側入式LED液晶電視模組一體機的結構優化設計

劉興國

（四川長虹電器股份有限公司 多媒體研發中心，四川 綿陽 621000）

側入式LED液晶電視模組一體機的結構優化設計

劉興國

（四川長虹電器股份有限公司 多媒體研發中心，四川 綿陽 621000）

對比、分析了現有的一體機結構零件的功能，論證了側入式LED背光液晶電視模組一體機的結構優化設計，包括優化設計后一體機的裝配制造優化等，以期為日后相關研究提供參考。

液晶電視；側入式LED；一體機；背光

1 背景介紹

2012年，市場上出現了液晶電視模組一體機結構技術，一體機產品通過電視整機結構零件與模組結構零件的功能整合，降低了整機的結構件成本，節省了安裝空間，電視機產品變得更薄、更窄。經過幾年的市場競爭和一體機產品一輪又一輪的結構技術完善，一體機的產品形態在市場上逐漸普及，電視機超薄、超窄的外觀已逐漸成為產品外觀技術發展的趨勢，而且市場上產品外觀的同質化情況也越來越嚴重。隨著市場競爭的加劇，在模組一體機技術的基礎上，進一步創新產品形態，降低綜合成本，提高工作效率，提升產品的差異化競爭力，成為產品研發人員不斷追求的目標。

2 側入式LED背光一體機結構簡介

2.1 一體機LED背光的分類

一體機產品按照模組中LED光源位置的不同，可分為側入式背光和直下式背光兩大平臺。側入式LED背光一體機，是指整機一側由LED燈珠陣列所組成的線光源通過導光板、光學膜轉換為模組所需面光源的背光系統；而直下式背光一體機，是指LED燈珠、透鏡通過一定的混光距離、擴散板、光學膜等將平面分布的LED陣列點光源轉換為面光源的背光系統。從對整機產品外觀的影響看，側入式LED背光一體機的整機可以做得更薄。

2.2 不同背光方式的優缺點

液晶電視一體機2種不同背光系統的光學方案原理不同，對整機產品的形態和成本影響很大。直下式背光方式一體機為了保證亮度的均勻性，需要一定距離的光腔進行混光，相應背光系統的產品普遍比較厚；側入式背光方式一體機因為LED陣列密集分布在整機一側，相對于直下式背光方式，LED燈珠的散熱條件差，為了滿足燈珠工作條件需增加鋁制基材的散熱板零件。另外一方面，側入式背光的導光板相對于直下式背光的擴散板在材質物理性能和光學性能方面的要求更高，因此，直下式的背光方案所用的材料成本相對于側入式背光方案少約70%.

以產品外觀性能優先追求性價，優化側入式LED液晶電視模組一體機的系統方案，在發揮外觀薄的優勢的同時，從整體上優化系統設計，縮小與直下式背光方案的成本差距，對于提高產品市場競爭力有重要意義。

3 結構的優化設計

3.1 現有一體化方案介紹

現有一體機結構方案是基于傳統標準模組作為整機的獨立部件而進行的一次系統優化設計，它打破了原來由電視機上游廠家作為獨立部件供應的液晶模組，將所有的結構零部件按照在產品中的功能重新整合和優化，系統性地優化節約了零部件數量，也節省了安裝空間。相對于傳統的標準模組整機，一體機產品的結構成本更低，同時，產品外觀可以做得更窄、更薄，更受市場歡迎。目前，行業內一體化的設計方案就是用整機的面框替代標準模組中的面框，以及用模組中的背板局部替代整機中的后蓋，并通過對面框、背板不同材質工藝的組合選擇實現產品的差異化競爭力。

3.2 結構方案優化

優化的設計方案是在現有一體機方案的基礎上，進一步整合零部件功能，這特別適用于側入式背光一體機產品，更有利于體現其整機的超薄外觀優勢。

圖1所示的結構優化是將面框設計成U形截面，U形的面框零件相對于現有一體機面框可以節省面框側面與背板卡扣配合的空間以及背面背板固定的螺釘空間。用該優化方案制作出的整機，邊框寬度可以更窄，面框的結構可以設計成上、左、右三邊的整體U形和L形組合，也可以設計成四段式，并通過選擇不同的塑膠、金屬材質和表面處理效果來實現產品的差異化定位。優化的方案相對于現有一體機結構方案在零件組裝方法上有所不同，在背板、光學零部件和顯示玻璃完成裝配后，面框不再是自前向后的裝配固定，而是相對于已經組裝好的模組部件自上而下的滑入裝配固定。由于面框質量相對較輕，通過預留的設計間隙并輔助工藝手法的控制可以順利生產。

圖1 結構優化設計方案一

圖2 結構優化設計方案二

圖2所示的結構優化設計是將背板與面框設計成一個整體，在圖1所示的結構優化的基礎上，將原來上、左、右的整體U形面框零件整合到背板零件中，在背板的上、左、右側通過折彎形成U形面框的零件結構，由折彎拼接形成的角部通過焊接、打磨等方式實現背板與面框零件的一體化整合。融合設計后的一體化整機不再需要單獨的面框零件，也不需要考慮原來獨立面框的固定和結構空間，優化后的電視產品外觀極致超薄和超窄，大大減少螺釘的使用。隨著零件數量的減少，整機的系統成本也大幅降低。特別是對于側入式LED一體機產品減少的面框零件，可以彌補與直下式光學方案上的成本差，能以同樣成本實現更好的產品形態。優化后的新結構方案不同于現有一體機產品的生產組裝，首先需要將模組中的光學零部件加工成整體，整體的模組光學零部件采用“推抽屜”的原理被推入到背板面框一體化的零件中而不再是通過螺釘來連接固定。

4 結構優化一體機的裝配

4.1 現有結構一體機的裝配

一體機的結構設計方案決定了一體化產品的裝配，進而影響到一體機的生產效率和良率。按照OC和背光部件在裝配過程中的先后順序，行業內將先組裝OC的一體機結構方案稱之為正裝設計，反之稱為反裝設計。一體機產品經過數年來正反裝不同方案的批量驗證，目前，在行業內，一體機基本都選擇更有綜合優勢的正裝結構方案。圖3所示的是現有側入式ELED產品裝配方案，一體化的背板是所有裝配的基準，逐層放入光學部件后裝入面框，然后翻轉再裝配其他結構零部件完成整機裝配。

4.2 優化結構方案的裝配設計

面框與背板融合優化設計的零件結構，使原來模組的光學零部件和OC不能再按照傳統方案逐層裝配。新結構的背板同時又是面框，面框與背板之間的光學部件和OC不能直接以背板為基準組裝，同時，光學膜、導光板、OC等零件存在剛度差、易劃傷、易破損等風險。要想適應優化后的零件新結構，需要重新梳理各零件的裝配基準和次序，優化的裝配設計方案如圖4所示。

以中框為基準，光學零部件與中框、OC組成新的模組部件，新部件在治具的輔助下，與一體化背板零件準確對位，通過間隙配合在治具輔助下被平穩推入到準確位置，之后，再完成散熱器、燈條和下裝飾條的固定，翻轉后完成整機其他的結構件裝配。新的裝配制造方案節省了整機上和左右三側面框與背板固定的螺釘，同時，在一體化產品的制造過程中增加了翻轉和推入的操作，一方面，減少了人工操作，另一方面，新增的工藝動作對裝配定位治具的精度、自動化推入治具提出了更高的技術要求，制造的效率和良率更加依賴自動化的制造治具來保障。

圖3 現有側入式ELED產品裝配方案

5 結束語

本文論證了液晶電視模組一體機零件的持續整合優化設計思路以及對于裝配制造的要求，通過結構整體方案的優化，使一體機產品具有更超薄、超窄、無螺釘的簡潔外觀，大大提升了產品的外觀競爭力。同時，通過結構零件在功能上的融合，減少了整機零件數量，降低了系統成本，提高了產品的性價比。與此同時，產品的結構優化方案可以推動制造工藝的升級，改變傳統依賴人工的簡單螺釘裝配，使電視的制造工藝向著模塊化、自動化的方向發展，具有廣闊的市場應用前景。

〔編輯：白潔〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.140

2095-6835（2017）24-0140-02