基于手机热设计角度论述TFT显示屏的热管理

江少平

摘 要：文章基于手机热设计的角度从三个方面论述了手机TFT显示屏的热管理方式，包括热源管控、散热措施及整机布局，并举例分析各种热管理方式给手机表面温度带来的影响。

关键词：TFT显示屏；热源管控；散热措施；热源布局

手机等移动终端已经是不可或缺的日常用品，通常被用户握在手中或者置于衣兜等贴身部位，手机温度直接影响用户的主观感受和直接体验，温度过高，不但会影响用户使用舒适度甚至会担心安全问题。手机热设计的理念是控制产品内部电子器件的温度，使之运行安全可靠，同时控制产品表面温度，满足人体的安全舒适感。手机表面温度主要体现在正面显示屏的温度、背面后盖的温度及四周边框的温度。显示屏的温度对用户来说至关重要。站在热设计的角度看，显示屏热源主要有两方面的来源：一是手机工作时主板上产生的热量有一部分传递到屏上；二是屏自身工作时也有一部分热量产生，尤其是带有背光灯光源的TFT显示屏，当背光灯点亮时有大量的能力耗散为废热。本文以某款手机上5.5英寸的TFT显示屏为研究对象，从影响温度结果的三个方面来详细论述显示屏的热管理方式。

1 TFT显示屏的热源管控及意义

TFT（Thin film Transistor，薄膜晶体管）显示屏，是LCD的一种，在手机行业已是大量使用。不同于OLED显示屏的屏幕自发光，TFT显示屏主要依靠背光灯为其提供光源，同时背光灯又是其主要的热源。

如图1为TFT显示屏局部截面示意图。图标01为屏的驱动IC；图标02为屏的背光灯，共14颗LED灯。驱动IC和背光LED灯是TFT显示屏的主要热源。通常屏的厚度为1.2mm～1.5mm，而驱动IC和背光LED灯都是封装在屏的叠层里面。由此可见这两种热源到屏表面的几何距离比较近，一旦热源产生的热量较大，表面就能明显的感受到，对手机而言，这是不允许的。因此需要对驱动IC和背光灯的功耗进行控制。图下表1为某显示屏模组厂商提供的5.5英寸 TFT显示屏驱动IC样品的功耗数据：

以上数据可以看出，显示屏显示不同颜色的情况下，驱动IC（Driver IC）样品1平均功耗为103mW，样品2平均功耗为144.4mW。从样品1和样品2的总体样本范围来看，显示屏驱动IC功耗区间为0.1W～0.16W。如下表2为显示屏模组厂商提供的TFT显示屏单颗背光灯功耗参数：

LED背光灯的热功耗与本身的光效有关，光效越高，热功耗越低。表2中，对两种背光灯样品参数作了对比，普通硅酸盐LED背光灯比色彩度高饱和LED背光灯发光效率更高，热功耗值更低。背光灯点亮时其热功耗均值分别为26mW和34mW。

对显示屏热源管控至关重要。热设计工程师和显示屏器件工程师需要很好的和显示屏厂商合作，尽可能把驱动IC热功耗降到最低；利用高效的LED材料，提高背光灯的光效，降低背光灯的热损耗。同时要求厂商在显示屏设计的时候做好内部散热设计，创造良好的散热通道。

2 TFT显示屏的散热措施

显示屏内部散热设计通常由厂商在初期设计的时候来落实。热源的散热环境与其在屏内的布局和屏本身的叠层材质均有关。作为手机热设计工程师能做的是构筑显示屏外围的散热环境，为其提供良好的散热通道。

3 TFT显示屏热源在手机内的布局

显示屏热源位置对手机表面温度来说至关重要，如果布局不好，影响整机的散热，局部会形成高温区域。在初期评估阶段，尽量避免显示屏热源与主板热源的叠加。显示屏的驱动IC和背光灯放置的位置一般都是在按键或者受话区域。对于主板来说，通常板型为断板的热源基本放置在受话区域，板型为L板的热源在受话区域或侧边框区域。主板热源和显示屏热源上下分开布局是最理想的热设计布局方式。

4 结语

本文基于手机整机热设计角度，从三个方面详细论述了手机TFT显示屏热管理方式，并分析了对温度结果带来的影响。

4.1 热源管控

显示屏热源对温度的表现非常敏感，微小的波动便能带来较大的温度变化。热源管控的意义重大，它决定后续的散热措施和整机布局，同时决定整机的热设计难度和散热成本。

4.2 散热措施

已经确定了显示屏的情况下，可以通过调整整机结构叠层、加入散热材料等方式来改善显示屏外围散热环境。因此，散热空间和散热材料在热设计的地位十分重要。

4.3 整机布局

在热设计评估初期需要考虑热源的分布，尽可能将热源分散布局，使整机温度均衡，避免高温热点出现。如果布局不当，后续如何加大散热成本、优化散热措施等均是得不偿失。

本文所述的热源管控、散热措施和整机布局是热管理三个方面的手段，不仅仅在手机FTF顯示屏中使用，在手机整机及其他热设备上同样具有参考价值。

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