导光板在液晶电视中的设计应用

摘要：导光板最初产生是用在LCD(液晶显示器)上。导光板主要材料为亚克力(PMMA)化学名为甲基丙烯酸甲脂。透明亚克力板透光率高，扩冲击能力强。紧接着液晶电视的推广及液晶背光模组技术的快速发展，液晶电视整机厚度越来越薄、边框越来越窄，超薄电视逐渐从10mm级厚度减薄到5mm、4mm级；同时液晶电视的可视显示区域尺寸越来越大，目前家庭用75英寸及以上电视，在消费市场的占有率也在逐年提升。从技术角度来分析，超薄和超大液晶电视都面对同一个技术问题：如何保证电视有足够的刚性强度，从而避免失效或者损坏。

关键词：导光板；设计；制作方法

中图分类号：TM923   文献标识码：A

紧接着液晶电视的推广及液晶背光模组技术的快速发展，液晶电视整机厚度越来越薄、边框越来越窄，超薄电视逐渐从 15 级厚度减薄到 10mm乃至4.9mm 级；同时液晶电视的可视显示区域尺寸越来越大，目前家庭用 55 英寸液晶电视在家用电视中占接近半数的市场份额，65 英寸、75 英寸及更大尺寸的市场份额正在逐年增加。从技术角度来分析 ，超薄、超窄的液晶电视都面对同一个技术问题：即如何在保证电视有足够的刚性强度的前提下，实现超薄、超窄。

本文介绍了液晶电视背光模组的基本构成和导光板的工作原理，重点讨论了光学级 MS 导光板在液晶电视中的一些简单设计应用，结合应用实例对比分析和阐述了 MS 导光板的优势；同时给出了新的应用思路，可供实际工程应用 参考。

1液晶电视背光模组基本构成和工作原理

液晶电视采用了液晶显示技术，但液晶分子结构自身不发光，只是在外电压的驱动下，做不同状态的调整来控制像素点的光线通过量，光线通过彩膜配色来显示图像和呈现颜色。液晶电视除液晶显示模块外，还有一个重要模块：背光模组；背光模组提供足够亮度的背光供液晶面板显示使用，典型的侧入式背光模组参见图1：由液晶显示面板1、膜片组合2（扩散膜、棱镜片等）、导光板3、反射片4、光源5等组成。

背光工作原理：光源5发出光，光线通过导光板3上的网点结构，将光变为漫反射，通过反射片4的反射作用，将侧入的点光源转换为与显示面平行的面光源，再通过膜片组合2的匀化、遮蔽、聚合等光学作用，使得显示面出光均匀，获得良好的光学主观效果。导光板作为重要的光传播器件，要求极高的光透过率，使用光学级塑料：如PMMA、MS等。

2 玻璃导光板的特性分析及对比测试

塑料导光板在超大尺寸、超薄液晶电视应用时，其系统强度差、热变形大是最大不足，同时塑料热膨胀系数大，尺寸受环境温度变化大，要求结构预留安全间隙大，不利于窄边框设计。光学级玻璃导光板具有良好的光透过率，强度好，可解决塑料导光板的一些应用不足。

3设计要点

3.1整体设计考虑

在设计之初，需要确定整个液晶模组的设计指标，如屏幕的亮度、显色性、均匀度等，并根据这些指标进行各个部位的设计。对于亮度这个最重要指标，要考虑液晶屏的透过率，一般为5%～7%之间，其分解各层透过率。

LED等组成的LIGHTBAR发出的光线，在经过导光板和底反射片这套光路中约会损失20%，在扩散片中会损失5%，液晶面板的透光率是5%～7%，这里算作5%。那么，灯管出射的X1m的光在通过整个光路后的光通量为X×80%×95%×5%=0.038X1m。将此光通量除以屏幕的面积，再除以π，可以得出这个屏幕的法向亮度，一般较低，因此需要考虑并合理的增加棱镜膜和增亮膜和LED灯珠的数量以达到设计要求的亮度指标。

3.2驱动控制电路设计

一般采用专用的PWM控制器驱动芯片。这类芯片通过闭环控制输出电流，可以提供高精度LED电流。输出电流可通过线性或PWM调光方法进行单独调光，各路电流输出值的误差偏移可以保证在±1%以内。

3.3散热设计

由于LED工作时会产生大量的热量，LED在使用时有推荐的温度。假如不解决散热问题，会导致LED发光亮度的衰减和使用寿命的缩短。为了抑制LED产生的热量影响背光模组的灰度和色度，就要对LED进行散热设计。为了达到更好的散热效果，将LED阵列焊接在铝基板上(MCPCB)，铝基板比普通的PCB散热效果要好很多倍。在铝基板下面，设计了长条形的散热铝条。在散热铝条和灯条之间贴敷导热双面胶，并用螺钉固定铝基板和散热铝条。

3.4玻璃导光板设计应用

针对玻璃导光板的优势和不足，经过大量样品、样机测试，玻璃导光。综合MS导光板的优点和缺点，MS导光板适合一些超窄边框机型的应用。

（1）超窄液晶电视：因MS导光板物理特性，

所需安全间隙较PMMA小，有利于窄边设计；

（2）超大液晶电视：减小侧边安全间隙，利于窄边框设计，利用自身强度提升系统强度；

（3）极致超薄样机：通过光学胶贴合技术：将导光板与光学膜片、反射片、背板等两个或多个物料粘合在一起，进一步减少结构装配空间和厚度，达到极致超薄、超窄的展示效果。

本文介绍了液晶电视背光模组的基本构成和导光板的工作原理，重点讨论了光学级 MS 导光板在液晶电视中的一些简单设计应用，结合应用实例对比分析和阐述了 MS 导光板的优势；同时给出了新的应用思路，可供实际工程应用 参考。