LCD背光贴合机及其控制系统

Posted 2022-02-01 MindWorks.精驰软件

1、LCD液晶模组与背光模组的结构

       LCD显示屏背光模组是显示行业非常重要的组成部分。如图1是一个典型的LCD液晶显示器的结构，实际的情况会更复杂，因为随着技术的发展，各家为了成本或者规避专利，会使用不同的微结构方案或者组合功能等等，不过主要材料原理是不变的。 

                                                  图1  背光模组结构框架图

图1下面是背光模组，在液晶显示单元（cell）的下面。侧视图如图2所示，背光模组在最底下。 

                                                图2 背光模组侧切示意图           

最低层的背光模组的详细结构如图3所示，包括灯管，导光板，反射片，扩散片，棱镜片，塑料边框，金属背板，其他部件等。

                                                  图3 背光模组的详细结构

        

          图4 液晶模组实物                                             图5 背光模组实物

     背光模组最下面的金属框起到保护作用，如铁框，也有塑料的胶框等，防止里面的光学膜受到冲击等外力影响。按照光路来一个个看。
光源
      LED灯条。最早是使用CCFL的灯管，随着LED灯的技术进步，亮度增加，更加省电等优势，出现了整个背面的LED灯的设计，称为“直下式”灯源。不过这种设计已经没有了。技术在发展，随着LED的发光功率增加，以及3M的增亮膜的发明。出现了“侧边式”灯源，现在已经是第三代了。LED灯源发出光以后，通过遮蔽或者反射的材料，使光定向从导光板的边缘照射入导光板。
导光板
       LED灯条的光源从导光板的侧面边缘照射入导光板内部，导光板的边缘如下锯齿状。了解导光板的工作原理。如果是纯的PC或者PMMA透明板子，不带表面的微结构，光线会如下图传播。光线从一个介质传导到另外一个介质，在界面会反射和折射，当光线的入射角度超过那个临界角度θc，那么就发生全反射。而但是如果在板子底部做一些图形处理，改变入射和反射的角度。那么光线就如下图的方式传播。大部分会从板子上部传播出去。大部分光线会向上，进入显示屏单元。

反射膜

       从导光板出来的光大部分往上，也有部分会向下，这部分光线也需要被充分利用，所以，在下面就增加了一层反射膜，让光线都往上传播。典型的反射膜结构如下。国内目前如激智，长阳等，做的就是前面的类型的反射片。而最好的，也是最贵的就是3M的反射膜ESR增强型镜面反射膜，反射率可以达98%，其他方案稍微低一点。3M的是纳米级厚度的涂层，光线波长的1/4. 利用光学原理，增加反射，一般是500层左右，一共0.065mm厚。最多情况，3M将这个技术用到他们的投影仪上，可以做到700多层。现在最常见的反射片就是以PET为基材，印刷或贴合白色反光层，主要原料为硫酸钡，或者PET上镀银反光层。
扩散片
光线从导光板往上以后，包括反射片上反射上来的，就进入了扩散片。
扩散片的结构如下：

       扩散片利用上面的粒子，通过大小粒子的圆弧面，使光有大的扩散角度，下面的涂层有防静电作用，防止和导光板吸附。另外，扩散片可以模糊导光板上面的点点的光；模糊光学瑕疵，使出光均匀；消除牛顿环，消除光学干涉条纹。在图片上标注的是下扩散片，可能在其他资料上，你也会看到上扩散片，这个差不多是15年前的设计了，现在产品为了更薄的整体结构，成本降低，以及规避一些专利，上扩散的功能都已经整合到其他片材上面去了，如BEF, DBEF等。上扩散的功能，基本上就是保护BEF棱镜膜，增大出光角度等，使出光均匀。这些功能都可以整合到其他膜上。
BEF增亮膜
        光线出了扩散膜，就进入了BEF，Brightness Enhanced Film，增亮膜，也叫Prism sheet，棱镜片。从扩散片进来的光发生三种情况，一种是被反射回来，大约有50%；第二是通过折射，光线往上进入DBEF等其他的光学膜；第三是折射反射等，进入其他棱镜结构，再次被利用。经过这些光路的反射折射等，光线的能量会被节省40%-70%。以此可以降低对LED灯源能量的需求，节省电力，环保，增强电子产品续航能力等好处。棱镜膜角度是90度，在这个角度聚光效果最好。Pitch越大，聚光效果也越好。虽然最上面列了一张BEF，现在很多都是用2张BEF或者干脆将2张BEF做在一起，将上下和左右2个方向的光都聚集。BEF将光线的能量聚集，从正面的方向的光变强了，侧面的话变弱了，虽然增加了显示器的辉度，但也会影响一定的显示器的最终出光角度。就是你在边上看电视的话，图像就不清晰了。

2、背光模组贴膜工艺

    LCD背光模组的贴膜工艺，主要集中在1正贴，即导光板贴反射膜，贴正面与反面，2侧贴，即围边，导光板的包边。正贴和侧贴的基本要求是不能漏光。

                                     图8 东莞精驰软件的背光贴膜系统整线工作图

                                       图9 东莞精驰软件的背光贴膜系统工作界面

东莞精驰软件的背光贴合系统集成了运动控制和机器视觉一体化的功能，软件功能主要包括自动标定，主界面，图像示教，档案管理，用户管理，工艺参数，自动运行，手动调试，系统参数等 功能，精驰 软件凭借多年在LCD背光贴合领域的成功经验，内部集成了众多LCD背光模组贴合专用的工艺要求，并提供快速的实施部署方案，欢迎咨询。

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                                    图10 东莞精驰软件的背光贴膜系统整体解决方案

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