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WO2014196266A1 - 反射フレームおよびバックライトユニット - Google Patents

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WO2014196266A1
WO2014196266A1 PCT/JP2014/060278 JP2014060278W WO2014196266A1 WO 2014196266 A1 WO2014196266 A1 WO 2014196266A1 JP 2014060278 W JP2014060278 W JP 2014060278W WO 2014196266 A1 WO2014196266 A1 WO 2014196266A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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reflection frame
light guide
side plate
guide plate
resin foam
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2014/060278
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English (en)
French (fr)
Inventor
西脇 利光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Publication of WO2014196266A1 publication Critical patent/WO2014196266A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G02F1/1336Illuminating devices
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    • GPHYSICS
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    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
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    • G02B6/005Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
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    • GPHYSICS
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    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133608Direct backlight including particular frames or supporting means

Definitions

  • the present invention relates to a light guide plate type reflection frame and a backlight unit used in a liquid crystal panel.
  • a backlight unit that emits light by illuminating light from the back side of the liquid crystal layer is used.
  • an edge light type backlight unit that can reduce the number of light sources and is advantageous for energy saving is increasing.
  • Such an edge light type backlight unit is required to have uniform luminance over the entire light emission surface.
  • a reflector is laminated on the light guide plate of the edge light type backlight unit.
  • the reflecting plate has a role of increasing the luminance by returning the amount of light guided from the light source into the light guide plate to the reflecting plate side to the liquid crystal layer side.
  • an edge light type backlight unit there is an edge light type backlight structure in which a reflection plate in which a metal plate is laminated on a reflection sheet is formed and the reflection plate is closely attached to the bottom surface and a pair of side surfaces of the light guide plate. is there.
  • the luminance of the backlight unit is demanded from the request of energy saving.
  • the use of the light source can be reduced and the power consumption can be reduced.
  • One method for improving the luminance of the backlight unit is to reduce light leakage.
  • the luminance of the backlight unit can be improved by suppressing light leakage from the side surface of the light guide plate and the gap between the light source and the reflector.
  • Patent Document 1 light from a light source is incident from a hole formed in a reflector. Therefore, the reflector and the reflecting plate are integrated. However, in the case where the reflector is bent as in Patent Document 1, light leakage from the gap between the bent portions cannot be prevented.
  • a reflection plate in which a metal plate and a reflection film are laminated may be warped or deformed due to thermal expansion due to heat from the light source or the influence of the difference in thermal expansion, and there is a risk that light leakage will increase.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a reflection frame or the like that can improve the luminance of a backlight unit.
  • a first invention is a reflection frame for a backlight unit made of a resin foam, and the reflection frame is a box shape that is open on one side and can accommodate a light guide plate. And a hole for light source is formed in the side plate portion, and a boundary between the side plate portions is closed without a gap.
  • the reflection frame is made of a resin foam, there is no problem of warpage or deformation as in the case of a conventional reflection plate in which a metal plate and a reflection film having different thermal expansion coefficients are laminated. .
  • the resin foam has a characteristic of being shrunk minutely by heat
  • the reflective frame of the present invention made of resin foam has a dimension in the direction in which it is in close contact with the light guide plate by the heat generated when the backlight panel is used. There is a tendency to change.
  • the box-type reflective frame which consists of a resin foam of this invention, the light leakage from a backlight panel can be reduced more.
  • the reflection frame is box-shaped and no gap is formed at the boundary between the side plate portions of the reflection frame, there is no light leakage from the gap and high luminance can be obtained. For this reason, a light source and power consumption can be reduced.
  • the reflection frame is formed by molding a resin foam material into a mold shape, and is preferably a box shape in which all surfaces are continuously integrated.
  • the reflection frame integrally, the manufacturability is good, and the gap at the boundary between the side plate portions can be reliably closed.
  • the reflection frame may be formed by bending a resin foam material having a shape developed from a box shape into a box shape, and joining these side plate portions so as to close corners formed by adjacent side plate portions. .
  • a means for joining adjacent side plate portions there is a tape or an adhesive. If the side plate portions are joined together, a gap generated by bending the material can be closed, and light leakage from the corner portion can be reduced.
  • a tongue piece may be provided on the side plate portion, and when the resin foam material is bent into a box shape, means for superimposing the tongue pieces on adjacent side plate portions may be employed.
  • the gap generated by bending the material can be surely closed by the material itself.
  • a convex portion for preventing the light guide plate from being in close contact is formed on the inner surface of the reflective frame.
  • the reflection frame is preferably formed of a resin foam material obtained by foaming an amorphous thermoplastic resin sheet.
  • a resin foam material obtained by foaming an amorphous thermoplastic resin sheet such as polycarbonate has good moldability. For this reason, it is easy to mold the reflective frame into the desired shape. In particular, it is easy to form the convex portion for preventing adhesion as described above at the time of molding the material.
  • a second invention provides light to the light guide plate from a reflection frame according to the first invention, a light guide plate housed in the box-shaped reflection frame, and a hole provided in a side plate portion of the reflection frame. And a light source for irradiation.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the backlight unit 1.
  • 2A is a cross-sectional view of the backlight unit 1
  • FIG. 2B is an enlarged view of a portion A in FIG. 2A.
  • 4A is a partial cross-sectional view showing a state before molding the resin foam material 17c
  • FIG. 4B is a partial cross-sectional view showing a state in which the reflection frame 5 is formed by the upper mold 18a and the lower mold 18b.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view of the backlight unit 1c.
  • FIG. 5A is a development view of the resin foam material 17
  • FIG. 5B is a perspective view showing the reflection frame 5a.
  • FIG. 6A is a development view of a resin foam material 17a
  • FIG. 6B is a perspective view showing a reflection frame 5b. It is a figure which shows other embodiment, and the expanded view of the resin foam raw material 17b.
  • 8A is a cross-sectional view of the backlight unit 1a
  • FIG. 8B is an enlarged view of a portion B in FIG. 8A.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a backlight unit 1 used in a liquid crystal display device and the like
  • FIG. 2 is a cross-sectional view.
  • the backlight unit 1 is a so-called edge light type backlight unit, and mainly includes a reflective frame 5, a light source 11, a light guide plate 13, and the like.
  • the reflection frame 5 is a box-shaped member.
  • the reflection frame 5 is a porous body having closed cells inside, and is formed of a resin foam.
  • the reflection frame 5 is integrally formed using a sheet-like resin foam material. Therefore, the boundaries of all the surfaces (the bottom surface and the side plate portions 7a and 7b) of the reflection frame 5 are integrally formed without any gap.
  • a plurality of beads 23 are provided on the surface of the reflection frame 5 (the surface facing the light guide plate 13).
  • the beads 23 are, for example, silicone particles or calcium carbonate particles.
  • illustration of the bead 23 is abbreviate
  • the reflective frame 5 has a foam layer 27 inside, and has an unfoamed layer 29 on the front and back surfaces.
  • the unfoamed layer 29 may be formed only on the surface facing the light guide plate 13.
  • a large number of fine bubbles 25 are formed in the foam layer 27.
  • the average diameter of the fine bubbles 25 is 0.1 to 10.0 ⁇ m, the reflectance of the reflection frame 5 is good.
  • the fine bubbles 25 are not present, or even if there are, the amount thereof is sufficiently smaller than that of the foamed layer 27.
  • a bead coat layer 28 is provided on the surface of the reflective frame 5 (unfoamed layer 29).
  • the bead coat layer 28 is formed by applying a coating agent containing the beads 23. Note that the bead coat layer 28 is not necessarily required as long as the beads 23 can be held on the surface of the reflective frame 5.
  • the beads 23 form convex portions on the surface of the reflection frame 5.
  • the shape of the bead 23 may be various three-dimensional shapes such as a sphere, an ellipsoid, and a polyhedron, but is preferably a sphere.
  • the resin foam material used for the reflective frame 5 is formed by foaming a thermoplastic resin sheet.
  • the thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited, but the crystalline thermoplastic resin may be a crystalline thermoplastic polyester resin such as polyethylene terephthalate, or an amorphous thermoplastic resin.
  • polycarbonate can be used.
  • polycarbonate is desirable in consideration of the moldability of the resin foam material. Details of the method for producing the resin foam material will be described later.
  • a light source 11 is disposed on the outer surface of each side plate portion 7b of the reflection frame 5.
  • the light source 11 for example, an LED (Light Emitting Diode), CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), or the like can be used. Composed by arranging.
  • Each of the pair of side plate portions 7b facing the reflection frame 5 is provided with a plurality of holes 9 penetrating the side plate portion 7b.
  • the hole 9 is a part where the point light source of the light source 11 is arranged. Therefore, the hole 9 is formed at a position corresponding to each point light source of the light source 11.
  • the hole 9 is preferably drilled to a size that is not affected by the heat of the point light source. If the hole size is small, the reflection frame 5 may be deformed by the influence of the heat of the point light source.
  • the light guide plate 13 is accommodated in the reflection frame 5. That is, the reflection frame 5 has a box shape that can accommodate the light guide plate 13.
  • the light guide plate 13 has a flat plate shape, and the light emission surface (the side on which the liquid crystal panel not shown is arranged on the upper surface side in FIG. 2) is configured to be smooth.
  • a highly light guide transparent material such as acrylic resin, polycarbonate resin, or cyclic olefin resin can be used.
  • the back surface side (the lower surface side in FIG. 2 and the reflective frame 5 side) of the light guide plate 13 may be subjected to a diffusion pattern with a white ink for light diffusion or a fine unevenness process.
  • An optical film 15 is provided on the light exit surface side of the light guide plate 13 as necessary.
  • the optical film 15 is configured by laminating films having a plurality of functions.
  • a light diffusion film for making the surface brightness of the backlight unit 1 uniform or a prism sheet for improving brightness are used.
  • the reflective frame 5, the light source 11, the light guide plate 13, the optical film 15 and the like are held by the back chassis 3.
  • the back chassis 3 is manufactured, for example, by metal plate pressing a metal plate.
  • a liquid crystal panel (not shown) is arranged on the front surface, and fitted and fixed by a front chassis (not shown), whereby a liquid crystal display device is manufactured.
  • the method for producing the resin foam sheet include a stretching method, a batch foaming method, and an extrusion foaming method.
  • a polycarbonate resin PCX-5711 manufactured by Sumika Stylon
  • a crystallization nucleating agent manufactured by Shin Nippon Rika
  • a mixture of NU100 is melt-kneaded using a kneader to prepare a resin composition.
  • the resin composition is formed into a sheet using an extruder or the like, and the resin sheet and the separator are overlapped and wound into a roll.
  • the resin sheet contains an inert gas. Furthermore, the resin sheet containing the inert gas is heated to a temperature higher than the glass transition temperature (Tg) of the polycarbonate resin under normal pressure to be foamed. Thus, a fine foamed polycarbonate sheet can be obtained.
  • Tg glass transition temperature
  • the said manufacturing method is an example and in this invention, the raw material and manufacturing method of a resin foam raw material are not specifically limited.
  • beads 23 previously kneaded into the material composition may be foamed, or after the resin foam material is manufactured, the beads 23 may be blended into the coating agent and applied to the surface of the resin foam material.
  • the beads 23 may be removed during stretching. Since there is a fear, it is desirable to apply the beads 23 after the foaming treatment.
  • reflection frame manufacturing method Next, a method for forming the reflection frame 5 will be described.
  • the finely foamed polycarbonate sheet produced by the above-described method is preheated. Preheating is performed by disposing far infrared heaters above and below the finely foamed polycarbonate sheet.
  • the micro-foamed polycarbonate sheet is an amorphous resin, there is a possibility that the internal bubbles formed in the foaming process expand due to heat and swell on the sheet surface. Therefore, preheating is performed in a short time of 6 to 10 seconds.
  • the heating temperature is preferably preheated so that the sheet surface temperature in the radiation thermometer becomes 150 to 160 ° C., which is a temperature near the glass transition temperature. This is because molding cracks are likely to occur at 150 ° C. or lower, and coarse bubbles and blisters are likely to occur at 160 ° C. or higher.
  • the preheated fine foamed polycarbonate sheet is conveyed to a heating mold.
  • the fine foamed polycarbonate sheet is formed into a box shape by a match mold forming method in which the finely foamed polycarbonate sheet is sandwiched between upper and lower heating molds and formed into a predetermined shape, for example.
  • the box-shaped reflective frame 5 is manufactured by cooling using air blow.
  • the heating temperature of the mold is preferably 100 to 120 ° C., which is a temperature below the glass transition temperature of the polycarbonate so that the cooling does not rapidly cool from the preheating temperature. If the temperature of the mold exceeds 160 ° C., which is a temperature higher than the glass transition temperature, the expansion of internal bubbles may occur as in the case of preheating, and the molding surface may be swollen. In addition, after shaping
  • the preheating temperature may be 200 to 220 ° C. as the sheet surface temperature, and the mold temperature may be 170 to 180 ° C.
  • the method for forming the reflective frame 5 is not limited to the match mold method.
  • plug-assisted vacuum forming in which after forming a sheet using a pressure or air forming using a single concave or convex mold, vacuum forming, vacuum pressure forming or a plug, the sheet is stretched
  • known molding methods such as plug-assisted pressure forming and plug-assisted vacuum / pressure forming may be used.
  • the match mold forming method has the best mold transferability in sheet forming.
  • the box-shaped reflection frame 5 in which the light guide plate 13 is fitted is manufactured.
  • the boundary between the side plate portion and the bottom surface of the reflection frame 5 is integral and closed. For this reason, light leakage from the side surface of the light guide plate 13 or the like can be prevented.
  • a white paint solar ink LED development type high reflection white solder resist
  • a reflective substrate Shin-Kobe Electric CEL-447WT.
  • the light incident on the reflection frame 5 is totally reflected or diffused at the interface with a large number of fine bubbles 25 (the inside is, for example, an air layer and the refractive index is smaller than that of the resin constituting the reflection frame 5).
  • the light is emitted to the light guide plate 13 side.
  • the light reflected on the surface of the reflection frame 5 or diffused inside returns to the inside of the light guide plate 13, and part of the light is totally reflected again on the front surface of the light guide plate 13, and the remaining light is reflected on the front surface of the light guide plate 13. To exit. In this way, light can be uniformly emitted from the entire front surface of the backlight unit.
  • the reflection frame 5 of this embodiment is formed in a box shape so as to cover the side surface of the light guide plate 13 and maintains the shape for accommodating the light guide plate 13 by itself without using a metal plate or the like, The occurrence of warpage due to the difference in thermal expansion coefficient can be avoided, and the problem of light leaking from the gap with the light guide plate can be reduced.
  • the reflective frame 5 of this embodiment is formed of a resin foam having a characteristic of being shrunk slightly by heat, when the backlight unit 1 is used, heat generated from an electrical component or the like is used. The reflective frame 5 changes its dimension in the direction in which it is in close contact with the light guide plate 13.
  • the gap (particularly the side portion) between the reflection frame 5 and the light guide plate 13 becomes narrower, and it can be expected that light leakage is reduced. Further, in the reflection frame 5 of this embodiment, there is no gap at the boundary between adjacent side plate portions, and the corners formed by the adjacent side plate portions are closed. Accordingly, light leakage from the side surface of the light guide plate 13 can be suppressed to a higher degree.
  • the gap between the side surface of the light guide plate 13 and the side plate portion 7b (7a) of the reflection frame 5 is also provided.
  • a gap due to the beads 23 is maintained.
  • light leakage from a gap on the side surface of the light guide plate 13 or the like can be prevented by a tape or a frame plate.
  • the reflection frame 5 in which the beads 23 of the first embodiment described above exist on the entire surface has been described.
  • the beads 23 exist only on the inner bottom surface 7t of the reflection frame 5 as in the backlight unit 1b illustrated in FIG. You may do it.
  • Such a reflection frame can be manufactured by forming a resin foam material into a box shape and then applying a paint containing beads only on the bottom surface 7t.
  • the side plate portion 7b (7a) of the reflection frame 5 and the side surface of the light guide plate 13 and the like can be brought into close contact with each other, light leakage from the side surface of the light guide plate 13 can be prevented.
  • a convex portion may be formed only on the inner bottom surface 7t at the time of match molding.
  • the resin foam material 17c having the beads 23 provided on the entire surface of one surface is set between the upper mold 18a and the lower mold 18b.
  • the upper mold 18a is lowered (arrow B in FIG. 4A) to form the box-shaped reflection frame 5 (FIG. 4B).
  • the gap C between the upper mold 18a and the lower mold 18b at the position corresponding to the side plate portion 7b (7a) is set to be narrower than the gap of the portion corresponding to the bottom surface 7t. More specifically, the gap C of the part corresponding to the side plate portion 7b (7a) is adjusted in consideration of only the resin thickness of the side plate portion 7b. Further, the gap of the portion corresponding to the bottom surface 7t is adjusted in consideration of the protrusion margin of the beads 23 in addition to the resin thickness of the bottom surface 7t.
  • FIG. 4C shows a backlight unit 1c using the reflection frame 5 formed as described above.
  • the backlight unit 1c has a convex portion formed by the beads 23 on the bottom surface 7t, and the light guide plate 13 and the reflection frame 5 are prevented from contacting each other.
  • the bead 23 is embedded in the side plate portion 7b (7a)
  • the inner surface becomes substantially flat, and a gap can be prevented from being formed between the side plate portion 7b (7a) and the light guide plate 13 or the like.
  • the side plate portion 7b (7a) of the reflection frame 5 and the side surface of the light guide plate 13 and the like can be brought into close contact with each other, so that light leakage from the side surface of the light guide plate 13 can be prevented.
  • the resin foam raw material 17 is made into a box-shaped expansion
  • the side plate portions 7a and 7b are bent into a box shape.
  • the side plates 7a and 7b adjacent to each other are joined by the tape 19 so that they are in contact with each other, and the corners are closed. That is, the gap at the boundary between the side plate portions 7a and 7b is closed.
  • the side plate portions 7a and 7b may be joined with an adhesive in a state where the gap between the side plate portions 7a and 7b is closed.
  • a convex portion is formed by beads 23 on the inner surface of the reflection frame 5.
  • the reflection frame 5a formed in this way can obtain the same effects as the reflection frame 5. Moreover, when making into a box shape, preheating is unnecessary and a molding die is also unnecessary.
  • Fig.6 (a) you may use the resin foam raw material 17a which provided the tongue piece 21 in a part of site
  • the resin foam material 17a is formed by extending both ends of a portion corresponding to the side plate portion 7b.
  • the gap between the side plate portions 7a and 7b can be closed by folding the resin foam material 17a into a box shape and folding the tongue piece 21 on the adjacent side plate portion 7a side to overlap. it can.
  • the tongue piece 21 may be joined to the outer surface of the side plate portion 7a with an adhesive or the like.
  • both end portions of the side plate portion 7b are extended to provide the tongue piece 21, but the position of the tongue piece 21 is not limited to this, and the resin foam material 17a is adjacent to the box shape. As long as the space between the side plate portions can be closed by overlapping the side plate portions, they may be formed at any position.
  • the reflection frame 5b formed in this way can obtain the same effects as the reflection frame 5a. Further, since the member that closes the gap is the same as the material constituting the reflection frame 5a, light can be reliably reflected even at the boundary portion.
  • the reflective frame 5c shown in FIG. 8 may be created by using a resin foam material 17b in which a plurality of convex portions 31 are formed as shown in FIG. 7 by embossing or a mold having concave portions.
  • the resin foam material 17b has a convex portion 31 only on the inner bottom surface 7t when assembled into a box shape, that is, only the bottom surface 7t facing the back surface of the light guide plate 13 when the light guide plate 13 is placed in the reflection frame 5c. Is formed.
  • FIG. 8 (a) shows a backlight unit 1a manufactured using a reflective frame 5c made of the resin foam material 17b.
  • a predetermined gap is maintained between the light guide plate 13 and the reflection frame 5c by the convex portion 31 provided on the reflection frame 5c. For this reason, the effect of white spot prevention etc. can be acquired like the bead 23 mentioned above.
  • the resin foam material 17b is configured in the same shape as the resin foam material 17 shown in FIG. 5A, but the tongue piece 21 is formed like the resin foam material 17a shown in FIG. 6A. May be.
  • the box-shaped reflection frame 5c may be formed from a single resin foam material by molding such as a match mold molding method.
  • the convex part 31 can be easily formed by forming a plurality of concave parts on the mold surface used at the time of molding.

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Abstract

 バックライトユニット(1)は、いわゆるエッジライト方式のバックライトユニットであり、主に、反射フレーム(5)、光源(11)、導光板(13)等から構成される。反射フレーム(5)は、箱形状の部材である。反射フレーム(5)は、独立気泡を内部に有する多孔質体であり、樹脂発泡体で形成される。反射フレーム(5)は、シート状の樹脂発泡素材を用い、一体で成形される。したがって、反射フレーム(5)の全ての面(底面および側板部(7a、7b))の境界は、いずれも隙間なく一体で成形される。

Description

反射フレームおよびバックライトユニット
 本発明は液晶パネルに用いられる、導光板式の反射フレームおよびバックライトユニットに関するものである。
 液晶表示装置等において、液晶層の背面側から光を照らして発光させるバックライトユニットが用いられる。近年では特に、光源の数を減らすことができ、省エネルギー化に有利なエッジライト方式のバックライトユニットの採用が増えている。このようなエッジライト方式のバックライトユニットにおいては、光の出射面全体における均一な輝度が要求される。
 エッジライト式バックライトユニットの導光板には、反射板が積層されて設置される。反射板は、光源から導光板内に導かれた光のうち、反射板側に漏れた分を液晶層側に戻して輝度を高める役割を有する。
 このようなエッジライト方式のバックライトユニットとしては、反射シートに金属板を積層した反射板を形成し、導光板の底面と一対の側面に反射板を密着させたエッジライト方式のバックライト構造がある。
特開2008-166200号公報
 一方、省エネルギーの要請から、バックライトユニットの消費電力の低減が求められている。これに対し、バックライトユニットの輝度を向上させることができれば、光源の使用を削減することができ、消費電力を低減することができる。バックライトユニットの輝度を向上させるための方法の一つとして、光漏れを低減する方法がある。導光板の側面や、光源とリフレクタとの隙間からの光漏れを抑制することで、バックライトユニットの輝度を向上させることができる。
 特許文献1では、反射板に形成された孔から光源からの光を入射する。したがって、リフレクタと反射板とが一体となる。しかし、特許文献1のように反射板を折曲げ加工したものでは、折曲げ部の隙間からの光漏れを防止することができない。特に、金属板と反射フィルムを積層した反射板は、光源からの熱による熱膨張や熱膨張の差の影響等による反りや変形が生じて、光漏れが増大する恐れがある。
 本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、バックライトユニットの輝度を向上することが可能な反射フレーム等を提供することを目的とする。
 前述した目的を達するために第1の発明は、樹脂発泡体からなるバックライトユニット用の反射フレームであって、前記反射フレームは、一方の面が開口し、導光板を収容可能な箱型であり、側板部に光源用の孔が形成され、前記側板部同士の境界が隙間なく閉じられていることを特徴とする反射フレームである。
 このように、本発明は、反射フレームが樹脂発泡体からなるため、熱膨張率の異なる材料である金属板と反射フィルムが積層された従来の反射板のような反りや変形等の問題はない。
また、樹脂発泡体は熱により微小に収縮する特性があるため、樹脂発泡体からなる本発明の反射フレームは、バックライトパネルを用いたときに発生する熱で導光板に密着する方向に寸法が変化する傾向がある。このため本発明の樹脂発泡体からなる箱型反射フレームによれば、バックライトパネルからの光漏れをより低減できる。
また、反射フレームが箱型であり、反射フレームの側板部同士の境界に隙間が形成されないため、隙間からの漏光がなく、高い輝度を得ることができる。このため、光源および消費電力を低減することができる。
 前記反射フレームは、樹脂発泡素材を金型形状に成形したものであって、全ての面が一体に連続する箱型であることが望ましい。
 このように、反射フレームを一体に成形することで、製造性が良く、側板部同士の境界の隙間を確実に閉じることができる。
 前記反射フレームは、箱形状を展開した形状の樹脂発泡素材を折り曲げて箱形状とし、隣接する側板部によりに形成される角部を閉じるようにこれら側板部同士を接合したものであってもよい。
 このように、隣接する側板部同士を接合する手段としては、テープまたは接着剤がある。側板部同士を接合すれば、素材を折り曲げて生じる隙間を塞ぐことができ、角部からの光漏れを低減できる。
 前記側板部同士の接合は、側板部に舌片を設け、前記樹脂発泡素材を折り曲げて箱形状とする際に、前記舌片を隣接する側板部に重ね合わせる手段を採用することもできる。
 このように、舌片を設けて側板部同士の境界に折り返すことで、素材を折り曲げて生じる隙間を素材自体で確実に塞ぐことができる。
 前記反射フレームの内面には、導光板と密着を防止する凸部が形成されることが望ましい。
 このように密着防止の凸部を設けることで、導光板と反射板との密着によって部分的に光が集光反射して生じる、ホワイトスポットの発生を防止することができる。
 前記反射フレームは、非結晶性の熱可塑性樹脂シートを発泡させた樹脂発泡素材から形成されることが望ましい。
 例えばポリカーボネートのような非結晶性の熱可塑性樹脂シートを発泡させた樹脂発泡素材は、成形性が良好である。このため、反射フレームの所期の形状に成形加工することが容易である。特に、前述した密着防止のための凸部を素材の成形時に形成させることも容易である。
 第2の発明は、第1の発明にかかる反射フレームと、箱型の前記反射フレームの内部に収容される導光板と、前記反射フレームの側板部に設けられた孔から前記導光板に光を照射する光源と、を具備することを特徴とするバックライトユニットである。
 このようなバックライトユニットは、輝度が高いため、従来と比較して光源の個数を減らすことが可能である。このため、コストおよび消費電力を低減することができる。
 本発明によれば、バックライトユニットの輝度を向上することが可能な反射フレーム等を提供することができる。
バックライトユニット1の構成を示す分解斜視図。 図2(a)は、バックライトユニット1の断面図、図2(b)は図2(a)のA部拡大図。 バックライトユニット1bの断面図。 図4(a)は、樹脂発泡素材17cを成形する前の状態を示す部分断面図、図4(b)は上型18aと下型18bとで反射フレーム5を成形した状態を示す部分断面図、図4(c)はバックライトユニット1cの断面図。 他の実施形態を示す図で、図5(a)は、樹脂発泡素材17の展開図、図5(b)は反射フレーム5aを示す斜視図。 他の実施形態を示す図で、図6(a)は、樹脂発泡素材17aの展開図、図6(b)は反射フレーム5bを示す斜視図。 他の実施形態を示す図で、樹脂発泡素材17bの展開図。 図8(a)はバックライトユニット1aの断面図、図8(b)は図8(a)のB部拡大図。
(実施形態1)
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1は液晶表示装置等に用いられるバックライトユニット1を示す分解斜視図であり、図2は断面図である。バックライトユニット1は、いわゆるエッジライト方式のバックライトユニットであり、主に、反射フレーム5、光源11、導光板13等から構成される。
 反射フレーム5は、箱形状の部材である。反射フレーム5は、独立気泡を内部に有する多孔質体であり、樹脂発泡体で形成される。反射フレーム5は、シート状の樹脂発泡素材を用い、一体で成形される。したがって、反射フレーム5の全ての面(底面および側板部7a、7b)の境界は、いずれも隙間なく一体で成形される。
 図2(a)に示すように、反射フレーム5の表面(導光板13との対向面)には、複数のビーズ23が設けられる。ビーズ23は、例えばシリコーン粒子や炭酸カルシウム粒子である。なお、図1では、ビーズ23の図示を省略する。
 図2(b)に示すように、反射フレーム5は、内部に発泡層27を有し、表裏面には、未発泡層29を有する。なお、未発泡層29は、導光板13との対向面のみに形成されてもよい。発泡層27には、多数の微細気泡25が形成されている。微細気泡25の平均径が0.1~10.0μmであると、反射フレーム5の反射率が良好である。未発泡層29には、微細気泡25が存在しないか、または、仮にあったとしても、発泡層27と比較してその量は十分に少ない。
 反射フレーム5(未発泡層29)の表面には、ビーズコート層28が設けられる。ビーズコート層28は、ビーズ23が配合されたコーティング剤を塗布することで形成される。なお、反射フレーム5の表面にビーズ23を保持可能であれば、必ずしもビーズコート層28は必要ではない。
 ビーズ23は、反射フレーム5の表面に凸部を形成している。なお、ビーズ23の形状は、球体、楕円体、多面体など種々の立体形状でよいが、球体であることが望ましい。
 反射フレーム5に用いられる樹脂発泡素材は、熱可塑性樹脂シートを発泡させて形成される。なお、本発明において用いられる熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、結晶性の熱可塑性樹脂としてはポリエチレンテレフタレートなどの結晶性の熱可塑性ポリエステル樹脂を、非結晶性の熱可塑性樹脂としてはポリカーボネートなどを使用できる。特に、樹脂発泡素材の成形性を考慮すると、ポリカーボネートが望ましい。
 樹脂発泡素材の製造方法については詳細を後述する。
 反射フレーム5のそれぞれの側板部7bの外面には、光源11が配置される。光源11としては、例えば、LED(Light Emitting Diode)、CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)等を用いることができ、LEDのような点光源を一列に配置したものや、これらを線状または面状に配列することで構成される。
 反射フレーム5の対向する一対の側板部7bそれぞれには、側板部7bを貫通する複数の孔9が併設される。孔9は、光源11の点光源が配置される部位である。したがって、孔9は、光源11の個々の点光源に対応する位置に形成される。なお、孔9は、点光源の熱影響を受けない大きさに穴加工することが好ましい。穴寸法が小さいと点光源の熱の影響を受け、反射フレーム5が変形する恐れがある。
 反射フレーム5には、導光板13が収容される。すなわち、反射フレーム5は、導光板13を収容可能な箱形状である。導光板13は、平板状であり、光の出射面(図2の上面側で図示を省略した液晶パネルが配置される側)は平滑に構成される。導光板13としては、例えばアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン樹脂などの高導光性の透明材料を使用することができる。
 なお、導光板13の背面側(図2の下面側であって、反射フレーム5側)には、光拡散用の白色インキなどによる拡散パターンや、微細凹凸加工が施されてもよい。このようにすることで、線状光源や点光源より入射した光を、光の出射面により均一かつ効率的に面発光させることができる。
 導光板13の光の出射面側には必要に応じて光学フィルム15が設けられる。光学フィルム15は、複数の機能を有するフィルムが積層されて構成される。例えば、バックライトユニット1の表面輝度を均一にするための光拡散フィルムや、輝度向上のためのプリズムシートなどが用いられる。
 以上の反射フレーム5、光源11、導光板13、光学フィルム15等がバックシャーシ3によって保持される。バックシャーシ3は、例えば金属板を板金プレス加工によって製造される。このようにして形成されたバックライトユニット1を用い、前面に液晶パネル(図示省略)を配置し、フロントシャーシ(図示省略)にて嵌合、固定することで、液晶表示装置が製造される。
(樹脂発泡素材の製造方法)
 次に、樹脂発泡素材の製造方法について説明する。樹脂発泡シートの製法としては、延伸法、バッチ発泡法、押出発泡法等がある。例えば、ポリカーボネートからなる発泡シートをバッチ発泡法で製造するには、まず、非結晶性熱可塑性樹脂であるポリカーボネート樹脂(住化スタイロン製PCX-5771)に溶融型結晶化核剤(新日本理化製NU100)の混合物を、混練機を用いて溶融混錬し、樹脂組成物を作製する。次に、押出機等を用いて樹脂組成物をシート状に成形し、この樹脂シートとセパレータとを重ねて、ロール状に巻く。
 このロールを加圧不活性ガス雰囲気中に保持することにより、樹脂シートに不活性ガスを含有させる。さらに、不活性ガスを含有させた樹脂シートを常圧下でポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)以上に加熱して発泡させる。こうして微細発泡ポリカーボネートシートを得ることができる。
 なお、上記製造方法は一例であり、本発明では、樹脂発泡素材の原料や製造方法は特に限定されない。
 また、ビーズ23を材料組成に予め練り込んだものを発泡させてもよく、または、樹脂発泡素材を製造後、コーティング剤にビーズ23を配合して樹脂発泡素材表面に塗布してもよい。
 後工程で熱成形を行う都合上、材料組成に予めビーズ23を練り込み、発泡する製法が望ましいが、樹脂発泡素材の製法として、いわゆる延伸法を用いる場合には、延伸時にビーズ23の脱落の恐れがあるため、発泡処理後にビーズ23を塗布することが望ましい。
(反射フレームの製造方法)
 次に、反射フレーム5の成形方法について説明する。まず、前述した方法で製造された微細発泡ポリカーボネートシートを予備加熱する。予備加熱は、微細発泡ポリカーボネートシートの上方および下方に遠赤外線ヒーターを対向配置して行う。
 微細発泡ポリカーボネートシートは、非結晶性の樹脂の為、発泡工程で形成された内部気泡が熱により膨張し、シート表面に膨れという現象を発生する恐れがある。したがって、6~10秒の短時間で、予備加熱を行う。加熱温度としては、放射温度計でのシート表面温度が、ガラス転移温度付近の温度である150~160℃となるような予熱をすることが好ましい。150℃以下では成形割れが生じやすく、160℃以上では、粗大気泡や膨れが発生しやすくなるためである。
 次に、予熱された微細発泡ポリカーボネートシートを加熱金型に搬送する。微細発泡ポリカーボネートシートは、例えば、上下の加熱金型によって挟み込まれ、所定の形状に成形するマッチモールド成形方式で箱型に成形される。成形後、エアブローを用いて冷却することで、箱形状の反射フレーム5が製造される。
 なお、金型の加熱温度は、予熱温度から冷却が急冷状態にならないようにポリカーボネートのガラス転移温度以下の温度である100~120℃が好ましい。金型の温度がガラス転移温度以上の温度である160℃を超えると、予熱と同じく内部気泡の膨張が発生し、成形表面に膨れが発生する恐れがある。なお、成形後は変形を防ぐために60℃になるまで冷却することが好ましい。
 なお、ポリエチレンテレフタレート樹脂を用いる場合には、予熱温度はシート表面温度で200~220℃、金型温度は170~180℃とすればよい。
 反射フレーム5の成形方法は、マッチモールド方法には限られない。例えば、成形品形状や寸法精度によっては、1つの凹または凸形状の金型を用いた圧空成形、真空成形、真空圧空成形やプラグを用いてシートを引き伸ばした後に成形を行う、プラグアシスト真空成形、プラグアシスト圧空成形、プラグアシスト真空圧空成形などの既知の成形方法でもよい。しかし、シート成形の中で金型転写性が最も良いのはマッチモールド成形方式である。
 このようにして導光板13が中に嵌る箱形状の反射フレーム5を製造する。この反射フレーム5の側板部および底面の各面の境界は一体であり、閉じられている。このため、導光板13の側面等からの光漏れを防ぐことができる。なお、光源11と反射フレーム5等との接触面から光の損失を抑制するために、光源11の基板表面に白色塗料(太陽インキ製LED用現像型高反射白色ソルダーレジスト)を施したり、白色反射基板(新神戸電機CEL-447WT)を使用することが好ましい。
(バックライトユニットの機能)
 次に、バックライトユニット1の機能を説明する。光源11から発せられた光は、導光板13の内部に入射する。導光板13内部へ入射した光線は、導光板13の前面に存在する空気層のため界面で全反射する。一方、導光板13の背面から出射した光の一部は、反射フレーム5の表面で反射され、導光板13内に戻る。
 また、反射フレーム5内に入射した光は、多数の微細気泡25(内部は例えば空気層であり、屈折率は反射フレーム5を構成する樹脂よりも小さい)との界面で全反射または拡散されて、導光板13側に出射される。このように、反射フレーム5の表面で反射または内部で拡散した光は、導光板13内に戻り、一部は導光板13の前面で再度全反射するとともに、残りの光が導光板13の前面に出射する。こうしてバックライトユニットの前面全体から均一に光を出射することができる。
 この際、反射フレーム5と導光板13との間には、ビーズ23によって所定の狭い隙間が維持される。このため、導光板13と反射フレーム5との面接触等によってホワイトスポット等が生じることがない。したがって、導光板13の前面全体に対して、均一な輝度を確保することができる。
 この実施形態の反射フレーム5は、導光板13の側面を覆うように箱型に成形されており、金属板などを用いずにそれ自体で導光板13を収容する形状を維持しているので、熱膨張率の違いによる反りの発生を回避でき、導光板との隙間から光が漏れる問題を軽減できる。
 また、この実施形態の反射フレーム5は、熱により微小に収縮する特性がある樹脂発泡体で形成されているため、バックライトユニット1を使用に供したときには、電気部品等から発生する熱で、反射フレーム5は導光板13に密着する方向に寸法変化する。この結果、反射フレーム5と導光板13との隙間(特に側部)がより狭くなり、光漏れが減少することが期待できる。
 また、この実施形態の反射フレーム5は、隣接する側板部同士の境界には隙間がなく、隣接する側板部がなす角部は閉じられている。したがって、導光板13の側面からの光の漏れをより高度に抑制することができる。
 なお、図2(a)に示すように、反射フレーム5の内面の全面にビーズ23を設けた場合には、導光板13等の側面と反射フレーム5の側板部7b(7a)の間にもビーズ23による隙間が維持される。この場合には、テープや枠板などによって、導光板13等の側面の隙間からの光漏れを防止することができる。
 また、前述した実施形態1のビーズ23が全面に存在する反射フレーム5を説明したが、図3に示したバックライトユニット1bのように、ビーズ23は反射フレーム5の内側の底面7tにのみ存在していても良い。このような反射フレームは、樹脂発泡素材を箱型に成形した後に、底面7tにのみビーズを配合した塗料を塗布することにより製造できる。この場合には、反射フレーム5の側板部7b(7a)と導光板13等の側面とを密着させることができるので、導光板13の側面からの光漏れを防止できる。
 また、全面にビーズ23が存在する樹脂発泡素材を用いて、マッチモールド成形時に、内側の底面7tのみに凸部を形成させてもよい。この場合、まず、図4(a)に示すように、ビーズ23が一方の面の全面に設けられた樹脂発泡素材17cを上型18aと下型18bとの間にセットする。
 次に、上型18aを降下させて(図4(a)の矢印B)、箱型の反射フレーム5を成形する(図4(b))。この際、側板部7b(7a)に対応する位置の、上型18aと下型18bとのギャップCが、底面7tに対応する部位のギャップよりも狭く設定される。より詳細には、側板部7b(7a)に対応する部位のギャップCは、側板部7bの樹脂厚さのみを考慮して調整される。また、底面7tに対応する部位のギャップは、底面7tの樹脂厚さに加え、ビーズ23の突出代を考慮して調整される。このため、側板部7b(7a)では、樹脂発泡素材17cから一部が露出し、表面に凸部を形成していたビーズ23は、樹脂の内部に押し込まれる。この結果、側板部7b(7a)の内面は、略平坦になる。
 図4(c)は、このようにして形成された反射フレーム5を用いたバックライトユニット1cを示す。バックライトユニット1cは、底面7tにビーズ23による凸部が形成され、導光板13と反射フレーム5とが接触することが防止される。一方、側板部7b(7a)は、ビーズ23が埋め込まれるため、内面が略平坦となり、側板部7b(7a)と導光板13等との間に隙間が形成されることを防止することができる。この結果、反射フレーム5の側板部7b(7a)と導光板13等の側面とを密着させることができるので、導光板13の側面からの光漏れを防止できる。
(実施形態2)
 次に、反射フレームの他の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、反射フレーム5等と同一の機能を奏する構成については、図1~図4と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
 図5(a)に示すように、本実施形態では、樹脂発泡素材17を箱型の展開形状とする。この状態から、図5(b)に示すように、各側板部7a、7bを折り曲げて箱形状とする。この際、隣り合う側板部7a、7bが互いに接触するように、テープ19によって接合し、角部を閉じる。すなわち、側板部7a、7bの境界の隙間が塞がれる。このようにすることで、側板部7a、7bの隙間からの漏光を防止することができる。
 なお、テープ19に代えて、側板部7a、7bの隙間を塞いだ状態で接着剤によって側板部7a、7bを接合してもよい。
 また、図示を省略したが、反射フレーム5の内面にはビーズ23により凸部が形成されている。
 このようにして形成された反射フレーム5aは、反射フレーム5と同様の効果を得ることができる。また、箱形状とする際に、予備加熱が不要であり、成形金型も不要である。
(実施形態3)
 また、図6(a)に示すように、展開形状での側板部を構成する部位の一部に、舌片21を設けた樹脂発泡素材17aを用いてもよい。樹脂発泡素材17aは、側板部7bに対応する部位の両端部が延長して形成される。
 図6(b)に示すように、樹脂発泡素材17aを箱形状に折り曲げ、舌片21を隣接する側板部7a側に折り込んで重ね合わせることで、側板部7a、7b間の隙間を塞ぐことができる。舌片21は、側板部7aの外面に接着剤等によって接合すればよい。なお、樹脂発泡素材17aでは、側板部7bの両端部を延長して舌片21を設けたが、舌片21の形成位置はこれに限られず、樹脂発泡素材17aを箱形状にしたとき隣接する側板部に重ねて側板部間を塞ぐことができれば、いずれの位置に形成してもよい。
 このようにして形成された反射フレーム5bは、反射フレーム5aと同様の効果を得ることができる。また、隙間を塞ぐ部材が反射フレーム5aを構成する材質と同一であるため、境界部においても確実に光を反射させることができる。
(実施形態4)
 また、エンボス加工や凹部を有する金型などによって、図7に示すように、複数の凸部31を形成した樹脂発泡素材17bを用いて、図8に示す反射フレーム5cを作成してもよい。この樹脂発泡素材17bは、箱形状に組み立てたときの内側の底面7t、すなわち、反射フレーム5cの中に導光板13を納めたとき、導光板13の裏面と対向する底面7tにのみ凸部31が形成されている。
 図8(a)は、前記樹脂発泡素材17bからなる反射フレーム5cを用いて製作したバックライトユニット1aである。この際、図8(b)に示すように、反射フレーム5cに設けた凸部31によって、導光板13と反射フレーム5cとの間には、所定の隙間が維持される。このため、前述したビーズ23と同様にホワイトスポット防止等の効果を得ることができる。
 なお、樹脂発泡素材17bは、図5(a)に示した樹脂発泡素材17と同様の形状で構成したが、図6(a)に示す樹脂発泡素材17aのように、舌片21を形成してもよい。また、1枚の樹脂発泡素材からマッチモールド成形方式などの成形により、箱形状の反射フレーム5cを形成してもよい。この場合には、成形時に用いられる金型表面に、複数の凹部を形成することで、凸部31を容易に形成することができる。
 以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
1、1a、1b、1c………バックライトユニット
3………バックシャーシ
5、5a、5b、5c………反射フレーム
7a、7b………側板部
7t………底面
9………孔
11………光源
13………導光板
15………光学フィルム
17、17a、17b、17c………樹脂発泡素材
18a………上型
18b………下型
19………テープ
21………舌片
23………ビーズ
25………微細気泡
27………発泡層
28………ビーズコート層
29………未発泡層
31………凸部
 

Claims (7)

  1.  樹脂発泡体からなるバックライトユニット用の反射フレームであって、
     前記反射フレームは、一方の面が開口し、導光板を収容可能な箱型であり、
     側板部に光源用の孔が形成され、
     前記側板部同士の境界が隙間なく閉じられていることを特徴とする反射フレーム。
  2.  前記反射フレームは、樹脂発泡素材を金型形状に成形したものであって、全ての面が一体に連続する箱型であることを特徴とする請求項1記載の反射フレーム。
  3.  前記反射フレームは、箱形状を展開した形状の樹脂発泡素材を折り曲げて箱形状とし、隣接する前記側板部によりに形成される角部を閉じるようにこれら側板部同士を接合したものであることを特徴とする請求項1記載の反射フレーム。
  4.  箱形状を展開した前記樹脂発泡素材の前記側板部に舌片を設け、この舌片を隣接する前記側板部に重ね合わせて、隣接する前記側板部同士を接合したことを特徴とする請求項3記載の反射フレーム。
  5.  前記反射フレームの内面には、導光板との密着を防止する凸部が形成されることを特徴とする請求項1記載の反射フレーム。
  6.  前記反射フレームは、非結晶性の熱可塑性樹脂シートを発泡させた樹脂発泡素材から形成されることを特徴とする請求項1記載の反射フレーム。
  7.  請求項1から請求項6のいずれかに記載の反射フレームと、
     箱型の前記反射フレームの内部に収容される導光板と、
     前記反射フレームの側板部に設けられた孔から前記導光板に光を照射する光源と、
     前記反射フレーム、前記導光板、および前記光源が収容されるバックシャーシと、
     を具備することを特徴とするバックライトユニット。
     
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