JP2005276518A - 照明装置および反射部材 - Google Patents

Abstract

【課題】発光品位を高めることができる照明装置および反射部材を提供する。
【解決手段】発光面１２ａとなる拡散板１２と拡散板の背後に配置された光源１３と、前記光源の背後に前記拡散板と対向配置されるとともに前記光源の光を前記拡散板へ反射する拡散反射面１５ａと、を有する照明装置１において、前記拡散反射面上には、レンズ面を前記拡散板側としたレンズ層１６が配置されている。これにより、高い輝度を維持しつつ前記拡散板に入射する光の分布を均一にし、高い発光品位を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト等に用いられる照明装置および反射部材に関する。

従来から、液晶表示装置等のバックライト等に用いられる照明装置としては、直下型のバックライトがある。この直下型バックライトは、発光面となる面状の拡散部材としての拡散板の背後（直下）に光源が配置され、さらにその背後にその光源の光を拡散板側へ反射する反射面を配置するといった構成を採っている。
このような照明装置は、その発光面の光が不均一な光、例えばランプイメージが残った光、であると、液晶表示装置の画面上に輝度差が生じ、画面品位が損なわれる。このためこの種の照明装置では、発光面全体で輝度の分布が均一な発光品位の良いものが要求されている。
従来、上記照明装置の光源背後の反射面としては、（１）金属の蒸着などで得られる光沢表面を持つ金属光沢シートや、（２）波形や山形に成形した反射板や、（３）拡散反射シート、等が用いられていた（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平５−６１０４３号公報（第２頁） 特開平６−２５０１７８号公報（第２頁）

しかしながら、上記（１）の金属光沢シートを用いた照明装置では、反射光の輝度は高いが金属光沢面が光源の光を正反射するためランプイメージの解消が困難であった。また、上記（２）の反射板を用いた場合、反射板の形状が複雑であり発光品位を向上させる最適な形状を設定することが難しく、さらに反射板に加工を要することや光源と反射板の形状との位置関係を高い精度で設定する必要があるといった問題があった。また、上記（３）の拡散反射シートを用いた場合、光源からの光を拡散反射するため、前記（１），（２）よりも良好な発光品位が得られるが、製品品質の面から、より高い発光品位が求められていた。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、より高い発光品位を得ることができる照明装置および反射部材の提供を目的とする。

本発明は、発光面となる拡散板と、前記拡散板の背後に配置された光源と、前記光源の背後に前記拡散板と対向配置されるとともに前記光源の光を前記拡散板側へ反射する拡散反射面と、を有する照明装置において、前記拡散反射面上には、レンズ面を前記拡散板側としたレンズ層が配置されていることを特徴としている。

上記のように構成された照明装置によれば、前記拡散反射面上には、レンズ面を前記拡散板側としてレンズ層を配置することにより、前記拡散板に出射される光の分布を均一にし、高い発光品位を得ることができることを本発明者は見出した。つまり、本発明者は、前記拡散反射面上にレンズ層を配置することで前記拡散板に出射される光の分布が均一になることを実験的に見出し、この知見に基づき本発明を完成させた。

また、上記照明装置において、前記レンズ層は、その略全面を前記拡散反射面と一体的に設けてもよい。この場合、光源からの熱がレンズ層に加わっても前記レンズ層は前記拡散反射面と一体的に設けられているので、前記レンズ層の反りやひずみなどの変形を防ぐことができ、前記拡散反射面から部分的に離れたりするのを防止できる。これによって、前記拡散反射面と前記レンズ層との間の空間が不均一になることを防止し、これらの間における光の屈折を安定なものとできる。従って、安定した反射光が得られ、高い発光品位とすることができる。

また、上記照明装置において、前記レンズ層は、耐光性を有していることが好ましい。この場合、前記レンズ層が前記光源からの紫外線を受けたとしても、その耐光性によりレンズ層が劣化することを防止できる。従って、当該照明装置における輝度や発光品位等の経時的な低下を防止することができる。

また、本発明の反射部材は、発光面となる拡散板と対向配置されるとともに、前記拡散板との間に配置される光源からの光を前記拡散板に反射するための反射部材であって、前記光源の光を反射するための拡散反射層と、前記反射層上に形成したレンズ層と、を備えていることを特徴としている。
上記のように構成された反射部材によれば、前記光源からの光を前記拡散反射層により拡散しつつ反射し、さらにその反射光は前記レンズ層を通過することによって、出射される出射光を均一に反射することができる。従って、前記照明装置の反射面として好適に用いることができる。

以上のように、本発明に係る照明装置および反射部材によれば、拡散反射面上にレンズ層を設けることで、発光面全体で輝度の分布が均一な高い発光品位を得ることができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明の照明装置を例えば液晶表示装置の背面側に配置される１０インチ対応の直下型バックライトとして適用した場合を例示して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る直下型バックライトの構造を模式的に示す断面図である。この直下型バックライト１は、一面が開口した箱状のフレーム１１と、前記開口を塞ぐように配置される面状の拡散部材としての拡散板１２と、前記拡散板１２の背後（直下）に配置される光源１３と、を備えている。

拡散板１２は、例えばポリカーボネート、アクリルなどの白色又は乳白色の板状体が用いられる。本実施形態ではアクリル樹脂板である三菱レイヨン（株）製の商品名「アクリライトＮｏ４３２」を用い、その板厚は２ｍｍに設定した。このときのこの拡散板１２の光の透過率は３０％を示すものである。このような拡散板１２は、上記フレーム１１の開口を塞ぐように配置され、背後に配設された光源１３からの光を拡散して透過させることができるものである。このような拡散板１２により、光源１３からの光を均一にして拡散板１２の発光面１２ａから出射することができる。

図２は、本実施形態に係る直下型バックライトの拡散板１２を取り外した状態の平面図である。光源１３は、図２に示すように、例えば、直径３ｍｍの管状体をＵ字状とした冷陰極管１３ａを４体備え、それぞれコネクタ１３ｂに取り付けられるとともに、図示しないランプ支持台等により支持されてフレーム１１内に収容されている。冷陰極管１３ａの長辺部１３ａ１は、それぞれ２０ｍｍ間隔でフレーム左右方向に略平行となるように並設されている。また、光源１３には、図示しないインバータなどが接続されており、点灯・消灯が行えるよう構成されている。

フレーム１１は、例えばアルミニウム合金により成形されており、矩形状の底面と、底面から開口側へ広がるように立設された側面（下側面、上側面、左右側面）とを有し、一面が開口した形状に形成されている。図１も参照して、フレーム１１の内壁側面１１ａ（下側面、上側面、左右側面）には、拡散反射シート１４が粘着剤等により貼り付けられており、この拡散反射シート１４の表面がそれぞれ光源１３からの光を反射する反射面とされている。この拡散反射シートとして例えば、白色系拡散反射シートである東レ（株）製の商品名「Ｅ６０Ｖ」を用いた。

フレーム１１の内壁底面１１ｂには、拡散反射シート１５とこの拡散反射シート１５の反射面１５ａの面上にレンズ層として重ね合わされたレンズシート１６とからなる反射部材１８が、粘着剤等により貼り付けられている。拡散シート１５には上記の「Ｅ６０Ｖ」を用いており、その反射面１５ａの面上には、レンズシート１６がその一部を粘着剤等で接着するなどして拡散反射シート１５に固定されている。このように反射面１５ａの面上にレンズシート１６が重ね合わされた状態では、両者の間には微小な隙間の存在によって空気層が介在している。
この場合、拡散反射シート１５からなる反射面１５ａの表面には拡散反射を行うための微細な凹凸が存在しており、前記空気層を設けることで、反射面１５ａの拡散反射をより効果的なものにすることができる。
また、このレンズシート１６は、反射面１５ａとの間に一定間隔をおいた状態で固定してもよい。

レンズシート１６は、アクリル、ポリカーボネート等の透明樹脂で成形された板状体であり、具体的に本実施形態では住友３Ｍ（株）製の商品名「ＢＥＦII９０／５０」を用いた。図３は、図１中、破線Ａで囲まれた部分の断面を模式的に示した拡大図である。レンズシート１６は、図３に示すように一の方向に等ピッチで複数の微細な断面三角形状のレンズ条１６ａが設けられたレンズ面１６ｂを有するプリズムレンズシートを構成している。本実施形態ではレンズ層として、断面三角形状のレンズ条に形成されたレンズシート１６を用いたが、例えば、断面半円状のレンズ条が形成されたレンズシートを用いてもよい。

また、このレンズシート１６は、このレンズ面１６ｂを拡散板１２側とするとともにレンズ条１６ａの長手方向が冷陰極管１３ａの長辺部１３ａ１と平行になるように拡散反射シート１５の上面に重ね合わされている。一方、レンズシート１６のレンズ条１６ａの長手方向は、長辺部１３ａ１に対して直交する方向に配置してもよい。その理由は、レンズ条１６ａの長手方向の違いによる反射光に対する効果に差異がないためである。

また、レンズシート１６のレンズ面表面は、耐光層１６ｃにより被覆されている。この場合、光源１３からの紫外線を耐光層１６ｃにより遮断できるので、アクリル系樹脂等で成形されているレンズシート１６が黄変等の劣化するのを防止できる。また、レンズシート１６に耐光剤を添加してもよい。これによって、当該直下型バックライト１における輝度や発光品位等の経時的な低下を防止することができる。もっとも、製品寿命が５００時間程度の玩具用等に用いられる直下型バックライトであれば、耐光層や耐光剤による劣化防止は不要である。

このような反射部材１８は、反射面１５ａ面上にレンズシート１６を備えているので、フレーム１１の内壁面に貼り付ければ直下型バックライト１の反射面として好適に用いることができる。また、反射部材１８を内壁底面１１ｂに貼り付けるだけでレンズ層を有する反射面１５ａを構成できるので、その取付性が向上する。また、この反射部材１８は、本実施形態のような直下型バックライトの反射面としてだけでなく、例えば室内用照明機器の反射面や、その他類似の照明機器の反射板に適用することができる。

また、反射部材１８において、レンズシート１６が重ね合わされている反射面１５ａは、白色系の拡散反射シート１５を用いることによって拡散反射面としている。この場合、反射面１５ａは光源１３からの光を拡散させつつ反射し、その反射光をレンズシート１６を通過させて出射できるので、拡散板１２に対して均一な反射光を出射できる。これによって、発光面１２ａにおける発光品位を高めることができる。

また、本実施形態ではフレーム１１の内壁側面１１ａの反射面には、レンズシート１６を備えた反射部材１８を用いなかった。内壁側面１１ａに反射部材１８を用いた場合にも製品として特に問題のない良好な発光品位は得られるが、内壁側面１１ａには反射部材１８を用いていない場合の方が、より良好な発光品位が得られたためである。

次に、本発明者が行った、上記実施形態に係る直下型バックライトについて行った試験結果について説明する。
実施例品として上記実施形態の直下型バックライト１を、比較例品として拡散反射シート１５の反射面１５ａにレンズシート１６を備えていない直下型バックライトを用い、発光面１２ａにおける輝度と発光品位について実験的に測定し評価した。その結果を下記の表１に示す。

表１中、比較例品と実施例品は、レンズシート１６の有無以外は全て同条件下にて測定を行った。これによると、輝度および色度は比較例品、実施例品とも略同等であることが判る。
発光品位については、発光面１２ａにおける輝度の分布を測定した結果の一例を示す。図４（ａ）は、比較例品の発光面における輝度の相対的な分布を測定した結果を示すグラフ図、（ｂ）は実施例品の発光面における輝度の相対的な分布を測定した結果を示すグラフ図である。この輝度の分布は、図４（ｃ）に示すように発光面１２ａの左右方向略中心であるＸ１−Ｘ２線における輝度の分布を測定結果を表している。つまり、得られた輝度分布の測定結果は発光面の上下方向の輝度分布を示している。グラフ図中横軸はＸ１−Ｘ２線上の位置を示し、縦軸は輝度を示している。

この図４（ａ）によると、比較例品の輝度分布において、図中破線Ｙで囲まれた部分のように比較的大きな波長で波打つような増減が略全域に渡って見られる。これは、光源１３のランプイメージが現出していると思われ、発光品位は良いものとはいえない。一方、実施例品では比較例品と比べてなだらかかつ均一な分布状態を呈しており良好な発光品位であるといえる。このように実施例品である本形態に係る直下型バックライト１では、光源１３のランプイメージが顕著に現れない発光品位の高い状態が得られることが確認できた。

以上、実験結果から明らかなように、本実施形態に係る直下型バックライト１は、拡散反射シート１５の反射面１５ａの面上にレンズシート１６を配置した反射部材１８をフレーム１１の底面１１ｂに用いたことで、光源１３から反射面１５ａに向かって出射される光を好適に反射し、拡散板１２に出射される光の分布を均一なものにできるので、輝度および色度を損なうことなく高い発光品位を得ることができる。
また、本実施形態の直下型バックライト１では、上記のように拡散反射シート１５やレンズシート１６といった低コストの材料を特に精密に位置決めすることなく簡便な方法で固定すればよいので、コストを抑えつつ発光品位の高い直下型バックライトを提供できる。

また、本発明者は、本発明による直下型バックライトの薄型化について検証を行うべく、図１中、光源１３と拡散板１２との間隔ｔを変更することで直下型バックライト１の厚み寸法Ｔが異なる２種類のもの（１５ｍｍ，１８ｍｍ）を用意し同様の実験を行った。その結果を下記表２に示す。

表２中、比較例品と実施例品は、フレーム１１の内壁底面におけるレンズシート１６の有無およびこの直下型バックライト１の厚み寸法Ｔ以外は全て同条件下にて測定を行った。この結果、実施例品では厚み寸法Ｔを小さくしたにもかかわらず、発光品位、輝度共に比較品と同等であった。通常、光源１３と拡散板１２との間隔ｔを小さくすると発光品位が悪化する傾向にあるが、このような場合にも反射面１５ａの面上にレンズシート１６を配置した反射部材１８を用いることにより発光品位と輝度を比較例品と同等に維持できることが判る。すなわち、本実施形態の直下型バックライト１は、レンズシート１６を備えた反射部材１８による発光品位の向上によって、直下型バックライト１の薄型化を可能にできる。

また、本発明者は、本発明による直下型バックライト１の輝度向上について検証を行った。その結果を下記表３に示す。

表３中、比較例品と実施例品は、フレームの内壁底面におけるレンズシート１６の有無および光の透過率の異なる拡散板１２を用いたこと以外は全て同条件下にて測定を行った。この結果、実施例品では、発光品位は比較例品と同等で、輝度は比較例品と比較して向上した。このことから、レンズシート１６を用いた実施例品では、発光品位が向上しているので、発光品位を低下させる要因を含む光の透過率の高い拡散板１２を用いたとしても、比較例品と同等の発光品位を維持できることが判る。すなわち、本実施形態の直下型バックライト１は、発光品位の向上により光の透過率の高い拡散板を用いることを可能にし、結果として輝度を向上させることができる。

図５は本発明の第二の実施形態に係る直下型バックライトの内壁底面の構造を模式的に示す断面図である。本実施形態と第一の実施形態との主な相違点は、レンズシート１６と拡散反射シート１５とを粘着剤等により略全面を接着することにより、拡散反射シート１５の反射面１５ａの面上に一体的にレンズ層を設けた反射部材１８とした点である。その他の点は第一の実施形態と同様なので説明を省略する。

この場合、反射部材１８において、粘着剤による粘着層１７を介してレンズ層としてのレンズシート１６が、反射面１５ａ面上の略全面に接着されて一体とされている。この粘着層１７は、拡散反射シート１５とレンズシート１６とを接着した状態で略透明であることが好ましく、粘着層１７が両者を安定して接着した状態で略透明となるような粘着剤が用いられている。

レンズシート１６は冷陰極管１３ａの直近に配置されるため、この冷陰極管１３ａが発する熱等により比較的高い温度環境にさらされる。レンズシート１６は透明樹脂等で成形されているため、このような比較的高い温度環境下では、反りやひずみなどの変形が生じやすい。
しかし、本実施形態の反射部材１８ではレンズシート１６を反射面１５ａの全面に一体的に接着しているので、冷陰極管１３ａが発生する熱がレンズシート１６に加わったとしてもレンズシート１６の変形を防ぐことができ、反射面１５ａから部分的に離れたりするのを防止できる。これによって、反射面１５ａとレンズシート１６との間の空間が不均一になることを防止し、これらの間における光の屈折等を安定なものとできる。従って、安定した反射光が得られ、高い発光品位とすることができる。

図６は、本発明の第三の実施形態に係る直下型バックライトの内壁底面の構造を模式的に示す断面図である。本実施形態と第二の実施形態との主な相違点は、ＵＶ硬化樹脂を用いて拡散反射シート１５の反射面１５ａの面上の略全面に直接レンズ層１６を一体的に形成した反射部材１８とした点である。その他の点は第二の実施形態と同様なので説明を省略する。
このＵＶ硬化樹脂を用いたレンズ層１６は以下のように形成した。すなわち、拡散反射シート１５の反射面１５ａの面上にＵＶ硬化樹脂を適度な厚みで塗布する。そして、凸版の金型等で表面に例えば等ピッチで複数の微細な断面三角形状のレンズ条を形成する。その後、紫外線を照射することでＵＶ硬化樹脂を硬化させ、レンズ層１６が形成される。

このような反射部材１８を用いた場合、レンズ層１６に反りやひずみなどの変形が生じて反射面１５ａから部分的に離れたりすることを防止できることに加えて、拡散反射シート１５とレンズ層１６との間に粘着層が介在しないので拡散反射シート１５からの反射光を無用に減衰させることがない。このため、さらに好適な反射光を得ることができる。

尚、本発明の照明装置および反射部材は、上記実施形態に限定されるものではなく、レンズ層の形状，材質，配置、反射層の材質、反射部材の構成，材質、照明装置の構成等は、本発明の趣旨に基づいて適宜変更することができる。

本発明の第一の実施形態に係る直下型バックライトの構造を模式的に示す断面図である。 図１中の直下型バックライト１の拡散板１２を取り外した状態の平面図である。 図１中、破線Ａで囲まれた部分の断面を模式的に示した拡大図である。 （ａ）は、比較例品の発光面における輝度の分布を測定した結果を示すグラフ図、（ｂ）は実施例品の発光面における輝度の分布を測定した結果を示すグラフ図、（ｃ）は輝度の分布を測定した箇所を説明するための直下型バックライトの平面図である。 本発明の第二の実施形態に係る直下型バックライトの内壁底面の構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る直下型バックライトの内壁底面の構造を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 直下型バックライト（照明装置）
１２ 拡散板
１２ａ 発光面
１３ 光源
１５ 拡散反射シート（拡散反射層）
１５ａ 反射面（拡散反射面）
１６ レンズシート（レンズ層）
１６ｂ レンズ面
１６ｃ 耐光層
１８ 反射部材

Claims (4)

1. 発光面となる拡散板と、前記拡散板の背後に配置された光源と、前記光源の背後に前記拡散板と対向配置されるとともに前記光源の光を前記拡散板側へ反射する拡散反射面と、を有する照明装置において、
   前記拡散反射面上には、レンズ面を前記拡散板側としたレンズ層が配置されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記レンズ層は、その略全面を前記拡散反射面と一体的に設けられていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記レンズ層は、耐光性を有していることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の照明装置。
4. 発光面となる拡散板と対向配置されるとともに、前記拡散板との間に配置される光源からの光を前記拡散板に反射するための反射部材であって、
   前記光源の光を反射するための拡散反射層と、前記反射層上に形成したレンズ層と、を備えていることを特徴とする反射部材。

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