TFT-LCD 液晶ディスプレイの黒い塊の問題は、LCD モジュールで非常に一般的であり、重大な悪影響を引き起こす可能性があります。黒い塊の原因は数多くあるため、この問題への対処は特に困難です。この記事では主に、LCD 液晶における黒い斑点の形成の背後にあるメカニズムを概説し、一般的な対策の概要を説明します。

1. LCD の黒いブロブは、白画像よりもグレースケール画像の方が深刻なのはなぜですか?  

まず、LCD モジュールの表示原理を確認してみましょう。 LCD に電力が印加されると、画素電極 (Pixel ITO) と共通電極 (COM ITO) の間に電圧差が生じます。この電圧差により、対応するピクセル位置の液晶が回転します。電圧差が異なると液晶の回転角度が異なり、LCD の透過率が変化します。その結果、表示される画像は異なります (黒、灰色、白)。

LCD の電圧対透過率 (V-T) 特性曲線から、曲線が非線形であることがわかります。低電圧領域（低階調に相当）の傾きは非常に急です。この大きな傾きにより、わずかな電圧変動も大きく増幅され、LCDの透過率に大きな差が生じます。これが、LCD の黒い斑点が白画像よりもグレースケール画像でより目立つ理由の 1 つです。

一方で、明るさに対する感度は照明環境によって異なるため、人間の視覚の特性も関係しています。

2. LCD の黒いブロブの一般的な監視および励起方法

比較的軽微な LCD の黒いブロブ欠陥の場合、一定期間が経過すると欠陥現象が目立たなくなるか、消えてしまう場合があり、その後の分析が不便になります。したがって、黒いブロブ現象を再現するために特定の励起方法が使用されます。これらの励起方法は、そのような問題がすでに発生している製品で黒いブロブ欠陥を再現し、黒いブロブ欠陥が LCD フレーム接着剤のシール完全性への損傷によって引き起こされているかどうかを判断することを目的としています。結局のところ、LCD モジュール内には、LCD セル内の気泡 (ガス放出、セルの真空レベルなどに関連) や LCD セル内の真空気泡 (セル ギャップ、液晶量などに関連) など、LCD モジュール内には他の種類の気泡も存在します。

① 高温試験：高温条件（80～85℃）下では、不良品のLCD製品の黒い塊のサイズが大きくなります。 LCDパネルのフレーム接着剤のシールが劣化すると、高温下で気泡の体積が増加し、液晶領域が圧迫され、黒つぶれの領域が拡大します。一方、高温下では液晶の粘度が低下し、流動性が高まり、汚染物質（水分、酸素など）の拡散速度が速まり、汚染範囲が拡大し、黒ズミが目立つようになります。高温励起は主に高温試験チャンバー内で行われます。これは、チャンバーが LCD により均一な加熱を提供するためです。もちろん、条件が限定されれば、加熱の均一性は劣りますが、高温ホットプレート法でも励起することができます。

より大きな黒い塊を引き起こす高温励起の核心要約: 高温 → 気泡体積の増加 + 加速された汚染物質の拡散 → 拡大またはより顕著な黒い塊の領域。

② 高温高湿試験：高温高湿環境（80～85℃/90～95％RH）下で液晶不良品の黒玉の大きさが変化します。液晶表示パネルのフレーム接着剤のシールが劣化すると、高温多湿環境下で液晶セル内に多量の水分が侵入し、気泡の体積が増加し、黒つぶれの面積やシビアさが悪化します。

より大きな黒い塊を引き起こす高温および高湿の励起の核心要約: 高温および高湿度 → 気泡体積の増加 → 拡大またはより顕著な黒い塊の領域。

③ 煮沸・水煮テスト/PCT（圧力鍋テスト）：圧力鍋テスト（PCT）や煮沸・水煮テスト条件下では、液晶不良品の黒い塊のサイズが大きくなります。沸騰/PCT条件下で黒ブロブが拡大するメカニズムは、高温高湿条件下での場合と同様ですが、沸騰/PCT試験条件はより厳しいため、LCD黒ブロブ欠陥を再現するための励起時間がさらに短縮されます。

④ 赤インク真空テスト：黒いブロブのある欠陥のある LCD 製品の赤インク真空テスト後、赤インクが LCD セルに浸透し、同時に黒いブロブの体積が増加します。

⑤ 顕微鏡によるフレーム接着剤の穴の観察：LCD の黒い斑点欠陥が LCD フレームシーラントのシールの問題によって引き起こされているかどうかが不確かな場合、顕微鏡を使用して LCD フレームシーラントに穴あき欠陥があるかどうかを確認できます。フレーム シーラントが液晶によって穴を開けられている場合、LCD 黒ブロブ欠陥は基本的に、LCD フレーム シーラントのシールの問題が原因であると特定できます。 LCD フレーム シーラントの穴は ODF プロセスでは避けられません。 LCD パネルのプロセスを最適化することによってのみ、フレーム シーラントの穴の幅を減らすことができます。 LCD フレームシール剤の穴幅がフレームシール剤幅の 1/3 以下の場合、OK と判断されます。 LCDフレームシール剤の穴幅がフレームシール剤幅の1/3を超える場合はNGと判定されます。

⑥ LCD フレームシール剤の接着強度を評価する最も一般的な方法は、LCD フレームシール剤剥離試験です。 LCDフレームシール剤が破損した場合、シール剤の種類が不適切な場合、またはシール剤とPI配向膜と液晶の組み合わせが不適切な場合、LCDパネルのTFTガラスとCFガラス間の剥離強度が低下し、LCDフレームシール剤の剥離試験が不合格となります。業界標準では、通常、LCD フレームのシーラント剥離試験の結果が 10 kgf 以上であることが求められますが、より厳しい要件は 15 kgf 以上です。剥離試験は通常、指定された5箇所で行います。

⑦ 低温試験：低温環境（-20℃～-40℃）下では、LCD の黒ずみが減少します。 LCD パネルのフレーム接着剤のシールの完全性が低下すると、熱膨張と収縮の原理により、低温で気泡が収縮します。同時に、液晶の粘度が増加し、汚染物質の拡散速度が遅くなり、黒い塊のサイズが小さくなります。また、高温下では黒い塊が膨張しますが、高温室から取り出し、時間をかけて徐々に室温に戻すと、黒い塊は徐々に小さくなっていきます。

より小さな黒い塊をもたらす低温励起の核心要約: 低温 → 気泡体積の収縮 + 遅い汚染物質の拡散 → 黒い塊の面積の減少。