CN1727961A - 可避免直下式背光模块的扩散板翘曲的固定机构 - Google Patents

Abstract

一种固定机构，应用于一背光模块内以避免扩散板翘曲，该固定机构至少包括：一支持件，其具有一支柱，该支柱两端分别连接有一维持部和一固定部，该扩散板位于该支持件的维持部的上方；和一黏性体，其位于该支持件的维持部上，以该黏性体的黏力拉住该扩散板。

Description

可避免直下式背光模块的扩散板翘曲的固定机构

技术领域

本发明涉及一种设置于直下式背光模块内的固定机构，且特别涉及一种可避免直下式背光模块的扩散板翘曲的固定机构。

背景技术

由于液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有体积薄、重量轻、耗电量少以及无辐射污染等特性，于近年来日渐被广泛使用。液晶显示屏幕(LCD)由一显示单元(display unit)、一背光模块、一具有框架的壳体组装而成。显示单元包括一显示面板(display panel)，可处理数据信号的电路板和支撑用的薄膜封装(Tape Carrier Package，TCP)等。

背光模块位于显示单元下方，用以提供均匀的光源给LCD的显示单元。光源的提供方式又可分为侧光式背光模块或直下式背光模块。一般而言，20时以下产品采用的光源方式主要是利用侧边的线光源(CCFL)或点光源(LED)，再以导光板及扩散膜(增亮用光学膜)等膜片提高光的均匀性及发光效率，所使用的灯管数约为2-8根。LCD TV对亮度及广视角特性要求较高，因此直下式将成为大型监视器(Monitor)与电视(TV)的主流，虽然相对于侧光源，直下式所使用的灯管数量较多，但直下式的光线由正下方直接射入，其光源的平面均匀化只需由扩散板(和扩散膜)来完成即可，而不需要导光板的导引，就整体组装而言，直下式具有较少的组装零件。

请参照图1，图1是显示一种传统直下式背光模块的剖面示意图。直下式背光模块至少包括：一壳体10、一反射板12、光源14、一扩散板16和多张扩散膜18。直下式的线光源(如U形灯管)14排列在壳体10内，利用扩散板16和扩散膜18将灯管的线光源转变为平面光源。而设置在壳体10底面的反射板12，例如一铝板，则可将杂散光能反射至显像出光面，以提升整体光能效率。背光模块组装后再与显示单元(未显示)组合，即可完成液晶显示屏幕。

目前扩散板的材质多以工程塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯(Poly MethylMethacrylate，PMMA)、MS树脂、或是聚碳酸酯板(Polycarbonate，PC)为主。PMMA、MS具有优选的光学特性与抗UV效果，而且成本较便宜，但是在吸湿程度上远大于PC材料，在高温高湿的环境下容易因扩散板吸湿变形翘曲与显示面板(Panel)干涉而造成显示画面产生水波纹(Pooling)现象。至于吸湿性较小的PC，则是在抗黄化上的表现较差，且材料成本较高。

请参照图2，图2是显示扩散板因吸湿而变形翘曲的示意图。其中背光模块的壳体在图2中被省略。扩散板16与灯管接近的底面因直接受光源照射受热，水分蒸发较快；而与显示面板(Panel)21紧接的另一面则热度较低，因此水分蒸散较慢。两面的水分蒸散速率不同造成扩散板16往显示面板21方向翘曲。一般在扩散板16/扩散膜18与显示面板21之间会预留一间隙(gap)，以提供扩散板16吸湿而变形翘曲的空间。若其翘曲量超过所预留的间隙值，则使用者在启动显示屏幕时，在扩散板16压迫到显示面板21的位置，画面会有水波纹(Pooling)现象产生，影响画面品质。

一般常见的解决方法之一，是利用双面背胶将扩散板16固定在背光模块的壳体处，以保持扩散板16的平整度；然而此种方式有组装不易(将双面背胶固定于壳体)和成本提高(黏贴双面背胶人工成本)的缺点。另一常见的解决方法是在背光模块的壳体四周围形成凹槽来置放扩散板16，然而此方式会使得扩散板16中间有极大面积悬空于光源上方，容易因吸湿后在中央区域产生较大的膨胀变形。无论是何种解决方式，当扩散板16变形量超过显示面板(panel)与扩散板16之间的间隙时，则会使得扩散板压预到显示面板(panel)而产生水波纹(Pooling)，如图2所示。在实际应用设计上，吸湿变形量越大，显示面板与扩散板之间所必须预留的间隙就越大，而因此增加整个显示元件的厚度。

因此，如何减少背光模块中扩散板在高温高湿中所产生的吸湿变形量，以同时达到显示元件厚度较薄的产品期望，实为业界研发的一重要目标。

发明内容

鉴于此，本发明的目的就是提供一种可避免直下式背光模块的扩散板翘曲的固定机构，利用固定机构使扩散板在吸湿后仍维持在甚小幅度的变形，避免压迫到显示面板而产生水波纹。

根据本发明的目的，提出一种固定机构，该固定机构应用于一背光模块内，其中背光模块具有一扩散板，该固定机构至少包括：一支持件，具有一支柱，支柱两端分别连接有一维持部和一固定部，该扩散板位于支持件的维持部的上方；和一黏性体，位于支持件的该维持部上，以黏性体的黏力拉住扩散板。

根据本发明的目的，还提出一种显示元件，该显示元件至少包括：一显示面板；和一背光模块。该背光模块包括：一壳体(metal rear)，用以放置背光模块的多个光学元件(Back Light Components)，该壳体具有一框架(housing)；和一扩散板(diffuser plate)，置放于框架上，并利用设置在壳体内至少一固定机构，以避免扩散板的变形翘曲。该固定机构至少包括：一支持件，具有一支柱，支柱两端分别连接有一维持部和一固定部，该扩散板位于支持件的维持部的上方；和一黏性体，位于支持件的维持部上，以黏性体的黏力拉住扩散板。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1是显示一种传统直下式背光模块的剖面示意图。

图2是显示扩散板因吸湿而翘曲的示意图。

图3A是显示本发明一优选实施例的设置于背光模块上的固定机构的示意图。

图3B是显示图3A中固定机构的放大示意图。

图4A是显示本发明优选实施例中支持件各部位的咬花实验的示意图。

图4B是显示本发明优选实施例中支持件的光路示意图。

图5A～5C是显示本发明优选实施例中倒角实验的示意图。

图6是显示本发明的测量扩散板变形量的示意图。

图7是在使用PMMA扩散板，且未使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与点灯时间的关系图(步骤1)。

图8是在使用MS扩散板，且未使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与点灯时间的关系图(步骤1)。

图9是在使用MS扩散板，且未使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与关灯后静置时间的关系图(步骤2)。

图10是在使用MS扩散板，并使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与点灯时间的关系图(步骤1)。

图11是在使用MS扩散板，并使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与关灯后静置时间的关系图(步骤2)。

附图标记说明：

10、30：壳体

12、32：反射板

14、40、64：光源

16、36、66：扩散板

18：扩散膜

21：显示面板

31：框架

33：支持件

331：支柱

333：维持部

335：固定部

325：卡合件

3331：维持部的正面

3332：维持部的背面

35：点胶范围

62：透明压克力(PMMA)板

65：探针

C1、C2、C3：倒角

具体实施方式

固定机构

图3A是显示本发明一优选实施例的设置于背光模块上的固定机构的示意图。请同时参照图3B，该图是显示图3A中固定机构的放大示意图。图3A的背光模块包括一壳体(Metal rear)30，该壳体30具有一框架(housing)31，用以放置背光模块的多个光学元件(Back Light Components)(未显示)。壳体30底面优选地具有一反射板32。本发明在壳体内设置至少一固定机构，再放上扩散板36，以减少扩散板36因高温吸湿所产生变形翘曲。固定机构包括支持件33和一黏性体(未显示)。如图3B所示，支持件33具有一支柱331，支柱331两端分别连接有一维持部333和一固定部335，其中扩散板36位于维持部333的上方，固定部335则固定于壳体30的底面，例如反射板32上具有多个卡合件325，用以活动式地固定固定部335。而黏性体，例如黏胶(，稍后会有进一步讨论)，则位于支持件33的维持部333上。另外，本领域中的普通技术人员当然可理解除了此实施例所提出的卡合件325外，固定部335亦可利用其它固定方式。

因此，本发明的固定机构除了可支撑扩散板36的重量，避免其悬空于壳体30处外，当扩散板36因高温吸湿而欲朝面板方向拱起时，黏性体的黏力可拉住扩散板36，进而减少变形量。

扩散板36的材质，不论是聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methyl Methacrylate，PMMA)、MS树脂、或是聚碳酸酯板(Polycarbonate，PC)材质，均可应用本发明的固定机构以减少其吸湿变形量。

另外，在优选实施例中，以透明的PMMA作为支持件33的材质并且经过咬花实验和倒角实验，这是可使背光模块内的支持件33所产生的阴影改善的一种方式。

咬花实验

请参照图4A，该图是显示本发明优选实施例中支持件各部位的咬花实验的示意图。支持件33的支柱331两端分别连接维持部333和固定部335，其中固定部335与反射板32接触，维持部333的背面3332与支柱331直接连接，维持部333的正面3331则点上黏胶后(黏胶的大小例如点胶范围35所示)与扩散板36接触。

在咬花实验中，分别在支持件33的不同面上咬花(雾化处理)，然后再将支持件33置于背光模块内，观察是否有阴影产生，其结果如表一。

表一

咬花位置	维持部333的正面3331	维持部333的背面3332	正面3331和背面3332	支柱331表面
					观察阴影	产生圆区块阴影	产生圆区块阴影	产生圆区块阴影	支柱331圆点阴影消除，但外围切线仍可见

图4B是显示本发明优选实施例中支持件的光路示意图。由于光经过不同的介质会产生不同的路径，空气为一疏介质，支持件33为一密介质，当光源40的光线抵达并进入支持件33的固定部335时，光由疏介质到密介质，因此入射角大于出射角，光线在支柱331内一连串的反射后自维持部333抵达扩散板36。此种光路引导往上的方式可达到消除阴影的目的。

另外，图4中支持件33的固定部335面积较大，维持部333面积较小，光线穿透透明的固定部335遇到反射板32后，往维持部333方向反射上去，进而消除阴影。

由实验可知：支柱331咬花可改善因背光所产生的阴影；透明的固定部335面积大于维持部333也是改善阴影的一种方式。以下倒角实验将进一步研究如何改善外围切线阴影。

倒角实验

请参照图5A～5C，该图是显示本发明优选实施例中倒角实验的示意图。在此实验中，在支持件33的维持部333的边缘形成不同形状的倒角，并观察是否产生外围切线阴影。

当倒角如图5A的C1所示，倒角外围有阴影产生。

当倒角如图5B的C2所示，倒角外围有阴影产生。

当倒角如图5C的C3所示，倒角外围的阴影几乎消除。另外，支撑平面处的亮度较亮，在将扩散膜置于扩散板36上方后可获得改善。

黏性体选用和应用效果

I.双面胶：贴覆平面性不佳，容易产生气泡，且透过背光会有色泽不均的情形。

II.氯仿：流动性高，出量不好控制，且具有毐性，长期吸入有碍健康。

III.AB胶：固化时间太长，须时约1小时，应用费时。

IV.瞬间胶：实验选用LOCTITE 4860(由乐泰(LOCTITE)公司供应)，固化时间只需3～5分钟，且透光性佳，应用效果良好。

综合上述，本发明的固定机构的支持件33，优选条件为：选用透明材质，与扩散板36接触的平面为透明光滑面，平面边缘(倒角处)为直角，及支柱部分需做雾化处理(咬花，增加光线反射机率)。而本发明的固定机构的黏性体则优选地采用瞬间胶LOCTITE 4860(乐泰(LOCTITE)公司供应)。

以下实验使用探针式仪器，以测量扩散板中心变形量的方式，比较使用本发明的固定机构前后的变形差异。

应用本发明的固定机构前后扩散板中心变形量的差异

请参照图6，该图是显示本发明的测量扩散板变形量的示意图。在此实验中，使用17”液晶显示屏幕作为测试环境，并且以透明压克力(PMMA)板62取代液晶面板，仿真原本液晶显示屏幕的封闭环境，方便钻孔的透明压克力(PMMA)板62，使探针65能顺利进入测量。如第6图所示，探针65抵住扩散板66的中心以进行变形量的测量。另外，利用固定治具取代原先的LCD Monitor底座固定方式，改善液晶显示屏幕底座原先的固定方式所造成的摇晃。

实验时，取PMMA或MS材质的扩散板66，静置于条件为50℃/90％湿度的空间，使其吸湿饱和，再组立于液晶显示屏幕中，点灯观察其最大变形量。点灯后观察探针式仪器上数据变化的情形并加以记录。

测量时，步骤1(Step1)代表：测量刚组立好的液晶显示屏幕，点灯测量扩散板66的变形量(ΔD)。步骤2(Step2)代表：待步骤1关灯后静置12小时(或12小时以上)，再点灯测量扩散板66变形量(ΔD)，以模拟使用者真实的使用情况。实验结果如下。

图7为使用PMMA扩散板，且未使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与点灯时间的关系图(步骤1)。结果显示：在没有固定装置(支持件和黏性体)的情形下，点灯30分钟后，PMMA扩散板66的中心即产生1.2mm的变形量，且随着点灯时间增加，扩散板66的变形量亦随之产生剧烈变化。

图8为使用MS扩散板，且未使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与点灯时间的关系图(步骤1)。结果显示：开始点灯后，MS扩散板66的中心先凹向灯源64，点灯时间2小时后，逐渐朝压克力(PMMA)板62变形(此与MS材质本身的特性有关)；然而随点灯时间增加，扩散板66的变形量亦随之增加。

图9为使用MS扩散板，且未使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与关灯后静置时间的关系图(步骤2)。结果显示：开始关灯后，MS扩散板66的变形量从最初的1.00mm回复至约0.3mm。

图10为使用MS扩散板，并使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与点灯时间的关系图(步骤1)。结果显示：开始点灯后，MS扩散板66由于有本发明的支持件和黏胶的作用，不会有内凹的情形产生，且在点灯后30分钟，虽然仍有吸湿变形的状况产生，但变形量不超过0.3mm，且随点灯时间增加，甚至点灯1035分钟(约17.25小时)，扩散板66的变形量亦控制在0.3mm到0.2mm之间。

图11为使用MS扩散板，并使用本发明的固定装置时，扩散板的变形量与关灯后静置时间的关系图(步骤2)。结果显示：开始关灯后，MS扩散板66的变形量亦控制在0.25mm到0.2mm之间。

因此，由上述实验结果可知：应用本发明的固定机构可减少扩散板的变形量，进而使液晶显示面板的整体厚度变薄。

以上，虽然以背光模块中设置一组固定机构为实施例做说明，但是本发明并非被限定于此实施形态，两组以上亦可应用。另外本领域中的普通技术人员当然可考虑到其它实施例，例如黏性体的选用或支持件的外型，皆不脱离本发明提出的特征。再者，本领域中的普通技术人员应可理解，固定机构的支持件除了如实施例所提出的卡合件325做固定外，也可使用其它方式固定，并不会对本发明的特征造成影响。

上所述，虽然本发明已以优选实施例公开如上，然而，其并非用以限定本发明，本领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当然可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (24)

1.一种固定机构，应用于一背光模块内，其中所述背光模块具有一扩散板，所述固定机构至少包括：

一支持件，其具有一支柱、所述支柱两端分别连接有一维持部和一固定部，所述扩散板位于所述支持件的所述维持部的上方；和

一黏性体，其位于所述支持件的所述维持部上，以所述黏性体的黏力拉住所述扩散板。

2.如权利要求1所述的固定机构，其中所述背光模块具有一壳体，所述壳体底部具有一反射底面和多个灯管，所述支持件的所述固定部固定于所述反射底面上。

3.如权利要求2所述的固定机构，其中所述反射底面上具有多个卡合件，用于以活动式地固定所述固定部。

4.如权利要求1所述的固定机构，其中所述支持件为透明材质。

5.如权利要求4所述的固定机构，其中所述支持件为聚甲基丙烯酸甲酯材质。

6.如权利要求4所述的固定机构，其中所述支持件的所述支柱被施加雾面处理。

7.如权利要求4所述的固定机构，其中所述支持件的所述支柱具有咬花．

8.如权利要求1所述的固定机构，其中所述支持件以注入模制工艺一体成形。

9.如权利要求1所述的固定机构，其中所述支持件的所述维持部为一透明光滑平面。

10.如权利要求1所述的固定机构，其中所述黏性体优选为瞬间胶。

11.如权利要求1所述的固定机构，其中所述扩散板为聚甲基丙烯酸甲酯材质。

12.如权利要求1所述的固定机构，其中所述扩散板为MS树脂材质。

13.一种显示元件，至少包括：

一显示面板；和

一背光模块，

所述背光模块包括：

一壳体，用以放置所述背光模块的多个光学元件，所述壳体具有一框架；和

一扩散板，被设置在所述框架上，并且一固定机构被设置在所述壳体内的，用于减少所述扩散板的变形翘曲，

所述固定机构至少包括：

一支持件，其具有一支柱，所述支柱两端分别连接有一维持部和一固定部，所述扩散板位于所述支持件的所述维持部的上方；和

一黏性体，其位于所述支持件的所述维持部上，以所述黏性体的黏力拉住所述扩散板。

14.如权利要求13所述的显示元件，其中所述壳体底部还具有一反射底面，所述支持件的所述固定部固定于所述反射底面上。

15.如权利要求14所述的显示元件，其中所述反射底面上具有多个卡合件，用以活动式地固定所述固定部。

16.如权利要求13所述的显示元件，其中所述支持件为透明材质。

17.如权利要求13所述的显示元件，其中所述支持件为聚甲基丙烯酸甲酯材质。

18.如权利要求13所述的显示元件，其中所述支持件的所述支柱被施加雾面处理。

19.如权利要求13所述的显示元件，其中所述支持件的所述支柱具有咬花．

20.如权利要求13所述的显示元件，其中所述支持件以注入模制工艺一体成形。

21.如权利要求13所述的显示元件，其中所述支持件的所述维持部为一透明光滑平面。

22.如权利要求13所述的显示元件，其中所述黏性体优选为瞬间胶。

23.如权利要求13所述的显示元件，其中所述扩散板为聚甲基丙烯酸甲酯材质。

24.如权利要求13所述的显示元件，其中所述扩散板为MS树脂材质。

Images