JP2001249204A - 光拡散モジュール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】 異方性拡散シートによって前後方向の輝度分
布と左右方向の輝度分布の双方への対応が可能であり、
かつ、等方性拡散シートによってドット見えの発生を防
止できる光拡散モジュールの提供を目的とするものであ
る。またかかる光拡散モジュールを用いて輝度ムラの防
止及び輝度の向上を図るバックライトユニットの提供を
目的とする。 【解決手段】 異方性拡散シート２と等方性拡散シート
３とを備えた光拡散モジュール１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置のバ
ックライトユニットに組み込まれる光拡散モジュール及
びこれ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２０は、一般的には図２に示すよ
うに、光源としての線状のランプ２１と、このランプ２
１に端部が沿うように配置される略方形板状の導光板２
２と、導光板２２の表面側に配設される光拡散シート２
３と、光拡散シート２３の上側に配設されるプリズムシ
ート２４とを備えている。なお、本図面にはプリズムシ
ート２４は１枚しか記載していないが、２枚のプリズム
シート２４を互いのプリズム部２４ａ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２０の機能を説
明すると、まず、ランプ２１より導光板２２に入射した
光線は、導光板２２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２２の各側面で反射され、
導光板２２表面から出射される。この光線は光拡散シー
ト２３に入射し、光拡散シート２３で拡散され、光拡散
シート２３表面より出射される。その後、光拡散シート
２３から出射された光線は、プリズムシート２４に入射
し、プリズムシート２４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２２の表面から出射される光線
の輝度分布は、ランプ２１と垂直方向を基準にして見た
場合とランプ２１と平行方向を基準にして見た場合とで
は異なり、例えばランプ２１と垂直方向の輝度分布がラ
ンプ２１と反対側の斜め上方に強いピークを示し、ラン
プ２１と平行方向の輝度分布が前記ランプ２１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】一方、従来の光拡散シート２３としては、
例えば、（ａ）基材層の表面に、バインダー中にビーズ
等の光拡散剤が分散した光拡散層が積層されたもの（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】また、例えば表面に半円柱状のシリンドリ
カルレンズ部を並列に備えること等の手段によって異方
性拡散能を有する光拡散シート（異方性拡散シート）も
開発されている。かかる異方性拡散シートは、シリンド
カルレンズ部と垂直方向の輝度分布のみを拡散し、平行
方向の輝度分布はほとんど拡散しない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光拡散シー
ト２３にあっては、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、この拡散
能はシート全面にかつ全方向に均一な等方性を有し、上
述のような導光板２２から出射された光線の前後方向の
輝度分布と左右方向の輝度分布との違い（異方性）をな
くすよう制御することはできない。

【０００８】また、上記従来の異方性拡散シートは、拡
散能に異方性を有するため、導光板２２から出射された
光線の異方性をなくすよう制御することができるが、前
後方向の輝度分布と左右方向の輝度分布のうちの一方が
ほとんど拡散されないので、かかる異方性拡散シートの
みではドット見えが発生するおそれがある。

【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、異方性拡散シートによって前後方向の輝度
分布及び左右方向の輝度分布の双方への対応が可能であ
り、かつ、等方性拡散シートによってドット見えの発生
を防止できる光拡散モジュールの提供を目的とするもの
である。またかかる光拡散モジュールを用いて輝度ムラ
の防止及び輝度の向上を図るバックライトユニットの提
供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた発明は、異方性拡散シートと等方性拡散シー
トとを備えた光拡散モジュールである。ここで、「異方
性拡散シート」とは特定方向に拡散能を示す光拡散シー
トを意味し、「等方性拡散シート」とはどの方向にも均
一な拡散能を示す光拡散シートを意味する。

【００１１】当該光拡散モジュールによれば、異方性拡
散シートによって導光板から出射される光線の輝度分布
の異方性に合わせ各方向の輝度分布に好適な拡散作用を
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。また、等方性拡散シートによって等方性拡散
作用が発揮でき、異方性拡散シートのみでは発生を防止
することが困難なドット見えを防止することができる。
さらに、当該光拡散モジュールによれば、異方性拡散能
を有する異方性拡散シートと等方性拡散能を有する等方
性拡散シートとを別々に装備しているため、各光拡散シ
ートを取り替える簡易な操作でそれぞれの拡散能を任意
かつ容易に変更することができる。

【００１２】上記異方性拡散シートとして、バインダー
中に繊維状光拡散剤が平行に分散した異方性拡散層と基
材層とを備えたものを用いるとよい。当該異方性拡散シ
ートによれば、光拡散剤が繊維状であり、これらの繊維
状光拡散剤が平行に配設されていることから、かかる繊
維状光拡散剤の軸方向と平行な面内では拡散作用はほと
んどなく、繊維状光拡散剤の軸方向と垂直な面内での
み、拡散剤の界面で屈折され、拡散作用が発揮される。
つまり、主に繊維状光拡散剤と垂直方向の拡散作用のみ
を発揮し、繊維状光拡散剤と平行方向の拡散作用を小さ
くすることができる。

【００１３】上記繊維状光拡散剤のアスペクト比は５以
上５００以下にするとよい。繊維状光拡散剤のアスペク
ト比を上記範囲にすることで、繊維状光拡散剤を略平行
に配列させることができ、異方性拡散層を構成する樹脂
組成物のコーティングを容易にすることができる。

【００１４】一方、上記繊維状光拡散剤のアスペクト比
は５０００以上５００００００以下にしてもよい。当該
手段のように繊維状光拡散剤として連続繊維を使用する
と、異方性拡散層の形成が容易になる。

【００１５】当該光拡散シートにおいて、上記繊維状光
拡散剤をバインダーから部分円柱状に突出させるとよ
い。ここで、「部分円柱状」とは、中心軸と平行な面で
分割した円柱の一半状を意味する。また「突出」とは、
バインダーの平均外界面を基準として突き出ていること
を意味し、繊維状光拡散剤の突出部分にバインダーが被
覆している場合も含む概念である。このように、異方性
拡散層の外面に光拡散剤を突出させることで、拡散性を
飛躍的に向上させることができる。

【００１６】また、上記繊維状光拡散剤の径としては
０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。繊維状光拡
散剤の径を上記範囲にすることで、光拡散シートとして
好ましい拡散性を発揮することができる。

【００１７】さらに、上記異方性拡散層における繊維状
光拡散剤の配合量としては、バインダー中のポリマー分
１００部に対して０．１部以上５００部以下が好まし
い。ここで「部」で示す数値は質量を基準とした比を意
味する。繊維状光拡散剤の配合量を上記範囲にすること
で、光拡散シートとして好ましい拡散性を発揮しつつ、
光線透過率を高く維持することができる。

【００１８】上記繊維状光拡散剤としてはガラス繊維又
は有機繊維を用いるとよい。ガラス繊維は、光線の透過
率が良好であり、拡散剤として好ましい。また有機繊維
は、柔軟性があり、拡散シートの取扱性が向上する。

【００１９】一方、上記等方性拡散シートとしては、バ
インダー中にビーズが分散した等方性拡散層と基材層と
を備えたものを用いるとよい。このようにビーズを分散
させることで、ビーズによる等方的な屈折作用を利用
し、等方性拡散能を発揮することができる。

【００２０】上記等方性拡散層におけるビーズの配合量
は、バインダー中のポリマー分１００部に対して０．１
部以上５００部以下が好ましい。この程度のビーズ配合
量とすることで、光線透過率を維持しつつ、ドット見え
の防止が可能な程度の拡散性を奏することができる。

【００２１】さらに、当該光拡散シートの表面側又は裏
面側には、バインダー中にビーズが分散したスティキン
グ防止層をさらに備えることができる。このように当該
光拡散シートにスティッキング防止層を積層すること
で、表面側又は裏面側に配設される導光板、プリズムシ
ート等とのスティッキングを防止することができる。

【００２２】上記バインダーの材料としては、熱硬化性
樹脂又は光硬化性樹脂を用いるとよい。熱硬化性樹脂を
バインダーに用いることで、耐熱性が高い、強靱な異方
性拡散層になる等の利点がある。また光硬化性樹脂を用
いることで、光拡散層の光線透過性が向上する、硬度が
高く、耐久性・ハンドリング性が向上する等の利点があ
る。

【００２３】従って、（ａ）線状のランプと、（ｂ）こ
の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、か
つ、所定の光学的機能を有する各種光学シートとを装備
する液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、
上記本発明の光拡散モジュールを用いると、導光板から
出射される光線の輝度分布の異方性を改善し、法線方向
の出光量ひいては輝度の向上を図ることができ、かつ、
ドット見えを防止することができる。

【００２４】

【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は本発明の一実施形態
に係る光拡散モジュールを示す模式的斜視図である。

【００２５】図１の光拡散モジュール１は、異方性拡散
シート２と等方性拡散シート３とを平行に重ねて装備す
る。当該光拡散モジュール１は、異方性拡散シート２に
よって導光板から出射される光線の輝度分布の異方性が
改善可能な拡散作用を発揮でき、また、等方性拡散シー
ト３によって異方性拡散シート２のみでは発生を防止す
ることが困難なドット見えを防止することができる。ま
た、当該光拡散モジュール１によれば、異方性拡散能及
び等方性拡散能のそれぞれを別個の拡散シート２、３に
よっているため、それぞれの拡散機能を強弱の制御が各
拡散シート２、３を取り替える簡易な操作で可能にな
る。

【００２６】異方性拡散シート２は、基材層４と、この
基材層４の表面側に積層された異方性拡散層５と、基材
層４の裏面側に積層されたスティッキング防止層６とか
ら構成されている。

【００２７】この基材層４は、光線を透過させる必要が
あるので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されて
いる。かかる基材層４に用いられる合成樹脂としては、
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が挙げ
られる。基材層４の厚みは、特には限定されないが、例
えば１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは７５μｍ
以上２５０μｍ以下とされる。基材層４の厚みが上記範
囲未満であると、異方性拡散層５を形成する樹脂組成物
を塗工した際にカールが発生しやすくなってしまう、取
扱いが困難になる等の不都合が発生する。逆に、基材層
４の厚みが上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が
低下してしまうことがあり、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
することにもなる。

【００２８】異方性拡散層５は、バインダー７と、この
バインダー７中に平行に分散した繊維状光拡散剤８とか
ら構成されている。このように繊維状光拡散剤８を平行
に分散させることにより、透過する光線のうち、繊維状
光拡散剤８と垂直方向の輝度分布を主に拡散させ、繊維
状光拡散剤８と平行方向の輝度分布はあまり拡散させな
いようにすることができる。また繊維状光拡散剤８は、
その周面上部がバインダー７から突出したものやバイン
ダー７に埋設されているものを設けることで、光線をよ
り良く拡散させることができる。かかる異方性拡散層５
の厚み（繊維状光拡散剤８を除いたバインダー７部分の
厚みを意味する）は特には限定されないが、例えば１μ
ｍ以上３０μｍ以下程度とされている。

【００２９】バインダー７に用いられるポリマーとして
は、特に限定されるものではなく、一般的な合成樹脂を
使用することができるが、特に熱硬化性樹脂又は光硬化
性樹脂が好ましい。これは、硬度が大きく、耐久性・ハ
ンドリング性が高くなる等の理由からである。またバイ
ンダー７は光線を透過させる必要があるので透明とされ
ており、特に無色透明が好ましい。

【００３０】またバインダー７に用いる熱硬化性樹脂と
しては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェ
ノール樹脂、ユリア・メラミン樹脂、ポリウレタン樹
脂、シリコーン樹脂等が挙げられ、中でもポリウレタン
樹脂、アクリルポリウレタン樹脂又はエポキシ樹脂が好
ましく、これらの群より選択される１種又は２種以上の
ものを用いるとよい。これは、これらの熱硬化性樹脂
は、耐熱性・機械的性質に優れる等の利点があることか
らである。なお、バインダー７には、上記のポリマーの
他、例えば可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤等が
配合される場合がある。またバインダー７に用いる光硬
化性樹脂としては、重合性の不飽和結合をもつポリエス
テルオリゴマーが挙げられる。これは、硬化速度が速
く、樹脂設計の自由度が大きい等の利点がある。

【００３１】繊維状光拡散剤８は、細長い円柱状である
ため、軸方向と平行な面内では拡散作用が小さく、軸方
向と垂直な面内では屈折作用による拡散作用が発揮され
る。当該繊維状光拡散剤８のアスペクト比は５以上５０
０以下が好ましく、１０以上１００以下が特に好まし
い。これは、繊維状光拡散剤８のアスペクト比が上記範
囲を超えると、コーティングする樹脂組成物がかさ高く
なり、コーティングが困難になってしまい、逆に、アス
ペクト比が上記範囲より小さいと、繊維状光拡散剤８を
略平行に並べることが困難になってしまうことからであ
る。一方、繊維状光拡散剤８のアスペクト比としては５
０００以上５００００００以下にしてもよい。アスペク
ト比がこの程度の連続繊維を使用すると、異方性拡散層
５の形成が容易になる。なお、繊維状光拡散剤８は光拡
散シート１を透過する光線量を多くするため透明とする
のが好ましく、特に無色透明とするのが好ましい。

【００３２】繊維状光拡散剤８の材質としてはガラス繊
維又は有機繊維が好ましい。このガラス繊維は透明性が
大きく、光拡散層の光線透過率が高くなる等の利点があ
り、他方の有機繊維は柔軟性が高い、バインダー７との
接着性が大きい、バインダー７との熱膨張係数の違いが
小さい、その結果異方性拡散シート２の取扱性が向上す
る等の利点がある。繊維状光拡散剤８に好適な有機繊維
としては、例えば、アクリル繊維、ポリエステル繊維、
ポリウレタン繊維、シリコーン繊維等が挙げられる。

【００３３】繊維状光拡散剤８の径（平均直径）は、
０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１μｍ以上
５０μｍ以下が特に好ましい。これは、繊維状光拡散剤
８の径が上記範囲未満であると、分散性が悪化してしま
うことからであり、逆に、径が上記範囲を越えると、異
方性拡散シート２にギラツキが生じ、液晶パネルの品位
が低下する、異方性拡散層５を形成する樹脂組成物の塗
工が困難となってしまう等の不都合が発生することから
である。

【００３４】異方性拡散層５における繊維状光拡散剤８
の配合量は、バインダー７中のポリマー分１００部に対
して０．１部以上５００部以下が好ましく、５部以上３
００部以下が特に好ましい。これは、当該配合量が上記
範囲未満であると、拡散効果が不十分となってしまい、
一方、当該配合量が上記範囲を越えると、異方性拡散層
５を形成する樹脂組成物の塗工が困難となってしまうこ
とからである。

【００３５】スティッキング防止層６は、バインダー９
と、このバインダー９中に分散するビーズ１０とから構
成され、バインダー９から突出したビーズ１０によって
表面側に配設されるプリズムシート等とのスティッキン
グを防止するものである。当該スティッキング防止層６
におけるバインダー９は、上記異方性拡散層５のバイン
ダー７と同様である。

【００３６】ビーズ１０は、略球形であり、その材質と
しては、例えばアクリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化
ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリア
ミド等が挙げられる。ビーズ１０は光拡散シート１を透
過する光線量を多くするため透明とするのが好ましく、
特に無色透明とするのが好ましい。

【００３７】このビーズ１０の粒径は、スティッキング
防止の観点から、１μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、
１μｍ以上１５μｍ以下が特に好ましい。また、ビーズ
１０の配合量は比較的少量とし、ビーズ１０は互いに離
間してバインダー９中に分散し、ビーズ１０の多くはそ
の上端がバインダー９から突出するように適宜調整す
る。スティッキング防止層６の厚み（ビーズ１０を除い
たバインダー９部分の厚み）は特には限定されないが、
例えば１μｍ以上１０μｍ以下程度とされる。

【００３８】等方性拡散シート３は、基材層４と、この
基材層４の表面側に積層された等方性拡散層１１と、基
材層４の裏面側に積層されたスティッキング防止層６と
から構成されている。当該等方性拡散シート３の基材層
４とスティッキング防止層６とは、記異方性拡散シート
２と同様である。

【００３９】等方性拡散層１１は、バインダー１２と、
このバインダー１２中に分散するビーズ１３とから構成
されている。このように分散したビーズ１３の屈折作用
によって、裏側から表側に透過する光線を均一に拡散さ
せることができる。またビーズ１３は、その上端がバイ
ンダー１２から突出したものやバインダー１２に埋設さ
れているものを設けることで、光線をより良く拡散させ
ることができる。かかる等方性拡散層１１の厚み（ビー
ズ１３を除いたバインダー１２部分の厚みを意味する）
は特には限定されないが、例えば１μｍ以上３０μｍ以
下程度とされている。なお、バインダー１２は上記光拡
散シート１の異方性拡散層５のバインダー７と同様であ
り、ビーズ１３の形状及び材質は上記異方性拡散シート
２のスティッキング防止層６のビーズ１０と同様であ
る。

【００４０】ビーズ１３の粒径は、０．１μｍ以上１０
０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下が特に
好ましい。これは、ビーズ１３の粒径が上記範囲未満で
あると、凝集が生じて均一に分散させることが困難にな
ること、全光線透過率が低下すること等の不都合が発生
してしまい、逆に、粒径が上記範囲を越えると、拡散性
が不十分になること、等方性拡散層１１を形成する樹脂
組成物の塗工が困難となること等の不都合が発生するこ
とからである。

【００４１】等方性拡散層１１のビーズ１３の配合量
は、バインダー１２中のポリマー分１００部に対して
０．１部以上５００部以下が好ましく、５部以上３００
部以下が特に好ましい。これは、当該配合量が上記範囲
未満であると、拡散性が不十分になるためであり、一
方、当該配合量が上記範囲を越えると、等方性拡散層１
１を形成する樹脂組成物の塗工が困難となることからで
ある。

【００４２】なお、本発明の光拡散シートは上記実施形
態に限定されるものではなく、例えば、スティッキング
防止層６を備えないものも可能である。また、異方性拡
散シート２は、その異方性拡散能を発現する手段とし
て、シリンドリカルレンズを表面にストライプ状に形成
する手段等を採用してもよい。さらに、等方性拡散シー
ト３は、等方性拡散能を発現する手段として、ビーズ１
３が分散する等方性拡散層１１による以外に、表面にエ
ンボス加工による凹凸を形成する手段のよっても可能で
ある。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光拡散モ
ジュールによれば、異方性拡散シートによって導光板か
ら出射される光線の輝度分布の異方性を改善でき、光線
の効率よい利用が可能になる。また、当該光拡散モジュ
ールは、等方性拡散シートによって等方性拡散性を付加
でき、ドット見えを防止することができる。従って、当
該光拡散モジュールを用いたバックライトユニットによ
れば、液晶表示装置の画面の輝度ムラを低減し、輝度を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る光拡散シートを示す
模式的斜視図である。

【図２】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。

【符号の説明】 １ 光拡散モジュール ２ 異方性拡散シート ３ 等方性拡散シート ４ 基材層 ５ 異方性拡散層 ６ スティッキング防止層 ７ バインダー ８ 繊維状光拡散剤 ９ バインダー １０ ビーズ １１ 等方性拡散層 １２ バインダー １３ ビーズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 BA02 BA04 BA12 BA14 BA20 2H091 FA23Z FA32Z FA41Z LA17 LA18 5G435 AA02 BB12 DD09 EE27 FF06 FF08 KK07

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異方性拡散シートと等方性拡散シートと
   を備えた光拡散モジュール。
2. 【請求項２】 上記異方性拡散シートとして、バインダ
   ー中に繊維状光拡散剤が平行に分散した異方性拡散層と
   基材層とを備えたものが用いられている請求項１に記載
   の光拡散モジュール。
3. 【請求項３】 上記繊維状光拡散剤のアスペクト比が５
   以上５００以下である請求項２に記載の光拡散モジュー
   ル。
4. 【請求項４】 上記繊維状光拡散剤のアスペクト比が５
   ０００以上５００００００以下である請求項２に記載の
   光拡散モジュール。
5. 【請求項５】 上記繊維状光拡散剤がバインダーから部
   分円柱状に突出している請求項２、請求項３又は請求項
   ４に記載の光拡散モジュール。
6. 【請求項６】 上記繊維状光拡散剤の径が０．１μｍ以
   上１００μｍ以下である請求項２から請求項５のいずれ
   か１項に記載の光拡散モジュール。
7. 【請求項７】 上記異方性拡散層における繊維状光拡散
   剤の配合量がバインダー中のポリマー分１００部に対し
   て０．１部以上５００部以下である請求項２から請求項
   ６のいずれか１項に記載の光拡散モジュール。
8. 【請求項８】 上記繊維状光拡散剤としてガラス繊維又
   は有機繊維が用いられている請求項１から請求項７のい
   ずれか１項に記載の光拡散モジュール。
9. 【請求項９】 上記等方性拡散シートとして、バインダ
   ー中にビーズが分散した等方性拡散層と基材層とを備え
   たものが用いられている請求項１から請求項８のいずれ
   か１項に記載の光拡散モジュール。
10. 【請求項１０】 上記等方性拡散層におけるビーズの配
    合量は、バインダー中のポリマー分１００部に対して
    ０．１部以上５００部以下である請求項９に記載の光拡
    散モジュール。
11. 【請求項１１】 上記異方性拡散シート及び／又は等方
    性拡散シートが、バインダー中にビーズが分散したステ
    ィキング防止層をさらに備える請求項１から請求項１０
    のいずれか１項に記載の光拡散モジュール。
12. 【請求項１２】 上記バインダーの材料として熱硬化性
    樹脂又は光硬化性樹脂が用いられている請求項２から請
    求項１１のいずれか１項に記載の光拡散モジュール。
13. 【請求項１３】 線状のランプと、 この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配設された請求項１から請求項１
    ２のいずれか１項に記載の光拡散モジュールとを装備す
    る液晶表示装置用のバックライトユニット。