(57)【要約】【課題】軽量、高剛性、安価で、かつ放熱性、耐熱寸法安定性に優れたバックシャーシと、このバックシャーシを用いた筐体を提供する。【解決手段】バックシャーシ１は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の板状のバックシャーシ本体２と、該バックシャーシ本体２の後面に付着された合成樹脂体３と、該合成樹脂体３のバックシャーシ本体２と反対側に付着させたＣＦＲＰ又はアルミニウム材製の補強片４とを有する。合成樹脂体３は、バックシャーシ本体２の短手方向に延在する１対の短手部３ａ，３ａと、これらの短手部３ａ，３ａ同士を結ぶ２条の長手部３ｂ，３ｂを有している。合成樹脂体３の前面側は接着剤、粘着剤、両面接着テープなどによってバックシャーシ本体２の平たい主板状部に付着されている。合成樹脂体３の後面すなわち合成樹脂体３のバックシャーシ本体２と反対側の面は前面と平行面となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のバックシャーシ本体と、
該バックシャーシ本体に付着された合成樹脂体と、
該合成樹脂体のバックシャーシ本体と反対側の面に付着された炭素繊維強化合成樹脂又はアルミニウム材よりなる補強片と、
を有するバックシャーシ。
【請求項２】
請求項１において、前記合成樹脂体は、バックシャーシ本体に接する前面と、該前面と平行な後面とを有しており、該後面に前面補強片が付着されていることを特徴とするバックシャーシ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記合成樹脂体は、発泡合成樹脂よりなることを特徴とするバックシャーシ。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記合成樹脂体は中空リブ構造又はハニカム構造を有することを特徴とするバックシャーシ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバックシャーシを有する筐体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製のバックシャーシ本体を合成樹脂体と炭素繊維強化合成樹脂又はアルミニウム材よりなる補強片で補強したバックシャーシに関する。詳しくは、本発明は、例えばパソコンやＯＡ機器、携帯機器、フラットパネルディスプレイ等の電子機器の筐体に用いるのに好適なバックシャーシに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコン、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品、フラットパネルディスプレイなどの電気・電子機器の携帯化、薄型化、軽量化が進むにつれ、高放熱性・高耐熱寸法安定性が要求されている。そして、これらの電子機器の筐体には、薄型化による製品の捩じれを抑制し、これらに搭載される内蔵部品の破損を防ぐ必要があるため、高剛性、軽量化を達成しつつ、かつ高放熱性、高耐熱寸法安定性が求められている。
【０００３】
中でも、薄型を目的とする液晶ＴＶに搭載される導光板を用いるタイプのバックライトについては、ＬＥＤ光源化に伴い、その発熱によるバックライトシャーシの熱変形が問題となっている。熱変形が大きいと、ＬＥＤ光源と導光板との光軸が維持できず、画像の表示品位が低下するという問題があった。このため、ＬＥＤ光源を用いた筐体用部材は従来使用されてきた筐体用部材に対し更なる高剛性、高放熱性、高耐熱寸法安定性が要求されている。
【０００４】
特開２００７−３８５１９（特許文献１）には、強化繊維を含んでいる熱可塑性樹脂の積層成形品を有した筐体が記載されている。この筐体は、広い面を含む殆ど全体が強化繊維含有合成樹脂、特に炭素繊維強化合成樹脂を用いているため、高価である。また、合成樹脂や炭素繊維強化合成樹脂は金属に比べて熱伝導率が低く、筐体内に熱が篭り易い。
【０００５】
特開２００６−２９７９２９（特許文献２）には、電子機器用筐体を枠体と天板とで構成し、天板を金属層／繊維強化樹脂層／金属層の３層サンドイッチ板としたものが記載されている。枠体は樹脂、金属、コンクリート、木材などよりなる。
【０００６】
この筐体では、枠体の強度や剛性が低く、筐体に反りなどの変形が生じ易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３８５１９号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、軽量、高剛性、安価で、かつ放熱性、耐熱寸法安定性に優れたバックシャーシと、このバックシャーシを用いた筐体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１のバックシャーシは、金属製のバックシャーシ本体と、該バックシャーシ本体に付着された合成樹脂体と、該合成樹脂体のバックシャーシ本体と反対側の面に付着された炭素繊維強化合成樹脂又はアルミニウム材よりなる補強片と、を有するものである。
【００１０】
請求項２のバックシャーシは、請求項１において、前記合成樹脂体は、バックシャーシ本体に接する前面と、該前面と平行な後面とを有しており、該後面に前面補強片が付着されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３のバックシャーシは、請求項１又は２において、前記合成樹脂体は、発泡合成樹脂よりなることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４のバックシャーシは、請求項１又は２において、前記合成樹脂体は中空リブ構造又はハニカム構造を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５の筐体は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバックシャーシを有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のバックシャーシ及び筐体にあっては、バックシャーシがバックシャーシ本体と、該バックシャーシ本体に合成樹脂体を介して付着された炭素繊維強化合成樹脂又はアルミニウム材製の補強片とを備えている。炭素繊維強化合成樹脂及びアルミニウム材は比剛性が高いので、ねじれやよじれが抑えられ、バックシャーシの軽量性も高い。特に、炭素繊維強化合成樹脂は、熱膨張係数がきわめて小さいので、バックシャーシは寸法安定性に優れる。炭素繊維強化合成樹脂は黒色であり、熱の放射特性も良好である。本発明では、バックシャーシに対し合成樹脂体を付着させ、この合成樹脂体のバックシャーシ本体と反対側の面に、炭素繊維強化合成樹脂又はアルミニウム材製の補強片を付着させているため、バックシャーシ本体に直接に補強片を付着させた場合に比べてバックシャーシの断面二次モーメントが大きく、バックシャーシの反り（面反り）が防止される。
【００１５】
バックシャーシ本体を構成する金属部材は高強度であり、バックシャーシの強度が高いものとなる。また、金属部材は熱伝導度が高い（アルミニウム及びアルミニウム合金の場合、通常９０〜２４０ｗ／ｍＫ（面方向）程度）ので、光源部材等の機器からの熱がバックシャーシに伝播し易い。特にアルミニウム又はアルミニウム合金は、軽量、高強度であり、熱伝導度が大きく、安価であり、好適である。金属部材は熱膨張係数が大きいが、合成樹脂体を断熱層として介して付着させた炭素繊維強化合成樹脂やアルミニウム材製の補強片がバックシャーシ本体の熱膨張を拘束するので、バックシャーシの熱寸法安定性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係るバックシャーシの前面側からの斜視図である。
【図２】図１のバックシャーシの後面側からの斜視図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図３のIV部分の拡大図である。
【図５】（ａ）図は別の実施の形態に係るバックシャーシの図４と同様部分の断面図、（ｂ）図は（ａ）図の合成樹脂体の斜視図である。
【図６】別の実施の形態に係るバックシャーシの斜視図である。
【図７】別の実施の形態に係るバックシャーシの斜視図である。
【図８】実施の形態に係るバックシャーシ及び筐体を備えた液晶表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について図面を参照してさらに詳細に説明する。
【００１８】
第１図及び第２図は実施の形態に係るバックシャーシの斜視図、第３図は第２図のIII−III線断面図、第４図は第３図のIV部分の拡大図である。
【００１９】
バックシャーシ１は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の板状のバックシャーシ本体２と、該バックシャーシ本体２の後面に付着された合成樹脂体３と、該合成樹脂体３のバックシャーシ本体２と反対側に付着させたＣＦＲＰ又はアルミニウム材製の補強片４とを有する。
【００２０】
バックシャーシ本体２は長方形の平板状であるが、この実施の形態ではその平たい主板状部の周縁に起立壁部２ａが設けられている。ただし、この起立壁部２ａは省略されてもよい。
【００２１】
合成樹脂体３は、バックシャーシ本体２の短手方向に延在する１対の短手部３ａ，３ａと、これらの短手部３ａ，３ａ同士を結ぶ２条の長手部３ｂ，３ｂを有した略「II」字形状であるが、長手部３ｂを１条だけ設けた略「Ｉ」字形や、３条設けた略「III」形としてもよく、長手部３ｂを４条以上設けてもよい。短手部３ａを３条設けて略「丑」字形の合成樹脂体としてもよく、短手部３ａを４条以上設けてもよい。
【００２２】
合成樹脂体３の前面側は接着剤、粘着剤、両面接着テープなどによってバックシャーシ本体２の平たい主板状部に付着されている。合成樹脂体３の後面すなわち合成樹脂体３のバックシャーシ本体２と反対側の面は前面と平行面となっている。合成樹脂体の好適な材料等については後述する。
【００２３】
補強片４は、この実施の形態では合成樹脂体３と同形の略「II」字形の板状体よりなる。この補強片４は、接着剤、粘着剤、両面接着テープなどによって合成樹脂体３の後面に付着されている。
【００２４】
補強片４は、アルミニウム材又は炭素繊維強化樹脂であるが、炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を硬化させた成形体よりなることが好ましく、特に炭素長繊維を引き揃えてマトリックス樹脂を含浸させた一方向引き揃え炭素繊維強化合成樹脂製であることが好ましい。この炭素繊維の詳細については後述する。また、アルミニウム材はアルミニウム又はアルミニウム合金を表わす。さらにアルミニウム材の表面をアルマイト処理等の酸化処理をしたり、黒色に塗装したりすることにより、炭素繊維強化樹脂を用いた場合と同様に放射特性を持たせたものも好ましい。
【００２５】
バックシャーシ本体２又は補強片４を構成するアルミニウムとしては、例えばＡ１０５０やＡ１０７０等、アルミニウム合金としては、例えば押出し成形、板金加工用のＡｌ−Ｍｇ系であるＡ５０５４等の５０００番台やＡｌ−Ｃｕ系であるＡ２０１４等の２０００番台、ダイカスト用のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金（ＪＩＳ規格  ＡＤＣ１２やＡＤＣ１０等）などを用いることができるが、これに限定されない。このアルミニウム又はアルミニウム合金製のバックシャーシ本体２は、軽量、高強度であり、熱伝導性が高く（例えば、面方向の熱伝導率が、アルミダイキャストの場合は９０Ｗ／ｍＫ以上であり、金属アルミニウム板の場合２４０Ｗ／ｍＫ程度）、しかも安価である。アルミニウム又はアルミニウム合金は熱膨張係数が大きく（アルミニウムの場合は通常２４×１０−６／Ｋ）、熱変形が起きやすいが、補強片４を構成するＣＦＲＰの室温付近における熱膨張係数が１０―６〜１０−７／Ｋというアルミニウムの１／１０以下程度の非常に低い値であるので、バックシャーシ１の熱寸法安定性が確保される。
【００２６】
特に、このバックシャーシ１では、バックシャーシ本体２に対し直接に補強片４を付着させるのではなく、バックシャーシ本体２と補強片４との間に合成樹脂体３を介在させ、合成樹脂体３の厚み分だけ補強片４をバックシャーシ本体２から離隔させているので、バックシャーシ本体２に対し直接に補強片４を付着させた場合よりもバックシャーシ１の断面二次モーメントが大きく、バックシャーシ１の剛性が高いものとなる。
【００２７】
また、補強片４がアルミニウム材の場合は、バックシャーシ本体２を同材のアルミニウム材とすることで、熱膨張係数が同じであるため、熱による変形が小さい。しかも合成樹脂体３が断熱層として働くことにより、ＣＦＲＰより熱膨張係数が大きいアルミニウムを使用した場合でも、熱変形が小さい。
【００２８】
合成樹脂体３としては、ポリカーボネート、硬質ポリウレタン、硬質ポリエチレン、硬質ポリスチレン、又は硬質ポリプロピレンよりなるものが好ましい。また、合成樹脂は難燃剤を含有するものが好ましい。
【００２９】
合成樹脂体３は、重量軽減のために、発泡体、中空リブ構造、ハニカム構造等とされることが好ましい。発泡体としては、連続気孔のものであってもよく、独立気孔のものであってもよい。発泡体の発泡倍率としては例えば２倍、１．３〜５倍程度が例示されるが、これに限定されない。
【００３０】
なお、通常の液晶表示装置（例えば１９〜５２インチ程度のテレビジョン）に用いる場合、バックシャーシ本体２の厚みｃは０．１〜３ｍｍ特に０．５〜１．５ｍｍ、合成樹脂体３の厚みｂは０．５〜４０ｍｍ特に１〜１０ｍｍ、補強片４の厚みａは０．０３〜１０ｍｍ特に０．０５〜５ｍｍ、合成樹脂体３及び補強片４の幅ｗは５〜２００ｍｍ特に１０〜１００ｍｍ程度が好ましいが、これに限定されない。
【００３１】
次に、ＣＦＲＰを構成する炭素繊維及びマトリックス樹脂について説明する。
【００３２】
［炭素繊維］
炭素繊維は、好ましくは単繊維を１００〜５００００本集束剤により集束したものである。この炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維のいずれでもよい。炭素繊維に高弾性が必要であるときには、ピッチ系炭素繊維を用いるのが好ましい。
【００３３】
なお、炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率は好ましくは２００ＧＰａ以上、特に４００ＧＰａ以上、更に好ましくは４４０ＧＰａ以上、例えば５００〜９００ＧＰａである。また、繊維軸方向の熱伝導率は、好ましくは６０Ｗ／ｍＫ以上、特に好ましくは１１０Ｗ／ｍＫ以上、例えば１２０〜６００Ｗ／ｍＫである。
【００３４】
炭素繊維の繊維径は３〜２０μｍ、特に５〜１２μｍであることが好ましい。炭素繊維の繊維径が細過ぎると、取り扱い性に劣り、また、一般に極細の炭素繊維は高コストであるため、製品コストを押し上げる原因となる。炭素繊維の繊維径が太過ぎると、繊維強度が低下し、折れ易くなるため、好ましくない。
【００３５】
この炭素繊維としては、長繊維が好適である。前述の通り、補強片４としては、この長繊維が補強片４の長手方向に引き揃えられ、合成樹脂が含浸され、硬化処理された一方向引き揃え炭素繊維強化合成樹脂よりなるものが好適である。補強片４中における炭素繊維の含有量は５〜８０重量％特に２０〜６５重量％程度が好適である。ただし、補強片４は、織布又は不織布に合成樹脂を含浸させて成形し硬化させたものであってもよい。
【００３６】
［マトリックス樹脂］
次に、炭素繊維と複合化するマトリックス樹脂について説明する。
【００３７】
炭素繊維と複合化する樹脂は、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂のいずれでもよい。
【００３８】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリメチルペンテン樹脂（ＰＭＰ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（変性ＰＰＥ）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニルサルフォン樹脂（ＰＰＳＵ）、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）等の芳香族ポリアミド樹脂などが挙げられる。  
これらの樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３９】
硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂（例えば紫外線硬化性樹脂）、湿気硬化性樹脂等が挙げられる。
【００４０】
熱硬化性樹脂としては、常温で流動性を示し、加熱により硬化性を示す樹脂であれば特に限定されない。例えば、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリブタジエン、シリコーン樹脂等を挙げることができる。特に、炭素繊維との接着性や剛性、取り扱い易さの観点からエポキシ樹脂が好ましい。
【００４１】
光硬化性樹脂としては、ラジカル重合性成分及び光ラジカル重合開始剤、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物が用いることができる。本発明では、特に制限はないが好ましくは硬化後の樹脂剛性を考慮した場合、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物を用いることが好ましい。
【００４２】
湿気硬化性樹脂としては、特開平２−１６１８０、特開２０００−３６０２６、特開２０００−２１９８５５、特開２０００−２１１２７８、特開２０００−２１９８５５、特開２００２−１７５５１０等に記載の樹脂、具体的には、ウレタン系樹脂、アルコキシド基含有シリコーン系樹脂などが挙げられる。湿気硬化型接着剤の１例として、分子末端にイソシアネート基含有ウレタンポリマーを主成分とし、このイソシアネート基が水分と反応して架橋構造を形成するものがある。湿気硬化型接着剤としては、例えば積水化学工業社製９６１３Ｎ、住友スリーエム社製ＴＥ０３０、ＴＥ１００、日立化成ポリマー社製ハイボン４８２０、カネボウエヌエスシー社製ボンドマスター１７０シリーズ、Ｈｅｎｋｅｌ社製ＭａｃｒｏｐｌａｓｔＱＲ３４６０等があげられる。
【００４３】
これらの樹脂には、難燃剤、カップリング剤、導電性付与剤、無機フィラー、紫外線吸収剤、酸化防止剤、各種染顔料等、通常、樹脂に配合される各種の添加剤を配合してもよい。
【００４４】
［液晶表示装置］
上記バックシャーシ１を用いた液晶表示装置の断面構成の一例を第８図に示す。
【００４５】
この液晶表示装置にあっては、バックシャーシ１の上に反射層３１を介して導光板３２が配置されている。導光板３２の周縁部は押え部材３６によって押えられている。この導光板３２の端面に沿ってＬＥＤ等の発光装置３５が設置されている。この発光装置３５は、バックシャーシ本体２の立壁部２ａに沿って配置されたアルミニウム又はアルミニウム合金製のブロック３４の内向き側面に沿って配置されている。ブロック３４はビス留め等によりバックシャーシ本体２に固定されている。導光板３２上に光学シート（図示略）を介して液晶パネル３３が設置されている。液晶パネル３３の前面の周縁部がＬ字形断面形状の枠状部材３７で覆われている。
【００４６】
なお、この枠状部材３７がアルミニウム、アルミニウム合金等の金属製である場合、該枠状部材３７に対し、上記補強片４と同様の炭素繊維強化樹脂材料よりなる帯状の補強片を付着させて補強してもよい。
【００４７】
［別の実施の形態］
第５図（ａ）は、合成樹脂体３Ａとして中空リブ構造のものを採用したバックシャーシ１Ａの断面図であり、前記第４図と同様部分の断面を示している。第５図（ｂ）は、合成樹脂体３Ａの斜視図である。図示の通り、この合成樹脂体３Ａは中空形であるが、長手方向に２条のリブ３ｒが延設されており、３個の貫通孔状の空洞部３ｓが形成されている。リブ３ｒの数は１又は３以上であってもよい。
【００４８】
なお、このように貫通孔状の空洞部３ｓを有する合成樹脂体３Ａをバックシャーシ本体２の後面に付着させる場合、液晶表示装置の通常の設置状態において空洞部３ｓが上下方向に延在するように合成樹脂体３Ａを設けるのが好ましい。これは、空洞部３ｓ内に空気の上昇流を形成して放熱を促進させるためである。
【００４９】
第６図のバックシャーシ１Ｂは、バックシャーシ本体２の後面に平板状の合成樹脂体３Ｂを付着させ、この合成樹脂体３Ｂの後面に該合成樹脂体３Ｂと同一大きさの板状補強片４Ｂを付着させたものである。合成樹脂３Ｂ及び補強片４Ｂの板面の面積はバックシャーシ本体２の板面の面積の３０〜８０％程度となっている。
【００５０】
第７図のバックシャーシ１Ｃは、バックシャーシ本体２の後面に囲枠状部３ｗと該囲枠状部３ｗ内に筋交い状に配置されたＸ字形状部３ｘとを有した合成樹脂体３Ｃを付着させ、この合成樹脂体３Ｃの後面に該合成樹脂体３Ｃと同一形状の補強片４Ｃを付着させたものである。
【００５１】
なお、図示は省略するが、囲枠状部３ｗを省略し、Ｘ字形状部３ｘのみからなる合成樹脂体及びそれと同形のＸ字形状の補強片を用いてもよい。
【００５２】
上記実施の形態はいずれも本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  バックシャーシ
２  バックシャーシ本体
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  合成樹脂体
４，４Ｂ，４Ｃ  補強片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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