JP2002099220A

JP2002099220A - 光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニット

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Publication number: JP2002099220A
Application number: JP2000292266A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Asano; 正浅野
Original assignee: Keiwa Inc
Current assignee: Keiwa Inc
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: JP4686016B2

Abstract

(57)【要約】【課題】拡散能が大きく、しかも光線のロスが少ない
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】透明な基材層３と、バインダー７中にビ
ーズ９が分散した光拡散層５とを備える光拡散シート１
であって、上記バインダー７の厚さＴよりもビーズ９の
粒径Ｄが大きいことを特徴とするものである。

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シート及びこ
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５０は、一般的には図４（ａ）に
示すように、光源としての棒状のランプ５１と、このラ
ンプ５１に端部が沿うように配置される方形板状の導光
板５２と、この導光板５２の表面側に積層された複数枚
の光学シート５３とを装備している。この光学シート５
３はそれぞれ、屈折、拡散等の特定の光学的性質を有す
るものであり、具体的には、導光板５２の表面側に配設
される光拡散シート５４、光拡散シート５４の表面側に
配設されるプリズムシート５５などが該当する。

【０００３】このバックライトユニット５０の機能を説
明すると、まず、ランプ５１より導光板５２に入射した
光線は、導光板５２裏面の反射ドット又は反射シート
（図示されず）及び各側面で反射され、導光板５２表面
から出射される。導光板５２から出射した光線は光拡散
シート５４に入射し、拡散され、光拡散シート５４表面
より出射される。その後、光拡散シート５４から出射さ
れた光線は、プリズムシート５５に入射し、プリズムシ
ート５５の表面に形成されたプリズム部５５ａによっ
て、略真上方向にピークを示す分布の光線として出射さ
れる。このように、ランプ５１から出射された光線が、
光拡散シート５４によって拡散され、またプリズムシー
ト５５によって略真上方向にピークを示すように屈折さ
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】また図示していないが、上述のプリズムシ
ート５５の集光特性を考慮し、プリズムシート５５の表
面側にさらに光拡散シートやプリズムシートを配設する
バックライトユニットもある。

【０００５】上述の構造を有するバックライトユニット
５０の光拡散シート５４としては、図４（ｂ）に示すよ
うな基材層５６と光拡散層５７とが積層されたものが一
般的に用いられており、光拡散層５７は合成樹脂からな
るバインダー５８中に合成樹脂、ガラス等からなるビー
ズ５９が分散した構造を有している。上記光拡散層５７
において、ビーズ５９は通常バインダー５８中に埋没し
ており、バインダー５８表面から突出しているものもあ
るが、突出の程度はあまり大きくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光拡散能が
大きく、しかも光線のロスが少ない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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
の光拡散シートにおける光拡散層のどの部分が光拡散性
に寄与しているのかを鋭意検討した結果、ビーズのうち
バインダー中に埋没している部分はあまり光拡散性に寄
与せず、バインダー表面から突出している部分が主に光
拡散性に寄与していることを見出した。

【０００８】その結果得られた発明は、透明な基材層
と、バインダー中にビーズが分散した光拡散層とを備え
る光拡散シートであって、上記バインダーの厚さよりも
ビーズの粒径が大きいことを特徴とするものである。こ
こで、「バインダーの厚さ」とは、ビーズが存在しない
部分のバインダーの平均厚さを意味する。

【０００９】当該光拡散シートによれば、バインダーの
厚さよりもビーズの粒径が大きいことから、全てのビー
ズがバインダーの表面から突出するので、全てのビーズ
が効果的な光拡散性を発揮し、全体として光拡散性を格
段に高めることができる。また、従来の光拡散シートと
同程度の光拡散性を発揮するのに必要な単位面積当たり
のビーズの量を低下させることができ、その結果、光線
のロスが低減でき、また経済性を向上させることができ
る。さらに、表面には比較的硬質のビーズが突出してい
るので、光拡散シート表面の傷付きが低減でき、品質、
取扱性及び製品歩留まりを向上させることができる。

【００１０】当該光拡散シートにおいて、上記ビーズの
粒径とバインダーの厚さとの差（つまり、バインダー表
面からのビーズの突出距離）のビーズの粒径に対する比
（以下、突出比という）を５％以上、かつ、下記式（数
１）Ｘ＝０．５×（１−１／ｎ）×１００［％］（数１）で示すＸ％未満にするとよい。ここで、ｎは上記ビーズ
を構成する合成樹脂の屈折率を示す。

【００１１】かかる手段によれば、上記突出比を５％以
上にすることで、光拡散シートとして十分な光拡散性を
発揮することができ、また、上記突出比を上記Ｘ％未満
にすることで、ビーズの突出部分の界面での全反射が低
減でき、ビーズの界面での反射による全光線透過率の低
減を抑制することができる。

【００１２】また、上記突出比は上記式（数１）で示す
Ｘ％以上、かつ、５０％以下にしてもよい。この手段に
よれば、上記突出比をＸ％以上にすることから、ビーズ
の突出部分の界面で反射が生じるので全光線透過率が減
少してしまうが、光拡散性を格段に高めることができ、
また、上記突出比を５０％以下にするので、ビーズの脱
落等による強度の低下を防止することができる。

【００１３】また、上記基材層表面のうち光拡散層が積
層されている面と反対側の面に、バインダー中にビーズ
が分散したスティッキング防止層を積層することができ
る。当該光拡散シートの一方の面には上記光拡散層が積
層されており、この光拡散層は上述のようにビーズが突
出しているのでスティッキング防止作用を有するが、当
該手段のように光拡散シートの他方の面にスティッキン
グ防止層を積層することで、当該光拡散シートはその両
面ともにスティッキング防止作用を奏することができ、
重ねて配設される導光板などとのスティッキングを防止
することができる。

【００１４】従って、ランプと光拡散シートとを備えた
液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、上記
本発明の光拡散シートを用いると、高い光拡散性により
液晶表示装置の輝度ムラを抑えることができ、輝線やラ
ンプイメージの発生を低減させる作用を奏することがで
きる。また、光線ロスが小さいことにより輝度を向上さ
せることができる。

【００１５】

【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
に係る光拡散シートを示す模式的断面図で、図３は図１
の光拡散シートとは異なる形態に係る光拡散シートを示
す模式的断面図である。

【００１６】図１の光拡散シート１は、基材層３と、こ
の基材層３の表面に設けられた光拡散層５とから構成さ
れている。

【００１７】基材層３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、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、耐候性塩化ビニルなどの合成樹脂
から形成されている。基材層３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。基材層３の厚みは特には限定されないが、例えば５
０μｍ以上２５０μｍ以下とされる。基材層３の厚みが
上記範囲未満であると、光拡散層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こ
とがある。逆に、基材層３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。

【００１８】光拡散層５は、バインダー７と、このバイ
ンダー７中に分散するビーズ９とから構成されている。
バインダー７に用いられるポリマーとしては、例えばア
クリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系
樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ
樹脂等が挙げられる。バインダー７中には、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、帯電防止剤等が配合されてもよい。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。

【００１９】ビーズ９は略球形であり、樹脂ビーズ又は
ガラスビーズが用いられる。かかる樹脂ビーズの材質と
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９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。

【００２０】当該光拡散シート１は、バインダー７の厚
さＴよりもビーズ９の粒径Ｄを大きくし、全てのビーズ
９の上部をバインダー７の表面から突出させている。上
述のようにビーズ９のバインダー７表面からの突出部分
が光拡散性に寄与するので、当該光拡散シート１は全て
のビーズ９が光拡散性を発揮し、光拡散性を格段に高め
ることができる。なお、「突出」という用語は、バイン
ダー７の表面からビーズ９の上部が完全に突出している
場合の他、バインダー７の平均的表面からビーズ９の上
部が突出しているがそのビーズ９の表面にバインダー７
を構成するポリマーが被覆している場合も含まれる概念
である。

【００２１】次に、ビーズ９の突出比を図２に基づいて
説明する。ビーズ９のバインダー７表面からの突出距離
Ｙは、ビーズ９の粒径Ｄとバインダー７の厚さＴの差
（Ｄ−Ｔ）であり、突出比は（Ｙ／Ｄ）×１００＝
｛（Ｄ−Ｔ）／Ｄ｝×１００で表せる。光拡散シートと
して十分な光拡散作用を奏するためには上記突出比を５
％以上にする必要がある。

【００２２】一方、図２に示すように平行光線が光拡散
層５の裏面側からシート面と垂直に入射する場合を考え
ると、ビーズ９の側方を透過する光線ほどビーズ９の界
面への入射角が小さくなり、入射角が臨界角より小さく
なると、光線はビーズ９の界面で反射して表面側へ透過
し難くなり、透過率の低下を招来する要因となる。その
ため、全光線透過率の低減防止を考慮すると、入射角が
臨界角以上にならないよう突出比を決定する必要があ
る。ビーズ９の突出部分の上方界面への光線の入射角の
最小値は、ビーズ９表面のうちバインダー７表面と接す
る点を通る半径方向がシート面に対してなす角度αとな
る。この角度αを臨界角以上にするように突出比を定め
ることで、ビーズ９の界面での全反射が防止される。ビ
ーズ９とバインダー７との接点の半径方向が角度αの場
合、突出比ＸはＸ＝０．５×（１− sinα）×１００［％］で計算でき、αが臨界角の場合、sinα＝１／ｎとなる
ので、上式はＸ＝０．５×（１−１／ｎ）×１００［％］と変形できる。ここで、ｎはビーズ９を構成する合成樹
脂の屈折率である。従って、突出比を上式で計算される
Ｘ％未満とすることで、ビーズ９表面での反射が低減で
き、全光線透過率の低下を防止することができる。

【００２３】また、透過率を犠牲にしても光拡散性を向
上させたい場合、突出比を上式で計算されるＸ％以上に
するとよい。但し、バインダー７の表面からビーズ９を
半分以上突出させると、ビーズ９の欠落のおそれがある
ことから、ビーズ９の突出比は５％以下にする必要があ
る。

【００２４】今、ビーズ９がアクリルビーズの場合、ア
クリルの一般的な屈折率ｎ＝１．４９で上記突出比Ｘ％
を計算すると約１６％となる。従って、全光線透過率を
維持しつつ光拡散性の促進を図る場合、ビーズ９の突出
比を５％以上１６％未満にするとよく、光拡散性を重視
する場合、突出比を１６％以上５０％以下にするとよ
い。

【００２５】ビーズ９の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以
下が好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下が特に好まし
い。粒径が上記範囲未満であると、上述のビーズ９の突
出比の調整が困難になり、逆に、粒径が上記範囲を越え
ると、均一な拡散が困難になることからである。

【００２６】ビーズ９の粒度分布は、その幅を小さく、
シャープな曲線となるよう粒度を揃える必要がある。こ
れは、ビーズ９の粒度が定まらなければ、上述のように
ビーズ９をバインダー７表面から突出させることができ
なくなるためである。なお、ビーズ９の粒径を厳密に揃
えることは実際には不可能であるため、バインダー７に
埋没してしまうビーズ９も生じ得るが、かかる埋没ビー
ズ９の発現は誤差範囲であり、本発明に含まれる。

【００２７】光拡散層５におけるビーズ９の配合量は、
ビーズ９の突出比及び単位面積当たりのビーズ９の密度
の関係で決定され、バインダー７中のポリマー分１００
部に対して１０部以上３００部以下の範囲で適宜選定す
るとよい。

【００２８】この光拡散シート１では基材層３の裏面は
平滑面とされているが、裏面に例えばエンボス加工等を
施し、光拡散性能やスティッキング防止性能を向上させ
ても良い。

【００２９】図３の光拡散シート１１は、基材層３、こ
の基材層３の表側に設けられた光拡散層５及び基材層３
の裏面に設けられたスティッキング防止層１３から構成
されている。基材層３及び光拡散層５の構成は、図１に
示された実施形態のものと同じである。

【００３０】スティッキング防止層１３は、バインダー
１５と、このバインダー１５中に分散するビーズ１７と
から構成されている。バインダー１５及びビーズ１７の
材質は、光拡散層５に用いられているものと同じであ
る。スティッキング防止層１３の厚み（ビーズ１７を除
いたバインダー１５部分の厚み）は特には限定されない
が、例えば１μｍ以上１０μｍ以下程度とされている。

【００３１】ビーズ１７の配合量は比較的少量とされて
いるので、ビーズ１７は互いに離間してバインダー１５
中に分散している。そして、ビーズ１７の多くはその下
端がバインダー１５から突出している。この光拡散シー
ト１１を導光板（図４参照）と積層すると、突出したビ
ーズ１７下端が導光板の表面に当接する。従って、光拡
散シート１１の裏面の全面が導光板と当接することがな
い。これにより、光拡散シート１１と導光板とのスティ
ッキングが防止され、液晶表示装置の画面の輝度ムラが
抑えられる。

【００３２】従って、図４に示すようなバックライトユ
ニットに図１又は図３の光拡散シート１,１１を使用す
ると、当該光拡散シート１,１１が所定の光拡散性を発
現させても光線のロスが少ないので、輝度を向上させる
とができる。また、当該光拡散シート１,１１は光拡散
性を格段に高められるので、輝線やランプイメージの発
生を防止することができ、品質が向上する。

【００３３】

【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、光線のロスを抑制しつつ光拡散性を格段
に高めることができ、バックライトユニットの輝度を向
上し、輝度ムラを防止することができる。また、取扱性
及び製品歩留まりを向上させることができ、コストダウ
ンを図ることができる。

【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
模式的断面図である。

【図２】図１の光拡散シートにおけるビーズの突出比を
説明する模式的部分断面図である。

【図３】図１の光拡散シートとは異なる形態に係る光拡
散シートを示す模式的断面図である。

【図４】（ａ）は一般的なバックライトユニットを示す
模式的斜視図で、（ｂ）は従来の一般的な光拡散シート
を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１光拡散シート３基材層５光拡散層７バインダー９ビーズ１１光拡散シート１３スティッキング防止層１５バインダー１７ビーズ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 103:02 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０Ｆターム(参考） 2H042 BA02 BA04 BA20 2H091 FA14Z FA23Z FA31Z FA41Z FC18 LA18 5G435 AA02 AA03 AA17 BB15 EE25 FF06 GG22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基材層と、バインダー中にビーズ
が分散した光拡散層とを備える光拡散シートであって、上記バインダーの厚さよりもビーズの粒径が大きいこと
を特徴とする光拡散シート。
【請求項２】上記ビーズの粒径とバインダーの厚さと
の差のビーズの粒径に対する比が５％以上、かつ、下記
式（数１）で示すＸ％未満である請求項１に記載の光拡
散シート。Ｘ＝０．５×（１−１／ｎ）×１００［％］（数１）ここで、ｎは上記ビーズを構成する合成樹脂の屈折率を
示す。
【請求項３】上記ビーズの粒径とバインダーの厚さと
の差のビーズの粒径に対する比が上記式（数１）で示す
Ｘ％以上、かつ、５０％以下である請求項１に記載の光
拡散シート。
【請求項４】上記基材層表面のうち光拡散層が積層さ
れている面と反対側の面に、バインダー中にビーズが分
散したスティッキング防止層が積層されている請求項
１、請求項２又は請求項３に記載の光拡散シート。
【請求項５】ランプと、請求項１から請求項４のいず
れか１項に記載の光拡散シートとを備えた液晶表示装置
用のバックライトユニット。