阅读说明：本技术 背光单元和液晶显示装置 (Backlight unit and liquid crystal display device ) 是由 波川启土 松野有希 于 2018-11-08 设计创作，主要内容包括：背光单元(1)包括导光片(21)和设在导光片(21)的表面的光扩散片(23)。将根据JIS K 7125在温度23℃、湿度50％的条件下测量出的导光片(21)与光扩散片(23)之间的静摩擦系数设为Y<Sub>1</Sub>,且将根据JIS K 7197测量出的导光片(21)的线膨胀系数与光扩散片(23)的线膨胀系数之差设为X时,下式(1)的关系成立。(1)：Y<Sub>1</Sub>≤1.00×10<Sup>－4</Sup>X<Sup>2</Sup>-3.43×10<Sup>－2</Sup>X+2.35。(The backlight unit (1) comprises a light guide sheet (21) and a light diffusion sheet (23) provided on the surface of the light guide sheet (21). The static friction coefficient between the light guide sheet (21) and the light diffusion sheet (23) measured at a temperature of 23 ℃ and a humidity of 50% according to JIS K7125 is Y 1 And the relationship of the following formula (1) is established when the difference between the linear expansion coefficient of the light guide sheet (21) and the linear expansion coefficient of the light diffusion sheet (23) measured according to JIS K7197 is X. (1): y is 1 ≤1.00×10 －4 X 2 ‑3.43×10 －2 X+2.35。)

背光单元和液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置中的背光单元和液晶显示装置。

背景技术

近年来，液晶显示器和等离子体显示器等平板显示器由于节省空间且清晰度较高而作为显示装置被广泛使用。其中，液晶显示器由于更省电更清晰而受到注目，人们不断地进行液晶显示器的研究开发。

该液晶显示装置例如为具有液晶显示面板和背光源的非发光性的显示装置，该液晶显示面板由彼此相对布置的薄膜晶体管(thin film transistor，以下称为“TFT”)基板与滤色器(color filter，以下称为“CF”)基板、封入TFT基板与CF基板之间的液晶层构成，该背光源设在液晶显示面板的背面侧。并且，就CF基板而言，在构成像素的各子像素上，设有例如被染为红色、绿色或蓝色的着色层。

此外，在液晶层下表面侧安装有边光式(侧光式)或直下式等背光单元作为背光源。该边光式背光单元例如有下述公开的背光单元，例如，包括光源、导光片、光扩散片以及棱镜片，该导光片呈方形板状且以端部沿该光源延伸的方式布置，该光扩散片设在该导光片的表面侧，且主要具有光扩散功能，该棱镜片设在光扩散片的表面侧，且具有向法线方向侧折射的折射功能(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本公开专利公报特开2016－95380号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

此处，在所述现有的背光单元中，存在以下问题：因为光扩散片和导光片各自的伸缩量不同，所以因伸缩量较大的导光片的膨胀收缩，光扩散片与导光片之间的摩擦会导致伸缩量较小的光扩散片发生弯曲(出现褶皱)。

更具体而言，光扩散片的基材层的主要成分采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂等，导光片的主要成分采用线膨胀系数比聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂高的聚碳酸酯(PC)树脂或丙烯酸树脂等。因此，存在以下问题：加热和冷却时在光扩散片与导光片之间会产生伸缩量的差异，因伸缩量较大的导光片的膨胀收缩，光扩散片会发生弯曲(出现褶皱)。

于是，本发明正是为解决上述技术问题而完成的，其目的在于：提供一种背光单元，其能够抑制光扩散片发生弯曲。

－用以解决技术问题的技术方案－

为了达到上述目的，本发明的背光单元包括光学部件和设在光学部件的表面的光扩散片，所述背光单元的特征在于：将根据JIS K 7125在温度23℃、湿度50％的条件下测量出的光学部件与光扩散片之间的静摩擦系数设为Y₁，且将根据JIS K 7197测量出的光学部件的线膨胀系数与光扩散片的线膨胀系数之差设为X时，下式(1)的关系成立。

[公式1]

Y₁≤1.00×10^－4X²-3.43×10^－2X+2.35 (1)

此外，本发明的另一背光单元包括光学部件和设在光学部件的表面的光扩散片，所述背光单元的特征在于：将根据JIS K 7125在温度65℃、湿度95％的条件下测量出的光学部件与光扩散片之间的静摩擦系数设为Y₂，且将根据JIS K 7197测量出的光学部件的线膨胀系数与光扩散片的线膨胀系数之差设为X时，下式(2)的关系成立。

[公式2]

Y₂≤9.00×10^－5X²-3.51×10^－2X+3.12 (2)

－发明的效果－

根据本发明，能够抑制因与光扩散片相对布置的光学部件的膨胀收缩而发生的光扩散片的弯曲，该光学部件例如是导光片。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置的剖视图。

图2是用于说明本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置中的背光单元的剖视图。

图3用于说明常温条件(温度23℃、湿度50％)下静摩擦系数与线膨胀系数之差之间的关系以及弯曲的发生情况。

图4用于说明高温条件(温度65℃、湿度95％)下静摩擦系数与线膨胀系数之差之间的关系以及弯曲的发生情况。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置的剖视图，图2是用于说明本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置中的背光单元的剖视图。

如图1所示，液晶显示装置1具有液晶显示面板2、第一偏振板3(以下有时简称为“偏振板3”)、第二偏振板4(以下有时简称为“偏振板4”)和背光单元5。其中，在液晶显示面板2上，以矩阵状排列有多个像素，第一偏振板3贴合在液晶显示面板2的表面侧(图1中的上表面侧，液晶显示装置1的观察者一侧)，第二偏振板4贴合在液晶显示面板2的反面侧(背面侧，图1中的下表面侧，液晶显示装置1的观察者一侧的相反侧)，背光单元5设在液晶显示面板2的背面侧。

如图1所示，液晶显示面板2具有第一基板即TFT基板6、第二基板即CF基板7、液晶层8以及密封件(未图示)，CF基板7与TFT基板6相对布置，液晶层8设在TFT基板6与CF基板7之间，密封件为了将TFT基板6与CF基板7互相粘合起来并将液晶层8封入TFT基板6与CF基板7之间而设为框状。

需要说明的是，TFT基板6和CF基板7分别形成为矩形板状。液晶显示装置1具有用于限制液晶层8的厚度(即液晶单元间隙(cell gap))的多个光阻间隔物(photo spacer)(未图示)。

TFT基板6例如具有绝缘基板、多条栅极线、多条源极线、多个TFT、保护膜、多个像素电极、以及取向膜(均未图示)。其中，绝缘基板是玻璃基板、塑料基板等，多条栅极线以互相平行延伸的方式设在绝缘基板上，多条源极线沿与各条栅极线正交的方向以互相平行延伸的方式设置，多个TFT设在各条栅极线与各条源极线相交叉的每一个部分，即设在各个子像素Pr、Pg和Pb上，保护膜以覆盖各个TFT的方式设置，多个像素电极以矩阵状设在保护膜上，且分别与各个TFT相连，取向膜以覆盖各个像素电极的方式设置。

CF基板7具有玻璃基板或塑料基板等绝缘基板、设在绝缘基板上的公共电极以及以覆盖公共电极的方式设置的取向膜(均未图示)。

液晶层8由具有电气光学特性的向列型液晶材料等构成。

＜背光单元＞

如图2所示，背光单元5是边光式背光单元。该背光单元5包括导光片21、光源22、光扩散片23以及棱镜片24，导光片21将从端面入射的光线引向表面侧，光源22向导光片21的端面照射光线，光扩散片23重叠在导光片21的表面侧，棱镜片24设在光扩散片23的表面侧。背光单元5还包括反射片26，反射片26设在导光片21的反面侧。

光扩散片23具有使从反面侧入射的光线扩散并向法线方向侧会聚(会聚扩散)的功能，棱镜片24具有使从反面侧入射的光线向法线方向侧折射的功能。反射片26具有使从导光片21的反面侧射出的光线向表面侧反射后再次向导光片21入射的功能。

＜棱镜片＞

棱镜片24与偏振板4相对布置。该棱镜片24因为需要透光，所以以透明的合成树脂为主要成分形成，特别是以无色透明的合成树脂为主要成分形成。棱镜片24具有基材层35和由层叠在基材层35表面的多个凸条棱镜部36构成的突起列。凸条棱镜部36呈条状层叠在基材层35的表面。凸条棱镜部36是反面与基材层35的表面相接的三棱柱状体。

棱镜片24的厚度(从基材层35的反面到凸条棱镜部36的顶点为止的高度)的下限优选为35μm，更优选为50μm。另一方面，棱镜片24的厚度的上限优选为200μm，更优选为180μm。

棱镜片24的凸条棱镜部36的中心间距P(参照图2)的下限优选为12μm，更优选为20μm。另一方面，棱镜片24的凸条棱镜部36的中心间距P的上限优选为100μm，更优选为60μm。

凸条棱镜部36的顶角优选在85°以上95°以下。而且，凸条棱镜部36的折射率的下限优选为1.5，更优选为1.55。另一方面，凸条棱镜部36的折射率的上限优选为1.7。

需要说明的是，棱镜片24可以由两张棱镜片构成，也可以将两张棱镜片贴合成一张使用。

＜光扩散片＞

光扩散片23设在导光片21的表面，且具有基材层37、设在基材层37的表面侧的光扩散层38以及设在基材层37的反面侧的防粘附层39。

光扩散片23的基材层37因为需要透光，所以以透明的合成树脂为主要成分形成，特别是以无色透明的合成树脂为主要成分形成。基材层37的主要成分没有特别限定，例如有聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯烃、醋酸纤维素、耐候性氯乙烯、聚酰亚胺等。

光扩散片23的光扩散层38具有光扩散材料及其粘合剂。光扩散材料是具有使光线扩散的性质的粒子，大致分为无机填料和有机填料。无机填料例如有二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、氧化锌、硫化钡、硅酸镁或它们的混合物。有机填料的具体材料例如有丙烯酸树脂、丙烯腈树脂、聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈等。

光扩散材料的形状没有特别限定，例如有球状、立方体状、针状、棒状、纺锤形状、板状、鳞片状、纤维状等，其中优选为光扩散性优异的球状珠。

防粘附层39是将树脂珠40分散到树脂母体中而形成的。该树脂珠40疏散地设在基材层37的反面侧。由于该树脂珠40疏散地设置，所以防粘附层39具有因树脂珠40而形成的多个凸部和不存在树脂珠40的平坦部。防粘附层39在多个所述凸部疏散地与设在反面侧的导光片21抵接，而不是整个反面抵接，由此防止粘附，从而抑制液晶显示装置1的亮度不均匀。

形成防粘附层39的树脂没有特别限定，例如有丙烯酸聚氨酯(acrylic urethane)系树脂、丙烯酸树脂、丙烯腈树脂、聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈等。

其中，从防止产生亮点不良的观点出发，优选使用丙烯酸聚氨酯系树脂，来赋予防粘附层39柔软性。其中，该亮点不良是基于光扩散片23与导光片21的摩擦的导光片21的表面的损伤所引起的。此处，丙烯酸聚氨酯系树脂是指具有丙烯酸骨架和聚氨酯骨架的丙烯酸系树脂，例如，能够使用由异氰酸酯树脂和丙烯酸多元醇系树脂进行交联而得到的树脂。

＜导光片＞

导光片21是将从光源22射出的光线向内部传播并从表面射出的片状光学部件。导光片21可以形成为剖面呈近似楔形状，也可以形成为近似平板状。

导光片21因为需要透光，所以以透明的树脂为主要成分形成，特别是以无色透明的树脂为主要成分形成。导光片21的主要成分没有特别限定，例如有透明性和强度等优异的聚碳酸酯树脂、透明性和耐擦伤性等优异的丙烯酸树脂等合成树脂。其中，导光片21的主要成分优选为聚碳酸酯树脂。聚碳酸酯树脂因为透明性优异且折射率高，所以在导光片21与空气层(形成在导光片21与设在导光片21的表面侧的光扩散片23之间的间隙处的层、以及形成在导光片21与设在导光片21的反面侧的反射片26之间的间隙处的层)的交界面处容易发生全反射，从而能够有效地传播光线。此外，聚碳酸酯树脂因为具有耐热性，所以难以因光源22发热而产生劣化等。

＜光源＞

光源22以照射面与导光片21的端面相对(或抵接)的方式设置。光源22可采用各种光源，例如可采用发光二极管(LED)。具体而言，该光源22能够采用将多个发光二极管沿导光片21的端面设置而成的光源。

＜反射片＞

反射片26例如有使聚酯等基材树脂中分散含有填料而形成的白色片、在由聚酯等形成的薄膜的表面蒸镀铝、银等金属而使镜面反射性提高的镜面片等。

此处，在现有的背光单元中，如上所述，存在以下问题：因伸缩量较大的导光片的膨胀收缩，伸缩量较小的光扩散片会发生弯曲。

于是，本发明的发明人等着眼于这一点，发现了一条件，用于通过减小光扩散片23与导光片21之间的摩擦，抑制伸缩量较大的导光片21的膨胀收缩所带来的影响，来抑制光扩散片23发生弯曲。

更具体而言，本发明的背光单元5的特征在于：将导光片21与光扩散片23之间的静摩擦系数设为Y₁，且将导光片21的线膨胀系数α₁与光扩散片23的线膨胀系数α₂之差(即，α₁－α₂)设为X时，下式(3)的关系成立。

[公式3]

Y₁≤1.00×10^－4X²-3.43×10^－2X+2.35 (3)

需要说明的是，式(3)的“静摩擦系数Y₁”是在温度23℃、湿度50％的条件下根据日本工业标准JIS K 7125测量出的值。“线膨胀系数”是根据JIS K 7197测量出的值。

并且，减小导光片21与光扩散片23之间的静摩擦系数Y₁，并将该静摩擦系数Y₁设在保证式(3)的关系成立的范围内，由此即使导光片21的伸缩量和光扩散片23的伸缩量相差很大(即，导光片21的线膨胀系数α₁与光扩散片23的线膨胀系数α₂之差较大)，也能够抑制光扩散片23发生弯曲。

此外，长时间使用液晶显示装置1时，背光单元5长时间暴露于高温高湿条件下，因此本发明的发明人等也着眼于这一点，还发现了用于在高温高湿条件下(温度：65℃，湿度：95％)抑制光扩散片23发生弯曲的条件。

更具体而言，本发明的背光单元5的特征在于：将导光片21与光扩散片23之间的静摩擦系数设为Y₂，且将导光片21的线膨胀系数α₁与光扩散片23的线膨胀系数α₂之差(即，α₁－α₂)设为X时，下式(4)的关系成立。

[公式4]

Y₂≤9.00×10^－5X²-3.51×10^－2X+3.12 (4)

需要说明的是，式(4)的“静摩擦系数Y₂”是在温度65℃、湿度95％的条件下根据JIS K 7125测量出的值。

并且，减小导光片21与光扩散片23之间的静摩擦系数Y₂，并将该静摩擦系数Y₂设在保证式(4)的关系成立的范围内，由此即使在高温高湿条件下(温度：65℃，湿度：95％)，导光片21的伸缩量和光扩散片23的伸缩量相差很大，也能够抑制光扩散片23发生弯曲。

需要说明的是，通过增大形成与导光片21接触的防粘附层39的树脂的硬度，能够减小所述静摩擦系数Y₁、Y₂。

更具体而言，因为光扩散片23、棱镜片24以及液晶显示装置1的重量所引起的负荷作用于光扩散片23的凸部与导光片21的接触部分，所以如果形成防粘附层39的树脂的硬度较低，光扩散片23的凸部就会变形，光扩散片23的凸部与导光片21的接触面积会增大。其结果是，光扩散片23与导光片21的摩擦增大。于是，在本实施方式中，采用以下构成：通过增大形成与导光片21接触的防粘附层39的树脂的硬度，抑制光扩散片23的凸部的变形，从而减小静摩擦系数Y₁、Y₂。

此处所说的“硬度”是指根据ISO14577－1(仪器压痕硬度试验)测量出的硬度，能够用微小硬度计(SIMADZU公司制造，商品名：DUH-W201)进行测量。

而且，通过在防粘附层39中，减小因所述树脂珠40而形成的多个凸部的平均半径，使防粘附层39与导光片21的接触面积减小，因此能够减小所述静摩擦系数Y₁、Y₂。

需要说明的是，此处所说的“凸部的平均半径”是指任意提取10个凸部并求出的各凸部的半径的平均值。

在实施方式中，举出由聚碳酸酯或丙烯酸树脂等形成的导光片21作为与光扩散片23相对布置的光学部件进行了说明，但因为只要能保证所述式(3)、(4)的关系成立，便能够抑制光扩散片23发生弯曲，所以可以是任意的光学部件。

例如有玻璃片、铝片等金属片、树脂片等。其中，树脂片由聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氯乙烯(PVC)树脂、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、聚丙烯(PP)树脂等形成。

在本实施方式中，举出将树脂珠40分散到树脂母体中而形成的防粘附层39为例进行了说明，但也可以采用以下构成：在不使用树脂珠40的情况下，赋予防粘附层39形状或赋予基材层37形状。此时的形状没有特别限定，例如有球状、立方体状、针状、棒状、纺锤形状、板状、鳞片状、纤维状等。并且，在这样的构成中，也由于所述式(3)、(4)的关系成立，而能够抑制光扩散片23发生弯曲。

下面根据实施例说明本发明。需要说明的是，本发明并不限于上述实施例，能够根据本发明的主旨对下述实施例进行变形和变更，不应该将该变形和变更排除到本发明的范围之外。

(实施例1)

＜线膨胀系数的测量＞

准备由丙烯酸聚氨酯系树脂(表面硬度：0.67mN)形成且包括表面具有凸部的防粘附层的光扩散片和由玻璃形成的光学片(光学部件)，根据TMA(Thermo mechanicalanalyzer：热机械分析仪)法(JIS K 7197)，测量出光扩散片和光学片的线膨胀系数。

更具体而言，首先，准备在片的机械轴(长度)方向(以下称为“MD方向”)和与其正交的方向(以下称为“TD方向”)上均具有10mm×5mm的长度的试样。然后，使用线膨胀系数测量装置(Hitachi High-Tech Science Corporation制造，商品名：TMA7100)，将对测量长度变化的探针(检测棒)施加的载荷调节到4[kPa]，并在大气中以5℃/分的速度从室温升温到70℃，计算所述试样的光学片和光扩散片各自从30℃到70℃的线膨胀系数α₁、α₂。

需要说明的是，线膨胀系数α₁、α₂根据下式(5)计算。

[公式5]

线膨胀系数α₁(或α₂)＝(1/L₀)×(L₇₀-L₃₀)/(70-30) (5)

此处，L₀示出试样(片)的长度[mm]，L₃₀示出30℃下长度的变化量[μm]，L₇₀示出70℃下长度的变化量[μm]。

并且，计算该线膨胀系数α₁与α₂之差X(即，α₁－α₂)。将以上结果示于表1。

＜静摩擦系数的测量＞

接着，使光扩散片的防粘附层与光学片接触，在温度23℃、湿度50％的条件下，根据摩擦系数试验方法(JIS K 7125)，测量出光学片与光扩散片之间的静摩擦系数Y₁。

更具体而言，首先，将光学片(63mm×63mm)放在光扩散片(200mm×150mm)上，并将200g的砝码(63mm×63mm)放在光学片上。然后，用拉伸试验机(A&D Inc.制造，商品名：RGT－1210)，以100mm/分的速度拉伸光学片，测量出此时的静摩擦系数Y₁。

同样，在温度65℃、湿度95％的条件下，根据摩擦系数试验方法(JISK 7125)，测量出光学片与光扩散片之间的静摩擦系数Y₂。将以上结果示于表1。

＜弯曲评价＞

下面，对光扩散片有无弯曲做出评价。更具体而言，首先，将5英寸的光扩散片放在5英寸的光学片上并层叠，并将相同尺寸的棱镜片(由厚度75μm的棱镜片和厚度100μm的棱镜片构成，两棱镜片以凸条棱镜部彼此正交的方式层叠在一起)放在光扩散片上。然后，以该状态在温度65℃、湿度95％的条件下静置72小时。

接着，恢复常温(温度23℃，湿度50％)，在该状态下取出，两小时后对光扩散片有无弯曲进行了确认。需要说明的是，将光扩散片单独放在平滑的玻璃板上，并在荧光灯下从正侧面目视观察，由此确认了有无发生弯曲。将以上结果示于表1。

(实施例2～13、比较例1～11)

除了将形成防粘附层的树脂的硬度、凸部的平均半径以及光学片的材质中的至少一者变更为表1所示的内容以外，其他方面都与实施例1一样，这样对线膨胀系数、静摩擦系数进行测量，并做出弯曲评价。将以上结果示于表1。

【表1】

＜静摩擦系数与线膨胀系数之间的相关关系＞

将表1所示的光学片与光扩散片之间的静摩擦系数Y₁(温度23℃，湿度50％)与光学片的线膨胀系数α₁和光扩散片的线膨胀系数α₂之差X之间的关系绘制成坐标图，对静摩擦系数Y₁与线膨胀系数之差X之间的关系和弯曲的发生情况进行了研究。将以上结果示于图3。

同样，将表1所示的光学片与光扩散片之间的静摩擦系数Y₂(温度65℃，湿度95％)与光学片的线膨胀系数α₁和光扩散片的线膨胀系数α₂之差X之间的关系绘制成坐标图，对静摩擦系数Y₂与线膨胀系数之差X之间的关系和弯曲的发生情况进行了研究。将以上结果示于图4。

如表1和图3所示，可知在常温条件(温度23℃，湿度50％)下，当静摩擦系数Y₁相对于线膨胀系数之差X满足所述式(3)的关系时(即，实施例1～13的情况)，光扩散片的弯曲得到抑制。

如表1和图4所示，可知在高温条件(温度65℃，湿度95％)下，当静摩擦系数Y₂相对于线膨胀系数之差X满足所述式(4)的关系时(即，实施例1～13的情况)，光扩散片的弯曲得到抑制。

－产业实用性－

综上所述，本发明对液晶显示装置中使用的背光单元特别有用。

－符号说明－

1 液晶显示装置

2 液晶显示面板

3 第一偏振板

4 第二偏振板

5 背光单元

6 TFT基板

7 CF基板

8 液晶层

21 导光片(光学部件)

22 光源

23 光扩散片

24 棱镜片

26 反射片

35 基材层

36 凸条棱镜部

37 基材层

38 光扩散层

39 防粘附层

40 树脂珠