TWI495937B - 窄邊框背光模組與其製作方法 - Google Patents

Description

窄邊框背光模組與其製作方法

本發明是有關於一種背光模組。

液晶顯示器(Liquid Crystal Display；LCD)具有高畫質、體積小、重量輕、低電壓驅動、低消耗功率及應用範圍廣等優點，故已廣泛的應用於可攜式電視、行動電話、攝錄放影機、筆記型電腦、以及桌上型顯示器等消費性電子或電腦產品中，成為顯示器的主流。

傳統的液晶顯示器架構主要包含外框、液晶面板、電路板與背光模組。液晶面板透過軟性印刷電路板與電路板電性連接。由於現在的液晶顯示器的發展趨勢為輕薄走向，因此，液晶顯示器的邊框亦越來越薄。

背光模組中一般包含有支架、光源、導光板以及光學膜等，此些組件多是分別製作完成後再行組裝成為背光模組。如此一來，不僅增加了組裝的工時，更容易因為組裝時定位不精準而影響成品的良率。

因此本發明的目的就是在提供一種窄邊框背光模組，用以提升背光模組的組裝效率並縮減背光模組之邊框厚度。

依照本發明一態樣，提出一種窄邊框背光模組，包含框體、絕緣反射層以及導光元件。框體係由相連之複數個 側壁所組成且底部鏤空，側壁共同定義出空腔。絕緣反射層設置於側壁面對空腔之內表面上。導光元件形成於框體內並與框體一體成形。

於本發明之一或多個實施例中，導光元件的其中一側面與框體之間形成容置空間，窄邊框背光模組更包含設置於容置空間內的發光單元。

於本發明之一或多個實施例中，發光單元包含電路基板以及設置於電路基板上之多個發光二極體，容置空間包含多個凹槽，發光二極體分別容置於凹槽中。

於本發明之一或多個實施例中，導光元件之厚度可以小於框體之高度。

於本發明之一或多個實施例中，導光元件包含出光面以及與出光面相對之底面，導光元件更包含形成於底面的複數個微結構。

於本發明之一或多個實施例中，窄邊框背光模組更包含設置於導光元件底面的反射材。

於本發明之一或多個實施例中，窄邊框背光模組更包含凸塊，凸塊連接於框體並位於導光元件上，凸塊具有第一卡合部，窄邊框背光模組更包含至少一光學膜，光學膜具有對應第一卡合部之第二卡合部，光學膜藉由第二卡合部與第一卡合部卡合而定位於導光元件上。

本發明之另一態樣提供了一種窄邊框背光模組之製作方法，包含提供條狀金屬板材，條狀金屬板材之表面具有絕緣反射層，接著彎折條狀金屬板材以構成底部鏤空且呈環狀之框體，框體定義出空腔，而後將框體放入模具，並 注入高分子導光材料於模具及空腔中，以一體成形地形成導光元件於框體中，最後使一體成形的框體及導光元件與模具分離。

於本發明之一或多個實施例中，模具具有微結構模仁，以在導光元件之底面形成對應微結構模仁之複數個微結構。

於本發明之一或多個實施例中，模具具有凸部，以在導光元件的側面與框體之間形成容置空間，以容置發光單元於容置空間中。

於本發明之一或多個實施例中，窄邊框背光模組之製作方法更包含彎折連接於條狀金屬板材之凸塊，使凸塊平設於導光元件上，以及放置光學膜於導光元件上，藉由光學膜上之第二卡合部與凸塊之第一卡合部卡合而定位。

本發明藉由射出成形的製程，除了可以將導光元件一體成形地形成於框體內，更可藉由預先設計模具，在導光元件上一併形成容置空間以及位於底面上之微結構，實現了製程整合以及縮減製作工序的目的。而由此製法所製成的背光模組之框體的邊框厚度僅為板材厚度，有效縮減背光模組之邊框厚度。除此之外，框體的內表面設置有絕緣反射層，可以有效避免顯示面板上之線路直接接觸金屬材料之框體而短路的情形。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實 施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

參照第1圖，其繪示本發明之窄邊框背光模組一實施例的上視圖。窄邊框背光模組100包含有框體110、設置於框體110上之絕緣反射層120，以及與框體110一體成形的導光元件130。框體110係由條狀之金屬板材彎折製作而成，即，框體110係由相連之側壁112所組成，且框體110為底部鏤空而不具有底板。側壁112共同定義出一空腔，導光元件130位於空腔之中。

絕緣反射層120設置於框體110之內表面，具體而言，絕緣反射層120為設置於側壁112面對空腔的表面上。絕緣反射層120之其中一個目的在於作為框體110上的絕緣層，以避免液晶面板上的導線因直接接觸金屬材質的框體110而導致短路的情形。除此之外，絕緣反射層120之顏色較佳地為白色或是其他的亮色色系，使得射出的光線照射到絕緣反射層120後被反射回導光元件130中繼續利用，可以提升光線的利用率。

導光元件130形成於框體110內並與框體110一體成形。其中導光元件130與設置有絕緣反射層120的框體110可以透過如射出成形(insert molding)的方式製作而成。由於在射出成形的製程中，位於框體110內表面的絕緣反射層120會碰觸到溫度較高的高分子導光材料，因此，絕緣反射層120較佳地具有耐熱的特性。絕緣反射層120之材料可以為耐熱絕緣白漆，如有機矽三防漆等。

導光元件130的其中一側面132與框體110之間形成 容置空間140，用以容置發光單元。導光元件130面對容置空間140之側面132可以為凹凸表面，此側面132包含有相隔預定距離的多個凸出部134，容置空間140包含在凸出部134之間的多個凹槽142。至少部分導光元件130面對容置空間140的側面132不接觸框體110，以提供凹槽142所需之空間，另一部分的導光元件130可以接觸或是不接觸框體110，例如，圖示中的凸出部134係與框體110接觸，但凸出部134亦可不與框體110相接觸。

本發明中，由於導光元件130與框體110為一體成形地製成，因此可以省略傳統中組裝導光板於框體中的步驟，並可有效解決組裝時對位不精準的問題。除此之外，由於框體110之厚度即為金屬板材的厚度，因此可以達成縮減背光模組之邊框厚度的目的。

框體110上可以更具有彎折的凸塊115。凸塊115可以與條狀的金屬板材一併沖壓而成，而後再將凸塊115彎折，使其平設於導光元件130的表面。凸塊115可以用以定位後續的光學膜。

參照第2圖，其繪示本發明之窄邊框背光模組之製作方法一實施例的流程示意圖。步驟S10為提供一條狀金屬板材200，條狀金屬板材200之其中一個表面上具有絕緣反射層210。

步驟S12為彎折條狀金屬板材200，以構成底部鏤空且呈環狀之框體220，圖示中框體220之形狀為矩形，但不限於此，框體220亦可為其他形狀；框體220定義出一空腔230。絕緣反射層210設置於框體220面對空腔230 之內表面上。

步驟S14為將框體220放入模具240中。模具240至少包含有公模仁242以及母模仁244，公模仁242以及母模仁244內部具有容置槽241，框體220放置於模具240之容置槽241內，具體而言，框體220位於由公模仁242以及母模仁244之容置槽241所定義之內部空間中。

步驟S16為注入高分子導光材料於模具240之內部空間以及空腔230中，以一體成形地形成導光元件250於框體220之中。高分子導光材料可為透明樹脂，例如是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)，但不限於此。

最後，步驟S18為使一體成形的框體220及導光元件250與模具240分離，以得到一體成形之框體220與導光元件250。導光元件250較佳地為不填滿空腔230，以提供放置發光單元所需要的容置空間。

需注意到的是，條狀金屬板材200可更包括一凸塊115，凸塊115連接並凸出於條狀金屬板材200，較佳可於步驟S12彎折條狀金屬板材200時一併將凸塊115彎折，而使其平行于空腔230，但不限於此，亦可在步驟S18之後，即，在以得到一體成形之框體220與導光元件250後，將凸塊115彎折而平設於導光元件320上。

參照第3圖，其繪示窄邊框背光模組於模具240的剖面圖。模具240包含有公模仁242以及母模仁244。公模仁242與母模仁244具有容置槽241以共同定義出用以容置框體220的內部空間。導光元件250具有底面252以及 出光面254，其中底面252與出光面254分別為導光元件250表面積最大的相對兩表面。其中公模仁242對應於導光元件250之底面252的一側，母模仁244則對應於導光元件250之出光面254的一側。

母模仁244具有一環狀凹槽245，環狀凹槽245之尺寸較佳對應於框體220的尺寸，使得框體220可以放置於環狀凹槽245中而定位。由於部分的框體220卡入環狀凹槽245中，因此，成形之導光元件250的厚度會略小於框體220之高度。

公模仁242為一微結構模仁，其上具有複數個突起243。母模仁244上則具有複數個凸部246。凸部246位於母模仁244的一底側，凸部246係用以定義如第1圖所示之容置空間140的凹槽142。當高分子導光材料注入模具240以及框體220的空腔中時，藉由公模仁242與母模仁244上的結構設計，而在導光元件250上形成預定的圖案。

從第3圖可以得知，藉由射出成形的製程，除了可以將導光元件250一體成形地形成於框體220內之外，更可藉由預先設計模具240，在導光元件250上一併形成容置空間260以及位於底面252上之微結構258，實現了製程整合以及縮減製作工序的目的。

參照第4圖與第5圖，其分別繪示本發明之窄邊框背光模組另一實施例的爆炸圖以及組裝完成後之立體視圖。窄邊框背光模組300包含有框體310、形成於框體310中且與框體310一體成形的導光元件320、發光單元330、至少一光學膜340以及反射材350。其中導光元件320可以 藉由如射出成形的方式與框體310一體成形地製成。導光元件320之上表面與框體310之上表面之間具有段差g，段差g可用以容置光學膜340。

導光元件320上具有用以容置發光單元330的容置空間322，容置空間322包含有多個凹槽326。發光單元330包含有電路基板332以及設置於電路基板332上之多個發光二極體334，當發光單元330容置於容置空間322中時，發光二極體334嵌入凹槽326之中，藉以定位發光二極體334。發光二極體334所發出的光線進入導光元件320之中，使得光線藉由導光元件320之導引而向出光面328射出。

反射材350對應設置於導光元件320之底面(相對於圖中之出光面328的表面)。本實施例中，反射材350可以為反射片，反射片設置於導光元件320下方。或者，在其他的實施例中，反射材350可以為塗布於導光元件320之底面上的反射漆。或者於其他實施例中，亦可以在注入高分子導光材料前先將反射漆塗在公模仁242(見第3圖)上，接著注入高分子導光材料，使反射漆轉印至導光元件320上。反射材350可將自導光元件320漏出的光線再一次地反射向出光面328，用以提升光源之光線利用率。

光學膜340設置於框體310以及導光元件320上。為了良好地定位光學膜340於框體310以及導光元件320上，窄邊框背光模組300更包含有凸塊360，凸塊360連接於框體310並位於導光元件320上。具體來說，凸塊360與框體310是由同一塊金屬板材裁切而成，也就是說，凸 塊360連接並凸出於條狀金屬板材200，凸塊360被彎折而平設於導光元件320上，以定位光學膜340。

凸塊360具有第一卡合部362，第一卡合部362可以為一缺口，光學膜340上具有對應於第一卡合部362設置的第二卡合部342，第二卡合部342可以為一凸部。使得光學膜340放置於導光元件320上後，可以藉由第一卡合部362與第二卡合部342卡合而定位於導光元件320上。第一卡合部362與第二卡合部342之形狀不限於本實施例所揭露之態樣，只要能使光學膜340之第二卡合部342與凸塊360之第一卡合部362卡合定位即可。第一卡合部362之外形可以與第二卡合部342之外形相匹配，或者，第一卡合部362之外形可以與第二卡合部342不相匹配，只要能夠達到定位光學膜340的設計均可。

參照第6圖，其繪示沿第5圖之線段A-A的剖面圖。窄邊框背光模組300中，包含框體310、設置於框體310中之導光元件320、設置於導光元件320上之光學膜340以及設置於導光元件320底面的反射材350。框體310面對於導光元件320之表面上塗佈有絕緣反射層312。

導光元件320形成於框體310之中並與框體310一體成形。導光元件320包含有相對之出光面328以及底面324。其中出光面328上可以形成有多個V形溝槽329的微結構，用以均勻地擴散光線。底面324上亦具有凹陷部325的微結構，用以破壞光線於導光元件320中的全反射。V形溝槽329以及凹陷部325可以透過如第3圖所示在公模仁242與母模仁244上預先形成有對應的微結構，以藉 由注入成形的製程在導光元件320上形成預定的圖案。或者，在其他的實施例中，V形溝槽329與凹陷部325可以透過雷射雕刻等方式直接在導光結構320上製作而成。

導光元件320的厚度略小於框體310的高度，以在導光元件320之出光面328與框體310上表面之間形成段差g，以及在導光元件320之底面324與框體310下表面之間形成段差g’。段差g大於凸塊360的厚度或約與凸塊360的厚度近似，以容置導光膜片340。段差g’約與反射材350之厚度近似。如圖所示，凸塊360可以為自框體310彎折而使其接觸導光元件320。導光膜片340與框體310之凸塊360可以透過如第5圖所示之第一卡合部362與第二卡合部342相互卡合而固定。

參照第7圖，其繪示本發明之窄邊框背光模組另一實施例的剖面圖，其剖面位置同第5圖。於本實施例中，凸塊360的彎折幅度較第6圖中之凸塊的彎折幅度為大，即凸塊360會略微向上延伸之後再行彎折。因此，會在框體310的上緣形成隆起部364，隆起部364凸出且高於反射片340。相較於前一實施例，本實施例更具有用以定位顯示面板390之優點。具體而言，當顯示面板390放置於窄邊框背光模組300上以後，顯示面板390可以抵靠於其一側的隆起部364而定位，便於組裝且不需增加額外的定位結構。

參照第8A圖至第8E圖，其分別繪示本發明之窄邊框背光模組之第一卡合部與第二卡合部不同實施例的示意圖。如8A圖所示，第一卡合部362a可以為矩形結構，第二卡合部342a為矩形缺口，使第一卡合部362a與第二卡 合部342a得以相互卡合。或者，如第8B圖所示，第一卡合部362b為T形結構，第二卡合部342b同樣為T形缺口，使第一卡合部362b與第二卡合部342b相互卡合。或者，如第8C圖所示，第一卡合部362c為半圓形結構，第二卡合部342c同樣為半圓形缺口，第一卡合部362c與第二卡合部342c相互卡合。或者，如第8D圖所示，第一卡合部362d為三角形結構，第二卡合部342d為矩形缺口，第一卡合部362d與第二卡合部342d之間仍然可以有部分接觸而達到定位之功效。同樣地，如第8E圖所示，第一卡合部362e為半圓形結構，第二卡合部342e為矩形缺口，第一卡合部362e與第二卡合部342e之間仍然可以有部分接觸而達到定位的功效。

由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明具有下列優點。本發明藉由射出成形的製程，除了可以將導光元件一體成形地形成於框體內，藉此固定彎折後的條狀金屬板材200，而不需另行焊接固定彎折後的條狀金屬板材200，更可藉由預先設計模具，在導光元件上一併形成容置空間以及位於底面上之微結構，實現了製程整合以及縮減製作工序的目的。而由此製法所製成的背光模組之框體的邊框厚度僅為板材厚度，有效縮減背光模組之邊框厚度。除此之外，框體的內表面設置有絕緣反射層，可以有效避免顯示面板上之線路直接接觸金屬材料之框體而短路的情形。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，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。

100‧‧‧窄邊框背光模組

110‧‧‧框體

115‧‧‧凸塊

112‧‧‧側壁

120‧‧‧絕緣反射層

254‧‧‧出光面

300‧‧‧窄邊框背光模組

310‧‧‧框體

312‧‧‧絕緣反射層

320‧‧‧導光元件

130‧‧‧導光元件

132‧‧‧側面

134‧‧‧凸出部

140‧‧‧容置空間

142‧‧‧凹槽

200‧‧‧條狀金屬板材

210‧‧‧絕緣反射層

220‧‧‧框體

230‧‧‧空腔

240‧‧‧模具

241‧‧‧容置槽

242‧‧‧公模仁

243‧‧‧突起

244‧‧‧母模仁

245‧‧‧環狀凹槽

246‧‧‧凸部

250‧‧‧導光元件

252‧‧‧底面

322‧‧‧容置空間

325‧‧‧凹陷部

326‧‧‧凹槽

328‧‧‧出光面

329‧‧‧V形溝槽

330‧‧‧發光單元

332‧‧‧電路基板

334‧‧‧發光二極體

340‧‧‧光學膜

342‧‧‧第二卡合部

350‧‧‧反射材

360‧‧‧凸塊

362‧‧‧第一卡合部

364‧‧‧隆起部

390‧‧‧顯示面板

S10~S18‧‧‧步驟

g、g’‧‧‧段差

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖繪示本發明之窄邊框背光模組一實施例的上視圖。

第2圖繪示本發明之窄邊框背光模組之製作方法一實施例的流程示意圖。

第3圖繪示窄邊框背光模組於模具的剖面圖。

第4圖與第5圖分別繪示本發明之窄邊框背光模組另一實施例的爆炸圖以及組裝完成後之立體視圖。

第6圖繪示沿第5圖之線段A-A的剖面圖。

第7圖繪示本發明之窄邊框背光模組另一實施例的剖面圖，其剖面位置同第5圖。

第8A圖至第8E圖分別繪示本發明之窄邊框背光模組之第一卡合部與第二卡合部不同實施例的示意圖。

100‧‧‧窄邊框背光模組

110‧‧‧框體

115‧‧‧凸塊

112‧‧‧側壁

120‧‧‧絕緣反射層

130‧‧‧導光元件

132‧‧‧側面

134‧‧‧凸出部

140‧‧‧容置空間

142‧‧‧凹槽

Claims (9)

1. 一種窄邊框背光模組，包含：一框體，係由條狀之金屬板材彎折而成，該框體包含相連之複數個側壁且底部鏤空，該些側壁共同定義出一空腔；一絕緣反射層，設置於該些側壁面對該空腔之一內表面上；一導光元件，形成於該框體內並與該框體一體成形；以及一凸塊，彎折連接於該框體並平設於該導光元件上，該凸塊與該框體為一體之金屬板材，該凸塊具有一第一卡合部，該窄邊框背光模組更包含至少一光學膜，該光學膜具有對應該第一卡合部之一第二卡合部，該光學膜藉由該第二卡合部與該第一卡合部卡合而定位於該導光元件上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之窄邊框背光模組，其中該導光元件的其中一側面與該框體之間形成一容置空間，該窄邊框背光模組更包含一發光單元，設置於該容置空間內。
3. 如申請專利範圍第2項所述之窄邊框背光模組，其中該發光單元包含一電路基板以及設置於該電路基板上之複數個發光二極體，該容置空間包含複數個凹槽，該些發 光二極體分別容置於該些凹槽中。
4. 如申請專利範圍第1項所述之窄邊框背光模組，其中該導光元件之厚度小於該框體之高度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之窄邊框背光模組，其中該導光元件包含一出光面，以及與該出光面相對之一底面，該導光元件更包含複數個微結構，形成於該底面。
6. 如申請專利範圍第5項所述之窄邊框背光模組，其中該窄邊框背光模組更包含一反射材，對應於該底面設置。
7. 一種窄邊框背光模組之製作方法，包含：提供一條狀金屬板材，其表面具有一絕緣反射層；彎折該條狀金屬板材以構成底部鏤空且呈環狀之一框體，該框體定義出一空腔；將該框體放入一模具；注入一高分子導光材料於該模具及該空腔中，以一體成形地形成一導光元件於該框體中；使一體成形的該框體及該導光元件與該模具分離；彎折連接於該框體之一凸塊，使該凸塊平設於該導光元件上；以及放置一光學膜於該導光元件上，藉由該光學膜上之一第二卡合部與該凸塊之一第一卡合部卡合而定位。
8. 如申請專利範圍第7項所述之窄邊框背光模組之製作方法，其中該模具具有一微結構模仁，以在該導光元件之一底面形成對應該微結構模仁之複數個微結構。
9. 如申請專利範圍第7項所述之窄邊框背光模組之製作方法，其中該模具具有一凸部，以在該導光元件的一側面與該框體之間形成一容置空間容置一發光單元於該容置空間中。