專利名稱：直下式背光模組及其支撐柱的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示技術中的直下式背光模組及其支撐柱。
背景技術：
液晶顯示(LCD)技術一向被應用于筆記型電腦、移動電話、數碼相機、攝錄影機、PDA等攜帶式的電子產品中。除了這些較小型的攜帶式的產品之外，近來大尺寸的液晶面板制造技術也日漸成熟。例如，桌上型液晶顯示器正逐漸取代CRT屏幕。液晶電視挾其體積輕巧的優勢，目前也正在市場上與傳統電視競爭。液晶面板(LCD panel)為此領域中最關鍵的顯示元件，然而其本身并不發光，需要藉由一背光源的設置才得以進行顯示。現今已存在有許多種背光源技術，而在大尺寸(約20英寸以上)的液晶顯示器產品中，經常使用直下式背光模組(bottom lighting module)，以作為液晶面板的背光源。
請參照圖1，圖1為液晶面板與直下式背光模組側剖面圖。如上所述，液晶面板10為一不發光的顯示元件，需要由背光模組20提供液晶面板10一背光源，以使使用者可看見液晶面板所要顯示的影像。背光模組20包括一框架22、復數支燈管24以及一擴散板26。框架為一底板221以及底板邊緣復數個向上延伸的側壁223所構成的淺槽結構。擴散板26與底板221相對應而架設于框架22邊緣的側壁223上端。復數支燈管24設置于擴散板26的下方，以選定的間距分布排列底板221上。如圖1所示，由于復數支燈管24擺置于液晶面板10的正下方，因此此種背光模組20一般被稱為直下式背光模組(bottom lightingmodule)。一般而言，底板221的上表面還會鋪設反射片28或是涂布反射表層，用來防止燈管24發出的光線逸散，并使光線得以反射至擴散板26。
復數支燈管24以選定的間距分布排列，為了使光線能平均散布于框架22以及擴散板26之間的空間中，在另一公知技術中，亦有將單一支燈管予以彎曲(例如彎曲成W形，如圖1A所示)，以達到與復數支燈管相同效果的實施方法。至于擴散板26通常為可透光的樹脂材質，其中設置有數個擴散圖案(pattern)，以使光線在擴散板26中產生散射后再射出擴散板26，藉此，背光模組20提供給液晶面板10的光線具有均勻的亮度。使用者在觀看液晶面板10的時候，不致于因為看到燈管24的形狀而產生亮度不均的感覺。
然而，隨著液晶顯示器尺寸的加大，背光模組在擴散板的部分產生了亟待解決的問題。請參照圖1，液晶面板10以及背光模組20的尺寸加大后，其中的擴散板26也會加大，并會具有較重的重量。擴散板26若仍然僅由框架22的側壁223支撐，則其增加的重量會導致擴散板26的中央部分向下凹陷。但，值得注意的是，擴散板26原本為了使得光線能夠均勻地射向液晶面板10而具有預定的光學設計，向下凹陷則會導致擴散板26預定的光學設計產生改變，而影響光線的均勻性。此外，由樹脂材質所形成擴散板26亦有因為持續承受自身的重量而產生破裂的可能，或者，擴散板26與框架側壁223的結合，也會因為無法承受擴散板26的重量而產生松動，影響背光模組20的組裝品質。
因此，公知的技術中，往往會在擴散板26與底板221之間豎立復數個支撐柱，以便向上頂住擴散板26，避免擴散板26向下凹陷，并增加背光模組20組裝的穩固性。
請參照圖2，圖2顯示公知技術中一種典型的支撐柱結構。一般而言，公知技術中往往會將支撐柱30設計成圓錐狀的結構。設計成圓錐狀結構的理由主要是一擴散板26與支撐柱30接觸的部分光線無法入射，因此使支撐柱30頂端與擴散板26接觸的頂面，具有較小的切面直徑L1，將有助于減少支撐柱30頂端遮蔽入射光線的情形；另一方面，為了將支撐柱30鎖固于底板221上，在支撐柱30的錐底往往設有螺孔，以便用螺絲32由底板221的下表面，貫穿底板221與反射片28并旋入支撐柱30錐底的螺孔中，進而將支撐柱30鎖固于底板221上。在此種情形下，由于尚需在支撐柱30錐底形成螺孔，因此整個支撐柱30的錐底往往會設計成具有較大的錐底直徑L2。
然而，目前在背光模組的組裝程序上，關于支撐柱的組裝并無相對應的自動化設備，需要以人工組裝，因此此種以螺絲鎖固支撐柱的方式在背光模組大量生產的過程中會造成組裝步驟與時間成本的增加。因此，在公知技術中亦衍生出了另一種型式的支撐柱。
請參照圖3，圖3顯示公知技術中另一種典型的支撐柱結構。支撐柱40與圖2的支撐柱30的主要差異在于其與底板221的結合方式。支撐柱40利用與一套環42的卡合的來取代圖2中以螺絲鎖固的結合方式。如圖中所示，支撐柱40的錐底具有一向下延伸的卡合柱402，卡合柱402的切面直徑小于支撐柱的錐底直徑L3，并有一彈簧圈404圈繞在卡合柱402上，而卡合柱402的底部具有一外張的卡勾406，卡勾406與卡合柱402共同構成一類似錨狀的結構。另一方面，在底板221中并設置了與支撐柱40相對應的卡合孔。在進行組裝時，可將卡勾406以及卡合柱402向下穿過底板221的卡合孔，此時彈簧圈404會因為外徑大于卡合孔而被阻擋于底板221上表面，卡勾406穿出底板221下表面后，接著再繼續向下受力變形而穿過套環42，此時彈簧圈404會因為無法穿過卡合孔44而被支撐柱錐底以及底板221擠壓，在卡勾406完全通過套環42之后，卡勾406便會因為彈性作用而恢復原狀并勾住套環42，使套環42無法脫出。因此，底板221上方的彈簧圈404與下方的套環42可夾持住底板221。而支撐柱402則可藉此結合在底板221中。
雖然圖3的公知技術利用卡合的方式來結合支撐柱以及底板，其便利性優于圖2的公知技術利用螺絲鎖固的方式。然而，由于圖3支撐柱40在固定時利用了彈簧圈404，因此當彈簧圈404受力時，支撐柱40仍然可在一長度d的范圍內滑動，其支撐能力明顯地不如圖2支撐柱30穩固。此外，當彈簧圈404的彈性疲乏時，支撐柱40的支撐能力更可能進而失效。
綜合以上所述，圖2支撐柱30與圖3支撐柱40各有其缺點圖2支撐柱30以螺絲鎖固的固定方式在背光模組的大量生產過程中造成了組裝步驟與時間成本的增加。
圖3支撐柱40受力時會滑動，其支撐能力較不穩固，且當其中的彈簧彈性疲乏時，其支撐能力更可能進而失效。
除了上述的缺點之外，圖2支撐柱30以及圖3支撐柱40在光學性質上還具有一待改進之處。請參照圖2以及圖3。在任一種公知技術中，雖然其用以固定的方法不盡相同，然而其皆具有一圓錐體的主體，利用面積較小的錐頂(錐頂直徑L1所涵蓋的范圍)以支撐住擴散板26。但是如圖2以及圖3所示，錐底直徑L2以及L3所涵蓋的范圍內，支撐柱會阻礙光線由反射片28向上反射，相對于其它部分而言，L2以及L3所涵蓋的范圍會在擴散板26形成相對的暗影。此為目前各種不同組裝方式的支撐柱亟待改進的共同缺點。
因此，對于從事液晶顯示器相關領域的研發人員而言，如何使直下式背光模組中的支撐柱組裝更為容易、支撐效果更為穩固、以及改善其所造成的亮度不均問題是為目前研發的重要方向。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種直下式背光模組及其支撐柱，其可支撐直下式背光模組中的擴散板。
本發明要解決的另一技術問題是提供一種直下式背光模組及其支撐柱，以使得背光模組整體的組裝品質更為穩固。
本發明要解決的再一技術問題是提供一種直下式背光模組及其支撐柱，其便于組裝，可簡化直下式背光模組的組裝步驟，并縮短組裝所需的時間。
本發明要解決的又一技術問題是提供一種直下式背光模組及其支撐柱，支撐柱可穩固地固定于背光模組中，不致于產生松動或滑動。
本發明要解決的又一技術問題是提供一種直下式背光模組及其支撐柱，其可改善支撐柱所造成的暗影以及亮度不均的缺陷。
為此，本發明提供了一種支撐柱，設置于背光模組的底板與擴散板間，以向上支撐住擴散板，底板中并設置一固定孔，用來固定支撐柱。支撐柱包括一柱體、一固定栓以及一開口卡環。柱體豎立于底板與擴散板之間，其頂端向上頂觸擴散板下表面，以支撐住擴散板。而固定栓連接于柱體底端，并穿過底板的固定孔而凸出于底板的下表面。開口卡環設置于底板下表面，可由固定栓側面卡入并夾持固定栓，而柱體與開口卡環則可上下夾持住底板，以固定住支撐柱。
上述的固定栓更包括一上碟片、一短柱以及一下碟片，而上述的開口卡環為一Ω形的開口環，具有二開口臂以使開口卡環受力時可外張而增加開口卡環的開口大小，使開口卡環由固定栓側面卡入并夾持固定栓的短柱，而下碟片可限制開口卡環，避免開口卡環向下脫離固定栓。此外，上碟片的厚度等于底板的厚度，而上碟片的切面半徑等于固定孔的內徑，如此一來，上碟片可與固定孔密實地相結合，進而使得支撐柱與底板的結合更為穩固。
上述的柱體更包括一錐柱以及一錐盤。錐柱頂端頂觸于擴散板下表面，用以支撐擴散板；錐盤連接于錐柱下方，并貼覆于底板上。錐柱的斜面、錐盤的斜面以及底板之間的夾角經過設計而分別具有預定的角度，使得燈管所發出的光線可在錐盤的斜面以及錐柱的斜面產生連續反射而射向錐盤的正上方。
此外，本發明還提供一種直下式背光模組，包括一燈管、一底板、一擴散板以及一支撐柱，該底板位于該燈管下方，底板中并設置一固定孔，擴散板位于該燈管上方，支撐柱藉由該固定孔而固定于該底板中，以向上支撐該擴散板，該支撐柱包括一柱體、一固定栓、以及一開口卡環，柱體豎立于該底板與該擴散板之間，其頂端向上頂觸該擴散板下表面，用以支撐住該擴散板；固定栓連接于該柱體底端，穿過該底板的該固定孔，并凸出于該底板的下表面；開口卡環設置于該底板下表面，可由該固定栓側面卡入并夾持該固定栓，其中該柱體與該開口卡環可上下夾持住該底板，而固定該支撐柱。
綜合以上所述，本發明所提供的直下式背光模組及其支撐柱利用其固定栓穿過背光模組的底板后，使用開口卡環藉由一簡單的卡入動作，即可完成支撐柱的組裝，簡化了直下式背光模組的組裝步驟，并縮短了組裝所需的時間。而固定栓的上碟片與固定孔密實地相結合，且支撐柱的錐盤以及開口卡環上下夾持住底板，這使得支撐柱得以穩固地與底板相結合，不致于產生松動或滑動，并同時確保了支撐柱可提供背光模組一穩固的支撐能力。此外，本發明藉由錐盤以及錐柱的斜面以將燈管所發出的光線射向錐盤的正上方，因此改善了支撐柱所造成的暗影，使背光模組整體的亮度更為平均。
圖1為液晶面板與直下式背光模組側剖面圖；圖1A為公知具有w形彎曲燈管的背光模組；圖2顯示公知技術中一種典型的支撐柱結構；圖3顯示公知技術中另一種典型的支撐柱結構；圖4為本發明背光模組側剖面視圖；圖4A為本發明背光模組的支撐柱立體分解圖；圖4B為本發明背光模組的支撐柱立體組合圖；圖4C為本發明背光模組的支撐柱底視圖；以及圖4D顯示本發明具有特定斜面的錐盤與錐柱的支撐柱。
附圖標號說明10、液晶面板 20、50、背光模組 22、框架 221、52、底板223、側壁 24、54、燈管 26、56、擴散板28、53、反射片30、40、60、支撐柱 32、螺絲 402、卡合柱 404、彈簧圈406、卡勾 42、套環 522、固定孔 62、柱體622、錐柱 624、錐盤 64、固定栓642、上碟片644、短柱 646、下碟片648、定位缺口 66、開口卡環662、開口臂664、定位片d、長度 L1、錐頂直徑
L2、L3、L4、錐底直徑 α、第一夾角β、第二夾角具體實施方式
藉由附圖及以下詳細的描述，將可輕易的了解上述內容及此項發明的諸多優點，其中請參照圖4，圖4為本發明背光模組側剖面視圖。背光模組50包括一底板52、一反射片53、一燈管54、一擴散板56以及本發明的支撐柱(supportingcone)60。其中底板52位于燈管54下方，擴散板56位于燈管54上方，反射片53鋪射于底板52上表面，而支撐柱60固定于底板52中，以向上支撐擴散板56，在底板52中并設置一固定孔522，用來固定支撐柱60。
如圖4所示，支撐柱60包括一柱體(cone body)62、一固定栓64以及一開口卡環66。柱體62豎立于底板52與擴散板56之間，且柱體62更包括一錐柱(sharp cone)622以及一錐盤(plate cone)624，錐柱622頂端向上頂觸擴散板56下表面，用以支撐住擴散板56；而錐盤624連接于錐柱622下方，且錐盤624的切面半徑大于固定孔522內徑，因而無法通過固定孔522且貼覆于底板52上表面。固定栓64連接于柱體62底端(錐盤622下表面)，可穿過底板52的固定孔522，并凸出于底板52的下表面。開口卡環66則設置于底板52下表面，可由固定栓64側面卡入并夾持固定栓64。如圖4所示，當開口卡環66已卡入并夾持固定栓64后，柱體62(錐盤622)與開口卡環66可上下夾持住底板52，而將支撐柱60固定于底板52中。
請參照圖4A以進一步了解本發明，圖4A為本發明背光模組的支撐柱立體分解圖，此處將說明支撐柱60與背光模組底板之間相互固定的方式。由立體圖中可清楚看出，支撐柱60下端的固定栓64更包含一上碟片(disc)642連接于柱體62下表面、一短柱(pillar)644連接于上碟片642下表面，以及一下碟片646連接于短柱644下表面。而開口卡環66為一Ω形的開口環，具有二開口臂662以使開口卡環66受力時可外張而增加開口大小，藉由開口大小的增加以使開口卡環66由固定栓64側面卡入，并隨后夾持固定栓64。開口卡環66卡入固定栓64之后，夾持固定栓64中央部分的短柱644。其中短柱644的切面半徑小于碟片642的切面半徑，且下碟片646的切面半徑大于短柱644的切面半徑，因此開口卡環66將受限于上、下碟片642、646而無法由上或下脫離固定栓64。關于開口卡環66與固定栓64的結合情形則可參照圖4B，圖4B為本發明背光模組的支撐柱立體組合圖。
在本發明一較佳實施方式中，開口卡環66更具有一凸出的定位片664，自開口卡環66的環型部位向下方延伸，下碟片646更具有一相對應的定位缺口648，可容置定位片664，藉由定位片664以及定位缺口648的結合作用，開口卡環66可定位于固定栓64上(如圖4C所示)，免除因旋轉而導致松動的情形。此外，在組裝支撐柱60的時候，定位片664亦有方便手持的功能，加工人員以手指持住定位片664，以便將開口卡環66的開口朝向固定栓64以進行卡入的動作。經由對本發明支撐柱實際的組裝試驗已證實，定位片664的設計的確有助于加工人員捉取并且將開口卡環卡入支撐柱，且在支撐柱大量組裝過程中，該設計的確縮短了整體的組裝時間。
而為了使支撐柱與底板之間相互的固定更為穩固，在本發明較佳的實施方式中，使固定栓64的上碟片642的厚度恰好等于背光模組50的底板52的厚度(如圖4所示)。換句話說，此較佳實施方式使得上碟片642可密實地結合于固定孔522之中。如此一來，配合柱體62(錐盤622)以及開口卡環66對底板52的上下夾持，支撐柱60與底板52之間相互的固定無論在縱方向或橫方向皆可相當穩固。
在另一實施方式中，固定栓64的上碟片642的厚度小于底板52的厚度。當固定栓64通過底板52的固定孔522，且錐盤624貼覆于底板52上時，下碟片646以及部分的短柱644會凸出于底板52的下表面。在此實施方式中，只要使開口卡環66具有足夠的厚度，可密實地結合于底板52以及下碟片646之間，則同樣可以達到使支撐柱60穩固地固定于底板52中的目的。
在圖2公知技術中，因需要使用螺絲加以鎖固支撐柱，因此支撐柱的柱體必需具有一定的體積以容納螺絲；而本發明利用支撐柱底端的固定栓以和底板進行結合，不需要螺絲，因此可較公知技術進一步地縮減支撐柱柱體的體積，如圖4D所示，公知技術較大體積的柱體(虛線所示)可縮減為本發明較小體積的柱體62。
并且，本發明進一步對縮減體積的柱體62加以設計，使得柱體62形成具有特定斜面的錐柱622以及錐盤624，如圖4D所示，底板52以及錐盤624的斜面之間具有預定的第一夾角α，錐盤624的斜面以及錐柱622的斜面之間具有預定的第二夾角β，藉由此二特定斜面，燈管54所發出的光線可在錐盤624的斜面以及錐柱622的斜面連續地反射而射向錐盤624的正上方。如此一來，本發明改善了公知支撐柱所造成的暗影問題，雖然錐盤624立于底板52之上將無可避免的影響反射片53反射光線，因而造成公知的暗影區(錐底直徑L4所涵蓋的范圍)，然而錐盤624以及錐柱622可將光線導向公知的暗影區，以補足擴散板56在錐底直徑L4所涵蓋的范圍內的入射光線，使得背光模組亮度的均勻性大幅提升。其中，第一夾角α介于5°～30°，而第二夾角β介于100°～120°。
綜合以上所述，本發明所提供的支撐柱利用其固定栓穿過背光模組的底板后，使用開口卡環藉由一簡單的卡入動作，即可完成支撐柱的組裝，簡化了直下式背光模組的組裝步驟，并縮短了組裝所需的時間。而固定栓的上碟片與固定孔密實地相結合，且支撐柱的錐盤以及開口卡環上下夾持住底板，這使得支撐柱得以穩固地與底板相結合，不致于產生松動或滑動，并同時確保了支撐柱可提供背光模組一穩固的支撐能力。此外，本發明藉由錐盤以及錐柱的斜面以將燈管所發出的光線射向錐盤的正上方，因此改善了支撐柱所造成的暗影，使背光模組整體的亮度更為平均。
雖然本發明已以具體實施例揭示，但其并非用以限定本發明，任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和范圍的前提下所作出的等同組件的置換，或依本發明專利保護范圍所作的等同變化與修飾，皆應仍屬本專利涵蓋之范疇。
權利要求
1.一種背光模組的支撐柱，其特征在于，所述背光模組至少包括一底板、一燈管、一擴散板以及該支撐柱，其中該底板位于該燈管下方，該擴散板位于該燈管上方，而該支撐柱固定于該底板中，以向上支撐該擴散板，在該底板中并設置一固定孔，用來固定該支撐柱，該支撐柱包括一柱體，豎立于該底板與該擴散板之間，其頂端向上頂觸該擴散板下表面，用以支撐住該擴散板；一固定栓，連接于該柱體底端，穿過該底板的該固定孔，并凸出于該底板的下表面；以及一開口卡環，設置于該底板下表面，可由該固定栓側面卡入并夾持該固定栓，其中該柱體與該開口卡環可上下夾持住該底板，而固定該支撐柱。
2.如權利要求1所述的背光模組的支撐柱，其特征在于，所述柱體更包括一錐柱，其頂端頂觸于該擴散板下表面，用以支撐該擴散板；以及一錐盤，連接于該錐柱下方，該錐盤貼覆于該底板上，其中該燈管所發出的光線可在該錐盤的斜面以及該錐柱的斜面產生連續反射而射向該錐盤的正上方。
3.如權利要求1所述的背光模組的支撐柱，其特征在于，所述固定栓更包括一上碟片，連接于該柱體下表面，該上碟片的厚度小于或等于該底板的厚度；一短柱，連接于該上碟片下表面，該短柱的切面半徑小于該上碟片的切面半徑；以及一下碟片，連接于該短柱下表面，該下碟片的切面半徑大于該短柱的切面半徑；當該固定栓通過該底板的固定孔，且該柱體下表面貼覆于該底板上時，該下碟片以及部分的該短柱會凸出于該底板的下表面。
4.如權利要求1所述的背光模組的支撐柱，其特征在于，所述開口卡環為一Ω形的開口環，具有二開口臂以使該開口卡環受力時可外張而增加開口大小，以使該開口卡環由該固定栓側面卡入并夾持該固定栓。
5.如權利要求1所述的背光模組的支撐柱，其特征在于，所述開口卡環更具有一凸出的定位片，該定位片自該開口卡環的環型部位向下方延伸，該下碟片更具有一相對應的定位缺口，可容置該定位片，藉由該定位片以及該定位缺口的結合作用，該開口卡環可定位于該固定栓上。
6.如權利要求2所述的背光模組的支撐柱，其特征在于，所述底板以及該錐盤的斜面之間具有預定的一第一夾角，該錐盤的斜面以及該錐柱的斜面之間具有預定的一第二夾角，藉此該燈管所發出的光線可在該錐盤的斜面以及該錐柱的斜面連續地反射而射向該錐盤的正上方。
7.如權利要求6所述的背光模組的支撐柱，其特征在于，所述第一夾角介于5°～30°，該第二夾角介于100°～120°。
8.一種直下式背光模組，其特征在于，所述背光模組包括一燈管；一底板，位于該燈管下方，該底板中并設置一固定孔；一擴散板，位于該燈管上方；以及一支撐柱，藉由該固定孔而固定于該底板中，以向上支撐該擴散板，該支撐柱包括一柱體，豎立于該底板與該擴散板之間，其頂端向上頂觸該擴散板下表面，用以支撐住該擴散板；一固定栓，連接于該柱體底端，穿過該底板的該固定孔，并凸出于該底板的下表面；以及一開口卡環，設置于該底板下表面，可由該固定栓側面卡入并夾持該固定栓，其中該柱體與該開口卡環可上下夾持住該底板，而固定該支撐柱。
9.如權利要求8所述的背光模組，其特征在于，所述柱體更包括一錐柱，其頂端頂觸于該擴散板下表面，用以支撐該擴散板；以及一錐盤，連接于該錐柱下方，該錐盤貼覆于該底板上，其中該燈管所發出的光線可在該錐盤的斜面以及該錐柱的斜面產生連續反射而射向該錐盤的正上方。
10.如權利要求8所述的背光模組，其特征在于，所述固定栓更包括一上碟片，連接于該柱體下表面，該上碟片的厚度小于或等于該底板的厚度；一短柱，連接于該上碟片下表面，該短柱的切面半徑小于該上碟片的切面半徑；以及一下碟片，連接于該短柱下表面，該下碟片的切面半徑大于該短柱的切面半徑，當該固定栓通過該底板的固定孔，且該柱體下表面貼覆于該底板上時，該下碟片以及部分的該短柱會凸出于該底板的下表面。
全文摘要
一種直下式背光模組及其支撐柱，背光模組的支撐柱設置于背光模組的底板與擴散板間，以向上支撐住擴散板，在底板中并設置一固定孔，用來固定該支撐柱。該支撐柱包括一錐柱、一錐盤、一固定栓以及一開口卡環。錐柱頂端頂觸于該擴散板下表面，用以支撐擴散板；錐盤連接于錐柱下方，并貼覆于底板上。背光模組中燈管所發出的光線可在錐盤的斜面以及錐柱的斜面產生連續反射而射向錐盤的正上方。固定栓連接于錐盤下表面，并穿過底板的該固定孔而凸出于底板下表面。開口卡環設置于底板下表面，可由固定栓側面卡入并夾持固定栓，其中錐盤與開口卡環可上下夾持住底板，支撐柱可穩固地與底板相結合，提供背光模組一穩固的支撐能力。
文檔編號G02F1/13357GK1584706SQ20041004553
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月28日 優先權日2004年5月28日
發明者賴清坤, 賴冠州 申請人:友達光電股份有限公司