JP2006030839A

JP2006030839A - ポリカーボネート樹脂製光拡散板

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Publication number: JP2006030839A
Application number: JP2004212692A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nukui; 紳二温井; Satoru Umeyama; 哲梅山
Original assignee: Sumitomo Dow Ltd
Current assignee: Sumika Polycarbonate Ltd
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】大型液晶ディスプレイ用直下型バックライトに適したポリカーボネート樹脂製光拡散板を提供する。
【解決手段】ポリカーボネート樹脂に対する粒子状樹脂の添加量と拡散度（Ｄ５０）との間に一定の関係がある場合に、光拡散性を始めとする光学特性を最適に調整したポリカーボネート樹脂製光拡散板を安定して生産できることを見出した。
即ち、本発明は、粒子状樹脂を添加したポリカーボネート樹脂から成る光拡散板であって、該光拡散板が該ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して粒子状樹脂を１重量部添加した際の拡散度（Ｄ５０）が２５〜３５である粒子状樹脂とポリカーボネート樹脂とから成り、該粒子状樹脂が該粒子状樹脂の添加量（重量部）に対する拡散度（Ｄ５０）の比が８〜３５であるような添加量で添加されたことを特徴とするポリカーボネート樹脂製光拡散板である。
【選択図】なし

Description

この発明は、内照明式看板、誘導灯、ディスプレイ、照明器具あるいは液晶表示装置に用いる面光源装置の照光面に適したポリカーボネート樹脂製光拡散板に関し、より詳細には、液晶ディスプレイ用直下型バックライト用のポリカーボネート樹脂製光拡散板に関する。

光源を内蔵する面光源装置は、内照式看板、液晶ディスプレイ、照明器具等に広く利用されている。このような装置として、ボックスの底面に反射層を備え、蛍光灯や冷陰極管などの光源を内蔵しかつ正面に拡散板を配置したものが一般的に使用されている。
大型液晶ディスプレイ用直下型バックライト方式用の光拡散板については、透明微粒子を分散させたアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂が用いられているが、液晶ディスプレイの大型化が進むにつれて、寸法安定性や耐熱性に優れ、反りの少ないポリカーボネート樹脂製の光拡散板が用いられるようになってきている。
このような光拡散板には、アクリル樹脂等から成る透明微粒子を分散させたポリカーボネートが用いられているが、ディスプレイが大型であるため輝度や拡散度を画面全体にわたって均一にすることが極めて困難である。
また、大型ディスプレイ等の装置の奥行が充分に大きいときはあまり問題にならないものの、奥行を小さくして薄型にすると光源である蛍光灯や冷陰極管などのイメージが目視され全体として均一な光量を有する照明器具は得られ難い。
このような問題を解決するために様々な工夫がなされている（特許文献1〜５等）。

特開2004-29091 特開2004-163575 特開2003-90906 特表2002-529569 特開平9-279000

上記の問題を解決するためには、拡散板の拡散性能を向上させることが考えられるが、拡散性能のみを向上させたのでは必然的に光の透過率が低下してしまい、面全体が暗くなる憾みがある。一方、ポリカーボネート樹脂に粒子状樹脂を配合した拡散板を生産する観点からは、光拡散板としての最適な性能を発揮するようにベース樹脂と粒子状樹脂を調整し、かつ粒子状樹脂の添加量を少なくすることが求められ、更に大量に製造する場合には光学特性を安定化させることが極めて重要な課題であった。

本発明者らは、これらの問題を解消すべく鋭意検討した結果、ポリカーボネート樹脂に対する粒子状樹脂の添加量と拡散度（Ｄ５０）との間に一定の関係がある場合に、光拡散性を始めとする光学特性を最適に調整したポリカーボネート樹脂製光拡散板を安定して生産できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、粒子状樹脂を添加したポリカーボネート樹脂から成る光拡散板であって、該光拡散板が該ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して粒子状樹脂を１重量部添加した際の拡散度（Ｄ５０）が２５〜３５である粒子状樹脂とポリカーボネート樹脂とから成り、該粒子状樹脂が該粒子状樹脂の添加量（重量部）に対する拡散度（Ｄ５０）の比が８〜３５であるような添加量で添加されたことを特徴とするポリカーボネート樹脂製光拡散板である。
このポリカーボネート樹脂１００重量部に対する前記粒子状樹脂の添加量は０．３〜１０重量部が好ましい。

本発明の光拡散板を大型液晶表示装置に用いると、従来のポリカーボネート樹脂製拡散板と比較して、透過性や拡散性等の光学特性と衝撃強度等の機械強度のバランスが著しく改善される。

本発明にて使用されるポリカーボネート樹脂とは、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、又はジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られる重合体をいう。ジヒドロキシジアリール化合物としては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン等が挙げられるが、ビスフェノールＡが代表的である。これらは単独又は２種類以上混合して使用されるが、これらの他に、ピペラジン、ジピペリジルハイドロキノン、レゾルシン、４，４′−ジヒドロキシジフェニル等を混合して使用してもよい。
また、ジヒドロキシアリール化合物のほかに３価以上のフェノール化合物を混合使用してもよい。３価以上のフェノールとしてはフロログルシン、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプテン、２，４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプタン、１，３，５−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ベンゾール、１，１，１−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−エタン及び２，２−ビス−［４，４−（４，４′−ジヒドロキシジフェニル）−シクロヘキシル］−プロパンなどが挙げられる。
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は通常１００００〜１０００００、好ましくは１３０００〜３５０００、更に好ましくは１５０００〜２９０００である。かかるポリカーボネート樹脂を製造するに際し、分子量調節剤、触媒等を必要に応じて使用することができる。

本発明にて使用される粒子状樹脂として、ポリスチレン樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂等、好ましくはアクリル系樹脂が挙げられる。アクリル系樹脂はアクリル酸エステル類又はメタクリル酸エステル類の重合体であり、少なくとも部分的に架橋されていることが好ましく、その架橋程度はポリカーボネート樹脂の加工過程において実質的に変形しない程度であることが好ましい。またアクリル樹脂として、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン等の非アクリル酸系単量体を用いて改質されたものでもよい。アクリル酸エステル類としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル等が挙げられる。メタクリル酸エステル類としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル等が挙げられる。このような樹脂として、例えば、部分架橋したメタクリル酸メチルをベースとしたポリマー微粒子ポリ（ブチルアクリレート）のコア／ポリ（メチルメタクリレート）のシェルを有するポリマー、ゴム状ビニルポリマーのコアとシェルを含んだコア／シェルモノホルジーを有するポリマー〔ローム・アンド・ハーズ・カンパニー製商品名パラロイドＥＸＬ−５１３６〕、架橋シロキサン結合を有するシリコーン樹脂〔東芝シリコーン（株）製トスパール１２０〕を用いてもよい。
この粒子状樹脂の平均粒径は、コールカウンター法で測定した重量平均粒径として、約１〜３０μｍ、好ましくは１〜１０μｍ程度である。

ポリカーボネート樹脂１００重量部に対する粒子状樹脂の割合（添加量）は好ましくは０．３〜１０重量部、より好ましくは０．５〜５重量部である。粒子状樹脂の配合量が少ない場合は十分な拡散性能を得ることが出来ない場合があり、また粒子状樹脂の配合量が多い場合は全光線透過率が低くなるため面光源装置として十分な明るさを得ることができない場合がある。

ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して粒子状樹脂を１重量部添加した場合の、ポリカーボネート樹脂の拡散度（Ｄ５０）は好ましくは２５〜３５、より好ましくは２７〜３４である。
ここで拡散度（Ｄ５０）とは、５ｃｍ×５ｃｍに裁断した光拡散板（厚さ２ｍｍ）を用いてゴニオフォトメーターにて測定し、直線透過光の光量を１００％として、光量の５０％を検出する角度（単位：度、被検板に垂直な方向からの角度をいう。）をいう。
この値が３５以上であると透過率が下がってくることにもなり好ましくない。また、拡散度が２５未満では拡散性が不十分となり好ましくない。

粒子状樹脂の添加量（重量部）に対する拡散度（Ｄ５０）の比は８〜３５、好ましくは１０〜３３、より好ましくは１２〜２１である。この添加量はポリカーボネート樹脂１００重量部に対する添加量（重量部）である。この比は粒子状樹脂の添加量により異なるが、本発明の光拡散板においては、この比を与えるようにポリカーボネート樹脂に粒子状樹脂が添加される。この比が大きいと拡散度の添加量依存性が高くなり、少しの添加量の変化で拡散性能が変わってしまうことがあり、製造の観点から好ましくない。また、拡散度の変化量が小さいと粒子状樹脂を大量に添加することを要することとなり機械強度が低下する傾向があり好ましくない。

また、本発明の光拡散板の厚さは好ましくは１〜５ｍｍ、より好ましくは１〜３ｍｍである。１ｍｍ未満の厚さの場合、充分な拡散性能を得ることが出来ない場合があり、また５ｍｍを超えると充分な全光線透過率が得られない場合がある。

本発明のポリカーボネート樹脂には本発明の効果を損なわない範囲で適宜必要に応じて、難燃剤、酸化防止剤、帯電防止剤、離型剤、滑剤、光安定剤、紫外線吸収剤、染顔料、蛍光増白剤等の各種の添加剤を配合してもよい。特に、本発明の大型液晶ディスプレイ用直下型バックライト用光拡散板の場合には、難燃剤を添加することが好ましい。難燃剤は、ポリカーボネート樹脂に一般的に使用されるものであれば特に限定するものではないが、テトラブロモビスフェノールＡカーボネイトオリゴマー、Ｎ、Ｎ−ビス〔（４−メチルフェニル）スルフォニウム〕アミン・カリウム塩、ジパラトルエンスルホンアミド、レゾルシノールビス（ジフェニルフォスフェート）オリゴマー、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、ジフェニルサルフォン−３−スルホン酸カリウム塩、パーフルオロブタンスルホン酸カリウム塩、トルエンスルホン酸ソーダ、芳香族縮合リン酸エステル、等が挙げられる。より好ましくは、パーフルオロアルカンスルホン酸の金属塩であり、その最適な添加量はポリカーボネート樹脂１００重量部あたり０．０１〜０．２重量部である。０．０１重量部未満では充分な難燃性が得られない場合があり、０．２重量部を超えるとシート加工時の熱安定性が悪くなる場合がある。

ポリカーボネート樹脂、粒子状樹脂、及び任意成分である難燃剤等の添加剤の混合方法には、特に制限はなく公知の混合機、例えばタンブラー、リボン・ブレンダー、高速ミキサー等で混合し、溶融混練する方法が挙げられる。

以下、実施例にて本発明を例証するが本発明を限定することを意図するものではない。

本実施例で使用した原料は、以下のとおりである。
・ポリカーボネート樹脂（以下、ＰＣと略記）：住友ダウ社製カリバー２００−１０（屈折率：１．５９）
・粒子状樹脂（以下、Ｂ−１と略記）：日本触媒社製ＥＰＯＳＴＡＲＭＡ１００１（架橋アクリル、平均粒径１μｍ、屈折率：１．４９）
・粒子状樹脂（以下、Ｂ−２と略記）：日本触媒社製ＥＰＯＳＴＡＲＭＡ１００２（架橋アクリル、平均粒径２μｍ、屈折率：１．４９）
・粒子状樹脂（以下、Ｂ−３と略記）：ローム・アンド・ハース社製ＰＡＲＡＬＯＩＤＥＸＬ５１３６（アクリルコポリマー、平均粒径５μｍ、屈折率：１．４６）
・粒子状樹脂（以下、Ｂ−４と略記）：積水化成品工業社製テクポリマーＭＢ３０Ｘ−５（架橋ポリメタクリル酸メチル、平均粒径５μｍ、屈折率：１．４９）
・粒子状樹脂（以下、Ｂ−５と略記）：積水化成品工業社製テクポリマーＭＢＸＲ−８Ｎ（架橋ポリメタクリル酸メチル、平均粒径８μｍ、屈折率：１．４９）
・粒子状樹脂（以下、Ｂ−６と略記）：ＫＯＬＯＮ社製ＤｉａｓｐｈｅｒｅＭＰＢ−Ｘ１０（アクリル樹脂、平均粒径１０μｍ、屈折率：１．４９）
・粒子状樹脂（以下、Ｂ−７と略記）：積水化成品工業社製テクポリマーＭＢＸ−２０（架橋ポリメタクリル酸メチル、平均粒径２０μｍ、屈折率：１．４９）

表１の配合比率のＰＣと粒子状樹脂ならびにＢｙｏｗｅｔ（Ｂａｙｅｒ社製難燃剤）０．０５重量部をタンブラーで予備混合した。次いで、溶融温度２６０℃の条件にてスクリュー径４０ｍｍの単軸押出機（田辺プラスチックス機械社製ＶＳ４０−３２）を用いて溶融混合し、各種の光拡散性樹脂組成物ペレットを得た。
得られた光拡散性樹脂組成物のペレットを１２０℃で４時間乾燥した後、日本製鋼所製Ｊ１００ＳＡII射出成形機を用いて、バレル温度３１０℃、金型温度１００℃の条件下において１５０ｍｍ×９０ｍｍ×厚さ２ｍｍの試験片を作成して各種の試験に供した。

得られた光拡散板の試料を５ｃｍ×５ｃｍに裁断し、その試験片を用いて全光線透過率（τＴ（％））及び拡散度（Ｄ５０）を求めた。全光線透過率測定にはヘーズメーターＨＭ−１５０（村上色彩研究所製）、拡散度の測定にはゴニオフォトメーターＧＰ−１Ｒ（村上色彩研究所製）をそれぞれ使用した。ゴニオフォトメーターにて測定した直線透過光を１００％とし、その光量の５０％を検出する角度（試験片の垂直方向からの角度）を拡散度（Ｄ５０、単位：度）とした。

光学性能の安定性評価は、配合、予備混合、溶融紺練、射出成形及び光学測定から成る工程を３回繰り返して行い、拡散度のバラツキを評価した。評価は以下の基準で行った。◎：３回の実験においても同じ（即ち、誤差範囲内の）拡散度を示すもの； ○：３回の実験において拡散度が±１の範囲のもの； △：３回の実験において拡散度が±２の範囲のもの； ×：３回の実験において拡散度が±３以上のもの。

衝撃強度試験はＡＳＴＭ規格Ｄ−２５６に従い、得られた光拡散板の試料を１２．７ｍｍ×６４ｍｍに裁断し、中央にノッチ部分の切削加工を行った後、インパクトテスター（東洋精機社製）を用いて行った。得られた衝撃強度を基に以下の基準で評価を行った。○：８０ｋｇ-ｃｍ/ｃｍ以上；△：５０〜８０ｋｇ-ｃｍ/ｃｍ；×：５０ｋｇ-ｃｍ/ｃｍ未満

ランプ間輝度の評価は、得られた光拡散板の試料を５ｃｍ×９ｃｍに裁断し、茶谷産業製バックライトの冷陰極管２本の上２０ｍｍの位置に固定し、その冷陰極管の中央部となるサンプルの直上３５ｃｍに設置したトプコン社製の輝度計（ＢＭ−７）にて輝度（ランプ間輝度）を測定した。得られた輝度を基に以下の基準で評価を行った。○：２５００Ｃｄ/ｍ^２以上；△：２３００〜２５００Ｃｄ/ｍ^２；×：２３００Ｃｄ/ｍ^２未満

結果を表１に示す。

表１から明らかなように、粒子状樹脂の添加量が１重量部の場合の拡散度（Ｂ）が２５〜３５、特に２７〜３４であって、比（Ｂ／Ａ）が８〜３５、特に１０〜３３、より特に１２〜２１であるものは全ての評価項目において良好な結果（評価が◎又は○）を与える。

Claims

粒子状樹脂を添加したポリカーボネート樹脂から成る光拡散板であって、該光拡散板が該ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して粒子状樹脂を１重量部添加した際の拡散度（Ｄ５０）が２５〜３５である粒子状樹脂とポリカーボネート樹脂とから成り、該粒子状樹脂が該粒子状樹脂の添加量（重量部）に対する拡散度（Ｄ５０）の比が８〜３５であるような添加量で添加されたことを特徴とするポリカーボネート樹脂製光拡散板。
前記比が１０〜３３である請求項１に記載の光拡散板。
前記比が１２〜２１である請求項１又は２に記載の光拡散板。
更に難燃剤が添加された請求項１〜３のいずれか一項に記載の光拡散板。
液晶ディスプレイ用直下型バックライト用である請求項１〜４のいずれか一項に記載の光拡散板。