CN101446650A - 光扩散板用树脂组合物及光扩散板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供光扩散板用树脂组合物及光扩散板。该光扩散板是低吸水、高硬度、耐热性优异的光扩散板。其中，光扩散板用树脂组合物是相对于100重量份以甲基丙烯酸甲酯单元10～40重量％、甲基丙烯酸单元2～20重量％及苯乙烯单元40～92重量％的比例构成的、重均分子量的范围为80000～300000的共聚树脂，分散0.1～10.0重量份部分交联的硅氧烷类聚合物粒子、丙烯酸类聚合物粒子或碳酸钙而得到的；光扩散板是将该光扩散板用树脂组合物成型为厚度0.5～3mm的板状而得到的。

Description

光扩散板用树脂组合物及光扩散板
技术领域
本发明涉及一种高耐光、高耐热、低吸水、高亮度、高光扩散的光扩散板及其所使用的树脂组合物。
背景技术
以树脂为主材料、具有光扩散透过性的光扩散板具有均一的亮度面。因此，光扩散板被广泛应用于照明罩、内部照明式广告牌、穿透型显示器等用途。近年来，对作为液晶显示器或液晶电视的直下式背光灯用的面光源体，光扩散板的需求增大。
对光扩散板而言，为了最优地发挥上述功能，要求尽可能地不使光线直行，而使光线散射，同时尽可能地抑制由散射引起的光透过损失。
为了获得具有如上所要求的特性的光扩散板，可以采用以下技术：利用在透明树脂中添加碳酸钙、硫酸钡、氧化钛、氧化硅、滑石、云母、氢氧化铝、氧化镁等无机粒子的方法；在透明树脂中添加苯乙烯类聚合物粒子、丙烯酸类聚合物粒子、硅氧烷类聚合物粒子等的部分交联的聚合物微粒子的方法；或并用这些方法，通过添加物使光散射的方法(例如，参照专利文献1～3)。
作为光扩散板中使用的透明树脂，例如有：丙烯酸树脂、聚碳酸酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚树脂等，但它们不具有能满足耐热性、硬度、吸水性方面的物性。此外，专利文献4、5中，公开了在苯乙烯和甲基丙烯酸的共聚树脂中配合扩散剂的方法，其对耐热性的提高进行了改善，但是，由于苯乙烯类树脂是主要成分，耐光性差，因此需要并用另外设置紫外线吸收层等的方法。
专利文献1：日本专利3195543公报
专利文献2：日本专利3195544公报
专利文献3：日本专利2512544公报
专利文献4：日本专利2006-124522号公报
专利文献5：日本专利2007-219456号公报
发明内容
近来，在谋求改善液晶显示器或液晶电视的部件特性的过程中，由于使用了丙烯酸树脂的光扩散板具有高吸水性，因此存在如下问题：在背光灯进行照明时，光扩散板会翘曲。
此外，在使用显示器时，由于背光灯会发热，因此要求处于其正上方的光扩散板也具有耐热性。但是，目前的丙烯酸树脂并不能满足该特性。
进一步，虽然耐热苯乙烯树脂对于改善吸水性和耐热性有效，但是其耐光性差，长期背光灯照射时，会产生着色及机械物性降低，使用其来制造显示器时，会产生颜色不均匀及裂缝。
如上所述的现有的光扩散板，不能充分地满足作为光扩散板所必需的高耐光、高亮度、高光扩散、低吸水的功能。
本发明是鉴于解决上述课题而进行的发明，其目的在于，提供一种高耐光、高耐热、高的低吸水、高亮度、高光扩散的光扩散板。
本发明人经过专心的研究发现，通过使用包括具有特定组成的甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸/苯乙烯共聚树脂和扩散剂的光扩散板用树脂组合物来成型光扩散板，可以达成上述目的，由此完成本发明。
本发明的光扩散板用树脂组合物的特征在于，相对于100重量份以甲基丙烯酸甲酯单元10～40重量％、甲基丙烯酸单元2～20重量％及苯乙烯单元40～92重量％的比例构成的、重均分子量的范围为80000～300000的共聚树脂，配合0.1～10.0重量份光扩散剂。
此外，本发明涉及一种光扩散板，其中，将上述光扩散板用树脂组合物通过熔融挤出成型或注射成型，成型为厚度0.5～3mm的板状。
对本发明的光扩散板用树脂组合物中使用的共聚树脂而言，从保持组成及分子量的均一性和良好的外观出发，优选采用使用了完全混合型反应器的连续本体聚合法或连续溶液聚合法，但也可以进行间歇式的块状或溶液聚合。优选聚合时存在引发剂，作为引发剂，可以使用通常的自由基聚合中使用的过氧化物及/或偶氮化合物。此外，为了调节分子量，还可以适量地添加烷基硫醇之类的链转移剂。聚合结束之后，可以利用常规方法进行脱挥、颗粒化等处理，得到本发明的光扩散板用树脂组合物中使用的共聚树脂。
作为构成共聚树脂的单元，含有10～40重量％、优选10～25重量％的甲基丙烯酸甲酯单元；含有2～20重量％、优选4～15重量％的甲基丙烯酸单元；含有40～88重量％、优选55～60重量％的苯乙烯单元。甲基丙烯酸甲酯单元的比例不足10重量％时耐光性能差；超过40重量％时具有高吸湿性，因此形成的材料易产生翘曲。甲基丙烯酸单元的比例不足2重量％时，耐热性过低；超过20重量％时，聚合时交联引起的凝胶的产生量过剩，容易形成表面具有裂纹的薄片。此外，由于苯乙烯单元的比例不足40重量％时，具有高吸湿性，因此形成的材料易翘曲；超过88重量％时，耐热性降低。
共聚树脂的分子量设定在重均分子量为80000～300000的范围。重均分子量不足80000时，流动性过高，会形成厚度不均匀的薄片。此外，重均分子量超过300000时，流动性过低，成型变困难。
此外，该共聚树脂的熔体流动速率设定在0.5～3.0g/10min的范围即可。优选为1.0～2.5g/10min。熔体流动速率高于3.0g/10min时，会形成厚度不均匀的薄片。熔体流动速率不足0.5g/10min时，流动性过低，成型变困难。
此外，该共聚树脂的维卡软化温度为103℃以上，优选为105～130℃。维卡软化温度不足103℃时，对背光灯的发热的耐热性低，容易产生基材变形等。
此外，该共聚树脂的吸水率为0.30％以下，优选为0.25％以下即可。吸水率超过0.30％时，会产生由吸水导致的翘曲。
作为原料单体，使用含有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸及苯乙烯的原料。对于它们的使用比例而言，以得到甲基丙烯酸甲酯单元、甲基丙烯酸单元及苯乙烯单元为上述比例的共聚树脂的方式考虑聚合性，并进行使用。并且，以提高透明度的方式来制造共聚树脂。该原料单体的使用比例和共聚树脂中的各构成单元的比例大致对应。
此外，在不违背本发明的目的的范围内，可以在该共聚树脂中存在少量其它的构成单元。作为提供这样的构成单元的单体，除苯乙烯之外，可以组合使用取代苯乙烯类的1种以上。作为该取代苯乙烯类，例如有：氯苯乙烯、溴苯乙烯之类的卤化苯乙烯类；乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯之类的烷基苯乙烯类等。还可以组合使用甲基丙烯酸甲酯以外的(甲基)丙烯酸酯类的一种以上。作为(甲基)丙烯酸酯类，例如有：甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸十八烷酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸十八烷酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯等之类的甲基丙烯酸酯类；丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸2-乙基己酯等之类的丙烯酸酯类等。
本发明的光扩散板用树脂组合物可以以相对于共聚树脂100份(重量份)，存在光扩散剂0.1～10.0份、优选0.2～5.0份的方式进行配合而得到。由于配合量不足0.1份时光源的遮蔽性不足，形成的光扩散板会因背光灯光源的影像而导致明显的亮度不均匀。由于配合量超过10.0份时透过光的量不充分，因此形成的光扩散板的亮度不足。
作为光扩散剂，可以使用公知的微粒子，优选为粒径1～10μm的部分交联的硅氧烷类聚合物粒子、丙烯酸类聚合物粒子或碳酸钙。这些扩散剂可以仅使用1种，也可以使用多种。此外，作为其它的扩散剂，还可以并用硫酸钡、氧化钛、氧化硅、滑石、云母、氢氧化铝、氧化镁等无机微粒子及苯乙烯类聚合物粒子，但优选不足光扩散剂的50重量％。
共聚树脂和光扩散剂的混合可以以公知的方法进行，得到均一的混合物。由此得到的光扩散板用树脂组合物优选通过挤出成型或注射成型来成型为厚度0.5～3mm的板状。厚度不足0.5mm时，难以确保作为背光灯用扩散板的强度；厚度超过3mm时，由于扩散板重量变大，因此难以与大型化、薄型化相对应。通过直接或将其切断成指定的尺寸或对其进行表面处理等，做成本发明的光扩散板。只要该制造方法能够满足本发明的目的，就没有特别的限制。
本发明的光扩散板如果由上述光扩散板用树脂组合物构成，则可以由单一的层来构成，也可以由二层以上的多层来构成。
本发明的光扩散板是通过使用甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸/苯乙烯的三元共聚树脂和扩散剂来实现高耐光、高耐热、高的低吸水、高亮度、高光扩散等物性的，在不明显地阻碍该目的的范围内，可以根据需要使用防静电剂、抗氧化剂、阻燃剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、荧光增白剂等各种添加剂。
本发明的光扩散板可以用于要求兼顾光扩散性和光透过性的平衡的用途，主要可以用于液晶显示器或液晶电视的直下式背光灯用扩散板，特别是可以优选用于伴随着大型、薄型化而要求高耐光、耐热性、高硬度的用途。由此，由本发明的光扩散板用树脂组合物得到的光扩散板具有高耐热、低吸水的性质，且耐光性优异。
具体实施方式
以下利用实施例对本发明进行具体的说明，但本发明并不限定于这些实施例。
光扩散板用树脂组合物中使用的共聚树脂的物性的测定可以通过以下方法来进行。
(1)分子量
使用凝胶渗透色谱法来测定以聚苯乙烯换算的重均分子量。
(2)共聚物中的各单元组成
共聚物的甲基丙烯酸甲酯单元和苯乙烯单元组成是由热分解型气相色谱法的单体的面积比，另外以电位差自动滴定装置滴定甲基丙烯酸单元，算出各单体单元组成的。
(3)熔体流动速率(MFR)
以JIS K-7210为标准，在200℃、负重5kg下进行。
(4)维卡软化温度(VST)
以JIS K-7206为标准来进行。
(5)吸水率
以JIS K-7209为标准来测定。
光扩散板的物性评价利用以下方法来进行。
(1)全光线透过率
以JIS K7105的B法为标准来进行。
(2)光扩散性
以2cm为间隔排列4根冷阴极管，在10mm上平行固定光扩散板样板，目视观察，将作为光源的冷阴极管不能透过的用○表示、可以透过的用×表示。
(3)亮度不均匀
以2cm为间隔排列4根冷阴极管，在10mm上平行固定光扩散板样板，目视观察，将画面上亮度均匀的用○表示、亮度不均匀的用×表示。
(4)耐光性
使用以金属卤化物灯为光源的加速耐光性试验机，滤光器：KF-1(透过波长区域：295～780nm)，运转模式：连续照射，UV照度：75mW/cm2，BP温度：80℃，槽内湿度：50％RH，喷雾：无，试验时间：24小时，使用样板厚度2mm的薄片。使用分光型测色计，以透过光的△E来对耐光试验后的样板进行评价。
此外，实施例及比较例中使用的简写符号具有如下意义。
MMA：甲基丙烯酸甲酯
MAA：甲基丙烯酸
St：苯乙烯
引发剂：パ—カドツクス12-EB20
参考例1～9
装入原料单体及聚合引发剂以达到表1的共聚树脂组成，在反应温度120℃、停留5小时的条件下，使用连接有单槽型完全混合反应器和脱挥槽的设备进行连续本体聚合、脱挥、颗粒化，得到目标透明共聚树脂。利用75t成型机(三菱重工制造)，在树脂温度240℃下对该树脂进行注射成型，得到纵50×横75mm×厚4mm的吸水率测定用板、纵10×横10mm×厚4mm的VST测定用试验片。所得的共聚树脂的组成示于表1。表1中，共聚树脂组成为MMA单元/MAA单元/St单元。
将所得树脂的分子量及各种物性的测定结果示于表1。
表1
 
参考例 共聚树脂组成(重量比) 分子量(Mw) MFR VST(℃) 吸水率(％)
1 11/5/84 190000 1.6 104 0.17
2 11/9/80 130000 2.6 116 0.20
3 12/13/75 140000 1.8 122 0.23
4 19/5/76 160000 2.1 104 0.20
5 19/9/72 140000 1.8 123 0.26
6 0/0/100 310000 2.7 97 0.06
7 11/0/89 300000 2.0 98 0.09
8 21/0/79 270000 1.5 98 0.15
9 0/8/92 240000 1.5 117 0.15
实施例
实施例1～3及比较例1～3
将参考例中制得的共聚树脂和表2所示的扩散剂在双螺杆挤出机中进行混炼，得到颗粒化的树脂组合物。将该树脂组合物在树脂温度220℃下挤出成型，做成厚度2mm的光扩散板。将得到的光扩散板的全光线透过率、光扩散性、亮度不均匀示于表2。此处使用的硅氧烷类聚合物粒子的平均粒径为2μm，丙烯酸类聚合物粒子的平均粒径为10μm，碳酸钙的平均粒径为1.8μm。需要说明的是，表2中，硅氧烷类聚合物粒子、丙烯酸类聚合物粒子及碳酸钙可以分别简称为硅氧烷类、丙烯酸类及碳酸钙。
表2
 
共聚树脂 扩散剂 扩散剂添加量(phr) VST(℃) 全光线透过率(％)(％) 光扩散性 亮度不均匀 耐光性△E
实施例1 参考例1 硅氧烷类 0.3 104 61 ○ ○ 1
实施例2 参考例2 丙烯酸类 3.0 116 58 ○ ○ 2
实施例3 参考例5 碳酸钙+丙烯酸类 2.0+3.0 123 50 ○ ○ 1
比较例1 参考例9 硅氧烷类 0.6 117 55 ○ × 5
比较例2 参考例8 硅氧烷类 0.6 98 55 ○ ○ 2
比较例3 参考例2 无 0 116 90 × × 1

Claims (3)

1、一种光扩散板用树脂组合物，其特征在于，通过相对于100重量份以甲基丙烯酸甲酯单元10～40重量％、甲基丙烯酸单元2～20重量％及苯乙烯单元40～88重量％的比例构成的、重均分子量的范围为80000～300000的共聚树脂，配合光扩散剂0.1～10.0重量份而得到。
2、如权利要求1所述的光扩散板用树脂组合物，其中，光扩散剂为选自部分交联的硅氧烷类聚合物粒子、丙烯酸类聚合物粒子或碳酸钙中的至少1种，粒径为1～10μm。
3、一种光扩散板，其特征在于，将权利要求1或2所述的光扩散板用树脂组合物通过熔融挤出成型或注射成型，成型为厚度0.5～3mm的板状。
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