觸摸屏顯示器模組中的牛頓環(huán)品質(zhì)缺陷與糾正預(yù)防措施

觸摸屏顯示器模組中的牛頓環(huán)品質(zhì)缺陷與糾正預(yù)防措施在電阻式觸摸屏和液晶顯示器的生產(chǎn)加工過(guò)程中，牛頓環(huán)（有些廠家也叫彩虹紋，或干脆叫彩虹）就象一個(gè)漂蕩在工場(chǎng)的幽靈，一不小心，它就時(shí)不時(shí)的在生產(chǎn)與客戶使用過(guò)程中出現(xiàn)，弄得不少在工場(chǎng)做現(xiàn)場(chǎng)管理的工藝技術(shù)人員神魂顛倒。不是因?yàn)檫@彩虹太美麗，而是這美麗的品質(zhì)殺手，在目前的行業(yè)中，太容易闖禍，讓別人一眼精艷的挑出毛病來(lái)。在顯示器模組中，牛頓環(huán)出現(xiàn)的區(qū)域，因?yàn)楣饩€干涉的原故，會(huì)造成色彩疊加因而導(dǎo)致最終顯現(xiàn)的色彩不正，另一方面，也降低了該區(qū)域的顯示對(duì)比度，所以都是作為致命的主要缺陷列置。一、牛頓環(huán)的產(chǎn)生機(jī)理我們知道，不管是電阻式觸摸屏，還是液晶顯示器，支撐主體都是兩塊ITO玻璃或一塊ITO玻璃，一塊ITOFILM，如果有一面材料產(chǎn)生形變，材料ITO內(nèi)表面產(chǎn)生一個(gè)曲率半徑的曲面，跟平常物理光學(xué)里講的產(chǎn)生牛頓環(huán)的凸透鏡與平面鏡內(nèi)表面的效果是一樣的，牛頓環(huán)同樣是體現(xiàn)了光線在相對(duì)的兩個(gè)表面因反射光線與入射光線光程差與波長(zhǎng)間的關(guān)系。它同樣的，會(huì)因?yàn)楣獬滩畹脑龃?，也就是兩表面間的距離增加，牛頓環(huán)的間距也會(huì)增大。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，不管電阻式觸摸屏也好，液晶顯示器也好，都會(huì)把外框支撐處的間隙距離做得比中間的稍微大一些，如果工藝中參數(shù)稍有差離，那么這種距離差就沒(méi)法消除，這樣就讓兩個(gè)表面的產(chǎn)生一定的中間向內(nèi)凹陷，這樣光線在兩個(gè)表面間的光程差就會(huì)產(chǎn)生不一樣，在入射光與反射光的互相干涉過(guò)程中，就會(huì)按不同的光程差區(qū)域選擇出不同的波長(zhǎng)出來(lái)，顯現(xiàn)出對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的顏色。二、實(shí)際生產(chǎn)中牛頓環(huán)產(chǎn)生的地方與原因在液晶顯示器模塊中，有三種地方最容易產(chǎn)生牛頓環(huán)：1、液晶顯示器內(nèi)部產(chǎn)生的彩虹。液晶顯示器的盒厚一般都在10微米以下，如果里面的空間粒子數(shù)量不夠，或分布不均勻，或是外框與內(nèi)部支撐的空間粒子直徑搭配不適合工場(chǎng)設(shè)計(jì)的工藝，都會(huì)產(chǎn)生彩虹缺陷。另一個(gè)主要的產(chǎn)生原因是，成盒過(guò)程中，盒內(nèi)被超過(guò)空間粒子直徑的外物所污染，這也是液晶顯示器工場(chǎng)對(duì)于潔凈環(huán)境管控十分嚴(yán)厲的緣由。2、液晶顯示器與電阻式觸摸屏之間的水波紋（也叫水紋）這種水波紋，同樣是牛頓環(huán)中的一種，特別是電阻式觸摸屏動(dòng)作時(shí)，加在電阻式觸摸屏上的外界壓力引起電阻式觸摸屏下表面彎曲變形時(shí)，會(huì)隨著力度的變化，牛頓環(huán)的色彩半徑也會(huì)移動(dòng)、生成或消失，就跟水面投進(jìn)石子產(chǎn)生的水波紋一樣，所以這種牛頓環(huán)也叫水波紋或水紋，表現(xiàn)出來(lái)是會(huì)隨動(dòng)作地點(diǎn)和動(dòng)作壓力的變化而變化。3、電阻式觸摸屏內(nèi)部的牛頓環(huán)（也叫彩虹紋）電阻式觸摸屏在生產(chǎn)過(guò)程中，為了產(chǎn)生一個(gè)觸動(dòng)區(qū)域的變形量，外框的高度一般要比里面的支撐點(diǎn)高出很多，如果印制水性粘膠做外框的話，一般高度在50~70微米左右；如果是使用PET基材雙面膠，一般也在50微米以上，而里面的支撐點(diǎn)，一般不到25微米，如果使用直徑30~45微米的DOT，支撐點(diǎn)最后的成型高度也只有15~25微米左右。加上電阻式觸摸屏的操作面，同樣是為了產(chǎn)生一個(gè)觸動(dòng)區(qū)域的變形量，一般都是ITOFILM，材質(zhì)是柔性的。這樣，如果生產(chǎn)過(guò)程中工藝參數(shù)控制不精確，不用動(dòng)作操作，處于產(chǎn)品靠中間部分的ITOFILM，自己都會(huì)塌陷，貼在支撐點(diǎn)上，產(chǎn)生曲面變形，這樣，入射光線與兩個(gè)ITO內(nèi)表面的反面光線產(chǎn)生干涉，便形成了牛頓環(huán)。三、如何測(cè)算預(yù)防牛頓環(huán)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)參數(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中，如何有效的防止牛頓環(huán)的產(chǎn)生，同樣可以根據(jù)牛頓環(huán)的光學(xué)規(guī)律進(jìn)行預(yù)防。在我們開(kāi)始設(shè)計(jì)產(chǎn)品這初，可以根據(jù)產(chǎn)品外形尺寸，計(jì)算出內(nèi)外框的高度數(shù)值是多少時(shí)，牛頓環(huán)的暗環(huán)內(nèi)環(huán)半徑，會(huì)落在產(chǎn)品尺寸以外，這樣就可以?xún)?yōu)化出自己的設(shè)計(jì)參數(shù)。（如何計(jì)算及原理公式，可參考附件《等厚干涉實(shí)驗(yàn)》）。當(dāng)然，上面這種方法只是理論上的驗(yàn)證，實(shí)際上，如果真正的按照計(jì)算數(shù)據(jù)，我們就無(wú)法做出客戶需求的產(chǎn)品了，不過(guò)這種計(jì)算，可以指導(dǎo)我們?cè)谏a(chǎn)中，如何盡量靠近理論數(shù)值。有人會(huì)說(shuō)，那計(jì)算出來(lái)的不一定準(zhǔn)確，生產(chǎn)中又不能避免，就沒(méi)有更好的辦法了嗎？有，還是參考附件《等厚干涉實(shí)驗(yàn)》的方法，用顯微鏡或千分尺來(lái)測(cè)出你的上膜往下變形偏移多少時(shí)，牛頓環(huán)就出現(xiàn)了，再算出你的牛頓環(huán)出現(xiàn)時(shí)最小的中間空間粒子或支撐點(diǎn)的厚度，如果與壓力計(jì)一起配合，還能測(cè)出產(chǎn)品出現(xiàn)牛頓環(huán)時(shí)，所受的壓力是多少。所以問(wèn)題的出現(xiàn)，先從試驗(yàn)方法上論證，再?gòu)膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上驗(yàn)證，再?gòu)墓に噮?shù)上調(diào)整。四、如何從工藝上預(yù)防牛頓環(huán)的產(chǎn)生1、液晶顯示器的彩虹彩虹缺陷可以很快的用顯微鏡找到根源，如果是點(diǎn)狀的，可以在顯微鏡下看到三種情況：空間粒子數(shù)量少，空間粒子聚集結(jié)團(tuán)，盒內(nèi)異物。這樣的缺陷，就按觀察到的現(xiàn)象，可以馬上從調(diào)整前面空間粒子撒布機(jī)的參數(shù)，空間粒子撒布段與組合段的環(huán)境潔凈維護(hù)兩方面進(jìn)行預(yù)防。如果是整個(gè)液晶顯示器都是彩虹，那要么是外框和盒內(nèi)部空間粒子搭配錯(cuò)誤，要么是盒內(nèi)空間粒子數(shù)量不夠或沒(méi)有。這樣的缺陷，可能檢查前面空間粒子撒布的工藝材料參數(shù)，粒子檢測(cè)數(shù)據(jù)上，調(diào)整參數(shù)進(jìn)行預(yù)防。如果是盒外框附近出現(xiàn)彩虹，要么是外框封裝材料受異物污染，可以從顯微鏡里看到，要么是成盒受力不均引起，需要檢查成盒設(shè)備并進(jìn)行維護(hù)。成盒設(shè)備出現(xiàn)故障，或成盒過(guò)程中夾有異物引起彩虹，都會(huì)在相鄰的另外幾片產(chǎn)品相同位置產(chǎn)生牛頓環(huán)，也就是說(shuō)會(huì)有規(guī)律性。2、電阻式觸摸屏與液晶顯示器間的水波紋要防止水波紋的產(chǎn)生，一是增加電阻式觸摸屏的強(qiáng)度，比如說(shuō)原來(lái)是用PC基材的換成受力更大的壓加力或玻璃材質(zhì)，或者是由原來(lái)薄的基材，換成厚的基材。這也是為什么尺寸超過(guò)一定的電阻式觸摸屏產(chǎn)品就要用2MM厚度的玻璃或強(qiáng)化玻璃的原因之一。所有的設(shè)計(jì)參數(shù)變化，都是有道理的，并不是從外面瞎抄就能抄到的，如果不明原理瞎抄，要么浪費(fèi)你的材料和品質(zhì)成本，要么無(wú)法避免自己潛在的品質(zhì)缺陷與產(chǎn)品良品率。其次是可以在滿足客戶要求的情況下，電阻式觸摸屏與液晶顯示器之間的組裝雙面膠選用更厚的厚度，讓牛頓環(huán)的暗環(huán)移到產(chǎn)品尺寸之外。或者在電阻式觸摸屏與液晶顯示器的組裝面也印制上支撐點(diǎn)，把外來(lái)壓力通過(guò)支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)移到液晶顯示器和主板外殼上，減少電阻式觸摸屏的變形量，預(yù)防牛頓環(huán)，也就是水波紋的產(chǎn)生。如果能夠滿足產(chǎn)品的顯示需求，在能接受顯示效果的條件，也可以把電阻式觸摸屏與液晶顯示器組合面液晶顯示器上的偏光片換成防眩偏光片。注意，防眩偏光片的近觀顯示效果比普通偏光片顯示效果要差很多，特別是QVGA以上液晶顯示器，如果更換后，顯示圖案的精細(xì)度、反應(yīng)速度和對(duì)比度，都會(huì)明顯下降，所以一定要最終客戶確定顯示效果后才能更換。3、電阻式觸摸屏的牛頓環(huán)電阻式觸摸屏的牛頓環(huán)預(yù)防起來(lái)確實(shí)要比較麻煩，因?yàn)槎鄶?shù)電阻式觸摸屏的操作面，采用了柔性的ITOFILM基材。預(yù)防電阻式觸摸屏的牛頓環(huán)，首先要在ITOFILM調(diào)質(zhì)處理過(guò)程中，選擇好適合自己的工裝治具和設(shè)備的調(diào)質(zhì)處理參數(shù)，讓ITOFILM各部分同步收縮，不產(chǎn)生因收縮不均勻產(chǎn)生的不平整，或把裝載治具上的不平整轉(zhuǎn)移到ITOFILM上。這種因ITOFILM調(diào)質(zhì)處理沒(méi)做好而產(chǎn)生的牛頓環(huán)，有個(gè)很明顯的特點(diǎn)，如果是組合再分粒的產(chǎn)品，組合好后看不到牛頓環(huán)，但在產(chǎn)品分粒后48小時(shí)左右就會(huì)出現(xiàn)。支撐點(diǎn)的高度控制，也是預(yù)防牛頓環(huán)的主要方式，通過(guò)上面的計(jì)算，可以看出，去撐點(diǎn)的高度超過(guò)一定的數(shù)值，就會(huì)很難形成了，或都是間距很大，被淡化了，所以我們一定要保證一定的支撐點(diǎn)高度。支撐點(diǎn)的高度肯定與支撐點(diǎn)附著面積有一定的關(guān)系，在同樣的條件下，高度越高，支撐點(diǎn)附著面積也越大，對(duì)于一些精細(xì)畫(huà)質(zhì)的液晶顯示器來(lái)說(shuō)，像素大小可能只有60到90微米，如果一個(gè)支撐點(diǎn)大小超過(guò)像素大小的一半以后，那么這個(gè)像素就會(huì)產(chǎn)生顯示畸變，在一定的距離上觀察，能把整個(gè)支撐點(diǎn)布局從顯示畫(huà)面上顯現(xiàn)出來(lái)。為了解決這一問(wèn)題，日本廠家在窄邊設(shè)計(jì)的小尺寸產(chǎn)品中，使用模具或加墊片組合的方式，讓產(chǎn)品填充空氣，人為的增加產(chǎn)品內(nèi)表面間的距離，即避免了牛頓環(huán)的出現(xiàn)，也不用為外框設(shè)計(jì)十分復(fù)雜又難制作的通氣通道，同時(shí)也可以設(shè)計(jì)出附著面積很小的支撐點(diǎn)來(lái)。充氣方式的缺陷是，不能用在溫差變化劇烈的環(huán)境里或大尺寸產(chǎn)品中。特別是印制水性粘膠的產(chǎn)品，由于又是窄邊設(shè)計(jì)，又難以操作，造成粘結(jié)力不足。在溫度劇烈變化后，很容易造成漏氣，漏氣后，避免牛頓環(huán)作用就沒(méi)了。很多廠商的產(chǎn)品在出廠前放在自己恒溫倉(cāng)庫(kù)沒(méi)有問(wèn)題，拿到客戶的普通倉(cāng)庫(kù)放置一個(gè)星期，或干脆只是經(jīng)過(guò)了汽車(chē)運(yùn)輸，產(chǎn)品就出現(xiàn)的牛頓環(huán)現(xiàn)象，就是這個(gè)原因。所以充氣并不是對(duì)付牛頓環(huán)一招鮮的祖?zhèn)髅胤?，如果不考慮產(chǎn)品的使用條件與環(huán)境，再加上其他的輔助工藝配合的話，起不到真正的作用。電阻式觸摸屏敏感區(qū)的牛頓環(huán)，同樣是各個(gè)工藝材料厚度的組合以及FPC熱壓溫度壓力參數(shù)不合適產(chǎn)生的，基本上可以調(diào)整FPC材料厚度和熱壓參數(shù)就可以解決。至于一些觀看距離比較遠(yuǎn)的大尺寸顯示器產(chǎn)品，因?yàn)橄袼爻叽缫脖容^大，完全可以用50到60微米大小的支撐點(diǎn)，除非是支撐點(diǎn)印制不均勻或支撐點(diǎn)高度塌陷，一般不會(huì)出現(xiàn)牛頓環(huán)現(xiàn)象了。五、結(jié)語(yǔ)牛頓環(huán)，無(wú)非就是平行入射光與反射光互相干涉產(chǎn)生的，這種干涉只在一定的光程差內(nèi)才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)