一, Mechanizmus zlyhania v prostredí s vysokou vlhkosťou: duálna erózia z fyziky do chémie
1. Elektrochemická korózia kovových komponentov
Hnacím obvodom segmentovaného LCD obsahuje veľké množstvo kovových komponentov (ako je napríklad zapojenie medenej fólie, strieborné pastové elektródy, spojky spájkovania olovom). V prostrediach s vysokou vlhkosťou sa molekuly vody kombinujú s znečisťujúcimi látkami, ako je CO ₂ a tak ₂ vo vzduchu, aby sa vytvorili slabo kyslé roztoky, ktoré priamo korodujú kovový povrch. Napríklad prípadová štúdia palubnej dosky automobilu ukázala, že po spustení v prostredí s 85% vlhkosťou po dobu 6 mesiacov sa na kolíkoch LCD vodiča čipu objavila zelená korózia, čo spôsobilo 300% zvýšenie odporu kontaktu a nakoniec viedlo k zlyhaniu segmentu. Miera korózie exponenciálne súvisí s vlhkosťou: keď relatívna vlhkosť prekročí 65%, miera korózie prudko zvýši; Ak presahuje 80%, na kovovom povrchu sa bude tvoriť kontinuálny vodný film, čím sa urýchli elektrochemickú reakciu.
2. Degradácia hydrolýzy molekúl tekutých kryštálov
Vrstva kvapalného kryštálu segmentovaného LCD sa skladá z molekúl nematických tekutých kryštálov a skupiny esterov (- coo -) vo svojej molekulárnej štruktúre sú náchylné na hydrolytické reakcie vo vysokom vlhkom prostredí, ktoré vytvárajú karboxylové kyseliny a alkoholové zlúčeniny. Test zdravotníckych pomôcok ukázal, že po zrýchlenom starnutí počas 1000 hodín pri 85 stupňoch /85% RH (vysoká teplota a vysoká vlhkosť) sa dielektrická konštanta kvapalného kryštálu znížila o 15%, čo viedlo k zníženiu zobrazenia na kontrast so 60% pôvodnej hodnoty. Produkty hydrolýzy môžu tiež zmeniť teplotu jasného bodu (TNI) kvapalného kryštálu, čo spôsobí, že modul displeja vykazuje defekty „čiernych škvŕn“ alebo „bielej hmly“ pri teplote miestnosti.
3. Absorpcia vlhkosti a rozširovanie polarizačného filmu
Polarizačný film je kľúčovou optickou súčasťou segmentovaného LCD a jeho substrát (ako je PVA polyvinylalkohol) má silnú absorpciu vlhkosti. V prostredí s vlhkosťou 90% sa hrúbka polarizátora rozšíri o 5% -8% do 24 hodín, čo bude mať za následok:
Degradácia optického výkonu: stupeň polarizácie sa znížil z 99,9%na 98,5%a kontrast vykazoval o 20%;
Poškodenie mechanického napätia: Vnútorné napätie generované expanziou môže roztrhať lepenú vrstvu medzi polarizátorom a skleneným substrátom, čo spôsobuje bubliny zobrazenia alebo delamináciu.
Prípadová štúdia outdoorového nástroja ukázala, že po 18 mesiacoch pôsobenia v pobrežnom prostredí s vysokou vlhkosťou zaznamenalo 30% modulov LCD polarizátorov, čo malo za následok únik svetla a rozmazané znaky.
4. Riziko permeability vlhkosti obalových materiálov
Balená štruktúra segmentovaného LCD (napríklad zadný panel skleneného rámca) nie je úplne utesnená a molekuly vody môžu preniknúť cez mikropóry rámového materiálu (napríklad epoxidová živica). Test výskumnej inštitúcie ukazuje, že priepustnosť vlhkosti bežných epoxidových adhezívnych rámcov dosahuje 2G/(m ² · 24h). V prostredí s vlhkosťou 85% dosiahne vnútorná vlhkosť LCD 80% vonkajšieho prostredia do 72 hodín. Prenikanie molekúl vody môže tiež viesť k:
Zlyhanie vodiča IC: Vlhkosť kondenzuje na povrchu IC, čím sa vytvorí vodný film, čo spôsobuje poškodenie úniku a elektrostatického výboja (ESD);
Modul podsvietenia skratu: Po silikónovom enkapsulačnom materiáli LED guľôčok absorbuje vlhkosť, izolačný odpor klesá z 10 ⁹ Ω na 10 ω, čo spôsobuje rozpad guľôčok.
2, typické režimy zlyhania spôsobené vysokou vlhkosťou
1. Zobrazenie funkcie zlyhania
Chýbajúce segmenty a skomolované znaky: Kovová korózia spôsobila prerušenie hnacieho signálu. V prípade inteligentného merača po spustení v prostredí s vlhkosťou 90% počas 3 mesiacov sa miera chýbajúcej sadzby LCD displeja zvýšila z 0,1% na 12%;
Útlm: kombinovaný účinok hydrolýzy kvapalných kryštálov a expanzie polarizátora znižuje kontrast displeja z 1 000: 1 na 300: 1, ktorý nemôže splniť požiadavky na viditeľnosť priemyselného prostredia;
Rozšírená doba odozvy: Vlhkosť mení viskozitu LCD, čo spôsobuje obnovenie displeja viac ako 50 ms, čo ovplyvňuje skutočné - časové zobrazenie dynamických údajov.
2. Zhoršenie elektrického výkonu
Znížený odpor izolácie: Vlhkosť spôsobuje zníženie izolačného odporu dosky DPS z 10 ⁸ Ω na 10 ⁵, čo vedie k rozdeleniu čipu vodiča;
Spätný nárast prúdu: Molekuly vody tvoria vodivé kanály na kovových povrchoch. Test monitorovacieho systému veternej farmy ukázal, že únikový prúd obvodu vodiča LCD sa zvýšil z 0,1 μ na 10 μ A pri 85% vlhkosti, čo viedlo k 100 -násobnému zvýšeniu spotreby energie;
Zvýšená citlivosť na elektrostatický výboj (ESD): vlhkosť znižuje povrchový odpor materiálov, čím sa znižuje tolerančné napätie LCD na ESD z 8 kV do 2 kV, čo ho robí náchylným na elektrostatické rozkladanie ľudským telom.
3. Znížená štrukturálna spoľahlivosť
Delaminácia gumového rámu: Molekuly vody prenikajú a oslabujú adhéziu medzi gumovým rámom a sklom. V určitom prípade automobilovej elektroniky po 6 mesiacoch po dobu prevádzky v prostredí s vysokou vlhkosťou 20% LCD modulov zažilo praskanie gumového rámu;
Oxidácia kovových kolíkov: Kĺb spájkovacieho olovnatého olova generujú oxid cínu (SNO ₂) v prostrediach s vysokou vlhkosťou, čo vedie k 50% zvýšeniu kontaktného odporu a spôsobujúce chyby prenosu signálu;
Žlčenie podsvietenia: Vlhkosť urýchľuje degradáciu fosforov LED, čo spôsobuje, že teplota farby podsvietenia sa posunie z 6500 000 na 4000 K, čo ovplyvňuje presnosť farieb displeja.
3, Technické protiopatrenia na ochranu v prostrediach s vysokou vlhkosťou
1. Ochrana úrovne materiálu
Nízka vlhkosť priepustná enkapsulačná materiál: Použitie enkapsulácie epoxidovej živice alebo silikónu s priepustnosťou vlhkosti menšou alebo rovnajúcou sa 0,5 g/(M ² · 24H). Napríklad výrobca zdravotníckych zariadení znižuje rýchlosť vlhkosti zvýšenie v rámci LCD o 80% prepnutím na nízku priepustnú gumovú rámovú vlhkosť;
Kovový povlak odolný voči korózii: ukladanie 1-2 μm chemického niklového zlata (ENIG) povlaku na povrchu kolíkov a vankúšikov vodiča, čo zvyšuje odolnosť proti korózii o 10-krát;
Vodotesný polarizačný film: Vyberte polarizačný film substrátu polyimidu (PI) s rýchlosťou absorpcie vlhkosti menšej alebo rovnajúcej sa 1%a na povrchu naneste hydrofóbny nano povlak (napríklad fluórovaný polyetylén), aby sa znížila rýchlosť expanzie polarizačného filmu pod 1%.
2. Konštrukčná ochrana úrovne
Pripustite povlaky: nastriekajte akrylovú alebo silikónovú farbu s hrúbkou 50-100 μm na povrch dosky DPS, aby sa vytvorila hustá ochranná vrstva, čím obnoví izolačný odpor s nad 10 ΩΩ;
Návrh zapečatenej štruktúry: Prijatie plne zapečatenej štruktúry „skleneného kovového rámu“ a nahradenie tradičných lepidiel laserovým zváraním sa priepustnosť vlhkosti zníži na 0,1 g/(m ² · 24h);
Integrácia sus: molekulárne sito susycant (ako je 3A zeolit) je vložená do zadného panela LCD, s kapacitou absorpčnej vlhkosti 20% hmotnosti a môže udržiavať vnútornú vlhkosť menšiu alebo rovnajúcu sa 40% RH po dobu 5 rokov.
3. Ochrana úrovne systému
Monitorovanie senzora vlhkosti: integrovaný senzor digitálnej vlhkosti (napríklad SHT31), real - Monitorovanie času vnútornej vlhkosti LCD, spustenie zahrievania a odvlhčovacieho obvodu, keď vlhkosť presiahne 60% RH;
Technológia vykurovania a odvlhčovania: Vo vnútri zadného panela LCD je zabudovaný priehľadný vodivý film (ITO) a vnútorná teplota sa zvyšuje na 50 stupňov pomocou zahrievania prúdu impulzov na zrýchlenie odparovania vlhkosti;
Stratégia environmentálnej kontroly: Navrhnite nezávislé zapečatené oddelenie v priemyselných zariadeniach, udržiavajte vlhkosť menšiu alebo rovnú 50% RH a teplotu 25 ± 5 stupňov vo vnútri oddelenia cez polovodičové chladiace čipy a predĺžte životnosť LCD na viac ako 15 rokov.
