JP2002303708A

JP2002303708A - 光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニット

Info

Publication number: JP2002303708A
Application number: JP2001108189A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Okabe; 元彦岡部
Original assignee: Keiwa Inc
Current assignee: Keiwa Inc
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-18
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP3549491B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性
を有し、表面への印刷適性に優れる光拡散シート、及
び、この光拡散シートを用いて輝度を向上し、正確な輝
度防止印刷による輝度の均一化の促進が可能なバックラ
イトユニットの提供を目的とするものである。【解決手段】透明な基材層２と光拡散層３とを備える
光拡散シート１であって、この光拡散層３がバインダー
４とこのバインダー４中に離間状態で分散する光拡散剤
５とを有することを特徴とするものである。この光拡散
剤５のバインダー４に対する質量比としては０．５％以
上８％以下、光拡散剤５の平均密度としては５０コ／mm
^２以上５００コ／mm^２以下、光拡散剤５の平均粒径とし
ては３μｍ以上２５μｍ以下が好適である。

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用いられる光拡散シートと、こ
の光拡散シートを用いたバックライトユニットとに関す
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
面側にエッジライト型、直下型等のバックライトユニッ
トが装備されている。かかるエッジライト型のバックラ
イトユニット２０は、基本的には図３（ａ）に示すよう
に、光源としての線状のランプ２１と、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２２と、導
光板２２の表面側に配設される光拡散シート２３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。

【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裏面の反射ドット又は反射シート
（図示していない）で反射され、導光板２２表面から出
射される。導光板２から出射した光線は光拡散シート２
３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表面に形成されたプリズム部２４ａ
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２１から出射された光線
が、光拡散シート２３によって拡散され、またプリズム
シート２４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２４の集光特性の緩和やプリズム部２４ａの保護又
は偏光板等の液晶パネルとプリズムシート２４とのステ
ィッキングの防止を目的として、プリズムシート２４の
表面側にさらに光拡散シートが配設されている。

【０００５】この光拡散シート２３及びプリズムシート
２４の直上に配設される光拡散シートは、同様のものが
用いられており、図３（ｂ）に示すように、基材層２６
と光拡散層２７とが積層され、この光拡散層２７が合成
樹脂製のバインダー２８中に合成樹脂製、ガラス製等の
ビーズ２９が分散した構造のものが一般的に用いられて
いる。

【０００６】かかる光拡散層２７は、光拡散性を高める
べく、バインダー２８に対するビーズ２９の配合質量比
が通常１０％以上とされており、その結果、バインダー
２８中にビーズ２９が近接した状態で充填された構造で
ある。かかる光拡散層２７の構造はプリズムシート２４
の直上に配設される光拡散シートでも同じである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記バックライトユニ
ット２０において、今日、導光板２２、プリズムシート
２４等の拡散性、法線方向への屈折性等の性能向上に伴
い、光拡散シート２３に従来と同様の高い光拡散性が要
求されない場合もでてきている。

【０００８】特に、入射光線がほぼ均一に拡散され略法
線方向に向いているプリズムシート２４の直上に配設さ
れる光拡散シートや、直下型のバックライトユニットの
表面側に配設される光拡散シートにおいては、高い光拡
散性によって逆に輝度の低下を招来するおそれがある。

【０００９】また、バックライトユニット２０において
は、その構造上、ランプ２１に沿う帯域やランプ２１と
対偶する帯域に輝線が発生するため、光拡散シート２３
やプリズムシート２４の輝線発生帯域に遮光のためのグ
ラデーション印刷を施し、輝度の均一化を図っている。
かかる印刷はバックライトユニット２０のできるだけ表
層側に施す方が効果的であるが、プリズムシート２４や
光拡散シート２３の表面は凹凸が比較的大きく、正確な
グラデーション印刷が困難である。

【００１０】本発明はこれらの不都合に鑑みてなされた
ものであり、光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散
性を有し、表面への印刷適性に優れる光拡散シート、及
び、この光拡散シートを用いて輝度を向上し、正確な輝
度防止印刷による輝度の均一化の促進が可能なバックラ
イトユニットの提供を目的とするものである。

【００１１】

【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、光拡散層と基材層とを備える光拡散
シートであって、この光拡散層がバインダーとこのバイ
ンダー中に離間状態で分散する光拡散剤とを有すること
を特徴とするものである。

【００１２】当該光拡散シートによれば、光拡散層の光
拡散剤がバインダー中に離間状態で分散していることか
ら、光拡散剤の密度が小さく、今日のバックライトユニ
ットの光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性を奏
することができる。かかる必要かつ十分な光拡散性を示
す具体的なヘイズ値としては５％以上２０％以下が好適
である。また、光拡散剤が離間状態で分散しているた
め、光拡散層の表面の平滑性が格段に向上し、当該光拡
散シート表面に輝度防止等のための正確なグラデーショ
ン印刷等が可能になる。また、光拡散剤の密度が小さい
とはいえ、当該光拡散シートの表面にはある程度の凹凸
が形成されるため、表面側に配設されるシート（例えば
液晶パネル、プリズムシート等）とのスティッキング防
止作用を十分に奏することができ、その結果、バックラ
イトユニットにおいてプリズムシートの表面側に配設さ
せる表面側の光拡散シートとして特に好適となる。さら
に、光拡散剤が密に充填されている従来の光拡散シート
に比べて当該光拡散シートの厚さが低減される。

【００１３】当該光拡散シートにおいて、上記光拡散剤
のバインダーに対する質量比としては０．５％以上８％
以下、上記光拡散剤の平均密度としては５０コ／mm^２以
上５００コ／mm^２以下、上記光拡散剤の平均粒径として
は３μｍ以上２５μｍ以下が好適である。このように光
拡散剤の質量比、平均密度又は平均粒径を上記範囲とす
ることで、光拡散層における光拡散剤の離間状態が達成
され、上記必要かつ十分な光拡散性、表面の平滑性及び
薄型化を効果的に促進することができる。

【００１４】上記光拡散剤としてビーズを用いるとよ
い。かかるビーズは球状で光拡散性が高く、少量の配合
でも効果的に光拡散性を奏することができるため、上記
必要かつ十分な光拡散性のために必要なビーズの配合比
が低減でき、その結果、光拡散剤の離間状態を拡大する
ことができ、上記光拡散シート表面の平滑性及び薄型化
をより促進することができる。

【００１５】また、上記基材層における光拡散層と反対
側に、バインダー中にビーズが分散するスティッキング
防止層をさらに備えるとよい。この手段によれば、当該
光拡散シートと重ねられる導光板、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。

【００１６】従って、ランプから発せられる光線を分散
させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニ
ットにおいて、当該光拡散シートを備えると、当該光拡
散シートの必要かつ十分な光拡散性により、過剰な拡散
に起因する輝度の低下を防止し、従来の光拡散シートを
備えるバックライトユニットよりも輝度を向上させるこ
とができる。また、当該光拡散シートをプリズムシート
の表面側に配設するバックライトユニットによれば、表
面側の液晶パネルとのスティッキングを効果的に防止す
ることができる。また、正確な輝度防止印刷によって輝
度の均一化を促進することができる。さらに、当該光拡
散シートの厚さの低減によってバックライトユニットの
薄型化が促進される。

【００１７】以上の観点から、当該光拡散シートは、プ
リズムシートの表面側に配設される光拡散シートに好適
である。

【００１８】

【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２は図１
の光拡散シートとは異なる形態の光拡散シートを示す模
式的断面図である。

【００１９】図１の光拡散シート１は、基材層２と、こ
の基材層２の表面に設けられた光拡散層３とから構成さ
れている。

【００２０】基材層２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２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２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２の厚みが
上記範囲未満であると、光拡散層３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２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。

【００２１】光拡散層３は、バインダー４と、このバイ
ンダー４中に離間状態で分散する光拡散剤５とから構成
されている。このように分散した光拡散剤５により、こ
の光拡散層３を裏側から表側に透過する光線を略均一に
拡散させることができる。また、光拡散剤５の上端をバ
インダー４から突出させることで、光線をより良く拡散
させることができる。なお、光拡散層３の厚み（光拡散
剤５を除いたバインダー４部分の厚み）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。

【００２２】バインダー４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。このバインダー４中
には、上記のポリマーの他、例えば、補強充填剤、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４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。

【００２３】光拡散剤５は、光線を拡散させる性質を有
する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーに大別さ
れる。無機フィラーとしては、具体的には、シリカ、水
酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化
バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合
物を用いることができる。有機フィラーの具体的な材料
としては、アクリル、アクリロニトリル、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、ポリアミド等を用いることができる。

【００２４】光拡散剤５の形状は、特に限定されるもの
ではなく、例えば球状、立方状、針状、棒状、紡錘形
状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、中でも光拡
散性に優れる球状のビーズが好ましい。

【００２５】光拡散剤５のバインダー４に対する質量比
の下限としては０．５％、特に２％が好ましい。一方、
光拡散剤５の当該質量比の上限としては、８％、特に５
％が好ましい。光拡散剤５の当該質量比を上記範囲とす
ることで、今日のバックライトユニットに適用する光拡
散シートとして必要かつ十分な光拡散性の範囲内で、で
きるだけ光拡散性を低減することができ、その結果、上
記輝度の向上、平滑性及び薄型化を効果的に促進するこ
とができる。

【００２６】光拡散剤５の平均密度の下限としては５０
コ／mm^２、特に１００コ／mm^２が好ましい。一方、光拡
散剤５の当該平均密度の上限としては５００コ／mm^２、
特に４００コ／mm^２、さらに３００コ／mm^２が好まし
い。上記質量比と同様に、光拡散剤５の平均密度を上記
範囲とすることで、今日のバックライトユニットに適用
する光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性の範囲
内で、できるだけ光拡散性を低減することができ、その
結果、上記輝度の向上、平滑性及び薄型化を効果的に促
進することができる。

【００２７】光拡散剤５の平均粒径の下限としては３μ
ｍ、特に５μｍ、さらに８μｍが好ましい。一方、光拡
散剤５の当該平均粒径の上限としては２５μｍ、特に２
０μｍ、さらに１５μｍが好ましい。これは、光拡散剤
５の平均粒径が上記範囲未満であると、光拡散剤５によ
って形成される光拡散層３表面の凹凸が小さくなり、光
拡散シートとして必要な光拡散性を満たさないおそれが
あり、逆に、光拡散剤５の平均粒径が上記範囲を越える
と、光拡散シート１の厚さが増大し、かつ、均一な拡散
が困難になることからである。

【００２８】当該光拡散シート１のヘイズ値の下限とし
ては５％、特に７％、さらに１０％が好ましい。一方、
当該ヘイズ値の上限としては２０％、特に１８％、さら
に１５％が好ましい。なお、本明細書中の「ヘイズ値」
は、ＪＩＳ−Ｋ−６７１４に準拠して測定された値であ
る。当該光拡散シート１の上記範囲のヘイズ値が、前述
のように今日のバックライトユニットに適用する光拡散
シートとして必要かつ十分な光拡散性を示す。

【００２９】当該光拡散シート１の製造方法は、バイン
ダー４を構成する樹脂組成物に光拡散剤５を混合するこ
とで光拡散層用塗工液を製造する工程と、この光拡散層
用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光拡散層３
を積層する工程とを主工程とする。

【００３０】当該光拡散シート１によれば、光拡散層３
がバインダー４中に光拡散剤５が離間状態で分散する構
造となり、その結果、（ａ）今日のバックライトユニッ
トの光拡散シートとして必要かつ十分な光拡散性とし、
過剰拡散を防止することができる、（ｂ）光拡散層３の
表面の平滑性が格段に向上し、当該光拡散シート１表面
に輝度防止等のための正確なグラデーション印刷等が可
能になる、（ｃ）液晶パネル等とのスティッキングを防
止することができる、（ｄ）従来の光拡散シートと比較
して当該光拡散シート１の厚さを低減することができ
る、等の効果が奏される。

【００３１】図２の光拡散シート１１は、基材層２と、
この基材層２の表側に設けられた光拡散層３と、基材層
２の裏面に設けられたスティッキング防止層１２とから
構成されている。基材層２及び光拡散層３の構成は、図
１に示された実施形態のものと同じであるため、同一番
号を付して説明を省略する。従って、当該光拡散シート
１１も、光拡散層３の離間状態で分散する光拡散剤によ
って可能な限り低減された光拡散性及び印刷に好適な表
面平滑性を奏し、厚さを低減化を促進することができ
る。

【００３２】スティッキング防止層１２は、バインダー
１３と、このバインダー１３中に分散するビーズ１４と
から構成されている。バインダー１３の材質は光拡散層
３に用いられているものと同じであり、ビーズ１４の材
質は光拡散層３の光拡散剤５と同様である。スティッキ
ング防止層１２の厚み（ビーズ１４を除いたバインダー
１３部分の厚み）は特には限定されないが、例えば１μ
ｍ以上１０μｍ以下程度とされている。

【００３３】ビーズ１４の配合量は比較的少量とされて
いるので、ビーズ１４は互いに離間してバインダー１３
中に分散している。そして、ビーズ１４の多くはその下
端がバインダー１３からごく少量突出している。この光
拡散シート１１を導光板（図３（ａ）参照）と積層する
と、突出したビーズ１４の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
当接することがなく、また当該光拡散シート１１をプリ
ズムシートの表面側に積層した場合もプリズム部の稜線
と線で接することがなく点で当接する。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やプリズム
シートのプリズム部の稜線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。

【００３４】当該光拡散シート１１の製造方法は、バイ
ンダー４を構成する樹脂組成物に光拡散剤５を混合する
ことで光拡散層用塗工液を製造する工程と、この光拡散
層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光拡散層
３を積層する工程と、バインダー１３を構成する樹脂組
成物にビーズ１４を混合することでスティッキング防止
層用塗工液を製造する工程と、このスティッキング防止
層用塗工液を基材層２の裏面に塗工することでスティッ
キング防止層１２を積層する工程とを主工程とする。

【００３５】従って、図３（ａ）に示すようなバックラ
イトユニット２０に図１又は図２の光拡散シート１、１
１を使用すると、当該光拡散シート１、１１の低い光拡
散性により輝度が向上する。また、当該光拡散シート
１、１１の表面平滑性によって正確な輝度防止印刷が可
能となり、輝度の均一化を促進することができる。さら
に、プリズムシート２４の表面側に当該光拡散シート
１、１１を配設すると、バックライトユニット２０の表
面側に配設される液晶パネルとプリズムシート２４のプ
リズム部２４ａとのスティッキングの問題が解消され
る。また、当該光拡散シート１、１１の厚さの低減によ
ってバックライトユニット２０の薄型化が促進される。

【００３６】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、基材層２、光拡
散層３及びスティッキング防止層１２以外に他の光学的
機能層（例えば、異方性拡散層、プリズム層等）を備え
ることも可能である。

【００３７】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、
この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈され
るべきものではないことはもちろんである。

【００３８】［実施例１］バインダーとしてアクリル樹
脂（日本触媒（株）社製「ユーダブルＳ−２８４
０」）、光拡散剤として平均粒径８μｍのアクリルビー
ズ（積水化成品工業（株）社製「ＭＢＸ−８」）を用
い、バインダーに対するビーズの質量比が０．３％とな
るよう混合して光拡散層用樹脂組成物を作り、この樹脂
組成物を厚さ１００μｍの透明ポリエステル製の基材層
の表面に塗工することで実施例１の光拡散シートを得
た。

【００３９】［実施例２］バインダーに対する光拡散剤
の質量比を０．５％とした以外は上記実施例１と同様に
して実施例２の光拡散シートを得た。

【００４０】［実施例３］バインダーに対する光拡散剤
の質量比を２％とした以外は上記実施例１と同様にして
実施例３の光拡散シートを得た。

【００４１】［実施例４］バインダーに対する光拡散剤
の質量比を５％とした以外は上記実施例１と同様にして
実施例４の光拡散シートを得た。

【００４２】［実施例５］バインダーに対する光拡散剤
の質量比を８％とした以外は上記実施例１と同様にして
実施例５の光拡散シートを得た。

【００４３】［実施例６］バインダーに対する光拡散剤
の質量比を１０％とした以外は上記実施例１と同様にし
て実施例６の光拡散シートを得た。

【００４４】［特性の評価］上記実施例１〜６の光拡散
シートを用い、これらの光拡散シートのヘイズ値を測定
し、また、これらの光拡散シートを図３（ａ）に示すエ
ッジライト型のバックライトユニットのプリズムシート
の表面側に装備して当該バックライトユニットの正面輝
度を測定した。その結果を下記表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】上記表１に示すように、実施例１〜６の光
拡散シートが比較的良好なヘイズ値と表面輝度を示し
た。なかでも、バインダーに対する光拡散剤の質量比が
８％以下の実施例１〜５の光拡散シートが優れた正面輝
度を示している。一方、光拡散剤の質量比が０．５％以
上の実施例２〜６の光拡散シートが良好な光拡散性を示
し、輝度ムラ及びぎらつきが有効に低減されている。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光拡散シ
ート及びこれを用いたバックライトユニットによれば、
必要かつ十分な範囲で光拡散性が低減され、輝度の向上
を促進することができる。また、光拡散剤の低減化によ
り表面の平滑性が促進されるため、印刷適性が向上し、
輝度防止のための正確なグラデーション印刷によって輝
度の均一化を高めることができる。なお、上述のように
表面の平滑性が促進されているといっても分散した少量
の光拡散剤によって表面に所定の凹凸が形成されてお
り、液晶パネル等に対するスティッキング防止効果は従
来の光拡散シートと同様に維持されている。

【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３】（ａ）は一般的なエッジライト型のバックライ
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２・・・基材層３・・・光拡散層４・・・バインダー５・・・光拡散剤１１・・・光拡散シート１２・・・スティッキング防止層１３・・・バインダー１４・・・ビーズ

フロントページの続きＦターム(参考） 2H042 BA02 BA15 BA20 2H091 FA21Z FA31Z FA41Z LA11 LA18 2K009 AA12 CC02 CC09 CC23 CC24 CC35 DD02 5G435 AA02 AA03 BB12 BB15 EE27 FF06 GG24 HH04 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光拡散層と基材層とを備える光拡散シー
トであって、この光拡散層が、バインダーと、このバインダー中に離
間状態で分散する光拡散剤とを有することを特徴とする
光拡散シート。
【請求項２】上記光拡散剤のバインダーに対する質量
比が０．５％以上８％以下である請求項１に記載の光拡
散シート。
【請求項３】上記光拡散剤の平均密度が５０コ／mm^２
以上５００コ／mm^２以下である請求項１又は請求項２に
記載の光拡散シート。
【請求項４】上記光拡散剤の平均粒径が３μｍ以上２
５μｍ以下である請求項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】ヘイズ値が５％以上２０％以下である請
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。
【請求項６】上記光拡散剤としてビーズが用いられて
いる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光拡
散シート。
【請求項７】上記基材層における光拡散層と反対側
に、バインダー中にビーズが分散するスティッキング防
止層をさらに備える請求項１から請求項６のいずれか１
項に記載の光拡散シート。
【請求項８】プリズムシートの表面側に配設するため
に用いる請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の
光拡散シート。
【請求項９】ランプから発せられる光線を分散させて
表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットに
おいて、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の
光拡散シートを備えていることを特徴とする液晶表示装
置用のバックライトユニット。