JP4413842B2 - 面光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶表示装置のバックライトや照明看板などに用いられる面光源装置に関する。

従来、液晶表示装置のバックライトや照明看板などに用いられる面光源装置として、立体的な形状を有する合成樹脂製の光反射板を用いたものがある。このような光反射板としては、例えば、光を反射する発泡プラスチックのフィルムまたはシートにミシン目、押し罫線、ハーフカットなどからなる直線状の折り曲げ線を形成し、このフィルムまたはシートを上記折り曲げ線に沿って折り曲げることにより山型部を形成した光反射板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１３８７１５号公報

特許文献１に記載された光反射板は、平板状の光反射板に較べて反射光の指向性を効果的にコントロールすることができるため、輝度分布の改善が可能である。しかし、特許文献１の光反射板は、光源のピッチが狭い場合、山型部の形状（山高さ、頂角）の設計自由度が小さくなり、山型部の効果が十分に発揮されないことがあった。

具体的には、特許文献１の光反射板では、平均輝度を向上させるためには山型部の高さを高くする必要があるが、山型部の高さを高くすると、山型部の裾野部分での反射光が光源へ反射投影され、直接前面に反射投影されないため、反射光のロスが発生し、平均輝度が向上せず、輝度むらも大きくなるものであった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、山型部を有する光反射板であって、山型部の高さを高くすることなく、山型部の高さを高くした場合と同等の平均輝度が得られ、しかも輝度むらは山型部の高さを低くした場合と同等に小さくすることができる光反射板を用いた面光源装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、山型部を有する光反射板において、山型部の裾野部分での反射光ロスを発生させないよう山型部の高さを低く設定するとともに、山型部の高さを低くしたことによる平均輝度の低下を、山型部の頂部にさらに仕切り板を設けることで補うことにより、光源ピッチが狭い場合でも、山型部の高さを高くした場合と同等の平均輝度が得られる一方、輝度むらは山型部の高さを低くした場合と同等に小さくすることでき、したがって平均輝度が高く、輝度むらが小さい光反射板および面光源装置が得られることを見出した。

本発明は、上述した知見に基づいてなされたもので、互いに平行に配設された反射板と拡散板との間に複数の線状光源が並列配置され、かつ、隣接する線状光源同士の間に前記反射板から山型に突出する反射性の山型仕切り板が設けられた面光源装置において、前記反射性の山型仕切り板の頂部に、該頂部から上方に突出する反射性の平板型仕切り板が連設されているとともに、前記反射板から前記平板型仕切り板の頂部までの垂直距離をＴ、前記反射板から前記線状光源の中心までの垂直距離をＱ、前記反射板から前記拡散板までの垂直距離をＨ、前記線状光源の中心から前記山型仕切り板の裾部までの水平距離をＬ、前記線状光源の直径をＤ、前記山型仕切り板の裾野角をθとするとき、下記条件（１）および（２）を満たすことを特徴とする面光源装置を提供する。
（１）Ｔ≧（Ｈ＋Ｑ）／２−Ｄ／２
（２）θ＜９０°−ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｌ）

本発明の面光源装置は、平均輝度が高く、輝度むらが小さいものである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。図１は本発明に係る面光源装置の一実施形態を模式的に示す図である。本例の面光源装置１０では、互いに平行に配設された反射板１２と拡散板１４との間に複数の線状光源（冷陰極線管）１６が平行にかつ等間隔で並列配置されているとともに、隣接する線状光源１６同士の間に反射板１２から山型に突出する反射性の山型仕切り板１８が設けられている。また、山型仕切り板１８の頂部２０には、該頂部２０から上方に突出する長方形の反射性の平板型仕切り板５０が連設されている。すなわち、反射板１２、山型仕切り板１８および平板型仕切り板５０によって光反射板が構成されている。なお、上記山型仕切り板１８は、反射板１２と一体に成形してもよく、反射板１２に機械的に接合してもよく、反射板１２に接着剤等で固定してもよい。上記平板型仕切り板５０は、山型仕切り板１８と一体に成形してもよく、山型仕切り板１８に機械的に接合してもよく、山型仕切り板１８に接着剤等で固定してもよい。さらに、平板型仕切り板５０は、中空のものでもよく、中実のものでもよい。

また、本発明の面光源装置では、反射板１２から平板型仕切り板５０の頂部５２までの垂直距離をＴ、反射板１２から線状光源１６の中心２２までの垂直距離をＱ、反射板１２から拡散板１４までの垂直距離をＨ、線状光源１６の中心２２から山型仕切り板１８の裾部２４までの水平距離をＬ、線状光源１６の直径をＤ、山型仕切り板１８の裾野角をθとするとき、下記条件（１）および（２）を満たすようになっている。
（１）Ｔ≧（Ｈ＋Ｑ）／２−Ｄ／２
（２）θ＜９０°−ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｌ）
条件（１）は、線状光源１６の中心２２と拡散板１４の隣接する線状光源１６の直上箇所２６とを結ぶ線２８と、隣接する線状光源１６間の中央線３０とが交わる位置から線状光源１６の半径分の距離だけ低い位置３２以上の位置に、平板型仕切り板５０の頂部５２が存在することを意味する。条件（２）は、線状光源１６からの光の山型仕切り板１８の裾部２４における反射光（鏡面反射成分）３４が、線状光源１６の中心２２より外側へ反射投影されないことを意味する。

本例の面光源装置は、光源間に存在する反射性の山型仕切り板および平板型仕切り板の高さと、山型仕切り板の傾斜が条件（１）および（２）を満たすため、光源から発せられた光が光源直下の反射板で反射および拡散されるとともに、山型仕切り板で有効に反射および拡散され、その結果、平均輝度が向上するとともに、輝度むらが低減する。

本発明において、反射板、反射性の山型仕切り板および反射性の平板型仕切り板を形成する材料としては、限定されるものではないが、拡散反射率が９５％以上の発泡シートを好適に使用することができる。特に好ましいのは、内部に平均気泡径が光の波長以上５０μｍ以下の微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートである。上記熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビフェニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコールなどの汎用樹脂、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、超高分子量ポリエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、液晶ポリマー、フッ素樹脂などのエンジニアリングプラスチック、またはこれらの共重合体または混合物などが挙げられる。これらのうちでも、耐熱性、耐衝撃性などが良好であることから、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、シクロポリオレフィンが好ましい。なお、上記熱可塑性樹脂中には、酸化防止剤、紫外線防止剤、滑剤、顔料、強化剤などを適宜添加することができる。また、これらの添加剤を含有した塗布層を塗布して形成してもよい。

より具体的には、上記発泡シートの一例として、熱可塑性ポリエステル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以下であるポリエステル系発泡シート（例えば、古河電気工業株式会社製のＭＣＰＥＴ（登録商標））を使用することができる。その他、同様に内部の気泡径が５０μｍ以下であるシクロポリオレフィン系発泡シートを使用することができる。

また、反射板、反射性の山型仕切り板および反射性の平板型仕切り板を形成する材料の他の好ましい例として、フィラーを含有する熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートであって、フィラーを核として多数のボイドが形成されているフィルムまたはシートが挙げられる。この場合、上記フィルムまたはシートにおいて、フィラーを含有する熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートは、フィラーを含有する未延伸フィルムまたはシートを成形し、この未廷伸フィルムまたは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形成した多孔性延伸フィルムまたはシートであることが好ましい。

本発明において、反射板、反射性の山型仕切り板および反射性の平板型仕切り板を形成する発泡シートの厚さは２００〜２０００μｍであることが好ましい。上記発泡シートの厚さが２００〜２０００μｍの範囲内であると剛性があり好ましい。また、上記発泡シートの比重は０．１〜０．７であることが好ましい。さらに、本発明における反射板、反射性の山型仕切り板および反射性の平板型仕切り板は、金属板に適宜前述したフィルムまたはシートを貼り付けたもので形成してもよい。

本発明において、拡散反射率は、光の入射束に対する拡散反射束の比をいい、自記分光光度計により４００〜１２００ｎｍの波長域で測定し、硫酸バリウムの微粉末を固めた白板の拡散反射率を１００％とし、その相対値として求めた値をいう。自記分光光度計としては、例えばＵＶ−３１００ＰＣ（島津製作所社製商品名）を使用することができる。

本発明において、線状光源としては、例えば直管状の蛍光灯や冷陰極管等を用いることができる。

次に、本発明に係る面光源装置の実施例を示すが、本発明は下記例に限定されるものではない。

（実施例、比較例１〜３）
実施例として、図１に示す構造を有する面光源装置を作製した。比較例１として、平板型仕切り板を設けず、かつ、山型仕切り板の高さを高くしたこと以外は、実施例と同様の面光源装置を作製した。比較例２として、平板型仕切り板を設けないこと以外は、実施例と同様の面光源装置を作製した。比較例３として、山型仕切り板および平板型仕切り板を設けないこと以外は、実施例と同様の面光源装置を作製した。

実施例、比較例において、反射板、反射性の山型仕切り板および反射性の平板型仕切り板としては、平均気泡径１０μｍの微細気泡のポリエチレンテレフタレート系樹脂発泡体（古河電気工業社製商品名：ＭＣＰＥＴ、厚さ０．８ｍｍ、比重０．３２５、５５０ｎｍでの拡散反射率９６．０％）を用いた。

次に、液晶テレビに実施例および比較例の面光源装置をセットし、デジタル輝度計（ＴＯＰＣＯＭ社製：ＢＭ−９）と、デジタル輝度計受光器（ＴＯＰＣＯＭ社製：ＢＭ−９１０Ｄ）を用いて輝度（ｃｄ／ｍ^２）を測定した。結果を図２に示す。図２より、実施例の面光源装置は、山型仕切り板の高さを高くした比較例１と同等の平均輝度が得られ、しかも輝度むらは山型仕切り板の高さを低くした比較例２と同等であることがわかる。

本発明に係る面光源装置の一実施形態を模式的に示す図である。 実施例、比較例の面光源装置の輝度を測定した結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ 面光源装置
１２ 反射板
１４ 拡散板
１６ 線状光源
１８ 山型仕切り板
２０ 山型仕切り板の頂部
２２ 線状光源の中心
２４ 山型仕切り板の裾部
５０ 平板型仕切り板
５２ 平板型仕切り板の頂部

Claims (3)

1. 互いに平行に配設された反射板と拡散板との間に複数の線状光源が並列配置され、かつ、隣接する線状光源同士の間に前記反射板から山型に突出する反射性の山型仕切り板が設けられた面光源装置において、前記反射性の山型仕切り板の頂部に、該頂部から上方に突出する反射性の平板型仕切り板が連設されているとともに、前記反射板から前記平板型仕切り板の頂部までの垂直距離をＴ、前記反射板から前記線状光源の中心までの垂直距離をＱ、前記反射板から前記拡散板までの垂直距離をＨ、前記線状光源の中心から前記山型仕切り板の裾部までの水平距離をＬ、前記線状光源の直径をＤ、前記山型仕切り板の裾野角をθとするとき、下記条件（１）および（２）を満たすことを特徴とする面光源装置。
   （１）Ｔ≧（Ｈ＋Ｑ）／２−Ｄ／２
   （２）θ＜９０°−ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｌ）
2. 前記反射板、前記山型仕切り板および前記平板型仕切り板は、拡散反射率が９５％以上の発泡シートからなることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記発泡シートは、内部に平均気泡径が光の波長以上で５０μｍ以下の微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載の面光源装置。

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