基于某型产品的残影特性分析

张传森 苗蔚 范威

摘要 残影即影像残留，是长时间显示同一静止画面，在改变显示内容后残留下之前画面的现象。在所有的TFT-LCD显示模式中，或重或轻地都存在残影问题。IPS或AFFS显示模式由于其特殊的平面电场结构，残影问题相对于其它显示模式更为突出。本文结合某型AFFS显示模式产品研制过程中出现的残影现象，对残影出现的原因、影响残影出现的因素作了简要分析，可以举一反三用做其他显示模式的残影分析。

【关键词】残影 TFT-LCD显示模式 AFFS显示模式

残影按照画面切换后出现的残影状态不同分为“线残影”和“面残影”。其中，面残影最为常见、最受关注，一般所说的残影就指面残影。

面残影是因为驱动电压和基板内部含有直流电，可由信号电压和变更设计来完善。线残影是由于液晶盒内部含有游离离子，经过长时间固定显示画面，在固定电场作用下，往电场两极移动，最终在配向膜表面聚集，当离子聚居到一定程度后，会使液晶产生极化现象，致使外部驱动电压无法正常控制液晶动作，若此时切换画面，那些已经聚集的离子无法立刻离开配向膜表面，继续对该区域的液晶产生作用，便会看到该区域显示前一画面的现象。

1 残影产生的原因

近年来，随着机载液晶显示器的大批量生产，残影现象也越来越普遍，并得到了军厂的高度重视。形成残影缺一不可的两个并存因素：

（1）驱动上存在直流偏置电压（简称DC偏置）：

（2）显示屏内存在离子型不纯物。

受到像素结构、工艺技术的限制，在像素区会出现交流驱动不对称的地方，偏离对称的那部分电压就是DC偏置。由于液晶屏内存在离子型不纯物，DC偏置就会吸引屏内的离子不纯物，导致交流驱动不对称的这个地方会形成残留DC偏置。這样，显示画面的部分区域中离子极性残留下来。取消显示画面后，由于残留DC偏置的作用，在显示下一个不同画面时，液晶分子受到离子的影响不能正确的保持设计所要求的排列状态，看起来就像有前面画面的残留。只有经过很长时间，等到电极上的残留极性散开后，残留影像方能消失。

AFFS类的液晶屏出现残影的主要原因：

（1）液晶盒制作时，盒内液晶材料含有杂质，会产生附加电场，影响液晶的偏转，会产生残影。AFFS类液晶屏的结构，如图1所示。

此类屏采用的是TFT有源驱动，在子像素内存在一个液晶电容和一个存储电容。由于AFFS的电极排列在同一面，工作时使用的是TFT基板上的是像素电极和COM电极之间的横向电场，电场在面内呈不均一分布，这种不均一的电场很容易形成横向DC偏置，产生残影现象。

（2）液晶材料具有介电常数各向异性，这会使得液晶更易处于弛豫状态，难以短时间内偏转到正常位置。液晶分子两端的固定电压Vcom电压和驱动电压等电压有离散性，即不同屏之间有差异，且Vcom随环境温度的改变会发生比较明显的漂移。会产生附加电场，影响液晶的偏转，产生残影。

（3）液晶屏TFT设计不合理，例如未充分考虑寄生电容、各种分布电容及其相互间的耦合，也对残影有影响。

2 残影的影响因素

影响残影的因素主要是时间、对比度、温度，残影的产生也是各个因素综合的结果。

2.1 时间对残影的影响

液晶屏点同一画面的时间越长出现残影的可能性越大，准确的说，是加载的同一画面存在不同灰度等级，加载的时间越长，越易出现残影，若加载纯色场画面则不会出现残留影象，主要原因是由于加载同一画面时，在寄生电容Cgs的作用下，残留的DC偏置会积累的越来越多，表现为残留影像。

2.2 对比度对残影的影响

在研究液晶屏残影现象是，发现部分公司的液晶屏通过降低对比度可以消弱残影现象。其实本身是调整液晶屏黑场的电压值，调高黑场亮度，使得残影现象不明显，但对比度与残影没有直接关系。

2.3 温度对残影的影响

关于环境温度与残影之间的关系，通过资料研究和结合实际中的应用，高温情况下更易出现残影，而常温和低温出现残影的可能性更小。主要原因是由于高温情况下残留DC偏置若消失，需要的时间较常温及低温长。同时在高温条件下，液晶的关断电压比常温下更高，出现残留DC电压差更大，高温下的残留影像较常温及低温下消失需要的时间更长。

3 残影的改善

针对以上产生残影的原因及影响因素，可从以下几个方面改善残影现象。

（1）从工艺流程以及材料污染等客观因素角度，通过提高液晶、配向膜等离子纯度，尽量减少来自原材料和工艺流程的离子污染，可以降低由于外界污染导致的影像残留;

（2）从材料本身性能角度，配向膜与液晶材料的优异匹配，有助于液晶面板内部存储的残余电荷的释放，利于影像残留的改善;

（3）在产品研制过程中，可采用动态画面或周期性切换画面进行试验，降低残影出现的概率。

4 结论

本文重点介绍了AFFS显示模式液晶屏产生残影的原因及影响因素，并结合产品研制实际，提出了改善残影的相关措施，为解决残影问题提供了参考依据，对机载产品残影的改善具有指导性的作用。

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