TWI505311B - 背光模組、其製造方法以及發光鍵盤 - Google Patents

Description

背光模組、其製造方法以及發光鍵盤

本發明係有關於背光模組，特別有關於應用於發光鍵盤的薄型化背光模組，以及薄型化背光模組的製造方法。

近年來電腦的使用已經相當普及，而鍵盤則是做為電腦的輸入裝置之一，因應使用者的需求，已經發展出發光鍵盤來提供使用者在光線不足的場合中操作電腦。

發光鍵盤通常包含具有多個按鍵的鍵盤部，以及設置在鍵盤部下方的背光裝置，背光裝置可以讓鍵盤部的按鍵具有發光效果。在習知的發光鍵盤中，背光裝置通常是由遮罩層、導光板以及反射片所組成，導光板與反射片之間利用黏著層黏接在一起，並且導光板與遮罩層之間也是利用黏著層黏接，由於導光板、反射片和遮罩層各自的厚度有一定的限制，無法縮減太多，而且位於導光板、反射片和遮罩層之間的兩層黏著層更加厚了背光裝置的整體厚度，因此，在發光鍵盤中，習知的背光裝置的厚度無法降低，導致發光鍵盤無法達到薄化的要求。

有鑑於此，本揭示提供薄型化背光模組的結構設 計及其製造方法，此薄型化背光模組可應用於發光鍵盤，使得發光鍵盤達到薄化的要求。

在本揭示的一些實施例中，提供背光模組，其包含：導光基板，其具有出光的第一表面、與第一表面相反的第二表面以及側面，透明介質層設置於導光基板的第二表面上，光反射層設置於透明介質層下方，具有複數個貫穿孔形成於光反射層中，導光材料層設置於光反射層下方，且導光材料層的一部份填滿光反射層的貫穿孔，以及光源鄰近於導光基板的側面，其中填滿貫穿孔的導光材料層將光線導向出光的第一表面。

在本揭示的一些實施例中，提供發光鍵盤，其包括：鍵盤部，以及背光模組設置於鍵盤部下方，其中背光模組包含：導光基板，其具有出光的第一表面、與第一表面相反的第二表面以及側面，透明介質層設置於導光基板的第二表面上，光反射層設置於透明介質層下方，具有複數個貫穿孔形成於光反射層中，導光材料層設置於光反射層下方，且導光材料層的一部份填滿光反射層的貫穿孔，以及光源鄰近於導光基板的側面，其中填滿貫穿孔的導光材料層將光線導向出光的第一表面。

在本揭示的一些實施例中，還提供背光模組的製造方法，此方法包含：提供導光基板，其具有出光的第一表面、與第一表面相反的第二表面以及側面，形成透明介質層在導光基板的第二表面上，形成光反射層在透明介質層下方，形成複數個貫穿孔在光反射層中，形成導光材料層在光 反射層下方，並且導光材料層的一部份填滿光反射層中的貫穿孔，以及將光源設置在鄰近於導光基板的側面，其中填滿貫穿孔的導光材料層將光線導向出光的第一表面。

100‧‧‧發光鍵盤

101‧‧‧按鍵元件

103‧‧‧鍵帽

103T‧‧‧鍵帽的透光區

105‧‧‧薄膜開關

107‧‧‧剪刀式支撐結構

109‧‧‧彈性元件

110‧‧‧鍵盤部

120‧‧‧背光模組

121‧‧‧導光基板

121F‧‧‧出光的第一表面

121B‧‧‧第二表面

121S‧‧‧側面

123‧‧‧透明介質層

125‧‧‧光反射層

125F‧‧‧光反射層的上表面

126‧‧‧貫穿孔

127‧‧‧導光材料層

129‧‧‧光源

130‧‧‧光線在導光基板內反射的路徑

132‧‧‧光線從導光基板折射進入透明介質層的路徑

140‧‧‧光線被貫穿孔內的導光材料層導向出光的第一表面

150‧‧‧雷射雕刻製程

為了讓本揭示之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式作詳細說明如下：第1圖顯示依據本揭示的一些實施例，發光鍵盤的剖面示意圖。

第2圖顯示依據本揭示的一些實施例，背光模組的剖面示意圖。

第3A-3E圖顯示依據本揭示的一些實施例，製造第2圖的背光模組之各中間階段的剖面示意圖。

以下詳述本揭示之背光模組的一些實施例之結構設計與製造方法，以及包含本揭示之背光模組的發光鍵盤的一些實施例，然而，可以理解的是，本揭示提供的發明概念可以在各種廣泛的背景中實施，在此所討論的特定實施例僅用於說明本揭示的一些實施例之製造與使用的特定方式，並非用於限定本揭示的範圍。

參閱第1圖，其為依據本揭示的一些實施例，發光鍵盤100的剖面示意圖，發光鍵盤100包含鍵盤部110，以及設置在鍵盤部110下方的背光模組120，藉由背光模組120 朝向鍵盤部110發出的光線，可以讓鍵盤部110具有發光效果，在第1圖中僅繪出發光鍵盤100的一個按鍵元件101做為代表，實際上發光鍵盤100包含複數個按鍵元件101，發光鍵盤100可以在光線不足的場合中幫助使用者對電腦進行指令的輸入操作。

鍵盤部110的每一個按鍵元件101包含鍵帽103，鍵帽103可具有一個或多個透光區103T，背光模組120發出的光線可穿透鍵帽103的透光區103T，讓鍵盤部110的按鍵元件101具有發光效果。在鍵帽103的下方還設置有薄膜開關105，薄膜開關105包含上、下接點以及位於上、下接點之間的隔離膜，隔離膜中具有開口對應於上、下接點的位置，每一組上、下接點對應於一個按鍵元件101。

此外，在鍵帽103與薄膜開關105之間還具有剪刀式支撐結構107和彈性元件109，剪刀式支撐結構107的一端係以可轉動滑動的方式連結於鍵帽103的一側，剪刀式支撐結構107的另一端則以可轉動滑動的方式連結於薄膜開關105的底板上，剪刀式支撐結構107可以讓鍵帽103做相對於薄膜開關105的垂直移動，讓鍵帽103於未按壓位置與按壓位置之間移動。

彈性元件109設置於薄膜開關105上，具有一定的高度，當使用者按壓在鍵帽103上時，彈性元件109會隨著鍵帽103的移動而產生變形，使得薄膜開關105的上接點向下接點的方向移動，上、下接點通過隔離膜的開口互相接觸，進而開啟薄膜開關105；當使用者鬆開鍵帽103時，剪刀 式支撐結構107可以讓鍵帽103回復到原先未按壓時的位置，此時薄膜開關105的上、下接點不會互相接觸，進而關閉薄膜開關105。

第1圖中僅繪製出鍵盤部110的概略剖面示意圖，實際上鍵盤部110的各個部件，包含鍵帽103、剪刀式支撐結構107、彈性元件109以及薄膜開關105等部件的細部結構設計還可以有許多變化，而且除了上述部件之外，鍵盤部110還可包含其他用於達成發光鍵盤100的功能需求之部件。

參閱第2圖，其為依據本揭示的一些實施例，背光模組120的剖面示意圖，背光模組120包含導光基板121，導光基板121具有出光的第一表面121F、與第一表面121F相反的第二表面121B、以及側面121S，在一些實施例中，導光基板121的材料可以選用聚碳酸酯(polycarbonate；簡稱PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；簡稱PMMA)、壓克力樹脂(acrylic resin)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-butadine-styrene；簡稱ABS)或其他適合用於導光基板的材料。在一些實施例中，導光基板121的厚度範圍可介於約0.2mm至約0.3mm之間。

背光模組120還包含光源129，其係鄰近於導光基板121的側面121S設置，在一些實施例中，光源129可以是發光二極體(light-emitting diode；簡稱LED)，如第2圖所示，光源129發出的光線由導光基板121的側面121S進入導光基板121，並且光線在導光基板121內經由多次反射而傳導，如第2圖中的箭頭130所示，箭頭130係表示光線在導 光基板121內反射的路徑。

另外，依據本揭示的實施例，背光模組120還包含透明介質層123設置於導光基板121的第二表面121B上，透明介質層123的折射率低於導光基板121的折射率，在一些實施例中，透明介質層123的折射率可介於約1.3至約1.5之間，其使得導光基板121內傳導的光線在到達導光基板121與透明介質層123之間的界面時，部分的光線會折射至透明介質層123內，如第2圖中的箭頭132所示，箭頭132係表示光線從導光基板121折射進入透明介質層123的路徑。

於導光基板121與透明介質層123之間的界面處，大約有50%至60%的光線會反射至導光基板121內，而其餘的光線則折射至透明介質層123中，因此在導光基板121與透明介質層123之間不會有全反射現象。在一些實施例中，透明介質層123的材料可以是光學膠(optical clear adhesive；簡稱OCA)，並且透明介質層123的厚度範圍可介於約1μm至約2μm之間。

依據本揭示的實施例，背光模組120還包含光反射層125設置在透明介質層123下方，並且光反射層125的上表面125F與透明介質層123緊密貼合。此外，如第2圖所示，在光反射層125中具有複數個貫穿孔126，這些貫穿孔126可以是點狀的貫穿孔，而且點狀貫穿孔的剖面形狀可以是半圓形、半橢圓形、三角形或其他合適的形狀。此外，在光反射層125中的這些貫穿孔126的面積和分布密度可依據貫穿孔126與光源129之間的距離而調整，在一些實施例中， 接近光源129的貫穿孔126之面積和分布密度小於遠離光源129的貫穿孔之面積和分布密度，使得位於發光鍵盤100不同位置上的每個按鍵元件101具有一致的發光亮度。

在一些實施例中，光反射層125的材料可以選用銀、鋁、鈦、鉻、金或其他合適的光反射材料，並且光反射層125的厚度範圍可介於約0.1μm至約1μm之間。同時，貫穿孔126的深度範圍也搭配光反射層125的厚度而介於約0.1μm至約1μm之間。

此外，依據本揭示的實施例，背光模組120還包含導光材料層127設置於光反射層125下方，如第2圖所示，導光材料層127不僅設置於光反射層125下方，而且導光材料層127的一部份還填滿光反射層125中的貫穿孔126，並且填滿貫穿孔126的導光材料層127的那些部分與透明介質層123直接接觸。

如第2圖所示，填滿光反射層125中的貫穿孔126的導光材料層127的那些部分可以將折射至透明介質層123中的光線導向導光基板121之出光的第一表面121F，如第2圖中的箭頭140所示，箭頭140係表示光線被貫穿孔126內的導光材料層127導向出光的第一表面121F。

同時參閱第1圖和第2圖，背光模組120的光反射層125中的貫穿孔126的位置可對應於鍵帽103的位置而設置，使得背光模組120發出的光線可對應穿透鍵帽103的透光區103T，而且貫穿孔126的面積和分布密度之設計也可以依據貫穿孔126與光源129之間的距離而調整，如此可使 得從發光鍵盤100的每一個鍵帽103所發出的光亮度更為一致。此外，背光模組120的光反射層125可以讓折射至透明介質層123中的光線朝向出光的第一表面121F的方向反射，有助於提升光源129的光線利用率。

在一些實施例中，導光材料層127的材料可以選用導光油墨，並且導光材料層127的厚度範圍可介於約5μm至約10μm之間。

依據本揭示的實施例，背光模組120的整體厚度可由導光基板121、透明介質層123、光反射層125以及導光材料層127的總和決定，在一些實施例中，背光模組120的整體厚度可約為0.30mm至0.32mm之間。在習知的發光鍵盤中，其背光模組是由遮罩層、導光板和反射片，以及介於這些元件之間的黏著層所組成，習知的發光鍵盤之背光模組的整體厚度約為0.45mm至0.5mm之間，而本揭示之背光模組的整體厚度相較於習知的發光鍵盤之背光模組則可減少至少約40%，藉此可進一步降低發光鍵盤的厚度，達到薄化的要求。

第3A-3E圖為依據本揭示的一些實施例，製造第2圖的背光模組120之各中間階段的剖面示意圖。如第3A圖所示，首先提供導光基板121，導光基板121的材料及厚度如前所述，導光基板121具有出光的第一表面121F、與第一表面121F相反的第二表面121B、以及側面121S。

參閱第3B圖，在導光基板121的第二表面121B上形成透明介質層123，在一實施例中，透明介質層123可利 用塗佈製程由光學膠製成，透明介質層123的厚度範圍可介於約1μm至約2μm之間。在其他實施例中，透明介質層123也可選用折射率介於約1.3至約1.5之間的其他透明介質材料，並利用其他製程形成。

參閱第3C圖，在透明介質層123下方形成光反射層125，在一實施例中，光反射層125可利用濺鍍(sputtering)製程由銀製成，光反射層125的厚度範圍可介於約0.1μm至約1μm之間。在其他實施例中，光反射層125也可以由鋁、鈦、鉻或金製成。

參閱第3D圖，形成複數個貫穿光反射層125的貫穿孔126，在一實施例中，可使用雷射雕刻(laser engraving)製程150，依照預定圖案除去光反射層125的一些部分，藉此在光反射層125中形成貫穿孔126。在其他實施例中，也可使用其他方式，例如微影與蝕刻製程，在光反射層125中形成貫穿孔126，貫穿孔126的形狀、設置位置、面積和分佈密度的相關描述如前所述。依據本揭示的實施例，除了貫穿孔126以外，光反射層125的上表面係與透明介質層123緊密貼合。

參閱第3E圖，在光反射層125下方形成導光材料層127，並且導光材料層127的一些部分填滿了光反射層125中的貫穿孔126，其中填滿在貫穿孔126中的導光材料層127的那些部分係與透明介質層123直接接觸。在一實施例中，導光材料層127可利用印刷(printing)製程由導光油墨製成，導光材料層127的厚度可介於約5μm至約10μm之間。

之後，在鄰近於導光基板121的側面121S處設 置光源129，以完成第2圖所示之背光模組120，在一些實施例中，光源129例如為發光二極體(LED)。

依據本揭示的實施例，可以得到整體厚度相較於習知發光鍵盤的背光模組降低至少約40%的薄型化背光模組，藉此讓發光鍵盤的厚度可以更加薄化，以滿足電腦周邊設備的薄型化需求。

雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，在此技術領域中具有通常知識者當可瞭解，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

120‧‧‧背光模組

121‧‧‧導光基板

121F‧‧‧出光的第一表面

121B‧‧‧第二表面

121S‧‧‧側面

123‧‧‧透明介質層

125‧‧‧光反射層

125F‧‧‧光反射層的上表面

126‧‧‧貫穿孔

127‧‧‧導光材料層

129‧‧‧光源

130‧‧‧光線在導光基板內反射的路徑

132‧‧‧光線從導光基板折射進入透明介質層的路徑

140‧‧‧光線被貫穿孔內的導光材料層導向出光的第一表面

Claims (17)

1. 一種背光模組，包括：一導光基板，具有一出光的第一表面、一與該第一表面相反的第二表面和一側面；一透明介質層，設置於該導光基板的該第二表面上；一光反射層，設置於該透明介質層下方，具有複數個貫穿孔形成於該光反射層中；一導光材料層，設置於該光反射層下方，且該導光材料層的一部份填滿該光反射層的該些貫穿孔；以及一光源，鄰近於該導光基板的該側面，其中填滿該些貫穿孔的該導光材料層將光線導向該出光的第一表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該透明介質層的折射率介於1.3至1.5之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該透明介質層的材料包括光學膠，且該透明介質層的厚度介於1μm至2μm之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該導光基板的材料包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、壓克力樹脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，且該導光基板的厚度介於0.2mm至0.3mm之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該光反射層 的材料包括銀、鋁、鈦、鉻或金，且該光反射層的厚度介於0.1μm至1μm之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該導光材料層的材料包括導光油墨，且該導光材料層的厚度介於5μm至10μm之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該光反射層的一表面與該透明介質層緊密貼合，且填滿在該光反射層的該些貫穿孔中的該導光材料層的該部份與該透明介質層直接接觸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些貫穿孔包括複數個點狀貫穿孔，該些點狀貫穿孔的剖面形狀包括半圓形、半橢圓形或三角形，且接近該光源的該些貫穿孔的面積和分布密度小於遠離該光源的該些貫穿孔的面積和分布密度。
9. 一種發光鍵盤，包括：一鍵盤部；以及一背光模組，設置於該鍵盤部下方，該背光模組包括：一導光基板，具有一出光的第一表面、一與該第一表面相反的第二表面和一側面；一透明介質層，設置於該導光基板的該第二表面上；一光反射層，設置於該透明介質層下方，具有複數個貫穿孔形成於該光反射層中； 一導光材料層，設置於該光反射層下方，且該導光材料層的一部份填滿該光反射層的該些貫穿孔；以及一光源，鄰近於該導光基板的該側面，其中填滿該些貫穿孔的該導光材料層將光線導向該出光的第一表面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之發光鍵盤，其中該鍵盤部包括複數個按鍵元件，每一個按鍵元件包括一鍵帽，一薄膜開關設置於該鍵帽下方，以及一剪刀式支撐結構和一彈性元件設置於該鍵帽與該薄膜開關之間，其中該鍵帽具有一透光區，該背光模組的該光反射層中的該些貫穿孔的位置係對應於該鍵帽，且該背光模組發出的光線穿透該鍵帽的該透光區。
11. 一種背光模組的製造方法，包括：提供一導光基板，具有一出光的第一表面、一與該第一表面相反的第二表面和一側面；形成一透明介質層在該導光基板的該第二表面上；形成一光反射層在該透明介質層下方；在該光反射層中形成複數個貫穿孔；形成一導光材料層在該光反射層下方，並且該導光材料層的一部份填滿該光反射層的該些貫穿孔；以及將一光源設置在鄰近於該導光基板的該側面，其中填滿該些貫穿孔的該導光材料層將光線導向該出光的第 一表面。
12. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組的製造方法，其中該透明介質層的材料包括光學膠，形成該透明介質層的步驟包括一塗佈製程，且該透明介質層的厚度介於1μm至2μm之間。
13. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組的製造方法，其中該光反射層的材料包括、鋁、鈦、鉻或金，形成該光反射層的步驟包括一濺鍍製程，且該光反射層的厚度介於0.1μm至1μm之間。
14. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組的製造方法，其中在該光反射層中形成該些貫穿孔的步驟包括使用一雷射雕刻製程。
15. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組的製造方法，其中該導光材料層的材料包括導光油墨，形成該導光材料層的步驟包括一印刷製程，且該導光材料層的厚度介於5μm至10μm之間。
16. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組的製造方法，其中該光反射層的一表面與該透明介質層緊密貼合，且填滿在該光反射層的該些貫穿孔中的該導光材料層的該部分與該透明介質層直接接觸。
17. 如申請專利範圍第11項所述之背光模組的製造方法，其中該些貫穿孔包括複數個點狀貫穿孔，該些點狀貫穿孔的 剖面形狀包括半圓形、半橢圓形或三角形，且遠離該光源的該些貫穿孔的面積和分布密度大於接近該光源的該些貫穿孔的面積和分布密度。