2024年6月1日发(作者：绪津)
TFT-LCD液晶材料对显示残像的影响
摘要:分析了5种TFT-LCD液晶的组成,通过对这5种液晶所制成的TFT LCD
产品的面残像和线残像水平测定,分析了液晶的组成与线残像水平的关系。液晶
的极性越大,其稳定性越差,线残像水平越差;含有丁烯基苯类的液晶材料,稳定性
较差,线残像水平较差。
关键词:液晶;线残像;极性;稳定性
近年来新型显示器件,特别是以液晶显示器(LCD)为首的各种新型平板显示器
件(FPD)得到了迅速发展,液晶显示器作为重要的信息电子产品,变得日益举足轻
重。随着液晶产品拥有量的增大和使用的深入,人们对液晶产品的显示品质也提
出了更高的要求,一些以前鲜为人知的不良现象也为人们所认识并引起关注,残像
便是其中之一。所谓残像即影像残留,是在屏幕上长时间保持一幅静止的画面,液
晶由于受到长时间的驱动被极化,造成液晶分子不能在信号电压控制下正常偏转。
过一段时间,即便你改变显示画面的内容,屏幕上仍然可以看到以前那个静止图像
的痕迹,该现象也会随着时间的推移及画面的改变而有所减弱,最后达到消失。残
像大致可分为面残像和线残像。面残像是由于驱动电压和LCD Panel基板内部含
有直流成份,可由信号电压及变更设计来达到改善的目的。线残像是目前正在探
讨和解决的问题。这种图像残留不良程度大小与多方面因素有关,在大部分文献
中,一般都将该问题以离子模型进行讨论,本文主要通过不同厂家不同牌号的液晶
在残像实验中的不同结果,对TFT LCD所用的液晶材料进行分析讨论,从中寻找出
液晶材料对线残像影响的相对规律。
1 TFT-LCD工艺
一般来说,T FT LCD制备过程中的彩色滤光片采用外购模式,因此TFT LCD制
造的工艺流程主要包含以下3大工艺:阵列基板制备工艺:主要是在玻璃基板上通
过成膜技术、光刻技术、刻蚀技术等半导体技术形成薄膜晶休管阵列图形。液晶
盒制备工艺:主要是把已经制备好的彩色滤光片和阵列基板以单元像素为单位精
确对准后,利用封框胶密封,并在中间灌注液晶材料,同时切割成最终所需要的显
示屏尺寸的过程。模块组装工艺:主要是把已经制备好的单个液晶盒与外部驱动、
控制电路连接,同时把背光源模组、外框等零部件组装到一起的过程。经过模块
组装工序检测合格,形成了最终的TFT LCD模块产品。
2残像
水平测试条件及判别方法测试条件:50,5 5的黑白格检测图形,驱动状态;判
别方法:间隔24 h判别一次;不良标准:更换至中间灰度级,面残像Level3以上为
不良,线残像100 h以内为Level0,超过100 h,Lev el2以上为不良。
3结果与分析讨论
3.1线残像
水平测试结果将上述5种混合液晶在同一工艺条件下,制成液晶面板,测试其
线残像水平与时间的关系,结果可知:线残像水平随着时间的延长,并达到一定的
临界点时迅速增高,不同的混合液临界点时间差别较大。样品4在较短时间即48
h时,线残像水平数值达到0.70,判定为不合格品;样品1和样品3在100 h时间
段,线残像水平数值较低,即线残像水平理想,但随着时间的延长,线残像水平数值
急剧增高,达到Level2.3,判为不良;样品2和样品5,随着时间的延长,线残像水
平数值增高平缓,线残像水平较好。根据混合液晶的组成和线残像水平,我们可以
得到如下结果:(1)较大,极性较强的混合液晶,线残像水平数值随着时间的延长急
剧增高。较大的混合液晶中,含有大量极性较强的单体液晶材料,如样品1中含有
CF2O类三环或四环化合物和联苯、三联苯等多氟化合物共计52.5%;样品3中含
有强极性CF2O类三环或四环化合物、联苯、三联苯等多氟化合物和中等极性环
己基苯、联苯或三联苯类含氟化合物共计34.5%,低极性环己基苯、联苯或三联苯
类等共计11.5%。由于混合液晶中含有极性单体液晶比例较高,而极性物质的导电
性较好,且在长期的电流作用下,稳定性较差,因此随着时间的延长,部分极性物质
在电流的作用下,少量发生分解,使得混合液晶中离子浓度的增加,产生离子在电
极表面的积聚,即反响电场的存在,从而引起显示器件的残像水平的增大,并且随
着时间的延长,急剧增大。(2)含有丁烯基苯类的混合液晶,稳定性较差,线残像水
平数值的时间临界点较短。样品2和样品4混合液晶的强极性、中等极性和非极
性单体液晶的含量基本相同,样品4混合液晶的为2.9,小于样品2混合液晶,但样
品4稳定性较差,线残像水平数值的时间临界点较短。分析样品2和样品4混合
液晶的组成可知,二者强极性、中等极性和非极性单体液晶的含量基本相同,特别
是混合液晶中的强极性和非极性单体液晶的结构完全一致,且中等极性的单体液
晶类别和含量基本相同,他们都使用侧向含氟的三联苯,但使用单体液晶的具体结
构却有很大差别。在样品2混合液晶中主要使用饱和烷基链三联苯类,而在样品4
混合液晶中主要使用丁烯基三联苯类。我们认为丁烯基三联苯类稳定性较差,导
致样品4混合液晶线残像水平数值的时间临界点较短。因为当丁烯基与苯环相连
时,在电流和在混合液晶中少量离子的作用下,该类单体液晶容易发生下列化学变
化,即在离子和电流的作用下,产生正碳离子,且正碳离子在烷基链中传递,产生大
量被苯环稳定的正碳离子,从而引起显示器件的残像水平的增大。样品2和样品5
混合液晶的极性基本相当,在4左右,样品5线残像水平数值的时间临界点相对较
短,且稳定性相对较差。这可以利用上述的理由进行解释,因样品5含有大量的丁
烯基三联苯,致使样品5的稳定性相对较差。
3.2面残像
水平测试结果将上述5种混合液晶在相同工艺条件下,制成液晶面板,测试其
线残像水平与时间的关系。除样品5以外,其他4种混合液晶的面残像水平基本
相当,并满足显示技术的要求。面残像水平与液晶材料的组成关联度较低,主要与
驱动电压和LCD基板内部含有直流成份有关,可以通过改进信号电压和变更设计
而得到改善。
4结论
通过5种不同组成和性能的混合液晶的结构分析、线残像水平测试和结果分
析,可以得到下列结论:(1)混合液晶的极性越大,其稳定性越差,线残像水平越
差;(2)含有链烯基苯类的单体液晶材料,稳定性较差,线残像水平较差。
参考文献：
[1] 王猛,张彬,韦德泉,梁兰菊,宗明吉,刘凤收.不同光滑度立方体氧化铁对
液晶电光性能的改善,2019(6):690-697.
[2] 童芬,郭小军.负性液晶在FFS模式下的残像研究,2015(3):393-398.
[3] 刘晓那,宋勇志,徐长健,周波,马国靖,陈松飞,袁剑峰,林承武,邵喜斌.
配向膜材料与面残影的关联性研究,2014(3):317-321.
[4] 焦峰,王海宏.TFT-LCD残像原理与分析-加强篇二,2012(6):17-22.
[5] Yonghwan Shin,Minsik Jung,Baekkyun Analysis Method of
Image Sticking of LCD,2017(2):800~803.
[6] Hirano tion studies of the Fringe-field
switching mode's electrical properties,2017:56~65..
[7]毛银芹,冯洁,李红梅,贾闯,庞运超.“眼睛与眼镜”演示仪的设计与制
作,2019(4):60-62.
[8] 王志龙,樊萍,徐静,李博文.荧光分光光度法测定水中示踪剂荧光素钠示
踪剂,2019(4):232-237.
[9] 黄葛鸿.手持式光路显示仪的制作及应用,2019(5):51-53.
2024年6月1日发(作者：绪津)
TFT-LCD液晶材料对显示残像的影响
摘要:分析了5种TFT-LCD液晶的组成,通过对这5种液晶所制成的TFT LCD
产品的面残像和线残像水平测定,分析了液晶的组成与线残像水平的关系。液晶
的极性越大,其稳定性越差,线残像水平越差;含有丁烯基苯类的液晶材料,稳定性
较差,线残像水平较差。
关键词:液晶;线残像;极性;稳定性
近年来新型显示器件,特别是以液晶显示器(LCD)为首的各种新型平板显示器
件(FPD)得到了迅速发展,液晶显示器作为重要的信息电子产品,变得日益举足轻
重。随着液晶产品拥有量的增大和使用的深入,人们对液晶产品的显示品质也提
出了更高的要求,一些以前鲜为人知的不良现象也为人们所认识并引起关注,残像
便是其中之一。所谓残像即影像残留,是在屏幕上长时间保持一幅静止的画面,液
晶由于受到长时间的驱动被极化,造成液晶分子不能在信号电压控制下正常偏转。
过一段时间,即便你改变显示画面的内容,屏幕上仍然可以看到以前那个静止图像
的痕迹,该现象也会随着时间的推移及画面的改变而有所减弱,最后达到消失。残
像大致可分为面残像和线残像。面残像是由于驱动电压和LCD Panel基板内部含
有直流成份,可由信号电压及变更设计来达到改善的目的。线残像是目前正在探
讨和解决的问题。这种图像残留不良程度大小与多方面因素有关,在大部分文献
中,一般都将该问题以离子模型进行讨论,本文主要通过不同厂家不同牌号的液晶
在残像实验中的不同结果,对TFT LCD所用的液晶材料进行分析讨论,从中寻找出
液晶材料对线残像影响的相对规律。
1 TFT-LCD工艺
一般来说,T FT LCD制备过程中的彩色滤光片采用外购模式,因此TFT LCD制
造的工艺流程主要包含以下3大工艺:阵列基板制备工艺:主要是在玻璃基板上通
过成膜技术、光刻技术、刻蚀技术等半导体技术形成薄膜晶休管阵列图形。液晶
盒制备工艺:主要是把已经制备好的彩色滤光片和阵列基板以单元像素为单位精
确对准后,利用封框胶密封,并在中间灌注液晶材料,同时切割成最终所需要的显
示屏尺寸的过程。模块组装工艺:主要是把已经制备好的单个液晶盒与外部驱动、
控制电路连接,同时把背光源模组、外框等零部件组装到一起的过程。经过模块
组装工序检测合格,形成了最终的TFT LCD模块产品。
2残像
水平测试条件及判别方法测试条件:50,5 5的黑白格检测图形,驱动状态;判
别方法:间隔24 h判别一次;不良标准:更换至中间灰度级,面残像Level3以上为
不良,线残像100 h以内为Level0,超过100 h,Lev el2以上为不良。
3结果与分析讨论
3.1线残像
水平测试结果将上述5种混合液晶在同一工艺条件下,制成液晶面板,测试其
线残像水平与时间的关系,结果可知:线残像水平随着时间的延长,并达到一定的
临界点时迅速增高,不同的混合液临界点时间差别较大。样品4在较短时间即48
h时,线残像水平数值达到0.70,判定为不合格品;样品1和样品3在100 h时间
段,线残像水平数值较低,即线残像水平理想,但随着时间的延长,线残像水平数值
急剧增高,达到Level2.3,判为不良;样品2和样品5,随着时间的延长,线残像水
平数值增高平缓,线残像水平较好。根据混合液晶的组成和线残像水平,我们可以
得到如下结果:(1)较大,极性较强的混合液晶,线残像水平数值随着时间的延长急
剧增高。较大的混合液晶中,含有大量极性较强的单体液晶材料,如样品1中含有
CF2O类三环或四环化合物和联苯、三联苯等多氟化合物共计52.5%;样品3中含
有强极性CF2O类三环或四环化合物、联苯、三联苯等多氟化合物和中等极性环
己基苯、联苯或三联苯类含氟化合物共计34.5%,低极性环己基苯、联苯或三联苯
类等共计11.5%。由于混合液晶中含有极性单体液晶比例较高,而极性物质的导电
性较好,且在长期的电流作用下,稳定性较差,因此随着时间的延长,部分极性物质
在电流的作用下,少量发生分解,使得混合液晶中离子浓度的增加,产生离子在电
极表面的积聚,即反响电场的存在,从而引起显示器件的残像水平的增大,并且随
着时间的延长,急剧增大。(2)含有丁烯基苯类的混合液晶,稳定性较差,线残像水
平数值的时间临界点较短。样品2和样品4混合液晶的强极性、中等极性和非极
性单体液晶的含量基本相同,样品4混合液晶的为2.9,小于样品2混合液晶,但样
品4稳定性较差,线残像水平数值的时间临界点较短。分析样品2和样品4混合
液晶的组成可知,二者强极性、中等极性和非极性单体液晶的含量基本相同,特别
是混合液晶中的强极性和非极性单体液晶的结构完全一致,且中等极性的单体液
晶类别和含量基本相同,他们都使用侧向含氟的三联苯,但使用单体液晶的具体结
构却有很大差别。在样品2混合液晶中主要使用饱和烷基链三联苯类,而在样品4
混合液晶中主要使用丁烯基三联苯类。我们认为丁烯基三联苯类稳定性较差,导
致样品4混合液晶线残像水平数值的时间临界点较短。因为当丁烯基与苯环相连
时,在电流和在混合液晶中少量离子的作用下,该类单体液晶容易发生下列化学变
化,即在离子和电流的作用下,产生正碳离子,且正碳离子在烷基链中传递,产生大
量被苯环稳定的正碳离子,从而引起显示器件的残像水平的增大。样品2和样品5
混合液晶的极性基本相当,在4左右,样品5线残像水平数值的时间临界点相对较
短,且稳定性相对较差。这可以利用上述的理由进行解释,因样品5含有大量的丁
烯基三联苯,致使样品5的稳定性相对较差。
3.2面残像
水平测试结果将上述5种混合液晶在相同工艺条件下,制成液晶面板,测试其
线残像水平与时间的关系。除样品5以外,其他4种混合液晶的面残像水平基本
相当,并满足显示技术的要求。面残像水平与液晶材料的组成关联度较低,主要与
驱动电压和LCD基板内部含有直流成份有关,可以通过改进信号电压和变更设计
而得到改善。
4结论
通过5种不同组成和性能的混合液晶的结构分析、线残像水平测试和结果分
析,可以得到下列结论:(1)混合液晶的极性越大,其稳定性越差,线残像水平越
差;(2)含有链烯基苯类的单体液晶材料,稳定性较差,线残像水平较差。
参考文献：
[1] 王猛,张彬,韦德泉,梁兰菊,宗明吉,刘凤收.不同光滑度立方体氧化铁对
液晶电光性能的改善,2019(6):690-697.
[2] 童芬,郭小军.负性液晶在FFS模式下的残像研究,2015(3):393-398.
[3] 刘晓那,宋勇志,徐长健,周波,马国靖,陈松飞,袁剑峰,林承武,邵喜斌.
配向膜材料与面残影的关联性研究,2014(3):317-321.
[4] 焦峰,王海宏.TFT-LCD残像原理与分析-加强篇二,2012(6):17-22.
[5] Yonghwan Shin,Minsik Jung,Baekkyun Analysis Method of
Image Sticking of LCD,2017(2):800~803.
[6] Hirano tion studies of the Fringe-field
switching mode's electrical properties,2017:56~65..
[7]毛银芹,冯洁,李红梅,贾闯,庞运超.“眼睛与眼镜”演示仪的设计与制
作,2019(4):60-62.
[8] 王志龙,樊萍,徐静,李博文.荧光分光光度法测定水中示踪剂荧光素钠示
踪剂,2019(4):232-237.
[9] 黄葛鸿.手持式光路显示仪的制作及应用,2019(5):51-53.