JP3989217B2 - 光拡散反射シートおよび面発光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光拡散反射シートに関し、光全反射率が高く、かつ光拡散反射率も高いので、電飾看板、液晶表示装置、照明器具のバックライトや照明ボックスのような光源直下型の面発光システムに組み込んだときに、発光面輝度のバラツキを小さくすることができる光拡散反射シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源直下型面発光システムの１種である例えば電飾看板の場合、所定の間隔を置いて平行配置された複数本の例えば蛍光灯の背面側に例えば板状またはシート状の光反射材を設置し、また蛍光灯の前面側には例えばアクリル樹脂製やガラス製の光透過板を設置し、周囲を光不透過性の枠体で取り囲んだ構造になっている。
【０００３】
この電飾看板からの照明品質に関しては、蛍光灯の直上に位置する箇所の光透過板における面輝度と、蛍光灯相互間の直上に位置する箇所の光透過板における面輝度のバラツキを小さくすることが重要な課題としてある。
上記した面輝度のバラツキを小さくする方法の１つには、蛍光灯の背面側に位置する光反射材として光反射拡散率が高い材料を用いる方法がある。このような材料を用いることにより、蛍光灯から上記光反射材に当たった光は当該光反射材で多方向に反射・拡散していき、その結果、前面側の光透過板に到達する光は当該光透過板の全面に均等に当たることができるので面輝度のバラツキは小さくなる。
【０００４】
したがって、このような態様で使用される光反射材としては、光拡散反射率が高く、そして同時に、光透過板の全体的な輝度も高めて明るくするためには光全反射率も高いことが好ましいことになる。
このような光反射材としては、従来から次のようなものが使用されている。
１つは、ポリオレフィン樹脂や熱可塑性ポリエステル樹脂に酸化チタンの粉末や炭酸カルシウムの粉末を混練したのちそれをシート状やフィルム状に成形した白色の光反射材である。
【０００５】
この光反射材は、光全反射率が比較的高く、また混練した粉末により表面に凹凸が形成されるので光拡散反射率も高い。しかしながら、２次加工などの再加工を行うと、混練した粉末が加工機や加工後の周辺機器に飛散して環境悪化を招くので、取り扱い上の難点がある。更には、表面を擦るなどした場合、表出している粉末が拭い取られるので、光拡散反射率が低下するという問題もある。
【０００６】
また、熱可塑性ポリエステル樹脂を発泡成形して径が５０μｍ以下の微細な独立気泡を形成したシートも、光拡散反射シートとして使用されている。
この光拡散反射シートは、光全反射率が極めて高く、また光拡散反射率も比較的高い値を示す。しかしながら、このシートの場合、発泡成形時に最表層が平坦でかつ滑らかな表皮として形成されてしまう。そして、その表皮が鏡面反射効果を発揮してしまうため、表面凹凸の存在に基づく光拡散反射をより一層効果的に現出させることは困難である。
【０００７】
また、透明なガラス板やフィルムの表面に微細な溝を多数刻設したり、微細な点や線を印刷し、そのガラス板やフィルムを上記した光拡散反射シートに貼着して光拡散効果を高めることも行われている。しかしながら、この場合には、ガラス板やフィルムで光透過損失が起こって光全反射率は低下するので、光反射材としての性能劣化を招く。また、上記したガラス板やフィルムの製作コストもかかるため、全体としてコスト高になる。
【０００８】
また、光拡散反射率が低い例えば表面が鏡面になっている金属材料にブラスト加工を行って鏡面に微細な凹凸を付与することなどの方法も行われているが、この場合には、光全反射率が大幅に低下するので実用的であるとはいえない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は面発光システムの面輝度のバラツキを小さくするために用いている従来の各種光拡散反射材における上記した問題を解決し、光全反射率が低下することなく光拡散反射率は向上しており、また製造コストも安価である光拡散反射シートの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、下記（１）、（２）の光拡散反射シートおよび（３）の面発光装置が提供される。
（１）光拡散反射シートと、前記光拡散反射シートの前面側に配置された光源と、前記光源の前面側に配置された光透過板とを具備する光源直下型の面発光装置に用いられる光拡散反射シートであって、内部に平均径５０μｍ以下の独立気泡が分散する熱可塑性ポリエステル樹脂シートの全面または一部表面に、Ｖ字溝からなる複数個の凹没部および前記Ｖ字溝の間に形成されている台形部からなる複数個の凸起部が形成され、前記Ｖ字溝の頂角は１２０°以上１８０°未満、深さは０．３〜０．８ｍｍであり、前記Ｖ字溝相互間のピッチは、Ｖ字溝の表面幅の３倍以下の値に設定されていることを特徴とする光拡散反射シート。
（２）光拡散反射シートと、前記光拡散反射シートの前面側に配置された光源と、前記光源の前面側に配置された光透過板とを具備する光源直下型の面発光装置に用いられる光拡散反射シートであって、内部に平均径５０μｍ以下の独立気泡が分散する熱可塑性ポリエステル樹脂シートの全面または一部表面に、多角錐形状の複数個の凹没部が形成され、前記凹没部の頂角は１２０°以上１８０°未満、深さは０．３〜０．８ｍｍであり、前記各凹没部間のピッチは、凹没部の表面における一辺の長さの３倍値以下の値に設定されていることを特徴とする光拡散反射シート。
（３）（１）または（２）の光拡散反射シートと、前記光拡散反射シートの前面側に配置された光源と、前記光源の前面側に配置された光透過板とを具備することを特徴とする光源直下型の面発光装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の光拡散反射シートの１例を図１に示す。
この光拡散反射シートでは、熱可塑性ポリエステル樹脂を用いて平均径５０μｍ以下の独立気泡１ａが分散しているシート１を発泡成形し、その表面に、互いに所定の間隔を置いて複数本のＶ字溝２が形成されている。
【００１２】
なお、このシート１の表面には、前記したように、平坦で滑らかな表皮が形成されているので、ミクロにみれば表皮部分は全体として鏡面反射効果を発揮する。
ここで、上記したＶ字溝２が本発明でいう凹没部であり、またＶ字溝の間に形成されている台形部３が本発明でいう凸起部になっている。
【００１３】
なお、シートに形成されている独立気泡がその平均径５０μｍより大きい場合には、当該シートの光全反射率が元々それほど高くないという問題に加えて、シート表面にＶ字溝（凹没部）を形成すると、光全反射率と光拡散反射率のいずれもが低下してしまうので、本発明においては、シートとして平均径５０μｍ以下の独立気泡が分散しているものを用いる。
【００１４】
また、このシートの素材である熱可塑性ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが好適である。
上記したＶ字溝の形成に際しては、形成すべきＶ字溝の形状と雄雌の関係にある形状の凸起が表面に形成されているエンボスロールを、シートの表面に圧接すればよい。そのとき、エンボスロールを、シート材料のガラス転位温度以上でかつ融点より低い温度に加熱する。加熱温度は、シート材料がポリエチレンテレフタレートである場合は１００〜１５０℃、ポリエチレンナフタレートである場合は１３０〜１８０℃、ポリブチレンテレフタレートの場合は８０〜１３０℃であることが好ましい。
【００１５】
今、上記した光拡散反射シート１の表面に光が入射する場合を考える。Ｖ字溝２に入射した光は、その斜面２Ａで鏡面反射して１次反射光となって光の入射角に対応する反射角方向に出射していく。また、台形部３の頂部３Ａに入射した光もその頂部３Ａで鏡面反射して光の入射角に対応する反射角方向に１次反射光となって出射していく。
【００１６】
このように、このシート１の表面においては、入射した光が多方向に向かって反射していくことになるので、シートの表面全体としては拡散反射を起こしている。
その場合、例えばＶ字溝２の斜面２Ａで発生した１次反射光は、そのまま、光透過板に到達することが好ましい。仮に、図２で示したように、斜面２Ａで発生した１次反射光が他方の斜面２Ａ’で再び反射する場合には、発生した２次反射光は減衰しているため、光透過板における面輝度が低下するからである。
【００１７】
このようなことを考慮して、本発明ではＶ字溝２の深さ（ｄ）と頂角（θ）が適切に設定される。例えばＶ字溝２の場合は、頂角（θ）を１２０°以上１８０°未満に設定し、またその深さ（ｄ）を０．３〜０．８ｍｍに設定する。なお、Ｖ字溝２の深さ（ｄ）に関しては、前記したエンボスロールを用いた成形時における加工精度の点や、加工コストの点からいうと、深さ（ｄ）は０．３〜０．８ｍｍであることが好ましい。
【００１８】
また、Ｖ字溝相互間のピッチは、Ｖ字溝の表面幅の３倍以下の値に設定されていることが好ましい。このピッチをＶ字溝の幅の３倍値より広くすると、台形部３の頂部３Ａの幅は広くなり、その場合には、表皮の鏡面反射効果によって表面全体の光全反射率は高くなる。しかし、前記したような光拡散反射効果は表面全体としてそれほど向上せず、表面全体として光全反射率と光拡散反射率の双方を向上させるという要件が満たされなくなるからである。
【００１９】
以上の説明は、表面にＶ字溝が形成されているシートを例にした場合であるが、本発明の光拡散反射シートはこれに限定されるものではない。例えば、図３で示したように、シート１の表面に、四角錐形状の凹没部４が複数個形成されているものであってもよい。この場合も、凹没部４の頂角は１２０°以上１８０°未満に設定し、また深さも０．３〜０．８ｍｍ程度に設定し、更には各凹没部間のピッチを凹没部の表面における一辺の長さの３倍値以下に設定することにより、光拡散効果の高い光拡散反射シートが形成される。
【００２０】
なお、この凹没部４は、図３で示したような四角錐形状に限定されることなく、例えば三角錐形状、六角錐形状などの多角錐形状であってもよい。いずれにしても、この光拡散反射シートの場合、シート１の平滑な表面１Ａで高い光全反射率を確保しつつ、上記した凹没部４で入射した光を多方向へ反射させることにより光拡散反射を実現させ、もって表面全体として高い光全反射率と高い光拡散反射率の双方を実現している。
【００２３】
なお、このような凹没部や凸起部は、シートの表面全体に形成されていてもよいが、部分的に形成されていてもよい。例えば、凹没部や凸起部が部分的に形成されているシートとその使用態様の１例を図４に示す。この例は、蛍光灯の長手方向に沿って凹没部（凸起部）がシートの一部に形成されている本発明の光拡散反射シートが当該蛍光灯の背面側に配置され、蛍光灯の前面側に光透過板が配置された面発光システムを示す。
【００２４】
このシステムでは、蛍光灯からの直接光が凹没部（凸起部）で大量かつ有効に拡散反射するので、より意匠性の高い面発光状態を実現することができる。
【００２５】
【実施例】
実施例１
ＭＣＰＥＴ（商品名、古河電気工業（株）製、厚み１mm、発泡倍率５倍、平均径３０μｍの独立気泡が分散するポリエチレンテレフタレート発泡体シート）を用意した。
【００２６】
このシートの表面にエンボスロールを用いて下記仕様のＶ字溝を成形し、図１で示した光拡散反射シートを製造した。
Ｖ字溝の表面幅１mm、Ｖ字溝の頂角１２０°、
Ｖ字溝の間のピッチ１.５mm。
この光拡散反射シートの光全反射率と光拡散反射率を測定した。測定は、波長５５０nmの光で行い、また測定結果は硫酸バリウムで測定したときの相対値として求めた。
【００２７】
なお、比較のために、Ｖ字溝を形成しないＭＣＰＥＴそれ自体についても測定した。結果は以下のとおりである。
実施例１：光全反射率９７.２％、光拡散反射率９６.５％
比較例１：光全反射率９８.２％、光拡散反射率９５.３％
以上で明らかなように、実施例１のシートは、その光全反射率と光拡散反射率の双方が互いにバランスがとれた状態で高位の水準にある。
【００２８】
この実施例１の光拡散反射シートは、例えば管径が小さく、長い蛍光灯を光源とする例えば直下型の液晶表示装置のバックライトなどの面発光システムに採用して好適である。
【００２９】
実施例２〜４
実施例１で用いたＭＣＰＥＴとは別に、厚み０．６ｍｍ、発泡倍率約７倍、平均径１０μｍの独立気泡が分散するポリエチレンナフタレート発泡体シートを用意した。
【００３０】
このシートの表面にエンボスロールを用いて表１で示した仕様の凹没部を成形して光拡散反射シートを製造した。
各光拡散反射シートにつき、実施例１の場合と同様にして、光全反射率と光拡散反射率を測定した。以上の結果を一括して表１に示した。
【００３１】
【表１】

【００３２】
これらの実施例シートの場合も、光全反射率と光拡散反射率の双方は互いにバランスがとれた状態で高位水準にある。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の光拡散反射シートは次のような効果を奏する。
１）この光拡散反射シートは、光全反射率が高く、同時に光拡散反射率も高く、面発光システムにおける面輝度のバラツキを抑制することができる。これは、シート表面に複数の凹没部や凸起部を形成したことによってもたらされる効果である。
【００３４】
２）上記した凹没部や凸起部はシート表面に例えばエンボスロールで簡単に成形することができるので、この光拡散反射シートの製造コストは安価になる。
３）光拡散反射率が高いので、例えば蛍光灯を用いて面発光システムを組み立てる際に、蛍光灯の設置ピッチを広くすることができ、省エネルギーの点で有利である。
【００３５】
４）また、光全反射率と光拡散反射率のいずれもが高いので、蛍光灯を用いた面発光システムの組み立てに際しては、光透過板を蛍光灯に近接させても面輝度のバラツキは小さいので、面発光システム全体を薄くすることができ、省スペース効果の点でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光拡散反射シートの１例を示す斜視図である。
【図２】 凹没部における入射光の反射例を示す模式図である。
【図３】 本発明の別の光拡散反射シート例を示す斜視図である。
【図４】 本発明の光拡散反射シートを用いた面発光システムの１例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ シート
１Ａ シート１の表面
２ Ｖ字溝
２Ａ Ｖ字溝２の斜面
３ 台形部（凸起部）
３Ａ 台形部３の表面
４ 四角錐（凹没部）

Claims (3)

1. 光拡散反射シートと、前記光拡散反射シートの前面側に配置された光源と、前記光源の前面側に配置された光透過板とを具備する光源直下型の面発光装置に用いられる光拡散反射シートであって、内部に平均径５０μｍ以下の独立気泡が分散する熱可塑性ポリエステル樹脂シートの全面または一部表面に、Ｖ字溝からなる複数個の凹没部および前記Ｖ字溝の間に形成されている台形部からなる複数個の凸起部が形成され、前記Ｖ字溝の頂角は１２０°以上１８０°未満、深さは０．３〜０．８ｍｍであり、前記Ｖ字溝相互間のピッチは、Ｖ字溝の表面幅の３倍以下の値に設定されていることを特徴とする光拡散反射シート。
2. 光拡散反射シートと、前記光拡散反射シートの前面側に配置された光源と、前記光源の前面側に配置された光透過板とを具備する光源直下型の面発光装置に用いられる光拡散反射シートであって、内部に平均径５０μｍ以下の独立気泡が分散する熱可塑性ポリエステル樹脂シートの全面または一部表面に、多角錐形状の複数個の凹没部が形成され、前記凹没部の頂角は１２０°以上１８０°未満、深さは０．３〜０．８ｍｍであり、前記各凹没部間のピッチは、凹没部の表面における一辺の長さの３倍値以下の値に設定されていることを特徴とする光拡散反射シート。
3. 請求項１または２に記載の光拡散反射シートと、前記光拡散反射シートの前面側に配置された光源と、前記光源の前面側に配置された光透過板とを具備することを特徴とする光源直下型の面発光装置。

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