淺談一種綠色節(jié)能超薄超窄液晶電視的實(shí)現(xiàn)方法

　　朋朝明，王玉年

　?。ㄉ钲趧?chuàng)維-RGB電子有限公司，廣東??深圳?518108；廣州創(chuàng)維平面顯示有限公司，廣東?廣州?510663）

　　摘?要；本論文主要討論一種包括光學(xué)膜片的高集成化及模組結(jié)構(gòu)的一體化創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，完成光學(xué)膜片系統(tǒng)的優(yōu)化、模組中框與整機(jī)面框、模組背板與整機(jī)后殼的共用，優(yōu)化金屬件表面處理方式，在實(shí)現(xiàn)原材料使用量最小化下，也實(shí)現(xiàn)了超薄超窄的方案，同時(shí)降低原材料的消耗，低碳環(huán)保。

　　關(guān)鍵詞：綠色節(jié)能；復(fù)合功能膜片；模組一體化設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；超薄超窄

　　0 引言

　　目前液晶電視都向著綠色節(jié)能的大方向發(fā)展，而目前電視行業(yè)的競爭越來越激烈，產(chǎn)業(yè)消費(fèi)升級，同質(zhì)化嚴(yán)重，如何在此形勢下開發(fā)一款超薄超窄的綠色節(jié)能的液晶電視，贏得消費(fèi)者的青睞，是擺在每個電視企業(yè)面前的課題。如何利用創(chuàng)新設(shè)計(jì)，尋找新的賣點(diǎn)，并在生產(chǎn)端快速完成生產(chǎn)工藝與設(shè)備的配套導(dǎo)入，都是每個設(shè)計(jì)師思考的難題。超薄清、無邊框?qū)δ＝M屏體的設(shè)計(jì)、制造提出了更高的要求，如何在現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更窄更薄，成為行業(yè)內(nèi)制勝的關(guān)鍵。

　　1 一種綠色節(jié)能超薄超窄液晶電視的實(shí)現(xiàn)方法

　　本文提出的一種綠色節(jié)能超薄超窄液晶電視的實(shí)現(xiàn)方法，主要從以下幾個方向出發(fā)。

　　1）通過模組創(chuàng)新 一 體 化 結(jié) 構(gòu) 設(shè)計(jì)，完成模組中框與整機(jī)面框的一體化，采用膠條貼合方 式 固 定 液 晶 玻璃，從而取消傳統(tǒng)面框，達(dá)到節(jié)省原材料，并實(shí)現(xiàn)超薄超窄造型；

　　2）通過整機(jī)創(chuàng)新一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成模組背板與整機(jī)后殼的共用實(shí)現(xiàn)材料量使用最小化，降低原材料的消耗，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保，并實(shí)現(xiàn)超薄造型；

　　3）取消傳統(tǒng)液晶電視中的污染嚴(yán)重的噴漆或電鍍工藝，優(yōu)化為覆膜方式，覆膜背板(VCM)可以解決噴粉、電鍍等造成的污染問題，相比噴粉電鍍，其價(jià)格上更有有優(yōu)勢，同時(shí)多變的外觀效果使得產(chǎn)品更具差異化，更具競爭力；

　　4）優(yōu)化傳統(tǒng)模組背光內(nèi)的多張光學(xué)膜片，應(yīng)用高集成度的復(fù)合膜片。復(fù)合膜片使用的光學(xué)膜片基材厚度有減薄，對應(yīng)原材料用量減少，更綠色環(huán)保，也實(shí)現(xiàn)超薄造型，并降低模組難度。

　　2 光學(xué)膜片系統(tǒng)的高集成化

　　目前業(yè)界使用的復(fù)合膜片包括兩層、三層、四層貼合，差別在于粘貼的層數(shù)不同，另一方面每層搭配由擴(kuò)散片（diffuser）、棱鏡片（prism）、Micro lens等組成；市場現(xiàn)有在使用的主要復(fù)合膜片有DOP、POP、MOP、POD、DOPP等；其中以DOP為例進(jìn)行說明，字母D代表diffuser（擴(kuò)散片）、O代表貼合層、P代表prism（棱鏡片），貼合順序按名稱從前到后，膜片由上至下貼合，DOP即為擴(kuò)散片在上，棱鏡片在下進(jìn)行貼合。

　　如圖2所示，為POP膜片貼合工藝的示意圖，前端為兩卷無棱角結(jié)構(gòu)的原材，通過滾輪放卷，下層膜片通過軟膜模具，UV樹脂膠在下層原材表面形成棱鏡結(jié)構(gòu)，加工后的膜片進(jìn)行低壓半固化，使棱鏡結(jié)構(gòu)提高強(qiáng)度，貼合過程中不至于被破壞，接下來兩層膜片進(jìn)入貼合部分，使用UV膠進(jìn)行粘合，然后膜片進(jìn)入U(xiǎn)V固化腔內(nèi)，對UV樹脂膠進(jìn)行固化，出腔后的膜片即為復(fù)合膜片，然后進(jìn)行上卷，后繼續(xù)在上層膜片上加工棱鏡結(jié)構(gòu)，最后對膜片進(jìn)行上卷、儲存，待使用時(shí)進(jìn)行裁切加工。

　　3 復(fù)合膜片的優(yōu)勢

　　1）綠色環(huán)保。復(fù)合膜片使用的光學(xué)膜片基材更綠色環(huán)保，其厚度有減薄，對應(yīng)原材料用量減少，相較于同架構(gòu)的普通膜片總厚度會減小很多，如單張擴(kuò)散基材厚度為188 μm，棱鏡基材厚度為250 μm，而貼合膜中擴(kuò)散或棱鏡基材厚度為100 μm或125 μm。以DPP為例，其厚度比原來單張的Diffuser+Prism+Prism減少380 μm，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品超薄設(shè)計(jì)，優(yōu)化物料成本。

　　2）加工成本低。顯然使用復(fù)合膜片后，原有的模組內(nèi)膜片張數(shù)也會減少，相應(yīng)的體現(xiàn)在生產(chǎn)加工端時(shí)，對應(yīng)的加工工序也會更加快捷，工時(shí)費(fèi)更低；同時(shí)有效降低作業(yè)過程中帶來的異物, 刮傷等不良, 約提升制程良率0.5%。

　　3）穩(wěn)定性高。由于目前電視趨向于大尺度化，在大尺寸模組內(nèi)經(jīng)常會遇到膜片變形問題，主要是當(dāng)膜片尺寸增大時(shí)，環(huán)境變化，會使膜片膨脹收縮量更大，膜片本身厚度有限，發(fā)生局部受力不均，即產(chǎn)生變形翹曲等問題；而復(fù)合膜片的單張厚度提升，光學(xué)膜片本身的挺性更強(qiáng)，也會在一定程度上改善這種現(xiàn)象。

　　4 復(fù)合膜片的劣勢

　　復(fù)合膜片的貼合本身具有其明顯的優(yōu)點(diǎn)，同樣也存在一些相應(yīng)的問題，由于膜片的貼合特征，會存在貼合不牢或裁切過程中發(fā)生邊緣剝離分層的現(xiàn)象，會對其使用造成一定影響，同時(shí)加工過程中可能存在的氣泡和異物等也需要在生產(chǎn)及來料檢驗(yàn)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注。

　　5 復(fù)合膜片的設(shè)計(jì)建議

　　由于復(fù)合膜片存在的分層剝離的現(xiàn)象，所以在前期的模組設(shè)計(jì)時(shí)，對膜片的圖紙有了更多的要求，包括一些邊緣角落的圓角，掛耳處的尺寸等方面，在設(shè)計(jì)時(shí)都需要重點(diǎn)考量，以及在設(shè)計(jì)使用中的總結(jié)，作為建議值，供大家參考。

　　如圖4所示，為膜片掛耳的部分示意圖及相應(yīng)建議值要求，由于裁切過程中掛耳處尺寸較小，且一般角度無法做出太多讓步，在裁切過程中為最易發(fā)生剝離的部位之一，一般廠家都建議有拐角的地方盡量采用圓弧倒角，且掛耳寬度不宜過小。

　　如圖4所示，掛耳處內(nèi)外R角值≥1 mm，外耳距上下邊緣處寬度≥3 mm，距左右側(cè)邊緣寬度≥10 mm，掛耳總寬度≥2.5 mm，以上部分為掛耳處細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)建議，如果在不影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)的情況下，拐角處R角越大，越不易在裁切過程中發(fā)生分層。

　　如圖5所示，為掛耳間間距的建議值，一般建議兩個掛耳之間間距≥200 mm，而同樣要求，膜片四角處的拐角，同樣建議圓弧倒角處理，一般建議R角≥1mm；還有一個需要注意的事項(xiàng)為膜片的掛耳內(nèi)孔，需注意不要距離圖像AA區(qū)（active area）太近，否則裁切時(shí)造成分層現(xiàn)象很容易進(jìn)入有效顯示畫面內(nèi)。

　　以上提出的數(shù)據(jù)，僅為設(shè)計(jì)時(shí)的相關(guān)建議值，窄邊化設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)可在試驗(yàn)驗(yàn)證后調(diào)整參數(shù)。

　　6 液晶玻璃貼合工藝，省去傳統(tǒng)面框

　　在超薄無邊框的設(shè)計(jì)革新中，用于貼合液晶屏與中框的泡棉膠帶是實(shí)現(xiàn)無邊框貼合工藝導(dǎo)入成功的最關(guān)鍵物料，由于液晶玻璃生產(chǎn)工藝差別，用于粘貼硬屏和軟屏的膠帶選型需要區(qū)分對待。

　　6.1 硬屏貼合的膠粘帶選型

　　要求：須解決在玻璃外露情況下出現(xiàn)的漏光問題，以及IPS硬屏應(yīng)力敏感造成的暗場滲光等問題，同時(shí)必須滿足粘貼可靠性要求、生產(chǎn)和售后的返工要求。

　　為開發(fā)滿足要求的膠帶，經(jīng)對比多款膠帶物料，選擇其中有代表性的VHB、PE泡棉膠、易拉膠、PU泡棉膠進(jìn)行應(yīng)用性試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

　　經(jīng)分析試驗(yàn)結(jié)果并綜合考慮應(yīng)用環(huán)境，初步選型PU泡棉膠，并對該膠帶滿足上述應(yīng)用要求的情況詳細(xì)試驗(yàn)論證如下。

　　1）阻止面板側(cè)面漏光：使用黑色泡棉膠、黑色PET及黑色膠水原材料，可很好的防漏光，如圖6。

　　2）防止因面板扭曲造成的暗場滲光變色：PU 泡棉的密度，厚度，壓縮率最低化，確保了膠帶的回彈性，可有效降低扭曲應(yīng)力對視效的影響。

　　3）操作性

　?、俪叽绶€(wěn)定性：粘貼泡棉膠時(shí)，PET層可保證其不會被拉長或變形，參考上圖6。

　　②重工性：貼中框膠條時(shí)存在一定的貼偏機(jī)率，PET層可有效保護(hù)泡棉膠基體不被破壞，在未保壓的情況下可以撕起重貼，減少物料損耗。

　　③返工性：當(dāng)生產(chǎn)中出現(xiàn)玻璃面板四周間隙不均等不良時(shí)，可以用刀片等工具施加外力將膠帶的PU Foam層分層，然后可以分別清理中框和液晶屏上的殘膠：中框面殘膠有PET層可輕松移除，玻璃面殘膠有一定內(nèi)聚力剝離時(shí)不易出現(xiàn)斷裂。

　　4）粘貼可靠性要求。PU泡棉復(fù)合膠帶相對內(nèi)聚力較差，為充分驗(yàn)證該款泡棉膠的可靠性，參照行業(yè)相關(guān)評估方法，并結(jié)合我司試驗(yàn)條件，進(jìn)行了可靠性測試，粘貼強(qiáng)度測試，抗拉強(qiáng)度測試。

　　5）結(jié)論。PU泡棉膠的強(qiáng)度，可靠性，操作性，遮光等性能均可以滿足硬屏粘貼應(yīng)用要求；由于中框、背板平整度、粘貼工藝對光學(xué)效果均有較大影響，新項(xiàng)目或擴(kuò)點(diǎn)PU泡棉膠帶前建議試產(chǎn)驗(yàn)證。

　　6.2 軟屏貼合的膠粘帶選型

　　軟屏貼合對膠帶的回彈性要求比硬屏低，選型時(shí)可以優(yōu)先考慮強(qiáng)度、遮光性和操作性要求，因此粘貼可靠性更高的膠帶將有明顯優(yōu)勢。

　　參照表1，考慮返修等因素優(yōu)先選擇易拉膠或厚度更薄的PU泡棉膠。

　　6.3 貼合工藝對panel的影響

　　1) 貼合panel的邊緣沒有結(jié)構(gòu)件遮擋，直接作為外觀面，鑒于美觀、安全、可靠性、防漏液等考慮，panel周邊需要做打磨和Side Sealing處理。

　　2) 貼合panel的尺寸公差直接影響整機(jī)的貼合間隙，從而影響外觀，所以貼合panel需要嚴(yán)格控制尺寸公差。

　　3)基于貼合工藝的可靠性，良率，整機(jī)厚度等考慮，軟屏體更適合貼合。

　　6.4 貼合工藝的粘貼定位及精度分析

　　1) 貼合的定位精度要求較高：在panel貼合中框的過程中，需要進(jìn)行對位；為保證粘貼間隙的一致性，須在被貼中框上設(shè)計(jì)便于精確對準(zhǔn)的標(biāo)識。

　　2) 中框的尺寸及公差直接影響整機(jī)的貼合精度，為保證中框的尺寸精度需從中框材料、模具設(shè)計(jì)、成型工藝、裝配順序等方面減小中框變形。

　　3) 泡棉膠會在玻璃自重作用下被拉伸，導(dǎo)致玻璃有一定距離的下沉，所以貼合時(shí)天側(cè)間隙需要預(yù)留下沉余量。

　　6.5 貼合工藝對模組物料的要求

　　1) 貼合工藝對背板的平整度及剛性要求較高，針對背板的造型設(shè)計(jì)，需要保證背板強(qiáng)度，控制產(chǎn)品整體的變形程度。

　　2) 由于貼合模組返工難度較大，品質(zhì)管控非常重要，部分物料要進(jìn)行預(yù)變形處理以保證產(chǎn)品的良率。

　　7 結(jié)論

　　在目前的綠色節(jié)能的大趨勢下，企業(yè)必須從源頭改進(jìn)，重視創(chuàng)新，當(dāng)下超薄清產(chǎn)品已經(jīng)成為主流，這既是一個機(jī)遇，也給目前的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝提供了挑戰(zhàn)，本文主要介紹一種超薄超窄的液晶電視設(shè)計(jì)方案，從研發(fā)端完成光學(xué)膜片系統(tǒng)的高集成度優(yōu)化、模組中框與整機(jī)面框、模組背板與整機(jī)后殼的共用，在生產(chǎn)端完成匹配生產(chǎn)工藝與設(shè)備的導(dǎo)入，從全流程、系統(tǒng)性改善和提升，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝密切配合，同步優(yōu)化，既能順應(yīng)國家綠色節(jié)能的大趨勢，又能保證產(chǎn)品的競爭力、生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

　　希望此文可以為設(shè)計(jì)及生產(chǎn)方面的人員帶來相應(yīng)的幫助。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] Skyworth & LGD Side Sealing Ass’y技術(shù)交流文件.

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第8期第68頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處