Il problema delle macchie nere nei display a cristalli liquidi TFT-LCD è molto comune nei moduli LCD e può causare gravi effetti negativi. Le cause delle macchie nere sono numerose, rendendo il problema particolarmente difficile da affrontare. Questo articolo esamina principalmente i meccanismi alla base della formazione di macchie nere nei cristalli liquidi LCD e delinea le contromisure comuni.

1. Perché le macchie nere LCD sono più gravi nelle immagini in scala di grigi rispetto a quelle bianche?  

Innanzitutto, esaminiamo il principio di visualizzazione dei moduli LCD. Quando viene applicata l'alimentazione al display LCD, si forma una differenza di tensione tra l'elettrodo pixel (Pixel ITO) e l'elettrodo comune (COM ITO). Questa differenza di tensione fa ruotare il cristallo liquido nella posizione del pixel corrispondente. Diverse differenze di tensione determinano diversi angoli di rotazione dei cristalli liquidi, portando a variazioni nella trasmittanza dello schermo LCD. Di conseguenza, ciò si traduce in immagini visualizzate diverse (nero, grigio, bianco).

Dalla curva caratteristica tensione in funzione della trasmittanza (V-T) dell'LCD, si può osservare che la curva non è lineare. La pendenza nella regione di bassa tensione (corrispondente a bassi livelli di grigio) è molto ripida. A causa di questa ampia pendenza, anche una leggera fluttuazione di tensione viene notevolmente amplificata, determinando una notevole differenza nella trasmittanza dell'LCD. Questo è uno dei motivi per cui le macchie nere sullo schermo LCD sono più pronunciate nelle immagini in scala di grigi che in quelle bianche.

D'altra parte, anche le caratteristiche della visione umana sono correlate, poiché la sensibilità alla luminosità varia nei diversi ambienti di illuminazione.

2. Metodi comuni di monitoraggio ed eccitazione per i BLOB neri LCD

Per alcuni difetti relativamente minori di macchie nere sull'LCD, il fenomeno del difetto potrebbe diventare meno evidente o addirittura scomparire dopo un periodo di tempo, rendendo inopportuna l'analisi successiva. Pertanto, vengono impiegati alcuni metodi di eccitazione per riprodurre il fenomeno del black blob. Questi metodi di eccitazione hanno lo scopo di riprodurre il difetto della macchia nera nei prodotti che già presentano tali problemi e di determinare se il difetto della macchia nera è causato da un danno all'integrità sigillante dell'adesivo della cornice LCD. Dopotutto, ci sono altri tipi di bolle nei moduli LCD, come bolle d'aria all'interno della cella LCD (correlate al degassamento, al livello di vuoto della cella, ecc.) e bolle di vuoto all'interno della cella LCD (correlate al gap cellulare, alla quantità di cristalli liquidi, ecc.).

① Test ad alta temperatura: la dimensione delle macchie nere nei prodotti LCD difettosi aumenta in condizioni di alta temperatura (80–85°C). Quando la tenuta dell'adesivo della cornice del pannello LCD si deteriora, il volume delle bolle aumenta alle alte temperature, riducendo l'area dei cristalli liquidi e quindi allargando l'area della macchia nera. Nel frattempo, a temperature elevate, la viscosità dei cristalli liquidi diminuisce, la fluidità aumenta e la velocità di diffusione dei contaminanti (come umidità, ossigeno) accelera, portando a un intervallo di contaminazione ampliato e a macchie nere più pronunciate. L'eccitazione ad alta temperatura viene condotta principalmente in una camera di prova ad alta temperatura, poiché la camera fornisce un riscaldamento più uniforme per lo schermo LCD; ovviamente, se le condizioni sono limitate, per l'eccitazione può essere utilizzato anche un metodo con piastra calda ad alta temperatura, anche se l'uniformità del riscaldamento sarà inferiore.

Riepilogo principale dell'eccitazione ad alta temperatura che porta a macchie nere più grandi: Alta temperatura → Aumento del volume delle bolle + Diffusione accelerata del contaminante → Area delle macchie nere allargata o più pronunciata.

② Test ad alta temperatura e alta umidità: la dimensione delle macchie nere nei prodotti LCD difettosi cambia in condizioni di alta temperatura e alta umidità (80–85°C/90–95%RH). Quando la sigillatura dell'adesivo del telaio del pannello del display LCD si deteriora, una grande quantità di umidità entra nella cella a cristalli liquidi in condizioni di alta temperatura e umidità elevata, causando un aumento del volume delle bolle e un peggioramento dell'area nera e della gravità.

Riepilogo principale dell'eccitazione ad alta temperatura e alta umidità che porta a macchie nere più grandi: Alta temperatura e alta umidità → Aumento del volume delle bolle → Area delle macchie nere allargata o più pronunciata.

③ Test di ebollizione/cottura in acqua/PCT (test della pentola a pressione): la dimensione delle macchie nere nei prodotti LCD difettosi aumenta in condizioni di test della pentola a pressione (PCT) o test di cottura in acqua/ebollizione. Il meccanismo per ingrandire le macchie nere in condizioni di ebollizione/PCT è simile a quello in condizioni di alta temperatura e alta umidità, ma le condizioni del test di ebollizione/PCT sono più severe, il che può ridurre ulteriormente il tempo di eccitazione per riprodurre il difetto della macchia nera dell'LCD.

④ Test di aspirazione dell'inchiostro rosso: dopo il test di aspirazione dell'inchiostro rosso su prodotti LCD difettosi con macchie nere, l'inchiostro rosso penetra nella cella LCD e, contemporaneamente, il volume delle macchie nere aumenta.

⑤ Osservazione della foratura dell'adesivo del telaio al microscopio: Quando non è sicuro se il difetto della macchia nera dell'LCD sia causato da un problema di sigillatura del sigillante del telaio LCD, è possibile utilizzare un microscopio per verificare se è presente un difetto di perforazione nel sigillante del telaio LCD. Se il sigillante del telaio è stato perforato dai cristalli liquidi, il difetto della macchia nera dell'LCD può essere sostanzialmente identificato come causato da un problema di tenuta del sigillante del telaio dell'LCD. Le forature nel sigillante della cornice dello schermo LCD sono inevitabili nel processo ODF; solo ottimizzando il processo del pannello LCD è possibile ridurre la larghezza della foratura del sigillante del telaio. Se la larghezza della foratura del sigillante del telaio LCD è ≤1/3 della larghezza del sigillante del telaio, viene giudicata OK; se la larghezza della foratura del sigillante del telaio LCD è >1/3 della larghezza del sigillante del telaio, viene giudicata NG.

⑥ Il test di distacco del sigillante del telaio LCD è il metodo più comune per valutare la forza adesiva del sigillante del telaio LCD. Quando il sigillante del telaio LCD è danneggiato, quando il tipo di sigillante non è appropriato o quando la combinazione di sigillante, strato di allineamento PI e cristalli liquidi non è adatta, la resistenza alla pelatura tra il vetro TFT e il vetro CF del pannello LCD si deteriorerà, determinando un test di distacco del sigillante del telaio LCD non riuscito. Gli standard di settore richiedono in genere che il risultato del test di distacco del sigillante del telaio LCD sia ≥ 10 kgf, con requisiti più rigorosi ≥ 15 kgf. Il test di distacco viene generalmente condotto in cinque punti designati.

⑦ Test a bassa temperatura: la dimensione delle macchie nere sullo schermo LCD diminuisce in condizioni di bassa temperatura (da -20°C a -40°C). Quando l'integrità sigillante dell'adesivo del telaio del pannello LCD si deteriora, il principio di espansione e contrazione termica provoca il restringimento delle bolle alle basse temperature. Allo stesso tempo, la viscosità dei cristalli liquidi aumenta, rallentando la velocità di diffusione dei contaminanti, il che porta ad una riduzione delle dimensioni delle macchie nere. Inoltre, mentre le macchie nere si espandono in condizioni di alta temperatura, quando il prodotto viene rimosso dalla camera ad alta temperatura e ritorna gradualmente alla temperatura ambiente nel tempo, la dimensione delle macchie nere diminuisce lentamente.

Riepilogo principale dell'eccitazione a bassa temperatura che porta a macchie nere più piccole: bassa temperatura → contrazione del volume delle bolle + diffusione rallentata del contaminante → area ridotta delle macchie nere.