液晶模組漏光及暗影的分析解決

1 背景

縱觀液晶模組開發(fā)，漏光和暗影是其開發(fā)過程中最常見的攔路虎，本文就24 英寸（1 英寸=2.54 cm）及42 英寸模組遇到漏光及暗影問題進(jìn)行分析及解決，為后續(xù)同類問題的分析及解決提供了方向。

2 漏光分析及解決

漏光分兩種，一種是壓迫式漏光，一種是結(jié)構(gòu)漏光。壓迫式漏光是因?yàn)椴糠忠壕Х肿邮芰?，受力部分區(qū)別于不受力部分，造成視效差異。結(jié)構(gòu)漏光是由于結(jié)構(gòu)件的配合不理想，光從不該漏光的地方漏出所致。

2.1 壓迫式漏光分析及解決

以24 英寸液晶模組為例。24 英寸液晶模組整機(jī)組裝及老化后出現(xiàn)嚴(yán)重的壓迫式漏光現(xiàn)象，如圖1 所示。針對壓迫式漏光，最關(guān)鍵的是釋放受力液晶分子受到的壓力。

圖1 24英寸整機(jī)漏光現(xiàn)象

圖2 24英寸模組結(jié)構(gòu)剖視圖

要解決該模組壓迫漏光問題，先要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。圖2 為24 英寸模組結(jié)構(gòu)的剖視圖，前框與液晶面板的間隙設(shè)計(jì)值為0.02 cm，若前框變形或受外力擠壓，則會壓迫液晶面板出現(xiàn)壓迫性漏光問題。為解決此問題，須加大前框與液晶面板間隙。加大間隙有兩個方向：①取消前框上的臺階，前框與玻璃間隙加大至0.05 cm，如圖3 所示；②加高中框支撐面，前框與玻璃的間隙加大至0.05 cm，如圖4 所示。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)，對策①有所改善，但整機(jī)裝配后仍有50%的不良，且位置都在后殼的螺絲孔位置。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槊鏆?nèi)側(cè)有1 臺階，螺絲緊固后螺絲孔位置間隙為零，使臺階直接壓在液晶玻璃上，造成的壓迫性漏光，故對策1 無效。

對策②中，通過加高中框的支撐面而使得玻璃與前框的間隙加大，這樣，在整機(jī)裝配中，面殼臺階與液晶玻璃的間隙加大，避免了面殼臺階直接壓迫液晶玻璃，在實(shí)際的試驗(yàn)中，對策②解決了漏光現(xiàn)象。

2.2 結(jié)構(gòu)性漏光分析及解決

42 英寸模組開發(fā)中就遇到了結(jié)構(gòu)性漏光，具體現(xiàn)象如圖5 所示。42 英寸背光模組在老化過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性漏光，經(jīng)過逐步排除及大量試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致漏光的主要原因是中框沒有壓住導(dǎo)光板，給導(dǎo)光板一個抑制其熱變形的力所致，如圖6 所示。

圖5 結(jié)構(gòu)性漏光現(xiàn)象

經(jīng)圖紙確認(rèn)，中框加強(qiáng)筋壓住導(dǎo)光板的設(shè)計(jì)值僅為0.05 cm，在實(shí)際裝配中，考慮背板及散熱條的形變量及來料公差，可能會出現(xiàn)中框加強(qiáng)筋無法壓住導(dǎo)光板情況。而導(dǎo)光板在受熱膨脹變形后，由于沒有中框在Z 方向的抑制變形力，燈中心和導(dǎo)光板的中心會出現(xiàn)嚴(yán)重偏離，當(dāng)光源LED 的光不能有效進(jìn)入導(dǎo)光板而是射入因熱變形大發(fā)生波浪翹的導(dǎo)光板和反射片形成的腔體時(shí)，就會出現(xiàn)如圖所示漏光現(xiàn)象。

經(jīng)上分析，我們確定了導(dǎo)光板的受熱形變量過大是因?yàn)橹锌驔]要壓住導(dǎo)光板所致。所以，必須對中框進(jìn)行修模，使加強(qiáng)筋能很好地壓住導(dǎo)光板，確保導(dǎo)光板受熱時(shí)的形變量可控。為了更好的抑制導(dǎo)光板的熱變形，中框的修模主要從兩方面進(jìn)行：一方面導(dǎo)光板的加強(qiáng)筋向AA 區(qū)方向移動0.15 cm，使中框的加強(qiáng)筋壓合導(dǎo)光板的距離由原來的0.05 cm 增大為0.20 cm，確保中框加強(qiáng)筋可以壓到導(dǎo)光板，另一方面加強(qiáng)筋向下長0.02 cm，減少加強(qiáng)筋與導(dǎo)光板間隙，更好的抑制熱變形。修模后中框與導(dǎo)光板的配合情況如圖7 所示。改善后的中框經(jīng)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)有效，很好地解決了導(dǎo)光板的熱變形問題。

3 暗影分析及解決

暗影來源一般有兩種：反射片變形導(dǎo)致的暗影和膜片變形導(dǎo)致的暗影。

3.1 反射片暗影現(xiàn)象分析及解決

42 英寸模組遇到的暗影如圖10 所示，通過對比暗影現(xiàn)象的位置和背板的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)豎條的暗影位置與背板凹槽的位置基本重合。在老化的過程中，背板凹槽處的反射片因?yàn)闆]有支撐，受熱后向凹槽方向形變（下陷），造成了反射片與導(dǎo)光板間隙加大而形成，從而出現(xiàn)暗影。

針對此種現(xiàn)象，從解決反射片與背板間隙方向入手：①確保背板的平面度，保證大平面的平面度外凸小于0.1 cm，內(nèi)凹為零，②在凹槽寬度較大的地方加貼絕緣片，如圖11 所示，以保證反射受熱后不會出熱形變下陷。對策后的模組進(jìn)行老化后確認(rèn)，對策前所出現(xiàn)的暗影現(xiàn)象得到了明顯的改善。

圖8 堅(jiān)條暗影現(xiàn)象

圖9 背板凹槽改善

圖10 入光測暗影

圖11 反射片變形

在對反射片變形改善老化確認(rèn)試驗(yàn)中，同時(shí)發(fā)現(xiàn)反射片入光側(cè)也出現(xiàn)了嚴(yán)重暗影，如圖12 所示。拆解發(fā)現(xiàn)整個模組中間的溫度最高，反射片中間變形也最大，如圖13 所示。

目前所使用的反射片的基材主要分為兩種，一種是PC 基材，另一種是PET 基材。在該42 英寸模組中用的是PC 基材。該機(jī)型反射片與燈面的設(shè)計(jì)間隙為0.05 cm（同PET 設(shè)計(jì)間隙），該款PC 基材反射片縱向熱膨脹系數(shù)MD 為8.4×10-5 cm/℃，而其縱向設(shè)計(jì)尺寸為54.11 cm，所以老化后，該反射片的膨脹尺寸為0.068 cm（設(shè)老化溫差為15 ℃），而反射片與燈面間隙為0.05 cm，小于膨脹尺寸0.068 cm，這樣在受熱的過程中，反射片因膨脹與燈的表面干涉，形成暗影。當(dāng)把間隙調(diào)整到1 mm 后，問題解決。

3.2 膜片變形暗影現(xiàn)象分析及解決

膜片的變形分為兩種：一為膜片來料時(shí)應(yīng)力未消除，在邊緣出現(xiàn)波浪形翹曲造成；另一種為高溫老化時(shí)膜片沒有足夠的熱膨脹空間造成。對于第1 種原因?qū)Σ咻^為簡單，主要從材料來料控制，要求來料消除應(yīng)力，使其不出現(xiàn)波浪形的翹曲。對于第二種熱變形問題則較為復(fù)雜。首先在設(shè)計(jì)上我們需確保光學(xué)膜片有足夠的熱膨脹空間，在42 英寸模組中，導(dǎo)光板與中框的間隙（即膜片的空間）設(shè)計(jì)值為1.3 mm，而最初的膜片架構(gòu)從上到下依次為上擴(kuò)、雙BEF 以及下擴(kuò)，膜片的總厚度為0.0926 cm，裝配后基本上膜片是壓緊的，這樣在老化的過程中，膜片膨脹后無法向外延伸，只能向中間延伸，于是便出現(xiàn)了如圖14 所示的暗影現(xiàn)象。

因膜片過緊無法自由膨脹，需要減少膜片的總厚度同時(shí)通過模具的配合調(diào)整使膜片和中框的膜片間隙腔體基本與設(shè)計(jì)值相符合。經(jīng)確認(rèn)，MICROLENS 加雙BEF膜片架構(gòu)亮度增益滿足立項(xiàng)需求且膜片的總厚度減少至0.01 cm，且調(diào)模后的膜片間隙為0.3 mm，基本滿足膨脹需求。另外，因MICROLENS 高霧度及擴(kuò)散作用，可以有效遮蔽下方膜片的形變，對改善膜片變形的有較大的作用。使用新膜片及調(diào)模后結(jié)構(gòu)件方案暗影問題得以解決，改善效果如圖15 所示。

圖12 膜片變形暗影

圖13 改善后產(chǎn)品視效圖

4 結(jié)束語

解決壓迫性漏光的關(guān)鍵點(diǎn)是要避免液晶面板局部受 力。在背光模組的設(shè)計(jì)中需充分考慮直接及間接與液 晶面板有接觸的結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度，避免因強(qiáng)度不夠或某種 過渡裝配帶來的局部受力導(dǎo)致的液晶面板壓迫性漏光問 題。在背光模組設(shè)計(jì)中還需要考慮的到的一個很重要的 點(diǎn)就是容差，容差是兼容性誤差的簡稱，一般指物料公 差及組裝誤差與理論值之間的差異，只有在設(shè)計(jì)時(shí)充分 考慮了容差，才能避免公差及組裝誤差導(dǎo)致的不良。

為避免暗影問題，背板在強(qiáng)度滿足的前提下要盡可 能減少筋位，且筋位的跨距要盡可能小以降低反射片塌 陷的機(jī)率。另需要根據(jù)不同材料的膨脹系數(shù)給以不同的 設(shè)計(jì)間隙且在滿足可靠性的前提下給予足夠的自由膨脹 空間，使膜片可不受抑制地進(jìn)行自由膨脹收縮。在材料 的選取上，可以選擇挺性及遮蔽性較強(qiáng)的光學(xué)膜片，以 更好地優(yōu)化解決該問題。

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年11月期）