JP2008163070A - 導光板用ポリカーボネート樹脂組成物及びそれからなる導光板 - Google Patents

Abstract

【構成】ポリカーボネート樹脂１００重量部に対し、酸化防止剤０．０２〜２重量部及びポリアルキレングリコール０．１〜１０重量部及び蛍光増白剤０．００００１〜０．１重量部を配合してなる導光板用ポリカーボネート樹脂組成物、ならびにそれからなる導光板。
【効果】本発明の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物は、光線透過率、機械的性質、熱的性質、成形加工性及び色相安定性に優れているため、０．３ｍｍ厚みのような薄型導光板の成形加工においても色相が変化したり、樹脂そのものが劣化することがなく、種々の導光板材料として好適に利用できる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、耐熱性、機械的強度等を損なうことなく、更に、白濁や光線透過率の低下がなく、色相の良好な導光板用ポリカーボネート樹脂組成物、ならびにこれを成形してなる導光板に関する。

液晶表示装置には、薄型化、軽量化、省電力、高輝度・高精細化の要求に対処するために面状光源装置が組み込まれている。この面状光源装置には、一面が一様な傾斜の傾斜面を有する楔型断面の導光板が備えられている。また、高輝度を得るために上記の傾斜面にプリズム形状の凹凸パターンを形成して光散乱機能を付与する提案もなされている（特許文献１）。

導光板は、一般的に熱可塑性樹脂の射出成形によって得られ、上記の凹凸パターンは、金型表面に形成された凹凸パターンの転写によって付与される。従来、導光板はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の材料から成形されてきた。しかし、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ等の機器内部で発生する熱が大きくなる傾向にあり、また機器の軽薄短小化に対応するために、使用される熱可塑性樹脂には耐熱性が高く、かつ機械的強度も高い樹脂が求められており、ＰＭＭAからポリカーボネート樹脂に置き換えられつつある。

ポリカーボネート樹脂は、ＰＭＭＡと比較して、機械的性質、熱的性質、電気的性質には優れるが、光線透過率の面ではやや劣る。従って、ポリカーボネート樹脂製導光板を使用した面状光源装置の場合には、ＰＭＭＡと比べて輝度が低下するという問題があった。

従来から、ポリカーボネート樹脂製導光板における輝度を高める方法が幾つか提案されている。

特許文献２では、蛍光増白剤とビーズ状架橋アクリル樹脂を併用し、蛍光増白剤により輝度を向上し、ビーズ状架橋アクリル微粒子により輝度のむらを少なくする方法が、特許文献３では、アクリル樹脂および脂環式エポキシ樹脂を添加することにより光線透過率および輝度を向上させる方法が、特許文献４では、コポリエステルカーボネートを導入して凹凸パターンの転写を向上させることにより輝度を向上させる方法が提案されている。

しかしながら、特許文献２の方法では、部分的に輝度は向上するが、ビーズ状架橋アクリル樹脂や蛍光増白剤の添加により光線透過率が低下するため、導光板の光源より遠い部分の輝度の低下が大きく、均一な輝度を得ることが出来ないという問題があった。特許文献３の方法では、アクリル樹脂の添加により色相は良好になるが、白濁するために光線透過率および輝度を上げることが出来ず、脂環式エポキシ樹脂を添加することにより透過率が向上する可能性はあるが、色相の改善効果は認められないという問題があった。特許文献４の方法の場合、流動性や転写性の改善効果は期待できるものの、耐熱性が低下するという欠点があった。

特開平１０−５５７１２号公報 特開平９−２０８６０号公報 特開平１１−１５８３６４号公報 特開２００１−２１５３３６号公報

本発明は、ポリカーボネート樹脂本来の特性、すなわち耐熱性、機械的強度等を何ら損なうことなく、更に、白濁や光線透過率の低下がなく、色相が良好で、かつ昨今の薄型化に対応しうる流動性・転写性に優れた、導光板用ポリカーボネート樹脂組成物及びそれからなる導光板を提供することにある。

本発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ポリカーボネート樹脂に酸化防止剤、ポリアルキレングリコール及び蛍光増白剤を含有させることにより、白濁や光線透過率の低下が無く、色相の良好な薄型導光板を容易に得ることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対し、酸化防止剤０．０２〜２重量部及びポリアルキレングリコール０．１〜１０重量部及び蛍光増白剤０．００００１〜０．１重量部を配合してなる導光板用ポリカーボネート樹脂組成物、ならびにそれからなる導光板を提供するものである。

本発明の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物は、光線透過率、機械的性質、熱的性質、成形加工性及び色相安定性に優れているため、厚み０．３ｍｍのような薄型導光板の成形加工においても色相が変化したり、樹脂そのものが劣化することがなく、種々の導光板材料として好適に利用できる。

本発明に使用されるポリカーボネート樹脂は、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であり、代表的なものとしては、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）から製造されたポリカーボネート樹脂が挙げられる。

上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールＡの他に、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、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−第三ブチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−ブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３、５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）プロパンのようなビス（ヒドロキシアリール）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。

これらは、単独又は２種類以上混合して使用される。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。

さらに、上記のジヒドロキシアリール化合物と以下に示すような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１２０００〜２５０００、さらに好ましくは１３０００〜１８０００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酸化防止剤としては、次の化合物が挙げられる。
りん系酸化防止剤としては、下記一般式（１）及び一般式（２）で表わされる化合物のうち１種又は２種からなるものが挙げられる。
一般式（１）

（一般式（１）において、Ｒ１〜４は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を示す。）
一般式（２）

（一般式（２）において、Ｒ５は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を、ａは０〜３の整数を示す。）

一般式（１）の化合物に関しては、クラリアントジャパン社のサンドスタブＰ−ＥＰＱが好適に使用できる。 また、一般式（２）の化合物に関しは住友化学社のスミライザーＰ−１６８が好適に使用できる。

また、フェノール系酸化防止剤としては下記一般式（３）の化合物が挙げられる。
一般式（３）

（一般式（３）において、Ｒ６は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を示す。）

一般式（３）の化合物に関しては、チバスペシャルティケミカルズ社製のイルガノックス１０７６が好適に使用できる。

酸化防止剤の配合量は、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対し、０．０２〜２重量部である。配合量が０．０２重量部未満では、熱安定性が劣るので好ましくない。また、２重量部を超えると光線透過率が低下するため好ましくない。この配合量は、好ましくは、０．０４〜１重量部、より好ましくは０．０５〜０．２重量部の範囲である。この範囲では、光線透過率が低下せず、優れた熱安定性を示す。

本発明にて使用されるポリアルキレングリコールは、下記一般式（４）で表わされる化合物である。
一般式（４）

（一般式（４）において、Ｒは水素原子または炭素数１〜３のアルキル基を、ｎは１０〜４００の整数を示す。)
ポリアルキレングリコールとしては、式（１）中のRが水素原子であるポリエチレングリコールまたはメチル基であるポリプロピレングリコールが好適に使用できる。

本発明のポリアルキレングリコールの配合量は、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。配合量が０．１重量部未満では流動性に劣り、１０重量部を超えると光線透過率が劣るので好ましくない。より好ましくは０．５〜５重量部である。

さらに、本発明において、色調を鮮やかにするために、蛍光増白剤を添加する。熱可塑性樹脂の種類によっては、青い光をいくぶん吸収する性質をもち、やや黄味を帯びているものがあるため、この黄色の補色にあたる青や紫の蛍光を発する化合物（蛍光増白剤）を添加すると、蛍光が黄味を打ち消して鮮やかな色調を得ることができる。

本発明にて使用される蛍光増白剤としては、例えば、スチルベン系化合物、ベンズイミダゾール系化合物、ベンズオキサゾール系化合物、ナフタルイミド系化合物、ローダミン系化合物、クマリン系化合物及びオキサジン系化合物等が挙げられる。該蛍光増白剤は、１種もしくは２種以上を組み合わせて用いることができる。該蛍光増白剤は、市販品を使用することができ、市販品としては、例えば、Ｂｌａｍｋｏｐｈｏｒ（バイエル（株）製、商品名）、Ｈａｋｋｏｌ（昭和化学（株）製、商品名）、Ｈｏｓｔａｒｕｘ、Ｌｅｕｃｏｐｈｏｒ（クライアントジャパン（株）製、商品名）、Ｉｌｌｕｍｉｎａｒｌ（昭和化工（株）製、商品名）、Ｋａｙａｐｈｏｒ（日本化薬（株）製、商品名）、Ｋａｙｃｏｌｌ（日本曹達（株）製、商品名）、Ｍｉｋａｗｈｉｔｅ（日本化薬（株）・三菱化学（株）製、商品名）、Ｍｉｋｅｐｈｏｒ（三井ビーエーエスエフ染料（株）、商品名）、Ｎｉｋｋａｂｒｉｇｈｔ（（株）日本化学工業所製、商品名）、Ｔａｓｐｈｏｒ（バイエル（株）製、商品名）、Ｗｈｉｔｅｘ（住友化学（株）、商品名）等が挙げられる。

これら蛍光増白剤の配合量は、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して０．００００１〜０．１重量部であり、より好ましくは０．００００５〜０．０１重量部である。この蛍光増白剤の配合量が０．００００１重量部未満では、輝度改良効果が不十分であり、０．１重量部を超えると色ムラが発生し、色調が低下するため好ましくない。

さらに、本発明の効果を損なわない範囲で、各種の熱安定剤、他の酸化防止剤、着色剤、離型剤、軟化材、帯電防止剤、等の添加剤、衝撃性改良材、他のポリマーを配合してもよい。

本発明の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物の各種配合成分の混合方法には、特に制限はなく、公知の混合機、例えばタンブラー、リボンブレンダー等による混合や押出機による溶融混練が挙げられる。

本発明の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物を成形する方法としては、特に制限はなく、公知の射出成形法、射出・圧縮成形法等を用いることができる。

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はそれら実施例に制限されるものではない。尚、「部」は重量基準に基づく。

表１および２に示す配合成分、配合量に基づき、タンブラーを用いて各種配合成分を混合し４０ｍｍ径の単軸押出機（田辺プラスチック社製）を用いて、シリンダー温度２２０℃にて溶融混練し、各種ペレットを得た。
使用した配合成分は、それぞれ次のとおりである。
１．ポリカーボネート樹脂：
ビスフェノールＡと塩化カルボニルから合成されたポリカーボネート樹脂
住友ダウ社製ＳＤ１０８０（粘度平均分子量：１５０００）
以下「ＰＣ」と略記する。）
２．りん系酸化防止剤：
クラリアントジャパン社製Ｐ−ＥＰＱ
（以下「Ｐ系ＡＯ１」と略記する。）
住友化学社製Ｐ−１６８
（以下「Ｐ系ＡＯ２」と略記する。）
３．フェノール系酸化防止剤：
チバスペシャルティケミカルズ社製イルガノックス１０７６
（以下「Ｐｈ系ＡＯ」と略記する。）
４．ポリアルキレングリコール
日本油脂社製 ＰＥＧ−１１０００ (以下「ＰＥＧ」と略記する。)
日本油脂社製 ＰＰＧ−２０００ (以下「ＰＰＧ」と略記する。)
５．蛍光増白剤
クラリアントジャパン社製ＨＯＳＴＡＬＵＸ ＫＳＮ
（以下「蛍光増白剤」と略記する。）

（色度、光線透過率試験片の作成方法）
得られた各種ペレットを１２０℃で４時間乾燥した後に、射出成型機（日本製鋼所製Ｊ−１００ＳＡＩＩ）を用いて２４０℃、射出圧力１２００Ｋｇ／ｃｍ^２にて色度、透過率用試験片（９０ｘ５０ｘ１ｍｍ）を作成した。

（色相安定性の評価方法）
色度の測定は、村上色彩研究所製スペクトロフォトメーターＣＭＳ３５−ＳＰを用い、Ｄ６５光源、視野角１０°でおこなった。色度測定をｎ＝１０で行った際のｘ及びｙの値の最大値と最小値の差が０．０００５以下を合格とした。結果を表１および２に示した。

（光線透過率の評価方法）
光線透過率の測定は、村上色彩研究所製ヘーズメーターＨ−１００を用いて行った。全光線透過率Ｔｔが９０％以上を合格とした。結果を表１および２に示した。

（輝度測定用試験片の作成方法）
得られた各種ペレットを１２０℃で４時間乾燥した後に、射出成型機（ファナック製ロボショット２０００ｉ）を用いて３２０℃、金型温度８０℃において、幅４０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚み０．４ｍｍ、厚肉部０．６ｍｍの傾斜面にピッチ１５０μｍ、深さ５μｍのプリズム形状の凹凸パターンを有する導光板を作成した。

（輝度の評価方法）
得られた各種導光板を、プリズム面が下面側となる様に暗室内において配置し、かつ厚肉端部に冷陰極管を配置してエッジ式のフロントライト方式の面光源体を構成し、凹凸パターン非形成面側の上方２５ｃｍの位置に輝度計（トプコン社製トプコンＢＭ−７）を設置し、試験片中央の輝度を測定した。輝度が、１７００ｃｄ・ｍ２以上を合格とした。結果を表１および２に示した。
（流動性）
得られた各種ペレットを１２５℃で４時間乾燥した後に、射出成型機（日本製鋼所製Ｊ−１００ＳＡII）を用いて２８０℃、射出圧力１６００ｋｇ／ｃｍ^２の条件下、アルキメデス スパイラルフロー金型（巾１０ｍｍ、厚み１．０ｍｍ）を用いて流動性を測定した。スパイラルフローが１９５ｍｍ以上を合格とした。

判定： 合格（○）、不合格（×）

判定： 合格（○）、不合格（×）

実施例１〜６に示すように、本発明の要件を具備したポリカーボネート系樹脂組成物は高い光線透過率と輝度、優れた色相安定性を示した。

比較例１は、りん系酸化防止剤の配合量が何れも規定量よりも少ない場合で、色相安定性が劣っていた。
比較例２は、りん系酸化防止剤の配合量が何れも規定量よりも多い場合で、色相安定性は良好なるも、光線透過率、および輝度が劣っていた。
比較例３は、フェノール系酸化防止剤の配合量が規定量よりも少ない場合で、色相安定性および光線透過率が劣っていた。
比較例４は、フェノール系酸化防止剤の配合量が規定量よりも多い場合で、色相安定性は良好なるも、輝度が劣っていた。
比較例５は、ＰＥＧの配合量が規定量よりも少ない場合で、流動性が劣っていた。
比較例６は、ＰＰＧの配合量が規定量よりも多い場合で、光線透過率が劣っていた。
比較例７は、蛍光増白剤の配合量が規定量よりも少ない場合で、輝度が劣っていた。
比較例８は、蛍光増白剤の配合量が規定量よりも多い場合で、色相安定性が著しく低下していた。

Claims (8)

1. ポリカーボネート樹脂１００重量部に対し、酸化防止剤０．０２〜２重量部、ポリアルキレングリコール０．１〜１０重量部及び蛍光増白剤０．００００１〜０．１重量部を配合してなる導光板用ポリカーボネート樹脂組成物。
2. 酸化防止剤の配合量が、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対し、０．０５〜０．２重量部であることを特徴とする請求項１に記載の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物。
3. 酸化防止剤が、下記一般式１および／または２に示す化合物を含むリン系酸化防止剤であることを特徴とする請求項１に記載の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物。
   一般式１
   

   

   （一般式（１）において、Ｒ１〜４は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を示す。）
   一般式（２）
   

   

   （一般式（２）において、Ｒ５は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を、ａは０〜３の整数を示す。）
4. 酸化防止剤が、下記一般式３に示す化合物を含むフェノール系酸化防止剤であることを特徴とする請求項１に記載の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物。
   一般式（３）
   

   

   （一般式（３）において、Ｒ６は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を示す。）
5. 蛍光増白剤が、３８０ｎｍ以下の波長でエネルギーの吸収ピークを有し、３８０〜６００ｎｍの波長でエネルギーを放射することを特徴とする請求項１に記載の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物。
6. ポリアルキレングリコールの配合量が、０．５〜５重量部であることを特徴とする請求項１に記載の導光板用ポリカーネート樹脂組成物。
7. ポリアルキレングリコールの分子量が、２００〜３０００であることを特徴とする請求項１に記載の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる導光板。