一种带涂层的复合胶框对侧入式模组光学效果改善研究_康伟.pdf

电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)137RECEPTION&DISPLAY接收与显示文献引用格式：康伟，吕昶，冯霞，等.一种带涂层的复合胶框对侧入式模组光学效果改善研究 J.电视技术，2023，47（1）：137-139，143.KANG W，LV C，FENG X，et al.Study on improvement of optical effect of side entry module that with the coated composite plastic frameJ.Video Engineering，2023，47（1）：137-139，143.中图分类号：TN873 文献标识码：A DOI：10.16280/j.videoe.2023.01.033一种带涂层的复合胶框对侧入式模组光学效果改善研究康 伟，吕 昶，冯 霞，向 康，李恒滨（合肥鑫晟光电科技有限公司，安徽 合肥 230001）摘要：研究一种带涂层的复合胶框对侧入式背光模组光学的改善效果。复合胶框的设计，有别与传统通过注塑成型的纯白色或纯黑色胶框的设计。该复合胶框以传统单色胶框为基础，在胶框上制作涂层。通过理论分析和实验测试，该复合胶框既可以反射或透射从导光板逸出的光线，提高背光的利用率，避免显示区周边发暗的不良，又可以兼顾解决胶框四周的漏光问题，这样可以简化甚至取消背光模组四边贴附遮光胶带的工艺流程。故该复合胶框不仅可以节约生产成本和人力成本，而且可以缩短生产时间，对实际生产及背光模组设计都有一定的参考意义。关键词：复合胶框；涂层；漏光；光学效果Study on Improvement of Optical Effect of Side Entry Module that with the Coated Composite Plastic FrameKANG Wei,LV Chang,FENG Xia,XIANG Kang,LI Hengbin(Hefei Xinsheng Optoelectronics Technology Co.,Ltd.,Hefei 230001,China)Abstract:This paper makes a research on the improvement effect of a coated composite plastic frame on the side entry backlight module.The design of the composite plastic frame is different from that of the traditional pure white or pure black plastic frame formed by injection molding.The composite plastic frame is based on the traditional monochrome plastic frame,and then a coating is made on the plastic frame.Through theoretical analysis and experimental testing,the composite plastic frame can reflect or transmit the light escaping from the light guide plate,improve the utilization of backlight,avoid the poor darkening around the display area,and solve the light leakage problem around the plastic frame at the same time,which can simplify or cancel the process flow of attaching the light shielding tape on the four sides of the backlight module.Therefore,the composite plastic frame can not only save the production cost&labor cost,but also shorten the production time,so it has a certain reference significance for the actual production and the design of the backlight module.Keywords:composite plastic frame;paintcoat;light-leaking;optical effects0 引 言薄膜晶体管显示（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD）技术是目前平板显示市场主流的显示技术之一1。TFT-LCD器件因其轻薄、轻质、功耗低等特点，广泛应用于各种中、大尺寸的终端显示设备2。然而，由于液晶显示面板本身并不具有发光的功能，因此需要在液晶显示面板下方配置背光模组（Back Light Unit，BLU）来提供其所需要的光源，进而达到显示的效果。随着液晶显示模组趋于超薄、高亮、窄边框的发展趋势，背光模组中的胶框越来越薄。现有技术中，对于白色胶框，由于其具有一定的透光性，背光模组外围存在一定漏光现象，特别对于越来越薄的胶框，这种漏光现象会更明显。若采用黑色胶框，可避免这种漏光现象，但此时背光模组的亮度损失 作者简介：康 伟（1991），女，硕士，工程师，研究方向为液晶显示模组。138电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)RECEPTION&DISPLAY接收与显示较多，而且会导致LCM出现显示区周边发暗的问题。双色胶框的设计（外侧黑色，内侧白色），可以在降低亮度损失的情况下减少漏光问题3，但因双色成型设备资源有限，成本较高，技术难度大，因此推广受限。基于以上情况，本文以胶框作为突破口，通过在传统单色胶框本体上制作涂层，研究复合胶框对侧入式模组光学效果的改善效果，探索如何在避免漏光问题的同时，保证显示区周边的画面正常。1 复合胶框技术方案本文主要针对以下两种复合胶框，研究其对侧入式模组的光学效果的影响。一种是在黑色胶框本体的基础上，在其内圈电镀金属反射层（白色或者银色，反射作用）；另外一种是在白色胶框本体的基础上，在其外圈电镀金属层或者涂覆吸光涂层（黑色，吸光作用）。下文将详细介绍两种复合胶框的设计和功能。1.1 黑色胶框+胶框内圈电镀金属反射层方案该方案是在黑色胶框的基础上，在胶框的内圈电镀金属反射层。这样胶框外层为黑色，具有吸光作用，可以改善背光模组外围漏光的问题；胶框的内圈为金属反射层，可以将显示区周围的光线重新反射利用，避免因黑色胶框的吸光作用而导致的显示区周边发暗问题。胶框内圈电镀反射层方案如 图 1 所示。图 1（a）为侧入式模组结构。图 1（b）、图 1（c）为纯色胶框和复合胶框示意图。图 1（d）方案所示胶框金属反射层包括胶框内圈的上下侧三边，实际使用中可根据胶框与背板的组装配合及结构设计等，灵活选择在上下侧三面电镀反射层。反射层宽度和形状设计规则见下文。金属电镀优选的为银（Ag）、铝（Al）等材料。银和铝在可见光和近红外光部分都有良好的反射率。银膜在波长 800 nm 时的反射率可以达到 99.2%4。电镀的薄膜一般在 1 10 m，故局部电镀金属薄膜并不会影响胶框与显示屏组装平面的平面度。1.1.1 下侧反射层设计说明在侧入式模组入光侧即灯条侧，部分来自 LED发出的光线逸出，未完全进入导光板进行循环。LED 为点光源，其发光状态为扇状发射，具有一定的出光角度。多个 LED 按照一定的间隙值（Pitch）排布形成灯条（Light bar），每颗 LED 发出的光会在导光板入光侧形成亮区，LED 的 Pitch 处呈现暗区，亮暗区间隔进行混光形成亮度不同的发光区域，明暗交替5。为了解决 LED 光线逸出及灯条侧画面亮暗不均的问题，可以在胶框的底部设置反射层，其中灯条侧反射层的宽度设计如图 2（a）所示。该反射层的位置应该根据 LED 灯的发光角度以及间距L4来确定。设反射层宽度为L2，根据 LED 灯逸出光线的示意图可算出L2=L3-L4/tan(/2)。（a）胶框在侧入式模组位置示意图 （b）纯色胶框示意图 （c）复合胶框示意图（d）复合胶框反射层示意图10.胶框；101.复合胶框本体；102a.胶框内圈反射层；20.背板；30.外框；40.反射片；50.导光板；60.光学膜片；70.液晶显示屏；80.灯条。图 1 黑色胶框电镀金属反射层位置及方案示意图为了改善明暗不均的问题，胶框底部反射层的形状可与灯条亮暗带一一对应，反射层在对应亮区的位置应设置缺口，避免此处光线的二次利用而增强亮度；反射层在暗区对应的位置则可以对逸出的光线加以利用，提高暗区的亮度。因此，这种锯齿状的反射层不仅可以提高灯条侧光线利用率，还可 电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)139RECEPTION&DISPLAY接收与显示以使画面亮度均匀化，如图 2（b）所示。在非入光侧的其他三边，基于可靠性考虑，胶框下侧应在除被背板遮挡外的范围外镀上反射层。L4L3-L2/2L2L3L4821012a（a）反射层宽度示意图L2L1P1011a1012a101aPA81828050150250102a（b）反射层形状示意图101a.复合胶框本体；1012a.复合胶框内圈；50.导光板；501.亮区；502.暗区；80.灯条；81.灯条基板；82.LED。图 2 复合胶框内圈下侧反射层示意图1.1.2 侧边反射层设计说明在靠近胶框边缘的显示区，经过导光板和光学膜片出射的部分光线会被黑色胶框吸收，从而导致显示区边缘存在发暗的情况。为了解决这个问题，可在胶框内侧四周侧边镀反射层，如图 1（c）所示，从而将靠近胶框的显示区出射到胶框的光线反射进行二次利用。胶框内圈侧边反射层形状无特殊要求，只需将与画面显示区有重合边的胶框内圈的侧面全部电镀金属反射层即可。1.1.3 上边反射层设计说明如图 1（c）所示，根据产品需求的不同，部分产品胶框上表面与液晶显示屏之间间距比较大，此时背光的部分光线可以通过间距从液晶显示屏的边缘逸出而损失。如在胶框上表面增加反射涂层，则该部分损失的光线可以经过反射层反射后，局部光线被二次利用，从而可改善液晶显示屏周边的显示效果。1.2 白色胶框+胶框外圈涂层方案白色胶框对光线具有良好的透过性。为了解决模组外围漏光问题，可以在白色胶框本体的基础上，对胶框外圈的侧面及上表面增加黑色涂层。由此，该胶框外圈因存在黑色吸光材料，可以有效改善漏光现象；而内层的白色胶框本体具有透光性，不存在显示区周边发暗的不良情况，其结构如图 3 所示。该黑色涂层的实现方案可以选择涂覆不易脱落，与塑料有良好粘结性的黑色涂料，或选择在外圈电镀Al 材料，再利用阳极氧化工艺将反射层变成黑色。该方案所用工艺均比较成熟，易于实现。501012b1011b102b101b102b70102b102b101b.白色复合胶框本体；102b.复合胶框外圈黑色涂层；50.导光板；70.液晶显示屏。图 3 复合胶框外圈黑色涂层示意图2 实物验证效果分析根据上文的理论分析，分别制作了两种复合胶框样品。一种为白色胶框本体加外圈涂层（电镀Al，再氧化成黑色，吸光层），一种为黑色胶框本体加内圈涂层（电镀 Ag 反射层）。采用复合胶框与采用单色胶框的模组光学效果对比如图 4 所示（由于非同一批样品，画面色度显示稍有差异）。从图 4可以看出，采用复合胶框的侧入式模组，显示区周边无发暗情况，画面均一性较好，外围也无漏光情况（结构上的通孔处除外）。由此验证了复合胶框对改善侧入式模组光学效果的有效性。3 结 语针对侧入式背光模组使用单色胶框无法同时兼顾解决外围漏光和显示区周边发暗的问题，本文研究了在单色胶框基础上增加涂层的复合胶框对侧入式背光模组光学效果的改善。本文提出了两种复合胶框方案，一种是在黑色胶框的本体上，在胶框的内圈电镀具有金属反射层；另外一种是在白色胶框的本体上，在胶框的外圈制作黑色吸光涂层。这两种复合胶框最终都呈现出胶框外圈为黑色的状（下转第 143 页）电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)143RECEPTION&DISPLAY接收与显示类无损的序列帧格式电影，格式包括 tiff，jpeg2000，tga，png 等。上述几种格式基本包含了绝大多数的球幕电影格式，同时，还可以通过配置不同的影片服务器以满足不同的需求，包括不同格式的影片播放、实时播放需求等。因此，相比普通球幕播放系统，LED 球幕播放系统不受播放格式的限制，系统配置更灵活，更有利于各类应用场景的推广和应用。6 结 语LED 球幕拥有亮度高、对比度高、均匀度高、运营成本低以及影片兼容性优势，弥补了投影机现有技术缺陷。因此，LED球幕吸引了全球各地的客户。LED 球幕产品应用项目不仅包括天文馆，还包括各类飞行影院。目前已经建成的 LED 球幕有无锡、广州、昆明的 LED 飞行球幕，泰山石敢当文化旅游区，日本横滨柯美天文馆 LED 球幕以及日本名古屋柯尼卡天文馆 LED 球幕等。经过 5 年的市场推广和商业应用，LED 球幕产品在接口通用性、影片兼容性、显示效果等方面优势凸显。随着行业规模的扩大和成本的进一步下降，LED 球幕将成为未来高端飞行、特种影院的重要组成部分。参考文献：1 何立火.视觉信息质量感知模型及评价方法研究 D.西安：西安电子科技大学，2013.2 刘媛媛，宋烜.中美科技博物馆球幕影院比较分析研究 J.科普研究，2018，13（3）：64-72.3 范倍.走向非院线：电影，视频及媒介流变 J.电影艺术，2020（4）：3-7.4 刘洋.IMAX电影历史及技术发展研究D.重庆：重庆大学，2021.5 张盼盼.数字影院 3D 技术及发展趋势 J.现代电影技术，2021（10）：37-42.编辑：张玉聪态，从而解决了外围漏光问题。胶框内圈则依靠金属反射层和白色材料，实现了对光线的充分利用，从而解决了显示区周边发暗的问题。最后通过理论分析和实物验证，确认了带涂层的复合胶框对改善光学显示效果的有效性。参考文献：1 马群刚.TFT-LCD原理与设计M.北京：电子工业出版社，2011.2 廖燕平，宋勇志，邵喜斌，等.薄膜晶体显示器显示原理与设计 M.北京：电子工业出版社，2016.3 福建新世纪电子材料有限公司.一种具有防漏光效果的背光源：CN204494206UP.2015-07-22.4 唐晋发，顾培夫，刘旭，等.现代光学薄膜技术 M.杭州：浙江大学出版社，2006.5 刘莉，吕美玲.一种消除 hot spot 现象的 LED 背光设计 J.科学技术与工程，2013，13（6）：1623-1625.编辑：张玉聪显示区四周发暗外围局部漏光局部不漏光，显示区四周显示亮度均匀 （a）改善前-纯黑胶框 （b）改善前-纯白胶框 （c）改善后-复合胶框图 4 白色和黑色胶框与复合胶框的模组光学效果对比（上接第 139 页）