプ) があります。 LEDバックライトが最も人気があります。 もちろん、カラーディスプレイが必要な場合は、RGB カラーフィルターの層を LCD セルに作成できます。 LCDディスプレイの前にタッチパネルを追加することもできます。

量産化された最初の LCD パネル技術は TN (Twisted Nematic) と呼ばれます。 LCD の背後にある原理は、液晶分子に電界が印加されていないとき、分子は LCD セル内で 90 度ねじれるということです。 周囲光またはバックライトからの光が最初の偏光子を通過すると、光は偏光され、液晶分子層でねじれます。 2 番目の偏光子に到達するとブロックされます。 見る人にはディスプレイが黒く見えます。

液晶分子に電界がかかると、液晶分子のねじれが解けます。 偏光が液晶分子の層に到達すると、光はねじれずにそのまま通過します。 光が 2 番目の偏光子に到達すると、光も通過します。つまり、見る人にはディスプレイが明るく見えます。 LCD テクノロジーは電流の代わりに電界を使用する (電子が通過する) ため、消費電力が低くなります。

LCD 画像の焼き付きの原因は、液晶材料内のイオン性不純物の蓄積によるものです。 わずかな DC 電圧が発生すると、帯電した不純物が電極を動かし、逆電圧場を構築します。 電源が遮断されると、逆電圧が発生して、LCD 分子が LCD の他の部分とは異なるねじれを起こし、焼き付きとして現れます。 時間が長いほど、より多くの不純物が移動し、逆電圧が大きくなり、画像の焼き付きが悪化します。

上に示した黒/白のチェス ボードの画像を使用すると、次のようになります。

TFT LCD ディスプレイで「固定」画像を 2 時間以上使用しないようにしてください。

LCD 画面を 15 分以上使用しない場合はスクリーン セーバーを使用し、1 時間以上使用しない場合はディスプレイの電源を切ります。

静止画像を表示する必要がある場合は、明確な境界線の代わりにブロック パターンを使用するようにしてください。 中間のグレーの色相を使用し、2 つの異なる色の境界で中間のグレー レベルと対称的な色を使用するようにしてください。 時々、境界線を徐々にずらしてください。

LCD メーカーは、水は優れた溶媒であるため、液晶材料中に大量の不純物を生成する可能性のある水分の吸収を避けるために、窒素ガスまたは乾燥空気を使用して空気にさらされた液晶材料を保護するように努めてください。 適切な液晶材料とその製造業者を選択することと同様に、工場の湿度を制御することも非常に重要です。 液晶材料が異なれば、吸湿能力も異なります。 液晶材料工場が異なれば、不純物の制御に関する能力も異なります。 高純度は高コストを意味するという事実にもかかわらず、高純度の液晶材料を使用し、LCD ディスプレイ ドライバーの DC を除去する回路を設計することで、焼き付きの問題を回避できます。

CRT によくある「焼き付き」問題とは異なり、焼き付きの問題は永続的なものではありません。 しばらくすると最終的には回復します。 保存されたイメージを迅速に消去する 1 つの方法は、画面を真っ黒なパターンで 4 ～ 6 時間オンにしておく方法です。 さらに高速化したい場合は、ディスプレイを約 35 ～ 50°C の環境に 1 ～ 2 時間置くことができます。 この上昇温度は動作温度範囲内であるため、LCD パネルに損傷を与えることはありません。

この記事は、Orient Display (ワシントン州ベルビュー) のエンジニアリング リード兼マーケティング マネージャーである Bill Cheung によって書かれました。 詳細については、ここを参照してください。

この記事は、Photonics & Imaging Technology Magazine 2021 年 9 月号に初めて掲載されました。

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