大尺寸超薄背光模组研究及产品可行性分析

摘 要：超薄液晶电视越来越普及，文章从大尺寸背光模组结构上推理出侧光式结构实现超薄的优势，然后从侧光式结构和材料上分析了实现超薄的各种可能性。

关键词： 大尺寸；超薄；背光模组；侧光式

中图分类号：TN141.9 文献标识码：A

Large-size Ultra-thin Backlight Module Research and Product Feasibility Analysis

QIAO Zhong-lian, YANG Dong-sheng, LIU Fei

(Beijing BOE CHATANI Electronics Co., Ltd., Beijing 100176, China)

Abstract: Ultra-thin LCD TV is increasingly popular. This article reasons out the advantages of ultra-thin achieved by the side light structure from structure of the large-size backlight module, and then analyzes the various possibilities to achieve thin from the side light on the structure and materials.

Keywords: large-size; ultra-thin; backlight module; side light structure

引 言

液晶显示技术以其平板化、高分辨率、高对比度、无电磁辐射、低功耗、数字式接口、易集成等特点率先进入平板显示市场[1]。随着液晶显示技术的发展，台式液晶显示器、笔记本液晶显示器、手持显示器和大尺寸液晶显示电视已经越来越普及。由于液晶显示屏本身并不发光，所以为液晶显示模组提供所有光源的背光模组发挥着十分重要的作用[2,3]！背光模组是液晶显示模组的关键零部件，背光模组的功能在于供应亮度充分与分布均匀的光源，使液晶屏能够正常显示影像，显示器的亮度、颜色、功耗等指标依赖于背光源的性能。随着超薄概念的诞生，各大品牌厂家都相继推出液晶超薄电视。液晶显示模组的厚度直接影响着液晶电视的厚度，背光模组的厚度又直接影响着液晶显示模组的厚度。

1 大尺寸背光模组的结构

背光模组的结构设计决定了背光模组的厚度。

大尺寸背光模组主要有两种结构，依光源分布位置不同，分为直下式（底背光式）和侧光式。直下式背光模组的主要特点是，在显示面的正下面由较多的点光源或线光源构成，然后留出一定的混光高度，再放置扩散板和膜片。光从光源发出，透过扩散板，光线有效混合，再配合光学膜的扩散和增强效果，产生最佳的光源效果。直下式背光模组的主要部件包括背板、扩散板、底反射片、光学膜材、上框架、侧框架和光源，图1所示为直下式背光模组的结构示意图。

侧光式背光模组的主要特点是，将线形或点状光源设置在经过特殊设计的导光板的侧边做成的背光源，即光源分布于背光模组的侧边，根据实际使用的需要有上下两侧入光的结构，也有四侧入光结构。中间是导光板，通过导光板网点设计，使光从光源出发，经过导光板底部的网点反射，可使光线有效扩散并从导光板正面射出，配合光学膜，可产生最佳的光源效果，提高画面品质。侧光式背光模组的主要部件包括背板、导光板、底反射片、光学膜材、上框架和光源。

2 从背光模组结构分析超薄可行性

从直下式背光模组来说，通过增加光源，比如增加CCFL或者LED，降低混光高度，可以变薄，但其毕竟需要一定的混光高度，做到与侧光式背光模组一样薄有点难度。以下通过直下式模型和侧光式模型对比进行分析。

分析模型：模型1――32in直下式背光模组，如图3所示；

模型2――32in侧光式背光模组，如图4所示。

已知条件：模型1和模型2中的上框架、光学膜材、底反射片、背板厚度一致。

理论分析：从模型1和模型2的图中可以看出：

模型1的厚度=已知条件中提到的部材厚度+扩散板厚度D+混光高度H；

模型2的厚度=已知条件中提到的部材厚度+导光板厚度H1。

在光学标准要求一致的条件下，已知行业内大尺寸导光板已采用H1=4mm，扩散板厚度D=1.2～2mm，模型1的混光高度H无论如何也控制不到2～2.8mm，何况这个混光高度中还包括LED的高度。从而得出在其它条件相同的情况下，D+H肯定大于H1。

结论：相同尺寸相同光学标准下，侧光式背光模组可以做得更薄。

3 侧光式背光模组超薄可行性分析

超薄背光模组的结构都采用侧光式，主要部件包括LED灯条、背板、框架、散热块、导光板、底反射片、光学膜材，这些部材与普通厚度的背光源一样，关键是从结构设计方面着手考虑。

3.1 从部件尺寸分析

图5所示为侧光式背光模组的局部结构示意图。A、B和C三个尺寸是影响背光模组厚度的重要尺寸，结合行业经验和设计优化分析A、B和C三个尺寸对背光模组厚度的影响。

A尺寸的高度由硅质垫片、液晶屏厚度和液晶屏与BEZEL之间的间隙组成，硅质垫片的主要作用是缓冲，一般大尺寸背光模组中硅质垫片的厚度≥0.3mm，从信赖性考虑0.3mm已经是最小值了，各大厂家基本也是采用厚度0.3mm的硅质垫片，液晶屏与BEZEL之间的间隙行业内也基本一致，没有可调整的余地。液晶屏主要包括两层玻璃基板。为了应对各类液晶显示器薄型化的发展趋势，高世代生产线相继投入到薄型化产品的生产中。其中玻璃基板从流行的0.7t、0.63t，逐步薄型化为0.5t、0.4t，甚至0.3t以下的玻璃基板产品也已生产出来。这样如果0.3t基板可以大量生产，液晶屏的厚度就可以降低0.8mm，这样A尺寸就可以缩小0.8mm，从而使背光源厚度变薄。

B尺寸是灯条的高度，灯条的高度与LED的选型、LED的排布方式、电路布线方式、端子的选型都有关系。

LED的选型：在选择LED时，不仅要考虑LED的光学电气参数，还要考虑LED的外形尺寸，在满足光学电气参数的同时，外形尺寸越小越好。

LED的排布方式：LED的外形是长方形，排布时尽可能短边在高度方向。

电路走线方式：设计灯条时，在配合灯条驱动时，PCB上的线路尽可能的少，线路越多，灯条越高。

端子的选型：在灯条的其它参数都最小化后，端子一定要能与灯条匹配，否则端子高度要影响整个灯条的高度。

C尺寸是导光板高度，目前大尺寸导光板都采用4mm厚度，随着技术的发展，还有可能更薄，目前已经有些厂家在采用3.5mm厚的导光板。

3.2 从部件结构分析

现有的大部分大尺寸侧光式背光模组的灯条出线端在背光源内部走线，在走线方向上背板都相应地让出位置，最终各个灯条的出线端都汇聚到一起从背板上的一个孔出来。这样线材走过的路线很长，这种结构走线基本绕四周，使得整个背光模组的高度增加。如图6结构1所示。

如果在每个灯条的出线端处对应背板的位置开孔，线材从此处出线然后用胶带固定，背光源的高度就比结构1薄一些，如图6结构2所示。图7所示为我司开发的46in LED超薄背光模组，采用的是结构2，整个背光模组的厚度只有10.9mm。

3.3 从整机分析

背光模组超薄的最终目标是为了使整机更薄，如果从整机考虑，背光模组的背板与整机的后外壳合二为一，背光模组的上框架与液晶显示模组的铁框合二为一，从整机来说，部件越来越少，厚度比原先的结构肯定会减少，也就是目前正在推出的一体机新产品。所以，一体机产品把轻薄化向前推进了一大步。

4 结论

随着市场上大尺寸超薄液晶电视的普及，大尺寸超薄背光模组也在适应市场的需要，不断推出更薄的产品。随着超薄技术的发展更新，会有更多的新产品进入消费者的生活。

参考文献

[1] 张成功，刘卫东. 动态控制的LED背光源设计[J]. 现代显示，2008，（90）.

[2] 姚柏宏. 高亮度背光模组技术趋势[J]. 工业材料杂志（台湾），1993，（210）：156-164.

[3] 赵申苓. 液晶显示器背光源驱动优化的探讨[J]. 液晶与显示，2006 21（2）：165-168.

作者简介：乔中莲（1978-），女，山西五台人，硕士研究生，主要从事液晶显示用背光模组的结构设计开发工作，E-mail：.cn