液晶顯示器模組黑態漏光不良的改善研究

袁 靜 王 順 孫彥軍*

（1、湖北工程學院機械工程學院，湖北 孝感432000 2、京東方科技集團股份有限公司，北京101149）

當前廣視角液晶模組具有很多優勢，但同時也具有較強的敏感性，在受到外力的擠壓作用時，容易產生暗態漏光現象，影響了客戶的視覺效果。本文重點研究了液晶顯示器模組黑態漏光不良的產生原因，并提出了改善策略。

1 液晶顯示模組黑態漏光定義

黑態漏光是影響液晶顯示器模組黑態均勻性的主要因素，即在黑態（灰階為零）的狀態下,由于液晶顯示器玻璃材料、液晶模式、模組機械結構等諸多因素造成的漏光現象[1]。由于玻璃的雙折射效應，液晶顯示器玻璃在受力狀態下，射出下偏光片的線偏振光會發生一系列的雙折射，最終導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應力時，產生的黑態漏光的現象，也被稱為應力Mura 現象[3]。根據液晶面板廠家統計分析，電腦液晶顯示器模組黑態漏光的產生原因主要分為：液晶顯示器本身顯示不均、機構干涉應力、COG Mura 和FPC 應力等。從實際產品設計功能和成本兩方面的考慮，解決液晶顯示模組黑態漏光，主要依賴解決機構干涉應力，本文僅研究機構干涉應力[3]。

2 實驗

2.1 實驗相關儀器

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 成像亮度測試系統，抓取足夠多的液晶顯示畫面單位模塊亮度數據，獲得液晶顯示畫面的亮度分布狀態，最終經過處理得到其光學特性數據。此外，針對電腦用（Monitor）顯示器模組，黑態漏光主要發生在周邊，實際不良解決時還可以用CA310 進行點對點測試黑態漏光亮度值，具體測試點位如圖2所示。

圖1 液晶顯示模組結構示意圖

圖2 液晶模組周邊測試點位

2.2 具體實驗過程

本文僅研究機構干涉應力對液晶模組黑態漏光的影響，據此設計不同的實驗條件，抽取各實驗樣品組成模組，研究其黑態漏光隨實驗條件的變化趨勢。

3 實驗結果分析

目前產生機構干涉應力的原因主要有：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上，其下方用墊塊墊平，按照圖2 所示的測試點位用塞規測量Gap 值，得到圖3所示的結果。圖3 所示NG MDL 在4 點位Gap 值幾乎為0，圖4所示NG MDL 漏光位置也在4 點位附近，二者是一一對應的。如圖4 所示，使用CA310 測試漏光位置亮度值，遠高于屏幕中心亮度值。由此可見，當Gap 值很小甚至為0 時，前框將會對液晶面板產生擠壓，對應位置產生黑態漏光。

圖3 Gap 值對暗態漏光的影響

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漏光不良比率也會下降[2]。通過實際分析黑態漏光不良品發現，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生黑態漏光。

3.3 液晶模組變形不良

當前液晶顯示器的外觀朝著薄型化的方向發展，零部件厚度降低勢必會造成其強度降低。強度降低之后，液晶模組在包裝運輸，以及整機組裝中在外力作用下都可能產生彎曲變形，隨之造成液晶顯示器受外力作用，產生黑態漏光問題。

4 液晶顯示模組黑態漏光不良的改善策略

綜合上述機構干涉應力對液晶顯示模組黑態漏光的影響分析，本文從結構設計角度改善模組黑態漏光的措施主要如下：

4.1 合理設計上鐵框和液晶面板Gap 值

大量實測結果顯示，液晶面板和鐵框設計值為0.5mm 時，Gap 實際值在0.3～0.6mm 波動。考慮各零部件的實際量產尺寸是正態分布的，固電腦液晶顯示模組Gap 設計值不小于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，考慮量產尺寸波動，以及對供應商的來料管控，前框的平整度應控制在0.3mm 以內（不允許碗翹），背光的平整度也應控制在0.3mm以內（不允許龜翹）。

4.3 提高液晶模組強度

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對液晶模組強度的影響。鈑金件的強度很大程度上影響著整個模組的強度，在產品設計的時候，盡可能增加加強筋，以提高強度。模組強度受背板強度影響最大，按下圖5 進行背板不同加強筋設計，得到背板強度軟件仿真結果如表1所示。可以看出，結構J 形狀的加強筋，背板的強度是最好的。

圖5 背板加強筋結構

表1 不同背板加強筋結構的形變量對比

4.4 其它

在人員作業方面，所有組裝過程都可以設計輔助裝配治具，以降低因人員作業不當造成的模組變形，嚴禁作業員單手拿持模組。在包裝運輸方面，選用強度好的包裝材料，適當減少包裝材料與MDL 之間的間隙，減少模組變形。在整機系統設計方面，建議在系統后殼上液晶模組卡扣位置適當增加支撐點，可避免按壓造成前框變形。

結束語

本文從結構設計角度，對影響液晶模組黑態漏光的結構干涉應力原因進行了逐一分析，并一一提出了改善策略。在產品設計的時候，進行Gap 值和強度設計；在包裝運輸和整機裝配時要防止模組變形；產品量產后，要對平整度進行管控，保證Gap 值。此外，在不斷降低成本的需求下，必須要保障產品的量產直通率，即對產品的量產可行性設計要求也提高了。在考慮產品的功能性基礎之上，還需要結合原材料的選擇、零部件生產運輸工藝、零部件裝配工藝、機械零部件匹配度、量產質量監控等各個方面進行新產品的量產可行性設計。