CN101852939A - 将电路组件固定到导光板的方法、导光板及显示器装置 - Google Patents

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法兰斯·弗卫
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Abstract

本发明关于一种将电路组件固定到导光板的方法，其用于液晶显示器的制程中，该方法包括：a)提供电路组件，其包括至少一光源；b)提供导光板，以引导该至少一光源所发出的光；c)将导光板和电路组件互相搭配放置；以及d)将电路组件和导光板互相固定在一起，其中步骤d)是借由激光焊接或超声波焊接实施。

Description

将电路组件固定到导光板的方法、导光板及显示器装置
技术领域
本发明关于一种液晶显示器及其装置，特别关于一种在液晶显示器的制程中，将电路组件固定到导光板的方法，以及在液晶显示器中，用于分配间接光源的导光板。
背景技术
液晶显示器(LCD-displays)是一种传统的显示器，包括多个像素元件，像素元件通常排列成矩阵的形式，其中每个像素元件可以各别地控制，使得光线穿透以及/或反射，或者使得光线不穿透以及/或反射。借由选择性地控制每个像素，这些像素组合在一起即可形成(移动的)影像。
每个像素可分割成例如三个次像素，每个次像素包括不同的彩色滤光片(例如红、绿、蓝)，因此可产生彩色的影像。
液晶显示器可包括影像产生层，例如
一液晶层，包括液晶元素阵列；
两个偏光层，设置在液晶层的两侧；
两个电极层，设置在液晶层的两侧，其可借由施加电压驱动特定的像素，并对应至液晶层相应的部分；以及
一彩色滤光片层，以提供不同的(次)像素具有不同的颜色。
在此技术领域中具有通常知识者当可了解，也可提供其他层与其他元件以形成液晶显示器，可理解的是，上述这些影像形成层基本上可提供开关的功能，例如可使光线穿透以及/或反射，或者阻挡光线，且针对特定的(次)像素可使其具有特定的颜色。
为了形成影像，需要一光源，可使用不同形式的光源，例如下述的光源或其组合：
液晶显示器周围的光源，借由选择性地反射周围的光源，以形成影像；
液晶显示器的直下式背光源(direct back light)，借由选择性地使设置在影像形成层背后的光源(从观看者的位置透视观看)所发出的光穿透，以形成影像；以及
液晶显示器的侧光式背光源(indirect back light)。
液晶显示器的侧光式背光源可使用一种或一种以上专用的光源，此光源可以是任何一种适合的光源，例如发光二极管(LED)。
由此光源所产生的光均匀地分布在影像形成层的表面上，并且穿过影像形成层或被影像形成层阻挡，以形成影像。
具有侧光式背光源的液晶显示器，其光源是沿着液晶显示器的边缘设置，且此光源可借由导光板(light guide)分布在影像形成层上。
当使用侧光式背光源时，导光板设置在影像形成层的背后(从观看者的位置透视观看)。
使用侧光式光源的液晶显示器的一个例子如图1a所示，其是由使用者的位置透视观看，显示具有侧光式背光源的液晶显示器1的正面示意图，其包括影像形成层10，以及多个光源20沿着液晶显示器1的边缘设置。
图1a还显示出电路组件(circuit assembly)40，其可以是可挠性的印刷电路组件(flexible printed circuit assembly，简称FPCA)。电路组件的详细构造如图1c所示，此电路组件40包括至少一光源20，并且更提供可控制此至少一光源20的功能，以及可借由施加电压驱动特定的像素，并对应至液晶层相应的部分的电极层。基于其可执行控制功能，此电路组件40还可用于接收影像信号。
图1b为显示沿着图1a中切线Ib-Ib的液晶显示器1的剖面示意图，在图1b中，使用者的一般观看方向是由箭头VD标示。
图1b中所显示的光源20，在此作为侧光式背光源，以发射光线至导光板30。导光板30用以分配光源至影像形成层10，光源20可设置在外壳21内。
导光板30包括第一面35，其面对影像形成层10，以及第二面36，其与第一面35为相反侧。第二面36可包括反射层32，以防止光源损失。
导光板30可以是由塑料所制成的层状物，例如聚碳酸酯(poly-carbonate)。导光板30可以是光学透明层、板或膜(例如由聚碳酸酯所制成)，其中由内耦合面(in-coupling side)34进入导光板30的光线可穿透导光板，内耦合面34面对光源20的光发射窗22。
导光板30可包括增透结构(out-coupling structure)31，其设置在第一面35上，面对影像形成层10。增透结构31可以是具有光增透特征的结构，例如棱柱体(prism)、点状物或其他形式的表面绉折，其可以使得来自导光板30的光线透出。借由改变这些增透结构的密度，可以得到均匀的光线分布。
图1d显示导光板30，如图1d所示，导光板30可具有锯齿状的边缘，包括凹处38以及突出37，这些凹处38以及突出37可以与光源20的外壳21啮合。
在此技术领域中具有通常知识者当可了解，影像形成层10可用来产生影像，电极层可用来施加电压在液晶层上，在此可施加不同电压在所形成的影像的各像素上，电压会影响液晶分子的排列方向。
朝向影像形成层的光线会被第一偏光层偏极化，接着，光线穿过液晶层，在此其偏极化的方向会被液晶层改变，取决于液晶分子的排列方向(其是由施加电压决定)。然后，光线遇到第二偏光层，由光线离开液晶层时的偏极化方向所决定，光线可以(部分)穿过第二偏光层，因此可以针对每个像素各别地控制光线的强度，借此形成影像。
彩色滤光片层可以让特定的像素具有特定的颜色，在黑白液晶显示器中，可以省略彩色滤光片。
在液晶显示器的制程中，其中一步骤为将电路组件固定，包括将光源20以及导光板30固定。
目前市场需求倾向于降低无效的体积，特别是液晶显示器的厚度，因此导光板30与光源20越来越薄，而且在电路组件40与光源20及导光板30之间的对准及固定变得越来越重要。
目前用来将光源20及导光板30与电路组件40固定的传统技术为使用双面胶带，然而，胶带具有特定的厚度，其用于相对薄的液晶显示器中变得越来越不利，并且胶带的粘着品质在时间及气候的影响下可能会恶化。
其他用来将光源20及导光板30与电路组件40固定的传统技术为使用粘着剂(glue)，然而，在制程中使用粘着剂是一种累赘的制程步骤，并且在制程中使用粘着剂可能会污染制程环境。
发明内容
因此，本发明提供一种制造液晶显示器的方法。
依据本发明的一个实施例，本发明提供一种在液晶显示器的制程中，将电路组件固定到导光板的方法，该方法包括：
a)提供电路组件，其包括至少一光源；
b)提供导光板，以引导该至少一光源所发出的光；
c)将导光板和电路组件互相搭配放置；以及
d)将电路组件和导光板互相固定，其中步骤d)是借由激光焊接或超声波焊接实施。
依据本发明的另一个实施例，本发明提供一种导光板，在液晶显示器中用于分配间接光源(indirect light)，该导光板包括：锯齿状的边缘，其是由多个凹处与突出所形成；以及多个遮盖部件，以覆盖这些凹处。
依据本发明的又另一个实施例，本发明提供一种液晶显示器，包括导光板以及电路组件，其中电路组件与导光板是借由激光焊接或超声波焊接互相固定。
依据本发明的再另一个实施例，本发明提供一种显示装置，其包括上述液晶显示器。
为了让本发明的上述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1a-图1b为显示传统的液晶显示器的示意图。
图1c-图1d为显示传统的电路组件与导光板的示意图。
图2a和图2b为显示本发明的一个实施例。
图3a-图3c为显示本发明的另一个实施例。
图4a-图4b为显示本发明的又另一个实施例。
主要元件符号说明
1～使用侧光式背光源的液晶显示器；10～影像形成层；20～光源；21～外壳；22～光发射窗；30～导光板；31～增透结构；32～反射层；34～内耦合面；35～第一面；36～第二面；37～突出；38～凹处；39～遮盖部件；40～电路组件；41～焊接区；50～薄片；CA-1、CA-2、CA-3、CA-4～接触区。
具体实施方式
以下所述的实施例为参照图2a-图2b、图3a-图3c以及图4a-图4b，其提供使用激光焊接或超声波焊接将导光板30固定到电路组件40的方法。使用激光焊接或超声波焊接可提供较经济的固定方式，并且激光焊接或超声波焊接不会对最终产品增加任何厚度，因此适用于制造相对薄的液晶显示器。另外，激光焊接或超声波焊接可提供较坚固耐用的固定方式，因此，此技术适用于大量生产。
实施例1
依据第一实施例，其提供在液晶显示器的制程中，将电路组件40固定到导光板30的方法，此方法包括：
a)提供电路组件40，其包括至少一光源20；
b)提供导光板30，其系用以引导该至少一光源20所发出的光；
c)将导光板30和电路组件40互相搭配放置；以及
d)将电路组件40和导光板30互相固定在一起，其中步骤d)是借由激光焊接或超声波焊接实施。
为了使步骤c)的实施较容易且顺畅，导光板30可具有接收狭缝(receivingslots)，其用以接收该至少一光源20，使得步骤c)在自行对准(self-aligning)的方式下进行。
激光焊接或超声波焊接在电路组件40与导光板30之间提供坚固耐用的固定方式，此焊接不会增加组件的厚度，并且不会在制造过程中产生任何污染。
激光焊接可利用施加激光光束或其他类似的光束在两个物件之间的接触区而进行，在此，两个物件是由具有化学相容性的材料所制成，当这两个材料在液态形式下混合时具有化学相容性。
在接触区的附近，激光的能量会被两个物件中的一个或被两个物件吸收，使得温度升高，结果两个物件的材料在接触区的两面上熔融，在激光移开之后，结合的材料冷却并焊接在一起。
超声波焊接可借由将两个元件以相对较高的钳紧力量(clamping force)夹在一起，并施加高频率的震动而进行，在此可使用特殊的钳紧装置，而高频率的震动则可由超声波来源提供，结果因为摩擦所产生的高温使得元件熔融在一起。
超声波焊接不需要额外的材料，因此不会增加组件的厚度。
以下的实施例更进一步地解释使用激光焊接或超声波焊接将导光板30固定到电路组件40的不同方式。
实施例2
依据一实施例，请参阅图2a，其提供在液晶显示器的制程中，将电路组件40固定到导光板30的方法，此方法包括：
a)提供电路组件40，其包括至少一光源20；
b)提供导光板30，其用以引导该至少一光源20所发出的光；
c)将导光板30和电路组件40互相搭配放置；以及
d)将电路组件40和导光板30互相固定在一起，其中步骤d)是借由激光焊接或超声波焊接实施，且其中步骤d)包括：
提供一薄片(foil)50，在薄片50与导光板30之间产生第一接触区CA-1，并在薄片50与电路组件40之间产生第二接触区CA-2，此薄片50与其所接触的导光板30的至少一部分以及电路组件40的至少一部分为化学相容的；以及
施加激光焊接或超声波焊接至第一与第二接触区CA-1和CA-2。
依据另一个实施例，此至少一光源20包括外壳21，且第二接触区CA-2存在于薄片50与至少一光源20的外壳21之间，外壳21包括在电路组件40内。
图2a为显示经过步骤a)-d)之后的导光板30与电路组件40，如图2a所示，薄片50与导光板30及电路组件40接触，例如与电路组件40所含的至少一光源20的外壳21接触。因此，第一和第二接触区CA-1和CA-2可以在薄片50的同一面上。
导光板30与电路组件40组合的另一个实施例如图2b所示，其中图2a为显示沿图2b中的剖面线IIa-IIa的剖面图。薄片50是由破折线(dashed line)所标示，图2b还显示出导光板30的锯齿状边缘(包括凹处38及突出37)与光源20啮合，此外，还可提供框架给导光板30、电路组件40以及液晶层10(未示出)。
形成薄片50的材料与其所接触的部分电路组件40的材料，例如光源20的外壳21，以及导光板30的材料为化学相容的，例如薄片50可以是任何塑料材料，其与LED(大部分为聚酰胺(polyamide))及导光板具有化学相容性，薄片50优选可为聚酰胺。
依据一实施例，可使用激光焊接将含有聚酰胺外壳21的光源20连接至70μm的聚酰胺薄片50上，在此实施例中，激光焊接可以依照以下的参数实施：
  激光波长(wave length of the laser)   2μm
  激光功率(power of the laser)   5W
  轮廓速度(contour velocity)   50mm/秒
  焊接时间(time per weld)   0.766秒
  间距(double hatch，pitch)   0.2mm
轮廓速度(contour velocity)为激光扫瞄出一激光区域的形状的速度，例如像舱口的圆形或方形。
薄片50设置在电路组件40(光源20)与导光板30的顶部，且不在电路组件40与导光板30之间。薄片50通常设置在具有足够可用空间的区域上。
实施例3
依据另一个实施例，请参阅图3a-图3c以及图4a-图4b，在导光板30与电路组件40之间产生一接触区，因此可取代薄片50。导光板30与电路组件40放置成可产生接触区，因此可施加激光焊接或超声波焊接至该接触区。
此实施例提供在液晶显示器的制程中，将电路组件40固定到导光板30的方法，此方法包括：
a)提供电路组件40，其包括至少一光源20；
b)提供导光板30，其用以引导至少一光源20所发出的光；
c)将导光板30和电路组件40互相搭配放置；以及
d)将电路组件40和导光板30互相固定在一起，其中步骤d)是借由激光焊接或超声波焊接实施，且其中步骤c)包括：
将电路组件40相对于导光板30放置，以产生一接触区在电路组件40与导光板30之间；且步骤d)包括：
实施激光焊接或超声波焊接至该接触区。
此接触区可具有一方向，其法线方向大抵上为平行于观看方向VD。
接触区可以用不同的方式产生，如以下其他实施例所述。
实施例3a
依据又另一个实施例，请参阅图3a、图3b及图3c。
图3b为显示如图1d中所示的导光板30，其包括遮盖部件39设置在突出37之间，用以覆盖凹处38。依此方法所形成的遮盖部件39具有空穴，使得组立之后可与光源20啮合。事实上，组立时遮盖部件39可以与外壳21接触，产生接触区。
图3a与图3c分别显示一组立的液晶显示器的局部剖面图(参阅图3c中的剖面线IIIa-IIIa)与上视图，如图中所示，导光板30包括遮盖部件39，其与外壳21的顶部接触，借此产生接触区CA-3。激光焊接或超声波焊接可施加在此接触区，以固定导光板30与电路组件40。
依据此实施例，其提供一实施方式，其中至少一光源20包括外壳21，且其中导光板30包括由凹处38与突出37所形成的锯齿状边缘，导光板30还包括遮盖部件39，其用以覆盖凹处38，其中步骤c)包括：
将电路组件40相对于导光板30放置，以在遮盖部件39与外壳21之间产生接触区CA-3。
遮盖部件39的厚度可以比导光板30的厚度小。
实施例3b
另一个实施例请参阅图4a及图4b。
依据一实施例，提供在液晶显示器的制程中，将电路组件40固定到导光板30的方法，此方法包括：
a)提供电路组件40，其包括至少一光源20；
b)提供导光板30，其用以引导至少一光源20所发出的光；
c)将导光板30和电路组件40互相搭配放置；以及
d)将电路组件40和导光板30互相固定在一起，其中步骤c)包括：
将电路组件40相对于导光板30放置，以产生一接触区CA-4在电路组件40与导光板30之间，
且步骤d)包括：
实施激光焊接或超声波焊接至接触区CA-4，其中电路组件40包括至少一焊接区41，导光板30包括至少一突出37，且其中步骤c)包括：
将电路组件40相对于导光板30放置，以在导光板30的至少一突出37与电路组件40上的至少一焊接区41之间产生接触区。
焊接区41可由部分的电路组件40形成，且是由与导光板30的材料具有化学相容性的材料所制成。
导光板30可以如图1d中所示，亦即导光板30可包括锯齿状的边缘(包括突出37与凹处38)。
电路组件40可以如图4a中所示，与图1c相似，但包括焊接区41在光源20之间。
组立后的元件可以如图4b所示，图4b清楚地显示突出37与焊接区41至少有部分地重叠，以形成接触区CA-4。光源20至少部分位于凹处38内。
其他实施例
依据另一个实施例，其提供一液晶显示器，包括导光板30以及电路组件40，两者借由激光焊接或超声波焊接互相固定。
例如，液晶显示器包括薄片50，且更提供第一接触区在薄片50与导光板30之间，以及第二接触区在薄片50与电路组件40之间。薄片50与其所接触的电路组件40以及导光板30的至少一部分为化学相容的，且其中薄片50借由激光焊接或超声波焊接固定到导光板30与电路组件40。
依据另一个实施例，液晶显示器在导光板30与电路组件40之间更提供一接触区，其中导光板30借由激光焊接或超声波焊接固定到电路组件40。这些焊接方式不需要焊接材料，并且在接触区没有焊接材料存在。
依据另一个实施例，其提供一显示装置，包括如上所述的导光板，或如上所述的液晶显示器，此显示装置可以是任何一种电子装置，例如电视、笔记本电脑、桌上型电脑、电话、移动电话或导航装置等。
上述实施例为利用激光焊接或超声波焊接将上述导光板30以及/或上述电路组件40组合在一起，或者更进一步地与薄片50组合在一起，在化学相容的材料之间产生接触区，以确保固定耐用的激光焊接或超声波焊接制程，这些技术适用于大量生产。
在施加激光焊接或超声波焊接之前，将导光板30与电路组件40互相对齐，达到对齐作用的结构可以嵌进电路组件40以及/或导光板30的设计中，例如，借由锯齿状边缘或对齐用夹具(jig)达成。对齐用夹具是一种工具，其可以用来使两个或两个以上的元件互相对齐，例如，导光板30与电路组件40。对齐用夹具可包括空穴或隆起，使得需要对齐的不同元件可以倚靠放置。因此，当需要对齐的元件被放置在对齐用夹具内时，这些元件会互相对齐。
在对上述导光板与LED外壳实施激光焊接或超声波焊接之后，可实现坚固耐用的机械连接，并且可以保证LED在其使用寿命期间内与导光板对齐。
虽然本发明已公开优选实施例如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。

Claims (14)

1.一种将电路组件固定到导光板的方法，其用于一液晶显示器的制程中，包括：
a)提供一电路组件，其包括至少一光源；
b)提供一导光板，以引导该至少一光源所发出的光；
c)将该导光板和该电路组件互相搭配放置；以及
d)将该电路组件和该导光板互相固定，
其中该步骤d)是借由一激光焊接或一超声波焊接实施。
2.根据权利要求1所述的将电路组件固定到导光板的方法，其中该步骤d)包括：
提供一薄片，在该薄片与该导光板之间产生一第一接触区，并在该薄片与该电路组件之间产生一第二接触区，该薄片与其所接触的该导光板和该电路组件的至少一部分为化学相容的；以及
施加该激光焊接或该超声波焊接至该第一与该第二接触区。
3.根据权利要求2所述的将电路组件固定到导光板的方法，其中该至少一光源包括一外壳，且该第二接触区存在于该薄片与该至少一光源的该外壳之间，该至少一光源的该外壳设置在该电路组件上。
4.根据权利要求1所述的将电路组件固定到导光板的方法，其中该步骤c)包括将该电路组件相对于该导光板放置，以产生一接触区在该电路组件与该导光板之间；且该步骤d)包括实施该激光焊接或该超声波焊接至该接触区。
5.根据权利要求4所述的将电路组件固定到导光板的方法，其中该至少一光源包括一外壳，且其中该导光板包括一锯齿状的边缘，该锯齿状的边缘是由多个凹处与突出所形成，且该导光板还包括多个遮盖部件以覆盖该些凹处，其中该步骤c)包括将该电路组件相对于该导光板放置，以产生该接触区在该遮盖部件与该外壳之间。
6.根据权利要求4所述的将电路组件固定到导光板的方法，其中该电路组件包括至少一焊接区，且该导光板包括至少一突出，其中该步骤c)包括将该电路组件相对于该导光板放置，以产生该接触区在该导光板的该至少一突出与该电路组件上的该至少一焊接区之间。
7.根据权利要求1所述的将电路组件固定到导光板的方法，其中该导光板具有多个接收狭缝，其用以接收该至少一光源，使得该步骤c)在一自行对准的方式下实施。
8.一种导光板，在一液晶显示器中用于分配间接光源，包括：
一锯齿状的边缘，其是由多个凹处与突出所形成；以及
多个遮盖部件，以覆盖该些凹处。
9.一种液晶显示器，包括：
一导光板；以及
一电路组件，
其中该电路组件与该导光板是借由一激光焊接或一超声波焊接互相固定。
10.根据权利要求9所述的液晶显示器，其中该液晶显示器还包括一薄片，以提供一第一接触区在该薄片与该导光板之间，以及一第二接触区在该薄片与该电路组件之间，该薄片与其所接触的该导光板和该电路组件的至少一部分为化学相容的，且其中该薄片是借由该激光焊接或该超声波焊接固定到该导光板和该电路组件。
11.根据权利要求10所述的液晶显示器，其中该薄片包括一塑料材料。
12.根据权利要求10所述的液晶显示器，其中该薄片包括聚酰胺。
13.根据权利要求9所述的液晶显示器，还包括一接触区在该电路组件与该导光板之间，其中该导光板是借由该激光焊接或该超声波焊接固定到该电路组件。
14.一种显示装置，包括：
一根据权利要求9所述的液晶显示器。
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