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JP4970663B2 - Light diffusion sheet and backlight unit using the same - Google Patents

Light diffusion sheet and backlight unit using the same Download PDF

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JP4970663B2
JP4970663B2 JP2001140054A JP2001140054A JP4970663B2 JP 4970663 B2 JP4970663 B2 JP 4970663B2 JP 2001140054 A JP2001140054 A JP 2001140054A JP 2001140054 A JP2001140054 A JP 2001140054A JP 4970663 B2 JP4970663 B2 JP 4970663B2
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JP
Japan
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light
light diffusion
diffusion sheet
sheet
concave lens
Prior art date
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JP2001140054A
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Japanese (ja)
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JP2002333509A (en
Inventor
賢一 原田
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Keiwa Inc
Original Assignee
Keiwa Inc
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Publication date
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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拡散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50は、一般的には図6(a)に示すように、光源としての棒状のランプ51と、このランプ51に端部が沿うように配置される方形板状の導光板52と、この導光板52の表面側に積層された複数枚の光学シート53とを装備している。この光学シート53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、導光板52の表面側に配設される光拡散シート54、光拡散シート54の表面側に配設されるプリズムシート55などが該当する。
【0003】
このバックライトユニット50の機能を説明すると、まず、ランプ51より導光板52に入射した光線は、導光板52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52表面から出射される。導光板52から出射した光線は光拡散シート54に入射し、拡散され、光拡散シート54表面より出射される。その後、光拡散シート54から出射された光線は、プリズムシート55に入射し、プリズムシート55の表面に形成されたプリズム部55a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51から出射された光線が、光拡散シート54によって拡散され、またプリズムシート55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55の集光特性を考慮し、プリズムシート55の表面側にさらに光拡散シートやプリズムシートを配設するバックライトユニットもある。
【0005】
上述の構造を有するバックライトユニット50の光拡散シート54としては、いわゆるビーズ塗工タイプのものや表面に半球状の凸レンズ部が多数形成されたものがある。かかるビーズ塗工タイプの光拡散シート54は、具体的には図6(b)に示すような基材層56と光拡散層57とが積層されており、光拡散層57は合成樹脂からなるバインダー58中に合成樹脂、ガラス等からなるビーズ59が分散した構造を有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記図6(b)に示すビーズ塗工タイプや凸レンズタイプの光拡散シート54には以下に示す不都合がある。すなわち、
(1)バインダー58を構成する樹脂組成物にビーズ59を混合することで光拡散層用塗工液を作り、この塗工液を基材層56に塗工することで光拡散層57が形成されるが、バインダー58中にビーズ59を均一に分散することは容易ではなく、均一な拡散性を付与することが困難である。そのため、均一でかつ所定の拡散性を有する光拡散シート54の生産が容易ではない。
【0007】
(2)上記ビーズ塗工タイプや凸レンズタイプの光拡散シート54はいずれも表面からビーズ59や凸レンズ部が突出しているため、法線方向から所定の角度以上傾斜し、かつ、ビーズ59や凸レンズ部の周辺から出光した光線は、隣接するビーズ59や凸レンズ部にぶつかり表面側へ出光することができない。このように隣接するビーズ59等にぶつかって出光できない光線の分だけ視野角が狭くなり、全光線透過率が低下する。
【0008】
(3)上記従来の光拡散シート54は、上述のように表面にビーズ59や凸レンズ部が突出しているので、導光板52や他の光学シート53が積層されたバックライトユニット50において、又は複数枚を重ねた状態の保存、運搬時において、突出したビーズ59等に応力が集中し、重ね合わせた面に傷が付きやすく、傷付きにより光線透過率の低下を招来するおそれがある。
【0009】
(4)光の拡散に寄与するビーズ59や凸レンズ部は原則として球状であることから、いくら密に形成しても隙間ができ、光拡散層57のうち拡散に寄与しない面積を生じてしまい、拡散効率の向上には所定の限界がある。
【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、光拡散性が高く、視野角及び全光線透過率が大きく、さらに重ねて使用しても傷付きが防止でき、取扱性に優れる光拡散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。
【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、開口部が多角形で、かつ、凹状に湾曲した多角凹レンズ部が隙間なく密に形成されている光拡散シートである。当該光拡散シートによれば以下に示す作用を発揮することができる。
【0012】
(1)当該光拡散シートは、多角凹レンズ部が密に形成されているため、隙間がなくシート面全面が多角凹レンズ部に被覆されている。そのため、当該光拡散シートには光の拡散に寄与しない部分はなく、換言すると拡散に寄与する面積を最大にしているので、拡散効率を飛躍的に向上させることができる。
【0013】
(2)また、当該光拡散シートは、光拡散性を発揮する多角凹レンズ部が均一に形成できるので、光拡散能に域差がなく、光拡散能の域差による輝度ムラが少ない。
【0014】
(3)さらに、当該光拡散シートは、多角凹レンズ部により光拡散作用が奏され、上記従来の光拡散シートのビーズや凸レンズ部のような突出部がないので、重ねて使用しても応力集中がなく、傷付きが防止され、その結果取扱性が飛躍的に向上する。
【0015】
(4)また、当該光拡散シートは、上述のように従来の光拡散シートのビーズや凸レンズ部のような突出部が表面にないので、法線方向から所定の角度以下傾斜した出光光線が隣接するビーズ等にぶつかって出光されないという上記不都合がなく、従来のビーズ塗工タイプや凸レンズタイプの光拡散シートと比較して視野角及び全光線透過率を格段に大きくすることができる。
【0016】
(5)当該光拡散シートは、多角凹レンズ部における湾曲した凹レンズ面の曲率を変更することで、視野角度の調整が可能になる。
【0017】
上記多角凹レンズ部の開口部の多角形状としては正六角形が好ましい。正六角形は一定の大きさで隙間なく密に形成可能な最大角数の多角形であり、かつ、球状のレンズ部に一番近い光拡散能を発揮することができることから、上述の光拡散性向上作用及び拡散の均一性向上作用を促進することができる。
【0018】
また、上記多角凹レンズ部の開口部の形状としては一定方向に伸長した扁平六角形も好ましい。このように、開口部の形状を一定方向に伸長した扁平六角形とすることで、多角凹レンズ部の曲率半径が扁平六角形の伸長方向を基準とした場合と扁平六角形の伸長方向と垂直方向を基準とした場合とで異なり、かかる扁平六角形の伸長方向には拡散作用は小さく、扁平六角形の伸長方向と垂直方向には比較的大きい拡散作用が発揮される。つまり、当該手段によれば異方性拡散が可能になる。
【0019】
上記扁平六角形の縦横比としては1:2〜1:5が好ましい。このように、扁平六角形の縦横比を上記範囲内で調製することで、光拡散機能を奏しつつ、バックライトユニットにおける出光特性の異方性を改善でき、また等方性拡散シートを用いた場合よりも法線方向側への出光量を増大させることができ、さらにバックライトユニットの視野角を制御することができる。
【0020】
上記多角凹レンズ部の開口部の最小幅としては1μm以上100μm以下が好ましい。ここで「開口部の最小幅」とは、開口部がなす多角形の内接円の径を意味する。このように多角凹レンズ部の開口部の最小幅を上記範囲にすることで、多角凹レンズ部の形成性を確保しつつ光拡散性を高めることができる。
【0021】
上記多角凹レンズ部における開口部の最小幅に対する深さの比としては5%以上50%以下が好ましい。このように多角凹レンズ部の深さの開口部最小幅に対する比を上記範囲とすることで、光拡散性と全光線透過率とを高次元でバランスさせることができる。
【0022】
当該光拡散シートは、透明な合成樹脂製の基材層と光拡散層とを備え、この光拡散層に上記多角凹レンズ部を形成するとよい。この手段によれば、基材層により光拡散シートとして必要な強度を確保し、光拡散層の形成に上記多角凹レンズ部の形成が容易な合成樹脂を選択することができ、その結果、当該光拡散シートの製造を容易にすることができる。
【0023】
従って、この光拡散層の形成材料としては、多角凹レンズ部の形成が精度よくかつ容易にできる紫外線硬化樹脂が好ましい。
【0024】
上記多角凹レンズ部側に、多角凹レンズ部の基地とは異なる屈折率の合成樹脂層を積層し、多角凹レンズ部側のシート面を平滑に形成するとよい。この手段によれば、多角凹レンズ部の凹凸を合成樹脂層で完全に被覆し、当該光拡散シートの平滑にしているので、バックライトユニットの組立時や運搬時などにおいて他のシート等と重ねて用いても、傷付き防止の完全性が促進され、傷付きによる光学的性能の低下を防止することができる。
【0025】
上記多角凹レンズ部の基地と合成樹脂層との屈折率差としては、0.01以上0.5以下が好ましい。この手段によれば、光拡散シートとして十分な拡散能を発揮でき、かつ、多角凹レンズ部と合成樹脂層との界面での反射による光線透過率の低下を低減することができる。
【0026】
なお、上記光拡散シートにおいて、スティッキング防止層を表面及び/又は裏面に積層することができる。このように当該光拡散シートにスティッキング防止層を積層することで、表面側又は裏面側に配設される導光板、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。このようなスティッキング防止層は、バインダー中にビーズが分散された構造を有していてもよく、あるいは、表面に凹凸形状が形成された構造を有していてもよい。
【0027】
また、上記のスティッキング防止層の代わりに、表面が平坦に形成された保護層を光拡散シートの表面及び/又は裏面に積層することができる。このように当該光拡散シートに保護層を積層することで、光拡散シートの表面及び/又は裏面を物理的に保護することができるとともに、プリズムシート等の傷付きを防止することが可能となる。
【0028】
従って、ランプと、このランプから発せられる光線を分散させて表面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において、上記光学シートとして上記本発明の光拡散シートを用いるとよい。当該バックライトユニットによれば、当該光拡散シートの拡散性が上述のように高いので、輝度ムラの発生を防止することができ、また視野角を広くかつ任意に制御することができる。
【0029】
【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(a)及び(b)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平面図及び模式的断面図で、図2、図3、図4及び図5は図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。
【0030】
図1(a)及び(b)の光拡散シート1は、基材層2から構成される単層構造であり、この基材層2表面には多数の多角凹レンズ部3が隙間なく密に形成されている。この多角凹レンズ部3は、開口部4の形状が正六角形であり、かつ、凹状に湾曲した凹レンズ面5を有しており、この凹レンズ面5により光拡散能を発揮する。
【0031】
当該光拡散シート1は、上述のように多角凹レンズ部3を正六角形にすることで、光拡散性を有する部分を隙間がなく密に形成でき、その結果、光拡散シート1の拡散性及び拡散能の均一性を向上させることができる。また、光拡散性を発現する多角凹レンズ部4が上述のように凹状であるため、表面に応力集中が生じる突出部分がなく、重ねて使用しても傷付きが防止できる。
【0032】
この基材層2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2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2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。これは、基材層2の厚みが上記範囲未満であると、光拡散層3を形成する際にカールが発生しやすくなる、取扱いが困難になる等の不都合が発生することからであり、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ことからである。
【0033】
多角凹レンズ部3の開口部4の最小幅(開口部4の内接円の径)Dは、1μm以上100μm以下が好ましく、1μm以上10μm以下が特に好ましい。これは、上記多角凹レンズ部3の開口部4の最小幅が上記範囲より小さいと、多角凹レンズ部3の形成が困難になり、逆に、当該最小幅が上記範囲を超えると、光拡散シートとしての光拡散性が得られないことからである。
【0034】
多角凹レンズ部3における開口部4の最小幅Dに対する深さHの比(H/D)としては、5%以上50%以下が好ましく、20%以上45%以下が特に好ましい。これは、多角凹レンズ部3の深さ比H/Dが上記範囲より小さいと、光拡散シートとして必要な光拡散性を発揮することができず、逆に、上記深さ比H/Dが上記範囲を超えると、凹レンズ面5で全反射が増加し、全光線透過率が低下してしまうことからである。
【0035】
上記構造を有する光拡散シート1の形成方法としては、具体的には、
(a)光拡散シート1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基材層2の表面に多角凹レンズ部3を形成する方法、
(b)光拡散シート1の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1の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
などがある。
【0036】
従って、図6(a)に示すような光源としての棒状のランプ51と、ランプ51に端部が沿うように配置される方形板状の導光板52と、導光板52の表面側に配設される光拡散シート54と、光拡散シート54の表面側に配設されるプリズムシート55とを備えたバックライトユニット50において、光拡散シート54に当該光拡散シート1を用いると、光拡散シート1の拡散性が高く、輝度ムラの発生を防止することができる。また、光拡散シート1の表面に突出部分がないので、積層されたプリズムシート55の裏面への傷付きが低減でき、傷付きに起因する輝度ムラの発生を防止できる。
【0037】
図2の光拡散シート11は、透明なフィルム状の基材層12と、この基材層12の表面に積層された光拡散層13とを備えており、この光拡散層13の表面に多数の多角凹レンズ部3が隙間なく密に形成されている。この多角凹レンズ部3は、上記図1の光拡散シート1と同様であり、上記図1の光拡散シート1と同様の作用効果を奏する。また基材層12も上記図1の光拡散シート1の基材層2と同様である。
【0038】
上記構造を有する光拡散シート11の形成方法としては、具体的には、
(a)基材層12表面に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、
(b)上記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。
【0039】
当該光拡散シート11は、多角凹レンズ部3を形成する基地として上述のようにUV硬化性樹脂等を選択できるため、多角凹レンズ部3の形成が容易であり、多角凹レンズ部3の形状を正確にかつ繊細にすることができ、その結果、光拡散性及び光拡散の均一性を促進することができる。
【0040】
図3の光拡散シート21は、表面に多角凹レンズ部3が形成された基材層2から構成されている点で上記図1の光拡散シート1と同様であり、同様の作用効果を奏する。当該光拡散シート21は、多角凹レンズ部3側に合成樹脂層22を積層し、多角凹レンズ部3側のシート面23を平滑に形成していることから、傷付き防止の完全性が促進され、重ねて使用しても傷付きによる光学的性能の低下を防止することができる。
【0041】
合成樹脂層22を構成する合成樹脂としては、基材層2とは異なる屈折率の合成樹脂が用いられており、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、エポキシ樹脂等が用いられる。この合成樹脂層22と基材層2との屈折率差としては、0.01以上0.5以下が好ましい。これは、当該屈折率差が上記範囲より小さいと、多角凹レンズ部3による拡散能が小さくなり、光拡散シートとしての光学的性能を発揮できなくなり、逆に、上記範囲を超えると、基材層2と合成樹脂層22との界面で透過する光線が反射してしまい、光線透過率の低下を招来してしまうことからである。
【0042】
図4の光拡散シート31は、上記光拡散シート1と同様に多角凹レンズ部3が形成された基材層2を備えており、加えて基材層2の裏面側にスティッキング防止層32が積層されている。
【0043】
スティッキング防止層32は、バインダー33と、このバインダー33中に分散するビーズ34とから構成され、バインダー33から突出したビーズ34によって表面側に配設されるプリズムシート等とのスティッキングを防止するものである。また、このようなスティッキング防止層32を形成することにより、光拡散シート31の表面を物理的に保護することが可能となるとともに、プリズムシートの傷付きを防止することが可能となる。
【0044】
バインダー33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33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33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。
【0045】
ビーズ34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34は光拡散シート5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。
【0046】
このビーズ34の平均粒子直径は、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34の配合量は比較的少量とし、ビーズ34は互いに離間してバインダー33中に分散し、ビーズ34の多くはその下端がバインダー33から突出している。スティッキング防止層4の厚み(ビーズ34を除いたバインダー33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。
【0047】
なお、上記においては、バインダー33中にビーズ34が分散されてなるスティッキング防止層32が形成される場合について説明したが、スティッキング防止層の構造はこれに限定されるものではない。例えば、エンボス加工等により表面に凹凸形状が形成されてなるスティッキング防止層を形成してもよい。この場合においても前述のスティッキング防止層32を形成した場合と同様、スティッキング防止層表面に形成された凸部によって、表面側に配設される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可能となる。
【0048】
さらに、上記のようなスティッキング防止層を形成する代わりに、表面が平坦に形成された保護層を光拡散層31の表面に形成してもよい。このような保護層を形成することにより、光拡散シート31の表面を物理的に保護することが可能になるとともに、スティッキング防止層を形成する場合に比べてプリズムシートの傷付きを防止する効果がより大きくなる。
【0049】
図5(a)、(b)及び(c)の光拡散シート41は、基材層2から構成される単層構造であり、この基材層2表面に多数の多角凹レンズ部42が隙間なく密に形成されている点で、上記図1の光拡散シート1と同様である。だたし、この多角凹レンズ部42は、開口部43の形状が一定方向(図中、前後方向)に伸長した六角形である。従って、この多角レンズ部42の凹レンズ面44は、伸長方向と垂直に見た場合は図5(b)に示すように曲率半径が小さくなり、伸長方向と平行に見た場合は図5(c)に示すように曲率半径が大きくなる。そのため、当該光拡散シート41は、多角レンズ部42の伸長方向の光拡散能が小さく、伸長方向と垂直方向の光拡散能が大きい異方性拡散能を発揮することができる。
【0050】
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、多角凹レンズ部3の開口部4は正六角形に限定されず、隙間がなく密に形成できれば四角形などでもよい。また、合成樹脂層とスティッキング防止層とを共に備える光拡散シートも可能である。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光拡散シートによれば、光拡散性が高く、視野角及び全光線透過率が大きく、さらに重ねて使用しても傷付きが防止でき、取扱性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)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平面図で、(b)は(a)の光拡散シートの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】図1及び図2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4】図1、図2及び図3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5】図1〜図4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し、(a)は模式的平面図、(b)は多角レンズ部の開口部形状の伸長方向と垂直方向の模式的断面図、(c)はこの伸長方向と平行方向の模式的断面図である。
【図6】(a)は一般的なバックライトユニットを示す模式的斜視図で、(b)は一般的なビーズ塗工タイプの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 多角凹レンズ部
4 開口部
5 凹レンズ面
11 光拡散シート
12 基材層
13 光拡散層
21 光拡散シート
22 合成樹脂層
23 シート面
31 光拡散シート
32 スティッキング防止層
33 バインダー
34 ビーズ
41 光拡散シート
42 多角レンズ部
43 開口部
44 凹レンズ面
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light diffusion sheet incorporated in a backlight unit of a liquid crystal display device and a backlight unit using the same.
[0002]
[Prior art]
In the liquid crystal display device, a backlight system in which a liquid crystal layer is illuminated from the back surface is widely used, and a backlight unit is provided on the lower surface side of the liquid crystal layer. As shown in FIG. 6A, the backlight unit 50 generally includes a rod-shaped lamp 51 serving as a light source, and a rectangular plate-shaped light guide plate 52 that is disposed so that an end thereof is along the lamp 51. And a plurality of optical sheets 53 stacked on the surface side of the light guide plate 52. Each of the optical sheets 53 has specific optical properties such as refraction and diffusion. Specifically, the light diffusion sheet 54 disposed on the surface side of the light guide plate 52 and the surface of the light diffusion sheet 54 For example, the prism sheet 55 disposed on the side corresponds to this.
[0003]
The function of the backlight unit 50 will be described. First, a light beam incident on the light guide plate 52 from the lamp 51 is reflected by a reflection dot or a reflection sheet (not shown) on the back surface of the light guide plate 52 and each side surface. Emitted from the surface. Light rays emitted from the light guide plate 52 enter the light diffusion sheet 54, are diffused, and are emitted from the surface of the light diffusion sheet 54. Thereafter, the light beam emitted from the light diffusion sheet 54 enters the prism sheet 55 and is emitted as a light beam having a distribution having a peak in a substantially upward direction by the prism portion 55 a formed on the surface of the prism sheet 55. In this way, the light beam emitted from the lamp 51 is diffused by the light diffusion sheet 54 and refracted by the prism sheet 55 so as to show a peak in a substantially upward direction, and further the entire liquid crystal layer not shown above is Illuminate.
[0004]
Although not shown, there is also a backlight unit in which a light diffusion sheet and a prism sheet are further arranged on the surface side of the prism sheet 55 in consideration of the light condensing characteristics of the prism sheet 55 described above.
[0005]
As the light diffusion sheet 54 of the backlight unit 50 having the above-described structure, there are a so-called bead coating type and a surface on which many hemispherical convex lens portions are formed. Specifically, the bead coating type light diffusion sheet 54 is formed by laminating a base material layer 56 and a light diffusion layer 57 as shown in FIG. 6B, and the light diffusion layer 57 is made of a synthetic resin. The binder 58 has a structure in which beads 59 made of synthetic resin, glass or the like are dispersed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The bead coating type or convex lens type light diffusion sheet 54 shown in FIG. 6B has the following disadvantages. That is,
(1) A light diffusing layer coating solution is prepared by mixing beads 59 with the resin composition constituting the binder 58, and the coating solution is applied to the base material layer 56 to form a light diffusing layer 57. However, it is not easy to uniformly disperse the beads 59 in the binder 58, and it is difficult to impart uniform diffusibility. Therefore, it is not easy to produce a light diffusion sheet 54 that is uniform and has a predetermined diffusibility.
[0007]
(2) Since the bead coating type or convex lens type light diffusion sheet 54 has a bead 59 or convex lens portion protruding from the surface, the bead 59 or convex lens portion is inclined at a predetermined angle or more from the normal direction. The light emitted from the periphery of the light hits the adjacent bead 59 or the convex lens portion and cannot be emitted to the surface side. Thus, the viewing angle is narrowed by the amount of light that cannot be emitted by hitting the adjacent beads 59 and the like, and the total light transmittance is reduced.
[0008]
(3) Since the conventional light diffusing sheet 54 has the beads 59 and the convex lens portions protruding on the surface as described above, in the backlight unit 50 in which the light guide plate 52 and other optical sheets 53 are laminated, or a plurality of them. When storing and transporting the stacked sheets, stress concentrates on the protruding beads 59 and the like, and the stacked surfaces are likely to be damaged, and the light transmittance may be lowered due to the damage.
[0009]
(4) Since the beads 59 and the convex lens portion contributing to the light diffusion are in principle spherical, a gap is formed no matter how densely formed, and an area that does not contribute to the diffusion of the light diffusion layer 57 is generated. There is a predetermined limit to improving the diffusion efficiency.
[0010]
The present invention has been made in view of these disadvantages, and has a high light diffusibility, a large viewing angle and a large light transmittance, can be prevented from being scratched even when used repeatedly, and has excellent handleability. The object is to provide a sheet and a backlight unit using the sheet.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention made to solve the above problems is a light diffusing sheet in which the opening is polygonal and the concavely curved polygonal concave lens part is densely formed without a gap. According to the light diffusion sheet, the following effects can be exhibited.
[0012]
(1) Since the polygonal concave lens portion is densely formed in the light diffusion sheet, there is no gap and the entire sheet surface is covered with the polygonal concave lens portion. Therefore, the light diffusion sheet has no portion that does not contribute to light diffusion. In other words, the area contributing to diffusion is maximized, so that the diffusion efficiency can be dramatically improved.
[0013]
(2) Moreover, since the polygonal concave lens part which exhibits light diffusibility can be formed uniformly, the said light-diffusion sheet has no area difference in light-diffusion ability, and there are few brightness nonuniformities by the area difference of light-diffusion ability.
[0014]
(3) Furthermore, the light diffusion sheet has a light diffusing action due to the polygonal concave lens part, and does not have a protruding part such as a bead or a convex lens part of the conventional light diffusion sheet. No damage is prevented, and as a result, handling is dramatically improved.
[0015]
(4) Further, since the light diffusion sheet does not have protrusions such as beads or convex lens portions of the conventional light diffusion sheet on the surface as described above, outgoing light rays inclined by a predetermined angle or less from the normal direction are adjacent to each other. Therefore, the viewing angle and the total light transmittance can be significantly increased as compared with conventional bead coating type or convex lens type light diffusion sheets.
[0016]
(5) The light diffusion sheet can adjust the viewing angle by changing the curvature of the curved concave lens surface in the polygonal concave lens portion.
[0017]
The polygonal shape of the opening of the polygonal concave lens is preferably a regular hexagon. A regular hexagon is a polygon with the maximum size that can be formed densely with no gap, and can exhibit the light diffusing ability closest to the spherical lens part. The improvement effect and the diffusion uniformity improvement effect can be promoted.
[0018]
Further, as the shape of the opening of the polygonal concave lens portion, a flat hexagon extending in a certain direction is also preferable. In this way, by making the shape of the opening a flat hexagon extending in a certain direction, the curvature radius of the polygonal concave lens portion is based on the extension direction of the flat hexagon and the direction perpendicular to the extension direction of the flat hexagon Unlike the case of the above, the diffusing action is small in the extending direction of the flat hexagon, and a relatively large diffusing action is exhibited in the direction perpendicular to the extending direction of the flat hexagon. That is, according to the means, anisotropic diffusion becomes possible.
[0019]
The aspect ratio of the flat hexagon is preferably 1: 2 to 1: 5. Thus, by adjusting the aspect ratio of the flat hexagon within the above range, the anisotropy of the light output characteristics in the backlight unit can be improved while performing the light diffusion function, and the isotropic diffusion sheet is used. The amount of light emitted in the normal direction direction can be increased as compared with the case, and the viewing angle of the backlight unit can be controlled.
[0020]
The minimum width of the opening of the polygonal concave lens is preferably 1 μm or more and 100 μm or less. Here, the “minimum width of the opening” means the diameter of a polygonal inscribed circle formed by the opening. Thus, by setting the minimum width of the opening of the polygonal concave lens part within the above range, the light diffusibility can be enhanced while ensuring the formability of the polygonal concave lens part.
[0021]
The ratio of the depth to the minimum width of the opening in the polygonal concave lens is preferably 5% or more and 50% or less. Thus, by making the ratio of the depth of the polygonal concave lens portion to the minimum opening width within the above range, the light diffusibility and the total light transmittance can be balanced in a high dimension.
[0022]
The light diffusion sheet may include a transparent synthetic resin base layer and a light diffusion layer, and the polygonal concave lens portion may be formed on the light diffusion layer. According to this means, it is possible to select a synthetic resin that can secure the necessary strength as a light diffusion sheet by the base material layer and can easily form the polygonal concave lens portion for forming the light diffusion layer. The manufacture of the diffusion sheet can be facilitated.
[0023]
Therefore, the material for forming this light diffusion layer is preferably an ultraviolet curable resin capable of forming the polygonal concave lens portion accurately and easily.
[0024]
A synthetic resin layer having a refractive index different from that of the base of the polygonal concave lens part is laminated on the polygonal concave lens part side, and the sheet surface on the polygonal concave lens part side may be formed smoothly. According to this means, the concave and convex portions of the polygonal concave lens part are completely covered with the synthetic resin layer, and the light diffusion sheet is made smooth, so that it is overlapped with other sheets when the backlight unit is assembled or transported. Even if it uses, the perfection of damage prevention is accelerated | stimulated and the fall of the optical performance by damage can be prevented.
[0025]
The difference in refractive index between the base of the polygonal concave lens part and the synthetic resin layer is preferably 0.01 or more and 0.5 or less. According to this means, a sufficient diffusing ability as a light diffusion sheet can be exhibited, and a decrease in light transmittance due to reflection at the interface between the polygonal concave lens portion and the synthetic resin layer can be reduced.
[0026]
In the light diffusion sheet, a sticking prevention layer can be laminated on the front surface and / or the back surface. In this way, by sticking the anti-sticking layer to the light diffusion sheet, sticking with a light guide plate, a prism sheet or the like disposed on the front surface side or the back surface side can be prevented. Such an anti-sticking layer may have a structure in which beads are dispersed in a binder, or may have a structure in which an uneven shape is formed on the surface.
[0027]
Further, instead of the above sticking prevention layer, a protective layer having a flat surface can be laminated on the front surface and / or the back surface of the light diffusion sheet. Thus, by laminating the protective layer on the light diffusion sheet, it is possible to physically protect the front surface and / or back surface of the light diffusion sheet and to prevent the prism sheet and the like from being damaged. .
[0028]
Therefore, in a backlight unit for a liquid crystal display device including a lamp and an optical sheet that disperses light emitted from the lamp and guides it to the surface side, the light diffusion sheet of the present invention may be used as the optical sheet. . According to the backlight unit, since the diffusibility of the light diffusing sheet is high as described above, it is possible to prevent the occurrence of luminance unevenness and to control the viewing angle widely and arbitrarily.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. 1A and 1B are a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing a light diffusion sheet according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 3, 4 and 5 show the light of FIG. It is a typical sectional view showing a light diffusion sheet concerning a form different from a diffusion sheet.
[0030]
1 (a) and 1 (b) has a single-layer structure composed of a base material layer 2, and a large number of polygonal concave lens portions 3 are densely formed on the surface of the base material layer 2 without gaps. Has been. The polygonal concave lens part 3 has a concave lens surface 5 in which the shape of the opening 4 is a regular hexagon and is curved in a concave shape, and the concave lens surface 5 exhibits light diffusing ability.
[0031]
The light diffusing sheet 1 can be formed densely without gaps by forming the polygonal concave lens portion 3 to be a regular hexagon as described above. As a result, the diffusibility and diffusion of the light diffusing sheet 1 can be reduced. Performance uniformity can be improved. In addition, since the polygonal concave lens portion 4 that exhibits light diffusivity is concave as described above, there is no protruding portion where stress concentration occurs on the surface, and damage can be prevented even when used repeatedly.
[0032]
Since the base material layer 2 is required to transmit light, it is made of a synthetic resin that is transparent, particularly colorless and transparent. The synthetic resin used for the base material layer 2 is not particularly limited, and examples thereof include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic resin, polycarbonate, polystyrene, polyolefin, cellulose acetate, and weather resistant vinyl chloride. . Although the thickness of the base material layer 2 is not specifically limited, For example, they are 10 micrometers or more and 500 micrometers or less, Preferably they are 75 micrometers or more and 250 micrometers or less. This is because when the thickness of the base material layer 2 is less than the above range, inconveniences such as curling are easily generated when the light diffusion layer 3 is formed, and handling becomes difficult. In addition, if the thickness of the base material layer 2 exceeds the above range, the brightness of the liquid crystal display device may decrease, and the thickness of the backlight unit becomes large, which is contrary to the demand for thinning the liquid crystal display device. Because it becomes.
[0033]
The minimum width D of the opening 4 of the polygonal concave lens portion 3 (diameter of the inscribed circle of the opening 4) D is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, particularly preferably 1 μm or more and 10 μm or less. This is because if the minimum width of the opening 4 of the polygonal concave lens part 3 is smaller than the above range, the formation of the polygonal concave lens part 3 becomes difficult. Conversely, if the minimum width exceeds the above range, This is because the light diffusibility of the above cannot be obtained.
[0034]
The ratio (H / D) of the depth H to the minimum width D of the opening 4 in the polygonal concave lens portion 3 is preferably 5% or more and 50% or less, and particularly preferably 20% or more and 45% or less. This is because if the depth ratio H / D of the polygonal concave lens portion 3 is smaller than the above range, the light diffusibility required for the light diffusion sheet cannot be exhibited, and conversely, the depth ratio H / D is If the range is exceeded, total reflection increases on the concave lens surface 5 and the total light transmittance decreases.
[0035]
As a method for forming the light diffusion sheet 1 having the above structure, specifically,
(A) A method of forming a polygonal concave lens portion 3 on the surface of the base material layer 2 by laminating a synthetic resin on a sheet mold having a shape obtained by inverting the surface shape of the light diffusion sheet 1, and peeling the sheet mold.
(B) an injection molding method in which a molten resin is injected into a mold having an inverted shape of the surface of the light diffusion sheet 1;
(C) A method of transferring the shape by re-heating the sheeted resin and pressing between the same mold and metal plate as described above,
(D) There is an extrusion sheet molding method in which a molten sheet-like resin is passed through a nip between a roll having a reverse shape of the surface of the light diffusion sheet 1 on the peripheral surface and another roll, and the above shape is transferred.
[0036]
Accordingly, a rod-shaped lamp 51 as a light source as shown in FIG. 6A, a rectangular plate-shaped light guide plate 52 arranged so that the end thereof is along the lamp 51, and a surface side of the light guide plate 52 are provided. In the backlight unit 50 provided with the light diffusion sheet 54 and the prism sheet 55 disposed on the surface side of the light diffusion sheet 54, when the light diffusion sheet 1 is used as the light diffusion sheet 54, the light diffusion sheet 1 has high diffusibility and can prevent occurrence of luminance unevenness. Further, since there is no protruding portion on the surface of the light diffusion sheet 1, it is possible to reduce scratches on the back surface of the stacked prism sheets 55 and to prevent occurrence of luminance unevenness due to the scratches.
[0037]
The light diffusing sheet 11 of FIG. 2 includes a transparent film-like base material layer 12 and a light diffusing layer 13 laminated on the surface of the base material layer 12. The polygonal concave lens portion 3 is densely formed without a gap. The polygonal concave lens portion 3 is the same as the light diffusion sheet 1 of FIG. 1 and has the same effects as the light diffusion sheet 1 of FIG. The base material layer 12 is the same as the base material layer 2 of the light diffusion sheet 1 of FIG.
[0038]
As a method for forming the light diffusion sheet 11 having the above structure, specifically,
(A) A UV curable resin is applied to the surface of the base material layer 12, pressed onto a roll having the same inverted shape as described above, and the shape is transferred to an uncured UV curable resin. A curing method,
(B) There is a method of using an EB curable resin instead of the UV curable resin.
[0039]
Since the light diffusing sheet 11 can select the UV curable resin or the like as the base for forming the polygonal concave lens part 3 as described above, the polygonal concave lens part 3 can be easily formed, and the shape of the polygonal concave lens part 3 can be accurately determined. In addition, the light diffusibility and the uniformity of light diffusion can be promoted.
[0040]
The light diffusing sheet 21 in FIG. 3 is the same as the light diffusing sheet 1 in FIG. 1 in that the light diffusing sheet 21 is composed of the base material layer 2 having the polygonal concave lens portion 3 formed on the surface, and has the same effects. Since the light diffusion sheet 21 is formed by laminating the synthetic resin layer 22 on the polygonal concave lens part 3 side and forming the sheet surface 23 on the polygonal concave lens part 3 side smoothly, the integrity of scratch prevention is promoted, Even when used repeatedly, it is possible to prevent a decrease in optical performance due to scratches.
[0041]
As the synthetic resin constituting the synthetic resin layer 22, a synthetic resin having a refractive index different from that of the base material layer 2 is used. For example, acrylic resin, polyurethane, polyester, fluorine resin, silicone resin, polyamideimide An epoxy resin or the like is used. The refractive index difference between the synthetic resin layer 22 and the base material layer 2 is preferably 0.01 or more and 0.5 or less. This is because if the difference in refractive index is smaller than the above range, the diffusivity by the polygonal concave lens portion 3 becomes small, and the optical performance as a light diffusion sheet cannot be exhibited. This is because light rays transmitted through the interface between the resin layer 2 and the synthetic resin layer 22 are reflected, leading to a decrease in light transmittance.
[0042]
The light diffusing sheet 31 of FIG. 4 includes a base material layer 2 on which a polygonal concave lens portion 3 is formed as in the light diffusing sheet 1, and in addition, a sticking prevention layer 32 is laminated on the back side of the base material layer 2. Has been.
[0043]
The anti-sticking layer 32 includes a binder 33 and beads 34 dispersed in the binder 33, and prevents sticking with a prism sheet or the like disposed on the surface side by the beads 34 protruding from the binder 33. is there. Further, by forming such an anti-sticking layer 32, the surface of the light diffusion sheet 31 can be physically protected and the prism sheet can be prevented from being damaged.
[0044]
Examples of the polymer used for the binder 33 include acrylic resins, polyurethanes, polyesters, fluorine resins, silicone resins, polyamide imides, and epoxy resins. In addition to the above-described polymer, the binder 33 may contain, for example, a plasticizer, a stabilizer, a deterioration preventing agent, a dispersant, and the like. The binder 33 is transparent because it is necessary to transmit light, and colorless and transparent is particularly preferable.
[0045]
The beads 34 are substantially spherical, and examples of the material thereof include acrylic resin, polyurethane, polyvinyl chloride, polystyrene, polyacrylonitrile, and polyamide. The beads 34 are preferably transparent in order to increase the amount of light transmitted through the light diffusion sheet 5, and particularly preferably colorless and transparent.
[0046]
The average particle diameter of the beads 34 is preferably 1 μm or more and 30 μm or less, and particularly preferably 1 μm or more and 15 μm or less from the viewpoint of preventing sticking. The amount of the beads 34 is relatively small, the beads 34 are separated from each other and dispersed in the binder 33, and many of the beads 34 have their lower ends protruding from the binder 33. The thickness of the anti-sticking layer 4 (the thickness of the binder 33 portion excluding the beads 34) is not particularly limited, but is, for example, about 1 μm or more and 10 μm or less.
[0047]
In the above description, the case where the anti-sticking layer 32 in which the beads 34 are dispersed in the binder 33 is formed has been described, but the structure of the anti-sticking layer is not limited thereto. For example, an anti-sticking layer having an uneven surface formed on the surface by embossing or the like may be formed. In this case as well, as in the case where the anti-sticking layer 32 is formed, sticking with the prism sheet or the like disposed on the surface side can be prevented by the convex portions formed on the surface of the anti-sticking layer. .
[0048]
Furthermore, instead of forming the anti-sticking layer as described above, a protective layer having a flat surface may be formed on the surface of the light diffusion layer 31. By forming such a protective layer, the surface of the light diffusing sheet 31 can be physically protected, and the effect of preventing the prism sheet from being scratched compared to the case of forming the anti-sticking layer. Become bigger.
[0049]
The light diffusion sheet 41 of FIGS. 5A, 5B, and 5C has a single layer structure composed of the base material layer 2, and a large number of polygonal concave lens portions 42 are formed on the surface of the base material layer 2 without gaps. It is the same as the light diffusion sheet 1 of FIG. 1 in that it is densely formed. However, the polygonal concave lens portion 42 is a hexagon in which the shape of the opening 43 extends in a certain direction (the front-rear direction in the figure). Therefore, the concave lens surface 44 of the polygonal lens portion 42 has a small radius of curvature as shown in FIG. 5B when viewed perpendicular to the extension direction, and FIG. 5C when viewed parallel to the extension direction. ), The radius of curvature increases. Therefore, the light diffusing sheet 41 can exhibit an anisotropic diffusing ability with a small light diffusing ability in the extending direction of the polygonal lens portion 42 and a large light diffusing ability in the direction perpendicular to the extending direction.
[0050]
The light diffusing sheet of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the opening 4 of the polygonal concave lens portion 3 is not limited to a regular hexagon, and may be a rectangle or the like as long as it can be formed densely without a gap. Further, a light diffusion sheet including both a synthetic resin layer and a sticking prevention layer is also possible.
[0051]
【Effect of the invention】
As described above, according to the light diffusing sheet of the present invention, the light diffusibility is high, the viewing angle and the total light transmittance are large, and even when used repeatedly, scratches can be prevented and the handleability is excellent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic plan view showing a light diffusion sheet according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the light diffusion sheet of FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a light diffusion sheet according to a different form from the light diffusion sheet of FIG.
3 is a schematic cross-sectional view showing a light diffusing sheet according to a different form from the light diffusing sheet of FIGS. 1 and 2. FIG.
4 is a schematic cross-sectional view showing a light diffusing sheet according to a different form from the light diffusing sheets of FIGS. 1, 2, and 3. FIG.
FIGS. 5A and 5B show a light diffusing sheet according to a different form from the light diffusing sheets of FIGS. 1 to 4, in which FIG. 5A is a schematic plan view, and FIG. (C) is a schematic cross-sectional view in a direction parallel to the extending direction.
FIG. 6A is a schematic perspective view showing a general backlight unit, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view showing a general bead coating type light diffusion sheet.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light diffusion sheet 2 Base material layer 3 Polygonal concave lens part 4 Opening part 5 Concave lens surface 11 Light diffusion sheet 12 Base material layer 13 Light diffusion layer 21 Light diffusion sheet 22 Synthetic resin layer 23 Sheet surface 31 Light diffusion sheet 32 Sticking prevention layer 33 Binder 34 Bead 41 Light diffusion sheet 42 Polygonal lens portion 43 Opening portion 44 Concave lens surface

Claims (9)

開口部が多角形で、かつ、凹状に湾曲した多角凹レンズ部が隙間なく密に形成されている光拡散シートであって、
上記多角凹レンズ部における開口部の最小幅に対する深さの比が5%以上50%以下であり、
透明な合成樹脂製の基材層と光拡散層とを備えており、この光拡散層に上記多角凹レンズ部が形成されており、
上記多角凹レンズ部の開口部が正六角形であるか、又は、一定方向に伸長した扁平六角形であり、
ランプと、このランプから発せられる光線を分散させて表面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において、上記光学シートとして用いられるための、光拡散シート。
A light diffusion sheet in which the opening is polygonal, and the concavely curved polygonal concave lens part is densely formed without a gap,
The ratio of the depth to the minimum width of the opening in the polygonal concave lens is 5% or more and 50% or less,
A transparent synthetic resin base layer and a light diffusion layer are provided, and the polygonal concave lens portion is formed in the light diffusion layer,
The opening of the polygonal concave lens part is a regular hexagon, or a flat hexagon extending in a certain direction,
A light diffusing sheet for use as an optical sheet in a backlight unit for a liquid crystal display device comprising a lamp and an optical sheet that disperses light emitted from the lamp and guides the light to the surface side.
上記扁平六角形の縦横比が1:2〜1:5である請求項に記載の光拡散シート。The light diffusion sheet according to claim 1 , wherein the aspect ratio of the flat hexagon is 1: 2 to 1: 5. 上記多角凹レンズ部の開口部の最小幅が1μm以上100μm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。The light diffusion sheet according to claim 1 or 2 , wherein the minimum width of the opening of the polygonal concave lens portion is 1 µm or more and 100 µm or less. 上記光拡散層が紫外線硬化樹脂から形成されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光拡散シート。The light diffusion sheet according to any one of claims 1 to 3 , wherein the light diffusion layer is formed of an ultraviolet curable resin. 上記多角凹レンズ部側にさらに多角凹レンズ部の基地とは異なる屈折率の合成樹脂層が積層され、多角凹レンズ部側のシート面が平滑に形成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光拡散シート。Synthetic resin layers of different refractive index from the base of the further polygonal concave portion to the polygonal concave portion are stacked, any one of claims 1 to the sheet surface of the polygonal concave portion side is formed smoothly in claim 4 1 The light diffusion sheet according to item. 上記多角凹レンズ部の基地と合成樹脂層との屈折率差が0.01以上0.5以下である請求項5に記載の光拡散シート。The light diffusion sheet according to claim 5 , wherein a difference in refractive index between the base of the polygonal concave lens portion and the synthetic resin layer is 0.01 or more and 0.5 or less. スティッキング防止層が表面及び/又は裏面に積層されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光拡散シート。The light-diffusion sheet of any one of Claims 1-6 by which the sticking prevention layer is laminated | stacked on the surface and / or the back surface. 表面が平坦に形成された保護層が表面及び/又は裏面に積層されている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光拡散シート。The light diffusion sheet according to any one of claims 1 to 7 , wherein a protective layer having a flat surface is laminated on the front surface and / or the back surface. ランプと、このランプから発せられる光線を分散させて表面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において、上記光学シートとして請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光拡散シートが用いられ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。9. A backlight unit for a liquid crystal display device comprising a lamp and an optical sheet that disperses light emitted from the lamp and guides the light to the surface side, wherein the optical sheet is any one of claims 1 to 8. A backlight unit for a liquid crystal display device, wherein the light diffusing sheet described is used.
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