JP2007328173A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】面光源装置の光源高さ、光源ピッチ、装置深さに応じて輝度ムラを最小にする最適な山形状を有する光反射板を備えた面光源装置を提供する。
【解決手段】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１６が並列配置され、かつ、隣接する線状光源同士の間に反射板から山型に突出する山型反射体１８が設けられた面光源装置において、山型反射体の山頂角θを、所定の式（１）〜（３）によって算出される投影中心度が最小になる山頂角、あるいは投影中心度が最小になる山頂角±５°の範囲とする。
【選択図】図１

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し、さらに詳述すると、山形状を有する光反射板を用いた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反射体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）。

上記山形状を有する光反射板を用いて面光源装置を作製する場合、光反射板と拡散板との間に複数の線状光源を並列配置するとともに、隣接する線状光源同士の間に山型反射体を配置する。この面光源装置では、輝度ムラを小さくするため、光源間に山型反射体を設けることによって、面光源装置前面の光源中間部へ光を投影させる手法が用いられている。

特開２００４−１３８７１５号公報

しかし、特許文献１の光反射板は、面光源装置の設計（光源高さ、光源ピッチ、装置深さ）に応じて輝度ムラを最小にする山形状（山高さ、山頂角）が明確でなかった。したがって、特許文献１の光反射板は、光源間に山型反射体を設けることによって、輝度ムラの抑制にある程度の効果はあっても、その山形状が面光源装置の輝度ムラを最小にできているか否かは不明であった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、面光源装置の光源高さ、光源ピッチ、装置深さに応じて輝度ムラを最小にする最適な山形状を有する光反射板を備え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、光反射板の山形状を示す指標として後述する「投影中心度」を定義し、山型反射体の山頂角θを、上記投影中心度が最小になる山頂角あるいはその山頂角に近い範囲とした場合、面光源装置の光源高さ、光源ピッチ、装置深さに応じて輝度ムラを最小にすることができることを見出した。

本発明は、上記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山型反射体が設けられた面光源装置において、前記山型反射体の山頂角θを、下記式（１）〜（３）によって算出される投影中心度が最小になる山頂角±５°の範囲としたことを特徴とする面光源装置を提供する。
投影中心度＝（Ｌ１およびＬ２の内の大きい方）／（Ｌ０／２）
…以上（１）式
Ｌ１＝Ｈ×ｔａｎθ／２＋Ｌ３
＝Ｈ×ｔａｎθ／２＋Ｋ×ｔａｎ（９０−θ＋Ｅ）
∵Ｌ３＝Ｋ×ｔａｎＤ
＝Ｋ×ｔａｎ（９０−２Ａ−Ｅ）
＝Ｋ×ｔａｎ（９０−θ＋Ｅ）
∵Ｄ＝９０−２Ａ−Ｅ
∵Ｅ＋Ａ＋９０＋（９０−θ／２）＝１８０よりＡ＝θ／２−Ｅ
ここで、
Ｅ＝ｔａｎ^−１（ｈ／（Ｐ／２−Ｈ×ｔａｎθ／２））
である。
…以上（２）式
Ｌ２＝（Ｋ−Ｈ）×ｔａｎＧ
＝（Ｋ−Ｈ）×ｔａｎ（θ／２−Ｂ）
＝（Ｋ−Ｈ）×ｔａｎ（θ−９０＋Ｆ）
∵Ｆ＋Ｂ＋θ／２＋９０＝１８０よりＢ＝９０−Ｆ−θ／２
ここで、
Ｆ＝ｔａｎ^−１（（Ｈ−ｈ）／（Ｐ／２））
である。
…以上（３）式
また、
Ｈ：反射板表面から山型反射体の頂部までの垂直距離
θ：山型反射体の山頂角
ｈ：反射板表面から線状光源の中心までの垂直距離
Ｐ：隣接する線状光源の中心同士の水平距離＝Ｌ0
Ｋ：反射板表面から拡散板までの垂直距離
である。

すなわち、本発明では、山型反射体の山頂角θを下記範囲とするものである。
［投影中心度が最小になる山頂角−５°≦山頂角θ≦投影中心度が最小時の山頂角＋５°］

本発明において、輝度ムラを最小にする点で特に好ましいのは、山型反射体の山頂角θを、式（１）〜（３）によって算出される投影中心度が最小になる山頂角とすることである。

本発明によれば、面光源装置の光源高さ、光源ピッチ、装置深さに応じて輝度ムラを最小にすることができる。

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山型反射体１８が設けられている。なお、上記山型反射体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。また、反射板１２および山型反射体１８による反射は鏡面反射とすることが好ましい。

また、本発明の面光源装置では、山型反射体の山頂角θを、前記式（１）〜（３）によって算出される投影中心度が最小になる山頂角としてある。ここで、投影中心度について説明する。図２は投影中心度の考え方を示す図である。投影中心度は、山型反射体の反射光が拡散板に投影される範囲（山反射光投影範囲）におけるＬ１（山型反射体の真上から光源側の範囲）およびＬ２（山型反射体の真上から反光源側の範囲）の内の大きい方の値を光源ピッチの半分Ｌ０／２で除した値である。この（１）式で求められる投影中心度は、山型反射体の斜面による反射光がどのくらい光源中間部（山型反射体の頂点の上方近傍）に集光しているかを示す指標であり、投影中心度が最小のとき、山型反射体の斜面による反射光が線状光源の中間部に最も集光し、輝度ムラも最小に近づく。ただし、山型反射体の山頂角θを、投影中心度が最小になる山頂角±５°の範囲としても、同等に近い小さい輝度ムラを得ることができる。

本発明では、山形状のパラメータとして、山高さをＨ、山型反射体の山頂角をθとし、面光源装置のパラメータとして、光源中心高さをｈ、光源ピッチをＰ、面光源装置深さをＫとしたとき、Ｌ１およびＬ２は前記（２）式、（３）式で算出される。すなわち、Ｌ１およびＬ２は、パラメータＨ、θ、ｈ、Ｐ、Ｋから求めることができる。面光源装置のパラメータは固定値であり、Ｈを固定し、θを変数として（１）式で投影中心度を計算すると、投影中心度に最小値が存在し、そのときの頂角θを求めることができる。なお、前記各式におけるＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｈ、θ、ｈ、Ｐ、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇは図１に示してある。

本発明において、反射板および山型反射体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。このポリエステル系発泡シートは、拡散反射率が高いため、均一な明るさを得ることができる。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、反射板および山型反射体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、反射板および山型反射体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および山型反射体は、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、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。

本発明において、拡散板は適宜選択して使用することができる。

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。面光源装置の投影中心度の計算例を図３に示し、図３の計算に基づいて作製した面光源装置における投影中心度と輝度ムラとの実際の相関を図４に示す。図３、図４に示すとおり、投影中心度が最小になる山頂角近辺で面光源装置の輝度ムラが最小になっている。すなわち、図３の計算例において山頂角１１２°近辺で投影中心度が最小となっている。また、図４の実際の輝度評価結果においても山頂角１１２°近辺で最も輝度ムラが小さくなっている。

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。 投影中心度の考え方を示す図である。 面光源装置の投影中心度の計算例を示すグラフである。 図３の計算に基づいて作製した面光源装置における投影中心度と輝度ムラとの実際の相関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 山型反射体

Claims (4)

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山型反射体が設けられた面光源装置において、前記山型反射体の山頂角θを、下記式（１）〜（３）によって算出される投影中心度が最小になる山頂角±５°の範囲としたことを特徴とする面光源装置。
   投影中心度＝（Ｌ１およびＬ２の内の大きい方）／（Ｌ０／２）
   …以上（１）式
   Ｌ１＝Ｈ×ｔａｎθ／２＋Ｌ３
   ＝Ｈ×ｔａｎθ／２＋Ｋ×ｔａｎ（９０−θ＋Ｅ）
   ここで、
   Ｅ＝ｔａｎ^−１（ｈ／（Ｐ／２−Ｈ×ｔａｎθ／２））
   である。
   …以上（２）式
   Ｌ２＝（Ｋ−Ｈ）×ｔａｎＧ
   ＝（Ｋ−Ｈ）×ｔａｎ（θ／２−Ｂ）
   ＝（Ｋ−Ｈ）×ｔａｎ（θ−９０＋Ｆ）
   ここで、
   Ｆ＝ｔａｎ^−１（（Ｈ−ｈ）／（Ｐ／２））
   である。
   …以上（３）式
   また、
   Ｈ：反射板表面から山型反射体の頂部までの垂直距離
   θ：山型反射体の山頂角
   ｈ：反射板表面から線状光源の中心までの垂直距離
   Ｐ：隣接する線状光源の中心同士の水平距離＝Ｌ0
   Ｋ：反射板表面から拡散板までの垂直距離
   である。
2. 前記山型反射体の山頂角θを、前記式（１）〜（３）によって算出される投影中心度が最小になる山頂角としたことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記反射板および前記山型仕切り板は、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または２に記載の面光源装置。
4. 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３に記載の面光源装置。

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