JP5380335B2 - 反射板、照明装置、及び、表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、多角形の開口を有する収用凹部が備えられており、該収用凹部には前記開口よりも面積の小さな底面と、該底面の外縁から開口縁にかけて外向きに広がる周側壁とが形成されており、該周側壁の内壁面には前記収容凹部に収用させた光源が発する光を反射させるための平面状の反射面が複数形成されている反射板、ならびに、このような反射板を採用した照明装置や表示装置に関する。

近年、白色の発光ダイオード（ＬＥＤ）が開発され、該白色ＬＥＤを搭載した発光素子は、一般に蛍光灯や白熱電球に比べてエネルギー効率が高く、長寿命であることからその用途を急速に拡大させている。
しかし、このＬＥＤ素子は、そのままの状態では局部的に強い光を照射するばかりで一定以上の光量をある程度の面積にわたって照射させるようにはなっていないため、例えば、照明光として利用するためには光の拡散性を付与することが求められる。
また、一般的な室内照明や表示装置のバックライトなどに用いる際には、通常、一つのＬＥＤ素子では蛍光灯や白熱電球に匹敵する光量を得ることが難しいことから複数の白色ＬＥＤ素子を集合させた状態で用いられており、これらを均一な面発光状態にさせることが求められている。

このような要望に対して、光の反射性に優れた平板状の部材に、ＬＥＤ素子を収容させるための逆多角錐台形状の収容凹部を縦横に配列させて反射板とし、該反射板の収容凹部にＬＥＤ素子を配して前記逆多角錐台形状を有する内壁面にＬＥＤ素子の光を反射させて該反射板の前面に向けて反射光を照射させるとともに該反射板の前面に備えた光拡散板で前記反射光を拡散させることが提案されている（下記特許文献１）。

国際公開ＷＯ２００７／０３７０３５号公報

この特許文献１の反射板では、その収容凹部が逆多角錐台形状を有し、この前記逆多角錐台の側面に相当する箇所を光の反射を行う反射面として利用している。
しかし、逆多角錐台形状の側面を反射面とする場合には、隣接する反射面の境界部に沿って開口縁から底部まで延びる谷間が形成されてしまうことになる。
例えば、逆四角錐台の収容凹部の中央に光源を配した状態で正面から見た場合には、この光源を中心として四方に谷間が延びる状態となる（図９参照）。
この谷間部分からは正面方向に光が反射され難いことから、この状態で光を反射させると、光拡散板に光源を中心とした十字の暗部を形成させてしまうことになる。

したがって、従来の反射板では、光の拡散が十分になされないおそれを有する。
そのため、例えば、このような反射板を用いた照明装置には、照度のムラを発生させるおそれを有する。
また、このような照明装置をバックライトなどとして採用した場合には、表示装置に表示ムラを生じさせてしまうことになる。
なお、このような問題は、白色ＬＥＤに特有の問題ではなく、豆電球のようなフィラメント式の光源などを用いる場合も同じように生じうる問題であり、この種の問題の解決は内壁面に光を反射させるための収容凹部を有する反射板に広く要望されているものである。
また、上記のような問題は光拡散板と併用される反射板に特有のものでもない。

本発明は、このような問題に鑑み、光の拡散性の向上が図られた反射板を提供し、ひいては、照度のムラが抑制された照明装置、ならびに、表示ムラの抑制された表示装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するための反射板に係る本発明は、多角形の開口を有する収用凹部が備えられており、該収用凹部には前記開口よりも面積の小さな底面と、該底面の外縁から開口縁にかけて外向きに広がる周側壁とが形成されており、該周側壁の内壁面には前記収容凹部に収用させた光源が発する光を反射させるための平面状の反射面が複数形成されており、しかも、その上縁で前記多角形の一辺を形成する反射面が前記多角形の各辺に設けられている反射板であって、前記多角形の辺を形成している反射面は、前記開口縁側から前記底面側に向けてその幅を狭めることにより開口縁で隣接している反射面が底面側では互いに離間している状態となるように形成されており、該離間している反射面の間にさらなる反射面が備えられ、且つ前記底面の外縁が、前記開口縁と同じ角数を有する多角形であり、しかも、その角を前記開口縁の多角形において隣り合う２つの角の間に位置させており、開口縁の多角形の辺を形成している前記反射面が前記開口縁の隣り合う２つの角とその間に位置する底面の角とを結ぶ三角形であり、該三角形の反射面の間の前記さらなる反射面も多角形の底面において隣り合う２つの角とその間に位置する開口縁の角とを結ぶ三角形であることを特徴としている。

反射板においては、光源に近い位置の谷間が深くなるほど暗部が形成されやすい。
したがって、開口縁の広さと凹入深さが同じであれば、開口縁の角数（反射面数）を増やして、谷の深さが浅くなるようにすれば暗部の形成を抑制させ得る。
このことに対して本発明の反射板には多角形の開口縁の各辺を形成している反射面の内の一反射面とその隣の他反射面との間にさらなる反射面が備えられている。
しかも、前記さらなる反射面は底面に近い箇所に位置することになるため、光源に近い側に、光の反射のために有用な新たな平面が設けられることになる。

さらには、この反射面が設けられることによって光源近くの反射面の間の谷間の深さを浅くさせることができる。
したがって、本発明によれば、光拡散性に優れた反射板を得ることができる。
また、そのことによって、照度ムラの抑制された照明装置や、表示ムラの抑制された表示装置が提供されうる。

一実施形態の反射板を示す斜視図。 同実施形態の収容凹部の反射面の様子を示す平面図。 反射面の変更事例を示す平面図。 反射面の変更事例を示す平面図。 正六角形の開口縁を有する収容凹部の平面図。 収容凹部の形状の変更事例を示す平面図。 複数の反射板を集合して大面積の反射板を構成させる様子を示した平面図。 立体形状を付与した反射板の様子を示す斜視図。 従来の反射板の収容凹部の反射面の様子を示す平面図。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。
図１は第一の実施形態にかかる反射板の斜視図であり、図２は、この図１の反射板１に複数配列されている収用凹部１０の一つを上から見た様子を示す平面図である。
この図にも示されているように、本実施形態の反射板１は多角形の開口を有する収用凹部１０が縦横に複数配列されて備えられている。
本実施形態においては、前記複数の収用凹部１０は全て同じ形をしており、平面視正方形の開口を有している。

そして、この複数の収用凹部１０は、互いの開口縁を互いに密着させて配列されており、収用凹部１０どうしの間には、殆ど隔たりが設けられていない。
一方で、この配列された収用凹部の外周部には、わずかに外向きに突出する鍔部１ｆが略同幅で周設されている。
したがって、本実施形態にかかる反射板１は、平面視における輪郭線が、全ての収用凹部１０の開口縁の合計よりもわずかに面積の大きな長方形となるように形成されている。
この収用凹部１０には、前記開口縁１１ｅの正方形よりも面積の小さな底面１２と、該底面１２の外縁１２ｅから開口縁１１ｅにかけて外向きに広がる周側壁１３とが形成されている。

また、前記底面１２には、当該反射板１を貫通する貫通孔１２ｈが前記底面１２の略中央に位置する場所に形成されている。
この貫通孔１２ｈは、ＬＥＤ素子などの光源を配置するためのものであり、反射板１の裏側に配線などを設けつつも光源の発光部分だけを収用凹部１０に収用させるためのものである。

この貫通孔１２ｈの形成された底面１２は、その外縁１２ｅの形状が収用凹部１０の開口縁１１ｅの数分の１の大きさを有する正方形であり、前記開口縁１１ｅの正方形と底面１２の外縁１２ｅの正方形とはその中心を一致させた状態となっている。
ただし、底面１２は、その外縁１２ｅの正方形を前記開口縁１１ｅの正方形に対して４５度回転させた状態となって形成されている。
すなわち、底面１２は、その外縁１２ｅの４つの角をそれぞれ開口縁１１ｅの正方形の隣り合う２つの角の間に位置させており、中心からこの角を通る直線が開口縁１１ｅの正方形の各辺の中心を通過するように配されている。

そして、前記周側壁１３は、前記貫通孔１２ｈを通じて収用凹部１０の内部に配される光源の光をその内壁面に反射させるべく、複数の反射面を有している。
この第一の実施形態においては、前記周側壁１３の内面には、平板状の反射面が合計８面形成されている。
その内、４面１３ａ〜１３ｄはそれぞれその上縁が開口縁１１ｅの正方形の一辺を構成しており、本実施形態においては、これら４面の反射面に加えてさらなる反射面１３ｗ〜１３ｚを４面有している。
そして、本実施形態においては、このさらなる反射面１３ｗ〜１３ｚは、その下縁が前記底面１２の外縁１２ｅの正方形の一辺を構成している。

また、前記開口縁１１ｅの側の反射面１３ａ〜１３ｄ（以下、「上縁側反射面１３ａ〜１３ｄ」ともいう）は、それぞれの辺の中心に向けて配された底面１２の４つの角とそれぞれの辺の両端とを結ぶ三角形（逆二等辺三角形）をしている。
すなわち、これらの上縁側反射面１３ａ〜１３ｄは、その幅を開口縁１１ｅの側から底面１２に向けて徐々に狭くさせており、最終的に底面１２の角の一点となっている。
言い換えると、この上縁側反射面１３ａ〜１３ｄは、隣接する辺を形成している反射面どうしが開口縁１１ｅにおいて周方向につながった状態となっているが、わずかに底面１２側に移動した箇所においては、互いに隔たりあっており、この隣接する反射面の互いの側縁の間の距離は底面１２に向けて徐々に広がって、逆二等辺三角形の頂点となる位置に至っては、底面１２の正方形の一辺の長さ隔たった状態となっている。

そして、下縁が前記底面１２の一辺を構成している４面の反射面１３ｗ〜１３ｚ（以下、「下縁側反射面１３ｗ〜１３ｚ」ともいう）は、この底面１２の４辺をそれぞれの底辺とし、前記開口縁１１ｅの４つの角をそれぞれの頂点とする三角形となっている。
すなわち、この下縁側反射面１３ｗ〜１３ｚは、前記上縁側反射面１３ａ〜１３ｄが底面側に向うにつれて離間させた側縁の間に形成されたものであり、前記側縁と前記底面１２の１辺とによって囲まれた三角形となっている。
この図２からもわかるように、本実施形態に係る反射板においては光源の近傍に底面１２から先鋭な状態となって立ち上がる前記下縁側反射面１３ｗ〜１３ｚが形成されている。

これに対し、従来の逆四角錐台形状の周側壁を有する反射板を示す図９と本実施形態の図２とを比較しつつその効果について説明すると、従来の反射板においては、光源が配される貫通孔１２ｈ’から放射状に４本の谷間１２ｖ’が開口縁１１ｅ’にまで達する状態に形成されているが、本実施形態に係る反射板１ではこの谷間を覆うような状態で前記下縁側反射面１３ｗ〜１３ｚが配されている。
従来の反射板におけるこの谷間１２ｖ’は光源が発した光を殆ど反射しないために、例えば、この反射板の前面に光拡散板などを配した状態で内部に設けた光源を発光させた場合には、その光拡散板にこの谷間１２ｖ’に相当する十字の暗部が形成されることになる。

一方で、本実施形態に係る反射板１では、この部分に下縁側反射面１３ｗ〜１３ｚが形成されているためにこのような暗部が生じ難い。
なお、本実施形態にかかる反射板１においても、この下縁側反射面１３ｗ〜１３ｚの両側に谷間１２ｖが形成されるもののこの谷間１２ｖは、光源が光を放射する方向（仮想線Ｄ１〜Ｄ４）に対して角度が設けられた状態となっており、従来の反射板のように光の放射方向に沿って谷間が形成されるわけではない。
したがって、従来の谷間１２ｖ’に比べて暗部を形成させ難い。
また、この下限側反射面１３ｗ〜１３ｚを設けることで、その両側の谷間１２ｖは、その深さ（反射面がなす角度）が、従来の谷間１２ｖ’よりも浅く（角度が広く）形成されることになる。
すなわち、この点においても暗部を形成させにくくなっており、下限側反射面１３ｗ〜１３ｚを設けることで光の散乱性が向上されている。

なお、この図２では、この下限側反射面１３ｗ〜１３ｚをその上端が開口縁１１ｅに到達するものを例示しているが、例えば、図３（ａ）に示すように、途中までの高さとしてもよく、図３（ｂ）に示すように、開口縁１１ｅまで及ぶものとそうでないものとを混在させることも可能である。
また、この図２や、図３では、下縁側反射面１３ｗ〜１３ｚがそれぞれ底面１２の周りで接するように形成されているが、例えば、図４（ａ）、（ｂ）のように底面１２の形状を、開口縁１１ｅの２倍の角を有する八角形とし、その８つの辺を一つおきにした４つの辺から前記下縁側反射面１３ｗ〜１３ｚを立ち上がらせるようにしてもよい。

反射面をこのような構成とするには、前記開口縁１１ｅの正方形において隣り合う２つの角の間に底面１２の八角形がその角を２つずつ位置させ、前記上縁側反射面１３ａ〜１３ｄを前記開口縁１１ｅの正方形において隣り合う２つの角と、その間に位置する底面１２の八角形の２つの角とを結ぶ四角形（逆等脚台形）とし、前記下縁側反射面１３ｗ〜１３ｚを隣り合う上縁側反射面１３ａ〜１３ｄの斜辺と底面の八角形の１辺とで囲まれる二等辺三角形とすればよい。

また、これまでの図に示したような正方形以外の形状の開口縁１１ｅを有する収用凹部を反射板１に設けることもできる。
例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように収用凹部１０の開口縁１１ｅを正六角形とすることもできる。

また、前記開口縁の形状は、正三角形、正五角形、あるいは正七角形以上の正多角形であってもよい。
このような正多角形の開口縁を設ける場合には、その角数を“ｎ”とした場合に、前記開口縁の正ｎ角形と同じ中心を有する正ｎ角形の底面を形成し、しかも、この開口縁の正ｎ角形と底面の正ｎ角形とが“１８０度／ｎ”の角度で相対回転させた状態とすることで、図２のごとく、上縁側反射面を全て三角形（逆二等辺三角形）とし、且つ、下縁側反射面の全てを三角形（二等辺三角形）とすることができる。
このような開口縁と底面とが同形状となる場合には、設計が容易であるとともに製造も比較的容易なものとなる。

また、例えば、図４に示すような、底面を正２ｎ角形とする場合は、開口縁の正ｎ角形と底面の正２ｎ角形との中心を共通にさせ、底面の２ｎ本の辺の内、一つおきのｎ本の辺を開口縁の辺と平行になるように配置することで、上縁側反射面を全て四角形（逆等脚台形）とすることができ下縁側反射面を全て三角形（二等辺三角形）とすることができる。

なお、角数を多くさせることによって周側壁１３の光散乱性が向上される一方で、製造することが難しくなる。
また、図１に示したように複数を縦横に配する場合に、例えば、正三角形、正方形、正六角形であれば、これらを隙間なく並べることができるが、円形に近いような多角形の開口縁を有する収用凹部を、例えば、図１と同様に縦横に配列すると隙間を生じさせることになる。

なお、本発明においては、収用凹部の開口縁の形状を、必ずしも正多角形に限定するものではない。
例えば、長方形やひし形などの平行四辺形であれば、正三角形、正方形、正六角形と同様に隙間なく平面状に並べることができる。
また、二等辺三角形、直角三角形も同様に同じ形状を複数隙間なく並べることができる。
さらには、正六角形ではなくても、対向する辺が平行であれば、この六角形を平面に隙間なく並べることができる。
また、例えば、組み合わせて長方形となるＬ字形状（図６）も平面に隙間なく並べることのできる六角形である。

しかし、このような形状を反射板に形成させるのは容易でなく、また、光の反射を予測することも困難で、貫通孔の配置を決定させるのに複雑な計算を必要とする。
このようなことから、製造容易である点と複数を隙間なく配列しうる点において開口縁の形状は、正三角形、正方形、正六角形のいずれかであることが好ましい。
なお、一つの収用凹部に収用させる光源は一つに限定されるものではなく、複数個の光源を底面に配するようにしてもよい。

また、本発明に係る反射板は、開口縁の大きさや、収用凹部の深さについては、特に限定されるものではなく用途や収用させる光源に応じて適宜選択することができる。
例えば、一般的なＬＥＤ素子の反射板として利用するような場合においては、前記開口縁の一辺の大きさが１〜１０ｃｍ程度とされ得る。
また、収用凹部の深さは１〜５０ｍｍ程度とされ得る。

このような反射板は、図１に示すような構造が一体のものである必要はなく、例えば、収用凹部が１個のみの反射板を、複数連結して、その集合体として図１に示すような反射板とすることも可能である。
このような小さな反射板を複数集合させて大きな反射体を構成させる場合においては、種々の大きさや形状の反射板を容易に形成できるというメリットが発揮される。
例えば、収用凹部の開口縁の形状が正八角形の反射板１ａこの正八角形と一辺の長さが等しい正方形の収用凹部を有する反射板１ｂとを組み合わせて図７に示すような集合体１ｘ（大面積の反射板）を作製することも容易である。

一方で、収容凹部が複数配列されている場合には、連結させる手間を省略することができるという利点を有する。
特に、平板状に形成されており、複数の収容凹部が同一平面に前記開口縁を配列させている場合には、この反射板を複数枚並べて広大な発光面積を有する表面平坦な発光装置を形成させることが容易となる。

なお、このような反射板の形成材料については、特に限定されるものではなく、金属シートや樹脂シート、あるいは、これらの積層シートといった一般的な平板状のシート部材を利用することができる。

このような平板状のシート部材に対して、その一面側の表面を他面側に向けて凹入させて形成させた反射板は、反射板の裏面において当該反射板の収用凹部に相当する突出部が形成されることになるが、この突出部を他の反射板の収用凹部に収用させて積み重ねることができ、一枚の反射板に別の反射板を重ね合わせても、これらの原材料となっている平板状シート部材の厚み分程度しか重ね合わせたものの厚みが増大しない。
例えば、１０枚の反射板を重ねた場合には、１枚の反射板の厚みに、平板状シート部材の厚み９枚分を加算した程度の厚みでこれらの積層体を形成させうる。

また、原材料として樹脂発泡シートなどの樹脂シートを採用することで反射板に軽量性を付与させうる。
例えば、熱可塑性樹脂で形成された非発泡なシートや発泡シートに対して、真空成型、圧空成型、真空圧空成型、プレス成型といったシート成型法による成型加工が施されてなる反射板は、生産性にも優れ、軽量性に優れる点において好ましく、複数枚を嵩張らせずに収用可能であることから、搬送の手間を勘案した場合においても優れているといえる。

（第二実施形態）
次に、本発明の反射板を立体的に加工して利用する場合の事例について説明する。
図８は、照明装置の発光部分を示す斜視図であり、平板状の反射板を正多面体構造に折り曲げ加工したものを示している。
そして、図８では、詳細な図示を省略しているが、ここで示している正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体の各正多面体の面には一以上の収用凹部を有しており、それぞれに光源が設けられるようになっている。

反射板をこのような立体形状にするには、一旦、この正多面体の展開図のような形で平板状の反射板を形成させ、その後、各面の境界において折り曲げ加工を施す方法を採用することができる。
このような反射板は、それぞれの収用凹部から放射状に光が発生されることになるため、例えば、豆電球やＬＥＤ素子を配し、光の透過性ならびに拡散性に優れた半透明な球体で全体を覆うなどして、街灯などの照明装置として利用され得る。

また、同様に、切頂２０面体（サッカーボール形）などの半正多面体構造を有する反射板を構成させることも可能である。
このとき切頂２０面体の、六角形の面と五角形の面とに配する光源の色彩を変えてサッカーボールを真似た照明装置とすることも可能である。
このように立体形状を付与することでデザイン面において優れた照明装置を形成することができ、特に、一収用凹部の光源と、他収用凹部の光源との色合いを変更することでさらなる審美性の向上を図ることも可能である。
このような立体形状を有する反射板は、街灯のような照明装置のみならず表示装置のバックライトを構成する部材としても有用である。

例えば、図１に示すような、横方向に４個の収用凹部が並んでおり、縦方向に２個の収用凹部が並んでいるような反射板を１列目の収容凹部とこれに隣接する２列目の収用凹部との間で折り曲げるとともに２列目と３列目との間、３列目と４列目との間でも折り曲げて、各面に上下２つの収用凹部を有する四角柱状の反射板を形成させ、これにより、その４つの側面を表示面とした四角柱状の表示装置のバックライトを構成させることも可能である。
このような照明装置は、反射板の開口を覆うような形で光拡散板を設けることによって照度ムラが抑制され、表示装置のバックライトとして好適なものとし得る。

なお、本発明の反射板は、上記のような例示に限定されず種々の態様において使用可能であり、種々の態様においてその優れた光散乱性が発揮され得るものである。
また、本発明の反射板を用いた照明装置や、この照明装置をバックライトに利用した表示装置についても上記例示の態様以外において種々の態様を採用することができる。
すなわち、ＬＥＤ素子や豆電球などの光源以外の光源も採用可能であり、光拡散板を用いないような態様も採用が可能である。
本発明の照明装置や表示装置は、上記のような反射板を採用することで種々の態様において明るさのムラや表示ムラの抑制が図られ、優れた性能が発揮され得るものである。

１：反射板、１０：収容凹部、１１ｅ：開口縁、１２：底面、１３：周側壁、１３ａ〜ｄ、１３ｗ〜１３ｚ：反射面

Claims (9)

1. 多角形の開口を有する収用凹部が備えられており、該収用凹部には前記開口よりも面積の小さな底面と、該底面の外縁から開口縁にかけて外向きに広がる周側壁とが形成されており、該周側壁の内壁面には前記収容凹部に収用させた光源が発する光を反射させるための平面状の反射面が複数形成されており、しかも、その上縁で前記多角形の一辺を形成する反射面が前記多角形の各辺に設けられている反射板であって、
   前記多角形の辺を形成している反射面は、前記開口縁側から前記底面側に向けてその幅を狭めることにより開口縁で隣接している反射面が底面側では互いに離間している状態となるように形成されており、該離間している反射面の間にさらなる反射面が備えられ、且つ前記底面の外縁が、前記開口縁と同じ角数を有する多角形であり、しかも、その角を前記開口縁の多角形において隣り合う２つの角の間に位置させており、開口縁の多角形の辺を形成している前記反射面が前記開口縁の隣り合う２つの角とその間に位置する底面の角とを結ぶ三角形であり、該三角形の反射面の間の前記さらなる反射面も多角形の底面において隣り合う２つの角とその間に位置する開口縁の角とを結ぶ三角形であることを特徴とする反射板。
2. 前記収容凹部が複数配列されている請求項１に記載の反射板。
3. 平板状に形成されており、前記複数の収容凹部が同一平面に前記開口縁を配列させている請求項２記載の反射板。
4. 前記複数の収容凹部によって反射される光の方向を互いに異ならせ得るように、前記収容凹部の内の一収容凹部と、該一収容凹部に隣り合う他収容凹部との間で折り曲げ加工が施されて用いられる請求項３記載の反射板。
5. 前記複数の収容凹部の開口縁が全て同じ形状で、しかも、正三角形、正方形、正六角形のいずれかの形状を有している請求項４記載の反射板。
6. 熱可塑性樹脂製シートをシート成形して作製されたものである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の反射板。
7. 光源として発光ダイオード素子を有し、該発光ダイオード素子が請求項１乃至６のいずれか１項に記載の反射板の収容凹部に収容されていることを特徴とする照明装置。
8. 前記収容凹部が光拡散板で覆われてなる請求項７に記載の照明装置。
9. 請求項８記載の照明装置がバックライトとして用いられていることを特徴とする表示装置。

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