劉興國(guó)

（四川長(zhǎng)虹電器股份有限公司 多媒體研發(fā)中心，四川 綿陽(yáng) 621000）

側(cè)入式LED液晶電視模組一體機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉興國(guó)

（四川長(zhǎng)虹電器股份有限公司 多媒體研發(fā)中心，四川 綿陽(yáng) 621000）

對(duì)比、分析了現(xiàn)有的一體機(jī)結(jié)構(gòu)零件的功能，論證了側(cè)入式LED背光液晶電視模組一體機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括優(yōu)化設(shè)計(jì)后一體機(jī)的裝配制造優(yōu)化等，以期為日后相關(guān)研究提供參考。

液晶電視；側(cè)入式LED；一體機(jī)；背光

1 背景介紹

2012年，市場(chǎng)上出現(xiàn)了液晶電視模組一體機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)，一體機(jī)產(chǎn)品通過(guò)電視整機(jī)結(jié)構(gòu)零件與模組結(jié)構(gòu)零件的功能整合，降低了整機(jī)的結(jié)構(gòu)件成本，節(jié)省了安裝空間，電視機(jī)產(chǎn)品變得更薄、更窄。經(jīng)過(guò)幾年的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和一體機(jī)產(chǎn)品一輪又一輪的結(jié)構(gòu)技術(shù)完善，一體機(jī)的產(chǎn)品形態(tài)在市場(chǎng)上逐漸普及，電視機(jī)超薄、超窄的外觀已逐漸成為產(chǎn)品外觀技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，而且市場(chǎng)上產(chǎn)品外觀的同質(zhì)化情況也越來(lái)越嚴(yán)重。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，在模組一體機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步創(chuàng)新產(chǎn)品形態(tài)，降低綜合成本，提高工作效率，提升產(chǎn)品的差異化競(jìng)爭(zhēng)力，成為產(chǎn)品研發(fā)人員不斷追求的目標(biāo)。

2 側(cè)入式LED背光一體機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

2.1 一體機(jī)LED背光的分類(lèi)

一體機(jī)產(chǎn)品按照模組中LED光源位置的不同，可分為側(cè)入式背光和直下式背光兩大平臺(tái)。側(cè)入式LED背光一體機(jī)，是指整機(jī)一側(cè)由LED燈珠陣列所組成的線光源通過(guò)導(dǎo)光板、光學(xué)膜轉(zhuǎn)換為模組所需面光源的背光系統(tǒng)；而直下式背光一體機(jī)，是指LED燈珠、透鏡通過(guò)一定的混光距離、擴(kuò)散板、光學(xué)膜等將平面分布的LED陣列點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為面光源的背光系統(tǒng)。從對(duì)整機(jī)產(chǎn)品外觀的影響看，側(cè)入式LED背光一體機(jī)的整機(jī)可以做得更薄。

2.2 不同背光方式的優(yōu)缺點(diǎn)

液晶電視一體機(jī)2種不同背光系統(tǒng)的光學(xué)方案原理不同，對(duì)整機(jī)產(chǎn)品的形態(tài)和成本影響很大。直下式背光方式一體機(jī)為了保證亮度的均勻性，需要一定距離的光腔進(jìn)行混光，相應(yīng)背光系統(tǒng)的產(chǎn)品普遍比較厚；側(cè)入式背光方式一體機(jī)因?yàn)長(zhǎng)ED陣列密集分布在整機(jī)一側(cè)，相對(duì)于直下式背光方式，LED燈珠的散熱條件差，為了滿足燈珠工作條件需增加鋁制基材的散熱板零件。另外一方面，側(cè)入式背光的導(dǎo)光板相對(duì)于直下式背光的擴(kuò)散板在材質(zhì)物理性能和光學(xué)性能方面的要求更高，因此，直下式的背光方案所用的材料成本相對(duì)于側(cè)入式背光方案少約70%.

以產(chǎn)品外觀性能優(yōu)先追求性價(jià)，優(yōu)化側(cè)入式LED液晶電視模組一體機(jī)的系統(tǒng)方案，在發(fā)揮外觀薄的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，從整體上優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，縮小與直下式背光方案的成本差距，對(duì)于提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有重要意義。

3 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 現(xiàn)有一體化方案介紹

現(xiàn)有一體機(jī)結(jié)構(gòu)方案是基于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模組作為整機(jī)的獨(dú)立部件而進(jìn)行的一次系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，它打破了原來(lái)由電視機(jī)上游廠家作為獨(dú)立部件供應(yīng)的液晶模組，將所有的結(jié)構(gòu)零部件按照在產(chǎn)品中的功能重新整合和優(yōu)化，系統(tǒng)性地優(yōu)化節(jié)約了零部件數(shù)量，也節(jié)省了安裝空間。相對(duì)于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)模組整機(jī)，一體機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)成本更低，同時(shí)，產(chǎn)品外觀可以做得更窄、更薄，更受市場(chǎng)歡迎。目前，行業(yè)內(nèi)一體化的設(shè)計(jì)方案就是用整機(jī)的面框替代標(biāo)準(zhǔn)模組中的面框，以及用模組中的背板局部替代整機(jī)中的后蓋，并通過(guò)對(duì)面框、背板不同材質(zhì)工藝的組合選擇實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化競(jìng)爭(zhēng)力。

3.2 結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化

優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案是在現(xiàn)有一體機(jī)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步整合零部件功能，這特別適用于側(cè)入式背光一體機(jī)產(chǎn)品，更有利于體現(xiàn)其整機(jī)的超薄外觀優(yōu)勢(shì)。

圖1所示的結(jié)構(gòu)優(yōu)化是將面框設(shè)計(jì)成U形截面，U形的面框零件相對(duì)于現(xiàn)有一體機(jī)面框可以節(jié)省面框側(cè)面與背板卡扣配合的空間以及背面背板固定的螺釘空間。用該優(yōu)化方案制作出的整機(jī)，邊框?qū)挾瓤梢愿?，面框的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成上、左、右三邊的整體U形和L形組合，也可以設(shè)計(jì)成四段式，并通過(guò)選擇不同的塑膠、金屬材質(zhì)和表面處理效果來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化定位。優(yōu)化的方案相對(duì)于現(xiàn)有一體機(jī)結(jié)構(gòu)方案在零件組裝方法上有所不同，在背板、光學(xué)零部件和顯示玻璃完成裝配后，面框不再是自前向后的裝配固定，而是相對(duì)于已經(jīng)組裝好的模組部件自上而下的滑入裝配固定。由于面框質(zhì)量相對(duì)較輕，通過(guò)預(yù)留的設(shè)計(jì)間隙并輔助工藝手法的控制可以順利生產(chǎn)。

圖1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案一

圖2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案二

圖2所示的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是將背板與面框設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，在圖1所示的結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，將原來(lái)上、左、右的整體U形面框零件整合到背板零件中，在背板的上、左、右側(cè)通過(guò)折彎形成U形面框的零件結(jié)構(gòu)，由折彎拼接形成的角部通過(guò)焊接、打磨等方式實(shí)現(xiàn)背板與面框零件的一體化整合。融合設(shè)計(jì)后的一體化整機(jī)不再需要單獨(dú)的面框零件，也不需要考慮原來(lái)獨(dú)立面框的固定和結(jié)構(gòu)空間，優(yōu)化后的電視產(chǎn)品外觀極致超薄和超窄，大大減少螺釘?shù)氖褂?。隨著零件數(shù)量的減少，整機(jī)的系統(tǒng)成本也大幅降低。特別是對(duì)于側(cè)入式LED一體機(jī)產(chǎn)品減少的面框零件，可以彌補(bǔ)與直下式光學(xué)方案上的成本差，能以同樣成本實(shí)現(xiàn)更好的產(chǎn)品形態(tài)。優(yōu)化后的新結(jié)構(gòu)方案不同于現(xiàn)有一體機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)組裝，首先需要將模組中的光學(xué)零部件加工成整體，整體的模組光學(xué)零部件采用“推抽屜”的原理被推入到背板面框一體化的零件中而不再是通過(guò)螺釘來(lái)連接固定。

4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化一體機(jī)的裝配

4.1 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)一體機(jī)的裝配

一體機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案決定了一體化產(chǎn)品的裝配，進(jìn)而影響到一體機(jī)的生產(chǎn)效率和良率。按照OC和背光部件在裝配過(guò)程中的先后順序，行業(yè)內(nèi)將先組裝OC的一體機(jī)結(jié)構(gòu)方案稱(chēng)之為正裝設(shè)計(jì)，反之稱(chēng)為反裝設(shè)計(jì)。一體機(jī)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)數(shù)年來(lái)正反裝不同方案的批量驗(yàn)證，目前，在行業(yè)內(nèi)，一體機(jī)基本都選擇更有綜合優(yōu)勢(shì)的正裝結(jié)構(gòu)方案。圖3所示的是現(xiàn)有側(cè)入式ELED產(chǎn)品裝配方案，一體化的背板是所有裝配的基準(zhǔn)，逐層放入光學(xué)部件后裝入面框，然后翻轉(zhuǎn)再裝配其他結(jié)構(gòu)零部件完成整機(jī)裝配。

4.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案的裝配設(shè)計(jì)

面框與背板融合優(yōu)化設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)，使原來(lái)模組的光學(xué)零部件和OC不能再按照傳統(tǒng)方案逐層裝配。新結(jié)構(gòu)的背板同時(shí)又是面框，面框與背板之間的光學(xué)部件和OC不能直接以背板為基準(zhǔn)組裝，同時(shí)，光學(xué)膜、導(dǎo)光板、OC等零件存在剛度差、易劃傷、易破損等風(fēng)險(xiǎn)。要想適應(yīng)優(yōu)化后的零件新結(jié)構(gòu)，需要重新梳理各零件的裝配基準(zhǔn)和次序，優(yōu)化的裝配設(shè)計(jì)方案如圖4所示。

以中框?yàn)榛鶞?zhǔn)，光學(xué)零部件與中框、OC組成新的模組部件，新部件在治具的輔助下，與一體化背板零件準(zhǔn)確對(duì)位，通過(guò)間隙配合在治具輔助下被平穩(wěn)推入到準(zhǔn)確位置，之后，再完成散熱器、燈條和下裝飾條的固定，翻轉(zhuǎn)后完成整機(jī)其他的結(jié)構(gòu)件裝配。新的裝配制造方案節(jié)省了整機(jī)上和左右三側(cè)面框與背板固定的螺釘，同時(shí)，在一體化產(chǎn)品的制造過(guò)程中增加了翻轉(zhuǎn)和推入的操作，一方面，減少了人工操作，另一方面，新增的工藝動(dòng)作對(duì)裝配定位治具的精度、自動(dòng)化推入治具提出了更高的技術(shù)要求，制造的效率和良率更加依賴自動(dòng)化的制造治具來(lái)保障。

圖3 現(xiàn)有側(cè)入式ELED產(chǎn)品裝配方案

5 結(jié)束語(yǔ)

本文論證了液晶電視模組一體機(jī)零件的持續(xù)整合優(yōu)化設(shè)計(jì)思路以及對(duì)于裝配制造的要求，通過(guò)結(jié)構(gòu)整體方案的優(yōu)化，使一體機(jī)產(chǎn)品具有更超薄、超窄、無(wú)螺釘?shù)暮?jiǎn)潔外觀，大大提升了產(chǎn)品的外觀競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，通過(guò)結(jié)構(gòu)零件在功能上的融合，減少了整機(jī)零件數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本，提高了產(chǎn)品的性價(jià)比。與此同時(shí)，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案可以推動(dòng)制造工藝的升級(jí)，改變傳統(tǒng)依賴人工的簡(jiǎn)單螺釘裝配，使電視的制造工藝向著模塊化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

〔編輯：白潔〕

TN873.93

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.140

2095-6835（2017）24-0140-02