可弯曲LCD电视背光设计：直下式还是侧光？

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三星电子在今年初的2014消费电子展（CES）上介绍了一款可弯曲型（Bendable）液晶（LCD）电视。这是所有展示中最引人关注的产品之一，它证明了LCD也可用于弯曲型电视，而不局限于AMOLED.去年陆陆续续各种展会上我们看到了许多曲面型电视，而且大多数厂商认为只有AMOLED才能用于可弯曲型电视。然而，此次三星可弯曲型LCD电视的推出给人们带来了无限惊喜，尤其在于其重点可以在平面与弯曲之间弹性变换。
       
        去年在各种展会上推出的曲面（Curved） LCD电视向人们展示了LCD面板可以曲面化，因此可以通过直接弯曲超薄LCD玻璃基板来制成一个曲面的LCD面板。液晶面板的曲面化是一个弹性重新塑造的制程；而从相反方向施力时也可将弯曲的玻璃基板矫平。因此三星也同样借助LCD玻璃基板的弹性特质制造了可弯曲型（Bendable） LCD电视。然而，利用弯曲的LCD面板制造可弯曲型LCD电视的长期可靠性还未得到市场的验证，而且三星在发表会上也未表明何时将可弯曲型LCD电视量产。
       
       
        图1：三星在CES 2014上展示可弯曲型LCD电视
       
        DisplaySearch认为，可弯曲型（Bendable） LCD电视存在的最大挑战便是背光系统的设计。目前的曲面（Curved） LCD电视是通过直接弯曲导光板（LGPs）和背光板底座来达成。然而导光板通常由塑料制成，底座通常由金属制成，它们并不像LCD玻璃基板一样可以很容易地反复弯曲又放平。因此，DisplaySearch认为目前用于曲面（Curved）电视的背光技术并不适用于可弯曲型（Bendable） LCD电视。
       
        那么三星的可弯曲型（Bendable） LCD电视是如何解决背光问题的呢？DisplaySearch透过技术分析提供了答案。图1展示了可弯曲型电视有平面和曲面两种模式，但即使电视屏幕是在曲面模式下，其液晶电视机外壳的背面也始终呈平面状态。因此，当电视屏幕从平面模式改变为弯曲模式时，背光板可能也是维持平坦状态、并没有跟着弯曲。
       
        然而，平面背光模块也有问题，它必须具有和平面LCD面板一样的光学构造。因为如果面板是弯曲的而背光模块是平面的话，在面板和背光模块之间会形成不同间距，这会导致电视屏幕上的亮度不均。所以可弯曲型电视的背光模块必须改变一些构造，如改变导光板印刷图案或LED灯条的结构，这个问题才能被避免，或至少可将影响减少到最低。换言之，用于可弯曲液晶电视的背光板设计必须同时能够满足平面屏幕与曲面屏幕两个模式，并在一个单一机构内同时保持原始（平面用）和改变后（曲面用）两种可互相切换的状态。OLED面板因为没有背光，并没有这方面的技术挑战。
       
        为了解决这个问题，最近许多侧光型背光模块已经开始采用侧光式LED光条结构，其方向与面板弯曲方向垂直。然而，调整LED光条的结构并不能解决显示屏亮度不均的问题。侧光型弯曲LCD面板的亮度不均问题只能通过调整光学膜（包括导光板）来解决，但是要做出能够同时适用于平面和曲面模式的光学膜存在相当大的技术难度。
       
        相反地，直下型弯曲LCD的亮度不均问题可以通过调整光学膜和LEDs来解决。如图2所示。通常情况下，为避免出现亮度不均的问题，平面LCD中LED被等距隔开；曲面LCD中，由于LED光条与面板弯曲方向平行，因此可以通过调节LED的位置使画面亮度均匀，比如可以改变每个光条中LED的间距，或者使用不同的镜片。这是可弯曲液晶电视背光系统设计的最大关键。
       
       
        图2：不同类型LCD中直下型背光模块的剖视图和平面视图
       
        由上图可见，在一个直下型背光模块中可以有一个光条既可用于平面背光又可用于曲面背光，它通过开启平面LCD背光灯在平面模式下使用，开启曲面LCD背光灯在曲面模式下使用。因此，DisplaySearch认为直下型背光模块比侧光型更适用于可弯曲型LCD电视。
       
        然而，DisplaySearch也指出，这种构造只能在一个固定的曲率范围内使用，不能超出该曲率半径。因此三星的可弯曲型LCD电视只能提供两种模式：平面或曲面，曲率半径为4，500R，而非可随时自由调整的曲面率。