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大尺寸直下式LED液晶电视背光模组设计原理

何胜斌;佟小龙

【摘要】随着人们对图像的质量、尺寸、临场效果的要求提升,大尺寸的LED液晶

电视越来越多的成为消费者首选.要使液晶屏能正确显示图像,电视背光模组的设计

是关键.综合性能和成本,直下式电视越来越多的成为设计者在大尺寸电视的首选设

计.设计者必须在设计之初,合理选择灯珠、设计匹配的透镜加上适当的光学器件组

成直下式背光源,将LED这种点光源转化成均匀的面光源,同时保证必要的光能利用

率和均匀性.

【期刊名称】《山西电子技术》

【年(卷),期】2015(000)001

【总页数】3页(P76-78)

【关键词】直下式背光模组;LED灯珠;透镜;光学器件

【作者】何胜斌;佟小龙

【作者单位】深圳市兆驰股份有限公司,广东深圳518026;深圳市兆驰股份有限公

司,广东深圳518026

【正文语种】中文

【中图分类】TN312.8;TN949.192

电视作为最重要的消费电子产品之一，经历了从CRTTV到LCDTV再到今天的

LEDTV。所谓的LCDTV和LEDTV，指的是背光源是LCD灯管还是LED灯珠组

成。随着LED技术的发展和LED芯片的不断成熟，加上节能、环保，目前市面上

主流销售的基本上是LEDTV。

液晶屏是通过薄膜晶体管驱动电极来显示图象［1］，但是其是被动器件，需要安

置一定的发光部件，使光透过液晶屏。这个一定的部件称为背光源，由发光源和光

学辅助器件一起来完成，其作用是将LED点光源转化为发光均匀的面光源。本文

重点研究直下式结构，通过分析各部分部件，找出高亮度、高均匀性的大尺寸直下

式电视的设计方法。

1LED液晶电视的背光分类

LED液晶电视依据光源器件放置的方式可以分为直下式和侧光式两种背光源。直

下式背光源:把LED光源直接放在液晶屏的下面，LED灯珠发出的光经过一段空间

距离到达扩散板，扩散板把光扩散再经过复合膜片增亮后，成为面光源到达液晶屏;

侧光式背光源:在机器侧边放置LED灯珠，发出的光耦合到导光板，转为面光源，

再经过复合膜片增亮后，成为面光源到达液晶屏。中、大尺寸的液晶电视［2］使

用侧光式背光源时，导光板的成本和尺寸、重量成正比关系，而且面光源的均匀性

和到达液晶屏的亮度等指标会下降，工艺复杂;而直下式LED背光源由于是直接光

源向上，经过光学辅助器件的扩散和混合，到达液晶屏的面光源均匀性较好，并且

工艺相对简单。

对于侧光式LED背光模组，由于灯条和导光板之间耦合效率的问题，LED芯片发

出的光不能全部进入导光板，一般在80%左右，因此光损较大，而直下式在这方

面由于光路直接，明显效果好;

由于背光源在液晶屏下面排布，因此可以把排布的灯珠按功能区域进行矩阵分割，

不同的区域分别控制发光与否和电流，进而独立调整各区域的明暗度，这样在能效

方面和暗场画面尤其表现优秀。

随着光学透镜的不断改良，直下腔体(混光距离)也越来越薄，各大电视厂商及科研

机构在持续投入研究和创新，尤其在性价比更高的直下式大尺寸LED电视。

2确认设计指标

设计任务选定42寸直下式LED液晶电视机为第一款设计，在项目过程中积累经

验。液晶屏采用的是奇美V420H2-P01，透过率为5.0%，关键指标要求:中心辉

度≥350nit，亮度均匀性≥75%，可视角上下≥75度，左右≥80度;厚度类同于侧

光式液晶电视机的整机厚度，整机厚度≤76mm，这点很关键，市场推出的时候，

给用户不会造成太厚的印象;其余按国标，成本为重要考虑。设计中分别对结构和

光学进行重点突破:

2.1直下式背光模组的结构

由于要兼顾整机厚度和散热、成本，设计中大胆直接采用模组的铁背板当成整机的

后背板，在四周按照120度的视角进行折边，见图1，这样给消费者感觉依然很

薄。

图1下式背光模组的结构示意图

在大框架确认后，确定的直下式超薄模组剖面示意图见图1，包括如下器件:背光

驱动板、LED灯条及散热装置、各种膜片、扩散板、前框、中框和后背板。

从图1的设计图纸中可以看出，直下式背光源其实可以理解为腔体结构，混光距

离实际上是由灯条到扩射板之间的高度决定。LED发出的光，到扩散板的距离越

大，光学在空间混合的越均匀，但是距离越大，会导致亮度下降，结合到整机要设

计的厚度这个前提，计算减去解码板的高度和其他部品料厚后，我们确定混光距离

为31m