超薄LED背光模組設計①

鄒文聰++石德福

摘 要：該文主要介紹超薄LED背光模組設計的方案及實現。通過分析傳統液晶電視結構設計，著眼未來電視造型薄型化趨勢，針對側光式背光模組結構，提出了可實現的新穎的結構設計解決方案，文章詳述通過一體化的結構設計，實現LED背光模組的厚度僅為0.88cm，同時液晶電視整機的厚度也為0.88cm，解決當前超薄液晶電視中LED背光模組的結構設計難點，為設計師在超薄液晶電視中LED背光模組結構設計方面提供一定的參考，以更好應對市場對超薄液晶電視的發展需求。

關鍵詞：液晶電視 LED背光模組 側光式 直下式 一體化 超薄 光學材料 結構設計

中圖分類號：TN312 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0122-03

1 傳統背光模組設計分析

電視從CRT時代走入液晶時代，也帶來了背光模組技術。因液晶玻璃無法自發光，背光模組便成為了液晶電視必不可少的零件之一。背光模組大體結構是由前框、中框、光學膜片、導光板（擴散板）、光源、后框組成，根據光源的位置不同分為直下式（圖1）和側光式（圖2）。直下式背光模組的光源位于出光面的下方，線（點）光源通過反射片的反射和擴散板及光學膜片的擴散，轉化為均勻的面光源，光源與擴散板間存在一定的混光距離。與之不同，側光式背光模的光源則位于發光面的側邊，線（點）光源通過導光板的網點和光學膜片的擴散，轉化為均勻的面光源，側光式背光模組在薄型化上比直下式更有優勢。

隨著液晶電視的發展，人們對液晶電視的外觀追求越來越高，特別是OLED驚艷問世，給液晶行業帶來了極大的震撼。面對OLED的超薄挑戰，液晶電視的超薄化設計是當務之急，而這也是背光模組急切需要解決的問題。

2 超薄LED背光模組結構設計

液晶電視的超薄設計實際上是背光模組的超薄化設計，優化背其結構設計則是解決問題的根本。鑒于直下式背光模組需要一定厚度的混光距離來解決視效問題，該研究者主要從側光式背光模組結構上來闡述超薄化背光模組的設計。

在傳統側光式背光模組中，液晶模組通常當作液晶電視的一個獨立的零件，整機結構還需要面殼、后殼、主板支架等，即使是目前流行的一體化設計，多是將整機面殼和背光模組的前框合二為一，依舊存在著整機后殼和背光模組的背板。目前主流液晶模組厚度都在1.4cm左右，加上后殼整機厚度最薄處也有1.7cm，那么如何設計將整厚度降到1.0cm以下呢？可否將整機后殼和背光模組的背板合二為一呢？背光的結構如何突破才使整機更薄，提升與OLED電視的競爭力呢？

為了解決整機后殼和背光模組背板合二為一的問題，我們需要了解背光模組背板的作用。在背光模組中，背板作為結構主體存在，關系著整體背光模組的強度、平面度，同時背板連接著中框、前框，固定光學膜片、燈條、導光板等，作用其及重要。

驚艷問世的OLED是極薄的，整機效果如同平板經過曲面化則成。那么，在超薄LED背光模組設計中，我們可以借鑒其效果，將背光模組的背板做成光滑的平面，同時作為整機的后殼，達到合二為一的效果。平板背板我們可以采用鋁板、鋼化玻璃，或者其他剛性強重量輕的材料，在該方案中選用2.0厚的鋁板。材料的選擇可以解決傳統背板的強度平面度方面的需求，但對于光學膜片、導光板和燈條的固定如何實現呢？以下該研究者通過單長入光背光模組設計提出設計解決方案。

背板平面化后，光學材料的固定需要通過其它材料來實現。參考傳統背板四周折邊來實現光學材料的固定，該研究者提出采用型材中框的解決方案。型材中框通過拼接做成U型，為了保證U形型材中框的角度和強度，在型材中框的角落設計了角架，用螺絲將其固定在型材中框角落處。U形型材中框與平板背板的固定，采用傳統的背鎖螺絲固定，這樣既保證了型材中框與平面背板的結合強度，也滿足電視的美觀需求。

型材中框與平面背板鎖附于一體后便等同了傳統的背板，那么我們就可以在型材中框上設計光學材料的固定結構。

導光板的固定我們采用與傳統背光模組的固定方式，通過非入光側的角落RUBBER限位，保證了導光板的固定，同時滿足導光板在高溫吸濕的膨脹需求。為了保證產品的可靠性，該方案導光板選用3.0厚度的材料。對于膜片的固定則在型材中框上設計凸臺掛鉤，用來吊掛光學膜片，視尺寸大小需求設計不同數量的掛鉤。

此外，背光模組中光學材料還有燈條的固定方案待解決。傳統燈條固定是將燈條通過導熱膠貼在散熱鋁條上，散熱鋁條通過螺絲固定在背板上。為了解決LED的散熱問題，保證其可靠性，我們仍然保留散熱條，因背板設計為平面結構，我們將其鎖在背板的后面，這樣很好地解決了其固定的問題。因型材中框的設計為U形，在入光側還需增加一支撐條來承載液晶玻璃，支撐條折邊與散熱條鎖附。

為了液晶模組更加薄型化，該研究者借鑒了LGD的無框電視，取消了液晶模組的前框（面殼），讓產品更薄更時尚。而沒有了前框（面殼），液晶玻璃如何固定呢？

LGD的無框液晶模組采用的是液晶玻璃粘貼卡扣，采用側固定條插入卡扣中，然后將側固定條側鎖固定于背板。但此種固定方式不美觀，無法直接應用于超薄無框模組的構想中。而以往的液晶電視中，我們采用過大受歡迎的封屏技術，鑒于此技術的成功，我們將其移植至無框液晶模組中，采用膠粘技術實現液晶面板與背光模組的固定。在液晶玻璃粘貼雙面膠選用泡棉膠，以解決背光模組不平面時帶來的漏光問題。

至此，超薄背光模組設計基本完成，以下給出其剖視圖，從前文所述的材料選擇來計算，新方案的背光模組厚度僅為0.88cm，同時這也就是整機的厚度，0.88cm的厚度遠小于現有液晶電視的厚度，幾乎可以同0.43cm的OLED電視媲美了。

超薄背光模組新方案的裝配同樣采取正裝方式，中框與背板（后殼）通過螺絲鎖附固定，再將散熱條（燈條）鎖固于背板，再依次組裝反射片、導光板、光學膜片。傳統工藝相比，差異在于液晶玻璃的組裝，該方案采用膠粘方式解決液晶玻璃的固定，是方案實現的難點之一，需要我們在后繼的工作中重點研究解決，此外背板的材料選擇也是我們深入研究的方向。

3 結語

該文針對側光式背光模組提出側光式超薄背光模組的設計方案，方案采用平面化背板和U形型材中框的設計，簡化模組背板的生產工藝，實現整機平面化、超薄化的新穎造型，提升產品的競爭力。面對OLED的挑戰，背光模組原有設計的將無法滿足消費者對液晶電視超薄化的需求，而超薄背光模組則液晶電視提供了與OLED相媲美的艷麗造型，更好應對OLED對液晶電視產業的沖擊，超薄背光模組在未來的液晶電視領域具有巨大的市場潛力，但超薄設計如何保證產品可靠性和可制造性是設計師需要投入更大的努力，對設計師來說是一大挑戰，更具有廣闊的研究空間。

參考文獻

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