JP2004101693A

JP2004101693A - 光反射シートおよび光反射シートを用いた面状光源装置

Info

Publication number: JP2004101693A
Application number: JP2002261258A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hagiwara; 萩原　實
Original assignee: Taisei Laminator Co Ltd JP
Current assignee: Taisei Laminator Co Ltd JP
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP4240965B2

Abstract

【課題】
放熱効果に優れ、しかも光の利用効率を改善するようにした光反射シートを提供する。
【解決手段】
平均気泡径が１００μｍ以下の微細気泡を有し、厚みが２００μｍ以上で比重が０．７以下の熱可塑性ポリエステル発泡シートの光が入射および出射する面とは反対側の面に反射フィルム１５を介してカーボングラファイトシート１１を接合して構成する。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光反射シートおよび光反射シートを用いた面状光源装置に係り、とくに光源からの光を有効に利用して所定の位置を照明するようにした光反射シートおよびこのような光反射シートを用いた面状光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に照明用の光源は、前方側に光を導くとともに、背面側に出射された光を反射板によって前面側に向けて反射させるようにしている。背面側の光を反射させるための反射板は、鉄板やアルミ板から構成され、その表面にメラミン樹脂等を焼付け塗装した白色塗装鋼板や白色カラーアルミ板等が使用されていた。
【０００３】
このような金属製の白色塗装板を蛍光灯の反射板として使用すると、光の拡散反射が起り、反射光は比較的目に柔らかい反射光になるが、その反射率が約８５％であるために、光源の明るさは反射時に約１５％失われる。しかも上記の反射率は全体としての平均値であって、例えば波長が４００ｎｍの内の青色の可視光の反射率は約９０％であるが、波長が７００ｎｍの赤色の可視光の反射率は約８０％である。すなわち上記した白色塗装板を用いた場合には、全体としての光源の光量が反射時に１５％ロスし、赤色光成分の場合には約２０％ロスし、反射光は全体として青味を帯びて暗くなる。
【０００４】
このような問題点に鑑みて、例えば特開２００１−１８４９１４号公報には、平均気泡径が５０μｍ以下の独立気泡を有し、厚みが２００μｍ以上で、密度が０．７ｇ／ｃｍ^３以上のポリエステル樹脂発泡シートが提案されている。このようなシートによって光反射を行なうと、波長が４００〜７００ｎｍの可視光を反射率が９０％以上で反射させることが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこの種の光反射シートは、短波長域の光を透過し易く、透過した光が有効に利用されない問題がある。また光反射シートそれ自身が発熱した場合に、温度上昇することになる。このような問題点に鑑みて、光反射シートの背面側であって光が入射および出射する面とは反対側の面に例えばアルミニウム板を接合している。
【０００６】
ところが光反射シートの背面側にアルミニウム板を接合すると光反射シートの重量が増加する問題があり、軽量化が妨げられる。またアルミニウム板それ自身がフレキシブルでないために、光反射シートのフレキシブルな性質が損われる。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、光反射シートを透過する光を前方に導くようにし、しかも光反射シートが過度に温度上昇するのを防止するようにした光反射シートおよび光反射シートを用いた面状光源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の主要な発明は、
平均気泡径が１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下の微細気泡を有し、厚みが２００μｍ以上、より好ましくは５００μｍ以上で比重が０．７以下の熱可塑性ポリエステル発泡シートの光が入射および出射する面とは反対側の面にカーボングラファイトシートを接合したことを特徴とする光反射シートに関するものである。
【０００９】
ここで前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの接合面に反射層が設けられることが好ましい。また前記反射層が前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの間に介在される反射フィルム、または前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの接合面において前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの内の一方に形成される反射コート層であることが好適である。
【００１０】
面状光源装置に関する主要な発明は、透明または半透明の導光板と、
前記導光板の背面に配され、光を導光板に導く光反射シートと、
前記導光板の側面に設けられる光源と、
を具備し、前記光反射シートが平均気泡径が１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下の微細気泡を有し、厚みが２００μｍ以上、より好ましくは５００μｍ以上で比重が０．７以下の熱可塑性ポリエステル発泡シートの光が入射および出射する面とは反対側の面にカーボングラファイトシートを接合したことを特徴とする面状光源装置に関するものである。
【００１１】
ここで前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの接合面に反射層が設けられてよい。またこのような面状光源装置が液晶パネルのバックライトとして用いられることが好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本願の発明を図示の実施の形態によって説明する。まず光反射シートについて説明すると、光反射シートは図１および図２に示すように所定の厚さを有するポリエステル発泡シート１０から構成される。
【００１３】
このような熱可塑性ポリエステル発泡シートとしては、例えばポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等の発泡体シートであり、平均気泡径が１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下の微細気泡を有し、かつ厚みが２００μ以上，より好ましくは５００μｍ以上で、比重が０．７以下のものが用いられる。
【００１４】
平均気泡径が１００μｍより大きいものは、光源からの光を受けたときに光がシートの内部にまで浸透したり、また気泡界面における乱反射の回数も減少することによって、光反射板としての拡散反射率が低下傾向を示すようになる。また平均気泡径は５０μｍ以下であることがより好ましい。しかしながらこの平均気泡径が可視光の波長よりも小さくなると、光がシートを透過して光反射板としての機能を喪失するために、平均気泡径としては少なくとも可視光の波長より大きいことが好ましい。
【００１５】
またシート１０の厚みが２００μｍより薄くなると、仮に他の要件を満たしていたとしても、シートの背面に漏洩する光の量が増加するために拡散反射率の低下が起る。しかも形状保持性も劣るようになって取扱い難くなる。よってシートの厚みは２００μｍ以上、より好ましくは５００μｍ以上である。
【００１６】
また発泡シート１０の比重が０．７を超えるものは、微細気泡の存在割合が小さいものであるために、気泡が存在していない部分における光吸収や透明化に基く光透過等の減少によって、光損失が増大し、その結果シート１０の拡散反射率は低下する。しかしながら比重が小さくなりすぎるとシートは気泡の存在割合が多すぎてその強度の低下を招くために、比重は０．０５以上であることが好ましい。なおここで言う比重とは水中置換法で測定された値のことを言う。このような熱可塑性ポリエステル発泡シート１０としては、例えばＭＣＰＥＴ（商品名、古河電工株式会社製）を好適例として挙げることができる。
【００１７】
本実施の形態においては熱可塑性ポリエステル発泡シート１０として、平均気泡径が１０μｍで、厚みが１ｍｍで、密度が０．２７ｇ／ｃｍ^３であって、４００〜７００ｎｍの光に対する拡散反射率が９４〜９５％のポリエチレンテレフタレートシートを用いている。なおここで言う拡散反射率とは、硫酸バリウムの微粉末を固めた白色板に対して４００〜７００ｎｍの波長域において分光光度計で測定したときの値を１００としたときの相対値で示すものである。
【００１８】
このようなポリエステル発泡シート１０の背面側であって光の入射および出射する面とは反対側の面に図１および図２に示すように、カーボングラファイトシート１１が接合される。
【００１９】
炭素はダイヤモンド、グラファイト（黒鉛）、および無定形炭素の形態で安定に存在する。この内とくにグラファイトは黒色不透明であって六方晶系の結晶構造を有し、電気および熱の導体である。
【００２０】
このようなグラファイトは天然に存在する。そしてこのような天然のグラファイトを圧延することによってグラファイトシートが得られる。またアクリロニトリルを用いたアクリル系樹脂フィルム等の有機合成フィルムを無酸素下で焼成すると、シート状のグラファイトが得られる。シート状のグラファイトは柔軟性および圧縮弾性があり、しかも相手材となじみがよいために、ガスケットやパッキンの原料として広く利用されている。ここでは天然に存在する黒鉛を圧延してシート状に構成したグラファイトシート１０が用いられる。
【００２１】
このように本実施の形態の光反射シートは図１および図２に示すように、ポリエステル発泡シート１０の背面側にカーボングラファイトシート１１を接合したものである。カーボングラファイトシート１１の表面は白色ではないものの、光沢をもった平坦な反射面を構成しており、このためにポリエステル発泡シート１０の前面側から入射した光がポリエステル発泡シート１０を透過した後にカーボングラファイトシート１１の表面で反射され、再びポリエステル発泡シート１０の内部を透過してこのポリエステル発泡シート１０の表面から前方に出射される。すなわちポリエステル発泡シート１０を透過する光の大半を前方に反射することが可能になり、これによって光のロスが少なくなり、光の利用効率が改善される。
【００２２】
またカーボングラファイトシート１１は熱の良好な導体を構成しており、このためにポリエステル発泡シート１０内で生じた熱をカーボングラファイトシート１１によって放熱することが可能になる。すなわちカーボングラファイトシート１１がこの光反射シートの放熱板を構成することになり、このために光反射シートの過度の温度上昇が防止される。
【００２３】
またカーボングラファイトシート１１はフレキシブルであるために、ポリエステル発泡シート１０の柔軟性を損うことがない。よってカーボングラファイトシート１１を接合した光反射シートは、フレキシブルなシートになる。またアルミニウム板を接合した場合よりもカーボングラファイトシート１１を接合した場合の方が軽量になり、これによってより軽量な光反射シートが提供される。
【００２４】
次に図３によって別の実施の形態を説明する。この実施の形態はポリエステル発泡シート１０の表面であって光が入射および出射する表面に凹凸１２を形成し、これによって光の出射の方向をランダムにしたものである。このような凹凸１２はこのポリエステル発泡シート１０の長さ方向あるいは幅方向に形成される筋から構成されてよい。またこのような筋はその断面形状が二等辺三角形の筋であってよく、あるいはまた両側の斜辺の長さおよび角度が異なる異形の三角形の筋であってよい。また断面が円弧状をなす溝によって形成される筋であってよい。
【００２５】
また凹凸１２はポリエステル発泡シート１０の縦方向と横方向とにそれぞれ形成して成る互いに交差する筋から構成されることも可能である。あるいはまたこの発泡シート１０の表面に形成された凹部から構成されてよい。あるいはまた不規則な凹凸によって形成することもできる。またポリエステル発泡シート１０の表面に多数の切込みを形成したものであってよい。あるいはまた不規則な模様によって凹凸を形成してもよい。あるいは発泡シート１０の表面に梨地模様を形成し、これによって発泡シート１０の表面に凹凸を形成することもできる。
【００２６】
次に別の実施の形態を図４〜図６によって説明する。この実施の形態はポリエテル発泡シート１０とカーボングラファイトシート１１との間にさらに反射フィルム１５を介在させたものである。カーボングラファイトシート１１はその表面が光沢を有しているために、このカーボングラファイトシート１１の表面それ自身が反射面となるものの、完全な白色でないために、一部の光がカーボングラファイトシート１１によって吸収される。これによってポリエステル発泡シート１０を透過した光の一部がカーボングラファイトシート１１によって吸収されて光損失になる。
【００２７】
そこでこのようなカーボングラファイトシート１１によって吸収される光によるロスを防止するために、ポリエステル発泡シート１０とカーボングラファイトシート１１との間に非結晶性の不透明な白色の光沢のある反射フィルム１５を介在させ、この反射フィルム１５によってポリエステル発泡シート１０を透過した光を反射させることができる。なお反射フィルム１５としては非結晶性の高分子フィルムに代えて、アルミニウム箔等の金属箔を用いることができる。あるいはまたポリエステル発泡シート１０とカーボングラファイトシート１１との接合面において、両者の内の一方の表面に形成された蒸着膜等の薄膜から成る反射層によって構成することもできる。
【００２８】
このような反射フィルム１５あるいは反射コート層の形成によって、ポリエステル発泡シート１０を透過した光をより完全に前方に反射することが可能になり、光の透過のロスをより少なくすることが可能になる。なおここでも図６に示すように、ポリエステル発泡シート１０の表面であって光が入射および出射する面に凹凸１２を形成しておくことが好ましい。
【００２９】
次に別の実施の形態を図７によって説明する。この実施の形態はポリエステル発泡シート１０とカーボングラファイトシート１１とから成る光反射シートにおいて、両者の間に反射フィルム１５を介在させ、さらにカーボングラファイトシート１１の背面側に包装フィルム１６を接合したものである。ここで包装フィルム１６は例えば液晶ポリマから構成される。
【００３０】
液晶ポリマには、溶液中で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマと、溶融状態で液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマがある。構造的にはパラフェニレンがつながることにより、高い軸比（分子の長さと幅の比、アスペクト比）をもった剛直鎖を形成する主鎖型液晶ポリマと、ビニルポリマ等の主鎖に側鎖として棒状の分子がぶら下がった側鎖型液晶ポリマがある。
【００３１】
ポリ（Ｐ−フェニレンテレフタルアミド）に代表されるプラスチック用液晶ポリマとしてはＸｙｄａｒとＶｅｃｔｒａが知られている。これらはガラス充填ＰＥＰに匹敵する引張り強度をもち、しかも優れた電気特性を示し、加工が容易である特徴をもっている。また溶融粘度が低く、加工に使われる剪断速度は温度に依存しない。Ｖｅｃｔｒａでは従来の射出成形機が用いられるが、Ｘｙｄａｒでは融点が高いので、機械の改良が必要となる。Ｘｙｄａｒは高温での性能に優れている。マイクロ波を吸収せず、熱変形温度も高いので、Ｘｙｄａｒは電子レンジに使える食器として好適に用いられる。また電気特性がよく、成形収縮が小さいので、電気、電子部品への応用にも適したものである。耐化学薬品性が要求される蒸留塔用のパッキンとして、１種類のＶｅｃｔｒａで数種類の高価な金属部品を代替できるとされている。本実施の形態においては、ポリプラスチック株式会社製のＶｅｃｔｒａが上記包装フィルム１６として用いられている。
【００３２】
なおここで液晶ポリマから成る包装フィルム１６はその寸法がカーボングラファイトシート１１の周縁部においてはカーボングラファイトシート１１よりも一回り大きくなっており、包装フィルム１６の周囲の部分が反射フィルム１５の周縁部あるいはポリエステル発泡シート１０の周縁部と直接接合されるようになっている。これによってカーボングラファイトシート１１が完全に包囲されるとともに、包装フィルム１６が確実に反射フィルム１５またはポリエステル発泡シート１０に接合されることになる。このような構造にすると、カーボングラファイトシート１１からのカーボン粉末の脱落や離散に伴う飛散が確実に防止されるようになる。
【００３３】
次に上述のような光反射シートを用いた面状光源装置について図１０および図１１により説明する。このような光反射シートは液晶パネル２０のバックライトの光反射シートとして用いられる。液晶パネル２０の背面側には例えばアクリル樹脂等の透明または半透明の導光板２１が配されるとともに、この導光板２１の側端面に対向するように光源２２が配される。なお光源２２の導光板２１と対向する面とは反対側の部分に円弧状をなす反射体２３が配され、これによって光源２２からの光を導光板２１内により効果的に導くようにしている。
【００３４】
上記導光板２１の液晶パネル２０とは反対側の面に光反射シートが配される。この光反射シートがポリエステル発泡シート１０とカーボングラファイトシート１１との接合構造から成り、両者の間に反射フィルム１５が配されるようになっている。
【００３５】
このような面状光源装置は、背面側に反射フィルム１５を備えるポリエステル発泡シート１０によって背面側に透過する光を前方に導くことが可能になり、非常に明るい液晶パネルを提供することが可能になる。しかもポリエステル発泡シート１０の背面側に接合されているカーボングラファイトシート１１が放熱板を構成するために、この放熱板によってポリエステル発泡シート１０あるいは導光板２１の熱を逃がすことが可能になり、放熱性に優れた液晶パネル２０になる。しかもカーボングラファイトシート１１それ自体が軽量であるために、面状光源装置の重量をもより軽量化することが可能になる。
【００３６】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願に含まれる発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願の発明の技術的思想の範囲内で各種の変更が可能である。例えばポリエステル発泡シート１０の背面側の反射手段やポリエステル発泡シート１０に形成される凹凸１２の形状や配置等は、上記実施の形態によって限定されることなく、各種の変形が可能である。またこのような反射シートは必ずしも液晶表示装置の面状光源装置に利用されるだけでなく、その他各種の光学装置に広く利用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本願に含まれる主要な発明は、平均気泡径が１００μｍ以下の微細気泡を有し、厚みが２００μｍ以上で比重が０．７以下の熱可塑性ポリエステル発泡シートの光が入射および出射する面とは反対側の面にカーボングラファイトシートを接合したものである。
【００３８】
従ってこのような光反射シートによれば、接合されたカーボングラファイトシートによってこの光反射シートに対して優れた放熱性を付与することが可能になるとともに、この発泡シートを透過した光をカーボングラファイトシートの表面で反射して前方に導くことが可能になり、これによって光の利用効率が改善される。
【００３９】
面状光源装置に関する主要な発明は、透明または半透明の導光板と、導光板の背面に配され、光を導光板に導く光反射シートと、導光板の側面に設けられる光源と、を具備し、光反射シートが平均気泡径が１００μｍ以下の微細気泡を有し、厚みが２００μｍ以上で比重が０．７以下の熱可塑性ポリエステル発泡シートの光が入射および出射する面とは反対側の面にカーボングラファイトシートを接合したものである。
【００４０】
従ってこのような面状光源装置によれば、カーボングラファイトシートによってこの面状光源装置で発生する熱を逃がすことが可能になる。またカーボングラファイトシートの表面で発泡シートを透過する光を導光板側に反射することが可能になり、これによって光の利用効率が改善され、より明るい面状光源装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】光反射シートの分解斜視図である。
【図２】同要部拡大断面図である。
【図３】別の実施の形態の光反射シートの縦断面図である。
【図４】別の実施の形態の光反射シートの分解斜視図である。
【図５】同光反射シートの縦断面図である。
【図６】別の実施の形態の光反射シートの縦断面図である。
【図７】さらに別の実施の形態の光反射シートの分解斜視図である。
【図８】同要部縦断面図である。
【図９】全体の構造を示す縦断面図である。
【図１０】光反射シートを用いた面状光源装置の要部分解斜視図である。
【図１１】同要部縦断面図である。
【符号の説明】
１０　ポリエステル発泡シート
１１　カーボングラファイトシート
１２　凹凸
１５　反射フィルム
１６　包装フィルム
２０　液晶パネル
２１　導光板
２２　光源
２３　反射体

Claims

平均気泡径が１００μｍ以下の微細気泡を有し、厚みが２００μｍ以上で比重が０．７以下の熱可塑性ポリエステル発泡シートの光が入射および出射する面とは反対側の面にカーボングラファイトシートを接合したことを特徴とする光反射シート。
前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの接合面に反射層が設けられることを特徴とする請求項１に記載の光反射シート。
前記反射層が前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの間に介在される反射フィルムであることを特徴とする請求項２に記載の光反射シート。
前記反射層が前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの接合面において前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの内の一方に形成される反射コート層であることを特徴とする請求項２に記載の光反射シート。
透明または半透明の導光板と、
前記導光板の背面に配され、光を導光板に導く光反射シートと、
前記導光板の側面に設けられる光源と、
を具備し、前記光反射シートが平均気泡径が１００μｍ以下の微細気泡を有し、厚みが２００μｍ以上で比重が０．７以下の熱可塑性ポリエステル発泡シートの光が入射および出射する面とは反対側の面にカーボングラファイトシートを接合したことを特徴とする面状光源装置。
前記発泡シートと前記カーボングラファイトシートとの接合面に反射層が設けられることを特徴とする請求項５に記載の面状光源装置。
液晶パネルのバックライトとして用いられることを特徴とする請求項５に記載の面状光源装置。