全面屏觸控顯示模組防漏光技術(shù)研究

陳義 朱珊珊

摘要：智能終端全面屏顯示模組在追求超窄邊框極致屏占比過程中容易產(chǎn)生漏光現(xiàn)象，傳統(tǒng)的顯示模組精密加工技術(shù)、加工裝備及材料技術(shù)都難以快速解決。針對(duì)此問題，對(duì)全面屏顯示模組制造全過程中可能造成漏光的問題進(jìn)行系統(tǒng)性分析，初步確定了全面屏顯示模組的精密加工工藝技術(shù)、精密加工設(shè)備及制造過程等幾個(gè)重要關(guān)鍵點(diǎn)。選用最優(yōu)解的涂布膠水，采用二道膠的精密涂布技術(shù)，結(jié)合單孔、雙孔偏貼對(duì)位技術(shù)、背光組裝對(duì)位技術(shù)，確保精密涂膠寬度控制在0.35 mm以內(nèi)。同時(shí)通過CCD視覺系統(tǒng)及算法構(gòu)建了不同的產(chǎn)品定位模型數(shù)據(jù)庫，并采用高精度的五軸連動(dòng)加工方式，輔以高性能運(yùn)動(dòng)控制器及五軸運(yùn)動(dòng)算法、多重坐標(biāo)系換算的五軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)、圓心偏移檢測、邊緣超出檢測等，控制復(fù)雜三維空間軌跡，實(shí)現(xiàn)了空間直線、圓、橢圓等軌跡密封的360°位加工，實(shí)現(xiàn)±5μm的全自動(dòng)、多角度、非接觸式、多工位、準(zhǔn)確度達(dá)99%以上、最快速度1500 mm/s的噴膠施膠控制技術(shù)，最小噴膠量控制在2 nL以內(nèi)。通過員工技能崗位的培訓(xùn)，結(jié)合高分辨率的 CCD識(shí)別系統(tǒng)、高精度的測高系統(tǒng)、EMS產(chǎn)品追溯系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的信息化、智能化、高效化的檢測，并最終實(shí)現(xiàn)了全面屏顯示模組超窄邊框的高效率、高良率的制造工藝技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了防漏光的效果。

關(guān)鍵詞：液晶顯示模組;全面屏模組;防漏光技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN141文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009-9492（2021）11-0261-04

Research on Anti Light Leakage Technology of Full Screen Touch Display Module

Chen Yi1，Zhu Shanshan2

（1. Dongguan DPT Electronics Co.， Ltd.， Dongguan， Guangdong 523831， China;2. Guangdong Everwin Precision Technology Co.， Ltd.， Dongguan， Guangdong 523428， China）

Abstract： The intelligent terminal full screen display module is prone to light leakage in the process of pursuing the ultimate screen proportionof ultra narrow frame. The traditional display module precision processing technology， processing equipment and material technology aredifficult to solve quickly. Aiming at this problem， the possible light leakage in the whole manufacturing process of comprehensive screen displaymodule was systematically analyzed， and several important key points such as precision machining technology， precision machining equipmentand manufacturing process of comprehensive screen display module were preliminarily determined. The coating glue with the optimal solutionwas selected， the precision coating technology of two layers of glue was adopted， combined with single hole and double hole offset alignmenttechnology and backlight assembly alignment technology to ensure that the precision coating width was controlled within 0.35 mm. At the sametime， different product positioning model databases were constructed through CCD vision system and algorithm， and high-precision 5-axislinkage processing mode was adopted， supplemented by high-performance motion controller and 5-axis motion algorithm， five axis interpolationmovement converted by multiple coordinate system， center offset detection， edge out of range detection， control of complex three-dimensionalspace trajectory， realized 360 degree machining of space straight line， circle， ellipse and other trajectory sealing， and realized plus or minus5μm. The full-automatic， multi angle， non-contact， multi station glue spraying control technology with an accuracy of more than 99% and amaximum speed of 1500 mm/s， the minimum glue spraying amount was controlled within 2 nL， and through the training of employees′skills andposts， high-resolution CCD identification system， high-precision height measurement system， EMS product traceability system and othertechnologies were combined to realize the informatization， intelligence and finally realized the manufacturing technology of high efficiency andhigh yield of ultra narrow frame of comprehensive screen display module， so as to realize the effect of light leakage prevention.

Key words： liquid crystal display module; full screen module; light leakage prevention technology

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子信息技術(shù)已經(jīng)滲透到生活中的方方面面，觸控顯示模組隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展已廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板、穿戴、醫(yī)療工控、智能家智居、智能汽車、航空航天等需要具有顯示的領(lǐng)域，隨著5G時(shí)代來臨，萬物互聯(lián)逐步崛起，觸控顯示技術(shù)將迎來更廣泛的應(yīng)用場景，與生活最密切的消費(fèi)電子信息產(chǎn)品更是以每半年或每年的速度就發(fā)生翻天覆地的變化，觸控顯示技術(shù)作為應(yīng)用的窗口也隨著消費(fèi)電子信息產(chǎn)品的發(fā)展浪潮在時(shí)尚、輕薄的趨勢中快速發(fā)展，超窄邊框的極致屏占比是全面屏顯示技術(shù)領(lǐng)域不斷技術(shù)迭代的不屑追求，作為最常見的智能手機(jī)、平板及穿戴電子產(chǎn)品的快節(jié)奏更新及高時(shí)尚、智能化、個(gè)性化及全面屏化的發(fā)展，顯示模組在追求極致屏占比的過程，催生了 Notch屏、水滴屏、劉海屏等各種形式的觸控全面屏顯示技術(shù)，傳統(tǒng)的顯示模組制造技術(shù)無法滿足極致屏占比模組的制造要求，容易出現(xiàn)漏光的現(xiàn)象，導(dǎo)致影響視覺效果及攝相效果，為減少漏光不良，顯示模組廠商都將通過改進(jìn)工藝技術(shù)及設(shè)備來解決漏光的行業(yè)瓶頸難題。

針對(duì)模組的發(fā)展及漏光性的國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)資料及進(jìn)行研究分析，肖尹等[1]通過增大框架和導(dǎo)光板的配合面到遮光貼布邊緣的距離，從而減弱透射光線的強(qiáng)度，起到防止漏光的作用;郭程杰[2]通過增加導(dǎo)光板、視窗距離及 LCD下偏光片的尺寸來防止漏光;林曉華等[3]主要介紹模組受外力擠壓產(chǎn)生漏光的改善方法;見帥敏，解會(huì)杰等[4-5]研究發(fā)現(xiàn) Si-Ball對(duì)邊角漏光改善效果最好;李強(qiáng)[6]主要介紹了造成液晶顯示模組漏光產(chǎn)生原因;唐勝果等[7]通過對(duì)影響面板透過率的液晶材料、PI 原材、ODF 工藝、PI 涂布及其摩擦工藝等諸多因素研究來分析降低漏光;桂繼維[8]通過對(duì)8.5G工廠1225 mm （55 in）產(chǎn)品的按壓漏光的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)改變制造過程中的翻轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方式能有效解按壓漏光;常青[9]通過對(duì)不同切割刀輪的選擇研究，并結(jié)合黑矩陣激光的成形，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、窄硼砂的 TFT-LCD的凝膠切割。劉余[10]主要分析了窄邊框液晶顯示技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r;黃偉[11]通過有限元素軟件建立玻璃基板的模型，再經(jīng)過仿真分析及驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的 COG 最優(yōu)的工藝參數(shù)，從而消除漏光;馮偉[12]通過對(duì)玻璃、液晶和隔墊物（PS）對(duì)暗態(tài)漏光敏感性的影響，來改善漏光敏感性;彭志紅[13]通過使用 SOOPAT專利地圖分析研究，得出液晶顯示技術(shù)在我國的發(fā)展情況。上述文獻(xiàn)都沒有沒有深入涉及到全面屏顯示模組盲孔的防漏光技術(shù)性的研究。

本文通過對(duì)全面屏顯示模組在研制過程出現(xiàn)的問題進(jìn)行了大量比較研究分析，并結(jié)合公司的實(shí)際智能化的生產(chǎn)過程及品質(zhì)管理流程，遴選了符合要求的原材料，并改進(jìn)了加工設(shè)備及加工方法，確定了符合公司管理要求及成本要求的全面屏顯示模組的精密加工方式，從而確保加工產(chǎn)品的一致性，從根源上防患了漏光性的發(fā)生。

1 觸控顯示模組構(gòu)成及觸控顯示模組漏光的類型

（1） 全面屏顯示模組由玻璃蓋板、柔性線路板、帶通孔的上偏光片、帶透孔的 LCD液晶顯示屏、帶通孔的下偏光片以及帶通孔的背光組件等組成。如圖1所示。終端產(chǎn)品廠商為滿足消費(fèi)者對(duì)全面屏的需求通常在顯示屏的上端設(shè)計(jì)一個(gè)凹槽或微小盲孔來置放前攝相頭，通過本設(shè)計(jì)來滿足趨于全面屏顯示的效果，達(dá)到可顯示的面積最大化。

（2） 全面屏觸控顯示模組的漏光主要有兩種類型，一種為模組四周漏光，一種為凹槽或微小盲孔附近漏光，本文主要詳細(xì)分析技術(shù)難度比較大的微小盲孔漏光原因及提供一些解決思路。

2 微小盲孔模組漏光產(chǎn)生的原因

全面屏顯示模組由玻璃蓋板、柔性線路板、帶通孔的上偏光片、帶透孔的 LCD液晶顯示屏、帶通孔的下偏光片以及帶通孔的背光組件等組成，由于零部件眾多，各零部件基本都是非常精細(xì)及輕薄的物料，且各零部件的材質(zhì)不同，因此在全面屏的顯示模組精密貼合過程中需要不斷考慮物料形變，不同材質(zhì)物料貼合的力度、壓力、時(shí)長，以及精密貼合的設(shè)備選型、設(shè)備改造、模夾治具設(shè)計(jì)及應(yīng)用、多層異質(zhì)材料的精確對(duì)位、精密涂布技術(shù)的實(shí)現(xiàn)、膠水材料的選型、生產(chǎn)工藝安排及技術(shù)人的操作培訓(xùn)等，由于工藝流程繁多精細(xì)，各零部件在精密貼合組裝過程中容易產(chǎn)生錯(cuò)位及兩層零部件在貼合過程中產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致全面屏顯示模組的漏光，大幅影響顯示及攝像效果，因此，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝設(shè)備、生產(chǎn)方法等均無法達(dá)到全面屏顯示模組的超窄邊框的精密的精準(zhǔn)貼合要求，主要生產(chǎn)制造過程的原因如下：

（1） 超窄膠寬涂布技術(shù)在生產(chǎn)制造過程中容易涂布不均勻連續(xù)，涂布的過厚影響顯示的范圍，涂布過薄導(dǎo)致漏光，涂布的壓力、角度、時(shí)長、膠量等關(guān)鍵性的因素都將決定全面屏顯示模組是否漏光;

（2） 多層異質(zhì)零部件的精準(zhǔn)對(duì)位及精密貼合，將實(shí)質(zhì)性地影響全面屏顯示模組的漏光性;

（3） 涂布技術(shù)所選用的膠水的黏性、拉伸模量、光密度值、粘合性能等直接影響生產(chǎn)制造工藝要求，能否達(dá)到防漏光性的效果;

（4） 涂布技術(shù)所應(yīng)用到的設(shè)備選型及技術(shù)改造，也將直接影響涂布的效率及效果，間接影響到全面屏顯示模組是否漏光;

（5）熟練的操作工人及設(shè)備調(diào)試將直接影響到全面屏顯示模組的生產(chǎn)效果及生產(chǎn)效率。

3 微小盲孔模組漏光的改善方案

通過成立專門的項(xiàng)目研發(fā)小組，遴選公司優(yōu)秀的項(xiàng)目管理人員，工程師及相關(guān)人員組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，并明確項(xiàng)目研發(fā)目標(biāo)、項(xiàng)目進(jìn)度、項(xiàng)目效果，通過完善的項(xiàng)目制度及分工，最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破，具體的研究方向如下。

（1）采用二道膠超窄膠寬涂布技術(shù)，實(shí)現(xiàn)盲孔攝相區(qū)域高精度加工

為防止盲孔位置出現(xiàn)漏光不良，針對(duì)盲孔攝相區(qū)位置的超窄邊界特性，結(jié)合單孔、雙孔偏貼對(duì)位技術(shù)、背光組裝對(duì)位技術(shù)及膠道、膠量的比較研制分析，經(jīng)過半年多的涂布技術(shù)反復(fù)驗(yàn)證及測試，最終確定了盲孔內(nèi)背光層與屏幕層之間涂布兩圈膠水，膠水寬度要控制在0.35 mm以內(nèi)，并確保超窄膠寬不出現(xiàn)斷膠、溢膠、圓孔膠氣泡等問題，有效地解決了超窄膠寬涂布的漏光難題。如圖2所示。

（2）構(gòu)建精密組裝貼合技術(shù)模型庫，實(shí)現(xiàn)多盲孔位全面屏模組的精準(zhǔn)對(duì)位無縫貼合

顯示模由背光組件、上下偏光片、LCD 、玻璃蓋板、遮光膠紙、OCA光學(xué)膠等各類零部件組成，多層異質(zhì)的輕薄零部件的在精密貼合時(shí)為防止精密的貼合過程中出現(xiàn)錯(cuò)位、移位等問題，因此在全面屏多層異質(zhì)精密貼合過程中需要非常精準(zhǔn)的對(duì)位，從而實(shí)現(xiàn)精密貼合的要求，通過研制 CCD視覺系統(tǒng)拍取各需要貼合的零部件四周邊框、盲孔的中心點(diǎn)及盲孔直徑等必須的特征數(shù)值，并通過算法建立不同的產(chǎn)品定位模型數(shù)據(jù)庫，針對(duì)不同類型的產(chǎn)品選取不同的貼合方式以確保全面屏顯示模組的零誤差、高精準(zhǔn)的精密貼合。精密定位識(shí)別工作流程如圖3所示。

（3）精選合適的涂布膠水

為了尋找到合適的全面屏盲孔所用的超窄膠寬所用的膠水，通過將市面上的所有主流的膠水廠商所生產(chǎn)的合適涂布的膠水型號(hào)全部選來試作，如圖4所示，通過對(duì)膠水的黏度、粘合性能、拉伸模量、光密度等性能指標(biāo)的深度分析，并經(jīng)過大半年的反復(fù)試作及驗(yàn)證測試，最終選定了最符合項(xiàng)目所需求的膠水類型。

（4）優(yōu)化精密涂布設(shè)備結(jié)構(gòu)及涂布工藝作業(yè)流程

由于盲孔在涂布膠水的過程中需要不停的旋轉(zhuǎn)角度變化方向，充分評(píng)估了現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備已達(dá)不到超窄膠寬盲孔涂布的要求，并聯(lián)合供應(yīng)商對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，并最終研制出了五軸連動(dòng)加工設(shè)備結(jié)構(gòu)，通過在 X、Y、Z 軸采用直線電機(jī)加微米級(jí)光柵尺反饋實(shí)現(xiàn)高速高精度運(yùn)動(dòng)，R 軸采用伺服諧波減速實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)， U 軸采用 DD 馬達(dá)直驅(qū)來實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)，并結(jié)合先進(jìn)的高性能運(yùn)動(dòng)控制器及五軸運(yùn)動(dòng)算法，多重坐標(biāo)系換算的五軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，控制復(fù)雜三維空間軌跡，實(shí)現(xiàn)了空間直線、圓、橢圓等軌跡密封的全方位加工。五軸涂布設(shè)備還采用非接觸式激光測高技術(shù)、高分辨率 CCD識(shí)別系統(tǒng)、高精度激光檢測系統(tǒng)等技術(shù)，根據(jù)圖像自動(dòng)生成點(diǎn)膠軌跡，并引入圓心偏移檢測，邊緣超出檢測;點(diǎn)膠系統(tǒng)還可根據(jù)檢測偏差值自動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)品的點(diǎn)膠位置、出膠參數(shù)，保證產(chǎn)品點(diǎn)膠一致性，最終實(shí)現(xiàn)了±5μm的全自動(dòng)、多角度、非接觸式、多工位、準(zhǔn)確度達(dá)99%以上、最快速度1500 mm/s的噴膠施膠控制技術(shù)，最小噴較量僅為2 nL，同時(shí)設(shè)備還運(yùn)用了高分辨率的 CCD 識(shí)別系統(tǒng)、高精度的測高系統(tǒng)、EMS產(chǎn)品追溯系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的信息化、智能化、高效化的檢測，并且對(duì)檢測結(jié)果的智能判定及處理的穩(wěn)定性和可靠性都有大幅度的提升。膠水檢測系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)如圖5～6所示。

（5）制定規(guī)范的生產(chǎn)管理流程，加強(qiáng)員工標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)技能培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)高技術(shù)員工上崗

通過研究試制確定的全面屏顯示模組不漏光生產(chǎn)制造流程制作成標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝，并將標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝固化下來，通過分批分層次的員工培訓(xùn)，使生產(chǎn)管理人員、設(shè)備維護(hù)調(diào)研試人員及作業(yè)人員都非常清楚標(biāo)準(zhǔn)化工作流程，實(shí)現(xiàn)在崗人員均培訓(xùn)合格再上崗，確保新的生產(chǎn)工藝制造出來的產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)高效率、高良率、不漏光的效果。

4 結(jié)束語

本文通過對(duì)全面屏顯示模組的精密加工工藝及精密加工設(shè)備的研制深入分析及反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并通過選用最優(yōu)解的涂布膠水，采用二道膠的精密涂布技術(shù)，結(jié)合單孔、雙孔偏貼對(duì)位技術(shù)、背光組裝對(duì)位技術(shù)，確保精密涂膠寬度控制在0.35 mm以內(nèi)，同時(shí)通過 CCD視覺系統(tǒng)及算法構(gòu)建了不同的產(chǎn)品定位模型數(shù)據(jù)庫，并采用高精度的五軸連動(dòng)加工方式，輔以高性能運(yùn)動(dòng)控制器及五軸運(yùn)動(dòng)算法，多重坐標(biāo)系換算的五軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，圓心偏移檢測，邊緣超出檢測，控制復(fù)雜三維空間軌跡，實(shí)現(xiàn)了空間直線、圓、橢圓等軌跡密封的360°加工，實(shí)現(xiàn)±5μm 的全自動(dòng)、多角度、非接觸式、多工位、準(zhǔn)確度達(dá)99%以上、最快速度1500 mm/s的噴膠施膠控制技術(shù)，最小噴膠量控制在2 nL以內(nèi)，以及通過員工技能崗位的培訓(xùn)，給合高分辨率的 CCD識(shí)別系統(tǒng)、高精度的測高系統(tǒng)、EMS產(chǎn)品追溯系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的信息化、智能化、高效化的檢測，并最終實(shí)現(xiàn)了全面屏顯示模組超窄邊框的高效率、高良率的制造工藝技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了防漏光的效果。因此，本文在全面屏顯示模組精密加工過程中提煉出的精密涂布技術(shù)的優(yōu)化、精密貼合的數(shù)據(jù)庫的建立、膠水的選型、精密涂布的設(shè)備的改造及員工技能崗位的培訓(xùn)，在全面屏顯示模組精密加工過程中提高效率、產(chǎn)品良率及防止漏光性具有一定的參考意義。

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第一作者簡介：陳義（1985-），男，大學(xué)本科，工程師，研究領(lǐng)域?yàn)轫?xiàng)目管理、機(jī)械設(shè)計(jì)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理等。

（編輯：王智圣）