El problema de las manchas negras en las pantallas de cristal líquido TFT-LCD es muy común en los módulos LCD y puede causar efectos adversos graves. Las causas de las manchas negras son numerosas, lo que hace que el problema sea particularmente difícil de abordar. Este artículo revisa principalmente los mecanismos detrás de la formación de manchas negras en el cristal líquido LCD y describe contramedidas comunes.

1. ¿Por qué las manchas negras de la pantalla LCD son más graves en las imágenes en escala de grises que en las imágenes en blanco?  

Primero, revisemos el principio de visualización de los módulos LCD. Cuando se aplica energía a la pantalla LCD, se forma una diferencia de voltaje entre el electrodo de píxel (Pixel ITO) y el electrodo común (COM ITO). Esta diferencia de voltaje hace que gire el cristal líquido en la ubicación del píxel correspondiente. Diferentes diferencias de voltaje dan como resultado diferentes ángulos de rotación del cristal líquido, lo que genera variaciones en la transmitancia de la pantalla LCD. En consecuencia, esto da como resultado imágenes mostradas diferentes (negro, gris, blanco).

A partir de la curva característica de voltaje versus transmitancia (V-T) del LCD, se puede observar que la curva no es lineal. La pendiente en la zona de baja tensión (correspondiente a niveles de gris bajos) es muy pronunciada. Debido a esta gran pendiente, incluso una ligera fluctuación de voltaje se amplifica enormemente, lo que resulta en una diferencia notable en la transmitancia de la pantalla LCD. Esta es una de las razones por las que las manchas negras en la pantalla LCD son más pronunciadas en imágenes en escala de grises que en imágenes en blanco.

Por otro lado, las características de la visión humana también están relacionadas, ya que la sensibilidad al brillo varía en diferentes entornos de iluminación.

2. Métodos comunes de monitoreo y excitación para manchas negras de LCD

Para algunos defectos relativamente menores de manchas negras en la pantalla LCD, el fenómeno del defecto puede volverse menos notorio o incluso desaparecer después de un período de tiempo, lo que hace que el análisis posterior sea inconveniente. Por lo tanto, se emplean ciertos métodos de excitación para reproducir el fenómeno de la mancha negra. Estos métodos de excitación tienen como objetivo reproducir el defecto de la mancha negra en productos que ya presentan tales problemas y determinar si el defecto de la mancha negra es causado por daños a la integridad de sellado del adhesivo del marco LCD. Después de todo, hay otros tipos de burbujas en los módulos LCD, como burbujas de aire dentro de la celda LCD (relacionadas con la desgasificación, el nivel de vacío de la celda, etc.) y burbujas de vacío dentro de la celda LCD (relacionadas con el espacio de la celda, la cantidad de cristal líquido, etc.).

① Pruebas de alta temperatura: el tamaño de las manchas negras en productos LCD defectuosos aumenta en condiciones de alta temperatura (80–85 °C). Cuando el sellado del adhesivo del marco del panel LCD se deteriora, el volumen de burbujas aumenta bajo altas temperaturas, lo que afecta el área del cristal líquido y, por lo tanto, agranda el área de la mancha negra. Mientras tanto, a altas temperaturas, la viscosidad del cristal líquido disminuye, la fluidez aumenta y la velocidad de difusión de los contaminantes (como la humedad y el oxígeno) se acelera, lo que genera un rango de contaminación ampliado y manchas negras más pronunciadas. La excitación a alta temperatura se realiza principalmente en una cámara de prueba de alta temperatura, ya que la cámara proporciona un calentamiento más uniforme para la pantalla LCD; Por supuesto, si las condiciones son limitadas, también se puede utilizar un método de placa caliente de alta temperatura para la excitación, aunque la uniformidad del calentamiento será peor.

Resumen básico de la excitación a alta temperatura que conduce a manchas negras más grandes: alta temperatura → aumento del volumen de burbujas + difusión acelerada de contaminantes → área de manchas negras agrandada o más pronunciada.

② Pruebas de alta temperatura y alta humedad: el tamaño de las manchas negras en productos LCD defectuosos cambia en condiciones de alta temperatura y alta humedad (80–85°C/90–95%RH). Cuando el sellado del adhesivo del marco del panel de la pantalla LCD se deteriora, una gran cantidad de humedad ingresa a la celda de cristal líquido en condiciones de alta temperatura y alta humedad, lo que hace que el volumen de la burbuja aumente y el área y la gravedad de la mancha negra empeoren.

Resumen básico de la excitación por alta temperatura y alta humedad que conduce a manchas negras más grandes: alta temperatura y alta humedad → mayor volumen de burbujas → área de manchas negras agrandada o más pronunciada.

③ Prueba de ebullición/cocción en agua/PCT (Prueba de olla a presión): El tamaño de las manchas negras en los productos LCD defectuosos aumenta bajo las condiciones de la prueba de olla a presión (PCT) o de la prueba de ebullición/cocción en agua. El mecanismo para agrandar las manchas negras en condiciones de ebullición/PCT es similar al de las condiciones de alta temperatura y alta humedad, pero las condiciones de prueba de ebullición/PCT son más severas, lo que puede acortar aún más el tiempo de excitación para reproducir el defecto de la mancha negra en la pantalla LCD.

④ Prueba de vacío de tinta roja: Después de la prueba de vacío de tinta roja en productos LCD defectuosos con manchas negras, la tinta roja penetra en la celda LCD y, simultáneamente, aumenta el volumen de las manchas negras.

⑤ Observación de la punción del adhesivo del marco bajo el microscopio: Cuando no está claro si el defecto de la mancha negra de la pantalla LCD es causado por un problema de sellado del sellador del marco de la LCD, se puede utilizar un microscopio para comprobar si hay algún defecto de punción en el sellador del marco de la LCD. Si el cristal líquido ha perforado el sellador del marco, el defecto de la mancha negra de la pantalla LCD puede identificarse básicamente como causado por un problema de sellado del sellador del marco de la LCD. Los pinchazos en el sellador del marco LCD son inevitables en el proceso ODF; Sólo optimizando el proceso del panel LCD se puede reducir el ancho de la perforación del sellador del marco. Si el ancho de perforación del sellador del marco LCD es ≤1/3 del ancho del sellador del marco, se considera correcto; si el ancho de la perforación del sellador del marco LCD es >1/3 del ancho del sellador del marco, se considera NG.

⑥ La prueba de despegado del sellador de marcos de LCD es el método más común para evaluar la resistencia adhesiva del sellador de marcos de LCD. Cuando el sellador del marco LCD está dañado, cuando el tipo de sellador es inadecuado o cuando la combinación de sellador, capa de alineación PI y cristal líquido no es adecuada, la resistencia al pelado entre el vidrio TFT y el vidrio CF del panel LCD se deteriorará, lo que dará como resultado una prueba fallida de despegado del sellador del marco LCD. Los estándares de la industria generalmente requieren que el resultado de la prueba de despegue del sellador del marco LCD sea ≥10 kgf, mientras que los requisitos más estrictos son ≥15 kgf. La prueba de despegado se realiza generalmente en cinco puntos designados.

⑦ Pruebas de baja temperatura: el tamaño de las manchas negras de la pantalla LCD disminuye en condiciones de baja temperatura (-20 °C a -40 °C). Cuando la integridad del sellado del adhesivo del marco del panel LCD se deteriora, el principio de expansión y contracción térmica hace que las burbujas se encojan a bajas temperaturas. Al mismo tiempo, la viscosidad del cristal líquido aumenta, lo que ralentiza la velocidad de difusión de los contaminantes, lo que conduce a una reducción del tamaño de las manchas negras. Además, mientras que las manchas negras se expanden en condiciones de alta temperatura, cuando el producto se retira de la cámara de alta temperatura y vuelve gradualmente a la temperatura ambiente con el tiempo, el tamaño de las manchas negras disminuye lentamente.

Resumen básico de la excitación a baja temperatura que conduce a manchas negras más pequeñas: baja temperatura → contracción del volumen de las burbujas + difusión lenta de contaminantes → área reducida de manchas negras.