文/國家平板顯示工程技術研究中心 吳添德 余雷 鐵斌 王成 劉忠安 孫磊 荊建新

　　摘要：研究開發了一種采用液態光學膠在液晶顯示器前貼合蓋板的方法，實現了液晶顯示器在陽光下可視。本文簡述了液晶顯示器陽光下可視性的原理和方法，重點介紹了液態光學膠貼合技術的實施工藝和應注意的問題及解決辦法，并對該技術的優缺點和應用前景進行闡述和分析。

　　引言

　　近年來，液晶顯示器（LCD，Liquid Crystal Display）例如手機顯示屏、筆記本電腦、計算機顯示器、液晶電視、平板電腦及其他視頻播放器液晶顯示屏等，在平板顯示市場日漸成為主流。液晶屏是液晶顯示器的核心，液晶屏面板前后面各有一層偏光片，特別是前偏光片暴露在外面，由于偏光片的制作工藝和材料特點，一般不耐磨，遇濕氣容易脫膠、變性失效，不能直接用于戶外顯示，戶外液晶顯示屏前一般需要增加一塊保護鏡片或觸摸屏（以下統稱為蓋板）。如果用口型膠將蓋板與液晶屏粘接，中間將產生一個空氣層。隨著用戶對畫質、視覺效果要求的不斷提高，空氣層的反射率比較高，在較強的外界光下會產生很強的眩光，導致看不清液晶屏顯示的圖像內容。我們研究開發了一種采用液態光學膠在液晶顯示屏前貼合蓋板的方法，再將液態光學膠固化，取代空氣層，可以實現液晶屏在陽光下清晰可視。

　　1、液晶顯示器陽光下可視性原理和光學設計

　　根據反射原理，光經過兩個不同折射率的透明介質將在界面上產生反射，反射率R=((n0-n1)/(n0+n1))2，相鄰不同透明介質的折射率相差越大，在界面上反射率越高，由于空氣與蓋板、液晶屏偏光片之間的折射率相差比較大，故而采用空氣層的顯示屏鏡面反射率會很高，整體反射率達到12%左右，產生很強的眩光，導致人眼看不清顯示屏的圖像內容。為降低界面的反射率，一般可以采用插入過渡介質的方法，當該介質折射率n=(n0*n1)1/2時整體反射率達到最低。偏光片的偏光膜片機械性非常脆弱，兩側必須以三醋酸纖維素酯（TAC：Triacetyl Cellulose）作為保護，TAC折射率為1.47～1.48，TAC材料可能會加入其他材料進行表面特殊處理，折射率會有一定的變化。蓋板的材料一般選用玻璃（折射率1.5～1.9）、亞克力板（折射率1.5）、PC板（折射率1.6）或PET（折射率1.63）等。對于光學膠的選擇，為了使界面處的反射率達到最低，所選擇的光學膠（折射率1.42～1.56）的折射率必須介于LCD偏光片的折射率和蓋板材料的折射率之間，最好能夠滿足關系n=(n0*n1)1/2，并且玻璃外表面經過減反射鍍膜處理，表面鏡面反射率約0.5%，多個界面只產生了約1%的整體鏡面反射率，不會對顯示屏造成很強的光沖刷，液晶顯示器在外界強光下仍清晰可視。與空氣層相比，采用液態光學膠的制作工藝減小了液晶顯示器的眩光（強反射光），增加了液晶屏的透光率，從而提高了液晶屏的對比度，特別是在強外界光下優勢更加明顯，并且增強了產品的抗振動沖擊的能力。

　　當然，對于光學膠的選擇，除了考慮光學性能匹配外，還需要考慮結構可靠性、環境穩定性、工藝制程等多方面的因素，因此必須選用折射率滿足要求，適合于玻璃及偏光片材料都具備足夠粘結強度的膠水，以保證結構的穩定性，并且工作溫度范圍廣，能夠在高溫和低溫下正常工作而不改變性質，具有很高的環境穩定型。考慮到膠水貼合的具體實施工藝，還需考量膠水的粘度系數、操作時間、固化方式等參數的選擇，固化方式主要有熱固化、紫外固化等方式，紫外固化效率高，適合于批量生產，最好能同時具備低硬度、低彈性模量的特點，以增強產品抗振動沖擊的能力。

　　2、液態膠貼合技術的實施工藝

　　2.1 液態光學膠貼合原理

　　液態光學膠（LOCA）的涂布方式其實與RTV（Room Temperature Vulcanization）膠的涂布原理相同，其差異是在RTV膠涂布之后只需擺放任其固化，而液態光學膠在涂布在蓋板之后須立即與液晶屏做貼合動作并均勻的施加壓力使其膠能夠順利拓展至全面性，避免缺膠或溢膠又能達到需求的貼合GAP，然后再進行固化。目前使用的液態光學膠以UV固化為主，也可以用熱固化，或二者兼有等固化方式。

　　2.2  液態光學膠貼合實施工藝

　　液態光學膠貼合的一般流程為：點膠，上下貼合，檢驗及溢膠處理，預固化，固化。

　　2.2.1  點膠涂布

　　液態光學膠涂布方式目前有：

　　◇單針頭式涂布

　　◇雙針頭式涂布

　　◇三針頭式涂布

　　◇多針頭式涂布

　　點膠圖形設計：“工”字型設計或其他圖形設計。

　　目前，液態光學膠貼合尺寸可由2～42寸，針對大尺寸膠水粘度較低，可采用圍壩形式進行邊框施膠，控制膠水不溢膠（如圖2）。

　　2.2.2  上下貼合

　　將膠體點在上面板上，翻轉后，由上往下貼合，或下基板由下往上貼合。等上下基板快要接觸時，控制速度緩慢貼合，直至所需GAP停止。這樣膠體呈“凸”型，往下接觸面板時，由點擴散至面，不會把氣泡包裹在膠層里面。

　　2.2.3  檢驗及溢膠處理

　　上下貼合好后要進行檢驗是否有氣泡、臟點等缺陷，如果發現有缺陷可以及時返工。檢驗合格后，可以用擦拭布蘸酒精將邊沿多余的溢膠擦除干凈。

　　2.2.4  Uv固化

　　紫外線（UV）是肉眼看不見的，是可見紫色光以外的一段電磁輻射，波長按其性質不同又細分以下幾段：

　　A真空紫外線（Vacuum UV）,波長為10—200nm

　　B短波紫外線（UV—C），波長為200—290 nm

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