JP2005284237A

JP2005284237A - 光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物およびそれからなる液晶ディスプレイ用光拡散板

Info

Publication number: JP2005284237A
Application number: JP2004165705A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Sato; 佐藤　　一郎
Original assignee: Sumitomo Dow Ltd
Current assignee: Sumika Polycarbonate Ltd
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【構成】ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対して、光拡散性粒子（Ｂ）０．１〜１０重量部および芳香族縮合リン酸エステル（Ｃ）０．５〜２０重量部さらに必要に応じて蛍光増白剤（Ｄ）０．０００５〜０．１重量部からなることを特徴とする光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物ならびに該樹脂組成物を射出成形してなる光拡散板。
【効果】本発明の光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物は、極めて優れた光学特性、流動性、耐熱特性、生産性を併せ持っており、外樹脂組成物を射出成形により賦型される光拡散板、とりわけ液晶ディスプレイ用光拡散板に非常に有用である。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリカーボネート樹脂、光拡散性粒子および芳香族縮合リン酸エステル、さらに必要に応じて蛍光増白剤、からなり、優れた光拡散性、成形加工性を具備した光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物、ならびにそれを射出成形してなる液晶ディスプレイ用光拡散板に関する。

透明性、耐熱性ならびに耐衝撃性に優れたポリカーボネート樹脂は、車両、電気／電子、家庭用品、建材などの各分野において用いられている。このうち液晶ディスプレイ用光拡散板として用いられる場合には、従来、押出シート加工による製品が主流であった。

押出シート加工による光拡散板は比較的大型のディスプレイ用途にも適用可能であるが、最終製品を製造するには二次加工が必要であり、生産性の面で煩雑であることから、その改善が強く望まれていた。
特開平６−１２３８０２号公報特開平１０−１０３０４号公報特開平１０−１７７６１号公報特開２０００−３２１４０３号公報

本発明者は、光拡散板を押出シート加工法ではなく、射出成形法により製品化することにより二次加工の工程が大幅に省略でき、生産性が顕著に改善できることを見出した。

しかしながら、通常のポリカーボネート樹脂を射出成形によって加工する場合には、ポリカーボネート樹脂の流動性があまり良くないため、押出シート加工法による光拡散板のような大型の製品を成形加工することが極めて困難であった。

ポリカーボネート樹脂の流動性という面だけに着目すれば、分子量の極めて低い光学用途のポリカーボネート樹脂を使用するという方法もあるが、マトリクスの強度が極めて弱くなることから、射出成形による賦型後に、製品にクラックや割れが発生する等、様々な不良が発生することが懸念されている。

この点に鑑み、本発明者は鋭意研究を行った結果、光拡散性粒子さらに必要に応じて蛍光増白剤を配合した光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物において、ポリカーボネート樹脂の流動性改良剤としてオリゴマー型の芳香族縮合リン酸エスエルを特定量配合することにより、光拡散性を損なうことなく、強度と成形性のバランスに極めて優れる樹脂組成物を見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明はポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対して、光拡散性粒子（Ｂ）０．１〜１０重量部および芳香族縮合リン酸エステル（Ｃ）０．５〜２０重量部、さらに必要に応じて蛍光増白剤（Ｄ）０．０００５〜０．１重量部からなることを特徴とする光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物、および該組成物を射出成形してなる光拡散板および液晶ディスプレイ用光拡散板を提供するものである。

本発明の光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物は、光拡散性、成形性に極めて優れ、とりわけ液晶ディスプレイ用光拡散板としての利用価値が高い。

本発明に使用されるポリカーボネート樹脂（Ａ）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、また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、単独または２種類以上混合して使用されるが、ハロゲンで置換されていない方が燃焼時に懸念される当該ハロゲンを含むガスの環境への排出防止の面から好ましい。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）−エタンおよび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。

本発明で使用されるポリカーボネート樹脂（Ａ）の粘度平均分子量は１００００〜１０００００である。好ましくは１５０００〜３５０００、より好ましくは１７０００〜２３０００であり、かかる芳香族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。

本発明で使用する光拡散性粒子（Ｂ）としては、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、カオリン、架橋シリコーンレジン、シリコーンゴム微粒子、無定形シリカ、結晶型シリカ、コロイダルシリカ粒子、フッ化カルシウム、ガラス、ガラスビーズ、白雲母、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、ＰＴＦＥ微粒子、エポキシ樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、メラミン樹脂粒子、ベンゾグアナミン粒子、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合粒子、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合粒子、架橋アクリル樹脂、ウレタン樹脂粒子、架橋ポリスチレン粒子、メラミン樹脂粒子とシリカからなる複合粒子、アクリルとシリカからなる複合粒子等であって、これらを１種または２種以上用いることができる。とりわけ、炭酸カルシウム、架橋アクリル樹脂、シリコーンゴム微粒子等が好適に用いられる。

本発明で用いられる光拡散性粒子（Ｂ）の粒子径には特に制限はないが、最終組成物の耐衝撃性、透明性、光拡散性の面より０．１〜３０μｍが好ましい。より好適には１〜１０μｍである。

本発明で用いられる光拡散性粒子（Ｂ）の配合量は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。光拡散性粒子の配合量が０．１重量部未満では、得られた組成物の光拡散性に乏しく、また１０重量部を越えると、組成物の透明性が低下するため好ましくない。好ましくは、１〜７重量部である。

オリゴマー型の芳香族縮合リン酸エステル（Ｃ）は、下記一般式（１）で表される。
一般式（１）

一般式（１）において、式中Ａｒ１〜４は、各々、同一もしくは相異なる１価の芳香族基であり、フェニル基、クレジル基、キシリル基、ｔ−ブチルフェニル基等が挙げられる。また、Ｘは２価のフェノール類より誘導される芳香族基であり、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノール、４−ｔ−ブチルカテコール、２−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳスルフィド、ビスフェノールＦ、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシルフェニル）スルホン等が挙げられる。これらの、２価のフェノールは、レゾルシノール、ヒドロキノール、ビスフェノールＡが好ましく、更には、レゾルシノールやビスフェノールＡがより好適である。該ポリホスフェートは、これら２価のフェノール類およびＡｒ・ＯＨで表される１価のフェノール類と、オキシ塩化燐との反応によって得ることが出来る。

上記、ポリホスフェートにはフェニル・レゾルシンポリホスフェート、クレジル・レゾルシンポリホスフェート、フェニル・クレジル・レゾルシンポリホスフェート、フェニル・ヒドロキノンポリホスフェート、クレジル・ヒドロキノンポリホスフェート、フェニル・クレジル・ヒドロキノンポリホスフェート、フェニル・２，２−ビス（４−オキシフェニル）プロパン（：ビスフェノ−ルＡ型）ポリホスフェート、クレジル・２，２−ビス（４−オキシフェニル）プロパン（：ビスフェノールＡ型）ポリホスフェート、フェニル・クレジル・２，２−ビス（４−オキシフェニル）プロパン（：ビスフェノールＡ型）ポリホスフェート、キシリル・レゾルシンポリホスフェート、フェニル・ｐ−ｔ−ブチルフェニルレゾルシン・ポリホスフェート、フェニルイソプロピルフェニルレゾルシンポリホスフェート、クレジルキシリルレゾルシンポリホスフェート、フェニルイソプロピルフェニルジイソプロピルフェニルレゾルシンポリホスフェート等が例として挙げられる。これらは市販品として容易に入手可能である。

オリゴマー型の芳香族縮合リン酸エステル（Ｃ）の配合量は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対して、０．５〜２０重量部である。配合量が０．５重量部未満では十分な流動性が得られず、拡散板の成形が困難となり、また２０重量部を超えると機械的物性や耐熱性が大きく損なわれるので好ましくない。好ましくは２〜１５重量部、さらに好ましくは４〜１０重量部である。

本発明で用いられる蛍光増白剤（Ｄ）としては、合成樹脂等の色調を白色あるいは青白色に改善するために用いられるものであれば何でもよく、その機構としては、紫外光のエネルギーを吸収し、これを可視部に放射する作用を有するものであって、このような作用を有するもの全てが該当する。その具体的な例示として、例えばスチルベンゼン系、ベンズイミダゾール系、ナフタルイミド系、ベンゾキサゾール系、ローダミン系、クマリン系、オキサジン系化合物が列挙される。

蛍光増白剤（Ｄ）の配合量としては、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．０００５〜０．１重量部である。配合量が０．０００５重量部未満では十分な色調の改良効果が得られないため好ましくない。また、０．１重量部を越えると色調の改良効果は小さく、色相ムラ等が発生するため好ましくない。さらに、コスト的にも高価になり、デメリットを生じるようになる。好ましくは０．０１〜０．０８重量部、さらに好ましくは０．０１〜０．０４重量部である。

なお、混合時、必要に応じて公知の添加剤、例えばフェノール系またはリン系熱安定剤［２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２−（１−メチルシクロヘキシル）−４，６−ジメチルフェノール、４，４′−チオビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、２，２−メチレンビス−（４−エチル−６−ｔ−メチルフェノール）、ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、４，４′ビフェニレンジホスフィン酸テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）等］、紫外線吸収剤［ｐ−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［（ヘキシル）オキシ］−フェノール、２，２′−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−（２′−ヒドロキシ−４′−ｎ−オクトキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２′−ヒドロキシ−５′−ｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ビス（α，α−ジメチルベンジル）フェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール等］、離型剤［蜜蝋、グリセロールモノステアレート、モンタン酸ワックス、ポリエチレンワックス、ペンタエリスリトールテトラステアレート等］、着色剤［酸化チタンその他染顔料］、展着剤［エポキシ化大豆油、流動パラフィン等］、モノリン酸エステル、オルガノ水素シロキサン、難燃剤［臭素化ポリカーボネートオリゴマー、芳香族硫黄含有金属塩、パーフルオロブタンスルホン酸金属塩、ポリテトラフルオロエチレン等］、さらに他の熱可塑性樹脂、例えばポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂、無水マレイン酸・スチレン共重合樹脂等のスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフターレート、ポリブチレンテレフターレート、非晶性ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリメチルメタアクリレート等を必要に応じて配合することができる。

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

実施例にて使用した材料の詳細は以下のとおりである。
ポリカーボネート樹脂：
住友ダウ社製、カリバー２００−２０（分子量：１８６００）：以下、ＰＣと略記。

光拡散性粒子：
（１）丸尾カルシウム社製、炭酸カルシウム、ＣＵＶＥ７ＯＡ（平均粒子径：６μｍ）：以下、光拡散剤（１）と略記。
（２）ロームアンドハース社製、架橋アクリルレジン、パラロイドＥＸＬ５６３７（平均粒子径：５μｍ）：以下、光拡散剤（２）と略記。
（３）トーレダウコーニングシリコーン社製、シリコーンゴム微粒子、トレフィルＥ−６０４（平均粒子径：２μｍ）：以下、光拡散剤（３）と略記。

芳香族縮合リン酸エステル：
大八化学工業社製ＣＲ７４１（ビスフェノールＡ・フェニルポリホスフェート）：以下、ＢＡＰＰと略記。

蛍光増白剤：
チバ・スペシャリティーケミカルズ社製ＵＶＩＴＥＸＯＢ（ベンゾキサゾール系）

表１〜４の組成に基づき、ポリカーボネート樹脂、炭酸カルシウム、架橋アクリルレジン、シリコーンゴム、芳香族縮合リン酸エステル等をタンブラーでドライ混合した後、神戸製鋼製３７ｍｍφ二軸押出機により２４０℃で造粒を行い、ペレット化した。

１．透過率測定
実施例１〜４および比較例１〜４に関して、得られたペレットを用いて、東芝機械製１００トン射出成形機により、溶融温度３００℃の条件下、厚さ１、２および３ｍｍ部分を有する３段プレートを成型した。当該プレートの２ｍｍ厚みのところを用い、ヘーズメーター（村上色彩技術研究所製ＨＲ−１００）により透過率Ｔ％を測定した。透過率Ｔ％が５８％以上を合格とした。

２．光拡散性
実施例１〜４および比較例１〜４に関して、上記１で用いたプレートの２ｍｍ部分を用い、自動変角光度計（村上色彩技術研究所製ゴニオフォトメータＧＰ−１Ｒ）により光拡散性（Ｄ_５０）を以下の手順で求めた。自動変角光度計の光源からの直進光線を試験片の法線方向から当て、可動式受光器にて透過光の強度を測定し、法線方向からの角度に対して透過率をプロットし、直進光透過率の５０％の透過率になるところの角度（Ｄ_５０）を求めた。単位は「度」であり、光拡散性（Ｄ_５０）が３０度以上を合格とした。

３．輝度測定
実施例５〜１２および比較例５〜９に関して、蛍光増白剤による拡散板の色調を整えたり色相ムラを抑制したりする効果を確認するため、以下の評価を行った。
２本のランプを平板試験片の裏側に配置し、ランプの垂直方向にある試験片表面上の輝度とランプ間の垂直方向にある試験片表面上の輝度を測定した。これは、従来の方法で測定される光線透過率や拡散度等の数値は、実際に製品を装着した状態での色調や色相ムラなどの目視による感度とは必ずしも一致しない場合があるためである。尚、輝度とは、ある方向に向かう光度の、その方向に垂直な面における単位面積当たりの割合のことをいい、一般に、発光面の明るさの程度を表す[単位:（ｃｄ／ｍ^２）]。該測定方法による結果は目視による判定とよく一致し、下記に示す評価基準により優劣を判定した。また、評価基準に対応する測定方法の概略を図１に示す。
輝度Ａ：ランプ垂直上の輝度（図の４）、単位：ｃｄ／ｍ^２
輝度Ｂ：ランプ間垂直上の輝度（図の３）、単位：ｃｄ／ｍ^２
輝度ムラ：｛（輝度Ａ−輝度Ｂ）／輝度Ａ｝×１００（％）
輝度測定用の試験片には９０×１５０×２ｍｍの平板を使用し、日本製鋼所製１００トン射出成形機を用いて作成した。輝度計には、トプコン社のＢＭ７を使用した。評価の基準としては、明るさ、鮮やかさおよび色ムラの観点から、輝度Ａの測定値が３０００ｃｄ／ｍ^２以上かつ、輝度ムラの値が２０％以下のものを合格とした。

４．流動性（スパイラルフロー流動長）
得られたペレットを用いて、東芝機械製１００トン射出成形機により、溶融温度３００℃、射出圧力１６００ｋｇ／ｃｍ^２の条件下、アルキメデススパイラル流動長を測定した。金型の流路厚みが２ｍｍの場合のアルキメデススパイラル流動長が１６５ｍｍ以上を合格とした。

５．耐熱性
得られたペレットを用いて、東芝機械製１００トン射出成形機により１／４インチ厚みの荷重たわみ用試験片を作成し、ＡＳＴＭＤ６４８に準拠し荷重たわみ温度（ＤＴＵＬ）の測定を行った。試験片はアニールしなかった。荷重たわみ温度が９０℃以上を合格とした。

表１配合比率と評価結果

表２配合比率と評価結果

表３配合比率と評価結果

表４配合比率と評価結果

表１に示すとおり、それぞれの配合成分および配合量が、本発明の構成要件を満足するもの（実施例１〜４）については、全ての評価項目にわたり規格を満足しており合格であった。一方、本発明の構成を満足しないもの（比較例１〜４）については、それぞれ欠点を有していた。

比較例１では、光拡散粒子の配合量が規定範囲の下限より少ないため、拡散度Ｄ_５０が不合格となった。

比較例２では、光拡散粒子の配合量が規定範囲の上限を越えているため、透過率Ｔ％が規格を満足しなかった。

比較例３では、芳香族縮合リン酸エステルの配合量が規定範囲の上限を越えているため、組成物の耐熱性が大きく低下してしまい、不合格となった。

比較例４では逆に、芳香族縮合リン酸エステルの配合量が規定範囲の下限より少ないため、組成物の流動性が規格を満足しなかった。

さらに、実施例５〜１２に示すように、本発明の必須成分および各配合成分の配合量の規定値範囲を満足するものについては、光学特性等全ての性能を満足していた。一方、比較例５〜９に示すように、本発明の必須成分配合量が規定値範囲を満足しない場合においては、それぞれ欠点を有していた。

比較例５および６では、光拡散剤（１）の配合量が規定範囲外であるため、光学特性が不合格となった。

比較例７は、本発明の芳香族縮合リン酸エステルの配合量が規定範囲の下限よりさらに少ないため、流動性が規格を満足しなかった。

比較例８は、本発明の芳香族縮合リン酸エステルの配合量が規定範囲の上限よりさらに多いため、光学特性や荷重たわみ温度が規格を満足しなかった。

比較例９は、本発明の蛍光増白剤が規定範囲の下限よりさらに少ないため、光学特性が規格を満足しなかった。

光拡散性の評価に使用した装置の概略図である。

符号の説明

１：輝度計
２：ランプ
３：ランプ間垂直上の輝度測定エリア
４：ランプ垂直上の輝度測定エリア
５：試料

Claims

ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対して、光拡散性粒子（Ｂ）０．１〜１０重量部および芳香族縮合リン酸エステル（Ｃ）０．５〜２０重量部からなることを特徴とする光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物。
ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００重量部に対して、光拡散性粒子（Ｂ）０．１〜１０重量部、芳香族縮合リン酸エステル（Ｃ）０．５〜２０重量部および蛍光増白剤（Ｄ）０．０００５〜０．１重量部からなることを特徴とする光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物。
光拡散性粒子（Ｂ）が、炭酸カルシウム、架橋アクリルレジン、架橋シリコーンレジン、シリコーンゴム微粒子から選択される１種もしくは２種以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物。
芳香族縮合リン酸エステル（Ｃ）が、ビスフェノールＡ・ビスジフェニルホスフェートであることを特徴とする請求項１または２に記載の光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物。
請求項１または２記載の光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物を射出成形してなる光拡散板。
請求項１または２記載の光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物を射出成形してなる液晶ディスプレイ用光拡散板。