超薄LED背光模组设计①

邹文聪++石德福

摘 要：该文主要介绍超薄LED背光模组设计的方案及实现。通过分析传统液晶电视结构设计，着眼未来电视造型薄型化趋势，针对侧光式背光模组结构，提出了可实现的新颖的结构设计解决方案，文章详述通过一体化的结构设计，实现LED背光模组的厚度仅为0.88cm，同时液晶电视整机的厚度也为0.88cm，解决当前超薄液晶电视中LED背光模组的结构设计难点，为设计师在超薄液晶电视中LED背光模组结构设计方面提供一定的参考，以更好应对市场对超薄液晶电视的发展需求。

关键词：液晶电视 LED背光模组 侧光式 直下式 一体化 超薄 光学材料 结构设计

中图分类号：TN312 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0122-03

1 传统背光模组设计分析

电视从CRT时代走入液晶时代，也带来了背光模组技术。因液晶玻璃无法自发光，背光模组便成为了液晶电视必不可少的零件之一。背光模组大体结构是由前框、中框、光学膜片、导光板（扩散板）、光源、后框组成，根据光源的位置不同分为直下式（图1）和侧光式（图2）。直下式背光模组的光源位于出光面的下方，线（点）光源通过反射片的反射和扩散板及光学膜片的扩散，转化为均匀的面光源，光源与扩散板间存在一定的混光距离。与之不同，侧光式背光模的光源则位于发光面的侧边，线（点）光源通过导光板的网点和光学膜片的扩散，转化为均匀的面光源，侧光式背光模组在薄型化上比直下式更有优势。

随着液晶电视的发展，人们对液晶电视的外观追求越来越高，特别是OLED惊艳问世，给液晶行业带来了极大的震撼。面对OLED的超薄挑战，液晶电视的超薄化设计是当务之急，而这也是背光模组急切需要解决的问题。

2 超薄LED背光模组结构设计

液晶电视的超薄设计实际上是背光模组的超薄化设计，优化背其结构设计则是解决问题的根本。鉴于直下式背光模组需要一定厚度的混光距离来解决视效问题，该研究者主要从侧光式背光模组结构上来阐述超薄化背光模组的设计。

在传统侧光式背光模组中，液晶模组通常当作液晶电视的一个独立的零件，整机结构还需要面壳、后壳、主板支架等，即使是目前流行的一体化设计，多是将整机面壳和背光模组的前框合二为一，依旧存在着整机后壳和背光模组的背板。目前主流液晶模组厚度都在1.4cm左右，加上后壳整机厚度最薄处也有1.7cm，那么如何设计将整厚度降到1.0cm以下呢？可否将整机后壳和背光模组的背板合二为一呢？背光的结构如何突破才使整机更薄，提升与OLED电视的竞争力呢？

为了解决整机后壳和背光模组背板合二为一的问题，我们需要了解背光模组背板的作用。在背光模组中，背板作为结构主体存在，关系着整体背光模组的强度、平面度，同时背板连接着中框、前框，固定光学膜片、灯条、导光板等，作用其及重要。

惊艳问世的OLED是极薄的，整机效果如同平板经过曲面化则成。那么，在超薄LED背光模组设计中，我们可以借鉴其效果，将背光模组的背板做成光滑的平面，同时作为整机的后壳，达到合二为一的效果。平板背板我们可以采用铝板、钢化玻璃，或者其他刚性强重量轻的材料，在该方案中选用2.0厚的铝板。材料的选择可以解决传统背板的强度平面度方面的需求，但对于光学膜片、导光板和灯条的固定如何实现呢？以下该研究者通过单长入光背光模组设计提出设计解决方案。

背板平面化后，光学材料的固定需要通过其它材料来实现。参考传统背板四周折边来实现光学材料的固定，该研究者提出采用型材中框的解决方案。型材中框通过拼接做成U型，为了保证U形型材中框的角度和强度，在型材中框的角落设计了角架，用螺丝将其固定在型材中框角落处。U形型材中框与平板背板的固定，采用传统的背锁螺丝固定，这样既保证了型材中框与平面背板的结合强度，也满足电视的美观需求。

型材中框与平面背板锁附于一体后便等同了传统的背板，那么我们就可以在型材中框上设计光学材料的固定结构。

导光板的固定我们采用与传统背光模组的固定方式，通过非入光侧的角落RUBBER限位，保证了导光板的固定，同时满足导光板在高温吸湿的膨胀需求。为了保证产品的可靠性，该方案导光板选用3.0厚度的材料。对于膜片的固定则在型材中框上设计凸台挂钩，用来吊挂光学膜片，视尺寸大小需求设计不同数量的挂钩。

此外，背光模组中光学材料还有灯条的固定方案待解决。传统灯条固定是将灯条通过导热胶贴在散热铝条上，散热铝条通过螺丝固定在背板上。为了解决LED的散热问题，保证其可靠性，我们仍然保留散热条，因背板设计为平面结构，我们将其锁在背板的后面，这样很好地解决了其固定的问题。因型材中框的设计为U形，在入光侧还需增加一支撑条来承载液晶玻璃，支撑条折边与散热条锁附。

为了液晶模组更加薄型化，该研究者借鉴了LGD的无框电视，取消了液晶模组的前框（面壳），让产品更薄更时尚。而没有了前框（面壳），液晶玻璃如何固定呢？

LGD的无框液晶模组采用的是液晶玻璃粘贴卡扣，采用侧固定条插入卡扣中，然后将侧固定条侧锁固定于背板。但此种固定方式不美观，无法直接应用于超薄无框模组的构想中。而以往的液晶电视中，我们采用过大受欢迎的封屏技术，鉴于此技术的成功，我们将其移植至无框液晶模组中，采用胶粘技术实现液晶面板与背光模组的固定。在液晶玻璃粘贴双面胶选用泡棉胶，以解决背光模组不平面时带来的漏光问题。

至此，超薄背光模组设计基本完成，以下给出其剖视图，从前文所述的材料选择来计算，新方案的背光模组厚度仅为0.88cm，同时这也就是整机的厚度，0.88cm的厚度远小于现有液晶电视的厚度，几乎可以同0.43cm的OLED电视媲美了。

超薄背光模组新方案的装配同样采取正装方式，中框与背板（后壳）通过螺丝锁附固定，再将散热条（灯条）锁固于背板，再依次组装反射片、导光板、光学膜片。传统工艺相比，差异在于液晶玻璃的组装，该方案采用胶粘方式解决液晶玻璃的固定，是方案实现的难点之一，需要我们在后继的工作中重点研究解决，此外背板的材料选择也是我们深入研究的方向。

3 结语

该文针对侧光式背光模组提出侧光式超薄背光模组的设计方案，方案采用平面化背板和U形型材中框的设计，简化模组背板的生产工艺，实现整机平面化、超薄化的新颖造型，提升产品的竞争力。面对OLED的挑战，背光模组原有设计的将无法满足消费者对液晶电视超薄化的需求，而超薄背光模组则液晶电视提供了与OLED相媲美的艳丽造型，更好应对OLED对液晶电视产业的冲击，超薄背光模组在未来的液晶电视领域具有巨大的市场潜力，但超薄设计如何保证产品可靠性和可制造性是设计师需要投入更大的努力，对设计师来说是一大挑战，更具有广阔的研究空间。

参考文献

[1] 高鸿锦，董友梅.液晶与平板显示器技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2007.

[2] 堀浩雄，铃木幸治，小林骏介，等.彩色液晶显示[M].北京：科学出版社，2003.

[3] 黎恢来.产品结构设计实例教程：入门、提高、精通、求职[M].北京：电子工业出版，2013.