液晶顯示器模組黑態(tài)漏光不良的改善研究

袁 靜 王 順 孫彥軍*

（1、湖北工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北 孝感432000 2、京東方科技集團(tuán)股份有限公司，北京101149）

當(dāng)前廣視角液晶模組具有很多優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也具有較強(qiáng)的敏感性，在受到外力的擠壓作用時(shí)，容易產(chǎn)生暗態(tài)漏光現(xiàn)象，影響了客戶的視覺效果。本文重點(diǎn)研究了液晶顯示器模組黑態(tài)漏光不良的產(chǎn)生原因，并提出了改善策略。

1 液晶顯示模組黑態(tài)漏光定義

黑態(tài)漏光是影響液晶顯示器模組黑態(tài)均勻性的主要因素，即在黑態(tài)（灰階為零）的狀態(tài)下,由于液晶顯示器玻璃材料、液晶模式、模組機(jī)械結(jié)構(gòu)等諸多因素造成的漏光現(xiàn)象[1]。由于玻璃的雙折射效應(yīng)，液晶顯示器玻璃在受力狀態(tài)下，射出下偏光片的線偏振光會(huì)發(fā)生一系列的雙折射，最終導(dǎo)致有橢圓偏振光從上偏光片射出為線偏振光，光線漏出形成漏光[2]。因而液晶顯示器這種在受外力或者內(nèi)應(yīng)力時(shí)，產(chǎn)生的黑態(tài)漏光的現(xiàn)象，也被稱為應(yīng)力Mura 現(xiàn)象[3]。根據(jù)液晶面板廠家統(tǒng)計(jì)分析，電腦液晶顯示器模組黑態(tài)漏光的產(chǎn)生原因主要分為：液晶顯示器本身顯示不均、機(jī)構(gòu)干涉應(yīng)力、COG Mura 和FPC 應(yīng)力等。從實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能和成本兩方面的考慮，解決液晶顯示模組黑態(tài)漏光，主要依賴解決機(jī)構(gòu)干涉應(yīng)力，本文僅研究機(jī)構(gòu)干涉應(yīng)力[3]。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)相關(guān)儀器

電腦液晶顯示模組（LCD Module，LCM）主要由前框（Bezel）、液晶面板（Open cell）、背光源（BLU）等三部分組成，如圖1 所示。本文采用CCD 成像亮度測(cè)試系統(tǒng)，抓取足夠多的液晶顯示畫面單位模塊亮度數(shù)據(jù)，獲得液晶顯示畫面的亮度分布狀態(tài)，最終經(jīng)過處理得到其光學(xué)特性數(shù)據(jù)。此外，針對(duì)電腦用（Monitor）顯示器模組，黑態(tài)漏光主要發(fā)生在周邊，實(shí)際不良解決時(shí)還可以用CA310 進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)測(cè)試黑態(tài)漏光亮度值，具體測(cè)試點(diǎn)位如圖2所示。

圖1 液晶顯示模組結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 液晶模組周邊測(cè)試點(diǎn)位

2.2 具體實(shí)驗(yàn)過程

本文僅研究機(jī)構(gòu)干涉應(yīng)力對(duì)液晶模組黑態(tài)漏光的影響，據(jù)此設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)條件，抽取各實(shí)驗(yàn)樣品組成模組，研究其黑態(tài)漏光隨實(shí)驗(yàn)條件的變化趨勢(shì)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

目前產(chǎn)生機(jī)構(gòu)干涉應(yīng)力的原因主要有：前框和液晶顯示器間隙值即圖1 中所示Gap 值不良、平整度不良、液晶模組變形不良等三方面。

3.1 前框和液晶顯示器Gap 值不良

將液晶顯示模組水平放置在大理石平臺(tái)上，其下方用墊塊墊平，按照?qǐng)D2 所示的測(cè)試點(diǎn)位用塞規(guī)測(cè)量Gap 值，得到圖3所示的結(jié)果。圖3 所示NG MDL 在4 點(diǎn)位Gap 值幾乎為0，圖4所示NG MDL 漏光位置也在4 點(diǎn)位附近，二者是一一對(duì)應(yīng)的。如圖4 所示，使用CA310 測(cè)試漏光位置亮度值，遠(yuǎn)高于屏幕中心亮度值。由此可見，當(dāng)Gap 值很小甚至為0 時(shí)，前框?qū)?huì)對(duì)液晶面板產(chǎn)生擠壓，對(duì)應(yīng)位置產(chǎn)生黑態(tài)漏光。

圖3 Gap 值對(duì)暗態(tài)漏光的影響

圖4 NG MDL 漏光位置亮度值

3.2 平整度不良

平整度不良主要為前框平整度不良和背光源平整度不良，隨著二者平整度的提高，液晶顯示模組的黑態(tài)漏光不良比率也會(huì)下降[2]。通過實(shí)際分析黑態(tài)漏光不良品發(fā)現(xiàn)，Gap 值正常在0.4mm～0.6mm 之間，有部分前框平整度不良大于0.4mm，且為碗翹變形即變形方向朝向液晶顯示器；另有部分背光平整度不良大于0.4mm，且為龜翹變形即變形方向朝向液晶顯示器，這兩種情況都將直接造成液晶顯示器變形產(chǎn)生黑態(tài)漏光。

3.3 液晶模組變形不良

當(dāng)前液晶顯示器的外觀朝著薄型化的方向發(fā)展，零部件厚度降低勢(shì)必會(huì)造成其強(qiáng)度降低。強(qiáng)度降低之后，液晶模組在包裝運(yùn)輸，以及整機(jī)組裝中在外力作用下都可能產(chǎn)生彎曲變形，隨之造成液晶顯示器受外力作用，產(chǎn)生黑態(tài)漏光問題。

4 液晶顯示模組黑態(tài)漏光不良的改善策略

綜合上述機(jī)構(gòu)干涉應(yīng)力對(duì)液晶顯示模組黑態(tài)漏光的影響分析，本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度改善模組黑態(tài)漏光的措施主要如下：

4.1 合理設(shè)計(jì)上鐵框和液晶面板Gap 值

大量實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，液晶面板和鐵框設(shè)計(jì)值為0.5mm 時(shí)，Gap 實(shí)際值在0.3～0.6mm 波動(dòng)?？紤]各零部件的實(shí)際量產(chǎn)尺寸是正態(tài)分布的，固電腦液晶顯示模組Gap 設(shè)計(jì)值不小于0.5mm，是比較合理的。

4.2 控制平整度

基于前框和液晶顯示器的Gap 不小于0.5mm，考慮量產(chǎn)尺寸波動(dòng)，以及對(duì)供應(yīng)商的來料管控，前框的平整度應(yīng)控制在0.3mm 以內(nèi)（不允許碗翹），背光的平整度也應(yīng)控制在0.3mm以內(nèi)（不允許龜翹）。

4.3 提高液晶模組強(qiáng)度

在考慮成本的前提下，不改變模組厚度的前提下，需要充分考慮原材料的材質(zhì)對(duì)液晶模組強(qiáng)度的影響。鈑金件的強(qiáng)度很大程度上影響著整個(gè)模組的強(qiáng)度，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，盡可能增加加強(qiáng)筋，以提高強(qiáng)度。模組強(qiáng)度受背板強(qiáng)度影響最大，按下圖5 進(jìn)行背板不同加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)，得到背板強(qiáng)度軟件仿真結(jié)果如表1所示。可以看出，結(jié)構(gòu)J 形狀的加強(qiáng)筋，背板的強(qiáng)度是最好的。

圖5 背板加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)

表1 不同背板加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的形變量對(duì)比

4.4 其它

在人員作業(yè)方面，所有組裝過程都可以設(shè)計(jì)輔助裝配治具，以降低因人員作業(yè)不當(dāng)造成的模組變形，嚴(yán)禁作業(yè)員單手拿持模組。在包裝運(yùn)輸方面，選用強(qiáng)度好的包裝材料，適當(dāng)減少包裝材料與MDL 之間的間隙，減少模組變形。在整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，建議在系統(tǒng)后殼上液晶模組卡扣位置適當(dāng)增加支撐點(diǎn)，可避免按壓造成前框變形。

結(jié)束語(yǔ)

本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度，對(duì)影響液晶模組黑態(tài)漏光的結(jié)構(gòu)干涉應(yīng)力原因進(jìn)行了逐一分析，并一一提出了改善策略。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，進(jìn)行Gap 值和強(qiáng)度設(shè)計(jì)；在包裝運(yùn)輸和整機(jī)裝配時(shí)要防止模組變形；產(chǎn)品量產(chǎn)后，要對(duì)平整度進(jìn)行管控，保證Gap 值。此外，在不斷降低成本的需求下，必須要保障產(chǎn)品的量產(chǎn)直通率，即對(duì)產(chǎn)品的量產(chǎn)可行性設(shè)計(jì)要求也提高了。在考慮產(chǎn)品的功能性基礎(chǔ)之上，還需要結(jié)合原材料的選擇、零部件生產(chǎn)運(yùn)輸工藝、零部件裝配工藝、機(jī)械零部件匹配度、量產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)控等各個(gè)方面進(jìn)行新產(chǎn)品的量產(chǎn)可行性設(shè)計(jì)。