Le problème des taches noires sur les écrans à cristaux liquides TFT-LCD est très courant dans les modules LCD et peut entraîner de graves effets indésirables. Les causes des taches noires sont nombreuses, ce qui rend le problème particulièrement difficile à résoudre. Cet article passe principalement en revue les mécanismes à l’origine de la formation de taches noires dans les cristaux liquides LCD et décrit les contre-mesures courantes.

1. Pourquoi les taches noires sur l'écran LCD sont-elles plus importantes dans les images en niveaux de gris que dans les images blanches ?  

Tout d'abord, passons en revue le principe d'affichage des modules LCD. Lorsque l'alimentation est appliquée à l'écran LCD, une différence de tension se forme entre l'électrode de pixel (Pixel ITO) et l'électrode commune (COM ITO). Cette différence de tension provoque la rotation du cristal liquide à l’emplacement du pixel correspondant. Différentes différences de tension entraînent différents angles de rotation des cristaux liquides, entraînant des variations dans la transmission de l'écran LCD. Par conséquent, cela se traduit par des images affichées différentes (noir, gris, blanc).

À partir de la courbe caractéristique tension LCD en fonction de la transmission (V-T), on peut observer que la courbe est non linéaire. La pente dans la région basse tension (correspondant à de faibles niveaux de gris) est très forte. En raison de cette grande pente, même une légère fluctuation de tension est considérablement amplifiée, ce qui entraîne une différence notable dans la transmission de l'écran LCD. C'est l'une des raisons pour lesquelles les taches noires sur l'écran LCD sont plus prononcées dans les images en niveaux de gris que dans les images blanches.

D’un autre côté, les caractéristiques de la vision humaine sont également liées, car la sensibilité à la luminosité varie selon les différents environnements d’éclairage.

2. Méthodes courantes de surveillance et d’excitation pour les blobs noirs LCD

Pour certains défauts de taches noires relativement mineurs sur l'écran LCD, le phénomène de défaut peut devenir moins visible ou même disparaître après un certain temps, ce qui rend l'analyse ultérieure peu pratique. Par conséquent, certaines méthodes d’excitation sont utilisées pour reproduire le phénomène de goutte noire. Ces méthodes d'excitation visent à reproduire le défaut de tache noire dans des produits présentant déjà de tels problèmes et à déterminer si le défaut de tache noire est causé par un dommage à l'intégrité d'étanchéité de l'adhésif du cadre LCD. Après tout, il existe d'autres types de bulles dans les modules LCD, telles que des bulles d'air dans la cellule LCD (liées au dégazage, au niveau de vide de la cellule, etc.) et des bulles de vide dans la cellule LCD (liées à l'espacement de la cellule, à la quantité de cristaux liquides, etc.).

① Tests à haute température : la taille des taches noires dans les produits LCD défectueux augmente dans des conditions de température élevée (80 à 85 °C). Lorsque l'étanchéité de l'adhésif du cadre du panneau LCD se détériore, le volume des bulles augmente sous des températures élevées, augmentant ainsi la zone des cristaux liquides et agrandissant ainsi la zone de la goutte noire. Pendant ce temps, à des températures élevées, la viscosité des cristaux liquides diminue, la fluidité augmente et le taux de diffusion des contaminants (tels que l'humidité, l'oxygène) s'accélère, conduisant à une plage de contamination élargie et à des taches noires plus prononcées. L'excitation à haute température est principalement réalisée dans une chambre de test à haute température, car la chambre fournit un chauffage plus uniforme pour l'écran LCD ; bien sûr, si les conditions sont limitées, une méthode de plaque chauffante à haute température peut également être utilisée pour l'excitation, bien que l'uniformité du chauffage soit moins bonne.

Résumé principal de l'excitation à haute température conduisant à des gouttes noires plus grosses : haute température → augmentation du volume des bulles + diffusion accélérée des contaminants → zone de gouttes noires élargie ou plus prononcée.

② Tests à haute température et à haute humidité : la taille des taches noires dans les produits LCD défectueux change dans des conditions de température et d'humidité élevées (80 à 85 °C/90 à 95 % d'humidité relative). Lorsque l'étanchéité de l'adhésif du cadre du panneau d'affichage LCD se détériore, une grande quantité d'humidité pénètre dans la cellule à cristaux liquides dans des conditions de température et d'humidité élevées, provoquant une augmentation du volume des bulles et une aggravation de la zone et de la gravité des taches noires.

Résumé de base de l'excitation à haute température et à haute humidité conduisant à des gouttes noires plus grandes : haute température et humidité élevée → Volume de bulles accru → Zone de goutte noire élargie ou plus prononcée.

③ Test d'ébullition/cuisson à l'eau/PCT (test d'autocuiseur) : la taille des taches noires dans les produits LCD défectueux augmente sous le test d'ébullition/cuisson à l'eau (PCT) ou dans des conditions de test d'ébullition/cuisson à l'eau. Le mécanisme d'agrandissement des taches noires dans des conditions d'ébullition/PCT est similaire à celui dans des conditions de température et d'humidité élevées, mais les conditions de test d'ébullition/PCT sont plus sévères, ce qui peut encore raccourcir le temps d'excitation pour reproduire le défaut de la tache noire de l'écran LCD.

④ Test de vide d'encre rouge : après le test de vide d'encre rouge sur des produits LCD défectueux avec des taches noires, l'encre rouge pénètre dans la cellule LCD et simultanément, le volume des taches noires augmente.

⑤ Observation de la perforation de l'adhésif du cadre au microscope : lorsqu'il n'est pas certain que le défaut de la tache noire de l'écran LCD soit causé par un problème d'étanchéité du scellant du cadre LCD, un microscope peut être utilisé pour vérifier s'il y a un défaut de perforation dans le scellant du cadre LCD. Si le mastic du cadre a été percé par les cristaux liquides, le défaut de la tache noire de l'écran LCD peut essentiellement être identifié comme étant causé par un problème d'étanchéité du mastic du cadre LCD. Les perforations dans le mastic du cadre LCD sont inévitables dans le processus ODF ; Ce n'est qu'en optimisant le processus du panneau LCD que la largeur de la perforation du scellant du cadre peut être réduite. Si la largeur de perforation du scellant pour cadre LCD est ≤ 1/3 de la largeur du scellant pour cadre, elle est jugée OK ; si la largeur de perforation du scellant pour cadre LCD est > 1/3 de la largeur du scellant pour cadre, elle est jugée comme NG.

⑥ Le test de décollement du mastic pour cadre LCD est la méthode la plus courante pour évaluer la force adhésive du mastic pour cadre LCD. Lorsque le mastic du cadre LCD est endommagé, lorsque le type de mastic est inapproprié ou lorsque la combinaison du mastic, de la couche d'alignement PI et des cristaux liquides n'est pas adaptée, la résistance au pelage entre le verre TFT et le verre CF du panneau LCD se détériorera, entraînant un échec du test de décollement du mastic du cadre LCD. Les normes industrielles exigent généralement que le résultat du test de décollement du mastic pour cadre LCD soit ≥ 10 kgf, les exigences plus strictes étant ≥ 15 kgf. Le test de décollement est généralement effectué en cinq points désignés.

⑦ Tests à basse température : la taille des taches noires de l'écran LCD diminue dans des conditions de basse température (-20°C à -40°C). Lorsque l'intégrité de l'étanchéité de l'adhésif du cadre du panneau LCD se détériore, le principe de dilatation et de contraction thermique provoque le rétrécissement des bulles à basse température. Simultanément, la viscosité des cristaux liquides augmente, ralentissant la vitesse de diffusion des contaminants, ce qui entraîne une réduction de la taille des taches noires. De plus, alors que les gouttes noires se dilatent dans des conditions de température élevée, lorsque le produit est retiré de la chambre à haute température et revient progressivement à la température ambiante au fil du temps, la taille des gouttes noires diminue lentement.

Résumé principal de l'excitation à basse température conduisant à des gouttes noires plus petites : basse température → contraction du volume des bulles + diffusion ralentie des contaminants → zone de goutte noire réduite.