专利名称：直下式背光模组及其支撑柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示技术中的直下式背光模组及其支撑柱。
背景技术：
液晶显示(LCD)技术一向被应用于笔记型电脑、移动电话、数码相机、摄录影机、PDA等携带式的电子产品中。除了这些较小型的携带式的产品之外，近来大尺寸的液晶面板制造技术也日渐成熟。例如，桌上型液晶显示器正逐渐取代CRT屏幕。液晶电视挟其体积轻巧的优势，目前也正在市场上与传统电视竞争。液晶面板(LCD panel)为此领域中最关键的显示元件，然而其本身并不发光，需要藉由一背光源的设置才得以进行显示。现今已存在有许多种背光源技术，而在大尺寸(约20英寸以上)的液晶显示器产品中，经常使用直下式背光模组(bottom lighting module)，以作为液晶面板的背光源。
请参照图1，图1为液晶面板与直下式背光模组侧剖面图。如上所述，液晶面板10为一不发光的显示元件，需要由背光模组20提供液晶面板10一背光源，以使使用者可看见液晶面板所要显示的影像。背光模组20包括一框架22、复数支灯管24以及一扩散板26。框架为一底板221以及底板边缘复数个向上延伸的侧壁223所构成的浅槽结构。扩散板26与底板221相对应而架设于框架22边缘的侧壁223上端。复数支灯管24设置于扩散板26的下方，以选定的间距分布排列底板221上。如图1所示，由于复数支灯管24摆置于液晶面板10的正下方，因此此种背光模组20一般被称为直下式背光模组(bottom lightingmodule)。一般而言，底板221的上表面还会铺设反射片28或是涂布反射表层，用来防止灯管24发出的光线逸散，并使光线得以反射至扩散板26。
复数支灯管24以选定的间距分布排列，为了使光线能平均散布于框架22以及扩散板26之间的空间中，在另一公知技术中，亦有将单一支灯管予以弯曲(例如弯曲成W形，如图1A所示)，以达到与复数支灯管相同效果的实施方法。至于扩散板26通常为可透光的树脂材质，其中设置有数个扩散图案(pattern)，以使光线在扩散板26中产生散射后再射出扩散板26，藉此，背光模组20提供给液晶面板10的光线具有均匀的亮度。使用者在观看液晶面板10的时候，不致于因为看到灯管24的形状而产生亮度不均的感觉。
然而，随着液晶显示器尺寸的加大，背光模组在扩散板的部分产生了亟待解决的问题。请参照图1，液晶面板10以及背光模组20的尺寸加大后，其中的扩散板26也会加大，并会具有较重的重量。扩散板26若仍然仅由框架22的侧壁223支撑，则其增加的重量会导致扩散板26的中央部分向下凹陷。但，值得注意的是，扩散板26原本为了使得光线能够均匀地射向液晶面板10而具有预定的光学设计，向下凹陷则会导致扩散板26预定的光学设计产生改变，而影响光线的均匀性。此外，由树脂材质所形成扩散板26亦有因为持续承受自身的重量而产生破裂的可能，或者，扩散板26与框架侧壁223的结合，也会因为无法承受扩散板26的重量而产生松动，影响背光模组20的组装品质。
因此，公知的技术中，往往会在扩散板26与底板221之间竖立复数个支撑柱，以便向上顶住扩散板26，避免扩散板26向下凹陷，并增加背光模组20组装的稳固性。
请参照图2，图2显示公知技术中一种典型的支撑柱结构。一般而言，公知技术中往往会将支撑柱30设计成圆锥状的结构。设计成圆锥状结构的理由主要是一扩散板26与支撑柱30接触的部分光线无法入射，因此使支撑柱30顶端与扩散板26接触的顶面，具有较小的切面直径L1，将有助于减少支撑柱30顶端遮蔽入射光线的情形；另一方面，为了将支撑柱30锁固于底板221上，在支撑柱30的锥底往往设有螺孔，以便用螺丝32由底板221的下表面，贯穿底板221与反射片28并旋入支撑柱30锥底的螺孔中，进而将支撑柱30锁固于底板221上。在此种情形下，由于尚需在支撑柱30锥底形成螺孔，因此整个支撑柱30的锥底往往会设计成具有较大的锥底直径L2。
然而，目前在背光模组的组装程序上，关于支撑柱的组装并无相对应的自动化设备，需要以人工组装，因此此种以螺丝锁固支撑柱的方式在背光模组大量生产的过程中会造成组装步骤与时间成本的增加。因此，在公知技术中亦衍生出了另一种型式的支撑柱。
请参照图3，图3显示公知技术中另一种典型的支撑柱结构。支撑柱40与图2的支撑柱30的主要差异在于其与底板221的结合方式。支撑柱40利用与一套环42的卡合的来取代图2中以螺丝锁固的结合方式。如图中所示，支撑柱40的锥底具有一向下延伸的卡合柱402，卡合柱402的切面直径小于支撑柱的锥底直径L3，并有一弹簧圈404圈绕在卡合柱402上，而卡合柱402的底部具有一外张的卡勾406，卡勾406与卡合柱402共同构成一类似锚状的结构。另一方面，在底板221中并设置了与支撑柱40相对应的卡合孔。在进行组装时，可将卡勾406以及卡合柱402向下穿过底板221的卡合孔，此时弹簧圈404会因为外径大于卡合孔而被阻挡于底板221上表面，卡勾406穿出底板221下表面后，接着再继续向下受力变形而穿过套环42，此时弹簧圈404会因为无法穿过卡合孔44而被支撑柱锥底以及底板221挤压，在卡勾406完全通过套环42之后，卡勾406便会因为弹性作用而恢复原状并勾住套环42，使套环42无法脱出。因此，底板221上方的弹簧圈404与下方的套环42可夹持住底板221。而支撑柱402则可藉此结合在底板221中。
虽然图3的公知技术利用卡合的方式来结合支撑柱以及底板，其便利性优于图2的公知技术利用螺丝锁固的方式。然而，由于图3支撑柱40在固定时利用了弹簧圈404，因此当弹簧圈404受力时，支撑柱40仍然可在一长度d的范围内滑动，其支撑能力明显地不如图2支撑柱30稳固。此外，当弹簧圈404的弹性疲乏时，支撑柱40的支撑能力更可能进而失效。
综合以上所述，图2支撑柱30与图3支撑柱40各有其缺点图2支撑柱30以螺丝锁固的固定方式在背光模组的大量生产过程中造成了组装步骤与时间成本的增加。
图3支撑柱40受力时会滑动，其支撑能力较不稳固，且当其中的弹簧弹性疲乏时，其支撑能力更可能进而失效。
除了上述的缺点之外，图2支撑柱30以及图3支撑柱40在光学性质上还具有一待改进之处。请参照图2以及图3。在任一种公知技术中，虽然其用以固定的方法不尽相同，然而其皆具有一圆锥体的主体，利用面积较小的锥顶(锥顶直径L1所涵盖的范围)以支撑住扩散板26。但是如图2以及图3所示，锥底直径L2以及L3所涵盖的范围内，支撑柱会阻碍光线由反射片28向上反射，相对于其它部分而言，L2以及L3所涵盖的范围会在扩散板26形成相对的暗影。此为目前各种不同组装方式的支撑柱亟待改进的共同缺点。
因此，对于从事液晶显示器相关领域的研发人员而言，如何使直下式背光模组中的支撑柱组装更为容易、支撑效果更为稳固、以及改善其所造成的亮度不均问题是为目前研发的重要方向。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种直下式背光模组及其支撑柱，其可支撑直下式背光模组中的扩散板。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种直下式背光模组及其支撑柱，以使得背光模组整体的组装品质更为稳固。
本发明要解决的再一技术问题是提供一种直下式背光模组及其支撑柱，其便于组装，可简化直下式背光模组的组装步骤，并缩短组装所需的时间。
本发明要解决的又一技术问题是提供一种直下式背光模组及其支撑柱，支撑柱可稳固地固定于背光模组中，不致于产生松动或滑动。
本发明要解决的又一技术问题是提供一种直下式背光模组及其支撑柱，其可改善支撑柱所造成的暗影以及亮度不均的缺陷。
为此，本发明提供了一种支撑柱，设置于背光模组的底板与扩散板间，以向上支撑住扩散板，底板中并设置一固定孔，用来固定支撑柱。支撑柱包括一柱体、一固定栓以及一开口卡环。柱体竖立于底板与扩散板之间，其顶端向上顶触扩散板下表面，以支撑住扩散板。而固定栓连接于柱体底端，并穿过底板的固定孔而凸出于底板的下表面。开口卡环设置于底板下表面，可由固定栓侧面卡入并夹持固定栓，而柱体与开口卡环则可上下夹持住底板，以固定住支撑柱。
上述的固定栓更包括一上碟片、一短柱以及一下碟片，而上述的开口卡环为一Ω形的开口环，具有二开口臂以使开口卡环受力时可外张而增加开口卡环的开口大小，使开口卡环由固定栓侧面卡入并夹持固定栓的短柱，而下碟片可限制开口卡环，避免开口卡环向下脱离固定栓。此外，上碟片的厚度等于底板的厚度，而上碟片的切面半径等于固定孔的内径，如此一来，上碟片可与固定孔密实地相结合，进而使得支撑柱与底板的结合更为稳固。
上述的柱体更包括一锥柱以及一锥盘。锥柱顶端顶触于扩散板下表面，用以支撑扩散板；锥盘连接于锥柱下方，并贴覆于底板上。锥柱的斜面、锥盘的斜面以及底板之间的夹角经过设计而分别具有预定的角度，使得灯管所发出的光线可在锥盘的斜面以及锥柱的斜面产生连续反射而射向锥盘的正上方。
此外，本发明还提供一种直下式背光模组，包括一灯管、一底板、一扩散板以及一支撑柱，该底板位于该灯管下方，底板中并设置一固定孔，扩散板位于该灯管上方，支撑柱藉由该固定孔而固定于该底板中，以向上支撑该扩散板，该支撑柱包括一柱体、一固定栓、以及一开口卡环，柱体竖立于该底板与该扩散板之间，其顶端向上顶触该扩散板下表面，用以支撑住该扩散板；固定栓连接于该柱体底端，穿过该底板的该固定孔，并凸出于该底板的下表面；开口卡环设置于该底板下表面，可由该固定栓侧面卡入并夹持该固定栓，其中该柱体与该开口卡环可上下夹持住该底板，而固定该支撑柱。
综合以上所述，本发明所提供的直下式背光模组及其支撑柱利用其固定栓穿过背光模组的底板后，使用开口卡环藉由一简单的卡入动作，即可完成支撑柱的组装，简化了直下式背光模组的组装步骤，并缩短了组装所需的时间。而固定栓的上碟片与固定孔密实地相结合，且支撑柱的锥盘以及开口卡环上下夹持住底板，这使得支撑柱得以稳固地与底板相结合，不致于产生松动或滑动，并同时确保了支撑柱可提供背光模组一稳固的支撑能力。此外，本发明藉由锥盘以及锥柱的斜面以将灯管所发出的光线射向锥盘的正上方，因此改善了支撑柱所造成的暗影，使背光模组整体的亮度更为平均。
图1为液晶面板与直下式背光模组侧剖面图；图1A为公知具有w形弯曲灯管的背光模组；图2显示公知技术中一种典型的支撑柱结构；图3显示公知技术中另一种典型的支撑柱结构；图4为本发明背光模组侧剖面视图；图4A为本发明背光模组的支撑柱立体分解图；图4B为本发明背光模组的支撑柱立体组合图；图4C为本发明背光模组的支撑柱底视图；以及图4D显示本发明具有特定斜面的锥盘与锥柱的支撑柱。
附图标号说明10、液晶面板 20、50、背光模组 22、框架 221、52、底板223、侧壁 24、54、灯管 26、56、扩散板28、53、反射片30、40、60、支撑柱 32、螺丝 402、卡合柱 404、弹簧圈406、卡勾 42、套环 522、固定孔 62、柱体622、锥柱 624、锥盘 64、固定栓642、上碟片644、短柱 646、下碟片648、定位缺口 66、开口卡环662、开口臂664、定位片d、长度 L1、锥顶直径
L2、L3、L4、锥底直径 α、第一夹角β、第二夹角具体实施方式
藉由附图及以下详细的描述，将可轻易的了解上述内容及此项发明的诸多优点，其中请参照图4，图4为本发明背光模组侧剖面视图。背光模组50包括一底板52、一反射片53、一灯管54、一扩散板56以及本发明的支撑柱(supportingcone)60。其中底板52位于灯管54下方，扩散板56位于灯管54上方，反射片53铺射于底板52上表面，而支撑柱60固定于底板52中，以向上支撑扩散板56，在底板52中并设置一固定孔522，用来固定支撑柱60。
如图4所示，支撑柱60包括一柱体(cone body)62、一固定栓64以及一开口卡环66。柱体62竖立于底板52与扩散板56之间，且柱体62更包括一锥柱(sharp cone)622以及一锥盘(plate cone)624，锥柱622顶端向上顶触扩散板56下表面，用以支撑住扩散板56；而锥盘624连接于锥柱622下方，且锥盘624的切面半径大于固定孔522内径，因而无法通过固定孔522且贴覆于底板52上表面。固定栓64连接于柱体62底端(锥盘622下表面)，可穿过底板52的固定孔522，并凸出于底板52的下表面。开口卡环66则设置于底板52下表面，可由固定栓64侧面卡入并夹持固定栓64。如图4所示，当开口卡环66已卡入并夹持固定栓64后，柱体62(锥盘622)与开口卡环66可上下夹持住底板52，而将支撑柱60固定于底板52中。
请参照图4A以进一步了解本发明，图4A为本发明背光模组的支撑柱立体分解图，此处将说明支撑柱60与背光模组底板之间相互固定的方式。由立体图中可清楚看出，支撑柱60下端的固定栓64更包含一上碟片(disc)642连接于柱体62下表面、一短柱(pillar)644连接于上碟片642下表面，以及一下碟片646连接于短柱644下表面。而开口卡环66为一Ω形的开口环，具有二开口臂662以使开口卡环66受力时可外张而增加开口大小，藉由开口大小的增加以使开口卡环66由固定栓64侧面卡入，并随后夹持固定栓64。开口卡环66卡入固定栓64之后，夹持固定栓64中央部分的短柱644。其中短柱644的切面半径小于碟片642的切面半径，且下碟片646的切面半径大于短柱644的切面半径，因此开口卡环66将受限于上、下碟片642、646而无法由上或下脱离固定栓64。关于开口卡环66与固定栓64的结合情形则可参照图4B，图4B为本发明背光模组的支撑柱立体组合图。
在本发明一较佳实施方式中，开口卡环66更具有一凸出的定位片664，自开口卡环66的环型部位向下方延伸，下碟片646更具有一相对应的定位缺口648，可容置定位片664，藉由定位片664以及定位缺口648的结合作用，开口卡环66可定位于固定栓64上(如图4C所示)，免除因旋转而导致松动的情形。此外，在组装支撑柱60的时候，定位片664亦有方便手持的功能，加工人员以手指持住定位片664，以便将开口卡环66的开口朝向固定栓64以进行卡入的动作。经由对本发明支撑柱实际的组装试验已证实，定位片664的设计的确有助于加工人员捉取并且将开口卡环卡入支撑柱，且在支撑柱大量组装过程中，该设计的确缩短了整体的组装时间。
而为了使支撑柱与底板之间相互的固定更为稳固，在本发明较佳的实施方式中，使固定栓64的上碟片642的厚度恰好等于背光模组50的底板52的厚度(如图4所示)。换句话说，此较佳实施方式使得上碟片642可密实地结合于固定孔522之中。如此一来，配合柱体62(锥盘622)以及开口卡环66对底板52的上下夹持，支撑柱60与底板52之间相互的固定无论在纵方向或横方向皆可相当稳固。
在另一实施方式中，固定栓64的上碟片642的厚度小于底板52的厚度。当固定栓64通过底板52的固定孔522，且锥盘624贴覆于底板52上时，下碟片646以及部分的短柱644会凸出于底板52的下表面。在此实施方式中，只要使开口卡环66具有足够的厚度，可密实地结合于底板52以及下碟片646之间，则同样可以达到使支撑柱60稳固地固定于底板52中的目的。
在图2公知技术中，因需要使用螺丝加以锁固支撑柱，因此支撑柱的柱体必需具有一定的体积以容纳螺丝；而本发明利用支撑柱底端的固定栓以和底板进行结合，不需要螺丝，因此可较公知技术进一步地缩减支撑柱柱体的体积，如图4D所示，公知技术较大体积的柱体(虚线所示)可缩减为本发明较小体积的柱体62。
并且，本发明进一步对缩减体积的柱体62加以设计，使得柱体62形成具有特定斜面的锥柱622以及锥盘624，如图4D所示，底板52以及锥盘624的斜面之间具有预定的第一夹角α，锥盘624的斜面以及锥柱622的斜面之间具有预定的第二夹角β，藉由此二特定斜面，灯管54所发出的光线可在锥盘624的斜面以及锥柱622的斜面连续地反射而射向锥盘624的正上方。如此一来，本发明改善了公知支撑柱所造成的暗影问题，虽然锥盘624立于底板52之上将无可避免的影响反射片53反射光线，因而造成公知的暗影区(锥底直径L4所涵盖的范围)，然而锥盘624以及锥柱622可将光线导向公知的暗影区，以补足扩散板56在锥底直径L4所涵盖的范围内的入射光线，使得背光模组亮度的均匀性大幅提升。其中，第一夹角α介于5°～30°，而第二夹角β介于100°～120°。
综合以上所述，本发明所提供的支撑柱利用其固定栓穿过背光模组的底板后，使用开口卡环藉由一简单的卡入动作，即可完成支撑柱的组装，简化了直下式背光模组的组装步骤，并缩短了组装所需的时间。而固定栓的上碟片与固定孔密实地相结合，且支撑柱的锥盘以及开口卡环上下夹持住底板，这使得支撑柱得以稳固地与底板相结合，不致于产生松动或滑动，并同时确保了支撑柱可提供背光模组一稳固的支撑能力。此外，本发明藉由锥盘以及锥柱的斜面以将灯管所发出的光线射向锥盘的正上方，因此改善了支撑柱所造成的暗影，使背光模组整体的亮度更为平均。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖之范畴。
权利要求
1.一种背光模组的支撑柱，其特征在于，所述背光模组至少包括一底板、一灯管、一扩散板以及该支撑柱，其中该底板位于该灯管下方，该扩散板位于该灯管上方，而该支撑柱固定于该底板中，以向上支撑该扩散板，在该底板中并设置一固定孔，用来固定该支撑柱，该支撑柱包括一柱体，竖立于该底板与该扩散板之间，其顶端向上顶触该扩散板下表面，用以支撑住该扩散板；一固定栓，连接于该柱体底端，穿过该底板的该固定孔，并凸出于该底板的下表面；以及一开口卡环，设置于该底板下表面，可由该固定栓侧面卡入并夹持该固定栓，其中该柱体与该开口卡环可上下夹持住该底板，而固定该支撑柱。
2.如权利要求1所述的背光模组的支撑柱，其特征在于，所述柱体更包括一锥柱，其顶端顶触于该扩散板下表面，用以支撑该扩散板；以及一锥盘，连接于该锥柱下方，该锥盘贴覆于该底板上，其中该灯管所发出的光线可在该锥盘的斜面以及该锥柱的斜面产生连续反射而射向该锥盘的正上方。
3.如权利要求1所述的背光模组的支撑柱，其特征在于，所述固定栓更包括一上碟片，连接于该柱体下表面，该上碟片的厚度小于或等于该底板的厚度；一短柱，连接于该上碟片下表面，该短柱的切面半径小于该上碟片的切面半径；以及一下碟片，连接于该短柱下表面，该下碟片的切面半径大于该短柱的切面半径；当该固定栓通过该底板的固定孔，且该柱体下表面贴覆于该底板上时，该下碟片以及部分的该短柱会凸出于该底板的下表面。
4.如权利要求1所述的背光模组的支撑柱，其特征在于，所述开口卡环为一Ω形的开口环，具有二开口臂以使该开口卡环受力时可外张而增加开口大小，以使该开口卡环由该固定栓侧面卡入并夹持该固定栓。
5.如权利要求1所述的背光模组的支撑柱，其特征在于，所述开口卡环更具有一凸出的定位片，该定位片自该开口卡环的环型部位向下方延伸，该下碟片更具有一相对应的定位缺口，可容置该定位片，藉由该定位片以及该定位缺口的结合作用，该开口卡环可定位于该固定栓上。
6.如权利要求2所述的背光模组的支撑柱，其特征在于，所述底板以及该锥盘的斜面之间具有预定的一第一夹角，该锥盘的斜面以及该锥柱的斜面之间具有预定的一第二夹角，藉此该灯管所发出的光线可在该锥盘的斜面以及该锥柱的斜面连续地反射而射向该锥盘的正上方。
7.如权利要求6所述的背光模组的支撑柱，其特征在于，所述第一夹角介于5°～30°，该第二夹角介于100°～120°。
8.一种直下式背光模组，其特征在于，所述背光模组包括一灯管；一底板，位于该灯管下方，该底板中并设置一固定孔；一扩散板，位于该灯管上方；以及一支撑柱，藉由该固定孔而固定于该底板中，以向上支撑该扩散板，该支撑柱包括一柱体，竖立于该底板与该扩散板之间，其顶端向上顶触该扩散板下表面，用以支撑住该扩散板；一固定栓，连接于该柱体底端，穿过该底板的该固定孔，并凸出于该底板的下表面；以及一开口卡环，设置于该底板下表面，可由该固定栓侧面卡入并夹持该固定栓，其中该柱体与该开口卡环可上下夹持住该底板，而固定该支撑柱。
9.如权利要求8所述的背光模组，其特征在于，所述柱体更包括一锥柱，其顶端顶触于该扩散板下表面，用以支撑该扩散板；以及一锥盘，连接于该锥柱下方，该锥盘贴覆于该底板上，其中该灯管所发出的光线可在该锥盘的斜面以及该锥柱的斜面产生连续反射而射向该锥盘的正上方。
10.如权利要求8所述的背光模组，其特征在于，所述固定栓更包括一上碟片，连接于该柱体下表面，该上碟片的厚度小于或等于该底板的厚度；一短柱，连接于该上碟片下表面，该短柱的切面半径小于该上碟片的切面半径；以及一下碟片，连接于该短柱下表面，该下碟片的切面半径大于该短柱的切面半径，当该固定栓通过该底板的固定孔，且该柱体下表面贴覆于该底板上时，该下碟片以及部分的该短柱会凸出于该底板的下表面。
全文摘要
一种直下式背光模组及其支撑柱，背光模组的支撑柱设置于背光模组的底板与扩散板间，以向上支撑住扩散板，在底板中并设置一固定孔，用来固定该支撑柱。该支撑柱包括一锥柱、一锥盘、一固定栓以及一开口卡环。锥柱顶端顶触于该扩散板下表面，用以支撑扩散板；锥盘连接于锥柱下方，并贴覆于底板上。背光模组中灯管所发出的光线可在锥盘的斜面以及锥柱的斜面产生连续反射而射向锥盘的正上方。固定栓连接于锥盘下表面，并穿过底板的该固定孔而凸出于底板下表面。开口卡环设置于底板下表面，可由固定栓侧面卡入并夹持固定栓，其中锥盘与开口卡环可上下夹持住底板，支撑柱可稳固地与底板相结合，提供背光模组一稳固的支撑能力。
文档编号G02F1/13357GK1584706SQ20041004553
公开日2005年2月23日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者赖清坤, 赖冠州 申请人:友达光电股份有限公司