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实现LCD阳光下可视性的光学设计及实施工艺

上传人:吴添德/余 雷/铁 斌

上传时间: 2014-07-15

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  1 引  言

  近年来,液晶显示器(Liquid CrystalDisplay,LCD)例如手机显示屏、笔记本电脑、计算机显示器、液晶电视、平板电脑及其他视频播放器液晶显示屏及其他终端显示屏等,在平板显示市场日渐成为主流。液晶屏是液晶显示器的核心部件,液晶屏面板前后面各有一层偏光片,特别是前偏光片暴露在外面,由于偏光片的制作工艺和材料特点,一般不耐磨,遇湿气容易脱胶、变性失效,不能直接用于户外显示,因此,户外液晶显示屏前一般需要增加一块保护镜片或触摸屏(以下统称为盖板)。如果用口型胶将盖板与液晶屏黏接,中间将产生一个空气层。随着用户对画质、视觉效果要求的不断提高,空气层的反射率比较高,在较强的外界光下会产生很强的眩光,导致看不清液晶屏显示的图像内容。我们研究开发了一种采用液态光学胶在液晶显示屏前贴合盖板的方法,再将液态光学胶固化,取代空气层,可以实现液晶屏在阳光下清晰可视。

  2 液晶显示器阳光下可视性原理和光学设计

  根据反射原理,光经过两个不同折射率的透明介质将在界面上产生反射,反射率犚=[(狀0-狀1)/(狀0+狀1)]2,相邻不同透明介质的折射率相差越大,在界面上反射率越高,由于空气与盖板、液晶屏偏光片之间的折射率相差比较大,故而采用空气层的显示屏镜面反射率会很高,整体反射率达到12%左右,产生很强的眩光,导致人眼看不清显示屏的图像内容。为降低界面的反射率,一般可以采用插入过渡介质的方法,当该介质折射率狀=(狀0×狀1)1/2时整体反射率达到最低。偏光片的偏光膜片机械性非常脆弱,两侧必须以三醋酸纤维素酯(TAC:TriacetylCellulose)作为保护,TAC 折射率为1.47~1.48,TAC 材料可能会加入其他材料进行表面特殊处理,折射率会有一定的变化。盖板的材料一般选用玻璃(折射率1.5~1.9)、亚克力板(折射率1.5)、PC 板(折射率1.6)或PET(折射率1.63)等。对于光学胶的选择,为了使界面处的反射率达到最低,所选择的光学胶(折射率1.42~1.56)的折射率必须介于LCD 偏光片的折射率和盖板材料的折射率之间,最好能够满足关系狀= (狀0×狀1)1/2,并且玻璃外表面经过减反射镀膜处理,表面镜面反射率约0.5%,多个界面只产生了约1%的整体镜面反射率,不会对显示屏造成很强的光冲刷,液晶显示器在外界强光下仍清晰可视。与空气层相比,采用液态光学胶的制作工艺减小了液晶显示器的眩光(强反射光),增加了液晶屏的透光率,从而提高了液晶屏的对比度,特别是在强外界光下优势更加明显,并且增强了产品的抗振动冲击的能力。

  当然,对于光学胶的选择,除了考虑光学性能匹配外,还需要考虑结构可靠性、环境稳定性、工艺制程等多方面的因素,因此必须选用折射率满足要求,适合于玻璃及偏光片材料都具备足够黏结强度的胶水,以保证结构的稳定性,并且工作温度范围广,能够在高温和低温下正常工作而不改变性质,具有很高的环境稳定型。考虑到胶水贴合的具体实施工艺,还需考量胶水的黏度系数、操作时间、固化方式等参数的选择,固化方式主要有热固化、紫外固化等方式,紫外固化效率高,适合于批量生产,最好能同时具备低硬度、低弹性模量的特点,以增强产品抗振动冲击的能力。

  3 液态胶贴合技术的实施工艺

  3.1 液态光学胶贴合原理

  液态光学胶(LOCA)的涂布方式其实与RTV(Room TemperatureVulcanization)胶的涂布原理相同,其差异是在RTV 胶涂布之后只需摆放任其固化,而液态光学胶在涂布在盖板之后须立即与液晶屏做贴合动作并均匀的施加压力使其胶能够顺利拓展至全面性,避免缺胶或溢胶又能达到需求的贴合GAP,然后再进行固化。目前使用的液态光学胶以UV 固化为主,也可以用热固化,或二者兼有等固化方式。

  3.2 液态光学胶贴合实施工艺

  液态光学胶贴合的一般流程为:点胶,上下贴合,检验及溢胶处理,预固化,固化。

  

图1 液态光学胶贴合的一般流程

  3.2.1 点胶涂布

  液态光学胶涂布方式目前有:单针头式涂布、双针头式涂布、三针头式涂布、多针头式涂布。点胶图形设计:“工”字型设计或其他图形设计。

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