军用液晶显示器抗振加固技术
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摘 要：目前，军用显示器主要采用的是液晶显示器。为了使液晶显示器能够更好地在军事环境下工作，应对振动和冲击的影响，必须对液晶显示器进行抗振加固设计。文章分析了振动和冲击对液晶显示器的影响，探讨了针对液晶面板、控制线路板和背光源的抗振加固技术。
关键词： 液晶显示器；振动和冲击；抗振加固
中图分类号：TN141.9 文献标识码：A
The Anti-vibration and Reinforcement Technique of Military LCD
ZHU Qian1,2,3, WANG Jing1,2,3, WU Han3, ZHU Xiang-bing3
(1. State Engineering Laboratory of Special Display Technology, Wuhu Anhui 241000, China; 2. Province of State Key Laboratory for Modern Display Technology Construction, Wuhu Anhui 241000, China; 3. College of Physics and Electronic Information, Anhui Normal University, Wuhu Anhui 241000, China)
Abstract: At present, military display is mainly composed of Liquid Crystal Display (LCD). In order to make LCD to work well in the military environment and response to the vibration and shock, it is necessary to do some design for anti-vibration and reinforcement. In this paper, we analyzed the effects of vibration and shock, and discussed the technique of anti-vibration and reinforcement for display panel, control board and backlight.
Keywords: LCD; vibration and shock; anti-vibration and reinforcement
引 言
阴极射线管（cathode ray tube，CRT）和平板显示是显示设备的两大类。CRT在技术上已经相对成熟，但是随着数字化模式的发展、显示设备趋于薄、轻化以及人们对显示色彩及图像真实效果的要求越来越高，平板显示技术尤其是液晶显示技术近年来发展速度较快[1-3]。
液晶显示器（liquid crystal display，LCD）是目前发展速度最快的平板显示器之一，因具有体积和重量小、厚度薄、节能、无辐射、易于色彩化和不易受磁场干扰等优点，而广泛应用于商业、工业、服务业和军工等行业的信息显示终端[4,5]。但是，液晶显示器由于其结构原因，剧烈的振动会严重影响显示图像质量，甚至不能正常工作，尤其是对显示可靠性要求非常高的军用显示器，抗振和加固显得更为重要。军用LCD要求其在极端环境下能正常工作，除温度、极端天气和电磁影响外，还必须能承受外部巨大的振动和冲击力[6]，因此，军用液晶显示器必须对结构进行抗振加固设计。本文分析了振动和冲击对LCD的影响，探究了LCD的抗振加固技术。
1 振动和冲击对LCD显示的影响
振动是一个状态改变的过程，是一种往复的交变力作用。振动主要是来自运载工具上的发动机或者是外力。在运输或工作过程中遇到的非经常性的、不可重复性的力叫做冲击，如爆炸、碰撞等产生的冲击力，其特点是加速度大，瞬间有很大的作用力，破坏力强，频率低。
液晶显示器主要是由液晶面板（液晶屏）、背光源和控制线路板等构成。液晶屏是液晶显示器的核心部件，面积大而薄，因此在恶劣环境下工作时易受振动、冲击和各种压力的作用而变形甚至破裂。目前LCD的背光源普遍采用的是冷阴极荧光灯管（cold cathode fluorescent lamp，CCFL），CCFL灯管的外径只有3mm，内径只有2mm，灯管细而脆，在受到振动和冲击之后极易破裂。此外，振动和冲击也容易导致液晶屏与电路板之间连接的电缆松动或脱落。
通常情况下，冲击对显示器造成的破坏要低于振动的损坏，但是在军用领域，由于其工作环境的特殊性，冲击会在很短的时间内产生很大的冲击力，造成LCD元器件不可修复性的损坏。此外由于液晶显示器有很多玻璃器件，冲击和碰撞极易导致玻璃的破碎。由此可见，对军用显示器进行抗振加固显得尤为重要。
2 LCD的抗振加固技术
2.1 液晶面板的抗振设计
液晶面板是LCD的重要组成部分，也是抗振设计的重点，其主要结构是由两片光刻透明导电的玻璃基板，两层玻璃四周设有密封材料（框胶）制作的封接边框，将两层玻璃封接成液晶盒，中间灌装液晶材料，封口材料是密封胶，玻璃基板的前后表面都贴有偏振片、滤色膜等。
液晶面板的抗冲击和振动的设计方法主要是防共振的刚性化设计和缓冲减振处理。防共振设计主要是使显示器元器件的固有频率不与环境频率重合，以及不与载体的主要构件固有频率重合，以防止设备在工作过程中产生共振而损坏。具体做法是可以加装刚性小的柔性材料，增加物体的质量，改变元器件的固有频率，使之不与系统频率重合。缓冲减振主要是针对显示器受冲击设计的，通过增加冲击力的作用时间来减小显示器所受到的冲击力。其原理是阻尼越大、刚性越小，冲击的作用时间就越长，显示器所受的冲击力就越小。具体做法是在液晶屏的四周及背面加装具有阻尼作用的柔性的特殊有机材料，减小支撑环节的刚性以达到缓冲作用。
2.2 控制线路板的加固
LCD的印制板主要包括主控板、电源板、逆变器板等。印制版面积大而薄，在受到强烈的振动和冲击时，印制板组件易产生变形。对印制板的加固可以采用灌封工艺，加装加强垫柱，或者采用在印制板四周增加固定点，提高印制板的固有频率，进而提高抗冲击和振动的能力。对印制板上容易损坏的元器件，可以采用柔性的胶体固定。
2.3 背光源的加固
目前，CCFL是液晶显示器的主流背光源，CCFL灯管细而长，可以采用增加固定点的方法，选用透明、弹性好的硅胶与灯管多点固定粘接，既不影响灯的亮度，同时又提高了刚性，增加了固有频率，提高了抗振性能。另一种方法是，采用新一代LED（light emitting diodes）固态光源作为替代背光源，LED具有抗振动和冲击的优点，同时还具有寿命长、能耗低、无汞污染等优点，采用LED作为液晶显示器的背光源是背光源技术发展的趋势。
3 结 论
军用液晶显示器的工作环境和工作要求不同于一般民用显示器，军用显示器的特殊工作环境使得其易受到振动和冲击的影响，同时军用液晶显示器对显示的质量要求又特别高，这使得对军用液晶显示器进行抗振加固设计显得非常必要。本文分析了振动冲击对LCD的影响，对显示器的液晶面板、控制线路板以及背光源的抗振加固技术进行了探究。此外，军用显示器的加固技术还包括温度、抗电磁干扰、防潮湿设计等，需要进一步探究。
参考文献
[1] 蒋爱国，夏显忠，胡元刚. 液晶显示器加固技术探讨[J]. 液晶与显示，2002，17（4）：292-296.
[2] 田民波. 电子显示[M]. 北京：清华大学出版社，2001，27-100.
[3] 吴金华，王军义，潘书山. 大面积TFT液晶显示屏的振动应力分析及其抗振加固[J]. 光电子技术，2009，29（1）：60-65.
[4] 宋新华，范志新. LCD切割裂片不良及解决方法[J]. 现代显示，2010，21（11）：18-22.
[5] 黄子强. 液晶显示原理[M]. 北京：国防工业出版社，2006：127-133.
[6] 吴金华，余 雷. 军用TFT-LCD结构加固问题研究[J]. 光电子技术，2002，22（2）：102-105.省略。