CN111077693B - 背光单元及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背光单元(5)，包括覆盖棱镜片(24)以及光扩散片(23)的遮光部件(31)。在设遮光部件(31)对收缩前的光扩散片(23)的覆盖长度为A(mm)、棱镜片(24)的厚度为T(mm)、光扩散片(23)的框(30)侧端部(23a)在光扩散片(23的平面方向上的收缩量为S(mm)时，下式(1)成立；在设膨胀前的光扩散片(23)的框(30)侧端部(23a)与框(30)的距离为D(mm)、光扩散片(23)的框侧端部(23a)在光扩散片(23)的平面方向上的膨胀量为E(mm)时，下式(2)成立。能够防止漏光，防止光扩散片发生弯曲。[编号1][编号2]E<D(2)。

Description

背光单元及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种背光单元及液晶显示装置。
背景技术
近年来，液晶显示器、等离子显示器等平板显示器由于节省空间且清晰度高而广泛地用作显示装置。其中的液晶显示器由于更加省电且清晰度高而备受瞩目，人们在不断地对它进行研发。
该液晶显示装置为一种非发光型显示装置，例如包括液晶显示面板和设置在液晶显示面板的背面侧的背光单元。其中，该液晶显示面板由相对而设的薄膜晶体管(thinfilm transistor，以下称为“TFT”)基板、彩色滤光片(color filter，以下称为“CF”)基板以及封入TFT基板与CF基板之间的液晶层构成。CF基板在构成像素的各子像素处形成有例如被着色为红色、绿色或蓝色的着色层。
例如专利文献1中公开了背光单元。该背光单元例如包括由合成树脂形成且呈矩形框状的框、粘贴在框背面的反射片、设置在框内的多个光学部件即导光片、光扩散片及棱镜片以及供给朝着导光片入射的光的光源，且在支撑框的周缘部设置有遮光带。
专利文献1：日本公开专利公报特开2017-187548号公报
发明内容
－发明要解决的技术问题－
由于光源所产生的热或使用环境的原因，光扩散片会在其平面方向上膨胀或收缩，因此会漏光，光扩散片还会发生弯曲(褶皱)。
更具体而言，由于光源所产生的热导致温度上升或在高温高湿环境下使用等，光扩散片会膨胀，膨胀后的光扩散片会与框接触而导致光扩散片发生弯曲。
所述光扩散片膨胀后会冷却(例如冷却到室温)而会收缩，如果光扩散片收缩，就会形成间隙。其结果是会从该收缩部分漏光。
近年来，为实现小型化而要求用于智能手机或笔记本电脑的背光单元的框缘更窄，该框缘变窄后的背光单元存在以下问题：所述光扩散片特别容易弯曲，或者特别容易漏光。
于是，本发明正是为解决上述问题点而完成的。其目的在于：提供一种背光单元，该背光单元既能够防止漏光，又能够防止光扩散片发生弯曲。
－用于解决技术问题的技术方案－
为达成上述目的，本发明的背光单元包括：导光片，其朝着表面侧引导入射光线；光源，其朝着导光片照射光线；光扩散片，其层叠在导光片的表面侧；棱镜片，其设置在光扩散片的表面侧；框，其收纳导光片、光源、光扩散片及棱镜片；以及遮光部件，其设置在棱镜片的表面侧。遮光部件设置为：沿着光扩散片的平面方向从光扩散片的框侧端部开始覆盖棱镜片和光扩散片。在设遮光部件沿光扩散片的平面方向覆盖收缩前的光扩散片的覆盖长度为A(mm)，设棱镜片的厚度为T(mm)，设光扩散片的框侧端部在光扩散片的平面方向上的收缩量为S(mm)的情况下，下式(1)成立。在设膨胀前的光扩散片的框侧端部与框在光扩散片的平面方向上的距离为D(mm)，设在温度为85℃的条件下、温度为65℃且湿度为95％的条件下、或温度为85℃且湿度为85％的条件下,该光扩散片的框侧端部在光扩散片的平面方向上的膨胀量为E(mm)的情况下，下式(2)成立。
[编号1]
[编号2]
E<D (2)
－发明的效果－
根据本发明，背光单元既能够防止漏光，又能够防止光扩散片发生弯曲。
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是本发明的实施方式所涉及的背光单元的俯视图。
图3是剖视图，用以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，即沿图2中的A-A线剖开的剖视图。
图4是示意图，用以说明本发明的实施方式所涉及的背光单元的防止漏光的原理。
图5是示意图，用以说明背光单元的漏光原理。
图6是示意图，用以说明防止本发明的实施方式所涉及的背光单元中的光扩散片弯曲的原理。
图7是示意图，用以说明防止本发明的实施方式所涉及的背光单元中的光扩散片弯曲的原理。
－符号说明－
1-液晶显示装置；2-液晶显示面板；3-第一偏光板；4-第二偏光板；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；23a-光扩散片的框侧端部；24-棱镜片；26-反射片；30-框；31-遮光部件；X-光扩散片的平面方向(长度方向)。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
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是本发明的实施方式所涉及的背光单元的俯视图。图3是剖视图，用以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，即沿图2中的A-A线剖开的剖视图。
如图1所示，液晶显示装置1包括：多个像素矩阵状排列而成的液晶显示面板2、粘贴在液晶显示面板2的表面侧(图的上面侧，即液晶显示装置1的目视确认者侧)的第一偏光板3(以下称为“偏光板3”)、粘贴在液晶显示面板2的内面侧(背面侧，图的下面侧，即液晶显示装置1的目视确认者侧的相反侧)的第二偏光板4(以下称为“偏光板4”)、以及设置在液晶显示面板2的背面侧的背光单元5。
如图1所示，液晶显示面板2包括：第一基板即TFT基板6、与TFT基板6相对而设的第二基板即CF基板7、设置在TFT基板6和CF基板7之间的液晶层8、以及为了使TFT基板6和CF基板7互相粘连且在TFT基板6和CF基板7之间封入液晶层8而形成为框状的密封材(未图示)。
TFT基板6和CF基板7分别呈矩形板状。液晶显示装置1包括多个光敏间隔材(未图示)，该光敏间隔材用于限制液晶层8的厚度(即液晶层的间隙)。
TFT基板6例如包括：玻璃基板或塑料基板等绝缘基板、多条栅极线、多条源极线、多个TFT、保护膜、像素电极以及取向膜(均未图示)。其中，所述多条栅极线形成在绝缘基板上，互相平行着延伸；所述多条源极线沿着与各栅极线正交的方向形成在绝缘基板上，互相平行着延伸；所述多个TFT分别设置在各条栅极线和各条源极线的交差部分，即分别设置在各子像素Pr、Pg及Pb；所述保护膜覆盖各个TFT；所述像素电极矩阵状地形成在所述保护膜上且与所述各TFT连接；所述取向膜覆盖所述各个像素电极。
CF基板7包括：玻璃基板或塑料基板等绝缘基板、形成在绝缘基板上的公共电极以及覆盖公共电极的取向膜(均未图示)。
液晶层8是由具有光电特性的向列型液晶材料等形成。
＜背光单元＞
如图2～图3所示，背光单元5为侧光型背光单元。其包括：朝着表面侧引导从端面入射的光线的导光片21、朝着导光片21的端面照射光线的光源22、层叠在导光片21的表面侧的光扩散片23以及设置在光扩散片23的表面侧的棱镜片24。背光单元5还包括设置在导光片21的背面侧的反射片26。
光扩散片23具有让从内面侧入射的光线边扩散边朝着法线方向侧聚光(聚光扩散)的功能；棱镜片24具有让从内面侧入射的光线朝着法线方向侧折射的功能；反射片26具有让从导光片21的内面侧射出的光线朝着表面侧反射并再次朝着导光片21入射的功能。
如图2～图3所示，背光单元5包括框30，该框30将反射片26、导光片21、光源22、所述光扩散片23以及棱镜片24围住并将它们收纳在其中。
<棱镜片>
棱镜片24与偏光板4相对而设。该棱镜片24需要让光线透过，因此用透明尤其是无色透明的合成树脂作主要成分来形成该棱镜片24。棱镜片24具有基材层35和突起列，该突起列由层叠在基材层35的表面上的多个凸条棱镜部36构成。凸条棱镜部36呈条纹状地层叠在基材层35的表面上。凸条棱镜部36为内面与基材层35表面相接触的三棱柱状体。
优选棱镜片24的厚度(从基材层35的内面算起到凸条棱镜部36的顶点的高度)的下限值为35μm，更优选为50μm。另一方面，优选棱镜片24的厚度的上限值为200μm，更优选为180μm。
优选棱镜片24中的凸条棱镜部36的间距P(参照图3)的下限值为12μm，更优选为20μm。另一方面，优选，棱镜片24中的凸条棱镜部36的间距P的上限值为100μm，更优选为60μm。
优选凸条棱镜部36的顶角在85°以上95°以下。优选凸条棱镜部36的折射率的下限值为1.5，更优选为1.55。另一方面，优选凸条棱镜部36的折射率的上限值为1.7。
棱镜片24既可以使用由两片棱镜片构成的棱镜片，还可以使用将两片棱镜片贴合在一起而变成一片的棱镜片。
<光扩散片>
光扩散片23设置在导光片21的表面上，并具有基材层37、设置在基材层37的表面侧的光扩散层38、以及设置在基材层37的内面侧的防粘连层39。
光扩散片23的基材层37需要让光线透过，因此用透明尤其是无色透明的合成树脂作主要成分来形成光扩散片23的基材层37。基材层37的主要成分并无特别限定，能够列举出的基材层37的主要成分有：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、乙酸纤维素、耐候性氯乙烯、聚酰亚胺等。
光扩散片23的光扩散层38中具有光扩散材料及其黏合剂。光扩散材料为颗粒，该颗粒具有让光线扩散的性质。光扩散材料大致分为无机填料和有机填料。能够列举出的无机填料有：氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、氧化锌、硫化钡、硅酸镁或者上述物质的混合物。能够列举出的有机填料有：丙烯酸树脂、丙烯腈树脂、聚氨基甲酸脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、尼龙等。
光扩散材料的形状并无特别限定，能够列举出的形状有：球状、立方体状、针状、棒状、纺锤形状、板状、鳞片状、纤维状等，其中优选光扩散性优异的球状的珠。
树脂珠40分散在树脂母体中而形成防粘连层39。该树脂珠40分散着设置在基材层37的内面侧。由于分散着设置有该树脂珠40，因此防粘连层39具有由树脂珠40形成的多个凸部和不存在树脂珠40的平面部。设置在防粘连层39的内面侧的导光片21分散着与所述多个凸部抵接，而不是与整个内面抵接，由此能够防止粘连，从而能够抑制液晶显示装置的亮度不均匀。
形成防粘连层39的树脂并无特别限定，能够列举出的树脂有：丙烯酸聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、丙烯腈树脂、聚氨基甲酸脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈等。
其中，光扩散片23与导光片21摩擦会损伤导光片21的表面，导光片21的表面的损伤又会造成亮度不良。从防止该亮度不良的观点出发，优选使用丙烯酸聚氨酯树脂并赋予防粘连层39柔软性。这里，丙烯酸聚氨酯树脂指具有丙烯酸骨架和氨基甲酸酯骨架的丙烯酸类树脂，例如能够使用与异氰酸酯树脂和丙烯酸多元醇类树脂交联而得到的树脂。
<导光片>
导光片21是片状光学部件，它让从光源22射出的光线在内部传播并从表面射出。导光片21的剖面可大致呈楔形，导光片21可大致呈平板状。
导光片21需要具有透光性，因此用透明尤其是无色透明的合成树脂作主要成分来形成该导光片21。导光片21的主要成分并无特别限定，能够列举出的导光片21的主要成分有：透明性、强度等优异的聚碳酸酯树脂或者透明性、耐擦伤性等优异的丙烯酸树脂等合成树脂，但优选导光片21的主要成分为聚碳酸酯树脂。聚碳酸酯树脂的透明性优异且折射率高，因此容易在导光片21与空气层(形成在导光片21与设置在导光片21的表面侧的光扩散片23之间的层与形成在导光片21与设置在导光片21的背面侧的反射片26之间的层)的界面发生全反射，从而能够有效地传播光线。聚碳酸酯树脂具有耐热性，因此导光片21难以因光源22发热而劣化等。
＜光源＞
光源22采用侧光型光源，该光源的照射面与导光片21的端面相对(或抵接)而设，且该光源朝着导光片21的端面照射光线。光源22能够使用各种光源，例如能够使用发光二极管(LED)。具体而言，多个发光二极管沿着导光片21的端面设置即形成光源，能够使用该光源作光源22。
<反射片>
能够列举出的反射片26有白色片或者镜面片等。其中，填料分散着含在聚酯等基材树脂中即形成白色片；镜面片等通过在由聚酯等形成的膜的表面上蒸镀铝、银等金属，镜面反射性得到了提高。
<框>
框30例如由塑料形成。如图2～图3所示，框30呈具有矩形开口部28的矩形框状。
如图3所示，在本实施方式中，在框30的一部分设置有光源22，光源22靠近导光片21，且与导光片21的端面相对。
<遮光部件>
如图2、图3所示，在本实施方式中，遮光部件31设置在框30的上表面29上。遮光部件31是为了防止从背光单元5的端部漏光的部件，因此例如由遮光性带等构成。
在遮光部件31的内面上形成有粘接层(未图示)，通过该粘接层将遮光部件31粘贴在框30的上表面29和棱镜片24上。
如图3所示，遮光部件31构成为：从框30朝着棱镜片24上方突出而设，且设置在棱镜片24的表面侧。
更具体而言，设置遮光部件31，使该遮光部件31从光扩散片23的框30侧端部23a开始沿着光扩散片23的平面方向(长度方向)X覆盖棱镜片24和光扩散片23。需要说明的是，如图3所示，遮光部件31的从光扩散片23的框30侧端部23a算起的覆盖长度为A(mm)。
如上所述，由于光源带来的热或使用环境的原因，光扩散片会沿着其平面方向膨胀或收缩，因此现有技术中的背光单元存在以下问题：既会漏光，光扩散片又会发生弯曲。
本申请发明人等着眼于上述问题点，为了防止漏光、防止光扩散片发生弯曲而发现了：遮光构部件31沿着棱镜片24(或光扩散片23)的平面方向覆盖光扩散片23的覆盖长度A、光扩散片23的收缩量、棱镜片24的厚度之间的关系、光扩散片23与框30的距离与光扩散片23的膨胀量之间的关系。
更具体而言，如图3所示，本发明的背光单元5具有以下特征：在设遮光构件31沿着光扩散片23的平面方向(即光扩散片23的长度方向)X覆盖收缩前的光扩散片23的覆盖长度为A(mm)，设棱镜片24的厚度为T(mm)，设光扩散片23的框30侧端部23a在光扩散片23的平面方向X上的收缩量(即如图3所示，从收缩前的光扩散片23的框30侧端部23a开始算起的移动距离)为S(mm)(参照图4)时，下式(3)成立。
[编号3]
通过将收缩量S设定在上述范围内，如图4所示，即使在与如图3所示的状态相比光扩散片23有了收缩的情况下，不通过光扩散片23(即通过光扩散片23的收缩部分)入射到棱镜片24的光，也会被遮光部件31可靠地遮住，因此能够防止漏光。
换言之，在光扩散片23的收缩量S(mm)、遮光部件31对光扩散片23的覆盖长度A(mm)、棱镜片24的厚度T(mm)使得图5所示的关系(即成立成立的情况下，不通过光扩散片23(即通过光扩散片23的收缩部分)入射到棱镜片24的光不会被遮光构件31遮住，会漏光。
另一方面，像本发明的实施方式所涉及的背光单元5那样，设定收缩量S而使上式(3)成立，就能够可靠地防止漏光，如图4所示。
本发明的背光单元5具有以下特征：膨胀前的光扩散片23的框30侧端部23a与框30(即框30的开口部28)在光扩散片的平面方向X上的距离为D(参照图6)，设在温度为85℃的条件下、温度为65℃且湿度为95％的条件下、或温度为85℃且湿度为85％的条件下，该光扩散片的所述框侧端部在所述光扩散片的平面方向X上的膨胀量(即如图6所示，从膨胀前的光扩散片23的框30侧端部23a开始算起的移动距离)为E(参照图7)，在该情况下，下式(4)成立。
[编号4]
E<D(4)
通过将膨胀量E设定在上述范围内，就能够避免光扩散片23的框侧端部23a与框30接触，从而能够防止光扩散片23发生弯曲。
【实施例】
下面根据实施例说明本发明。需要说明的是，本发明并不限定于以下实施例，可根据本发明的主旨对以下实施例进行变形、改变，变形、改变后的发明也都落在本发明的保护范围之内。
(实施例1～4、比较例1～5)
<背光单元的制作>
首先，准备图3所示的侧光型背光单元。更具体而言，按顺序层叠反射片(3M JAPAN股份有限公司制造商品名：ESR)、以芳香族聚碳酸酯为主要原料的导光片、将把丙烯酸珠混合在丙烯聚氨酯类树脂中而形成的覆盖材料涂布在表1所示的聚对苯二甲酸乙二醇酯等基材表面上而得到的光扩散片、以及棱镜片(3M JAPAN股份有限公司制造商品名：ASOC-3)。光源使用发光二极管(日亚化学工业公司制造商品名：NSSW304G)，用三协精工科技有限公司制造的框(长度：5.6英寸)将上述部件围起来并收纳于其中。遮光部件使用的是遮光片(寺冈制作所制造商品名：704A 0.05黑HF)。如图3所示，通过该遮光部件将框与棱镜片固定在一起。
设膨胀前的光扩散片的框侧端部与框的距离D为0.110(mm)，设遮光部件对收缩前的光扩散片的覆盖长度A为0.260(mm)。
使用长度为138mm、宽度为70mm的光扩散片，使用厚度为0.098(mm)(即约等于0.170)的棱镜片。
<计算光扩散片的收缩量和膨胀量>
对所制作的背光单元进行环境试验(在温度85℃条件下静置了120小时后，在温度25℃、湿度50％的条件下静置2小时的试验)后，使用mitutoyo股份有限公司制造的“SD-45B”，测量了光扩散片在长度方向X(两处)上的长度，根据下式(5)计算出了光扩散片的收缩量和膨胀量。
上述计算重复进行3次，取其平均值作收缩量和膨胀量。下式(5)中，正值为膨胀量，负值为收缩量。表1示出以上结果。
[编号5]
收缩量(或膨胀量)(mm)＝环境试验后光扩散片的长度(mm)-环境试验前光扩散片的长度(mm)(5)
<漏光评价>
针对上述环境试验后的背光单元，打开光源后，从光源的对边侧以相对于棱镜片平面为30°的角度(图3的箭头M所示的方向)通过目视进行观察，确认有无漏光。表1示出以上结果。
<光扩散片弯曲评价>
从背光单元取出光扩散片并确认该光扩散片有无弯曲。需要说明的是，将光扩散片单独放在平滑的玻璃板上，在荧光灯下从正侧面通过目视进行观察，确认有无弯曲。表1示出以上结果。
(实施例5～10、比较例6～8)
除了改变计算光扩散片的收缩量和膨胀量时的环境试验条件(将背光单元在温度65℃、湿度95％的条件下静置了120小时后，在温度25℃、湿度50％的条件下静置2小时)以外，其它方面都与上述实施例1～4、比较例1～5一样，这样计算出了光扩散片的收缩量和膨胀量，并进行了漏光评价与光扩散片弯曲评价。表2示出以上结果。
(实施例11～16、比较例9～11)
除了改变计算光扩散片的收缩量和膨胀量时的环境试验条件(即将背光单元在温度85℃、湿度85％的条件下静置了120小时后，在温度25℃、湿度50％的条件下静置2小时)以外，其它方面都与上述实施例1～4、比较例1～5一样，这样计算出了光扩散片的收缩量和膨胀量，并进行了漏光评价与光扩散片弯曲评价。表3示出以上结果。
【表1】
【表2】
【表3】
由表1～3可知，在光扩散片的框侧端部的收缩量S(mm)、遮光构件对收缩前的光扩散片的覆盖长度A(mm)以及棱镜片的厚度T(mm)满足上式(3)的情况(实施例1～16的情况)下，能够防止漏光。
由表1～3可知，在膨胀前的光扩散片的框侧端部与框的距离D(mm)与光扩散片的框侧端部的膨胀量E(mm)满足上式(4)的情况(实施例1～16的情况)下，能够防止光扩散片发生弯曲。
需要说明的是，还知：对于比较例1～5、8、10～11来说，的关系成立，因此漏光。
又知：对于比较例6～7、9来说，E≥D的关系成立，因此光扩散片发生弯曲。
－产业实用性－
综上所述，本发明对于用于液晶显示装置的背光单元很有用。

Claims (4)

1.一种背光单元，其包括：
导光片，其朝着表面侧引导入射光线，
光源，其朝着所述导光片照射所述光线，
光扩散片，其层叠在所述导光片的表面侧，
棱镜片，其设置在所述光扩散片的表面侧，
框，其收纳所述导光片、所述光源、所述光扩散片及所述棱镜片，以及
遮光部件，其设置在所述棱镜片的表面侧，
该背光单元的特征在于：
所述遮光部件设置为：沿着所述光扩散片的平面方向从所述光扩散片的所述框侧端部开始覆盖所述棱镜片和所述光扩散片，
在设所述遮光部件沿所述光扩散片的平面方向覆盖收缩前的所述光扩散片的覆盖长度为A(mm)，设所述棱镜片的厚度为T(mm)，设所述光扩散片的所述框侧端部在所述光扩散片的平面方向上的收缩量为S(mm)的情况下，下式(1)成立，
在设膨胀前的所述光扩散片的所述框侧端部与所述框在所述光扩散片的平面方向上的距离为D(mm)，设在温度为85℃的条件下、温度为65℃且湿度为95％的条件下、或温度为85℃且湿度为85％的条件下,该光扩散片的所述框侧端部在所述光扩散片的平面方向上的膨胀量为E(mm)的情况下，下式(2)成立，
[编号1]
[编号2]
E<D (2)。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于：
所述光源朝着所述导光片的端面照射所述光线。
3.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于：
所述光源朝着所述导光片的内面照射所述光线。
4.一种液晶显示装置，其特征在于：包括液晶显示面板和背光单元，该背光单元为设置在所述液晶显示面板的内面侧的权利要求1到3中任一项权利要求所述的背光单元。
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