JP2000292790A - 光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 前後方向の拡散能と左右方向の拡散能とを変
えることで、ランプと垂直方向の輝度分布およびランプ
と平行方向の輝度分布の双方への適合が可能であり、ど
の方向を基準にしても法線方向の出光量を大きくできる
光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニットの
提供を目的とするものである。 【解決手段】 液晶表示装置のバックライトユニットに
用いられる光拡散シート１であって、前後方向の拡散能
と左右方向の拡散能とが異なる光拡散手段を備えること
を手段とする。この光拡散手段として、シート面に形成
した縦割紡錘形状の凸部４若しくは凹部又は底面が長方
形の四角錐状の凸部若しくは凹部、シート内に中心軸を
前後方向又は左右方向に向けて分散させた紡錘形状の光
拡散剤、及び紡錘形状の光拡散剤を同様に分散させた光
拡散層がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用の
バックライトユニットに用いられる光拡散シートと、こ
の光拡散シートを用いたバックライトユニットに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、液晶層を背面から照ら
して発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下
面側にバックライトユニットが装備されている。かかる
バックライトユニット１０は、一般的には図６に示すよ
うに、光源としての線状のランプ１１と、このランプ１
１に端部が沿うように配置される略方形板状の導光板１
２と、導光板１２の表面側に配設される光拡散シート１
３と、光拡散シート１３の上側に配設されるプリズムシ
ート１４とを備えている。なお、本図面にはプリズムシ
ート１４は１枚しか記載していないが、２枚のプリズム
シート１４を互いのプリズム部１４ａが直交するように
配設する場合もある。

【０００３】このバックライトユニット１０の機能を説
明すると、まず、ランプ１１より導光板１２に入射した
光線は、導光板１２裏面の反射ドットまたは反射シート
（図示されず）および導光板１２の各側面で反射され、
導光板１２表面から出射される。この光線は光拡散シー
ト１３に入射し、光拡散シート１３で拡散され、光拡散
シート１３表面より出射される。その後、光拡散シート
１３から出射された光線は、プリズムシート１４に入射
し、プリズムシート１４表面から出射され、さらに上方
の図示していない液晶層全面を照明するものである。

【０００４】上記導光板１２の表面から出射される光線
の輝度分布は、ランプ１１と垂直方向を基準にして見た
場合とランプ１１と平行方向を基準にして見た場合とで
は異なり、導光板１２によっては例えば図７に示すよう
に、ランプ１１と垂直方向の輝度分布がランプ１１と反
対側の斜め上方に強いピークを示し、ランプ１１と平行
方向の輝度分布が前記ランプ１１と垂直方向の輝度分布
のピークよりも相対的に低いピークを斜め上方の左右に
示すことがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光拡
散シート１３としては、例えば、（ａ）基材シートの表
面にビーズ等の光拡散剤を分散させたバインダーを塗工
し、光拡散剤を分散させた光拡散層が基材シート表面に
積層されたもの（例えば実開平５−７３６０２号公報等
参照）や、（ｂ）合成樹脂製のシート成形時に表面にエ
ンボス加工などを施すことによって、表面に複数の凹凸
が形成されているもの等がある。

【０００６】上述の従来の光拡散シート１３は、分散さ
せたビーズ等の光拡散剤や表面の凹凸によって拡散能を
発揮することから、光拡散能はシート全面にかつ全方向
に均一である。

【０００７】そのため、光拡散シート１３の拡散能を、
ランプ１１と垂直方向の輝度分布又はランプ１１と平行
方向の輝度分布のどちらかに適合させ、一方向の輝度分
布における法線方向（平行に配設される各シートに対す
る法線方向を意味する。以下同じ）の出光量が大きくな
るように設定すると、他方向の輝度分布においては法線
方向の出光量を増大させる効果が発揮できない。例え
ば、導光板１２の出射光線の輝度分布が図７に示す形態
の場合、光拡散シート１３の拡散能を、斜め上方に強い
ピークを示すランプ１１と垂直方向の輝度分布に適合さ
せ、ピーク光をあまり分散させずに法線方向に若干屈折
させる程度に低くとめると、相対的に低くかつピークを
斜め上方の左右に示すランプ１１と垂直方向の輝度分布
は、導光板１２表面から出射した状態とあまり変わら
ず、法線方向の出光量は低いままである。

【０００８】反対に、相対的に低くかつピークを斜め上
方の左右に示すランプ１１と垂直方向の輝度分布に適合
させ、その法線方向の出光量を増大させるように光拡散
シート１３の拡散能を大きくすると、ランプ１１と垂直
方向の輝度分布における強いピーク光を大きく分散させ
てしまい、法線方向の出光量が少なくなる。

【０００９】本発明はこれらの不都合に鑑みてなされた
ものであり、前後方向の拡散能と左右方向の拡散能とを
変えることで、ランプ１１と垂直方向の輝度分布および
ランプ１１と平行方向の輝度分布の双方への適合が可能
であり、どの方向を基準にしても法線方向の出光量を大
きくできる光拡散シート及びこれを用いたバックライト
ユニットの提供を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた発明は、液晶表示装置のバックライトユニッ
トに用いられる光拡散シートであって、前後方向の拡散
能と左右方向の拡散能とが異なる光拡散手段を備えるこ
とを手段とする。ここで、本明細書に記載の「前後方向
の拡散能」とは、シート面と垂直でかつ前後方向の面を
基準とした光線の拡散能力をいい、「左右方向の拡散
能」とは、シート面と垂直でかつ左右方向の面を基準と
した光線の拡散能力をいう。

【００１１】この手段によれば、当該光拡散手段によっ
て前後方向の拡散能と左右方向の拡散能とを異なるよう
に設定できる。そのため、ａ）線状のランプと、ｂ）こ
のランプに沿うように配設され、ランプから発せられる
光線を表面側へ導く略方形板状の導光板と、ｃ）この導
光板の表面側に配設されている光拡散シートとを装備す
る液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、光
拡散シートとして上記光拡散シートを用いると、ランプ
と垂直方向の輝度分布とランプと平行方向の輝度分布の
双方に適合する光拡散シートの拡散能にでき、両方向の
輝度分布における法線方向の出光量をともに大きくする
ことができる。従って、例えば、ランプと垂直方向の輝
度分布がランプと反対側の斜め上方に比較的強いピーク
を示し、かつ、ランプと垂直方向の輝度分布が相対的に
低くピークを斜め上方の左右に示す導光板の出射光線の
場合、光拡散シートの拡散能をランプと垂直方向の拡散
能を小さくし、ランプと平行方向の拡散能を大きく設定
することで、ランプと垂直方向の輝度分布はあまり拡散
されず、法線方向の出光量を低減してしまうことを防止
できる。一方、ランプと平行方向の輝度分布は、大きな
拡散能により、法線方向の出光量を高めることができ
る。つまり、どの方向を基準にしても法線方向の出光量
を大きくできる。さらに、前後方向又は左右方向の視野
角が狭い導光板の場合、本発明の光拡散シートを視野角
の狭い方向の拡散能が大きく、反対方向の拡散能が小さ
くなるよう配設することで、効率よく視野角を広げるこ
とができる。

【００１２】上記光拡散手段として、シート面に縦割紡
錘形状の凸部又は凹部を、その中心軸（長手方向軸を意
味する。）を前後方向又は左右方向に揃えて複数形成す
るとよい。ここで本明細書に記載の「紡錘形」とは、直
径より中心軸方向の長さが大きい円柱の両端が漸進的細
くなっている形状をいい、例えば長軸を中心に回転した
回転楕円体や、円弧をその弦中心で回転した回転体など
を含む。また「縦割」とは、前記紡錘形の中心軸と平行
な面で分割することを意味する。この手段によれば、前
記凸部または凹部の断面形状は、前後方向と左右方向と
で異なり、つまり中心軸と平行方向を基準とする断面形
状は垂直方向を基準とする断面形状と比較して、凸部ま
たは凹部の曲率が緩やかである。また前記凸部または凹
部を接するように配設した場合、中心軸と平行方向の単
位長さ当たりの凸部または凹部の数より、中心軸と垂直
方向の単位長さ当たりの凸部または凹部の数の方が多く
なる。そのため、当該光拡散手段によれば、光拡散シー
トの凸部または凹部の中心軸と平行方向の拡散能より中
心軸と垂直方向の拡散能を大きくすることができ、その
中心軸を左右方向又は前後方向に揃えることで、前後方
向の拡散能と左右方向の拡散能とを異なるものにでき
る。

【００１３】また光拡散手段として、シート面に底面が
長方形の四角錐状の凸部または凹部を、前記底面の長辺
を前後方向又は左右方向に揃えて複数形成してもよい。
この手段によれば、凸部または凹部の底面の長辺と平行
方向の断面形状を前記長辺と垂直方向の断面形状より緩
やかな傾斜にでき、また単位長さ当たりの凸部または凹
部の数も前記長辺と平行方向より前記長辺と垂直方向の
方が多く形成できることから、光拡散シートの凸部また
は凹部の底面長辺と平行方向の拡散能より底面長辺と垂
直方向の拡散能を大きくでき、その底面長辺を左右方向
又は前後方向に揃えることで、前後方向の拡散能と左右
方向の拡散能とを異なるものにできる。

【００１４】さらに光拡散手段として、シート内に紡錘
形状の光拡散剤をその中心軸を前後方向又は左右方向に
揃えて分散させることや、内部に紡錘形状の光拡散剤を
その中心軸を前後方向又は左右方向に揃えて分散させた
光拡散層をシート面に積層することも可能である。これ
らの手段によっても、上述の光拡散手段と同様に、光拡
散剤の中心軸方向の断面形状を中心軸と垂直方向の断面
形状より緩やかな曲率にでき、また光拡散剤の数も中心
軸と平行方向より垂直方向の方が多くできることから、
光拡散剤の中心軸を前後方向又は左右方向に揃えること
で、前後方向の拡散能と左右方向の拡散能とを異なるも
のにすることができる。

【００１５】また光拡散手段として、ホログラム技術に
よる凹凸形状をシート面に形成するとよい。ここで「ホ
ログラム技術による凹凸形状」とは、出射光線として好
ましい特性を有する光線（前後方向の輝度分布と左右方
向の輝度分布が異なる光線）と、入射光線の特性を有す
る光線とを干渉させ、そのデータをシート面に記録する
ことで得られる凹凸形状を意味する。この光拡散手段に
よれば、光拡散シートに上記特性を有する入射光線を当
てると、好ましい特性の出射光線を再現することができ
る。

【００１６】上記光拡散シートのシート面に、断面が三
角形の凸条のプリズム部を前後方向又は左右方向に向け
て複数形成することができる。この手段の光拡散シート
によれば、当該プリズム部と垂直方向の輝度分布におけ
るピーク方向を当該プリズム部によってより上方へ屈折
させることができる。そのため、プリズムシートを不要
にすること、又はプリズムシート２枚の使用を１枚にす
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ本発
明の実施の形態を詳説する。図１は本発明の第１実施形
態に係る光拡散シートを示す斜視図で、図２（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図１の光拡散シートの凸部
を示す正面図、側面図及び裏面図、で、図３（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ第２実施形態に係る光拡散
シートの凹部を示す正面図、側面図及び裏面図で、図４
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ第３実施形態に係
る光拡散シートの凸部を示す正面図、側面図及び裏面図
で、図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ第４実施
形態に係る光拡散シートの凹部を示す正面図、側面図及
び裏面図である。

【００１８】図１の光拡散シート１は、シート部２の表
面に断面が三角形の凸状のプリズム部３が複数形成され
ている。この複数のプリズム部３は、その長手方向を左
右方向に向け、並列かつ近接するように配設されてい
る。当該光拡散シート１は、バックライトユニットにお
いてその左右方向をランプと平行に、つまりプリズム部
３がランプと平行になるよう配設し（図６参照）、導光
板から出射する光線の、ランプと垂直な面における輝度
分布のピーク方向を、プリズム部３の側面によってより
法線方向に屈折させ、通過光線のピーク方向を制御する
のもでる。

【００１９】当該光拡散シート１は、光拡散手段とし
て、凸部４がシート部２の裏面に複数形成されている。
この凸部４は、図１及び図２の（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うに、紡錘形（詳述すると、円弧をその弦を中心に回転
した回転体）をその中心軸を通る面で半割した形状であ
り、その中心軸方向を前後方向と平行に、つまりプリズ
ム部３の長手方向と垂直に向け、各凸部４が近接するよ
うに配設されている。この凸部４は、左右方向の曲率の
方が前後方向の曲率より大きい。また凸部４は、左右方
向の単位長さ当たりの配設数の方が前後方向の単位長さ
当たりの配設数より多い。そのため、当該光拡散シート
１は、左右方向の拡散能の方が前後方向の拡散能より大
きくなる。

【００２０】従って、図６に示すようなバックライトユ
ニット１０であって、導光板１２の出光特性が図７に示
す輝度分布である場合、光拡散シート１３に当該光拡散
シート１を用い、当該光拡散シート１のプリズム部３が
ランプ１１と平行になるように配設すると、ランプ１１
と垂直方向の輝度分布は、光拡散シート１の小さな拡散
能により、プリズム部３およびプリズムシート２４で集
光する法線方向の光はあまり拡散されず、法線方向の出
光量が低減されすぎることはない。一方、ランプ１１と
平行方向の輝度分布は、光拡散シート１の大きな拡散能
により、法線方向の出光量を高めることができる。つま
り、どの方向を基準にしても法線方向の出光量を大きく
できる。

【００２１】この光拡散シート１は、光線を透過させる
必要があるので透明、好ましくは無色透明とされてお
り、その材料は特に限定されるものではなく、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、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、
ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビ
ニル等の合成樹脂が挙げられる。また光拡散シート１の
サイズは特には限定されないが、シート部２の厚さは例
えば５０μｍ以上２５０μｍ以下とされる。これは、シ
ート部２の厚みが上記範囲未満であると、光拡散シート
としての強度が確保できず、逆に、シート部２の厚みが
上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が低下してし
まい、またバックライトユニットの厚みが大きくなって
液晶表示装置の薄型化の要求に反することからである。
また、プリズム部３のサイズは、例えば、断面の三角形
の底辺が３０μｍ以上２００μｍ以下とされ、高さが１
０μｍ以上２００μｍ以下とされる。さらに、凸部４の
サイズは、例えば、長さが５μｍ以上５００μｍ以下と
され、シート部２の裏面からの高さが５μｍ以上１００
μｍ以下とされる。

【００２２】上述の光拡散シート１の凸部４を形成する
方法としては、凸部４を反転させた形状を有するシー
ト型に光拡散シート１を形成する合成樹脂を積層し、そ
のシート型を剥がすことでシート部２の裏面に凸部４を
形成する方法、凸部４の反転形状を有する金型に溶融
樹脂を注入する射出成型法、シート化された樹脂を再
加熱して前記と同様の金型と金属板との間にはさんでプ
レスして形状を転写する方法、凸部４の反転形状を周
面に有するロールと他のロールとのニップに溶融状態の
シート状の樹脂を通し、上記形状を転写する押し出しシ
ート成形法、基材フィルムにＵＶ硬化樹脂を塗布して
上記と同様の反転形状を有するロールに押さえ付けて未
硬化のＵＶ硬化樹脂に形状を転写し、その後紫外線をあ
ててＵＶ硬化樹脂を硬化させる方法、ＵＶ硬化樹脂の
代わりにＥＢ硬化樹脂を使用する方法、紡錘形状の光
拡散剤を混合した塗料を中心軸が揃うように塗工する方
法などがある。

【００２３】第２実施形態の光拡散シートは、光拡散手
段として、シート部２の裏面に図３（ａ）〜（ｃ）に示
すような凹部５を備える。この凹部５は、上記第１実施
形態の凸部４と同じ形状であり、その違いは凹凸だけで
ある。そのため、この凹部５も、左右方向の曲率の方が
前後方向の曲率より大きく、左右方向の単位長さ当たり
の配設数の方が前後方向の単位長さ当たりの配設数より
多くでき、その結果、当該光拡散シートも、上記光拡散
シート１と同様に左右方向の拡散能の方が前後方向の拡
散能より大きくなる。従って、当該光拡散シートを上記
光拡散シート１と同様に用いたバックライトユニット
も、ランプと垂直方向の輝度分布は、小さな拡散能によ
りあまり拡散されず、法線方向の出光量が低減されるこ
とはなく、ランプと平行方向の輝度分布は、大きな拡散
能により法線方向の出光量を高めることができる。

【００２４】第３実施形態の光拡散シートは、光拡散手
段として、シート部２の裏面に図４（ａ）〜（ｃ）に示
すような凸部６を備える。この凸部６は、底面が長方形
の四角錐形状であり、その長辺を前後方向と平行に向
け、各凸部６が隣接するように形成する。そのため、凸
部６は、左右方向の傾斜角の方が前後方向の傾斜角より
大きく、左右方向の単位長さ当たりの配設数の方が前後
方向の単位長さ当たりの配設数より多くできる。その結
果、当該光拡散シートも、上記光拡散シート１と同様に
左右方向の拡散能の方が前後方向の拡散能より大きくな
る。従って、当該光拡散シートを上記と同様に用いたバ
ックライトユニットも、上記光拡散シート１と同様に、
左右方向および前後方向のいずれの方向を基準にしても
法線方向の出光量を大きくできる。

【００２５】第４実施形態の光拡散シートは、光拡散手
段として、シート部２の裏面に図５（ａ）〜（ｃ）に示
すような凹部７を備える。この凹部７は、上記第３実施
形態の凸部６と同じ形状であり、その違いは凹凸だけで
ある。そのため、凹部７を備える当該光拡散シートも、
上記光拡散シート１と同様に左右方向の拡散能の方が前
後方向の拡散能より大きくなる。従って、当該光拡散シ
ートを上記と同様に用いたバックライトユニットも、上
記光拡散シート１と同様に、左右方向および前後方向の
いずれの方向を基準にしても法線方向の出光量を大きく
できる。

【００２６】以上、数種の実施形態について説明した
が、本発明の光拡散シートはこれに限定されるものでは
なく、例えば、 （１）光拡散手段として、紡錘形状の光拡散剤をシート
部２内に分散し、その光拡散剤の中心軸を前後方向に向
けることも可能である。かかる光拡散剤によっても左右
方向の拡散能を前後方向の拡散能より大きくできる。

【００２７】（２）光拡散手段として、紡錘形状の光拡
散剤がその中心軸を前後方向に向けて分散した光拡散層
をシート部２の裏面に積層することも可能である。この
光拡散層によっても、左右方向の拡散能を前後方向の拡
散能より大きくできる。

【００２８】（３）上述の光拡散手段が装備された光拡
散シートであれば、上記プリズム部３を装備しないもの
も可能である。かかる光拡散シートによっても、プリズ
ムシート２４のプリズム部２４ａと垂直方向の輝度分布
と平行方向の輝度分布の違いに合わせて、法線方向の出
光量を高めることができる。

【００２９】（４）導光板１２の出射光線が図７のよう
な輝度分布を示さず、例えば、ランプと平行方向の輝度
分布が強い一つのピークを有し、ランプと垂直方向の輝
度分布が相対的に低く顕著なピークを有しない場合、光
拡散手段として用いる上述の凸部４、凹部５、凸部６及
び凹部７を上記実施形態のように前後方向に揃えるので
はなく、左右方向に揃え、左右方向の拡散能より前後方
向の拡散能を大きくするとよい。こうすることによっ
て、当該光拡散シートを用いたバックライトユニットに
おいて、ランプと垂直方向の輝度分布は、大きな拡散能
により法線方向の出光量を高めることができ、ランプと
平行方向の輝度分布は、小さな拡散能によりあまり拡散
されず、法線方向の出光量が低減されることを防止でき
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光拡散シ
ートによれば、プリズムシートのプリズム部または当該
光拡散シートのプリズム部と平行方向の集光特性と垂直
方向の集光特性との違いに合わせた拡散効果が発揮で
き、どの方向でも法線方向の出光量を高めることができ
る。

【００３１】当該光拡散シートを用いたバックライトユ
ニットは、液晶表示装置の画面の輝度ムラを低減するこ
とができる。また、導光板の出射光線が示す特有の模様
を消去できる。さらに、部材間での光の反射等が大幅に
低減でき、効率的に光線を上方へ出射させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る光拡散シートを示
す斜視図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ図１の
光拡散シートの凸部を示す正面図、側面図及び裏面図で
ある。

【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ第２実
施形態に係る光拡散シートの凹部を示す正面図、側面図
及び裏面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ第３実
施形態に係る光拡散シートの凸部を示す正面図、側面図
及び裏面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ第４実
施形態に係る光拡散シートの凹部を示す正面図、側面図
及び裏面図である。

【図６】一般的なバックライトユニットを説明する模式
的斜視図である。

【図７】導光板から出射した光線の相対輝度分布を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 光拡散シート ２ シート部 ３ プリズム部 ４ 凸部 ５ 凹部 ６ 凸部 ７ 凹部 １０ バックライトユニット １１ ランプ １２ 導光板 １３ 光拡散シート １４ プリズムシート １４ａ プリズム部 Ａ 左右方向 Ｂ 前後方向

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示装置のバックライトユニットに
   用いられる光拡散シートであって、前後方向の拡散能と
   左右方向の拡散能とが異なる光拡散手段を備えることを
   特徴とする光拡散シート。
2. 【請求項２】 上記光拡散手段として、縦割紡錘形状の
   凸部または凹部がシート面にその中心軸を前後方向又は
   左右方向に揃えて複数形成されている請求項１に記載の
   光拡散シート。
3. 【請求項３】 上記光拡散手段として、底面が長方形の
   四角錐状の凸部または凹部がシート面に前記底面の長辺
   を前後方向又は左右方向に揃えて複数形成されている請
   求項１に記載の光拡散シート。
4. 【請求項４】 上記光拡散手段として、シート内に紡錘
   形状の光拡散剤がその中心軸を前後方向又は左右方向に
   揃えて分散されている請求項１に記載の光拡散シート。
5. 【請求項５】 上記光拡散手段として、内部に紡錘形状
   の光拡散剤がその中心軸を前後方向又は左右方向に揃え
   て分散する光拡散層がシート面に積層されている請求項
   １に記載の光拡散シート。
6. 【請求項６】 上記光拡散手段として、ホログラム技術
   による凹凸形状がシート面に形成されている請求項１に
   記載の光拡散シート。
7. 【請求項７】 上記請求項１から請求項６のいずれかに
   記載の光拡散シートのシート面に、断面が三角形の凸条
   のプリズム部が前後方向又は左右方向に向けて複数形成
   されている光拡散シート。
8. 【請求項８】 線状のランプと、 このランプに沿うように配設され、ランプから発せられ
   る光線を表面側へ導く略方形板状の導光板と、 この導光板の表面側にその左右方向が前記ランプと平行
   になるよう配設されている請求項１から請求項７のいず
   れかに記載の光拡散シートとを装備する液晶表示装置用
   のバックライトユニット。