TWI576637B - 曲形背板及其製造方法 - Google Patents

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Description

曲形背板及其製造方法
本發明係關於一種背板，尤指一種曲形背板及應用曲形背 板之顯示模組。
隨著液晶顯示技術不斷的提升，液晶顯示面板已廣泛地被應用在平面電視、筆記型電腦、手機與各類型的消費性電子產品上。習知的液晶顯示面板係由一主動陣列基板以及一彩色濾光基板之間夾設一液晶材料所形成之平面顯示面板。此外，為了更進一步提升觀看者的觀看效果及臨場感，目前相關業界亦開發出曲面顯示器來達到此效果。曲面顯示器為了維持曲率，目前做法是讓背板以板金成形的方式，到達所需要的曲率，但因為不同匹材料降伏曲線的特性變化不小，以及背板為了產生曲率需要靠沖壓打肋的方式來成形，但此兩因素皆會造成局部曲率不易控制，且會受到原本殘存的彎曲應力影響而導致背板產生非必要的彎曲變形，反而壓迫顯示面板而發生漏光的現象，此漏光在顯示暗態時會特別明顯，對曲面液晶顯示器的顯示品質有很嚴重的負面影響。且當模組薄化，會使曲面顯示器結構強度不足。因此，如何能有效解决上述問題，實屬當前重要研發課題之一，亦成爲當前相關領域亟需改進的目標。
本發明提供一種製作曲形背板的方法，以形成具穩定曲率的曲形背板。
本發明之一實施例提出一種製作曲形背板的方法包括：提供具第一溫度的一空間；提供一第一膜層與一基層，且於此空間結合形成一堆疊膜層；以及調整此空間的溫度由第一溫度至第二溫度；其中第一膜層與基層的物理性質不同，以使得該堆疊膜層具有一曲率半徑，且沿一曲率中心軸彎曲。
本發明之一實施例提出一種製作曲形背板的方法更包括：調整此空間的溫度由第一溫度至第二溫度之後，提供一第二膜層，疊設於該基層相對該第一膜層之一面上，以形成堆疊膜層；以及回復此空間之溫度為第一溫度；其中第二膜層與第一膜層的物理性質相同。
根據上述本發明一實施例所揭露的曲形背板，包括：一堆疊膜層，此堆疊膜層包含一第一膜層；一基層，具有至少二肋條且間隔排列於第一膜層之上；一第二膜層，疊設於基層相對該第一膜層之一面；其中堆疊膜層沿一曲率中心軸彎曲。
本發明之一實施例提出一種製作曲形背板的方法包括：提供具第一溫度的一空間；提供一第一膜層與一基層，且於此空間結合形成一堆疊膜層；以及調整此空間的溫度由第一溫度至第二溫度；其中第一膜層與基層的物理性質不同，以使得堆疊膜層具有一第一曲率半徑及一第二曲率半徑，且堆疊膜層同時沿一第一曲率中心軸及一第二曲率中心軸彎曲。
本發明之一實施例提出一種製作曲形背板的方法更包括：調整此空間的溫度由第一溫度至第二溫度之後，提供一第二膜層，疊設於該基層相對該第一膜層之一面上，以形成堆疊膜層；以及回復此空間之溫度為第一溫度；其中第二膜層與第一膜層的物理性質相同。
根據上述本發明一實施例所揭露的曲形背板，包括：一堆疊膜層，此堆疊膜層包含一第一膜層；一基層，具有至少二肋條且間隔排列於第一膜層之上；一第二膜層，疊設於基層相對該第一膜層之一面；其中堆疊膜層同時沿一第一曲率中心軸及一第二曲率中心軸彎曲。
以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
由於傳統背板以板金成形的方式，到達所需要的曲率，但因為不同匹材料降伏曲線的特性變化不小，以及背板為了產生曲率需要靠沖壓打肋的方式來成形，但此兩因素皆會造成局部曲率不易控制，且會受到原本殘存的彎曲應力影響，而導致背板產生非必要的彎曲變形，造成背板無法達到目標曲率。更進一步而言，變形的背板壓迫顯示面板而發生漏光的現象。
有鑑於此，本發明之一實施方式提供一種曲形背板的製造方法，背板可透過不同物理性質的膜層的結合，並給予一溫差，接著再回復溫度而形成一曲率變化率極低的曲形背板。透過此種製造方法，可精準控制局部及整體曲率，提升結構強度，而且不需成形之模具，可降低生產成本。
以下敘述將先對本發明之曲形背板的製備方法作說明。請參照圖1A至圖1C，圖1A至圖1C分別繪示本發明一實施例之曲形背板的製作方法於不同階段的流程示意圖。
請參照圖1A，首先提供本製作方法中所使用的第一膜層101與基層102的立體示意圖，將第一膜層101與基層102在具第一溫度T1的空間10中結合形成堆疊膜層100，使堆疊膜層100的溫度為第一溫度T1。其中使用的第一膜層101與基層102兩者的物理性質不同。詳細來說，具有第一溫度T1的空間可以是具有可監控溫度的環境例如實驗室、廠房或控溫室等，也可以是承載平台上設置加熱器或電性連接控溫裝置，以使得堆疊膜層100的溫度為第一溫度T1。
請參照圖1B，此時調整空間10的溫度從第一溫度T1改變至第二溫度T2。由於第一膜層101與基層102的熱膨脹係數不同，造成兩者的熱膨脹量不同而互相拉扯，使得第一膜層101與基層102所形成的堆疊膜層100具有一曲率半徑R並沿一曲率中心軸RA彎曲。同樣地，第一膜層101與基層102的楊氏係數及厚度等物理性質亦會決定堆疊膜層100曲率半徑R。在本發明之一實施例中，選用的基層102之熱膨脹係數至少大於第一膜層101的熱膨脹係數之一倍，且基層102之厚度為第一膜層101的厚度之兩倍，如此一來，基層102會壓迫第一膜層101而使得堆疊膜層100沿曲率中心軸RA朝第一膜層101的方向彎曲。
接著，請參照圖1C，調整空間10的溫度由第一溫度T1至第二溫度T2之後，提供第二膜層103疊設於基層102相對第一膜層101之一面上。詳細來說，第二膜層103與第一膜層101分別位於基層102的相對兩側，並形成具有第二膜層103-基層102-第一膜層101之夾心層結構的堆疊膜層100’。由於基層102具有曲率半徑R並沿曲率中心軸RA彎曲，較佳第二膜層103沿著基層102具曲率半徑R之曲面貼附於基層102上。之後回復此空間10之溫度為第一溫度T1，也就是說，使原本溫度為第二溫度T2的堆疊膜層100’調整至第一溫度T1的溫度。在此時堆疊膜層100’已形成具曲率半徑為R且沿曲率中心軸RA彎曲之曲形背板1。
其中第二膜層103與第一膜層101的物理性質相同，物理性質包含膨脹係數、楊氏係數及厚度，在本發明之實施例，第一膜層101與第二膜層103選擇相同的材料。此時基層102的熱膨脹係數至少大於第一膜層101或第二膜層103的熱膨脹係數之一倍。此外，第一膜層101具有厚度t1，基層102具有厚度t2，第二膜層103具有厚度t3，這些膜層的厚度比為t1：t2：t3=1：2：1。
此外，堆疊膜層100的製作步驟包含，請再參照第1A圖，基層102包含複數肋條111，將這些肋條111間隔排列於第一膜層101之上。這些肋條111彼此具有一定間距，並平行預定彎曲的曲率中心軸RA排列，如第1B圖所示。肋條111可以貼合、螺絲鎖附等不限方式設置於第一膜層101。每一肋條111延伸方向平行第一膜層101的長邊1，設置在第一膜層101上。
同樣地，當曲率中心軸RA與第一膜層101短邊w垂直，可在沿著平行曲率中心軸RA的方向將肋條111排列設置在第一膜層101之上，其中每一肋條111延伸方向平行第一膜層101的短邊w。
值得一提的是，肋條111的數量愈多，且均勻設置於第一膜層101，堆疊膜層100的彎曲效果愈佳，形成之曲面愈滑順。如第1A圖及第1B圖所示，肋條111分別沿第一膜層101的長邊1設置，以及設置於第一膜層101中心處。然而在本發明之另一實施例，如第2A圖所示，基層102包含兩肋條111，兩肋條111僅在鄰近第一膜層101的一對 長邊1設置。
調整空間10的溫度從第一溫度T1改變至第二溫度T2，如第2B圖所示，使堆疊膜層100具有一曲率半徑R並沿一曲率中心軸RA彎曲。同樣地，當曲率中心軸RA實質與第一膜層101的短邊w之垂直，兩肋條111可僅沿第一膜層101的一對短邊w設置，其中肋條111的延伸方向平行短邊w，即可使堆疊膜層100具有一曲率半徑R並沿一曲率中心軸RA彎曲。
在本發明之另一實施例，請參照圖3A，基層包含複數凸塊112，凸塊112間隔設置於第一膜層101上，這些凸塊112的延伸方向平行第一膜層101的長邊1。調整空間10的溫度從第一溫度T1改變至第二溫度T2，如圖3B所示，使堆疊膜層100具有一曲率半徑R並沿一曲率中心軸RA彎曲。且這些凸塊112沿著平行曲率中心軸RA方向排列設置。同樣地，在本發明的其他實施例，曲率中心軸RA實質與第一膜層101短邊垂直，每一凸塊延伸方向平行第一膜層101的短邊w且沿平行曲率中心軸RA方向排列。
此外，本發明可藉由基層102與第一膜層101的物理性質(例如熱膨脹係數、楊氏係數及厚度)的不同，估算出曲形背板1的目標曲率半徑需產生的純抗彎矩時的中性軸位置，並藉此求出提供給堆疊膜層100所需的溫度差。舉例來說，請同時參照圖4A及圖4B，堆疊膜層100中基層102及第一膜層101的熱膨脹係數分別為α1、α2(單位：ppm)，由於兩者的熱膨脹係數不同，會使得堆疊膜層100在經歷第一溫度T1至第二溫度T2所產生的溫度差dT時，因為兩材料熱膨脹量不同而互相拉扯，而在兩材料截面S上必需滿足合力為零，亦即滿足關係式(1)。
σ 1 t 1=σ 2 t 2 (1)。
其中，σ1、σ2分別代表第一膜層101與基層102於截面S之截面應力(單位：MPa)，t1、t2分別代表第一膜層101與基層102之厚度，再者，利用材料應力與應變關係可得到關係式(2)。
(2)。
其中，E 1、E 2分別代表第一膜層101與基層102之楊氏係數(單位: MPa)，ε 1、ε 2分別代表第一膜層101與基層102於截面S之截面應變，再者，利用材料熱變形與應變關係可得到關係式(3)。
(3)。
其中，L代表堆疊膜層100的最終變形長度(單位:mm)， dT代表第一溫度T1至第二溫度T2之間的溫度差(單位:℃)。由關係式(1)~(3)可推導出σ 1與σ 2與dT之間的關係如關係式(4)、(5)。
(4)。
(5)。
接著，利用應力對截面S取一次矩，可得到因溫差造成的合力彎矩M如關係式(6)。
(6)。
由關係式(6)推導出因溫度差所造成的合力彎矩M，請參照第4B圖所示，必須由堆疊膜層100產生相等的純抗彎矩M’來抵消，才會滿足於截面S的合力與合力矩皆為零的條件。此時需估算出堆疊膜層100的中性軸位置如以下關係式(7)所示，並以應力對中性軸取一次矩，可以計算出需產生與合力彎矩M相應的純抗彎矩M’。
(7)  。
其中，X代表中性軸位置。可以計算出產生純抗彎矩M’後堆疊膜層100的曲率半徑R如以下關係式(8)。
(8)。
其中，已知目標曲率半徑R，即可藉由 (7)~(8)式推導出堆疊膜層100的第一膜層101與基層102，具有不同之熱膨脹係數α、楊氏係數E及厚度t，會產生曲率半徑R的曲形背板所需的溫度差值dT。此時第一膜層101及基層102的熱膨脹係數之差值(α 2-α 1) 與曲率半徑R成反比，且溫度差值dT與曲率半徑R成反比。
於前述利用溫差使得的堆疊膜層100具有曲率R並朝曲率中心軸RA彎曲，再結合第二膜層103，第二膜層103的材料的厚度、楊氏係數及熱膨脹係數的選擇，要使得再產生溫差dT’時，對截面S所造成的合力矩仍為零。在本發明之一實施例中，即選用第一膜層101與第二膜層103的材料相等，厚度相同，即使再有溫度變化dT’，皆不會產生合力彎矩，故曲形背板1的曲率的改變量在10%以下，而形成穩定曲率。
以製造曲率半徑為5000 mm的65吋顯示面板為例，基層102的厚度為1.2毫米，第一膜層101及第二膜層103的厚度皆為0.6毫米，基層102使用的材料為鋁，第一膜層101及第二膜層103使用的材料為SECC(Steel - Electrogalvanized - ColdRolled – Coil，冷 軋 電 鍍 鋅 鋼 板) 。其中SECC的楊氏係數為210GPa，熱膨脹係數為11.5ppm。鋁的楊氏係數為70GPa，熱膨脹係數為23.6ppm。基層102的肋條寬度為14mm，肋條間距之寬度為21mm，第一膜層101與基層的寬度比值為2.5，由此可推得第一膜層101的等值楊氏係數為E 1=525GPa，基層102的楊氏係數為E 2為70GPa，代入關係式(7)計算得出中性軸位置X=0.4895mm，再代入關係式(8)，可得知目標曲率半徑R=5000mm，需要給予堆疊膜層100溫差dT=20.4℃。如此一來，即可得知給予堆疊膜層100溫差dT=20.4℃，會使得的堆疊膜層100具有曲率半徑5000 mm並朝曲率中心軸彎曲。
請參照圖5A至圖5C，圖5A至圖5C分別繪示本發明另一實施例之曲形背板的製作方法於不同階段的流程示意圖。由於圖5A至圖5C之實施例與圖1A至圖1C的實施例相似，其中相同的標號代表著與圖1A至圖1C的實施例相同或類似的元件，因此只針對不同之處作說明。
請參照圖5A，首先提供本製作方法中所使用的第一膜層101與基層102的立體示意圖，將第一膜層101與基層102在具第一溫度T1的空間10中結合形成堆疊膜層100，使堆疊膜層100的溫度為第一溫度T1。其中第一膜層101與基層102兩者的物理性質不同。詳細來說，具有第一溫度T1的空間可以是具有可監控溫度的環境例如實驗室、廠房或控溫室等，也可以是承載平台上設置加熱器或電性連接控溫裝置，以使得堆疊膜層100的溫度為第一溫度T1。
請參照圖5B，此時調整空間10的溫度從第一溫度T1改變至第二溫度T2。由於第一膜層101與基層102的熱膨脹係數不同，造成兩者的熱膨脹量不同而互相拉扯，使得第一膜層101與基層102所形成的堆疊膜層100具有第一曲率半徑R1及第二曲率半徑R2，且堆疊膜層100同時沿第一曲率中心軸RA1及第二曲率中心軸RA2彎曲，且該第一曲率中心軸RA1與該第二曲率中心軸RA2彼此不相互平行。在本發明之一實施例中，選用的基層102之熱膨脹係數至少大於第一膜層101的熱膨脹係數之一倍，且基層102之厚度為第一膜層101的厚度之兩倍，如此一來，基層102會壓迫第一膜層101而使得堆疊膜層100沿第一曲率中心軸RA1與該第二曲率中心軸RA2朝第一膜層101的方向彎曲。
接著，請參照圖5C，調整空間10的溫度由第一溫度T1至第二溫度T2之後，提供第二膜層103疊設於基層102相對第一膜層101之一面上，以形成堆疊膜層100’。詳細來說，第二膜層103與第一膜層101分別位於基層102的相對兩側，並形成具有第二膜層103-基層102-第一膜層101之夾心層結構的堆疊膜層100’。之後回復此空間10之溫度為第一溫度T1，也就是說，使原本溫度為第二溫度T2的堆疊膜層100’調整至第一溫度T1的溫度。在此時堆疊膜層100已形成具曲率半徑為R1、R2且沿曲率中心軸RA1、RA2彎曲之曲形背板2。
其中第二膜層103與第一膜層101的物理性質相同，物理性質包含膨脹係數、楊氏係數及厚度，在本發明之實施例，第一膜層101與第二膜層103選擇相同的材料。此時基層102的熱膨脹係數至少大於第一膜層101或第二膜層103的熱膨脹係數之一倍。此外，第一膜層101具有厚度t1，基層102具有厚度t2，第二膜層103具有厚度t3，這些膜層的厚度比為t1：t2：t3=1：2：1。
其中，堆疊膜層100的製作步驟包含，基層102包含複數肋條211、212，將這些肋條211、212設置於第一膜層101之上。複數肋條211於平行第一曲率中心軸RA1方向排列，複數肋條212於平行第二曲率中心軸RA2排列如第5B圖所示。肋條211、212可以貼合、螺絲鎖附等不限方式設置於第一膜層101，且肋條211、212延伸方向分別平行第一膜層101的第一側邊1’、第二側邊w’。
其中，第一曲率中心軸RA1與第二曲率中心軸RA2彼此不為平行。如此一來，即可形成具有雙曲率的曲形背板2，曲形背板2的曲率的改變量在10%以下，而形成穩定曲率。
雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、2‧‧‧曲形背板
10‧‧‧空間
100、100’‧‧‧堆疊膜層
101‧‧‧第一膜層
102‧‧‧基層
103‧‧‧第二膜層
111、211、212‧‧‧肋條
112‧‧‧凸塊
l‧‧‧長邊
w‧‧‧短邊
l'‧‧‧第一側邊
w'‧‧‧第二側邊
t1、t2 、t3‧‧‧厚度
α1、α2‧‧‧熱膨脹係數
σ1、σ2‧‧‧截面應力
dT、 dT’‧‧‧溫度差
R、R1、R2‧‧‧曲率半徑
RA、RA1、RA2‧‧‧曲率中心軸
M‧‧‧合力彎矩
M’‧‧‧純抗彎矩
S‧‧‧截面
L‧‧‧最終變形長度
X‧‧‧中性軸位置
圖1A至圖1C分別繪示本發明一實施例之曲形背板的製作方法於不同階段的流程示意圖。 圖2A至圖2B分別繪示本發明另一實施例之曲形背板的製作方法於不同階段的流程示意圖。 圖3A至圖3B分別繪示本發明另一實施例之曲形背板的製作方法於不同階段的流程示意圖。 圖4A及圖4B分別繪示本發明一實施例之曲形背板受到一溫差產生合力彎矩與純抗彎矩的示意圖。 圖5A至圖5C分別繪示本發明另一實施例之曲形背板的製作方法於不同階段的流程示意圖。
1‧‧‧曲形背板
10‧‧‧空間
100’‧‧‧堆疊膜層
101‧‧‧第一膜層
102‧‧‧基層
103‧‧‧第二膜層
111‧‧‧肋條
l‧‧‧長邊
w‧‧‧短邊
R‧‧‧曲率半徑
RA‧‧‧曲率中心軸

Claims (17)

  1. 一種製作曲形背板的方法，其步驟包含：提供具第一溫度的一空間；提供一第一膜層與一基層，且於該空間結合形成一堆疊膜層，該基層包含至少二肋條，該至少二肋條間隔排列設置在該第一膜層上；以及調整該空間的溫度由第一溫度至第二溫度；其中該第一膜層與該基層的物理性質不同，以使得該堆疊膜層具有一曲率半徑，且沿一曲率中心軸彎曲。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製作曲形背板的方法，其中於形成該堆疊膜層之步驟，該至少二肋條於平行該曲率中心軸方向排列。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之製作曲形背板的方法，其中於形成該堆疊膜層之步驟，該至少二肋條沿該第一膜層之一對側邊排列，且延伸方向平行該二側邊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之製作曲形背板的方法，更包含：調整該空間的溫度由第一溫度至第二溫度之後，提供一第二膜層，疊設於該基層相對該第一膜層之一面上，以形成該堆疊膜層；以及回復該空間之溫度為第一溫度；其中該第二膜層與該第一膜層的物理性質相同。
  5. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之製作曲形背板的方法，其中該第一膜層、該基層與該第二膜層的物理性質包含熱膨脹係數、楊氏係數及厚度。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之製作曲形背板的方法，其中使 用之該第二膜層的厚度與該第一膜層的厚度相同。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之製作曲形背板的方法，其中該第一膜層與該基層的熱膨脹係數之差值與該曲率半徑成反比。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之製作曲形背板的方法，其中該第一溫度與該第二溫度之間具有一溫度差值，該溫度差值與該曲率半徑成反比。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之製作曲形背板的方法，該第一膜層具有厚度t1，該基層具有厚度t2，該第二膜層具有厚度t3，其中該些膜層的厚度比會滿足以下條件：t1：t2：t3=1：2：1。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之製作曲形背板的方法，其中該基層的熱膨脹係數至少大於該第一膜層的熱膨脹係數之一倍。
  11. 一種製作曲形背板的方法，其步驟包含：提供具第一溫度的一空間；提供一第一膜層與一基層，且於該空間結合形成一堆疊膜層；以及調整該空間的溫度由第一溫度至第二溫度，該基層包含複數肋條，該些肋條設置在第一膜層上，該第一膜層分別具有一對第一側邊及一對第二側邊，且二肋條沿該對第一側邊設置，二肋條沿該對第二側邊設置，其中每二肋條之延伸方向與相對應之該對側邊平行；其中該第一膜層與該基層的物理性質不同，以使得該堆疊膜層具有一第一曲率半徑及一第二曲率半徑，且該堆疊膜層同時沿一第一曲率中心軸及一第二曲率中心軸彎曲。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之製作曲形背板的方法，更包含：調整該空間的溫度由第一溫度至第二溫度之後，提供一第二膜層，疊設於該基層相對該第一膜層之一面上，以形成該堆疊膜層；以及回復該空間之溫度為第一溫度；其中該第二膜層與該第一膜層的物理性質相同。
  13. 一種曲形背板，其包含：一堆疊膜層，包含：一第一膜層；一基層，具有至少二肋條且間隔排列於該第一膜層之上；一第二膜層，疊設於該基層相對該第一膜層之一面；其中該堆疊膜層沿一曲率中心軸彎曲。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之曲形背板，其中該基層包含複數肋條，且該些肋條於平行該曲率中心軸方向排列。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之曲形背板，其中該基層包含二肋條，該二肋條設置於該第一膜層上，該二肋條沿該第一膜層之一對側邊排列，且延伸方向平行該對側邊。
  16. 一種曲形背板，其包含：一堆疊膜層，包含：一第一膜層；一基層，具有複數肋條且排列於該第一膜層之上；一第二膜層，疊設於該堆疊膜層之基層上，且與該第一膜層分 別位於該基層之相對側；其中該堆疊膜層同時沿一第一曲率中心軸及一第二曲率中心軸彎曲。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之曲形背板，其中該基層包含複數肋條，該第一膜層分別具有二對第一側邊及第二側邊，且二肋條沿該對第一側邊設置，二肋條沿該對第二側邊設置，其中每二肋條之延伸方向與相對應之二側邊平行。
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