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Discussione sul meccanismo di formazione della macula gialla nei moduli display TFT-LCD e contromisure di miglioramento
2025-08-28
Discussione sul meccanismo di formazione delle macchie gialle nei moduli display TFT-LCD e contromisure migliorative
Nei moduli display TFT-LCD, sono presenti molti difetti legati al display ottico, come il bianco fluttuante o la perdita di luce nelle immagini completamente nere, COG mura nelle immagini in movimento, frame mura in scala di grigi e ingiallimento, blu o oscuramento nelle immagini bianche. Esistono numerose cause alla base di questi difetti e l'impatto e l'accettabilità di ciascuno variano in modo significativo. Alcuni difetti sono stabili e non peggiorano nel tempo, mentre altri possono peggiorare gradualmente con il passare del tempo. Pertanto, per i difetti legati al display ottico, è essenziale innanzitutto identificare la causa principale, seguita da una valutazione del rischio basata sul meccanismo sottostante, al fine di prevenire potenziali perdite significative.
Questo articolo si concentra sull'analisi dei difetti relativi alle prestazioni del display ottico LCD, in particolare sui "punti gialli dell'LCD". È principalmente diviso in tre parti: il fenomeno e le caratteristiche dei punti gialli degli LCD, il meccanismo di formazione dei punti gialli e le cause comuni e le contromisure migliorative per i punti gialli degli LCD.
1. Fenomeno e caratteristiche dei punti gialli sugli LCD
Macchie gialle sul display LCD: in genere, sotto uno schermo bianco, alcune aree localizzate appaiono gialle o bruno-giallastre rispetto alle aree circostanti in termini di aspetto del display. Questo fenomeno di solito ha diverse caratteristiche chiave:
●I punti gialli dell'LCD hanno una forma irregolare e appaiono come difetti localizzati, comunemente presentandosi come motivi a forma di macchia, striscia o cornice. Inoltre si tratta di un ingiallimento regionale e non uniforme su tutta la superficie. In base alla forma e alla posizione, sono generalmente classificati come ingiallimento a macchie, ingiallimento nelle aree d'angolo o ingiallimento lungo i quattro bordi. Diverse forme e posizioni dei punti gialli LCD sono causate da diversi fattori sottostanti.
● Irreversibilità dei punti gialli dell'LCD. Le macchie gialle sullo schermo LCD si verificano in genere dopo che il modulo LCD è stato sottoposto a pressione esterna, causando danni fisici all'interno del pannello LCD. Una volta che si verifica, questo danno è solitamente permanente e non scompare spontaneamente. Pertanto, il fenomeno delle macchie gialle LCD è caratterizzato da irreversibilità.
●Il colore dei punti gialli dello schermo LCD è decisamente giallo e prominente. I punti gialli dell'LCD generalmente appaiono di colore giallo evidente, giallo chiaro o marrone-giallastro, creando un netto contrasto con le aree bianche attorno al modulo display LCD.
2. Meccanismo di formazione delle macchie gialle sul display LCD
Indipendentemente dall'aspetto, dalla posizione o dalla gravità dei punti gialli sugli LCD, il loro meccanismo sottostante è essenzialmente lo stesso. Prima di discutere il meccanismo di formazione delle macchie gialle, è importante spiegare la relazione tra la trasmittanza di un pannello LCD e il suo Cell Gap. Esiste una relazione definita tra la trasmittanza LCD e il gap cellulare. Secondo la formula che mette in relazione la trasmittanza dell'LCD con il gap cellulare, quando la birifrangenza effettiva dei cristalli liquidi è costante, maggiore è il gap cellulare, maggiore è la trasmittanza dell'LCD. Quando lo spessore delle celle è al suo valore ottimale, anche la trasmittanza dei tre colori primari – rosso, verde e blu (RGB) – è al suo livello ideale. Di conseguenza, la miscela di questi tre colori produce luce bianca e il modulo LCD visualizza un'immagine bianca.
A causa delle caratteristiche ottiche dei cristalli liquidi, diversi spazi tra le celle dell'LCD (Cell Gap) determinano livelli di trasmittanza variabili per i tre colori primari: rosso (R), verde (G) e blu (B). Quando lo spazio tra le celle dell'LCD aumenta, la trasmittanza della luce blu (B) diminuisce in modo significativo, mentre la trasmittanza del rosso (R) e del verde (G) rimane relativamente elevata. La miscela di luce rossa e verde produce luce gialla, facendo apparire ingiallito il display LCD. Al contrario, quando lo spazio tra le celle diminuisce, la trasmittanza della luce blu diventa dominante, facendo apparire il display bluastro.
Pertanto, il meccanismo di formazione delle macchie gialle dell'LCD è un aumento del gap cellulare dell'LCD. La causa principale di questo aumento del gap cellulare è la pressione meccanica esterna applicata al modulo LCD, che costringe i cristalli liquidi all'interno della cella a migrare verso le aree circostanti della regione compressa. In queste aree in cui si accumulano cristalli liquidi, lo spazio tra le cellule viene allungato o ampliato localmente, determinando una riduzione della trasmissione della luce blu e un conseguente ingiallimento localizzato, che appare come macchie gialle o chiazze giallastre sul display.
3. Cause comuni delle macchie gialle sullo schermo LCD e contromisure migliorative
Durante l'intero processo di produzione dei moduli display LCD e durante il test del prodotto finale, il modulo LCD può essere sottoposto a pressione meccanica proveniente da varie fonti. Tuttavia, le cause più comuni di macchie gialle dovute alla compressione derivano tipicamente da:
- Compressione meccanica durante i test di affidabilità del prodotto finale
- Compressione durante il processo di incollaggio OCA (adesivo otticamente trasparente).
- Compressione durante l'assemblaggio della cella LCD (processo di collegamento della cella)
● Compressione sul display LCD durante i test meccanici del prodotto finale (ingiallimento attorno ai bordi)
Dopo l'assemblaggio finale, il dispositivo completo viene generalmente sottoposto a vari test meccanici per valutarne le prestazioni meccaniche. Questi test generalmente includono test di rotazione del tamburo, micro-caduta, caduta controllata e compressione. Durante questi test meccanici, fattori quali la quantità di cristalli liquidi all'interno del pannello LCD, l'altezza e la densità dei PS principali (distanziatori dei pilastri), la planarità del modulo LCD e dell'alloggiamento del dispositivo, lo spazio nella direzione Z tra il modulo LCD e l'alloggiamento e la resistenza strutturale dell'alloggiamento possono portare alla compressione meccanica del modulo LCD. Questa compressione può causare una deformazione locale dello spazio tra le celle, con conseguenti macchie gialle, in particolare attorno ai quattro bordi del display.
--- Causa dell'ingiallimento della periferia: Il processo specifico attraverso il quale il test meccanico dell'intero dispositivo porta alla comparsa di punti gialli sul modulo LCD è il seguente (il rischio di formazione di punti gialli è maggiore durante il test delle microgocce dell'intero dispositivo).
① Se lo spessore complessivo del modulo display LCD è troppo grande o la sua planarità è scarsa, si verificherà uno spazio nella direzione Z più piccolo tra il modulo e l'alloggiamento del dispositivo. Durante ripetuti test meccanici sull'intero dispositivo, questo piccolo spazio può portare alla compressione del modulo display LCD da parte dell'alloggiamento.
② Quando il modulo display LCD viene compresso, i PS principali (distanziatori dei pilastri) nell'area centrale del display LCD vengono generalmente compressi, provocando una diminuzione dello spazio tra le celle al centro. Tuttavia, la cornice sigillante alla periferia del display LCD contiene PS che fornisce supporto, quindi il PS principale nelle aree circostanti rimane in gran parte non compresso.
③ Dopo che l'area centrale del display LCD è stata compressa e lo spazio tra le celle è diminuito, i cristalli liquidi fluiscono e si accumulano verso i bordi del display LCD. Questo accumulo aumenta il gap cellulare alla periferia, portando infine a difetti di ingiallimento attorno ai bordi dello schermo LCD.
--- Contromisure migliorative per l'ingiallimento periferico:
Per risolvere l'ingiallimento attorno ai bordi dello schermo LCD, i miglioramenti vengono generalmente apportati in due aspetti: 1. Miglioramento del pannello LCD stesso, migliorando in particolare la stabilità dello spazio tra le celle dell'LCD; 2. Ottimizzazione della compatibilità tra il modulo LCD e l'alloggiamento del dispositivo.Misure di miglioramento comuni:
① Ridurre la quantità di cristalli liquidi all'interno della cella LCD. Quando il volume dei cristalli liquidi viene ridotto (indebolendo la sua capacità di supportare il gap cellulare, con il PS che diventa il supporto primario), il PS principale verrà compresso più facilmente nelle condizioni iniziali, riducendo così la differenza di altezza tra il PS principale e il sub PS. Quando il display LCD è soggetto a pressione esterna, il PS principale può deformarsi e comprimersi rapidamente, consentendo al PS secondario di fornire rapidamente un supporto efficace per resistere alla forza esterna.
② Mantenere invariata la quantità di cristalli liquidi, ma aumentare l'altezza del PS principale. Dopo aver aumentato l'altezza del PS principale, quando il display LCD è sottoposto a pressione esterna, il margine comprimibile del PS principale viene effettivamente aumentato. Ciò aiuta a sopprimere la riduzione del gap cellulare nell'area centrale dell'LCD durante i test meccanici dell'intero dispositivo, garantendo in definitiva una migliore stabilità del gap cellulare in tutte le regioni all'interno della cella LCD.
③ Aumentare la densità PS per unità di area. Aumentando la densità PS, la resistenza dell'LCD alla compressione e alla deformazione viene migliorata, contribuendo a mantenere la stabilità del gap cellulare in tutte le regioni all'interno della cella LCD
④ Garantire una distanza adeguata nella direzione Z tra il display LCD e l'alloggiamento del dispositivo. Altre misure di miglioramento comuni per ridurre l'ingiallimento attorno ai bordi dello schermo LCD sono il mantenimento dello spessore totale dell'LCD verso il limite inferiore e medio dell'intervallo di tolleranza, il controllo della planarità sia dell'LCD che dell'alloggiamento del dispositivo e il miglioramento della resistenza strutturale dell'alloggiamento.
● Compressione sul display LCD durante la laminazione OCA completa (ingiallimento localizzato)
Le irregolarità locali e lo stress residuo durante il processo di laminazione OCA sono cause comuni di ingiallimento localizzato sullo schermo LCD. Inoltre, anche le interferenze interne all'interno dello schermo LCD, come uno spessore eccessivo di colla siliconica, un adesivo UV troppo spesso o una pasta conduttiva d'argento che sporge oltre il polarizzatore, possono comunemente portare a un ingiallimento localizzato.
--- Causa di ingiallimento localizzato:
Prendendo come esempio le irregolarità dopo la laminazione dell'OCA, quando viene applicata una pressione irregolare durante il processo di incollaggio da morbido a duro, può causare una deformazione concava locale nell'OCA. Durante le successive fasi di laminazione, da dura a dura, e di pressatura a vuoto, queste aree concave potrebbero tirare sul pannello LCD, portando ad un aumento dello spazio tra le celle (simile all'effetto dell'ugello di aspirazione). Di conseguenza, la trasmittanza della luce blu (B) diminuisce significativamente, mentre la trasmittanza della luce rossa (R) e della luce verde (G) rimane relativamente invariata. L'effetto combinato della dominanza della luce R e G produce il giallo, causando infine macchie gialle localizzate sullo schermo LCD.
--- Contromisure migliorative per l'ingiallimento localizzato:
Condurre la verifica DOE (Design of Experiment) durante l'intero processo di laminazione OCA per prevenire l'ingiallimento localizzato causato da irregolarità o stress residuo nell'OCA.
- Nel processo di laminazione da morbido a duro, verificare e stabilire la pressione e la velocità di incollaggio ottimali, garantendo al tempo stesso la planarità della piattaforma di incollaggio.
- Nel processo di laminazione da duro a duro, verificare e impostare la pressione di incollaggio, la durata e il livello di vuoto ottimali, confermando al contempo il parallelismo della camera di incollaggio.
Queste misure aiutano a ridurre il rischio di ingiallimento localizzato dovuto alla compressione indotta dall'OCA sul display LCD.
● Compressione durante il processo di assemblaggio delle celle (ingiallimento spot):
Durante il processo di assemblaggio della cella LCD, le macchie gialle causate dalla compressione di particelle estranee sono relativamente rare; garantire un adeguato controllo della pulizia durante il processo di assemblaggio della cella è fondamentale per prevenire questo problema.
Il meccanismo di ingiallimento degli spot LCD è simile a quanto descritto sopra: durante il processo di assemblaggio delle celle, quando i substrati CF e TFT sono incollati insieme, le particelle estranee generate dall'usura delle apparecchiature possono causare il sollevamento locale della cella LCD. Nelle posizioni sollevate dalle particelle estranee, il Cell Gap aumenta, portando infine all'ingiallimento delle macchie. In generale, gli utenti non possono implementare miglioramenti in questa fase del processo e dovrebbero invece concentrarsi sulle misure di miglioramento delineate nelle due sezioni precedenti relative ai problemi di ingiallimento.
