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Diskussion über den Mechanismus der Bildung gelber Makula in TFT-LCD-Anzeigemodulen und Gegenmaßnahmen zur Verbesserung
2025-08-28
Diskussion über den Mechanismus der Bildung gelber Flecken in TFT-LCD-Anzeigemodulen und Gegenmaßnahmen zur Verbesserung
Bei TFT-LCD-Anzeigemodulen gibt es viele mit der optischen Anzeige zusammenhängende Defekte, wie z. B. White Float oder Lichtaustritt bei komplett schwarzen Bildern, COG-Mura bei bewegten Bildern, Graustufen-Frame-Mura und Gelbfärbung, Blaufärbung oder Verdunkelung bei weißen Bildern. Es gibt zahlreiche Ursachen für diese Mängel, und die Auswirkung und Akzeptanz jedes einzelnen ist sehr unterschiedlich. Einige Defekte sind stabil und verschlimmern sich im Laufe der Zeit nicht, während andere sich im Laufe der Zeit allmählich verschlechtern können. Daher ist es bei Defekten im Zusammenhang mit optischen Displays unerlässlich, zunächst die Grundursache zu identifizieren und anschließend eine Risikobewertung auf der Grundlage des zugrunde liegenden Mechanismus durchzuführen, um potenziell erhebliche Verluste zu verhindern.
Dieser Artikel konzentriert sich auf die Analyse von Fehlern im Zusammenhang mit der Leistung optischer LCD-Anzeigen, insbesondere „gelbe LCD-Flecken“. Es ist hauptsächlich in drei Teile unterteilt: das Phänomen und die Eigenschaften gelber LCD-Flecken, der Mechanismus der Bildung gelber Flecken sowie die häufigsten Ursachen und Gegenmaßnahmen zur Verbesserung gelber LCD-Flecken.
1. Phänomen und Eigenschaften von gelben LCD-Flecken
Gelbe LCD-Flecken: Typischerweise erscheinen unter einem weißen Bildschirm bestimmte lokale Bereiche gelb oder gelblich-braun im Vergleich zu umliegenden Bereichen im Hinblick auf das Erscheinungsbild des Displays. Dieses Phänomen weist normalerweise mehrere Schlüsselmerkmale auf:
●Gelbe LCD-Flecken haben eine unregelmäßige Form und erscheinen als lokalisierte Defekte, die sich häufig als fleckenförmige, streifenförmige oder rahmenförmige Muster darstellen. Darüber hinaus kommt es zu regionalen, nicht gleichmäßigen Vergilbungen über die gesamte Fläche. Je nach Form und Lage werden sie typischerweise als punktuelle Vergilbung, Vergilbung in Eckbereichen oder Vergilbung entlang der vier Kanten klassifiziert. Unterschiedliche Formen und Positionen gelber LCD-Flecken werden durch unterschiedliche zugrunde liegende Faktoren verursacht.
● Irreversibilität der gelben LCD-Flecken. Gelbe LCD-Flecken treten typischerweise auf, wenn das LCD-Modul äußerem Druck ausgesetzt wird, was zu physischen Schäden im Inneren des LCD-Panels führt. Sobald dieser Schaden auftritt, ist er in der Regel dauerhaft und verschwindet nicht spontan. Daher ist das Phänomen der gelben LCD-Flecken irreversibel.
●Die Farbe der gelben LCD-Flecken ist deutlich gelb und auffällig. Gelbe LCD-Flecken erscheinen normalerweise als auffälliges Gelb, Hellgelb oder Gelbbraun und bilden einen deutlichen Kontrast zu den weißen Bereichen um das LCD-Anzeigemodul.
2. Mechanismus der Bildung gelber LCD-Flecken
Unabhängig vom Aussehen, der Lage oder dem Schweregrad der gelben LCD-Flecken ist ihr zugrunde liegender Mechanismus im Wesentlichen derselbe. Bevor wir den Mechanismus der Bildung gelber Flecken diskutieren, ist es wichtig, zunächst den Zusammenhang zwischen der Durchlässigkeit eines LCD-Panels und seinem Zellabstand zu erklären. Es besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der LCD-Durchlässigkeit und dem Zellenabstand. Gemäß der Formel, die die LCD-Durchlässigkeit mit dem Zellabstand in Beziehung setzt, gilt: Wenn die effektive Doppelbrechung des Flüssigkristalls konstant ist, ist die Durchlässigkeit des LCD umso höher, je größer der Zellabstand ist. Wenn die Zelldicke ihren optimalen Wert erreicht hat, ist auch die Durchlässigkeit der drei Primärfarben – Rot, Grün und Blau (RGB) – auf ihrem idealen Niveau. Dadurch entsteht durch die Mischung dieser drei Farben weißes Licht und das LCD-Modul zeigt ein weißes Bild an.
Aufgrund der optischen Eigenschaften von Flüssigkristallen führen unterschiedliche LCD-Zellenabstände (Cell Gap) zu unterschiedlichen Transmissionsgraden für die drei Primärfarben – Rot (R), Grün (G) und Blau (B). Wenn der LCD-Zellenabstand größer wird, nimmt die Durchlässigkeit von blauem Licht (B) deutlich ab, während die Durchlässigkeit von rotem (R) und grünem (G) relativ hoch bleibt. Die Mischung aus rotem und grünem Licht erzeugt gelbes Licht, wodurch das LCD vergilbt erscheint. Wenn umgekehrt der Zellabstand kleiner wird, wird die Durchlässigkeit von blauem Licht dominant, was dazu führt, dass die Anzeige bläulich erscheint.
Daher ist der Mechanismus der Bildung gelber LCD-Flecken eine Vergrößerung des LCD-Zellenabstands. Die Hauptursache für diesen vergrößerten Zellabstand ist der von außen auf das LCD-Modul ausgeübte mechanische Druck, der den Flüssigkristall innerhalb der Zelle dazu zwingt, in die umliegenden Bereiche des komprimierten Bereichs zu wandern. In diesen Bereichen, in denen sich Flüssigkristalle ansammeln, wird der Zellspalt lokal gedehnt oder erweitert, was zu einer verringerten Durchlässigkeit für blaues Licht und zu einer lokalen Gelbfärbung führt, die als gelbe Flecken oder gelbliche Flecken auf dem Display erscheint.
3. Häufige Ursachen für gelbe LCD-Flecken und Gegenmaßnahmen zur Verbesserung
Während des gesamten Herstellungsprozesses von LCD-Anzeigemodulen und bei der Endproduktprüfung kann das LCD-Modul mechanischem Druck aus verschiedenen Quellen ausgesetzt sein. Die häufigsten Ursachen für gelbe Flecken aufgrund von Kompression sind jedoch typischerweise:
- Mechanische Kompression während der Zuverlässigkeitsprüfung des Endprodukts
- Kompression während des OCA-Klebeprozesses (Optically Clear Adhesive).
- Komprimierung während der LCD-Zellenmontage (Zellbefestigungsprozess)
● Komprimierung auf dem LCD während der mechanischen Prüfung des Endprodukts (Vergilbung an den Rändern)
Nach der Endmontage wird das komplette Gerät in der Regel verschiedenen mechanischen Tests unterzogen, um seine mechanische Leistung zu bewerten. Zu diesen Tests gehören im Allgemeinen Trommelrotations-, Mikrotropfen-, kontrollierte Tropfen- und Kompressionstests. Bei diesen mechanischen Tests können Faktoren wie die Menge an Flüssigkristallen im LCD-Panel, die Höhe und Dichte der Haupt-PS (Säulenabstandshalter), die Ebenheit des LCD-Moduls und des Gerätegehäuses, der Spalt in Z-Richtung zwischen dem LCD-Modul und dem Gehäuse sowie die strukturelle Festigkeit des Gehäuses zu einer mechanischen Kompression des LCD-Moduls führen. Diese Kompression kann zu einer lokalen Verformung des Zellspalts führen, was zu gelben Flecken führt – insbesondere an den vier Rändern des Displays.
--- Ursache der peripheren Vergilbung: Der spezifische Prozess, durch den mechanische Tests des gesamten Geräts zu gelben Flecken auf dem LCD-Modul führen, ist wie folgt (das Risiko der Bildung gelber Flecken ist beim Mikrotropfentest des gesamten Geräts am höchsten).
① Wenn die Gesamtdicke des LCD-Anzeigemoduls zu groß oder seine Ebenheit schlecht ist, führt dies zu einem kleineren Spalt in Z-Richtung zwischen dem Modul und dem Gerätegehäuse. Bei wiederholten mechanischen Tests am Gesamtgerät kann dieser kleine Spalt zu einer Kompression des LCD-Anzeigemoduls durch das Gehäuse führen.
② Wenn das LCD-Anzeigemodul komprimiert wird, werden typischerweise die Haupt-PS (Säulenabstandshalter) im zentralen Bereich des LCD komprimiert, wodurch sich der Zellabstand in der Mitte verringert. Allerdings enthält der Dichtungsrahmen an der Peripherie des LCDs PS, die für Halt sorgen, sodass das Haupt-PS in den umliegenden Bereichen weitgehend unkomprimiert bleibt.
③ Nachdem der zentrale Bereich des LCD komprimiert ist und der Zellabstand kleiner wird, fließt der Flüssigkristall und sammelt sich in Richtung der Ränder des LCD. Durch diese Ansammlung vergrößert sich der Zellabstand am Rand, was letztendlich zu Vergilbungsdefekten an den Rändern des LCD führt.
--- Verbesserungsmaßnahmen gegen periphere Vergilbung:
Um der Vergilbung an den Rändern des LCD entgegenzuwirken, werden in der Regel zwei Aspekte verbessert: 1. Verbesserung des LCD-Panels selbst, insbesondere Verbesserung der Stabilität des LCD-Zellenabstands; 2. Optimierung der Kompatibilität zwischen LCD-Modul und Gerätegehäuse. Gemeinsame Verbesserungsmaßnahmen:
① Reduzieren Sie die Menge an Flüssigkristallen in der LCD-Zelle. Wenn das Flüssigkristallvolumen verringert wird (wodurch seine Fähigkeit, den Zellspalt zu stützen, geschwächt wird und das PS zum primären Träger wird), wird das Haupt-PS unter den Anfangsbedingungen leichter komprimiert, wodurch der Höhenunterschied zwischen dem Haupt-PS und dem Sub-PS verringert wird. Wenn das LCD externem Druck ausgesetzt ist, kann sich das Haupt-PS schnell verformen und komprimieren, sodass das Sub-PS schnell eine wirksame Unterstützung bieten kann, um der externen Kraft zu widerstehen.
② Behalten Sie die Flüssigkristallmenge bei, erhöhen Sie jedoch die Höhe des Haupt-PS. Nach der Erhöhung der Höhe des Haupt-PS wird der komprimierbare Rand des Haupt-PS effektiv vergrößert, wenn das LCD einem externen Druck ausgesetzt wird. Dies trägt dazu bei, die Verringerung des Zellspalts im zentralen Bereich des LCD während der mechanischen Prüfung des gesamten Geräts zu unterdrücken und sorgt letztendlich für eine bessere Stabilität des Zellspalts in allen Bereichen innerhalb der LCD-Zelle.
③ Erhöhen Sie die PS-Dichte pro Flächeneinheit. Durch die Erhöhung der PS-Dichte wird die Widerstandsfähigkeit des LCDs gegen Druck und Verformung erhöht, was dazu beiträgt, die Stabilität des Zellspalts in allen Bereichen innerhalb der LCD-Zelle aufrechtzuerhalten
④ Stellen Sie sicher, dass zwischen dem LCD und dem Gerätegehäuse ein ausreichender Abstand in Z-Richtung vorhanden ist. Das Beibehalten der gesamten LCD-Dicke am unteren bis mittleren Ende des Toleranzbereichs, die Kontrolle der Ebenheit sowohl des LCD als auch des Gerätegehäuses und die Verbesserung der strukturellen Festigkeit des Gehäuses sind ebenfalls übliche Verbesserungsmaßnahmen, um die Vergilbung an den Rändern des LCD zu reduzieren.
● Komprimierung auf dem LCD während der vollständigen OCA-Laminierung (lokale Vergilbung)
Lokale Unebenheiten und Restspannungen während des OCA-Laminiervorgangs sind häufige Ursachen für eine lokale Vergilbung des LCD. Darüber hinaus können interne Störungen innerhalb des LCDs – wie z. B. eine übermäßige Dicke des Silikonklebers, zu dicker UV-Klebstoff oder über den Polarisator hinausragende leitfähige Silberpaste – häufig zu einer lokalen Vergilbung führen.
--- Ursache für lokalisierte Vergilbung:
Nehmen wir als Beispiel Unebenheiten nach der OCA-Laminierung: Wenn während des Weich-zu-Hart-Verbindungsprozesses ungleichmäßiger Druck ausgeübt wird, kann dies zu einer lokalen konkaven Verformung im OCA führen. Während der anschließenden Hart-zu-Hart-Laminierung und Vakuumpressung können diese konkaven Bereiche am LCD-Panel ziehen, was zu einer Vergrößerung des Zellabstands führt (ähnlich dem Saugdüseneffekt). Dadurch nimmt die Durchlässigkeit von blauem Licht (B) deutlich ab, während die Durchlässigkeit von rotem Licht (R) und grünem Licht (G) relativ unverändert bleibt. Der kombinierte Effekt der Dominanz von R- und G-Licht erzeugt Gelb, was letztendlich zu lokalisierten gelben Flecken auf dem LCD führt.
--- Verbesserungsmaßnahmen gegen lokalisierte Vergilbung:
Führen Sie während des gesamten OCA-Laminierungsprozesses eine DOE-Verifizierung (Design of Experiment) durch, um eine lokale Vergilbung zu verhindern, die durch Unebenheiten oder Eigenspannungen im OCA verursacht wird.
- Überprüfen und etablieren Sie im Weich-zu-Hart-Laminierungsprozess den optimalen Klebedruck und die optimale Klebegeschwindigkeit und stellen Sie gleichzeitig die Ebenheit der Klebeplattform sicher.
- Überprüfen und stellen Sie beim Hart-zu-Hart-Laminierungsprozess den optimalen Bindungsdruck, die optimale Dauer und das optimale Vakuumniveau ein und bestätigen Sie gleichzeitig die Parallelität der Bindungskammer.
Diese Maßnahmen tragen dazu bei, das Risiko einer lokalen Vergilbung aufgrund der OCA-induzierten Kompression auf dem LCD zu verringern.
● Komprimierung während des Zellaufbauprozesses (punktuelle Vergilbung):
Während des Montageprozesses der LCD-Zellen treten gelbe Flecken, die durch die Komprimierung von Fremdpartikeln verursacht werden, relativ selten auf; Die Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Sauberkeitskontrolle während des Zellmontageprozesses ist der Schlüssel zur Vermeidung dieses Problems.
Der Mechanismus der LCD-Fleckenvergilbung ähnelt dem oben beschriebenen: Während des Zellenmontageprozesses, wenn die CF- und TFT-Substrate miteinander verbunden werden, können durch Geräteverschleiß erzeugte Fremdpartikel zu einem lokalen Abheben der LCD-Zelle führen. An den durch die Fremdpartikel angehobenen Stellen vergrößert sich der Zellabstand, was letztendlich zu einer fleckigen Vergilbung führt. Im Allgemeinen können Benutzer in dieser Prozessphase keine Verbesserungen umsetzen und sollten sich stattdessen auf die Verbesserungsmaßnahmen konzentrieren, die in den beiden vorherigen Abschnitten in Bezug auf Vergilbungsprobleme beschrieben wurden.
