液晶显示器模组黑态漏光不良的改善研究

袁 静 王 顺 孙彦军*

（1、湖北工程学院机械工程学院，湖北 孝感432000 2、京东方科技集团股份有限公司，北京101149）

当前广视角液晶模组具有很多优势，但同时也具有较强的敏感性，在受到外力的挤压作用时，容易产生暗态漏光现象，影响了客户的视觉效果。本文重点研究了液晶显示器模组黑态漏光不良的产生原因，并提出了改善策略。

1 液晶显示模组黑态漏光定义

黑态漏光是影响液晶显示器模组黑态均匀性的主要因素，即在黑态（灰阶为零）的状态下,由于液晶显示器玻璃材料、液晶模式、模组机械结构等诸多因素造成的漏光现象[1]。由于玻璃的双折射效应，液晶显示器玻璃在受力状态下，射出下偏光片的线偏振光会发生一系列的双折射，最终导致有椭圆偏振光从上偏光片射出为线偏振光，光线漏出形成漏光[2]。因而液晶显示器这种在受外力或者内应力时，产生的黑态漏光的现象，也被称为应力Mura 现象[3]。根据液晶面板厂家统计分析，电脑液晶显示器模组黑态漏光的产生原因主要分为：液晶显示器本身显示不均、机构干涉应力、COG Mura 和FPC 应力等。从实际产品设计功能和成本两方面的考虑，解决液晶显示模组黑态漏光，主要依赖解决机构干涉应力，本文仅研究机构干涉应力[3]。

2 实验

2.1 实验相关仪器

电脑液晶显示模组（LCD Module，LCM）主要由前框（Bezel）、液晶面板（Open cell）、背光源（BLU）等三部分组成，如图1 所示。本文采用CCD 成像亮度测试系统，抓取足够多的液晶显示画面单位模块亮度数据，获得液晶显示画面的亮度分布状态，最终经过处理得到其光学特性数据。此外，针对电脑用（Monitor）显示器模组，黑态漏光主要发生在周边，实际不良解决时还可以用CA310 进行点对点测试黑态漏光亮度值，具体测试点位如图2所示。

图1 液晶显示模组结构示意图

图2 液晶模组周边测试点位

2.2 具体实验过程

本文仅研究机构干涉应力对液晶模组黑态漏光的影响，据此设计不同的实验条件，抽取各实验样品组成模组，研究其黑态漏光随实验条件的变化趋势。

3 实验结果分析

目前产生机构干涉应力的原因主要有：前框和液晶显示器间隙值即图1 中所示Gap 值不良、平整度不良、液晶模组变形不良等三方面。

3.1 前框和液晶显示器Gap 值不良

将液晶显示模组水平放置在大理石平台上，其下方用垫块垫平，按照图2 所示的测试点位用塞规测量Gap 值，得到图3所示的结果。图3 所示NG MDL 在4 点位Gap 值几乎为0，图4所示NG MDL 漏光位置也在4 点位附近，二者是一一对应的。如图4 所示，使用CA310 测试漏光位置亮度值，远高于屏幕中心亮度值。由此可见，当Gap 值很小甚至为0 时，前框将会对液晶面板产生挤压，对应位置产生黑态漏光。

图3 Gap 值对暗态漏光的影响

图4 NG MDL 漏光位置亮度值

3.2 平整度不良

平整度不良主要为前框平整度不良和背光源平整度不良，随着二者平整度的提高，液晶显示模组的黑态漏光不良比率也会下降[2]。通过实际分析黑态漏光不良品发现，Gap 值正常在0.4mm～0.6mm 之间，有部分前框平整度不良大于0.4mm，且为碗翘变形即变形方向朝向液晶显示器；另有部分背光平整度不良大于0.4mm，且为龟翘变形即变形方向朝向液晶显示器，这两种情况都将直接造成液晶显示器变形产生黑态漏光。

3.3 液晶模组变形不良

当前液晶显示器的外观朝着薄型化的方向发展，零部件厚度降低势必会造成其强度降低。强度降低之后，液晶模组在包装运输，以及整机组装中在外力作用下都可能产生弯曲变形，随之造成液晶显示器受外力作用，产生黑态漏光问题。

4 液晶显示模组黑态漏光不良的改善策略

综合上述机构干涉应力对液晶显示模组黑态漏光的影响分析，本文从结构设计角度改善模组黑态漏光的措施主要如下：

4.1 合理设计上铁框和液晶面板Gap 值

大量实测结果显示，液晶面板和铁框设计值为0.5mm 时，Gap 实际值在0.3～0.6mm 波动。考虑各零部件的实际量产尺寸是正态分布的，固电脑液晶显示模组Gap 设计值不小于0.5mm，是比较合理的。

4.2 控制平整度

基于前框和液晶显示器的Gap 不小于0.5mm，考虑量产尺寸波动，以及对供应商的来料管控，前框的平整度应控制在0.3mm 以内（不允许碗翘），背光的平整度也应控制在0.3mm以内（不允许龟翘）。

4.3 提高液晶模组强度

在考虑成本的前提下，不改变模组厚度的前提下，需要充分考虑原材料的材质对液晶模组强度的影响。钣金件的强度很大程度上影响着整个模组的强度，在产品设计的时候，尽可能增加加强筋，以提高强度。模组强度受背板强度影响最大，按下图5 进行背板不同加强筋设计，得到背板强度软件仿真结果如表1所示。可以看出，结构J 形状的加强筋，背板的强度是最好的。

图5 背板加强筋结构

表1 不同背板加强筋结构的形变量对比

4.4 其它

在人员作业方面，所有组装过程都可以设计辅助装配治具，以降低因人员作业不当造成的模组变形，严禁作业员单手拿持模组。在包装运输方面，选用强度好的包装材料，适当减少包装材料与MDL 之间的间隙，减少模组变形。在整机系统设计方面，建议在系统后壳上液晶模组卡扣位置适当增加支撑点，可避免按压造成前框变形。

结束语

本文从结构设计角度，对影响液晶模组黑态漏光的结构干涉应力原因进行了逐一分析，并一一提出了改善策略。在产品设计的时候，进行Gap 值和强度设计；在包装运输和整机装配时要防止模组变形；产品量产后，要对平整度进行管控，保证Gap 值。此外，在不断降低成本的需求下，必须要保障产品的量产直通率，即对产品的量产可行性设计要求也提高了。在考虑产品的功能性基础之上，还需要结合原材料的选择、零部件生产运输工艺、零部件装配工艺、机械零部件匹配度、量产质量监控等各个方面进行新产品的量产可行性设计。