JP5019746B2

JP5019746B2 - 直下ライト方式のバックライトユニット

Info

Publication number: JP5019746B2
Application number: JP2005376888A
Authority: JP
Inventors: 裕司黒川
Original assignee: Takiron Co Ltd
Current assignee: Takiron Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: JP2007178705A

Description

本発明は、ノートパソコン用、パソコンモニタ用、テレビ用などの液晶ディスプレイのバックライトユニット、特に、光が下方（背後）の線状光源から直接照射される直下ライト方式のバックライトユニットに関する。

直下ライト方式のバックライトユニットに組み込まれる光拡散シートとして、透明樹脂基材中に有機又は無機ビーズなどの光拡散剤を分散混入させた光拡散シート、或は、樹脂シートの表面に前記光拡散剤含有塗膜を形成した光拡散シート、表面に細かな凹凸を施した光拡散シートなどが一般的に用いられている。
また、そのほかにも、四角錐形の突起をシート片面に斜列状に配列して形成した光拡散シートが知られている（特許文献１）。この光拡散シートは、導光板の片側又は両側に光源を配置したエッジライト方式のバックライトユニットの該導光板の上（前）に組み込まれると、四角錐形突起の斜面の光屈折作用によって、導光板からの拡散光が正面方向（液晶表示画面に対して垂直方向）にある程度指向されるため、輝度が向上すると共に、輝度ムラも減少するといった効果が得られるものである。

しかしながら、平行に配設された複数本の線状光源から光が直接照射される直下ライト方式のバックライトユニットにおいて、その線状光源の上側に上記特許文献１の光拡散シートを組み込むと、それぞれの線状光源の上方の領域の輝度が線状光源と線状光源の間の領域の輝度より低くなって明暗の縞が生じ、輝度の均斉度が低下するという問題があった。その理由は、図１１に概念的に示すように、線状光源Ｌの上方の光拡散シートの四角錐形突起２の４つの傾斜面２ａによって屈折されて出てくる光の方向（水平面内における方向）が、いずれも矢印で示すように線状光源Ｌに沿う方向ではなく、線状光源に対して４５°斜めの方向となるため、線状光源Ｌの上方に光が出てこないからであると考えられる。

従って、上記の光拡散シートを直下ライト方式のバックライトユニットの線状光源の上側に組み込むときは、凹凸粗面を形成した光拡散フィルムや光拡散剤を含有させた光拡散フィルム、或いは、樹脂フィルムの表面に光拡散剤含有塗膜を形成した光拡散フィルムなどを上記の光拡散シートの上に複数枚重ねて輝度の均斉度を高める必要があるため、組立工数が増え、コストも増加するという問題があった。
また、一般的に用いられる透明樹脂基材中に有機又は無機ビーズなどの光拡散剤を分散混入させた光拡散シートなどにおいても、正面方向への出光の指向性が充分ではないため、光拡散シートの上に複数枚の光拡散フィルムを重ねて用いる必要があった。
特開２００１−３１１８０９号公報

本発明は上記の問題に対処するためになされたもので、線状光源の上側に配置される光拡散シートの出光面となる上面に四角錐形の凸部や倒立四角錐形の凹部などを配列し、該凸部もしくは凹部の配列状態を一定の領域ごとに変更することによって、光拡散フィルムを用いなくても、もしくは、用いる光拡散フィルムの枚数を減少させても、充分な平均輝度と輝度の均斉度を得ることのできる直下ライト方式のバックライトユニットを提供することを解決課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明に係る第一の直下ライト方式のバックライトユニットは、一定間隔をあけて平行に配設された複数の縦方向又は横方向の線状光源と、その上側に配置され、出光面となるシート上面に倒立四角錐形又は倒立截頭四角錐形の小さな凹部が多数形成された透光性樹脂製の光拡散シートとを備えた、直下ライト方式のバックライトユニットであって、光拡散シート上面におけるそれぞれの線状光源の上方の光源上領域には、上記凹部が縦横に配列されて形成されており、光拡散シート上面におけるそれぞれの線状光源間の上方の光源間領域には、上記凹部が斜列状に配列されて形成されていることを特徴とするものである。

そして、本発明に係る第二の直下ライト方式のバックライトユニットは、一定間隔をあけて平行に配設された複数の縦方向又は横方向の線状光源と、その上側に配置され、出光面となるシート上面に四角錐形又は截頭四角錐形の小さな凸部が多数形成された透光性樹脂製の光拡散シートとを備えた、直下ライト方式のバックライトユニットであって、光拡散シート上面におけるそれぞれの線状光源の上方の光源上領域には、上記凸部が縦横に配列されて形成されており、光拡散シート上面におけるそれぞれの線状光源間の上方の光源間領域には、上記凸部が斜列状に配列されて形成されていることを特徴とするものである。

これらの光拡散シートにあっては、シート上面における光源上領域が、線状光源の幅寸法より広く光源間領域の幅寸法より狭い幅寸法を有することが好ましく、また、シート上面に対する凹部又は凸部の傾斜面の傾斜角を１５〜６５°にすることが好ましい。

倒立四角錐形又は倒立截頭四角錐形の小さな凹部をシート上面の全体に斜列状に配列して形成した光拡散シートが線状光源の上側に配置されたバックライトユニットは、前述した特許文献１の光拡散シートを用いた場合と同様に、シート上面の光源上領域の輝度が低下して明暗の縞が発生するが、第一の直下ライト方式のバックライトユニットのように、線状光源の上側に配置された光拡散シートの出光面となるシート上面の光源上領域に倒立四角錐形又は倒立截頭四角錐形の小さな凹部を縦横に配列して形成し、シート上面の光源間領域に該凹部を斜列状に配列して形成したものは、図１０に概念的に示すように、凹部１の４つの傾斜面１ａのうち、上辺が線状光源Ｌの長さ方向に対して直交する２つの傾斜面１０ａ，１０ａによって屈折されて出てくる光の方向（水平面内における方向）が、矢印で示すように線状光源Ｌに沿う方向となるため、これらの傾斜面１０ａ，１０ａから光が線状光源Ｌの上方に放出されて光源上領域の輝度が高くなり、後述の実験データに示されるように、該凹部を斜列状に配列して形成した光源間領域の輝度と殆ど変わらない輝度となる。そのため、光拡散シートの上面の輝度の均斉度が向上し、光拡散シートの上面全体で充分な輝度をもち、光源上領域と光源間領域とで明暗の縞が発生しなくなるので、この光拡散シートの上に光拡散フィルムを重ねる必要がなくなったり、光拡散フィルムの使用枚数を減らすことができるようになり、その分だけ組立工数とコストの低減を図ることが可能となる。また、上記の凹部をシート上面の全体に縦横に配列して形成した光拡散シートを線状光源の上側に配置したバックライトユニットは、光源方向と平行な線状の明暗を生じるが、第一のバックライトユニットは、そのような線状の明暗を生じることもない。

また、第二の直下ライト方式のバックライトユニットのように、線状光源の上側に配置された光拡散シートの出光面となるシート上面の光源上領域に四角錐形又は截頭四角錐形の小さな凸部を縦横に配列して形成し、シート上面の光源間領域に該凸部を斜列状に配列して形成したものは、該凸部の４つの傾斜面のうち、底辺が線状光源の長さ方向に対して直交する２つの傾斜面によって屈折されて出てくる光の方向（水平面内における方向）が線状光源に沿う方向となるため、この２つの傾斜面から光が線状光源の上方に放出されて光源上領域の輝度が高くなり、該凸部を斜列状に配列して形成した光源間領域の輝度と殆ど変わらない輝度となる。従って、第一のバックライトユニットと同様に、光拡散シートの上面の輝度の均斉度が向上し、光拡散シートの上面全体で充分な輝度をもち、光源上領域と光源間領域とで明暗の縞が発生しなくなるので、この光拡散シートの上に光拡散フィルムを重ねる必要がなくなったり、光拡散フィルムの使用枚数を減らすことができるようになり、その分だけ組立工数とコストの低減を図ることが可能となる。

上記の凹部又は凸部を光拡散シート上面全体に斜列状に配列して形成した場合に輝度が低下する光源上領域の幅寸法は、線状光源の太さ、線状光源の間隔、線状光源と光拡散シートとの距離、凹部又は凸部の傾斜面の角度などのファクターによって変化するが、通常の直下ライト方式のバックライトユニットの場合の上記ファクターを考慮すると、輝度の低下する光源上領域の幅寸法は、線状光源の幅寸法より広く光源間領域の幅寸法よりも狭い幅寸法となる。従って、光源上領域が線状光源の幅寸法より広く光源間領域の幅寸法より狭い幅寸法を備えた光拡散シートを線状光源の上側に配置した直下ライト方式のバックライトユニットはきわめて好適である。

また、上記の凹部又は凸部の傾斜面の傾斜角を１５〜６５°に設定した光拡散シートが線状光源の上側に配置されたバックライトユニットは、シート上面から出光する拡散光の真上方向（真正面方向）への指向性が良好であり、全体的な輝度が向上する。

尚、本発明において、「縦横に配列」とは、凹部又は凸部が５°程度までの若干の角度をもって斜列状に配列されている場合も包含する概念であり、また「シート」とは、厚さ５０μｍ程度のフィルム状のものから厚さ５ｍｍ程度の板状のものまでを含む概念である。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳述する。

図１は本発明のバックライトユニットに組み込まれる光拡散シートの一実施形態を示す模式平面図、図２は同光拡散シートの光源上領域を前方斜め上から見た部分断面図、図３は同光拡散シートの光源間領域を前方斜め上から見た部分断面図である。

この光拡散シートＳ１は、直下ライト方式のバックライトユニットにおいて、一定間隔をあけて平行に配設された複数の縦方向又は横方向の線状光源Ｌの上側に配置されて使用される透光性樹脂製のシートであって、図１、図２に示すように、出光面となるシート上面のそれぞれの光源上領域Ａ１、即ち、シート上面におけるそれぞれの線状光源Ｌの上方の領域Ａ１には、倒立正四角錐形の小さな凹部１が縦横に配列されて多数形成されている。そして、図１、図３に示すように、シート上面のそれぞれの光源間領域Ａ２、即ち、シート上面におけるそれぞれの線状光源Ｌ，Ｌ間の上方の領域Ａ２には、倒立正四角錐形の上記凹部１が４５°の角度をもって斜列状に配列されて多数形成されている。

この光拡散シートＳ１は、全光線透過率の高いポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合体（例えばポリ−４−メチルペンテン−１等）、ポリ塩化ビニル、環状ポリオレフィン（例えばノルボルネン構造等）、アクリル樹脂、ポリスチレン、アイオノマー、スチレン−メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ樹脂）などの透光性の熱可塑性樹脂からなるもので、厚さ５０μｍ〜５ｍｍ程度のものが好ましく使用される。

上記の熱可塑性樹脂からなる光拡散シートの中でも、ポリカーボネート、ポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート）、環状ポリオレフィンからなる光拡散シートは耐熱性が良好であり、バックライトユニットに組み込まれた際に冷陰極管などの線状光源Ｌの放熱によって変形や皺などが発生することが少ないので好ましく使用される。特に、ポリカーボネートからなるシートは透明性が良く、吸湿性が少なく、高輝度で、反りが少ないため、極めて好ましく使用される。

また、ポリプロピレンからなるシートは結晶性、透明性が良く、結晶化度を上げると弾性率が向上して熱変形や皺が発生し難くなるうえに、屈折率も上昇するため、後述するように光拡散剤をシートに含有させる場合には、ポリプロピレンと光拡散剤との屈折率差が減少し、透過光量が増大して輝度が高くなるなどの利点を有するので、好ましく使用される。特に、結晶化度が３０〜８０％のポリプロピレンからなるシートは、剛性が大きい上に、光拡散剤として好ましく使用される後述のタルク粉末の屈折率（１．５４）に近似した１．４８〜１．５２程度の屈折率を有するため、タルク粉末を含有させても、全光線透過量が多くて輝度の高い光拡散フィルムを得ることができる。ポリプロピレンの更に好ましい結晶化度は５０〜６０％である。

尚、この光拡散シートＳ１には、成形に必要な安定剤、滑剤、耐衝撃改良剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、光安定剤などが適宜含有され、場合によっては、後述する光拡散剤も含有される。

光拡散シートＳ１の上面の光源上領域Ａ１および光源間領域Ａ２に形成された凹部１は倒立正四角錐形の小さな凹部であって、その４つの傾斜面１ａの傾斜角θを１５〜６５°の範囲に設定したものが好適である。傾斜角θがこの範囲内であると、シート上面から出光する拡散光の真上方向（真正面方向）への指向性が良好で、全体的に輝度が向上するが、傾斜角θがこの範囲を逸脱すると、指向性が低下したり、全反射が多くなったりして輝度が低下するなどの不都合を生じるので好ましくない。傾斜角θの更に好ましい範囲は３０〜６０°である。

倒立正四角錐形の凹部１の大きさは、その一辺（上辺）の長さを３０〜６００μｍ程度に設定することが好ましく、この程度の大きさであれば、４つの傾斜面１ａによって線状光源Ｌからの光を充分に拡散することができる。一辺の長さが３０μｍよりも短くなると、倒立正四角錐形の凹部１の形成が難しくなり、一辺の長さが６００μｍより長くなると、光拡散作用が大幅に低下するので、いずれも好ましくない。凹部１の更に好ましい一辺の長さは１００〜５００μｍである。

上記の凹部１をシート上面全体に斜列状に配列して形成した場合に輝度が低下する光源上領域Ａ１の幅寸法Ｗ１は、既述したように、線状光源Ｌの太さ、線状光源Ｌの相互間隔、線状光源Ｌと光拡散シートＳ１との距離、凹部１の傾斜面１ａの角度θなどのファクターによって変化するが、通常の直下ライト方式のバックライトユニットに組み込む場合の上記ファクターを考慮すると、光源上領域Ａ１の幅寸法Ｗ１は、線状光源Ｌの幅寸法より広く光源間領域Ａ２の幅寸法Ｗ２よりも狭い幅寸法となる。例えば、バックライトユニットの線状光源Ｌである冷陰極管の太さが３ｍｍ、冷陰極管の相互間隔（中心間距離）が２４ｍｍ、冷陰極管の上端と光拡散シートＳ１の下面との距離が１３ｍｍ、凹部１の傾斜面１ａの傾斜角θが５５°である場合は、光源上領域Ａ１の幅寸法Ｗ１が略９ｍｍ、光源間領域Ａ２の幅寸法Ｗ２が略１５ｍｍとなり、光源上領域Ａ１の幅寸法Ｗ１は、冷陰極管の幅寸法（太さ）の略３倍で光源間領域Ａ２の幅寸法Ｗ２の略０．６倍となる。

従って、光源上領域Ａ１の幅寸法Ｗ１を、上記のように線状光源Ｌの幅寸法より広く且つ光源間領域Ａ２の幅寸法Ｗ２より狭く設定して、この光源上領域Ａ１に上記の倒立正四角錐形の凹部１を縦横に配列して形成すると、この光拡散シートＳ１をバックライトユニットに組み込んで下方の線状光源Ｌ（冷陰極管）から光を照射したときに、図１０に概念的に示すように、凹部１の４つの傾斜面１ａのうち、上辺が線状光源Ｌの長さ方向に対して直交する２つの傾斜面１０ａ，１０ａで屈折されて出てくる光の方向（水平面内における方向）が矢印で示すように線状光源Ｌに沿う方向となり、これらの傾斜面１０ａ，１０ａから光が線状光源Ｌの上方に放出されるため、光源上領域Ａ１の輝度が向上して光源間領域Ａ２の輝度と殆ど変わらなくなる。それ故、光源上領域Ａ１と光源間領域Ａ２とで明暗の縞が生じなくなり、光拡散シートＳ１の輝度の均斉度が向上するので、従来のように光拡散フィルムを複数枚重ねて輝度の均斉度を向上させることが不要となり、その分だけ組立工数とコストの低減を図ることが可能となる。

光源上領域Ａ１の凹部１は、この実施形態では厳密に縦横に配列して形成されているが、凹部１を厳密に縦横に配列して形成する必要は必ずしもなく、傾斜面１０ａ、１０ａによって光を線状光源Ｌにほぼ沿った方向に出光できる程度に凹部１を５°程度までの若干の角度をもって斜列状に配列形成してもよい。

また、光源間領域Ａ２の凹部１は、この実施形態では４５°の角度をもって斜列状に配列して形成されているが、４５°に限定されるものではなく、３０〜６０°程度の角度をもって斜列状に配列形成されていればよい。

更に、この実施形態の光拡散シートＳ１は倒立正四角錐形の凹部１を形成しているが、倒立正四角錐形以外の倒立四角錐形、例えば倒立長四角錐形の凹部１を形成してもよい。また、この実施形態の光拡散シートＳ１は、光源上領域Ａ１と光源間領域Ａ２の双方に同じ大きさ、同じ傾斜角、同じ倒立正四角錐形の凹部１を形成しているが、光源上領域Ａ１と光源間領域Ａ２とで凹部１の大きさを異ならせたり、凹部１の形状を異ならせたり、傾斜面の傾斜角θを１５〜６５°の範囲内で適当に異ならせても勿論よい。また、凹部１は、この実施形態の光拡散シートＳ１のように、隙間をあけないで連続して縦横又は斜列状に配列、形成することが好ましいが、光拡散の妨げとならない程度に小さな間隔をあけて凹部１を縦横又は斜列状に配列、形成してもよい。

図４は本発明のバックライトユニットに組み込まれる他の実施形態の光拡散シートの光源上領域を前方斜め上から見た部分断面図、図５は同光拡散シートの光源間領域を前方斜め上から見た部分断面図である。

この光拡散シートＳ２は、図４に示すようにシート上面の光源上領域Ａ１に倒立截頭正四角錐形の凹部１を縦横に配列して形成すると共に、図５に示すようにシート上面の光源間領域Ａ２に倒立截頭正四角錐形の凹部１を４５°の角度をもって斜列状に配列して形成したものである。

ここで、倒立截頭正四角錐形とは、倒立した正四角錐の下部の頭頂部を水平に截断した形状をいうが、截断面は平坦面でも凹曲面でもよい。この截断面の大きさ（面積）は、凹部１の開口面積の１／４以下とすることが好ましく、１／４より大きくなると、傾斜面１ａによる光拡散作用や拡散光の指向性が不十分になるといった不都合を生じる。截断面のより好ましい大きさは、凹部１の開口面積の１／９〜１／２５である。
また、光源上領域Ａ1の凹部１のみを倒立截頭正四角錐形とし、光源間領域Ａ２の凹部１を倒立正四角錐形としたり、その逆に、光源上領域Ａ１の凹部１のみを倒立正四角錐形とし、光源間領域Ａ２の凹部１を倒立截頭正四角錐形とすることも可能である。

この光拡散シートＳ２の凹部１の傾斜面１ａの傾斜角θ、凹部１の一辺（上辺）の長さ、光源上領域Ａ１の幅寸法Ｗ１、光源間領域Ａ２の幅寸法Ｗ２、その他の構成は、前記の光拡散シートＳ１と同様であるから、説明を省略する。

このような光拡散シートＳ２も、光源上領域Ａ１に縦横に配列して形成された截頭正四角錐形の凹部１の傾斜面１０ａ，１０ａ、即ち、上辺が線状光源Ｌの長さ方向に対して直交する２つの傾斜面１０ａ，１０ａによって光が線状光源Ｌの上方に放射され、光源上領域Ａ１の輝度が高くなって光源間領域Ａ２の輝度とほぼ同じ輝度となるため、輝度の均斉度が向上する。従って、この光拡散シートＳ２を線状光源の上側に配置したバックライトユニットも、従来の光拡散シートを線状光源の上側に配置したバックライトユニットのように光拡散フィルムを複数枚重ねて輝度の均斉度を向上させることが不要となるので、その分だけ組立工数とコストの低減を図ることができる。

図６は本発明のバックライトユニットに組み込まれる更に他の実施形態の光拡散シートの光源上領域を前方斜め上から見た部分断面図、図７は同光拡散シートの光源間領域を前方斜め上から見た部分断面図である。

この光拡散シートＳ３は、図６に示すように、シート上面の光源上領域Ａ１に正四角錐形の凸部２を縦横に配列して形成すると共に、図７に示すように、シート上面の光源間領域Ａ２に正四角錐形の凸部２を４５°の角度をもって斜列状に配列して形成したものである。

この凸部２の傾斜面２ａのシート上面に対する傾斜角θは、前記凹部１の傾斜面１ａの傾斜角と同様に１５〜６５°、好ましくは３０〜６０°に設定される。また、この凸部２の大きさも、前記凹部１と同様、その底辺の長さが３０〜６００μｍ、好ましくは１００〜５００μｍに設定される。

この光拡散シートＳ３の光源上領域Ａ１の幅寸法けＷ１、光源間領域Ａ２の幅寸法Ｗ２、その他の構成は、前記の光拡散シートＳ１，Ｓ２と同様であるから、説明を省略する。

このような光拡散シートＳ３も、光源上領域Ａ１に縦横に配列して形成された正四角錐形の凸部２の傾斜面２０ａ，２０ａ、即ち、底辺が線状光源Ｌの長さ方向に対して直交する２つの傾斜面２０ａ，２０ａによって光が線状光源Ｌの上方に放射され、光源上領域Ａ１の輝度が高くなって光源間領域Ａ２の輝度とほぼ同じ輝度となるため、輝度の均斉度が向上する。従って、この光拡散シートＳ３を線状光源の上側に配置したバックライトユニットも、光拡散フィルムを複数枚重ねて輝度の均斉度を向上させることが不要となるので、その分だけ組立工数とコストの低減を図ることができる。

図８は本発明のバックライトユニットに組み込まれる更に他の実施形態の光拡散シートの光源上領域を前方斜め上から見た部分断面図、図９は同光拡散シートの光源間領域を前方斜め上から見た部分断面図である。

この光拡散シートＳ４は、図８に示すように、シート上面の光源上領域Ａ１に截頭正四角錐形の凸部２を縦横に配列して形成すると共に、図９に示すように、シート上面の光源間領域Ａ２に截頭正四角錐形の凸部２を４５°の角度をもって斜列状に配列して形成したものである。

ここで、截頭正四角錐形とは、正四角錐の頭頂部を水平に截断した形状をいうが、截断面は平坦面でも凸曲面でもよい。この截断面の大きさ（面積）は、凸部２の底面積の１／４以下とすることが好ましく、１／４より大きくなると、傾斜面２ａによる光拡散作用や拡散光の指向性が不十分になるといった不都合を生じる。截断面のより好ましい大きさは凸部２の底面積の１／９〜１／２５である。

この光拡散シートＳ４の凸部２の傾斜面２ａの傾斜角θ、凸部２の一辺（底辺）の長さ、光源上領域Ａ１の幅寸法Ｗ１、光源間領域Ａ２の幅寸法Ｗ２、その他の構成は、前記の光拡散シートＳ３と同様であるから、説明を省略する。

このような光拡散シートＳ４も、光源上領域Ａ１に縦横に配列して形成された截頭正四角錐形の凸部２の傾斜面２０ａ，２０ａ、即ち、底辺が線状光源Ｌの長さ方向に対して直交する２つの傾斜面２０ａ，２０ａによって光が線状光源Ｌの上方に放射され、光源上領域Ａ１の輝度が高くなって光源間領域Ａ２の輝度とほぼ同じ輝度となるため、輝度の均斉度が向上する。従って、この光拡散シートＳ４を線状光源の上側に配置したバックライトユニットも、光拡散フィルムを複数枚重ねて輝度の均斉度を向上させることが不要となるので、その分だけ組立工数とコストの低減を図ることができる。

上記の光拡散シートＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４はいずれも光拡散剤を含んでいないが、場合によっては、光拡散剤をシート全体に含有させたり、シートの上下表層部を除く芯層部に光拡散剤を含有させることによって、光拡散作用を更に高めたり、輝度の均斉度を更に向上させるようにしてもよい。その場合、光拡散剤の含有率が高すぎると、拡散光の指向性や輝度が却って低下するので、含有率は６質量％以下、好ましくは４質量％以下、更に好ましくは１質量％以下にするのがよい。

光拡散剤としては、光拡散シートＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４との光屈折率が異なる無機質粒子、金属酸化物粒子、有機ポリマー粒子が単独で又は組合わせて使用される。即ち、無機質粒子としては、ガラス［Ａガラス（ソーダ石灰ガラス）、Ｃガラス（硼珪酸ガラス）、Ｅガラス（低アルカリガラス）］、シリカ、マイカ、合成マイカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、タルク、モンモリロナイト、カオリンクレー、ベントナイト、ヘクトライト、シリコーン等の粒子が使用される。そして、金属酸化物としては、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ等の粒子が、また、有機ポリマー粒子としては、アクリルビーズ、スチレンビーズ、ベンゾグアナミン等の粒子が使用される。

これらの光拡散剤は、その平均粒子径が０．１〜１００μｍ、好ましくは０．５〜５０μｍ、更に好ましくは１〜３０μｍであるものが使用される。粒径が０．１μｍより小さいと、凝集しやすいため分散性が悪く、均一に分散できたとしても光の波長の方が大きいので光散乱効率が悪くなる。それゆえ、０．５μｍ以上の、更には１μｍ以上の大きさの粒子が好ましいのである。一方、粒径が１００μｍより大きいと、光散乱が不均一になったり、光線透過率が低下したり、粒子が肉眼で見えたりするようになる。それゆえ、５０μｍ以下の、更には３０μｍ以下の粒子が好ましいのである。

以上の光拡散シートは、透光性の熱可塑性樹脂をシート状に押出成形し、これをエンボス加工してシート上面の光源上領域に前記の凹部１や凸部２を縦横に配列形成すると共に、シート上面の光源間領域に前記の凹部１や凸部２を斜列状に配列形成することによって、効率良く量産することができる。また、射出成形やプレス成形の手段によっても製造することができる。

図１２は前記の光拡散シートを組み込んだ本発明の直下ライト方式のバックライトユニットの一実施形態を示す概略説明図、図１３は前記の光拡散シートを組み込んだ本発明の直下ライト方式のバックライトユニットの他の実施形態を示す概略説明図である。

図１２のバックライトユニットＢＬＵは、所定の間隔（例えば２４ｍｍ）をあけて線状光源Ｌ（例えば直径３ｍｍの冷陰極管）を平行に複数本配置し、その下方（背後）から両側にかけて光反射板３を設けると共に、線状光源Ｌの上方（前方）に光拡散シートＳ（前述した光拡散シートＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のいずれか一つ）を所定の上下間隔（例えば線状光源Ｌの上端からシート下面までの間隔が１３ｍｍ程度）をあけて配置したものである。このバックライトユニットＢＬＵでは、本発明の光拡散シートＳがそれ単独で充分な平均輝度と均斉度を有するため、従来のバックライトユニットで必須とされる光拡散フィルムが省略されており、このように光拡散フィルムが省略されていても、後述の実施例１−１のデータで裏付けられるように、実用上充分な平均輝度と均斉度を得ることができる。従って、このバックライトユニットＢＬＵは、光拡散フィルムがない分だけ、組立工数とコストの低減を図ることができる。

また、図１３の直下ライト方式のバックライトユニットＢＬＵは、上記図１２のバックライトユニットの光拡散シートＳの上に、凹凸粗面を形成したり、光拡散剤を含有する従来の光拡散フィルムＦを一枚重ねたものである。このバックライトユニットＢＬＵのように、本発明の光拡散シートＳの上に従来の光拡散フィルムＦを１枚重ねると、後述の実施例１−２のデータで裏付けられるように、従来の光拡散シートを組み込んだ直下ライト方式のバックライトユニットでは得ることのできない優れた平均輝度と均斉度を得ることができ、しかも、従来の光拡散フィルムＦの使用枚数が１枚ですむから、使用枚数を減少分だけ組立工数とコストの低減を図ることができる。
なお、これらの直下ライト式のバックライトユニットには光拡散フィルムの上方に真上方向への出光の指向性を向上させるためのレンズフィルム、輝度向上フィルムなどを設置することも可能である。

次に、本発明のバックライトユニットに組み込まれる光拡散シートの効果を裏づける更に具体的な実施例と比較例を説明する。

［実施例１−１］
縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリカーボネートシートをプレス金型でプレス成形することによって、傾斜面の傾斜角が５５°の倒立正四角錐形の凹部（一辺の長さ１２０μｍ）を隙間なく縦横に配列形成した９ｍｍ幅の光源上領域と、上記凹部を４５°の角度をもって隙間なく斜列状に配列形成した１５ｍｍ幅の光源間領域とを交互にシート上面に設けた光拡散シートを製作した。

次に、２４ｍｍの間隔をあけて平行に並べた複数本の冷陰極管（太さ３ｍｍ）の上に、上記の光拡散シートを、その光源上領域の真中が冷陰極管の真上に位置するように１３ｍｍの上下間隔をあけて設置し、色彩輝度計ＢＭ−７［（株）トプコン製］を用いて、測定距離５００ｍｍ、視野角１°で、光拡散シートの光源上領域の輝度（冷陰極管の真上の輝度）と、光源間領域の輝度（冷陰極管と冷陰極管の中間の輝度）を測定した。

その結果、下記の表１に示すように光源上領域の輝度は５８９６ｃｄ／ｍ^２、光源間領域の輝度は５９９７ｃｄ／ｍ^２であり、平均輝度は５９４７ｃｄ／ｍ^２であった。また、光源上領域の輝度と光源間領域の輝度の比を「均斉度」という概念でとらえ、輝度の高い方を分母、輝度の低い方を分子にして均斉度を算出したところ、下記の表１に示すように、この光拡散シートの均斉度は９５．６％であった。

［実施例１−２］
実施例１−１で得た光拡散シートの上に、凹凸粗面を形成した厚さ１３０μｍのポリエステル樹脂製の光拡散フィルムを１枚重ね、実施例１−１と同様に光源上領域の輝度と光源間領域の輝度を測定して、平均輝度と均斉度を求めた。その結果、下記の表１に示すように、光源上輝度は６１２４ｃｄ／ｍ^２、光源間領域の輝度は６２４１ｃｄ／ｍ^２、平均輝度は６１８３ｃｄ／ｍ^２、均斉度は９８．１％であった。

［比較例１−１］
縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリカーボネートシートをプレス金型でプレス成形することによって、シート上面の全体にわたって、傾斜面の傾斜角が５５°の倒立正四角錐形の凹部（一辺の長さ１２０μｍ）を４５°の角度をもって隙間なく斜列状に配列形成した光拡散シートを製作した。この光拡散シートについて、実施例１−１と同様に、冷陰極管の真上の領域の輝度と、冷陰極管相互間の領域の輝度を測定して、平均輝度と均斉度を求めたところ、下記の表１に示すように、冷陰極管の真上の輝度は５３３５ｃｄ／ｍ^２、冷陰極管相互間の領域の輝度は５９２１ｃｄ／ｍ^２、平均輝度は５６２８ｃｄ／ｍ^２、均斉度は８８．０％であった。

［比較例１−２］
比較例１−１で得た光拡散シートの上に、実施例１−２で使用した光拡散フィルムを１枚重ね、実施例１−１と同様に、冷陰極管の真上の領域の輝度と、冷陰極管相互間の領域の輝度を測定して、平均輝度と均斉度を求めたところ、下記の表１に示すように、冷陰極管の真上の領域の輝度は５９３０ｃｄ／ｍ^２、冷陰極管相互間の領域の輝度は６１２０ｃｄ／ｍ^２、平均輝度は６０２５ｃｄ／ｍ^２、均斉度は９６．９％であった。

［比較例２−１］
光拡散剤としてアクリルビーズを４質量％含んだポリカーボネート樹脂を押出成形して、表面が平坦な厚さ２ｍｍのアクリルビーズ入り光拡散シートを作製した。この光拡散シートについて、実施例１−１と同様に、冷陰極管の真上の領域の輝度と、冷陰極管相互間の領域の輝度を測定して、平均輝度と均斉度を求めたところ、下記の表１に示すように、冷陰極管の真上の領域の輝度は４９８８ｃｄ／ｍ^２、冷陰極管相互間の領域の輝度は５０３３ｃｄ／ｍ^２、平均輝度は５０１４ｃｄ／ｍ^２、均斉度は９９．１％であった。

［比較例２−２］
比較例２−１で得たアクリルビーズ入り光拡散フィルムの上に、実施例１−２で使用した光拡散フィルムを２枚重ね、実施例１−１と同様に、冷陰極管の真上の領域の輝度と、冷陰極管相互間の領域の輝度を測定して、平均輝度と均斉度を求めたところ、下記の表１に示すように、冷陰極管の真上の領域の輝度は５８８４ｃｄ／ｍ^２、冷陰極管相互間の領域の輝度は５８７７ｃｄ／ｍ^２、平均輝度は５８８０ｃｄ／ｍ^２、均斉度は９９．９％であった。

この表１を見ると、倒立正四角錐形の凹部をシート上面全体に亘って斜列状に配列、形成した比較例１−１の光拡散シートは、冷陰極管の真上の領域の輝度（光源上領域の輝度）が、冷陰極管相互間の領域の輝度（光源間領域の輝度）よりかなり低く、輝度の均斉度が８８．０％と劣っており、平均輝度も５６２８ｃｄ／ｍ^２と高くないので、この光拡散シートを単独で使用することは難しいが、比較例１−２のように光拡散フィルムを一枚重ねると、平均輝度も均斉度も向上するので、実用できることが分かる。

また、比較例２−１のアクリルビーズ入りの光拡散シートは、輝度の均斉度に優れるものの、平均輝度が５０１４ｃｄ／ｍ^２と低いため、これ単独で使用することは難しいが、比較例２−２のように光拡散フィルムを二枚重ねると、平均輝度が５８８０ｃｄ／ｍ^２と大幅に向上するので、実用できることが分かる。

これに対し、倒立正四角錐形の凹部を縦横に配列形成した光源上領域と、該凹部を斜列状に配列形成した光源間領域とを有する本発明の実施例１−１の光拡散シートは、光源上領域の輝度が向上して光源間領域の輝度に近い輝度となり、均斉度が９５．６％、平均輝度が５９４７ｃｄ／ｍ^２と高いため、これ単独でも充分実用できることが分かる。従って、比較例１−１、比較例２−１の光拡散シートに比べて、１〜２枚の光拡散フィルムが不要となるので、その分だけ組立工数やコストの低減を図ることができる。そして、実施例１−２のように光拡散フィルムを一枚重ねると、平均輝度が６１８３ｃｄ／ｍ^２、均斉度が９８．１％と更に向上し、比較例の光拡散シートでは得ることのできない優れた光拡散性能を発揮することが分かる。

本発明のバックライトユニットに組み込まれる光拡散シートの一実施形態を示す模式平面図である。同光拡散シートの光源上領域を前方斜め上から見た部分断面図である。同光拡散シートの光源間領域を前方斜め上から見た部分断面図である。本発明のバックライトユニットに組み込まれる他の実施形態の光拡散シートの光源上領域を前方斜め上から見た部分断面図である。同光拡散シートの光源間領域を前方斜め上から見た部分断面図である。本発明のバックライトユニットに組み込まれる更に他の実施形態の光拡散シートの光源上領域を前方斜め上から見た部分断面図である。同光拡散シートの光源間領域を前方斜め上から見た部分断面図である。本発明のバックライトユニットに組み込まれる更に他の実施形態の光拡散シートの光源上領域を前方斜め上から見た部分断面図である。同光拡散シートの光源間領域を前方斜め上から見た部分断面図である。倒立正四角錐形の凹部を縦横に配列して形成した光源上領域の輝度が向上する作用説明図である。正四角錐形の凸部を斜列状に配列して形成した光源上領域の輝度が低下する作用説明図である。本発明に係る直下ライト方式のバックライトユニットの一実施形態を示す概略説明図である。本発明に係る直下ライト方式のバックライトユニットの他の実施形態を示す概略説明図である。

符号の説明

Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４光拡散シート
１凹部
１ａ凹部の傾斜面
１０ａ上辺が線状光源の長さ方向と直交する傾斜面
２凸部
２ａ凸部の傾斜面
２０ａ底辺が線状光源の長さ方向と直交する傾斜面
Ａ１光源上領域
Ａ２光源間領域
Ｌ線状光源
θ シート上面に対する傾斜面の傾斜角
ＢＬＵ直下ライト方式のバックライトユニット
Ｆ光拡散フィルム

Claims

一定間隔をあけて平行に配設された複数の縦方向又は横方向の線状光源と、その上側に配置され、出光面となるシート上面に倒立四角錐形又は倒立截頭四角錐形の小さな凹部が多数形成された透光性樹脂製の光拡散シートとを備えた、直下ライト方式のバックライトユニットであって、光拡散シート上面におけるそれぞれの線状光源の上方の光源上領域には、上記凹部が縦横に配列されて形成されており、光拡散シート上面におけるそれぞれの線状光源間の上方の光源間領域には、上記凹部が斜列状に配列されて形成されていることを特徴とするバックライトユニット。
一定間隔をあけて平行に配設された複数の縦方向又は横方向の線状光源と、その上側に配置され、出光面となるシート上面に四角錐形又は截頭四角錐形の小さな凸部が多数形成された透光性樹脂製の光拡散シートとを備えた、直下ライト方式のバックライトユニットであって、光拡散シート上面におけるそれぞれの線状光源の上方の光源上領域には、上記凸部が縦横に配列されて形成されており、光拡散シート上面におけるそれぞれの線状光源間の上方の光源間領域には、上記凸部が斜列状に配列されて形成されていることを特徴とするバックライトユニット。
シート上面における光源上領域が、線状光源の幅寸方より広く光源間領域の幅寸法より狭い幅寸法を有する請求項１又は請求項２に記載のバックライトユニット。
シート上面に対する上記凹部の傾斜面の傾斜角が１５〜６５°である請求項１に記載のバックライトユニット。
シート上面に対する上記凸部の傾斜面の傾斜角が１５〜６５°である請求項２に記載のバックライトユニット。