JP3377475B2 - バックライトユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学シートが組み
込まれた液晶表示装置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２０は、一般的には図４に示すよ
うに、光源としての棒状のランプ２１と、積層された複
数枚の光学シート２２とを装備している。この光学シー
ト２２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、ランプ２１に端部が沿
うように配置される方形板状の導光板２３、導光板２３
の表面側に配設される光拡散シート２４、光拡散シート
２４の表面側に配設されるプリズムシート２５などが該
当する。

【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２３に入射した
光線は、導光板２３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２３表面
から出射される。導光板２３から出射した光線は光拡散
シート２４に入射し、拡散され、光拡散シート２４表面
より出射される。その後、光拡散シート２４から出射さ
れた光線は、プリズムシート２５に入射し、プリズムシ
ート２５の表面に形成されたプリズム部２５ａによっ
て、略法線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２１から出射された光線が、
光拡散シート２４によって拡散され、またプリズムシー
ト２５によって略法線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２５などの集光特性を考慮し、光学シート２２とし
て光拡散シート２４やプリズムシート２５をさらに配設
したバックライトユニットや、プリズムシート２５を配
設せずに光拡散シート２４を１枚ないし複数枚配設した
バックライトユニットもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記導光板
２３は、ランプ２１が配設されている１辺側もしくは対
向する２辺側から光線を入射するため、裏面の反射機構
に工夫を凝らしても法線方向に光線を出射することはで
きず、導光板２３表面から出射する光線のピーク方向は
ランプ２１が配設されている側と反対側に所定の角度傾
斜する。この傾斜方向は導光板２３によって一定であ
る。従って、光拡散シート２４やプリズムシート２５な
どの光学シート２２は、導光板２３から出射された所定
のピーク方向を有する光線を、均一に拡散し、かつ、法
線方向に屈折させるものであることが望まれる。

【０００６】一方、従来の光拡散シート２４としては、
表面に樹脂ビーズなどの光拡散剤を分散した光拡散層が
積層されたものや、エンボス加工等を施すことによって
表面に微細な凹凸が形成されたものなどがある。これら
のタイプの光拡散シート２４は、いずれも透過する光線
を拡散させる機能を主とするため、かかる光拡散機能に
よってより法線方向側に変角する機能が付加的に備えら
れるが、積極的に法線方向側へ変角させる機能はない。
そのため、上記従来の光拡散シート２４において、透過
光線を法線方向へ向ける変角機能を大きくするために
は、必然的に光拡散機能を大きくする必要があるが、光
拡散機能を増大させすぎると、逆に、プリズムシート２
５の入射光線として好適な方向もしくは法線方向への出
光量が減少し、当該バックライトユニット２０を用いた
液晶表示装置の輝度が低下してしまう。

【０００７】また光拡散シート２４の下面は、バインダ
ー中に樹脂ビーズが分散したスティッキング防止層が積
層されることはあるが、光学的な機能は装備されていな
い。このように光学シート２２の一方の面しか光学的に
利用されていないことは、その他のプリズムシート２５
なども同様である。

【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、下面に光線を法線方向側に屈折させる変角
作用を装備する光学シートを用いて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、ランプと、このランプから発せられ
る光線を表側に導く光学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であって、前記光学シート
は、特定方向に小傾斜した傾斜面を下面に有し、前記傾
斜面は、ストライプ状に複数形成され、幅方向に傾斜し
ているものであり、前記傾斜面の傾斜角が、シート面に
対して入射光線のピーク方向がなす角度より小さく形成
されており、前記傾斜面と入射光線のピーク方向とのな
す角度が略１０°であるバックライトユニットである。
ここで「小傾斜」とは、傾斜角が３０°以下の範囲で少
し傾斜していることを意味する。

【００１０】上述のように導光板表面から出射する光線
のピーク方向は法線方向から所定の角度傾斜しているこ
とから、バックライトユニットにおいて、当該光学シー
トの傾斜面に対して入射光線のピーク方向がなす角度が
小さくなるように当該光学シートを配設することで、入
射した光線は傾斜面においてより法線方向側へ屈折され
る。また、当該光学シートは、下面に傾斜面を有するこ
とから、下面に凹凸が形成される。かかる下面の凹凸に
よってスティッキングが防止される。

【００１１】よって、バインダー中に樹脂ビーズが分散
した光拡散層を上面に備えた光学シート（つまり光拡散
シート）において、その下面に特定方向に小傾斜した傾
斜面を備えると、従来、光学的機能が積極的に装備され
ていなかった光拡散シートの下面に法線方向側への変角
作用を付加することができる。そのため、従来の光拡散
シートのように変角機能の大きくするために光拡散機能
を増大させる必要はなく、変角機能を大きくしてもプリ
ズムシートの入射光線として好適な方向もしくは法線方
向の出光量が低下してしまうことがない。

【００１２】従って、本発明のバックライトユニットに
おいては、光学シートにおいて上述のように変角機能が
付加されるので、光線を法線方向に向けるのに必要な光
学シートの枚数を少なくすることができ、バックライト
ユニットの薄型化を促進することができる。また、プリ
ズムシートが法線方向に出射させ得るよう入射光線の方
向をコントロールすることができ、バックライトユニッ
トの輝度を向上させることができる。さらに、従来の光
拡散シートのように変角機能の調整に光拡散機能を変え
る必要がないので、変角機能を上げても法線方向への出
光量が低減することがなく、液晶表示装置の輝度を向上
させることができる。

【００１３】上記傾斜面は、ストライプ状に複数形成
し、幅方向に傾斜させるようにする。ここで「幅方向」
とは、ストライプ状（つまり細長い帯状）の傾斜面にお
ける長手方向と直交する方向を意味する。こうすること
で、当該傾斜面のために光学シートの下面に形成される
凹凸の高さが小さくなり、当該傾斜面を備えることに起
因する当該光学シートの厚さの増大を低減することがで
きる。また、当該傾斜面による輝度ムラの発生を低減す
ることができる。

【００１４】上記傾斜面の傾斜角は、シート面に対して
入射光線のピーク方向がなす角度より小さく形成するよ
うにする。ここで「シート面」とは、シートの基準面を
意味し、平坦な場合は上面又は下面と一致する。上述の
ように当該光学シートは入射光線のピーク方向に対して
傾斜面がなす角度を小さくするように配設するものであ
るが、傾斜面の傾斜角をシート面を基準とした入射光線
のピーク方向がなす角度より小さく形成すると、傾斜面
へ入射する光線が多くなり、その結果、法線方向側へ屈
折させる光量を増大させることができる。

【００１５】当該光学シートにおいて、上記傾斜面を含
む略三角柱状の傾斜部とシート状の基材層とを異なる材
料から形成することもできる。かかる手段によれば、傾
斜部と基材層とが別体で形成することになるので、当該
光学シートの傾斜面の形成、ひいては当該光学シートの
製造が容易になる。また、基材層と傾斜部との界面での
屈折を利用することができ、かかる界面によってより法
線方向側へ屈折させることも可能になる。このように基
材層と傾斜部との界面によって法線方向側へ屈折させる
ためには、上記傾斜部の屈折率より基材層の屈折率を大
きくする必要がある。

【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
に係る光学シートを示す模式的断面図で、図３は図１と
は異なる形態に係る光学シートを示す模式的断面図であ
る。

【００１７】図１の光学シート１は、いわゆるプリズム
シート、レンズシートなどとして用いられるものであ
り、具体的な構造としては、シート状の基材層２と、基
材層２の下面に形成された複数の傾斜部３とからなる。
かかる傾斜部３により、光学シート１は、導光板から出
射した光線のピーク方向を斜め上方から法線方向側に屈
折させる光学的性質（変角機能）を有する。

【００１８】基材層２は、一般的には合成樹脂から形成
され、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いる。また基材層２の具体的な材料
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が挙げ
られる。

【００１９】傾斜部３は断面が直角三角形の三角柱状で
あり、複数の傾斜部３がストライプ状に（隣接して平行
に）、かつ、その直角三角形の斜辺が下方を向くよう上
記基材層２の下面に付設されている。従って、傾斜部３
は、基材層２の下面（上記シート面に相当する）を基準
として幅方向に所定の角度傾斜している傾斜面４と、垂
直面５とを有し、各傾斜面４が同一方向を向くように付
設されている。

【００２０】上記傾斜面４の基材層２下面に対する傾斜
角は、導光板から出射される光線のピーク方向が基材層
２下面に対してなす角度より小さく、一般的には３０°
以下とされている。このように傾斜面４の傾斜は比較的
小さいため、傾斜面４の面積は比較的大きく、逆に、垂
直面５の面積は比較的小さくなる。

【００２１】上記傾斜部３の幅は５μｍ以上１０００μ
ｍ以下が好ましい。これは、傾斜部３の幅が上記範囲よ
り小さいと、精密に製造することが困難になり、逆に、
上記範囲を超えると、透過光線に縞状の輝度ムラが生じ
るおそれがあることからである。

【００２２】傾斜部３を形成する材料としては、上記基
材層２と同様であり、光線を透過・屈折させる透明、好
ましくは無色透明の合成樹脂が好ましく、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。

【００２３】傾斜部３と基材層２とは、同じ材料で形成
してもよく、異なる材料から形成してもよい。但し、傾
斜部３の屈折率より基材層２の屈折率を大きくすると、
基材層と傾斜部との界面によってより法線方向側へ屈折
させることができる。

【００２４】従って、図４に示すような一般的なバック
ライトユニットにおいて、当該光学シート１を傾斜面４
がランプが配設されている側と反対側を向くように配設
することで、導光板表面から出射し、ランプが配設され
ている側と反対側に傾斜する光線が、傾斜面４に対して
浅い角度で入射し、傾斜面４においてより法線方向側へ
屈折させることができる。このとき、傾斜面４の傾斜角
が入射光線のピーク方向がなす角度より小さくされてい
るため、上述のように変角作用がある傾斜面４への入射
光線量を多くしている。また、当該光学シート１は、傾
斜部３によって下面に凹凸が形成され、スティッキング
が防止される。

【００２５】次に、当該光学シート１の変角作用を実証
する計算例を示す。まず、図２（ｂ）に示すように、屈
折率が１．６の単なる平板状のシート１０１の場合、か
かるシート１０１へ入射する光線の入射角が７０°であ
るとすると、シート１０１の下面での屈折角は、スネル
の法則により３６°となる。一方、傾斜面４の傾斜角が
１０°で、基材層２及び傾斜部３の屈折率が１．６の光
学シート１の場合、上述のように傾斜面４の最大傾斜方
向が入射光線のピーク方向と同一鉛直平面内に位置し、
かつ、入射角が大きくなるよう当該光学シート１を配設
すると、傾斜面４での屈折角はスネルの法則により２８
°となる。このように、傾斜面４を有する当該光学シー
ト１は下面に変角機能を有し、透過する光線をより法線
方向側に屈折させることができる。

【００２６】図３の光学シート１１は、いわゆる光拡散
シートであり、透過する光線を均一に分散させる光学的
性質を有するものである。この光学シート１１は、基材
層２と、この基材層２の下面にストライプ状に形成され
た傾斜部３とを備える点で、上記図１の光学シート１と
同様であり、加えて基材層２の表面に光拡散層１２が積
層されている。

【００２７】かかる光拡散層１２は、バインダー１３と
バインダー１３中に分散する樹脂ビーズ１４とから構成
されている。このように樹脂ビーズ１４を分散させるこ
とにより、光拡散層１２を透過する光線を均一に拡散さ
せることができる。また樹脂ビーズ１４の上端がバイン
ダー１３から突出したものやバインダー１３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。

【００２８】この光学シート１１は、上記光学シート１
と同様に傾斜部３の傾斜面４によって透過光線を法線方
向側へ屈折させる変角機能を有し、表面側の光拡散層１
２によって透過光線を均一に拡散させる光拡散性能を有
する。また、傾斜部３によって当該光学シート１１の下
面には凹凸が形成されているため、下方に積層される導
光板等と点で接し、スティッキングが防止される。

【００２９】バインダー１３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。またバインダー
１３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てもよい。バイン
ダー１３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】樹脂ビーズ１４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。樹脂ビーズ１４は透過する光線
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。

【００３１】なお、本発明の光学シートは上述の実施形
態に限定されるものではなく、例えば、図１の光学シー
ト１の表面に三角柱状のプリズム部を並列に形成するこ
と、換言すると表面にプリズム部を有する一般的なプリ
ズムシートの下面に本発明の傾斜部を形成することも可
能である。こうすることで、従来の一般的なプリズムシ
ートが有する変角機能をさらに大きくすることができ
る。また、基材層と傾斜部とは一体成形することも可能
である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学シー
トによれば、従来の光学シートにおいて光学的にあまり
利用されていなかった下面に変角機能を備えることか
ら、通過する光線のピーク方向を、光拡散機能を増大さ
せることなく、真上側に向けることができる。そのた
め、本発明の光学シートを用いたバックライトユニット
は、液晶表示装置の輝度を向上させることができ、また
今日要請されている薄型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光学シートを示す模
式的断面図である。

【図２】（ａ）は図１の光学シートの変角機能を説明す
る模式的断面図で、（ｂ）は単なる平板状のシートの変
角機能を説明する模式的断面図である。

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

【図４】一般的なバックライトユニットを示す模式的斜
視図である。

【符号の説明】

１ 光学シート ２ 基材層 ３ 傾斜部 ４ 傾斜面 ５ 垂直面 １１ 光学シート １２ 光拡散層 １３ バインダー １４ 樹脂ビーズ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランプと、このランプから発せられる光
   線を表側に導く光学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であって、 前記光学シートは、特定方向に小傾斜した傾斜面を下面
   に有し、 前記傾斜面は、ストライプ状に複数形成され、幅方向に
   傾斜しているものであり、 前記傾斜面の傾斜角が、シート面に対して入射光線のピ
   ーク方向がなす角度より小さく形成されており、 前記傾斜面と入射光線のピーク方向とのなす角度が略１
   ０°であるバックライトユニット。
2. 【請求項２】 前記光学シートは、前記傾斜面を含む略
   三角柱状の傾斜部とシート状の基材層とを備え、前記傾
   斜部と前記基材層とが異なる材料から形成されている請
   求項１に記載のバックライトユニット。
3. 【請求項３】 前記傾斜部の屈折率より前記基材層の屈
   折率が大きい請求項２に記載のバックライトユニット。
4. 【請求項４】 前記光学シートは、上面に光拡散層がさ
   らに備えられており、 前記光拡散層がバインダー中に樹脂ビーズが分散したも
   のである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の
   バックライトユニット。