空调遥控器液晶碘迁移失效的研究与应用

解伟　张成成　李文涛　王小龙　施庆西

摘 要：偏光片是LCD液晶显示器的核心原件，其贴附在液晶玻璃上下侧，配合液晶的转动控制光线在液晶面板内的通过与否来达到显示效果。偏光片有三种类型，包括透射类型、反射类型和半透半反类型。由于反射类型偏光片是靠自然光反射显示，因而，不需要背光源，具有省电、低成本的特点，在家电遥控器领域得到广泛应用。在偏光片生产制作程中，是通过涂覆一层铝膜来实现反射功能，由于铝属于活泼性金属，因而在湿热环境中容易被氧化，使得偏光片失去反射功能，造成显示性能的缺陷。

关键词：液晶;迁移;反射型;铝膜

中图分类号：TQ341.2文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）13-0045-03

Research and Application of Liquid Crystal Iodine Migration

Failure in Air Conditioner Remote Control

XIE Wei ZHANG Chengcheng LI Wentao WANG XiaoLong SHI Qingxi

（GREE Electrical Appliances （Zhengzhou） Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： Polarizers are the core elements of LCD liquid crystal displays. They are attached to the upper and lower sides of liquid crystal glass， and the rotation of the liquid crystal is used to control the passage of light in the liquid crystal panel to achieve the display effect. There are three types of polarizers， including transmission type， reflection type and transflective type. Since the reflection type polarizer is based on natural light reflection display， it does not require a backlight source， has the characteristics of power saving and low cost， and is widely used in the field of home appliances remote control. In the production process of the polarizer， the reflection function is realized by coating an aluminum film. Since aluminum is a reactive metal， it is easily oxidized in a hot and humid environment， causing the polarizer to lose its reflection function and cause defects in display performance.

Keywords： liquid crystal;migration;reflective;aluminum film

1 研究背景

2019年7月，格力电器（郑州）有限公司接到售后反馈：空调遥控器液晶出现麻点不良。经过分析确认为使用的A厂家液晶偏光片反射层被氧化，形成了针孔状缺陷导致。本文通过对麻点成分进行分析，失效机理研究、试验模拟验证，给出液晶麻点产生的根本原因及管控措施，旨在提升偏光片耐候性能，满足偏光片在极端环境下的使用要求。

2 分析及验证

2.1 故障品复核确认

对故障品进行拆分，确认麻点位于底偏光片反射层铝膜表面（见图1），故障液晶为2017年制品，显示麻点在遥控器生产过程多道工序可控，因此可以排除液晶装配环节之前出现异常的可能。售后退回遥控器为2018年1月份生产，2019年7月份安装时反馈麻点问题，期间存在1～2年的存储过程。研究者认为，在此过程中液晶本身或者液晶同外部环境发生了某种物理化学反应导致，因此抽取库存液晶进行不同类别环境试验验证。

2.2 试验验证

2.2.1 高温试验。抽取库存各厂家液晶每批次20PCS，根据企标要求的试验条件，在上限存储温度（60 ℃）下放置240 h，观察液晶表面未出现麻点现象，试验不停止，将实验周期延长至480 h，观察各厂家液晶表面均无异常。

2.2.2 低温试验。抽取库存各厂家液晶每批次20PCS，根据企标要求的试验条件，在下限存储温度（-10 ℃）下放置240 h，观察液晶表面未出现麻点现象，试验不停止，将实验周期延长至480 h，观察各厂家液晶表面均无异常。

2.2.3 盐雾试验。抽取库存各厂家液晶每批次20PCS，根據企标要求的试验条件，在温度（35±2）℃，NaCl浓度5%的标准盐雾箱内连续放置24 h，观察液晶表面无异常，试验不停止，将实验周期延长至480 h，观察各厂家液晶表面均未出现麻点现象。

2.2.4 潮态试验。抽取库存各厂家液晶每批次20PCS，根据企标要求的试验条件，在50 ℃，（93%±3%）RH环境下放置240 h，观察液晶表面无异常，试验不停止，将实验周期延长至336 h时，A厂家液晶表面复现了麻点现象（见图2）。

通过以上试验验证可以看出，液晶在进行标准加严试验时，只有在潮态试验环境下复现了麻点现象，这与售后故障品的安装所在地环境（珠三角地区）相吻合，但是麻点的产生原因暂不明确，需要对其成分进一步分析确认。

2.3 麻点成分分析

2.3.1 售后液晶故障品。售后故障品麻点位于反射片的铝膜表面，对铝膜表面麻点位置进行成分扫描，并与正常品进行对比，发现故障品麻点位置含有碘元素，而正常品及故障品非麻点区域不含碘元素;在铝膜接触的PSA胶表面，对应麻点位置含有碘和铝元素，正常品及故障品非麻点区域不含有碘和铝元素（见图3）。

2.3.2 试验验证故障品。对潮态试验后出现麻点的样件进行成分扫描，同样发现麻点区域铝膜表面较正常品多出了碘元素（见图4），与售后失效样品测试结果相同。

3 失效机理确认

通过以上对故障品麻点的成分分析对比，可以确认是由于碘元素与铝膜发生了反应导致该异常，而碘元素只应用于液晶的PVA層，因此推测PVA层的碘元素在某种情况下扩散到了铝层，发生化学反应形成了麻点现象，需要进一步对材料成分层面进行分析。

3.1 材料特性

通过了解液晶的生产工艺，可以确认碘是液晶偏光片的基础原料，因碘分子具有对光的二色性，被拉伸后的偏光膜具备偏光特性[1]，碘以结晶态形式固定在PVA分子中，此时碘分子在PVA膜内主要以范德华力[2]形式与PVA分子链进行结合排列，结合的稳定性较弱，而且碘属于易挥发固体，在45 ℃左右会发生升华，到77 ℃时碘升华完毕，如果温度过高，碘容易从PVA膜内挥发逸出。PVA素子拉伸原理如图5所示。

TAC和PSA属于高分子材料，存在分子间隙，有一定的透过性。TAC和PSA材料的水汽透过率为350～400 g/m2·d[3]，碘分子直径0.335 nm，水分子直径0.4 nm，理论上碘分子透过率比水分子透过率更大，更容易从TAC和PSA层穿透过去。碘分子与水汽扩散如图6所示。

3.2 反应原理

碘分子逸出后可以穿透TAC和PSA层，从而抵达镀Al层。Al层腐蚀机理如下。

①水会发生弱电离[H2O]=[H+]+[0H-]，温度越高电离程度越强，水汽能从背面PET基膜穿透到Al层，Al是活泼金属，会与[H+]及[0H-]反应，从而生成氢氧化铝[Al（OH）3]。

②碘穿透到达Al层后，溶解于高温水汽中，在水汽的催化作用下，碘与铝发生剧烈反应，最终生成碘化铝[AlI3]，因此Al层被消耗形成麻点。

4 改善建议

第一，液晶原材料方面，应选择致密性更高的TAC厂家及型号，或寻找耐候性更强的可替代材料，降低水汽透过率，以此来降低碘及水汽对铝膜的腐蚀。

第二，厂家生产方面，通过提升染着槽温度和碘液浓度进改善，虽然表层及浸入不深的碘依然会挥发，但内部的碘会更加牢固地嵌入PVA内层膜中，从根本上抑制碘的挥发逸出。

第三，客户使用前可以通过相关环境型式试验（如潮态）进行快速验证识别，防止可靠性异常液晶被用于生产线，确保产品质量的可靠性。

参考文献：

[1]于汇洋，曹亚，陈金耀.不同聚乙烯醇偏光基膜的结构与性能[J].高分子材料科学与工程，2016（4）：261-265.

[2]汪小兰.有机化学[M].4版.北京：高等教育出版社，2007.

[3]邵自强，李胤，王文俊.液晶显示屏用三醋酸纤维素的合成及性能[J].高分子材料科学与工程，2007（4）：105-107.

收稿日期：2020-04-09

作者简介：解伟（1983—），男，本科，中级工程师，研究方向：空调整机与器件可靠性研究。