JP4477712B2 - バックライトユニット用光学シート及びこれを用いたバックライトユニット - Google Patents

Description

【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学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２０は、一般的には図３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２４によって拡散され、またプリズムシート２５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やプリズムシートをさらに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】
上記従来の光学シート２２を用いたバックライトユニット２０にあっては、光学シート２２を構成する光拡散シート２４やプリズムシート２５の種々の光学的性質を如何に改善しても、ランプ２１から発せられる可視光線を均一に分散し、かつ、略垂直に出射するにとどまり、液晶表示装置の輝度の向上にはランプ２１から発せられる可視光線の光量に基づく制限がある。
【０００６】
一方、液晶表示装置が使用されるノート型パソコンなどの携帯電子機器は、長時間の使用を可能とするため消費電力に限りがあり、ランプ２１から発せられる光量の上昇にも消費電力に基づく制限がある。
【０００７】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、バックライトユニットの消費電力を上げることなく、液晶表示装置の輝度を向上させることができるバックライトユニット用光学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。
【０００８】
【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、液晶表示装置のバックライトユニットに装備される光学シートであって、可視波長以外の波長の光線を可視光線に変換する波長変換機能を有し、上記波長変換機能の発現が、波長変換物質を含有する粉状の光学ガラスを分散させることによるものであり、上記光学シートが光拡散シートで、この光拡散シートが、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を裏面に備えるものであり、上記光学ガラスの分散が、上記スティッキング防止層のバインダー中であることを特徴とするバックライトユニット用光学シートである。
【０００９】
このバックライトユニット用光学シートは、波長変換機能によって、透過する光線のうち、紫外線などの可視波長以外の光線を可視光線に変換することができる。
【００１０】
従って、当該光学シートを装備したバックライトユニットによれば、ランプから発せられる光線のうち可視光線以外の光線を当該光学シートにより可視光線に変換することができ、その結果、ランプの光量を上げなくても、変換した可視光線の光量の分だけ当該バックライトユニットを用いた液晶表示装置の輝度を向上させることができる。従って、従来のバックライトユニットのように液晶表示装置の輝度向上のための消費電力を上げる必要はなく、当該バックライトユニットを用いたノート型パソコン、携帯電話などの携帯電子機器の長時間の使用を可能とする。
【００１１】
上記波長変換機能を発現させるには、波長変換物質を含有する粉状の光学ガラスを分散させる。ここで「波長変換物質」とは、可視波長以外の光線を可視光線に変換する物質を意味する。ガラスは種々の物質を安定的に分散させる媒体として好ましく、屈折、拡散等の光学的性質を付与しやすい。そのため、種々の光学的性質を有する光学ガラスが開発されている。本発明に係る波長変換機能も、光学ガラスによれば発現しやすく、高い波長変換機能を発揮することが可能となる。
【００１２】
また、上記波長変換機能を発現させるのに、光学シートを構成する樹脂内に波長変換物質を直接分散させることも可能である。この手段によっても、上述のように光学ガラスを使用する場合と同様に、紫外線などの可視波長以外の光線を可視光線に変換することができ、当該バックライトユニットを用いた液晶表示装置の輝度を向上させることができる。また、上記光学ガラスなどを必要としないので、当該光学シートの製造工程の簡略化を図ることができる。
【００１３】
上記波長変換機能を装備する光学シートは光拡散シートであり、光拡散シート裏面に備えるスティッキング防止層のバインダー中に光学ガラスを分散させる。バックライトユニットにおいて、上記光拡散シートは下層に位置する。そのため、この手段によれば、ランプから発された光線を初期の段階で可視光線に変換することができる。従って、バックライトユニットにおける光拡散シート、レンズシート等の光学シートの光学的諸機能を可視光線に合わせて効果的に設計することができる。
【００１４】
上記可視波長以外の光線を紫外線とし、紫外線を可視光線に変換する波長変換機能にするとよい。紫外線から可視光線への変換は、短波長から長波長へのダウンコンバージョンであり、光子エネルギーが低くなる方向への変換であることから、かかる変換による光量の減少率が小さく、波長変換による輝度の向上を大きくできる。
【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バックライトユニット用光学シートを示す模式的断面図で、図２は図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。
【００１６】
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いわれるものであり、具体的な構造としては、シート部２と、シート部２表面に並列にかつ隣接して形成された複数のプリズム部３とからなる。かかるプリズム部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略真上方向に屈折させる光学的性質を有する。
【００１７】
当該光学シート１は、合成樹脂から形成された基地４中に紛状の光学ガラス５を分散して含有する。この光学ガラス５は、可視波長以外の波長の光線を可視光線に変換する波長変換物質を含有することで、透過する可視波長以外の波長の光線を可視光線に変換する波長変換機能を有するものである。かかる波長変換物質としては、可視波長以外の波長の光線を受光することで蛍光活性イオンとなる希土類イオンなどがある。また、可視波長以外の波長の光線としては、紫外線、赤外線などが該当し、光子エネルギー的なロスを考慮すると、紫外線を可視光線に変換するのが好ましい。
【００１８】
また光学シート１の基地４を形成する合成樹脂としては、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おり、その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】
図３に示すような導光板２３、光拡散シート２４及びプリズムシート２５が積層され、ランプ２１から発せられた光線を均一に拡散して上方の偏向膜（図示されず）等に送るバックライトユニット２０において、プリズムシート２５に上記光学シート１を用いると、光学シート１によりランプ２１から出射した光線のうち可視波長以外の波長の光線を可視光線に変換することができ、その結果、当該バックライトユニット２０を備えた液晶表示装置の輝度を向上させることができる。
【００２０】
図２の光学シート６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。この光学シート６は、具体的には、基材層７と、この基材層７の表側に積層された光拡散層８と、基材層７の裏面に積層されたスティッキング防止層９とから構成されている。
【００２１】
基材層７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７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。
【００２２】
光拡散層８は、バインダー１０とバインダー１０中に分散する樹脂ビーズ１１とから構成されている。このように樹脂ビーズ１１を分散させることにより、光拡散層８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１１の上端がバインダー１０から突出したものやバインダー１０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。
【００２３】
バインダー１０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１０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１０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。
【００２４】
樹脂ビーズ１１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１１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。
【００２５】
スティッキング防止層９は、バインダー１２とこのバインダー１２中に分散する樹脂ビーズ１３から構成されている。これらのバインダー１２及び樹脂ビーズ１３の材質は、光拡散層８に用いられているものと同様である。なお、当該スティッキング防止層９は導光板（図２参照）とのスティッキングの防止を目的としているため、樹脂ビーズ１３の配合量は比較的少量であり、そのため樹脂ビーズ１３は互いに離間してバインダー１２中に分散している。
【００２６】
かかるバインダー１２の内部には、上記光学シート１と同様に、紛状の光学ガラス１４が分散されている。かかる光学ガラス１４を分散含有するスティッキング防止層９により、透過する可視波長以外の波長の光線を可視光線に変換する波長変換機能が光学シート６に発現する。そのため、当該光学シート６をバックライトユニットの光拡散シートとして用いることで、液晶面に送られる可視光線の光量を増すことができ、その結果、電力消費量を上げることなしに液晶表示装置の輝度を向上させることができる。
【００２７】
なお、本発明の光学シートは上記実施形態に限定されるものではなく、例えば導光板に波長変換機能を備えることも可能である。また、上記光拡散シートとしての光学シート６において、光拡散層８のバインダー１０や基材層７に光学ガラスを分散させてもよい。
【００２８】
【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用光学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、ランプから発せられる光線のうち、輝度に関与しない紫外線や赤外線などの可視波長以外の波長を有する光線を可視光線に変換でき、変換した可視光線の光量だけ液晶表示装置の輝度を向上させることができる。
【００２９】
また、液晶表示装置の輝度が向上するため、液晶表示装置の消費電力の低減化が図られ、液晶表示装置が使用されるノート型パソコンなどの携帯電子機器の長時間の使用が可能になる。
【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用光学シートを示す模式的断面図である。
【図２】図１の光学シートとは異なる形態のバックライトユニット用光学シートを示す模式的断面図である。
【図３】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 シート部
３ プリズム部
４ 基地
５ 光学ガラス
６ 光学シート
７ 基材層
８ 光拡散層
９ スティッキング防止層
１０ バインダー
１１ 樹脂ビーズ
１２ バインダー
１３ 樹脂ビーズ
１４ 光学ガラス

Claims (3)

1. 液晶表示装置のバックライトユニットに装備される光学シートであって、可視波長以外の波長の光線を可視光線に変換する波長変換機能を有し、
   上記波長変換機能の発現が、波長変換物質を含有する粉状の光学ガラスを分散させることによるものであり、
   上記光学シートが光拡散シートで、この光拡散シートが、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を裏面に備えるものであり、
   上記光学ガラスの分散が、上記スティッキング防止層のバインダー中であることを特徴とするバックライトユニット用光学シート。
2. 上記可視波長以外の光線が紫外線である請求項１に記載のバックライトユニット用光学シート。
3. ランプと、このランプから発せられる光線を表側方向に均一に導く請求項１又は請求項２に記載の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。

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