全面屏触控显示模组防漏光技术研究

陈义 朱珊珊

摘要：智能終端全面屏显示模组在追求超窄边框极致屏占比过程中容易产生漏光现象，传统的显示模组精密加工技术、加工装备及材料技术都难以快速解决。针对此问题，对全面屏显示模组制造全过程中可能造成漏光的问题进行系统性分析，初步确定了全面屏显示模组的精密加工工艺技术、精密加工设备及制造过程等几个重要关键点。选用最优解的涂布胶水，采用二道胶的精密涂布技术，结合单孔、双孔偏贴对位技术、背光组装对位技术，确保精密涂胶宽度控制在0.35 mm以内。同时通过CCD视觉系统及算法构建了不同的产品定位模型数据库，并采用高精度的五轴连动加工方式，辅以高性能运动控制器及五轴运动算法、多重坐标系换算的五轴插补运动、圆心偏移检测、边缘超出检测等，控制复杂三维空间轨迹，实现了空间直线、圆、椭圆等轨迹密封的360°位加工，实现±5μm的全自动、多角度、非接触式、多工位、准确度达99%以上、最快速度1500 mm/s的喷胶施胶控制技术，最小喷胶量控制在2 nL以内。通过员工技能岗位的培训，结合高分辨率的 CCD识别系统、高精度的测高系统、EMS产品追溯系统等技术，实现对产品的信息化、智能化、高效化的检测，并最终实现了全面屏显示模组超窄边框的高效率、高良率的制造工艺技术，从而实现了防漏光的效果。

关键词：液晶显示模组;全面屏模组;防漏光技术

中图分类号：TN141文献标志码：A文章编号：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

随着科学技术的发展，电子信息技术已经渗透到生活中的方方面面，触控显示模组随着电子信息技术的发展已广泛应用于智能手机、平板、穿戴、医疗工控、智能家智居、智能汽车、航空航天等需要具有显示的领域，随着5G时代来临，万物互联逐步崛起，触控显示技术将迎来更广泛的应用场景，与生活最密切的消费电子信息产品更是以每半年或每年的速度就发生翻天覆地的变化，触控显示技术作为应用的窗口也随着消费电子信息产品的发展浪潮在时尚、轻薄的趋势中快速发展，超窄边框的极致屏占比是全面屏显示技术领域不断技术迭代的不屑追求，作为最常见的智能手机、平板及穿戴电子产品的快节奏更新及高时尚、智能化、个性化及全面屏化的发展，显示模组在追求极致屏占比的过程，催生了 Notch屏、水滴屏、刘海屏等各种形式的触控全面屏显示技术，传统的显示模组制造技術无法满足极致屏占比模组的制造要求，容易出现漏光的现象，导致影响视觉效果及摄相效果，为减少漏光不良，显示模组厂商都将通过改进工艺技术及设备来解决漏光的行业瓶颈难题。

针对模组的发展及漏光性的国内相关文献资料及进行研究分析，肖尹等[1]通过增大框架和导光板的配合面到遮光贴布边缘的距离，从而减弱透射光线的强度，起到防止漏光的作用;郭程杰[2]通过增加导光板、视窗距离及 LCD下偏光片的尺寸来防止漏光;林晓华等[3]主要介绍模组受外力挤压产生漏光的改善方法;见帅敏，解会杰等[4-5]研究发现 Si-Ball对边角漏光改善效果最好;李强[6]主要介绍了造成液晶显示模组漏光产生原因;唐胜果等[7]通过对影响面板透过率的液晶材料、PI 原材、ODF 工艺、PI 涂布及其摩擦工艺等诸多因素研究来分析降低漏光;桂继维[8]通过对8.5G工厂1225 mm （55 in）产品的按压漏光的原因进行分析，发现改变制造过程中的翻转台运动方式能有效解按压漏光;常青[9]通过对不同切割刀轮的选择研究，并结合黑矩阵激光的成形，实现了高质量、窄硼砂的 TFT-LCD的凝胶切割。刘余[10]主要分析了窄边框液晶显示技术的现状及发展状况;黄伟[11]通过有限元素软件建立玻璃基板的模型，再经过仿真分析及验证实现最优的 COG 最优的工艺参数，从而消除漏光;冯伟[12]通过对玻璃、液晶和隔垫物（PS）对暗态漏光敏感性的影响，来改善漏光敏感性;彭志红[13]通过使用 SOOPAT专利地图分析研究，得出液晶显示技术在我国的发展情况。上述文献都没有没有深入涉及到全面屏显示模组盲孔的防漏光技术性的研究。

本文通过对全面屏显示模组在研制过程出现的问题进行了大量比较研究分析，并结合公司的实际智能化的生产过程及品质管理流程，遴选了符合要求的原材料，并改进了加工设备及加工方法，确定了符合公司管理要求及成本要求的全面屏显示模组的精密加工方式，从而确保加工产品的一致性，从根源上防患了漏光性的发生。

1 触控显示模组构成及触控显示模组漏光的类型

（1） 全面屏显示模组由玻璃盖板、柔性线路板、带通孔的上偏光片、带透孔的 LCD液晶显示屏、带通孔的下偏光片以及带通孔的背光组件等组成。如图1所示。终端产品厂商为满足消费者对全面屏的需求通常在显示屏的上端设计一个凹槽或微小盲孔来置放前摄相头，通过本设计来满足趋于全面屏显示的效果，达到可显示的面积最大化。

（2） 全面屏触控显示模组的漏光主要有两种类型，一种为模组四周漏光，一种为凹槽或微小盲孔附近漏光，本文主要详细分析技术难度比较大的微小盲孔漏光原因及提供一些解决思路。

2 微小盲孔模组漏光产生的原因

全面屏显示模组由玻璃盖板、柔性线路板、带通孔的上偏光片、带透孔的 LCD液晶显示屏、带通孔的下偏光片以及带通孔的背光组件等组成，由于零部件众多，各零部件基本都是非常精细及轻薄的物料，且各零部件的材质不同，因此在全面屏的显示模组精密贴合过程中需要不断考虑物料形变，不同材质物料贴合的力度、压力、时长，以及精密贴合的设备选型、设备改造、模夹治具设计及应用、多层异质材料的精确对位、精密涂布技术的实现、胶水材料的选型、生产工艺安排及技术人的操作培训等，由于工艺流程繁多精细，各零部件在精密贴合组装过程中容易产生错位及两层零部件在贴合过程中产生间隙，导致全面屏显示模组的漏光，大幅影响显示及摄像效果，因此，传统的生产工艺设备、生产方法等均无法达到全面屏显示模组的超窄边框的精密的精准贴合要求，主要生产制造过程的原因如下：

（1） 超窄胶宽涂布技术在生产制造过程中容易涂布不均匀连续，涂布的过厚影响显示的范围，涂布过薄导致漏光，涂布的压力、角度、时长、胶量等关键性的因素都将决定全面屏显示模组是否漏光;

（2） 多层异质零部件的精准对位及精密贴合，将实质性地影响全面屏显示模组的漏光性;

（3） 涂布技术所选用的胶水的黏性、拉伸模量、光密度值、粘合性能等直接影响生产制造工艺要求，能否达到防漏光性的效果;

（4） 涂布技术所应用到的设备选型及技术改造，也将直接影响涂布的效率及效果，间接影响到全面屏显示模组是否漏光;

（5）熟练的操作工人及设备调试将直接影响到全面屏显示模组的生产效果及生产效率。

3 微小盲孔模组漏光的改善方案

通过成立专门的项目研发小组，遴选公司优秀的项目管理人员，工程师及相关人员组成项目团队，并明确项目研发目标、项目进度、项目效果，通过完善的项目制度及分工，最终实现技术的突破，具体的研究方向如下。

（1）采用二道胶超窄胶宽涂布技术，实现盲孔摄相区域高精度加工

为防止盲孔位置出现漏光不良，针对盲孔摄相区位置的超窄边界特性，结合单孔、双孔偏贴对位技术、背光组装对位技术及胶道、胶量的比较研制分析，经过半年多的涂布技术反复验证及测试，最终确定了盲孔内背光层与屏幕层之间涂布两圈胶水，胶水宽度要控制在0.35 mm以内，并确保超窄胶宽不出现断胶、溢胶、圆孔胶气泡等问题，有效地解决了超窄胶宽涂布的漏光难题。如图2所示。

（2）构建精密组装贴合技术模型库，实现多盲孔位全面屏模组的精准对位无缝贴合

显示模由背光组件、上下偏光片、LCD 、玻璃盖板、遮光胶纸、OCA光学胶等各类零部件组成，多层异质的轻薄零部件的在精密贴合时为防止精密的贴合过程中出现错位、移位等问题，因此在全面屏多层异质精密贴合过程中需要非常精准的对位，从而实现精密贴合的要求，通过研制 CCD视觉系统拍取各需要贴合的零部件四周边框、盲孔的中心点及盲孔直径等必须的特征数值，并通过算法建立不同的产品定位模型数据库，针对不同类型的产品选取不同的贴合方式以确保全面屏显示模组的零误差、高精准的精密贴合。精密定位识别工作流程如图3所示。

（3）精选合适的涂布胶水

为了寻找到合适的全面屏盲孔所用的超窄胶宽所用的胶水，通过将市面上的所有主流的胶水厂商所生产的合适涂布的胶水型号全部选来试作，如图4所示，通过对胶水的黏度、粘合性能、拉伸模量、光密度等性能指标的深度分析，并经过大半年的反复试作及验证测试，最终选定了最符合项目所需求的胶水类型。

（4）优化精密涂布设备结构及涂布工艺作业流程

由于盲孔在涂布胶水的过程中需要不停的旋转角度变化方向，充分评估了现有的生产设备已达不到超窄胶宽盲孔涂布的要求，并联合供应商对现有设备进行升级改造，并最终研制出了五轴连动加工设备结构，通过在 X、Y、Z 轴采用直线电机加微米级光栅尺反馈实现高速高精度运动，R 轴采用伺服谐波减速实现高精度运动， U 轴采用 DD 马达直驱来实现高精度的运动，并结合先进的高性能运动控制器及五轴运动算法，多重坐标系换算的五轴插补运动，控制复杂三维空间轨迹，实现了空间直线、圆、椭圆等轨迹密封的全方位加工。五轴涂布设备还采用非接触式激光测高技术、高分辨率 CCD识别系统、高精度激光检测系统等技术，根据图像自动生成点胶轨迹，并引入圆心偏移检测，边缘超出检测;点胶系统还可根据检测偏差值自动补偿产品的点胶位置、出胶参数，保证产品点胶一致性，最终实现了±5μm的全自动、多角度、非接触式、多工位、准确度达99%以上、最快速度1500 mm/s的喷胶施胶控制技术，最小喷较量仅为2 nL，同时设备还运用了高分辨率的 CCD 识别系统、高精度的测高系统、EMS产品追溯系统等技术，实现对产品的信息化、智能化、高效化的检测，并且对检测结果的智能判定及处理的稳定性和可靠性都有大幅度的提升。膠水检测系统和加热系统如图5～6所示。

（5）制定规范的生产管理流程，加强员工标准作业技能培训，实现高技术员工上岗

通过研究试制确定的全面屏显示模组不漏光生产制造流程制作成标准化的生产工艺，并将标准化的生产工艺固化下来，通过分批分层次的员工培训，使生产管理人员、设备维护调研试人员及作业人员都非常清楚标准化工作流程，实现在岗人员均培训合格再上岗，确保新的生产工艺制造出来的产品能实现高效率、高良率、不漏光的效果。

4 结束语

本文通过对全面屏显示模组的精密加工工艺及精密加工设备的研制深入分析及反复实验验证，并通过选用最优解的涂布胶水，采用二道胶的精密涂布技术，结合单孔、双孔偏贴对位技术、背光组装对位技术，确保精密涂胶宽度控制在0.35 mm以内，同时通过 CCD视觉系统及算法构建了不同的产品定位模型数据库，并采用高精度的五轴连动加工方式，辅以高性能运动控制器及五轴运动算法，多重坐标系换算的五轴插补运动，圆心偏移检测，边缘超出检测，控制复杂三维空间轨迹，实现了空间直线、圆、椭圆等轨迹密封的360°加工，实现±5μm 的全自动、多角度、非接触式、多工位、准确度达99%以上、最快速度1500 mm/s的喷胶施胶控制技术，最小喷胶量控制在2 nL以内，以及通过员工技能岗位的培训，给合高分辨率的 CCD识别系统、高精度的测高系统、EMS产品追溯系统等技术，实现对产品的信息化、智能化、高效化的检测，并最终实现了全面屏显示模组超窄边框的高效率、高良率的制造工艺技术，从而实现了防漏光的效果。因此，本文在全面屏显示模组精密加工过程中提炼出的精密涂布技术的优化、精密贴合的数据库的建立、胶水的选型、精密涂布的设备的改造及员工技能岗位的培训，在全面屏显示模组精密加工过程中提高效率、产品良率及防止漏光性具有一定的参考意义。

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第一作者简介：陈义（1985-），男，大学本科，工程师，研究领域为项目管理、机械设计、知识产权管理等。

（编辑：王智圣）