O problema de manchas pretas em telas de cristal líquido TFT-LCD é muito comum em módulos LCD e pode causar efeitos adversos graves. As causas das manchas pretas são numerosas, tornando o problema particularmente difícil de resolver. Este artigo analisa principalmente os mecanismos por trás da formação de manchas pretas em cristal líquido LCD e descreve contramedidas comuns.

1. Por que as manchas pretas do LCD são mais graves em imagens em tons de cinza do que em imagens brancas?  

Primeiro, vamos revisar o princípio de exibição dos módulos LCD. Quando a energia é aplicada ao LCD, uma diferença de tensão se forma entre o eletrodo de pixel (Pixel ITO) e o eletrodo comum (COM ITO). Esta diferença de tensão faz com que o cristal líquido no local do pixel correspondente gire. Diferentes diferenças de tensão resultam em diferentes ângulos de rotação do cristal líquido, levando a variações na transmitância do LCD. Conseqüentemente, isso resulta em imagens exibidas diferentes (preto, cinza, branco).

A partir da curva característica tensão versus transmitância (V-T) do LCD, pode-se observar que a curva não é linear. A inclinação na região de baixa tensão (correspondente a baixos níveis de cinza) é muito acentuada. Devido a esta grande inclinação, mesmo uma ligeira flutuação de tensão é bastante amplificada, resultando numa diferença notável na transmitância do LCD. Esta é uma das razões pelas quais as manchas pretas do LCD são mais pronunciadas em imagens em escala de cinza do que em imagens brancas.

Por outro lado, as características da visão humana também estão relacionadas, pois a sensibilidade ao brilho varia em diferentes ambientes de iluminação.

2. Métodos comuns de monitoramento e excitação para LCD Black Blobs

Para alguns defeitos relativamente pequenos de manchas pretas no LCD, o fenômeno do defeito pode se tornar menos perceptível ou até mesmo desaparecer após um período de tempo, tornando a análise subsequente inconveniente. Portanto, certos métodos de excitação são empregados para reproduzir o fenômeno da mancha preta. Esses métodos de excitação têm como objetivo reproduzir o defeito da mancha preta em produtos que já apresentam esses problemas e determinar se o defeito da mancha preta é causado por danos à integridade de vedação do adesivo da moldura do LCD. Afinal, existem outros tipos de bolhas nos módulos LCD, como bolhas de ar dentro da célula LCD (relacionadas à liberação de gases, nível de vácuo da célula, etc.) e bolhas de vácuo dentro da célula LCD (relacionadas à lacuna da célula, quantidade de cristal líquido, etc.).

① Teste de alta temperatura: O tamanho das manchas pretas em produtos LCD defeituosos aumenta sob condições de alta temperatura (80–85°C). Quando a vedação do adesivo da moldura do painel LCD se deteriora, o volume das bolhas aumenta sob altas temperaturas, corroendo a área do cristal líquido e aumentando assim a área da bolha preta. Enquanto isso, sob altas temperaturas, a viscosidade do cristal líquido diminui, a fluidez aumenta e a taxa de difusão de contaminantes (como umidade, oxigênio) acelera, levando a uma faixa de contaminação expandida e a manchas pretas mais pronunciadas. A excitação de alta temperatura é conduzida principalmente em uma câmara de teste de alta temperatura, pois a câmara fornece aquecimento mais uniforme para o LCD; é claro que, se as condições forem limitadas, um método de placa quente de alta temperatura também pode ser usado para excitação, embora a uniformidade do aquecimento seja menor.

Resumo principal da excitação de alta temperatura que leva a bolhas pretas maiores: Alta temperatura → Aumento do volume da bolha + Difusão acelerada de contaminantes → Área de bolha preta ampliada ou mais pronunciada.

② Testes de alta temperatura e alta umidade: O tamanho das manchas pretas em produtos LCD defeituosos muda sob condições de alta temperatura e alta umidade (80–85°C/90–95% UR). Quando a vedação adesiva da moldura do painel da tela LCD se deteriora, uma grande quantidade de umidade entra na célula de cristal líquido sob condições de alta temperatura e alta umidade, fazendo com que o volume da bolha aumente e a área e a gravidade da bolha preta piorem.

Resumo principal da excitação de alta temperatura e alta umidade que leva a manchas pretas maiores: Alta temperatura e alta umidade → Aumento do volume da bolha → Área de bolha preta ampliada ou mais pronunciada.

③ Teste de cozimento em água/fervura / PCT (teste de panela de pressão): O tamanho das manchas pretas em produtos LCD defeituosos aumenta sob condições de teste de panela de pressão (PCT) ou teste de cozimento em água/fervura. O mecanismo para aumentar as bolhas pretas sob condições de ebulição/PCT é semelhante àquele sob condições de alta temperatura e alta umidade, mas as condições de teste de ebulição/PCT são mais severas, o que pode encurtar ainda mais o tempo de excitação para reproduzir o defeito da bolha preta do LCD.

④ Teste de vácuo de tinta vermelha: Após o teste de vácuo de tinta vermelha em produtos LCD defeituosos com manchas pretas, a tinta vermelha penetra na célula do LCD e, simultaneamente, o volume das manchas pretas aumenta.

⑤ Observação da punção do adesivo da moldura ao microscópio: Quando não há certeza se o defeito da bolha preta do LCD é causado pelo problema de vedação do selante da moldura do LCD, um microscópio pode ser usado para verificar se há algum defeito de punção no selante da moldura do LCD. Se o selante da moldura tiver sido perfurado pelo cristal líquido, o defeito da bolha preta do LCD pode basicamente ser identificado como sendo causado por um problema de vedação do selante da moldura do LCD. Perfurações no selante da moldura do LCD são inevitáveis ​​no processo ODF; somente otimizando o processo do painel LCD a largura da punção do selante da moldura pode ser reduzida. Se a largura da punção do selante da moldura do LCD for ≤1/3 da largura do selante da moldura, será considerado OK; se a largura da punção do selante da moldura do LCD for >1/3 da largura do selante da moldura, ela será considerada NG.

⑥ O teste de descascamento do selante da moldura do LCD é o método mais comum para avaliar a resistência adesiva do selante da moldura do LCD. Quando o selante da moldura do LCD estiver danificado, quando o tipo de selante for inadequado ou quando a combinação de selante, camada de alinhamento PI e cristal líquido for inadequada, a resistência ao descascamento entre o vidro TFT e o vidro CF do painel LCD se deteriorará, resultando em falha no teste de descascamento do selante da moldura do LCD. Os padrões da indústria normalmente exigem que o resultado do teste de remoção do selante da moldura do LCD seja ≥10 kgf, com requisitos mais rigorosos sendo ≥15 kgf. O teste de descascamento é geralmente realizado em cinco pontos designados.

⑦ Teste de baixa temperatura: O tamanho das manchas pretas do LCD diminui sob condições de baixa temperatura (-20°C a -40°C). Quando a integridade da vedação do adesivo da moldura do painel LCD se deteriora, o princípio da expansão e contração térmica faz com que as bolhas encolham a baixas temperaturas. Simultaneamente, a viscosidade do cristal líquido aumenta, diminuindo a taxa de difusão dos contaminantes, o que leva a uma redução no tamanho das bolhas pretas. Além disso, enquanto as manchas pretas se expandem sob condições de alta temperatura, quando o produto é removido da câmara de alta temperatura e retorna gradualmente à temperatura ambiente ao longo do tempo, o tamanho das manchas pretas diminui lentamente.

Resumo central da excitação de baixa temperatura que leva a manchas pretas menores: Baixa temperatura → Contração do volume da bolha + Difusão retardada do contaminante → Área reduzida da bolha preta.