Das Problem der schwarzen Flecken in TFT-LCD-Flüssigkristallanzeigen kommt bei LCD-Modulen sehr häufig vor und kann schwerwiegende negative Auswirkungen haben. Die Ursachen für schwarze Flecken sind zahlreich, was die Lösung des Problems besonders schwierig macht. In diesem Artikel werden hauptsächlich die Mechanismen hinter der Bildung schwarzer Flecken in LCD-Flüssigkristallen untersucht und gängige Gegenmaßnahmen beschrieben.

1. Warum treten schwarze LCD-Blobs in Graustufenbildern stärker auf als in Weißbildern?  

Sehen wir uns zunächst das Anzeigeprinzip von LCD-Modulen an. Wenn das LCD mit Strom versorgt wird, entsteht eine Spannungsdifferenz zwischen der Pixelelektrode (Pixel ITO) und der gemeinsamen Elektrode (COM ITO). Diese Spannungsdifferenz bewirkt, dass sich der Flüssigkristall an der entsprechenden Pixelstelle dreht. Unterschiedliche Spannungsunterschiede führen zu unterschiedlichen Drehwinkeln des Flüssigkristalls, was zu Schwankungen in der Durchlässigkeit des LCD führt. Dies hat zur Folge, dass die Bilder unterschiedlich dargestellt werden (schwarz, grau, weiß).

Aus der LCD-Spannungs-Transmissions-Kennlinie (V-T) lässt sich erkennen, dass die Kurve nichtlinear ist. Der Anstieg im Niederspannungsbereich (entsprechend niedrigen Graustufen) ist sehr steil. Aufgrund dieser großen Steigung wird selbst eine geringfügige Spannungsschwankung stark verstärkt, was zu einem spürbaren Unterschied in der LCD-Durchlässigkeit führt. Dies ist einer der Gründe, warum schwarze LCD-Blobs in Graustufenbildern stärker ausgeprägt sind als in Weißbildern.

Andererseits hängen auch die Eigenschaften des menschlichen Sehvermögens zusammen, da die Helligkeitsempfindlichkeit in verschiedenen Lichtumgebungen unterschiedlich ist.

2. Gängige Überwachungs- und Anregungsmethoden für LCD Black Blobs

Bei einigen relativ geringfügigen LCD-Black-Blob-Defekten kann das Defektphänomen nach einiger Zeit weniger auffällig werden oder sogar verschwinden, was die anschließende Analyse unpraktisch macht. Daher werden bestimmte Anregungsmethoden eingesetzt, um das Black-Blob-Phänomen zu reproduzieren. Diese Anregungsmethoden zielen darauf ab, den Black-Blob-Defekt in Produkten zu reproduzieren, die bereits solche Probleme aufweisen, und festzustellen, ob der Black-Blob-Defekt durch eine Beschädigung der Dichtungsintegrität des LCD-Rahmenklebers verursacht wird. Schließlich gibt es in LCD-Modulen auch andere Arten von Blasen, z. B. Luftblasen innerhalb der LCD-Zelle (im Zusammenhang mit Ausgasung, Zellvakuumniveau usw.) und Vakuumblasen innerhalb der LCD-Zelle (im Zusammenhang mit Zellabstand, Flüssigkristallmenge usw.).

① Hochtemperaturtests: Die Größe schwarzer Flecken in defekten LCD-Produkten nimmt unter Hochtemperaturbedingungen (80–85 °C) zu. Wenn die Abdichtung des LCD-Panels durch den Rahmenkleber nachlässt, nimmt das Blasenvolumen bei hohen Temperaturen zu, die Flüssigkristallfläche wird verkleinert und dadurch die Fläche der schwarzen Flecken vergrößert. Unterdessen nimmt bei hohen Temperaturen die Viskosität des Flüssigkristalls ab, die Fließfähigkeit nimmt zu und die Diffusionsrate von Verunreinigungen (wie Feuchtigkeit, Sauerstoff) beschleunigt sich, was zu einem erweiterten Kontaminationsbereich und ausgeprägteren schwarzen Flecken führt. Die Hochtemperaturanregung wird hauptsächlich in einer Hochtemperatur-Testkammer durchgeführt, da die Kammer für eine gleichmäßigere Erwärmung des LCD sorgt; Wenn die Bedingungen begrenzt sind, kann natürlich auch eine Hochtemperatur-Heizplattenmethode zur Anregung verwendet werden, allerdings ist die Gleichmäßigkeit der Erwärmung schlechter.

Kernzusammenfassung der Hochtemperaturanregung, die zu größeren schwarzen Blobs führt: Hohe Temperatur → Erhöhtes Blasenvolumen + beschleunigte Schadstoffdiffusion → Vergrößerter oder ausgeprägterer Bereich der schwarzen Blobs.

② Tests bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit: Die Größe schwarzer Flecken in defekten LCD-Produkten ändert sich unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit (80–85 °C/90–95 % relative Luftfeuchtigkeit). Wenn sich die Abdichtung des LCD-Anzeigefelds durch den Rahmenkleber verschlechtert, dringt unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit eine große Menge Feuchtigkeit in die Flüssigkristallzelle ein, wodurch das Blasenvolumen zunimmt und sich die Fläche und Schwere der schwarzen Flecken verschlimmert.

Kernzusammenfassung der Anregung durch hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit, die zu größeren schwarzen Blobs führt: Hohe Temperatur und hohe Luftfeuchtigkeit → Erhöhtes Blasenvolumen → Vergrößerter oder ausgeprägterer Bereich der schwarzen Blobs.

③ Koch-/Wasserkochtest / PCT (Schnellkochtopftest): Die Größe schwarzer Flecken in defekten LCD-Produkten nimmt unter den Bedingungen des Schnellkochtopftests (PCT) oder des Koch-/Wasserkochtests zu. Der Mechanismus zur Vergrößerung schwarzer Flecken unter Siede-/PCT-Bedingungen ähnelt dem unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit, die Bedingungen des Siede-/PCT-Tests sind jedoch strenger, was die Anregungszeit zur Reproduktion des LCD-Schwarzfleckdefekts weiter verkürzen kann.

④ Vakuumtest mit roter Tinte: Nach dem Vakuumtest mit roter Tinte bei defekten LCD-Produkten mit schwarzen Klecksen dringt die rote Tinte in die LCD-Zelle ein und gleichzeitig nimmt das Volumen der schwarzen Kleckse zu.

⑤ Beobachtung von Löchern im Rahmenklebstoff unter dem Mikroskop: Wenn nicht sicher ist, ob der LCD-Schwarzklecksdefekt durch ein Dichtungsproblem des LCD-Rahmendichtmittels verursacht wird, kann ein Mikroskop verwendet werden, um zu prüfen, ob im LCD-Rahmendichtmittel ein Lochfehler vorliegt. Wenn die Rahmenversiegelung durch den Flüssigkristall durchstochen wurde, lässt sich der LCD-Black-Blob-Defekt im Grunde auf ein Dichtungsproblem der LCD-Rahmenversiegelung zurückführen. Löcher in der LCD-Rahmenversiegelung sind beim ODF-Prozess unvermeidbar; Nur durch die Optimierung des Prozesses des LCD-Panels kann die Breite des Einstichs des Rahmendichtmittels verringert werden. Wenn die Einstichbreite des LCD-Rahmendichtmittels ≤ 1/3 der Rahmendichtmittelbreite beträgt, wird es als OK beurteilt; Wenn die Einstichbreite des LCD-Rahmendichtmittels > 1/3 der Breite des Rahmendichtmittels beträgt, wird dies als NG beurteilt.

⑥ Der Ablösetest des LCD-Rahmen-Dichtmittels ist die gebräuchlichste Methode zur Bewertung der Haftfestigkeit des LCD-Rahmen-Dichtmittels. Wenn die Versiegelung des LCD-Rahmens beschädigt ist, wenn die Art der Versiegelung ungeeignet ist oder wenn die Kombination aus Versiegelung, PI-Ausrichtungsschicht und Flüssigkristall ungeeignet ist, verschlechtert sich die Abziehfestigkeit zwischen dem TFT-Glas und dem CF-Glas des LCD-Panels, was dazu führt, dass der Test zur Ablösung der Versiegelung des LCD-Rahmens fehlschlägt. Industriestandards verlangen in der Regel, dass das Testergebnis für das Ablösen des LCD-Rahmendichtmittels ≥10 kgf beträgt, wobei strengere Anforderungen ≥15 kgf betragen. Der Abziehtest wird im Allgemeinen an fünf festgelegten Punkten durchgeführt.

⑦ Tests bei niedrigen Temperaturen: Die Größe der schwarzen LCD-Blobs nimmt bei niedrigen Temperaturen (-20 °C bis -40 °C) ab. Wenn die Dichtigkeit des Rahmenklebers des LCD-Panels nachlässt, führt das Prinzip der thermischen Ausdehnung und Kontraktion dazu, dass die Blasen bei niedrigen Temperaturen schrumpfen. Gleichzeitig erhöht sich die Viskosität des Flüssigkristalls, wodurch die Diffusionsrate der Verunreinigungen verlangsamt wird, was zu einer Verringerung der Größe der schwarzen Kleckse führt. Während sich schwarze Kleckse unter Hochtemperaturbedingungen ausdehnen, nimmt die Größe der schwarzen Kleckse langsam ab, wenn das Produkt aus der Hochtemperaturkammer entnommen wird und im Laufe der Zeit allmählich auf Raumtemperatur zurückkehrt.

Kernzusammenfassung der Anregung bei niedrigen Temperaturen, die zu kleineren schwarzen Blobs führt: Niedrige Temperatur → Kontraktion des Blasenvolumens + verlangsamte Schadstoffdiffusion → Reduzierte Fläche der schwarzen Blobs.