一 ، مکانیسم شکست در محیط رطوبت بالا: فرسایش دوگانه از فیزیک به شیمی
1. خوردگی الکتروشیمیایی اجزای فلزی
مدار رانندگی LCD تقسیم شده شامل تعداد زیادی از اجزای فلزی (مانند سیم کشی فویل مس ، الکترودهای خمیر نقره ، اتصالات لحیم کاری سرب قلع) است. در محیط های رطوبت بالا ، مولکول های آب با آلاینده هایی مانند CO ₂ و بنابراین ₂ در هوا ترکیب می شوند تا محلول های ضعیف اسیدی تشکیل دهند ، که مستقیماً سطح فلز را خوردند. به عنوان مثال ، یک مطالعه موردی از داشبورد اتومبیل نشان داد که پس از دویدن در محیطی با رطوبت 85 ٪ به مدت 6 ماه ، خوردگی سبز روی پین های تراشه راننده LCD ظاهر شد و باعث افزایش 300 درصدی مقاومت در برابر تماس شد و در نهایت منجر به عدم موفقیت بخش شد. میزان خوردگی به صورت نمایی مربوط به رطوبت است: وقتی رطوبت نسبی از 65 ٪ فراتر رود ، میزان خوردگی به شدت افزایش می یابد. هنگامی که بیش از 80 ٪ باشد ، یک فیلم آب مداوم بر روی سطح فلز شکل می گیرد و واکنش الکتروشیمیایی را تسریع می کند.
2 تخریب هیدرولیز مولکول های کریستالی مایع
لایه کریستال مایع از یک LCD تقسیم شده از مولکول های کریستالی مایع Nematic تشکیل شده است ، و گروه های استر ({0}}} COO-) در ساختار مولکولی خود در محیط های رطوبت زیاد مستعد ابتلا به هیدرولیز هستند و اسیدهای کربوکسیلیک و ترکیبات الکل را تولید می کنند. یک آزمایش دستگاه پزشکی نشان داد که پس از تسریع پیری به مدت 1000 ساعت در 85 درجه /85 ٪ RH (درجه حرارت بالا و رطوبت بالا) ، ثابت دی الکتریک کریستال مایع 15 ٪ کاهش یافته است و در نتیجه کاهش کنتراست صفحه نمایش تا 60 ٪ از مقدار اولیه است. محصولات هیدرولیز همچنین می توانند دمای نقطه شفاف (TNI) کریستال مایع را تغییر دهند و باعث می شود ماژول صفحه نمایش نقص "نقاط سیاه" یا "مه شکن سفید" را در دمای اتاق نشان دهد.
3. جذب رطوبت و گسترش فیلم قطبی
Polarizing Film یک مؤلفه نوری کلیدی LCD تقسیم شده است و بستر آن (مانند الکل PVA پلی وینیل) دارای جذب رطوبت قوی است. در محیطی با رطوبت 90 ٪ ، ضخامت قطبش در طی 24 ساعت 5 ٪ -8 ٪ گسترش می یابد و در نتیجه:
تخریب عملکرد نوری: درجه قطبش از 99.9 ٪ به 98.5 ٪ کاهش یافته و کنتراست نمایش 20 ٪ کاهش یافته است.
آسیب استرس مکانیکی: استرس داخلی ایجاد شده توسط انبساط ممکن است لایه چسب را بین قطبش و بستر شیشه ای پاره کند و باعث حباب های صفحه نمایش یا لایه لایه شود.
یک مطالعه موردی از یک ابزار در فضای باز نشان داد که پس از کار در یک محیط ساحلی رطوبت بالا به مدت 18 ماه ، 30 ٪ از ماژول های LCD پیچ و تاب لبه قطبش را تجربه کردند و در نتیجه نشانگر نشت نور و شخصیت های مبهم بود.
4. خطر نفوذپذیری رطوبت مواد بسته بندی
ساختار بسته بندی LCD تقسیم شده (مانند پانل پشتی قاب شیشه ای) کاملاً مهر و موم نشده است ، و مولکول های آب می توانند از طریق میکروپورهای ماده فریم (مانند رزین اپوکسی) نفوذ کنند. آزمایش یک موسسه تحقیقاتی نشان می دهد که نفوذپذیری رطوبت فریم های چسب اپوکسی معمولی به 2G/(M ² · 24H) می رسد. در محیطی با رطوبت 85 ٪ ، رطوبت داخلی LCD در طی 72 ساعت به 80 ٪ از محیط خارجی می رسد. نفوذ مولکول های آب نیز می تواند منجر به:
خرابی درایور IC: چگالش رطوبت روی سطح IC برای تشکیل یک فیلم آب ، باعث ایجاد جریان نشت و تخلیه الکترواستاتیک (ESD) می شود.
مدار کوتاه ماژول پس از نور: پس از مواد محصور سازی سیلیکون دانه های LED رطوبت را جذب می کند ، مقاومت عایق از 10 ⁹ Ω به 10 ⁶ Ω کاهش می یابد و باعث تجزیه مهره ها می شود.
2 ، حالت های خرابی معمولی ناشی از رطوبت زیاد
1. عملکرد عملکرد صفحه نمایش
بخش های گمشده و شخصیت های زباله: خوردگی فلزی باعث ایجاد اختلال در سیگنال رانندگی می شود. در مورد یک متر هوشمند ، پس از دویدن در محیطی با رطوبت 90 ٪ به مدت 3 ماه ، بخش صفحه نمایش LCD از دست رفته از 0.1 ٪ به 12 ٪ افزایش یافته است.
ضعف کنتراست: اثر ترکیبی هیدرولیز کریستال مایع و انبساط قطبی کننده ، کنتراست صفحه نمایش را از 1000: 1 تا 300: 1 کاهش می دهد ، که نمی تواند نیازهای دید محیط های صنعتی را برآورده کند.
زمان پاسخگویی طولانی: رطوبت ویسکوزیته LCD را تغییر می دهد و باعث تأخیر در تجدید نمایش بیش از 50ms می شود و بر نمایش زمان واقعی- واقعی داده های پویا تأثیر می گذارد.
2. بدتر شدن عملکرد الکتریکی
کاهش مقاومت عایق: رطوبت باعث می شود مقاومت عایق صفحه PCB از 10 ⁸ Ω به 10 ⁵ Ω کاهش یابد و منجر به تجزیه بندر تراشه راننده شود.
افزایش جریان نشت: مولکول های آب کانال های رسانا را روی سطوح فلزی تشکیل می دهند. یک آزمایش سیستم نظارت بر مزرعه بادی نشان داد که جریان نشت مدار درایور LCD از 0.1 میکروگرم A به 10 میکرون A در رطوبت 85 ٪ افزایش یافته و در نتیجه افزایش 100 برابر در مصرف برق است.
افزایش حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD): رطوبت مقاومت سطح مواد را کاهش می دهد و ولتاژ تحمل LCD را به ESD از 8kV به 2KV کاهش می دهد و آن را مستعد تجزیه الکترواستاتیک توسط بدن انسان می کند.
3. کاهش قابلیت اطمینان ساختاری
لایه بندی قاب لاستیکی: مولکول های آب چسبندگی بین قاب لاستیکی و شیشه را نفوذ و تضعیف می کنند. در یک مورد الکترونیک خاص خودرو ، پس از 6 ماه در یک محیط رطوبت بالا ، 20 ٪ از ماژول های LCD ترک خوردگی لبه قاب لاستیکی را تجربه کردند.
اکسیداسیون پین فلزی: مفاصل لحیم کاری سرب قلع در محیط های رطوبت بالا اکسید قلع (SNO ₂) ایجاد می کند و منجر به افزایش 50 ٪ مقاومت در برابر تماس و ایجاد خطاهای انتقال سیگنال می شود.
زردی ماژول پس زمینه: رطوبت تخریب فسفورهای LED را تسریع می کند و باعث می شود دمای رنگ پس زمینه از 6500K به 4000k تغییر کند و بر دقت رنگ نمایش تأثیر می گذارد.
3 ، اقدامات متقابل فنی برای محافظت در محیط های رطوبت بالا
1. حفاظت از سطح مواد
مواد محفظه نفوذپذیری رطوبت کم: با استفاده از رزین اپوکسی یا محصور سازی سیلیکون با نفوذپذیری رطوبت کمتر از یا مساوی 0.5 گرم/(متر · 24 ساعت). به عنوان مثال ، یک تولید کننده تجهیزات پزشکی با تغییر به یک قاب لاستیکی قابل نفوذ رطوبت ، میزان رطوبت در داخل LCD را 80 ٪ کاهش می دهد.
پوشش فلزی مقاوم در برابر خوردگی: رسوب پوشش 1-2 میکرومتر از روکش نیکل شیمیایی (ENIG) روی سطح پین ها و لنت های تراشه راننده ، که باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی 10 بار می شود.
فیلم قطبی کننده ضد آب: یک فیلم قطبی سازی بستر پلی آمید (PI) را با میزان جذب رطوبت کمتر از یا برابر با 1 ٪ انتخاب کنید و یک پوشش نانو آبگریز (مانند پلی اتیلن فلور شده) را روی سطح بمالید تا میزان انبساط فیلم قطبی به زیر 1 ٪ کاهش یابد.
2. حفاظت از سطح ساختاری
پوشش Conform: یک رنگ اثبات شده با اکریلیک یا سیلیکون 50-100 میکرومتر را روی سطح صفحه PCB اسپری کنید تا یک لایه محافظ متراکم تشکیل شود ، و مقاومت عایق را در بالای 10 Ω گرم بازگرداند.
طراحی ساختار مهر و موم شده: اتخاذ یک ساختار کاملاً مهر و موم شده از "تخته فلزی شیشه ای" و جایگزینی چسب های سنتی با جوشکاری لیزر ، نفوذپذیری رطوبت به 0.1g/(m ² · 24 ساعت) کاهش می یابد.
ادغام خشک کن: خشک کن الک مولکولی (مانند زئولیت 3A) در پانل پشت LCD تعبیه شده است ، با ظرفیت جذب رطوبت 20 ٪ وزن ، و می تواند رطوبت داخلی را کمتر از یا برابر با 40 ٪ RH به مدت 5 سال حفظ کند.
3. حفاظت از سطح سیستم
نظارت بر سنسور رطوبت: سنسور یکپارچه رطوبت دیجیتال (مانند SHT31) ، نظارت واقعی- نظارت زمان رطوبت داخلی LCD ، باعث گرمایش و مدار فرومایه هنگامی که رطوبت بیش از 60 ٪ RH است.
فناوری گرمایشی و dehumidification: یک فیلم رسانا شفاف (ITO) در داخل صفحه پشت LCD تعبیه شده است ، و دمای داخلی با گرمایش جریان پالس تا 50 درجه افزایش می یابد تا بتواند تبخیر رطوبت را تسریع کند.
استراتژی کنترل محیط زیست: یک محفظه مهر و موم مستقل را در تجهیزات صنعتی طراحی کنید ، رطوبت کمتر از یا برابر با 50 ٪ RH و دمای 5 25 25 درجه را در داخل محفظه از طریق تراشه های تبرید نیمه هادی حفظ کنید و طول عمر LCD را تا بیش از 15 سال افزایش دهید.
