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Discussion sur le mécanisme de formation de macule jaune dans les modules d'affichage TFT-LCD et les contre-mesures d'amélioration
2025-08-28
Discussion sur le mécanisme de formation de points jaunes dans les modules d'affichage TFT-LCD et les contre-mesures d'amélioration
Dans les modules d'affichage TFT-LCD, il existe de nombreux défauts liés à l'affichage optique, tels qu'un flottement blanc ou une fuite de lumière dans les images entièrement noires, une mura COG dans les images animées, une mura de cadre en niveaux de gris et un jaunissement, un bleuissement ou un assombrissement dans les images blanches. Il existe de nombreuses causes à l’origine de ces défauts, et l’impact et l’acceptabilité de chacune varient considérablement. Certains défauts sont stables et ne s’aggravent pas avec le temps, tandis que d’autres peuvent s’aggraver progressivement au fil du temps. Par conséquent, pour les défauts liés à l’affichage optique, il est essentiel d’identifier d’abord la cause profonde, puis d’évaluer les risques basés sur le mécanisme sous-jacent, afin d’éviter d’éventuelles pertes importantes.
Cet article se concentre sur l'analyse des défauts liés aux performances de l'affichage optique LCD, en particulier les « points jaunes LCD ». Il est principalement divisé en trois parties : le phénomène et les caractéristiques des points jaunes LCD, le mécanisme de formation des points jaunes, ainsi que les causes courantes et les contre-mesures d'amélioration des points jaunes LCD.
1. Phénomène et caractéristiques des points jaunes LCD
Points jaunes de l'écran LCD : généralement, sous un écran blanc, certaines zones localisées apparaissent jaunes ou brun jaunâtre par rapport aux zones environnantes en termes d'apparence d'affichage. Ce phénomène présente généralement plusieurs caractéristiques clés :
●Les taches jaunes LCD sont de forme irrégulière et apparaissent sous forme de défauts localisés, se présentant généralement sous la forme de motifs en forme de tache, de bande ou de cadre. De plus, l'apparition est régionale et non un jaunissement uniforme sur toute la surface. En fonction de leur forme et de leur emplacement, ils sont généralement classés en jaunissement ponctuel, jaunissement dans les coins ou jaunissement le long des quatre bords. Les différentes formes et emplacements des points jaunes de l'écran LCD sont causés par différents facteurs sous-jacents.
● Irréversibilité des points jaunes de l'écran LCD. Des taches jaunes sur l'écran LCD apparaissent généralement lorsque le module LCD est soumis à une pression externe, provoquant des dommages physiques à l'intérieur du panneau LCD. Une fois que ces dommages surviennent, ils sont généralement permanents et ne disparaissent pas spontanément. Par conséquent, le phénomène des taches jaunes LCD est caractérisé par son caractère irréversible.
●La couleur des points jaunes de l'écran LCD est nettement jaune et proéminente. Les taches jaunes de l'écran LCD apparaissent généralement sous forme de jaune, de jaune clair ou de brun jaunâtre, créant un contraste clair avec les zones blanches autour du module d'affichage LCD.
2. Mécanisme de formation de points jaunes LCD
Quels que soient l’apparence, l’emplacement ou la gravité des taches jaunes sur l’écran LCD, leur mécanisme sous-jacent est essentiellement le même. Avant d'aborder le mécanisme de formation des points jaunes, il est important d'expliquer d'abord la relation entre la transmission d'un panneau LCD et son Cell Gap. Il existe une relation définie entre la transmission de l'écran LCD et l'espacement des cellules. Selon la formule reliant la transmission de l'écran LCD à l'espacement de la cellule, lorsque la biréfringence effective du cristal liquide est constante, plus l'espacement de la cellule est grand, plus la transmission de l'écran LCD est élevée. Lorsque l’épaisseur des cellules est à sa valeur optimale, la transmission des trois couleurs primaires – rouge, vert et bleu (RVB) – est également à son niveau idéal. De ce fait, le mélange de ces trois couleurs produit une lumière blanche, et le module LCD affiche une image blanche.
En raison des caractéristiques optiques des cristaux liquides, les différents espaces entre les cellules LCD (Cell Gap) entraînent des niveaux de transmission variables pour les trois couleurs primaires : rouge (R), vert (G) et bleu (B). Lorsque l'espacement des cellules LCD augmente, la transmission de la lumière bleue (B) diminue considérablement, tandis que la transmission du rouge (R) et du vert (G) reste relativement élevée. Le mélange de lumière rouge et verte produit une lumière jaune, ce qui fait paraître l'écran LCD jauni. À l’inverse, lorsque l’espacement des cellules diminue, la transmission de la lumière bleue devient dominante, ce qui donne à l’écran un aspect bleuâtre.
Par conséquent, le mécanisme de formation des points jaunes de l’écran LCD est une augmentation de l’espacement des cellules LCD. La principale cause de cet écart accru entre les cellules est la pression mécanique externe appliquée au module LCD, qui force les cristaux liquides à l'intérieur de la cellule à migrer vers les zones environnantes de la région comprimée. Dans ces zones où les cristaux liquides s'accumulent, l'espace entre les cellules est localement étiré ou élargi, ce qui entraîne une transmission réduite de la lumière bleue et entraîne un jaunissement localisé, apparaissant sous forme de points jaunes ou de taches jaunâtres sur l'écran.
3. Causes courantes des points jaunes de l'écran LCD et mesures d'amélioration
Pendant tout le processus de fabrication des modules d'affichage LCD et lors des tests du produit final, le module LCD peut être soumis à une pression mécanique provenant de diverses sources. Cependant, les causes les plus courantes de taches jaunes dues à la compression proviennent généralement de :
- Compression mécanique lors des tests de fiabilité du produit final
- Compression pendant le processus de collage OCA (Optical Clear Adhésif)
- Compression lors de l'assemblage des cellules LCD (processus de fixation des cellules)
● Compression sur l'écran LCD lors des tests mécaniques du produit final (jaunissement sur les bords)
Après l'assemblage final, le dispositif complet est généralement soumis à divers tests mécaniques pour évaluer ses performances mécaniques. Ces tests comprennent généralement des tests de rotation du tambour, de micro-chute, de chute contrôlée et de compression. Au cours de ces tests mécaniques, des facteurs tels que la quantité de cristaux liquides à l'intérieur du panneau LCD, la hauteur et la densité du PS principal (entretoises de pilier), la planéité du module LCD et du boîtier de l'appareil, l'espace dans la direction Z entre le module LCD et le boîtier et la résistance structurelle du boîtier peuvent conduire à une compression mécanique sur le module LCD. Cette compression peut provoquer une déformation locale de l'espace entre les cellules, entraînant l'apparition de taches jaunes, en particulier autour des quatre bords de l'écran.
--- Cause du jaunissement périphérique : Le processus spécifique par lequel les tests mécaniques de l'appareil complet conduisent à des taches jaunes sur le module LCD est le suivant (le risque de formation de taches jaunes est le plus élevé lors des tests de micro-gouttes de l'appareil complet).
① Si l'épaisseur globale du module d'affichage LCD est trop grande ou si sa planéité est mauvaise, cela entraînera un espace plus petit dans la direction Z entre le module et le boîtier de l'appareil. Lors de tests mécaniques répétés sur l'appareil complet, ce petit écart peut entraîner une compression du module d'affichage LCD par le boîtier.
② Lorsque le module d'affichage LCD est compressé, les PS principaux (entretoises de pilier) dans la zone centrale de l'écran LCD sont généralement comprimés, ce qui entraîne une diminution de l'espace entre les cellules au centre. Cependant, le cadre de scellement à la périphérie de l'écran LCD contient du PS qui assure le support, de sorte que le PS principal dans les zones environnantes reste en grande partie non compressé.
③ Une fois la zone centrale de l'écran LCD comprimée et l'espacement des cellules réduit, les cristaux liquides s'écoulent et s'accumulent vers les bords de l'écran LCD. Cette accumulation augmente l’espace entre les cellules à la périphérie, conduisant finalement à des défauts jaunissants sur les bords de l’écran LCD.
--- Contre-mesures d'amélioration du jaunissement périphérique :
Pour remédier au jaunissement sur les bords de l'écran LCD, des améliorations sont généralement apportées sous deux aspects : 1. Amélioration du panneau LCD lui-même, en améliorant spécifiquement la stabilité de l'espace entre les cellules LCD ; 2. Optimisation de la compatibilité entre le module LCD et le boîtier de l'appareil. Mesures d'amélioration communes :
① Réduisez la quantité de cristaux liquides à l’intérieur de la cellule LCD. Lorsque le volume des cristaux liquides est réduit (affaiblissant sa capacité à supporter l'espace entre les cellules, le PS devenant le support principal), le PS principal sera compressé plus facilement dans les conditions initiales, réduisant ainsi la différence de hauteur entre le PS principal et le sous-PS. Lorsque l'écran LCD est soumis à une pression externe, le PS principal peut rapidement se déformer et se comprimer, permettant au PS secondaire de fournir rapidement un support efficace pour résister à la force externe.
② Gardez la quantité de cristaux liquides inchangée, mais augmentez la hauteur du PS principal. Après avoir augmenté la hauteur du PS principal, lorsque l'écran LCD est soumis à une pression externe, la marge compressible du PS principal est effectivement augmentée. Cela permet de supprimer la réduction de l'espacement des cellules dans la zone centrale de l'écran LCD lors des tests mécaniques de l'ensemble du dispositif, garantissant ainsi une meilleure stabilité de l'espacement des cellules dans toutes les régions de la cellule LCD.
③ Augmentez la densité PS par unité de surface. En augmentant la densité PS, la résistance de l'écran LCD à la compression et à la déformation est améliorée, contribuant ainsi à maintenir la stabilité de l'espace entre les cellules dans toutes les régions de la cellule LCD.
④ Assurez-vous d'un dégagement approprié dans la direction Z entre l'écran LCD et le boîtier de l'appareil. Le maintien de l'épaisseur totale de l'écran LCD vers l'extrémité inférieure à moyenne de la plage de tolérance, le contrôle de la planéité de l'écran LCD et du boîtier de l'appareil, et l'amélioration de la résistance structurelle du boîtier sont également des mesures d'amélioration courantes visant à réduire le jaunissement sur les bords de l'écran LCD.
● Compression sur l'écran LCD lors du laminage OCA complet (jaunissement localisé)
Les irrégularités locales et les contraintes résiduelles pendant le processus de laminage OCA sont des causes courantes de jaunissement localisé de l'écran LCD. De plus, les interférences internes à l'intérieur de l'écran LCD, telles qu'une épaisseur excessive de colle silicone, un adhésif UV trop épais ou une pâte d'argent conductrice dépassant du polariseur, peuvent également généralement conduire à un jaunissement localisé.
--- Cause du jaunissement localisé :
En prenant comme exemple les irrégularités après laminage de l'OCA, lorsqu'une pression inégale est appliquée pendant le processus de liaison souple à dur, cela peut provoquer une déformation concave locale dans l'OCA. Au cours des étapes ultérieures de laminage dur à dur et de pressage sous vide, ces zones concaves peuvent tirer sur le panneau LCD, entraînant une augmentation de l'espace entre les cellules (similaire à l'effet de buse d'aspiration). En conséquence, la transmission de la lumière bleue (B) diminue considérablement, tandis que la transmission de la lumière rouge (R) et de la lumière verte (G) reste relativement inchangée. L'effet combiné de la dominance de la lumière R et G produit du jaune, provoquant finalement des taches jaunes localisées sur l'écran LCD.
--- Contre-mesures d'amélioration pour le jaunissement localisé :
Effectuer une vérification DOE (Design of Experiment) pendant le processus complet de stratification de l’OCA pour éviter un jaunissement localisé causé par des irrégularités ou des contraintes résiduelles dans l’OCA.
- Dans le processus de laminage soft-to-hard, vérifier et établir la pression et la vitesse de collage optimales, tout en garantissant la planéité de la plateforme de collage.
- Dans le processus de laminage dur à dur, vérifier et régler la pression, la durée et le niveau de vide optimaux de liaison, tout en confirmant le parallélisme de la chambre de liaison.
Ces mesures contribuent à réduire le risque de jaunissement localisé dû à la compression induite par l'OCA sur l'écran LCD.
● Compression pendant le processus d'assemblage des cellules (jaunissement ponctuel) :
Pendant le processus d'assemblage des cellules LCD, les taches jaunes causées par la compression de particules étrangères sont relativement rares ; assurer un contrôle approprié de la propreté pendant le processus d’assemblage des cellules est essentiel pour éviter ce problème.
Le mécanisme de jaunissement des taches LCD est similaire à celui décrit ci-dessus : pendant le processus d'assemblage des cellules, lorsque les substrats CF et TFT sont liés ensemble, les particules étrangères générées par l'usure de l'équipement peuvent provoquer un soulèvement local de la cellule LCD. Aux positions soulevées par les particules étrangères, le Cell Gap augmente, conduisant finalement à un jaunissement ponctuel. En règle générale, les utilisateurs ne peuvent pas mettre en œuvre d'améliorations à ce stade du processus et doivent plutôt se concentrer sur les mesures d'amélioration décrites dans les deux sections précédentes concernant les problèmes de jaunissement.
