JP5290634B2

JP5290634B2 - リフレクタ、バックライト装置および液晶表示装置

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Publication number: JP5290634B2
Application number: JP2008156793A
Authority: JP
Inventors: 修幸森田; 修鈴木
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP2009300868A

Description

本発明は、液晶表示装置に使用されるバックライト装置のリフレクタ、バックライト装置、液晶表示装置及びリフレクタの製造方法に係り、特にエッジライト型バックライト装置の光源からの光を反射させるリフレクタ、これを用いたバックライト装置、これらを用いた液晶表示装置及びリフレクタの製造方法に関するものである。

近年、コンピュータなどの表示装置として、省電力で薄型、軽量であることから、液晶表示装置が多く用いられている。

液晶表示装置に用いられるバックライト装置としては、液晶表示装置の表示部背面に複数の光源を配置した直下型バックライト装置と、表示部側方に光源を配置したサイドエッジ型バックライト装置とが知られている。

サイドエッジ型バックライト装置は、薄型が要求されるノート型パソコン等の液晶表示装置に用いられている。従来のサイドエッジ型のバックライト装置は、透明なアクリル樹脂等からなる導光板と、導光板の側部に沿って配設された線状光源と、線状光源から出射された光を導光板の側面に向けて反射させるリフレクタとを有し、線状光源から導光板内に導かれた光が、導光板で拡散、散乱されて、導光板全面から均一に出射されるようになっている。そして、面状の出射光によって、バックライト装置の前面に配置される液晶パネルが照明されるようになっている。

ここで、従来のバックライト装置のリフレクタは、線状光源と略同長のステンレスやアルミニウム等の金属板を、一面を開放した断面略コ字状に成形してなり、線状光源を内部に収納し、開放面を導光板の側部に対向させて配設されるようになっている。そして、従来のリフレクタの内面には、線状光源からの光を反射して効率よく導光板に入射させるために、銀蒸着シートが貼着され（特許文献１参照）、あるいは金属酸化物、金属窒化物又は金属炭化物等からなる白色塗料が塗布されている（特許文献２参照）。

特開２００６−３２２７３号公報（段落００３４）特開２００７−６６６１１号公報（段落００２８）

しかしながら、従来のリフレクタは、反射率が十分ではなく、液晶表示装置の高輝度化に限界があるという問題があった。

そこで、本発明は、線状光源からの光の反射率を高め、液晶表示装置を高輝度化することができるリフレクタ及びその製造方法、さらにはこのリフレクタを用いたバックライト装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係るリフレクタは、光源を覆い、前記光源からの光を反射して、液晶パネルの背面側に配設された導光板の側面に対して入射させるリフレクタであって、前記導光板の側面と略同じ長さを有し、内部に微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂シートからなり、前記導光板に光を入射させるための開口面と、前記開口面に対向する底面と、前記底面に対して略垂直に設けられた側面と、前記底面と前記側面との間にあって前記光源からの光を効率よく反射させる反射面とを有し、前記リフレクタは、凹状金型と凸状金型とにより、前記熱可塑性樹脂シートを挟持して押圧することで形成され、前記凹状金型または前記凸状金型の少なくともいずれか一方は、前記熱可塑性樹脂シートの折曲げ部分に相当する部分に、線状に突出した凸部を有し、前記熱可塑性樹脂シートの前記折曲げ部分が前記凸部で他の部分より高圧力で押圧されることで、前記折曲げ部分の肉厚が他の部分よりも薄い凹みが形成されることを特徴とする。

上述のリフレクタにおいて、前記凹みは、前記折り曲げ部の外側に線状に形成されるようにするとよい。

また、上述のリフレクタにおいて、前記光源を覆うように前記熱可塑性樹脂シートを折曲げるための折曲げ線を設けるようにしてもよい。

さらに、上述のリフレクタにおいて、前記導光板の背面に配設され前記導光板から出射した光を前面に反射させる反射板を一体成形してもよい。

さらに、上述のリフレクタにおいて、前記光源は線状光源であり、前記線状光源の両端を保持する保持部を一体成形してもよい。

また、上述の目的を達成するために、本発明に係るバックライト装置は、上述のいずれかのリフレクタを備えることを特徴とする。

また、上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、上述のバックライト装置を備えることを特徴とする。

また、上述の目的を達成するために、本発明に係るリフレクタの製造方法は、上述のリフレクタを製造する方法であって、少なくとも、７０度以上２００度以下に加熱された凹状金型と凸状金型とにより、前記内部に微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂シートを押圧する押圧工程と、前記押圧工程の後に４０度以下に冷却する冷却工程とを有することを特徴とするとする。

上述のリフレクタの製造方法において、前記押圧工程は２９４ＭＰａ以上の圧力で押圧するとよい。

上述のリフレクタの製造方法において、前記凹状金型の加熱温度は前記凸状金型の加熱温度より低くするとよい。

さらに、上述のリフレクタの製造方法において、前記押圧工程の前に、前記熱可塑性樹脂シートの少なくとも折曲げ部分を７０度以上２００度以下で加熱するシート加熱工程を設けるとよい。

さらに、上述のリフレクタの製造方法において、前記押圧工程の前に、前記熱可塑性樹脂シートの折曲げ部分に折曲げ線を設ける折曲げ工程を設けるとよい。

また、上述のリフレクタの製造方法において、前記シート加熱工程の前に、前記熱可塑性樹脂シートの折曲げ部分に折曲げ線を設ける折曲げ工程を設けてもよい。

さらに、上述のリフレクタの製造方法において、前記凹状金型と前記凸状金型の少なくともいずれか一方は、前記熱可塑性樹脂シートの折曲げ部分に相当する部分に、線状に突出した凸部を設けても良い。

本発明によれば、線状光源からの光の反射率を高め、液晶表示装置を高輝度化することができる。

以下、本発明の実施形態を図１から図７を参照して説明する。

本実施形態による液晶表示装置１は、液晶パネル２と液晶パネル２の背面に配設され液晶パネル２を照射するためのバックライト装置３とを有している。

液晶パネル２は、図示しない２枚のガラス板で液晶組成物をはさんで構成されており、ガラス板の表面には、液晶分子を特殊形状にねじれさせるための配向膜、液晶層に電圧をかけて液晶分子の向きを制御するための透明電極、カラー表示を可能にするカラーフィルタなどが成形されている。そして、透明電極は、画像信号に応じて液晶層に印加する電圧を制御する駆動回路に接続されている。また、液晶パネル２の両面には、特定の偏光方向の光のみを透過させる偏光板が設けられている。なお、液晶パネル２の駆動方式および液晶の配列方式は各種方式を採用することができる。

バックライト装置３は、導光板４を有しており、この導光板４としてはアクリル板に白色インクで反射ドットを印刷したものや、アクリル板に凹凸を成形したもの等を用いることができる。

導光板４の長手方向に対向する両側部には、導光板４の両側面に沿ってそれぞれ光源５が配設されており、この光源５は線状光源であって冷陰極管（Cold-Cathode Fluorescent Lamp、CCFL）により構成されている。光源５は、全長に亘って、光源５からの光を反射して導光板４の側面に入射させるためのリフレクタ６により覆われている。なお、光源５としては、発光ダイオード（Light Emitting Diode、 LED）を線状に配列したものを用いてもよい。

導光板４の前面には、導光板４から出射された光を拡散させて輝度ムラを少なくするための拡散シート７aが配設されており、拡散シート７aの前面には拡散シート７aにより拡散された光を集光するレンズシート８が配設されている。拡散シート７aとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート製等のベースフィルムに、アクリル樹脂製の半球状ビーズをほぼ密接して接着したものを用いることができるが、これに限定されるものではない。レンズシート８としては、例えば、ポリエステル樹脂製等ベースフィルムとアクリル樹脂やフォトポリマーからなり微細なプリズム状の立体構造を成形したプリズム層とから構成されるプリズムシートを用いることができるが、これに限定されるものではない。そして、レンズシート８の前面にはレンズシート８により集光された光を再び拡散させる拡散シート７bが配設されているが、拡散シート７a,７bとレンズシート８の枚数や配置はこれに限るものではなく、適宜設計変更が可能である。また、導光板４の前面表面にレンズシート機能を付与してもよいし、拡散シート７aにレンズシート機能を付与してもよい。

また、導光板４の背面には、導光板４から出射した光を前面に反射させる反射板９が配設されている。反射板９としては、例えばアルミニウム反射板を用いることができるが、これに代えてポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等にフィラー等を内填した白色反射シート等の反射シートを用いることもできる。

そして、導光板４、拡散シート７a,７b、レンズシート８、光源５、リフレクタ６および反射板９は、樹脂製フレーム１０に組み込まれ、バックライト装置３として、液晶パネル２の背面に配置される。

ここで、図１の本発明に係るリフレクタ６について、図２を参照して詳細に説明する。リフレクタ６は、導光板４の側面と略同じ長さで、０．４〜１．０ｍｍ程度の厚みを有し、内部に微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂シートを断面略Ｊ字状（図２では逆Ｊ字状）に成形してなる。より詳細には、リフレクタ６は、導光板４に光を入射させるための開口面６１１と、開口面６１１に対向する底面６１２と、底面６１２に対して略垂直に設けられた側面６１３と、底面６１２と側面６１３との間にあって光源５からの光を効率よく反射させる反射面６１４とを有している。また、底面６１２と反射面６１４との間、反射面６１４と側面６１３との間には、製造時にそれぞれの面を成形するための複数の折曲げ線６１５が設けられている。

リフレクタ６は、光源５を覆い、導光板４の両側部の上下面端部をリフレクタ６の両側面６１３で挟んで係止することにより、導光板４に取り付けられている（図３参照）。また、光源５の両端部は、シリコンゴム等からなり、リフレクタ６の内面両端部および導光板４の側面両端部に当接して光源５をリフレクタ６内に固定する保持部（図示しない）により、保持されている。

リフレクタ６を構成する熱可塑性樹脂シートとしては、平均気泡径が５０ｎｍ以上で５０μｍ以下の微細な気泡または気孔を内部に有する熱可塑性樹脂シートを用いるとよい。このようなシートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートの押出シートに炭酸ガスを高圧下で含浸させた後、加熱し発泡させたシートで、内部の気泡径が５０μｍ以下である発泡プラスチック製光反射シートがある（例えば古河電気工業製のＭＣＰＥＴ（登録商標）等）。また、前記シートの好ましい他の例として、フィラーを含有する熱可塑性樹脂シートであって、フィラーを核として多数のボイドが成形されているシートが挙げられる。この場合、上記フィラーを含有する熱可塑性樹脂シートは、フィラーを含有する未延伸シートを成形し、この未廷伸シートを延伸することにより、フィラーを核として多数のボイドを成形した多孔性延伸シートであることが好ましい。なお、前記シートに用いられる樹脂中には、酸化防止剤、紫外線防止剤、滑剤、顔料、強化剤などの添加剤を適宜添加することができる。また、これら添加剤を含有する塗布層をプラスチックのシート上に成形してもよい。特に、光源５が冷陰極管である場合、紫外線防止剤を添加またはコーティングする必要がある。

次に、本発明に係るリフレクタ６の製造方法について説明する。まず、導光板４の側面と略同じ長さの矩形状の上記熱可塑性樹脂シートの底面６１２となるべき部分と反射面６１４となるべき部分との境界および反射面６１４となるべき部分と側面６１３となるべき部分との境界に沿って、光源５を覆うように熱可塑性樹脂シートを折曲げるための折曲げ線６１５をそれぞれ設ける（折曲げ線成形工程）。折曲げ線６１５は、例えば、熱可塑性樹脂シートの表面（光源５を覆い光を反射する面）または裏面の表皮部分に、鋭利な刃物を用いて罫線状の切れ目またはミシン目を入れることにより成形することができる。また、折曲げ線６１５は、表面から裏面に貫通するミシン目によって成形してもよい。さらに、熱可塑性樹脂シートを押圧して線状の凹みを設けることにより成形してもよい。

折曲げ線成形工程の後、上記折曲げ線６１５に沿って、熱可塑性樹脂シートを９０度から１８０度折曲げて、曲げ癖をつける（折曲げ工程）。

なお、折曲げ線成形工程と折曲げ工程の両方または一方は設けなくてもよいが、これらの工程を経ることにより、後に熱可塑性樹脂シートが金型に挿入される際に、各面の成形位置がずれることなく成形を行うことができる上に、成形後、使用環境温度（７０度）でも曲げ戻り（スプリングバック）を低減することができる。ただし、折曲げ工程のみでは、熱可塑性樹脂シートを精度良く折曲げることが困難であるため、この観点から、少なくとも折曲げ線成形工程を設けることが好ましい。また、折曲げ線６１５を表面から裏面に貫通するミシン目で成形する場合は、さらに曲げ戻りを低減することができる。また、折曲げ線６１５として罫線状の切れ目またはミシン目を入れることにより、後に押圧加工をしたときに、折曲げ部分近傍の反射面６１４に該当する箇所の肉厚を保つことができるため、光の反射率が高くなる。なお、切れ目またはミシン目を入れることにより折曲げ部分の肉厚は薄くなるが、反射面６１４に比べて極めて小さい範囲であるため、これによる反射率への影響は極めて少ない。

次に、熱可塑性樹脂シートの少なくとも折曲げ部分すなわち折曲げ線６１５を設けた箇所を７０度以上２００度以下で加熱する（シート加熱工程）。本工程は省略可能であるが、予め熱可塑性樹脂シートを加熱することにより、熱可塑性樹脂シートが柔らかくなり、シートが持つ歪み（シート製作時に発生するもの）が無くなり所望の形状になりやすくなることで成形性がよくなる。軟化点温度（７０度）よりも低いと、予め熱可塑性樹脂シートを加熱する効果が得られないため、７０度以上２００度以下で加熱することが好ましいが、高温で加熱すると紫外線防止剤が変色するため、例えば熱可塑性樹脂シートに紫外線防止剤の塗布層が設けられている場合は、１５０度以下で加熱することが好ましい。加熱時間は１０秒より短いと、成形後の形状保持ができず（スプリングバック）、長くすることが好ましいが、長くすると製造時間が長くなるため量産性に適さなくなる。従って、１０秒以上、好ましくは１５秒程度とするとよい。なお、本工程では、熱可塑性樹脂シート全体を加熱してもよいが、折曲げ部分のみを加熱することにより、後の冷却時間を大幅に短縮することができる。

次に、７０度以上２００度以下に加熱された凹状金型と凸状金型とにより、熱可塑性樹脂シートを挟持して押圧する（押圧工程）。金型の温度は、７０度より低いと、成形後、使用環境温度（７０度）で曲げ戻り（スプリングバック）が起こるため形状を維持することができないため、７０度以上２００度以下とすることが好ましいが、高温で加熱すると紫外線防止剤が変色するため、例えば熱可塑性樹脂シートに紫外線防止剤の塗布層が設けられている場合は、１５０度以下とすることが好ましい。また、凹状金型の加熱温度は、凸状金型の加熱温度より高いと、熱膨張の関係から凸状金型が入りづらくなるため、凸状金型の加熱温度より低い方が好ましく、凹状金型が８０度、凸状金型が１００度であることが好ましい。

また、押圧時の圧力は、３９．２ＭＰａ（０．４ｔ／ｃｍ^２）以上程度でもよいが、低圧力では、成形後に使用環境温度（７０度）において、曲げ戻り（スプリングバック）が大きくなるため、高圧力であることが好ましく、２９４ＭＰａ（３．０ｔ／ｃｍ^２）以上であることが好ましい。例えば、３９．２ＭＰａ（０．４ｔ／ｃｍ^２）程度で押圧した場合は、７０度の雰囲気中に１時間放置したときに、１８度の曲げ戻りがあったのに対し、２９４ＭＰａ（３．０ｔ／ｃｍ^２）で押圧した場合は７度と曲げ戻りが減少した。なお、このように高圧力で押圧しても、熱可塑性樹脂シートが伸びる部分は、光が反射する面（表面）とは逆の面（裏面）である上、光の反射への寄与が比較的少ない底面６１２付近であるため、内部の気泡または気孔の扁平化による反射率への影響は少ない。また、リフレクタ６に用いる熱可塑性樹脂シートは、０．４〜０．７ｍｍ程度と厚みが比較的薄いため、外側（裏面）の伸び自体も少なく、この点でも内部の気泡または気孔の扁平化による反射率への影響は少ない。また、加圧時間は、１０秒より短いと、成形後の形状保持ができず（スプリングバック）、長くすることが好ましいが、長くすると製造時間が長くなるため量産性に適さなくなる。従って、１０秒以上、好ましくは１５秒程度とするとよい。

また、凹状金型および凸状金型は、それぞれリフレクタ６の底面６１２、反射面６１４および側面６１３に対応する形状を有しており、凹状金型と凸状金型の少なくともいずれか一方は、熱可塑性樹脂シートの折曲げ部分に相当する部分に、線状に突出した凸部を有しているものを用いるとよい。これにより曲げ戻りを防止することができる。特に、熱可塑性樹脂シートに折曲げ線６１５として罫線状の切れ目を設けない場合、熱可塑性樹脂シートの折曲げ部分が金型の線状の凸部で他の部分より高圧力で押圧されることにより、折曲げ部分の肉厚が薄くなり、ある程度の強度は保ちつつ、曲げ戻りをより効果的に防止することができる。さらに、折曲げ部分の肉厚が薄くなることにより、折曲げ部分近傍の反射面６１４に該当する箇所の肉厚を保つことができるため、均一に押圧加工したときよりも、光の反射率が高くなる。なお、折曲げ部分の肉厚は薄くなるが、反射面６１４に比べて極めて小さい範囲であるため、これによる反射率への影響は極めて少ない。

次に、金型を４０度以下に冷却し（冷却工程）、熱可塑性樹脂シートを金型から取り出して、断面略Ｊ字状に成形されたリフレクタ６が製造される。

このように製造されたリフレクタ６は、内部に微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂シートにより成形されており、内部の気泡または気孔により光が拡散されるため、光の反射率が高い。また、本実施の形態においては、底面６１２と側面６１３との間に反射面６１４が設けられているため、図３に示すように、光源５から反射面６１４に入射した光の一部が、反射面６１４で反射され導光板４に入射し、あるいは反射面６１４で反射された光がさらに他の面で反射されて導光板４に入射するため、さらに反射率が高まる。

以上より、本実施の形態によれば、光源５からの光の反射率を高め、液晶表示装置１を高輝度化することができる。また、所望の輝度が確保できれば、光源５の本数を従来よりも削減することが可能となり、部品点数の削減、組立ての簡素化が可能となる。また、光源５の本数を削減することにより、発熱量が減少するため、光源５の発光効率の低下を防止することができるだけでなく、放熱対策も簡素化できる。

なお、本実施の形態においては、折曲げ線６１５は、４本設けたが、これに限られるものではなく、例えば図４に示すように、６本の折曲げ線６２５を設けるようにしてもよい。このように折曲げ線の本数を適宜選択することにより、導光板４の厚さや、光源５の径、本数に応じた形状のリフレクタ６を精度良く成形することができる。

また、本実施の形態においては、リフレクタ６と反射板９を別体で構成するようにしたが、図５に示すように、両者を内部に微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂シートにより一体成形したリフレクタ６４としてもよい。リフレクタ６４は、熱可塑性樹脂シートからなる反射板６４５の両端部延長上に、光源５を覆うための底面６４２と側面６４３と反射面６４４とを有している。これにより、背面への光漏れを防止して、より効率よく光を前面に反射させることができる。

また、本実施の形態においては、リフレクタ６と光源５を保持する保持部を別体で構成するようにしたが、図６に示すように、両者を内部に微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂シートにより一体成形してもよい。一体成形するには、組み立てると、リフレクタ６３の両端部の底面６３２、両側面６３３および反射面６３４を共通の面として有する箱体６３６を成形するような展開形状に、熱可塑性樹脂シートを打ち抜いて用いるとよい（例えば、図７参照）。このとき、組み立て後において、光源５の長手方向に対して垂直に、光源５の端部を周面から保持する保持孔６３６aを設けるとよい。なお、組み立て時における両終端面６３６bには、保持孔６３６aを設けなくてもよいが、少なくとも一方の終端面には光源５に電圧を印加するケーブルを引き出す引き出し口を設ける必要がある。従来はリフレクタ６が反射フィルムと金属の複合材料であったため、保持部は絶縁材料を用いる必要があったが、本発明によるリフレクタ６は絶縁体であるため、保持部を一体成形することができ、これにより、部品点数を減らし組立てを容易にするとともに、従来保持部に吸収されていた光も効率的に反射させることができる。

本発明に係る液晶表示装置の一実施形態の構成を模式的に示した分解斜視図である。図１の液晶表示装置に備わるリフレクタの構成を示した斜視図である。図２リフレクタによる光の反射を模式的に説明する説明図である。本発明に係る他のリフレクタの構成を示した斜視図である。本発明に係る反射板を一体成形したリフレクタの構成を示した斜視図である。本発明に係る保持部を一体成形したリフレクタの構成を示した斜視図である。図６のリフレクタの展開図である。

符号の説明

１液晶表示装置
２液晶パネル
３バックライト装置
４導光板
５光源
６リフレクタ
６１１開口面
６１２底面
６１３側面
６１４反射面
６１５折曲げ線

Claims

光源を覆い、前記光源からの光を反射して、液晶パネルの背面側に配設された導光板の側面に対して入射させるリフレクタであって、
前記導光板の側面と略同じ長さを有し、内部に微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂シートからなり、
前記導光板に光を入射させるための開口面と、前記開口面に対向する底面と、前記底面に対して略垂直に設けられた側面と、前記底面と前記側面との間にあって前記光源からの光を効率よく反射させる反射面とを有し、
前記リフレクタは、凹状金型と凸状金型とにより、前記熱可塑性樹脂シートを挟持して押圧することで形成され、前記凹状金型または前記凸状金型の少なくともいずれか一方は、前記熱可塑性樹脂シートの折曲げ部分に相当する部分に、線状に突出した凸部を有し、前記熱可塑性樹脂シートの前記折曲げ部分が前記凸部で他の部分より高圧力で押圧されることで、前記折曲げ部分の肉厚が他の部分よりも薄い凹みが形成されることを特徴とするリフレクタ。
前記凹みは、前記折曲げ部分の外側に線状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のリフレクタ。
前記導光板の背面に配設され前記導光板から出射した光を前面に反射させる反射板を一体成形したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリフレクタ。
前記光源は線状光源であり、前記線状光源の両端を保持する保持部を一体成形したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリフレクタ。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリフレクタを備えることを特徴とするバックライト装置。
請求項５に記載のバックライト装置を備えることを特徴とする液晶表示装置。