CN101446651A - 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重量份配合甲基丙烯酸甲酯－苯乙烯类共聚物20～80重量份、甲基丙烯酸－苯乙烯类共聚物80～20重量份而成的树脂组合物，配合0.1～10重量份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的光扩散剂而得到的；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-苯乙烯共聚物，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，公开了在苯乙烯类单体和甲基丙烯酸的共聚物中配合扩散剂的方法，其对耐热性的提高进行了改善，但是，由于苯乙烯类单体是主要成分，耐光性差，因此需要并用另外设置紫外线吸收层等的方法。此外，专利文献6中公开了含有甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物和甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物的高耐热性树脂组合物。
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
专利文献6：日本专利2002-053720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，现有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可以改善吸水性和耐热性，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中，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-苯乙烯类共聚物、甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物及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重量份配混甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物20～80重量份、甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物80～20重量份而成的树脂组合物，配合0.1～10.0重量份光扩散剂。
上述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物中，苯乙烯类单元的含量可以为30～80重量％；甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物中，苯乙烯类单元的含量可以为80～98重量％。此外，上述光扩散剂可以为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；粒径为1～10μm。
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甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物及甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物(以下将两者合称为共聚物)的制造方法而言，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本体或溶液聚合。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物。
甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物的苯乙烯类单元的含量为30～80重量％、优选为45～75重量％。甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物的苯乙烯类单元的比例不足30重量％时，最终的组合物具有高吸湿性，容易形成产生翘曲的材料；超过80重量％时，耐光性能容易变差。
此外，甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物的苯乙烯类单元的含量为80～98重量％、优选为85～93重量％。甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物的甲基丙烯酸单元的比例不足2重量％时，耐热性可能过低；超过20重量％时，聚合时，由交联引起的凝胶产生量过剩，容易形成表面具有裂缝的薄片。
在此，苯乙烯类单元是构成上述共聚物的苯乙烯类单元，是来自用于制造共聚物的苯乙烯类单体的单元。
此外，构成配混这些共聚物而得到的光扩散板用树脂组合物的树脂组合物(树脂成分)中，优选所含的苯乙烯类单元的含量为50～77重量％、甲基丙烯酸甲酯单元的含量为10～40重量％；甲基丙烯酸单元的含量为3～10重量％。区分光扩散板用树脂组合物和构成该光扩散板用树脂组合物的树脂组合物(树脂成分)时，将前者称为光扩散板用树脂组合物，将后者称为树脂组合物。
作为该甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物及甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物中的苯乙烯类单元，除苯乙烯单元之外，还有取代苯乙烯单元类，可以具有1种以上这些单元。优选苯乙烯单元。
作为提供这样的苯乙烯类单元的单体，除苯乙烯之外，还有氯苯乙烯、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取代苯乙烯类。
进一步，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物中，可以具有少量的甲基丙烯酸甲酯单元以外的1种以上的(甲基)丙烯酸酯类单元。作为提供(甲基)丙烯酸酯类单元的单体，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。
本发明中使用的甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物及甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物可以利用公知的方法进行聚合来制造。该甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物及甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物的重均分子量均优选为10000～400000。不足100000时，流动性变高，薄片的厚度难以控制。此外，为400000以上时，流动性低，不得不提高成型温度，从而产生着色。
此外，上述2种类的共聚物的熔体流动速率可以分别设定在0.5～3.0g/10min的范围。优选为0.5～2.5g/10min。熔体流动速率高于3.0g/10min时，容易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，该光扩散板用树脂组合物的维卡软化温度(VST)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，上述光扩散板用树脂组合物的吸水率为0.30％以下，优选为0.25％以下即可。吸水率超过0.30％时，容易产生由吸水导致的翘曲。
本发明的光扩散板用树脂组合物是相对于100份(重量份)配混甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物20～80重量份、甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物80～20重量份而成的树脂组合物，配合0.1～10.0份、优选0.2～5.0份光扩散剂而得的。配合量不足0.1份时，光源的遮蔽性不足，会由于背光灯光源的影像而形成亮度不均匀显著的光扩散板。超过10.0份时，透过光的量不充分，会形成亮度不足的光扩散板。
作为光扩散剂，可以使用公知的微粒子，优选使用粒径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，作为其他的扩散剂，还可以并用硫酸钡、氧化钛、氧化硅、滑石、云母、氢氧化铝、氧化镁等的无机微粒子及苯乙烯类聚合物粒子，但优选不足扩散剂的50重量％。
共聚物和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-苯乙烯类树脂和甲基丙烯酸-苯乙烯类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、薄型化所要求的高耐光、耐热性、高硬度的用途。并且，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物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
甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物的各单元组成是由热分解型气相色谱法的单体的面积比算出各单体单元组成的；甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物的各单元组成是以电位差自动滴定装置滴定共聚物的甲基丙烯酸单元而算出的。
(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、具有若干的亮度不均匀但不影响使用的用△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)，运动模式：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来评价进行耐光试验后的样板。
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的聚合物组成，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，得到目标透明共聚物。利用75t成型机(三菱重工制造)，在树脂温度240℃下使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。所得的共聚体的组成示于表1。表1中，共聚物组成为MAA单元/MMA单元/St单元。分子量及各种物性的测定结果示于表1。
表1
 
参考例 共聚物组成(重量％比) 分子量(Mw) MFR VST(℃) 吸水率(％)
1 0/0/100 310000 2.7 97 0.06
2 0/29/71 240000 1.7 98 0.17
3 0/50/50 180000 1.5 98 0.24
4 0/79/21 110000 1.2 99 0.33
5 88/0/92 230000 1.6 118 0.15
实施例
实施例1～4及比较例1～2
将参考例中制得的共聚物及表2所示的扩散剂在双螺杆挤出机中进行混炼，得到颗粒化的光扩散板用树脂组合物。将该光扩散板用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3。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。表2中，将硅氧烷类聚合物粒子、丙烯酸类聚合物粒子及碳酸钙分别简称为硅氧烷类、丙烯酸类及碳酸钙。配混比为重量比。
表2
 
共聚物(A) 共聚物(B) 配合比(A)/(B) 扩散剂 扩散剂添加量(phr)
实施例1 参考例5 参考例2 50/50 硅氧烷类 0.3
实施例2 参考例5 参考例3 40/60 丙烯酸类 3.0
实施例3 参考例5 参考例3 80/20 碳酸钙+丙烯酸类 2.0+3.0
实施例4 参考例5 参考例4 50/50 硅氧烷类 0.2
比较例1 参考例5 参考例1 50/50 硅氧烷类 0.2
比较例2 参考例5 参考例3 50/50 无 0
表3
 
VST(℃) 吸水率(％) 全光线透过率(％) 光扩散性 亮度不均匀 耐光性△E
实施例1 105 0.16 60 ○ ○ 2
实施例2 103 0.20 57 ○ ○ 2
实施例3 111 0.17 52 ○ ○ 1
实施例4 106 0.24 60 ○ △ 1
比较例1 104 0.11 59 ○ × 6
比较例2 105 0.20 91 × × 1

Claims (4)

1、一种光扩散板用树脂组合物，其特征在于，是相对于100重量份配混甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物20～80重量份、甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物80～20重量份而成的树脂组合物，配混0.1～10.0重量份光扩散剂而得到的。
2、根据权利要求1所述的光扩散板用树脂组合物，其中，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯类共聚物中的苯乙烯类单元的含量为30～80重量％，甲基丙烯酸-苯乙烯类共聚物中的苯乙烯类单元的含量为80～98重量％。
3、根据权利要求1所述的光扩散板用树脂组合物，其中，光扩散剂是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。
4、一种光扩散板，其特征在于，将权利要求1～3中任一项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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