JP2002062528A - バックライトユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印刷を施すことなくランプイメージの発現が
防止でき、ランプから発せられる光線の利用効率が高
く、さらに製造コストの低減が可能なバックライトユニ
ットの提供を目的とするものである。 【解決手段】 線状のランプ２と、このランプ２から発
せられる光線を拡散させる光拡散シート４とを装備する
表示装置用のバックライトユニット１であって、上記光
拡散シート４として拡散能に異方性を有するものを用
い、上記光拡散シート４の拡散能が大きい方向と線状の
ランプ２とが垂直になるよう配設されていることを特徴
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、液晶表示装置用の
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のうち直下型のバックライトユニ
ット３０は、一般的には図４に示すように、並列に配設
される複数の線状のランプ３１と、このランプ３１の上
面側に配置される乳白色のアクリル板３２と、アクリル
板３２の上面側に配設される光拡散シート３３とを備え
ている。なお、当該図面には表示していないが、プリズ
ムシートや光拡散シートをさらに配設する場合もある。

【０００３】このバックライトユニット３０の機能を説
明すると、まず、ランプ３１よりアクリル板３２に入射
した光線は、顔料や拡散剤による拡散、遮蔽、乱反射等
によってある程度分散され、アクリル板３２表面から出
射される。この光線は光拡散シート３３に入射し、光拡
散シート３３で拡散され、光拡散シート３３表面より出
射される。その後、光拡散シート３３から出射された光
線は、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】上述のようにして光拡散シート３３の表面
から出射される光線の輝度は、ランプ３１がある部分で
高く、ランプ３１がない部分で低くなり、ランプイメー
ジが現れる。

【０００５】そのため、従来の直下型バックライトユニ
ット３０では、アクリル板３２や光拡散シート３３にお
けるランプイメージが現れる帯域（ランプ３１の上方）
に光線を遮蔽する印刷（グラデーション印刷など）を施
して印刷層３４を積層し、この印刷層３４により上記帯
域の輝度を抑えることで、ランプイメージの発現を防止
している。

【０００６】なお、ランプが側方に配設されたバックラ
イトユニットにおいても、輝線がランプと平行に現れる
ため、輝線発生帯域にグラデーション印刷等を施すこと
で、輝線の発生を防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のバ
ックライトユニット３０は、上述のように印刷層３４に
よってランプイメージ発生帯域の光線の透過を遮蔽する
ため、ランプ３１から出射した光線の利用効率が低下す
る。また、アクリル板３２等への印刷工程が必要である
ため、かかる印刷工程を付加することによるコスト高は
不可避である。

【０００８】本発明はこれらの不都合に鑑みてなされた
ものであり、印刷を施すことなくランプイメージの発現
が防止でき、ランプから発せられる光線の利用効率が高
く、さらに製造コストの低減が可能なバックライトユニ
ットの提供を目的とするものである。

【０００９】

【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、線状のランプと、このランプから発
せられる光線を拡散させる光拡散シートとを装備する表
示装置用のバックライトユニットであって、上記光拡散
シートとして拡散能に異方性を有するものを用い、上記
光拡散シートの拡散能が大きい方向と線状のランプとが
垂直になるよう配設されていることを特徴とするもので
ある。

【００１０】ここで、「異方性」とは、光拡散能が方向
によって異なることを意味し、例えば、前後方向の光拡
散能と左右方向の光拡散能とが異なる光拡散シートが代
表的である。

【００１１】当該バックライトユニットによれば、異方
性光拡散シートを用い、この異方性光拡散シートの拡散
能が大きい方向と線状のランプとが垂直になるよう配設
することから、線状のランプと垂直方向に現れる輝度の
変化（ランプイメージ）を異方性光拡散シートの大きい
拡散能によって拡散し、輝度の均一化を図ることができ
る。一方、線状のランプと平行方向には、輝度の変化が
小さいので、異方性光拡散シートの拡散能を小さくし、
拡散による輝度の低下を防止している。

【００１２】当該バックライトユニットにおいて、上記
光拡散シートを複数枚装備するとよい。このように異方
性光拡散シートを複数装備すると、上述のランプイメー
ジの消去作用をより大きくすることができる。

【００１３】当該バックライトユニットの発明は、光拡
散シートの裏面側に複数の線状のランプが平行に装備さ
れる、いわゆる直下型バックライトユニットに適用する
とよい。かかる直下型バックライトユニットは、複数の
線状ランプと垂直方向に輝度の大小（ランプイメージ）
が生じるので、当該バックライトユニットによれば、こ
のようなランプイメージを消去することができる。

【００１４】上記光拡散シートとして、シート面にシリ
ンドリカルレンズ部をストライプ状に備えたものを用い
ることができる。かかるシリンドリカルレンズ部が半円
柱状であることから、シリンドリカルレンズ部の中心軸
と平行な面を基準にすると、当該レンズの界面がシート
と平行であり、拡散作用はほとんどない。一方、シリン
ドリカルレンズ部の中心軸と垂直な面を基準にすると、
界面が半円状であり、かかる半円状の界面で種々の方向
に屈折され、拡散作用が発揮される。つまり、当該光拡
散シートによれば、シリンドリカルレンズ部の中心軸と
垂直方向にのみ光拡散能を発揮するため、シリンドリカ
ルレンズ部の中心軸と線状のランプとが平行になるよう
に配設することで、上述のランプイメージ消去作用を発
揮することができる。

【００１５】また、上記光拡散シートとして、バインダ
ー中に繊維状光拡散剤が略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。かかる光拡散
シートによれば、光拡散剤が繊維状であり、この繊維状
光拡散剤が略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を基準にすると、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
面を基準にすると、拡散剤の円形界面で屈折・反射さ
れ、拡散作用が発揮される。つまり、当該光拡散シート
によれば、繊維状光拡散剤と垂直方向にのみ光拡散能を
発揮するため、線状光拡散剤の方向と線状のランプとを
平行に配設することで、上記ランプイメージ消去作用を
発揮することができる。

【００１６】

【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
に係るバックライトユニットを示す模式的斜視図で、図
２は図１のバックライトユニットとは異なる形態に係る
バックライトユニットを示す模式的断面図で、図１の光
拡散シートとは異なる形態に係る異方性光拡散シートを
示す模式的斜視図である。

【００１７】図１のバックライトユニット１は、いわゆ
る直下型のものであり、線状のランプ２と、アクリル板
３と、光拡散シート４とからなる。

【００１８】ランプ２は、線状の光源であり、蛍光灯、
冷陰極管等を用いることができる。またランプ２は、複
数本が平行かつ略等間隔に配設され、筐体５に装備され
ている。

【００１９】アクリル板３は、透明性が優れ、耐久性、
耐候性があるアクリル樹脂製の板状体であり、顔料や拡
散剤が分散混合され、乳白色を呈している。

【００２０】光拡散シート４は、その表面に多数本のシ
リンドリカルレンズ部６をストライプ状（並列）にかつ
隣接して備えている。このシリンドリカルレンズ部６は
半円柱状に形成されている。この光拡散シート４は、上
述のように、シリンドリカルレンズ部６の中心軸と平行
方向には拡散作用はほとんどなく、シリンドリカルレン
ズ部６の中心軸と垂直方向にのみ拡散作用が発揮され、
光拡散能に異方性を示す。

【００２１】また光拡散シート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。

【００２２】光拡散シート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。光拡散シート
４の厚みが上記範囲未満であると、カールの発生などに
より取扱いが困難になり、逆に、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。

【００２３】上記構造を有する光拡散シート４を形成す
る方法としては、（ａ）当該光拡散シート４の表面形状
を反転させた形状を有するシート型に合成樹脂を積層
し、そのシート型を剥がすことで表面にシリンドリカル
レンズ部６を形成する方法、（ｂ）光拡散シート４表面
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、（ｃ）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、（ｄ）光拡散シート４表面の反転形状を周面
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、（ｅ）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、（ｆ）ＵＶ硬化
樹脂の代わりにＥＢ硬化樹脂を使用する方法などがあ
る。

【００２４】当該バックライトユニット１は、上述のラ
ンプ２、アクリル板３及び光拡散シート４とが平行に重
ねられており、ランプ２と光拡散シート４のシリンドリ
カルレンズ部６とが平行になるよう配設されている。

【００２５】次に、上記構造を有するバックライトユニ
ット１の機能を説明する。まず、ランプ２から出射した
光線は、その上面側に配設されるアクリル板３によって
ある程度拡散されるが、アクリル板３表面にはランプイ
メージが発現する。従って、アクリル板３から出射する
光線の輝度分布は、ランプ２と垂直方向を基準にする
と、ランプ２が存在する帯域が強く、ランプ２が存在し
ない帯域が弱く、強弱の波がある。かかるアクリル板３
表面から出射した光線は光拡散シート４を透過するが、
光拡散シート４のシリンドリカルレンズ部６と垂直方向
（つまりランプ２と垂直方向）の光拡散能により、上記
輝度分布の波が拡散され、ランプイメージを消去するこ
とができる。このとき、光拡散シート４は、シリンドリ
カルレンズ部６と平行方向には光拡散能を発揮しないた
め、拡散によって輝度の低下を招来することもない。こ
のように、当該バックライトユニット１によれば、従来
のバックライトユニットのようにランプイメージ発生帯
域に印刷を施すことなく、ランプイメージを消すことが
でき、ランプの消費エネルギーを向上させることなく輝
度の向上を図ることができる。

【００２６】図２のバックライトユニット１０は、光拡
散シートを２枚装備する以外は、上記図１のバックライ
トユニット１と同様のものであるので、同一個所は同一
番号を付して説明を省略する。当該バックライトユニッ
ト１０は、アクリル板３とランプ２との間にも光拡散シ
ート７を装備している。この光拡散シート７は、上記光
拡散シート４と同様に、表面にシリンドリカルレンズ部
６がストライプ状に形成されており、かかるシリンドリ
カルレンズ部６とランプ２とが平行になるように筐体５
内に配設されている。このように異方性光拡散シート
４，６を２枚装備することで、上述のランプイメージ消
去作用が格段に向上する。

【００２７】上記バックライトユニット１，１０に用い
る光拡散シート４，７は表面に形成されたシリンドリカ
ルレンズ部６により拡散能の異方性を発現させるもので
あるが、図３に示す異方性光拡散シート２１を用いるこ
ともできる。当該光拡散シート２１は、基材層２２と、
この基材層２２の表面側に積層された異方性拡散層２３
と、基材層２２の裏面側に積層されたスティッキング防
止層２４とから構成されている。

【００２８】この基材層２２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２２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２２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７
５μｍ以上２５０μｍ以下とされる。基材層２２の厚み
が上記範囲未満であると、異方性拡散層２３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２２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。

【００２９】異方性拡散層２３は、バインダー２５と、
このバインダー２５中に略平行に分散した繊維状光拡散
剤２６とから構成されている。このように繊維状光拡散
剤２６を略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２６と垂直方向の輝度分布を主
に拡散させ、繊維状光拡散剤２６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２６は、その周面上部がバインダー２５か
ら突出したものやバインダー２５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２３の厚み（繊維状光拡散剤２
６を除いたバインダー２５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。

【００３０】上記繊維状光拡散剤２６のバインダー２５
から突出した部分は部分円柱状であり、かかる部分円柱
状部分の中心角が１８０°から臨界角の２倍を減じた角
度以下となるよう、繊維状光拡散剤２６の径、バインダ
ー２５に対する繊維状光拡散剤２６の配合量、異方性拡
散層２３を構成する樹脂組成物の塗工量などの要素を制
御するとよい。このように、突出した部分円柱状部分の
中心角を１８０°から臨界角の２倍を減じた角度以下と
することで、裏面側から表面側へ透過する光線が繊維状
光拡散剤２６の突出した部分円柱状部分と外部との界面
で反射されるのを低減でき、その結果、透過率が飛躍的
に向上する。

【００３１】上記バインダー２５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２５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。

【００３２】またバインダー２５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２５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２５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。

【００３３】繊維状光拡散剤２６は、細長い円柱状であ
るため、軸方向と平行方向には拡散作用が小さく、軸方
向と垂直方向に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２６のアスペクト比は５以上５
００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２６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２
６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２６のアスペクト比とし
ては５０００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２３の形成が容易になる。また繊維状光拡散剤２
６も、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。

【００３４】繊維状光拡散剤２６の材質としてはガラス
繊維又は有機繊維が好ましい。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、有機繊維は柔軟性が高い、バインダー２５との接着
性が大きい、バインダー２５との熱膨張係数の違いが小
さい、その結果光拡散シート２１の取扱性が向上する等
の利点がある。また繊維状光拡散剤２６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。

【００３５】繊維状光拡散剤２６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
２６の径が上記範囲未満であると、分散性が悪化するこ
とからであり、逆に、径が上記範囲を越えると、異方性
拡散層２３を形成する樹脂組成物の塗工が困難となって
しまう、光拡散シート１にギラツキが生じ、液晶パネル
の品位が低下する等の不都合が発生することからであ
る。

【００３６】繊維状光拡散剤２６の配合量は、バインダ
ー２５中のポリマー分１００部に対して０．１部以上５
００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２３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。

【００３７】スティッキング防止層２４は、バインダー
２７と、このバインダー２７中に分散するビーズ２８と
から構成され、バインダー２７から突出したビーズ２８
によって下側に配設されるアクリル板等とのスティッキ
ングを防止するものである。当該スティッキング防止層
２４におけるバインダー２７は、上記異方性拡散層２３
のバインダー２５と同様である。

【００３８】ビーズ２８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２８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。

【００３９】このビーズ２８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２
８の配合量は比較的少量とし、ビーズ２８は互いに離間
してバインダー２７中に分散し、ビーズ２８の多くはそ
の上端がバインダー２７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２４の厚み（ビーズ２８を除
いたバインダー２７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。

【００４０】なお、本発明のバックライトユニットは上
記実施形態に限定されるものではなく、例えば、光拡散
能に異方性を示すものであれば他の光拡散シートを使用
することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のバックラ
イトユニットによれば、従来のバックライトユニットの
ように遮光性の印刷を施さなくても、ランプイメージの
発現を防止することができ、ランプから発せられた光線
を利用効率を高めることができる。さらに、製造コスト
の低減化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バックライトユニッ
トを示す模式的斜視図である。

【図２】図１のバックライトユニットとは異なる形態に
係るバックライトユニットを示す模式的断面図である。

【図３】図１のバックライトユニットに用いられる光拡
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
的斜視図である。

【図４】従来の一般的なバックライトユニットを示す模
式的断面図である。

【符号の説明】

１ バックライトユニット ２ ランプ ３ アクリル板 ４ 光拡散シート ５ 筐体 ６ シリンドリカルレンズ部 ７ 光拡散シート １０ バックライトユニット ２１ 光拡散シート ２２ 基材層 ２３ 異方性拡散層 ２４ スティッキング防止層 ２５ バインダー ２６ 繊維状光拡散剤

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状のランプと、このランプから発せら
   れる光線を拡散させる光拡散シートとを備える液晶表示
   装置用のバックライトユニットであって、 上記光拡散シートとして拡散能に異方性を有するものを
   用い、上記光拡散シートの拡散能が大きい方向と線状の
   ランプとが垂直になるよう配 設されていることを特徴とするバックライトユニット。
2. 【請求項２】 上記光拡散シートを複数枚装備する請求
   項１に記載のバックライトユニット。
3. 【請求項３】 上記光拡散シートの裏面側に上記ランプ
   を平行に装備する請求項１又は請求項２に記載のバック
   ライトユニット。
4. 【請求項４】 上記光拡散シートとして、シート面にシ
   リンドリカルレンズ部をストライプ状に備えたものが用
   いられている請求項１、請求項２又は請求項３に記載の
   バックライトユニット。
5. 【請求項５】 上記光拡散シートとして、バインダー中
   に繊維状光拡散剤が略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から請求
   項４のいずれか１項に記載のバックライトユニット。