JP2006133567A

JP2006133567A - 光拡散板

Info

Publication number: JP2006133567A
Application number: JP2004323415A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fujimura; 徹夫藤村; Kazuhiro Kosugi; 和裕小杉; Hidetoshi Yoshimura; 英俊吉村
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】直下照射方式にバックライトユニットに用いる反りが発生しにくい光拡散板であり、特に多湿環境下に保管後にバックライトを連続点灯させた時に、反りが発生しにくい光拡散板を提供する。
【解決手段】スチレン系樹脂からなり、該樹脂の合計１００質量部に対して光拡散剤０．１〜１０質量部、およびベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、マロン酸エステル系から選ばれる紫外線吸収剤０．１〜１質量部、およびヒンダードアミン系光安定剤を０．１〜１質量部含有した樹脂組成物からなる光拡散板。
【選択図】図１

Description

本発明は、反りの発生を抑制し、且つ耐光性に優れる光拡散板に関するものである。

大型化液晶モニターは省スペース化出来るという特徴から、従来使用されてきたブラウン管タイプのモニターに替わり急速に普及している。同様に家庭用のテレビについても、大型液晶テレビの市場が拡大している。液晶テレビ画面部分の構造は、液晶パネルとバックライトユニットに大別出来る。液晶パネルは自発光することが出来ないため、液晶パネルの背面にバックライトユニットを配し液晶パネルを背面から照らすことにより、明瞭な画像を得ている。パソコン用のディスプレイなど液晶モニターのバックライトユニットには、主にアクリル樹脂からなる導光板と呼ばれる板の側面に、冷陰極管を配置したエッジライト方式のバックライトユニットが主に用いられてきた。この方式は、バックライトユニットの薄型化が容易で、且つ消費電力が少ないとの特長がある。しかしながら、２０インチ以上のサイズの大型液晶モニターや液晶テレビでは、エッジライト方式では輝度が不足するため、輝度の向上を目的として直下照射方式のバックライトユニットが用いられることが多い。直下照射方式のバックライトユニットの構造は、複数本並列した冷陰極管の直上に光拡散板が配置され、冷陰極管側と逆側の光拡散板表面に、拡散シートやプリズムシートなどの輝度向上フィルムが重ねられており、さらにその上面に液晶パネルが配置されている。直下照射方式のバックライトユニットの光拡散板への要求特性として、高輝度を保った状態で適度に光を拡散させることにより、冷陰極管の像を見えにくくすることにある。

光拡散板は、従来から照明看板用、照明カバー用、ディスプレイ用光拡散板に用いられてきている。（例えば特許文献１〜６を参照）最近では、この光拡散板材料の技術をベースとして、本用途に合わせた開発が行われている。（例えば特許文献７〜１０を参照）。この光拡散板は、拡散板を構成する樹脂が吸湿しやすい場合には、反りやうねりを生じやすい。この点の改良を図るものとして、特許文献８には、吸水による変形を起こしにくく、耐光性に優れたメタクリル酸メチル系光拡散板として、紫外線防止剤を含有する特定のメタクリル酸メチル単位およびスチレン系単量体単位の樹脂からなる積層板が提案されている。しかしながら、このような樹脂積層板であっても、前記の直下照射方式のバックライトユニットの光拡散板として用いた場合には、光拡散板の冷陰極管側が加熱されて乾燥し、その面が収縮するために光拡散板が液晶パネル側に凸状に反ってしまい、液晶パネルに接触することにより、液晶パネルが正常に表示出来なくなるとの問題が生じることがある。
特開平３−２０７７４３号公報特開平３−２３１９５４号公報特開平９−２５５８３９号公報特開平１０−１７６０９２号公報特開２００３−２６８８８号公報特開２００３−２９００７号公報特開平１１−１０５２０７号公報特開２００４−９５２４号公報特開２００４−５０６０７号公報特開２００４−９０６２６号公報

本発明は、直下照射方式のバックライトユニットの光拡散板に関するものであり、冷陰極管を点灯した時に反りが少なく、且つまた冷陰極管の長時間点灯に於いても色変化の極めて少ない光拡散板を提供することを課題とする。

本発明者は鋭意研究を行った結果、スチレン系樹脂を用いて、これに特定の種類の紫外線吸収剤を添加することにより、上記課題を解決できることを見出し本発明に至った。
即ち本発明は、スチレン系樹脂からなり、該樹脂の合計１００質量部に対して光拡散剤０．１〜１０質量部、およびベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、マロン酸エステル系から選ばれる紫外線吸収剤０．１〜１質量部、およびヒンダードアミン系光安定剤を０．１〜１質量部含有した樹脂組成物からなる光拡散板である。そして、光拡散剤の屈折率と、光拡散剤の屈折率の絶対値の差が０．０２以上０．２０以下であり、光拡散剤の数平均粒子径が１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。光拡散剤としては、アクリル系架橋粒子、またはシリコーン系架橋粒子が好ましい。更に本発明は、樹脂の合計１００質量部に対して、帯電防止剤を２〜２０質量部添加した光拡散板である。この帯電防止剤は、持続性帯電防止剤であり、樹脂の屈折率と持続性帯電防止剤の屈折率の差の絶対値が、０．０１以下であることが好ましい。

本発明の光拡散板は、拡散板として良好な性能を有すると同時に、反りの発生が抑制されていて、特に多湿環境に置かれた直下照射方式のバックライトユニットを用いた液晶表示装置に用いた時、冷陰極管を連続点灯させた時の反りが発生しにくく、また長時間の冷陰極管の点灯に於いても色変化が少なく、この方式の液晶表示装置に好適に用いることが出来る。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の拡散板を構成する樹脂としては、スチレン系樹脂を用いることが出来る。スチレン系樹脂とは、単量体単位としてスチレンを５０質量％以上含むものであり、これと共重合可能な他の単量体単位５０質量％未満とからなる共重合体であっても良い。共重合可能な単量体として、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどのメタクリル酸エステル、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸エステル、アクリル酸などが挙げられるが、なかでも冷陰極管の点灯における色変化が少ないことから、メタクリル酸メチルを好適に用いることが出来る。スチレン系単量体単位が５０質量％未満のものを用いると、光拡散板の吸湿性が高いために、直下照射方式のバックライトユニット用の光拡散板として用いた場合、冷陰極管が連続点灯された時に冷陰極管側の温度上昇に伴って、光拡散板の対向する面が乾燥し、光拡散板が液晶パネル側に凸状に反り液晶パネルに接触してしまい、液晶パネルが正常に表示できなくなる問題を生じることがあるため好ましくない。また、前記スチレン系単量体としては、スチレンの他、置換スチレン類を用いることもでき、該置換スチレン類としては、例えば、クロロスチレン、ブロモスチレンのようなハロゲン化スチレン類や、ビニルトルエン、α−メチルスチレンのようなアルキルスチレン類等が挙げられる。スチレン系単量体は、必要に応じてそれらの２種以上を併用することも可能である。

光拡散剤としては、一般的に光拡散板に用いられるものであれば特に限定されるものではないが、前記の樹脂成分と屈折率が異なる無機系または有機系の透明微粒子を用いることが出来る。無機系の光拡散剤としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、シリカ、ガラス、マイカ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などが挙げられ、これらは脂肪酸や、シリコーンカップリング剤、チタネート系カップリング剤などで表面処理が施されたものであっても良い。また、有機系の光拡散剤としては、例えば、スチレン系架橋粒子や、アクリル系架橋粒子や、スチレン−アクリル系架橋粒子、シリコーン系架橋粒子などが挙げられる。スチレン系架橋粒子とは、少なくとも５０質量％以上スチレン単量体で構成され、アクリル系架橋粒子とは、メタクリル酸メチルやメタクリル酸ブチル、フッ素変性メタクリル酸メチルなどのアクリル系単量体５０質量％以上で構成されたものである。スチレン−アクリル架橋粒子は少なくともスチレン単量体、アクリル単量体から構成されるものであれば、特に限定されるものではない。一方、シリコーン系架橋粒子としては、一般的にシリコーンゴムと呼称されるものや、シリコーンレジンと呼称されるものであって、常温で固体状のものを好適に用いることができる。光拡散剤は、必要に応じでそれらの２種以上を混合して用いることもできる。

光拡散剤とスチレン系樹脂の屈折率との差についてはその絶対値が０．０２以上、０．２０以下が、光拡散性と明るさ（輝度）の双方の要求を満たすという観点から好ましい。また光拡散剤の形状は球状であり、その平均粒子径は１〜１０μｍの範囲にあることが光拡散性や色調の観点から好ましい。平均粒子径が１μｍ未満の場合には、変色して黄味を帯びる恐れがある。一方、平均粒子径は１０μｍ以上の場合には、光拡散剤の添加による光拡散性の付与が十分でない場合がある。また、本発明に用いる光拡散剤としては、特に耐光性に優れるシリコーン系架橋粒子、アクリル系架橋粒子を好適に用いることができる。

光拡散剤の添加量は、添加する光拡散剤の粒子径や光拡散剤の種類、屈折率が関係するが、樹脂成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であり、好ましくは０．３〜５質量部である。０．１質量部未満では光拡散効果が十分ではなく、一方１０質量部を越えると光拡散効果は大きくなるが、明るさ（輝度）が低下してしまう。

本発明の光拡散板は、バックライトを構成する冷陰極管の長時間点灯により樹脂劣化されやすいことから、各種の一般的な紫外線吸収剤およびヒンダードアミン系光安定剤を添加することが必須となる。長時間の冷陰極管の点灯に於いても色変化を少なくするために、紫外線吸収剤は、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、マロン酸エステル系から選択されるいずれか一つを用いる必要がある。紫外線吸収剤、およびヒンダードアミン系光安定剤の添加量は、０．１質量部以上１質量部以下であり、好ましくは、０．２質量部以上０．６質量部以下である。紫外線吸収剤の添加量が０．１質量部未満では、光拡散板に十分な耐光性を付与することが困難であり、一方１質量部を越えると光拡散板の着色や、明るさ（輝度）の低下を招きやすく、更にはコストアップに繋がるために好ましくない。

本発明の光拡散板をバックライトユニットに取り付けての長時間の使用で、光拡散板に空気中の埃が付着し、その結果画面の明るさ（輝度）の低下を招くことがあるため、樹脂に帯電防止剤を添加することにより、帯電防止特性を付与することできる。添加する帯電防止剤としては、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルやアルキルジエタノールアミン、アルキルエタノールアミドなどの非イオン系、アルキルスルホン酸塩やアルキルリン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩などのアニオン系、テトラアルキルアンモニウム塩やトリアルキルベンジルアンモニウム塩などのカチオン系、アルキルベタインやイミダゾリンなどの両性イオン系等の低分子量タイプの帯電防止剤を用いることが出来る。また，ポリエチレンオキシド系やポリエーテルアミド系、４級アンモニウム塩基含有（メタ）アクリレート共重合体系、４級アンモニウム塩基含有マレイミド共重合体系などの持続性帯電防止剤も用いることができる。

帯電防止剤の添加量は、樹脂成分１００質量部に対して２〜２０質量部の範囲であり、低分子量の帯電防止剤の場合、２〜５質量部であり、持続性帯電防止剤の場合５〜２０質量部である。２質量部未満では帯電防止効果が十分得られない恐れがあり、２０質量部を越えると光拡散板の表面状態が悪くなったり、あるいは光拡散板の強度低下を招く可能性がある。

持続性帯電防止剤を使用する場合、樹脂との屈性率差の絶対値が０．０１以下のものを用いることにより、樹脂自体の持つ透明性を損なうことなく帯電防止性を付与することが可能である。持続性帯電防止剤と樹脂との屈折率の差の絶対値が０．０１を越えると透明性を損ない、明るさ（輝度）の低下を招くことがあり好ましくない。

本発明の光拡散板は、直下照射式バックライトユニットに用いる時には、その厚みは１〜４ｍｍの範囲で好適に用いることができる。

本発明の光拡散板は、バックライトユニットに用いた時に、色度を調整することを目的として、顔料、染料や蛍光増白剤などを添加することができる。

本発明においては、光拡散板の表面を必要に応じて凹凸形状を付与させてもよい。その方法としては、例えば押出成形法により作製するのであれば、凹凸形状を付与したい表面を構成する樹脂に、凹凸をロール転写する方法がある。

本発明の光拡散板は、一般的なキャスト押出法、または押出成形法で作製することが出来るが、押出成形法で作製する方がコスト的に好ましい。押出成形法で作製する場合は、例えば、必要な成分が配合された樹脂を単軸または二軸の押出機を用いて溶融混練し、ダイスを介してロールユニットを用いて冷却固化して作製することが出来る。

以下実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。光拡散板の作製には、押出機（スクリュー径φ９０ｍｍ、単軸、ベント付き）、Ｔダイ（リップ巾１０００ｍｍ、リップ開度３ｍｍ）、ロール（ポリシングロール３本、縦型）からなる押出設備を用いた。

（実施例１）
表１に示した配合比の樹脂と光拡散剤の混合物を用いて、前記の設備により幅８６０ｍｍ、厚さ２ｍｍの単層の光拡散板を作製した。

（実施例２〜６、比較例１〜６）
表１に示した各実施例及び比較例に対応した樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にして、厚さ２ｍｍの単層の光拡散板を作製した。
尚、各実施例及び比較例で使用した樹脂および光拡散剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤を以下に示す。
ＭＳ樹脂１：メタクリル酸メチル／スチレン＝２２／７８（質量％）のランダム共重合樹脂（屈折率；１．５６、電気化学工業社製）
ＭＳ樹脂２：メタクリル酸メチル／スチレン＝４５／５５（質量％）のランダム共重合樹脂（屈折率；１．５４、電気化学工業社製）
ＭＳ樹脂３：メタクリル酸メチル／スチレン＝５８／４２（質量％）のランダム共重合樹脂（屈折率；１．５３、電気化学工業社製）
GPPS樹脂：スチレン樹脂（屈折率；１．５９、東洋スチレン社製商品名：トーヨースチロールＨＲＭ−2）
PMMA樹脂：メタクリル酸メチル樹脂（屈折率；１．４９、クラレ社製）

光拡散剤１：シリコーン系架橋粒子（粒径２μｍ、信越化学社製商品名：ＫＭＰ−５９０）
光拡散剤２：アクリル系架橋粒子（粒径８μｍ、積水化成品工業社製商品名：ＭＢＸ−８）
紫外線吸収剤１：ベンゾトリアゾール系（チバスペシャルティケミカルズ社製商品名：チヌビン３２９）
紫外線吸収剤２：マロン酸エステル系（クラリアントジャパン社製商品名：ＨｏｓｔａｖｉｎＰＲ−２５）
紫外線吸収剤３：サリシレート系（シプロ化成社製商品名：ＳＥＥＳＯＲＢ２０２）
紫外線吸収剤４：シアノアクリレート系（シプロ化成社製商品名：ＳＥＥＳＯＲＢ５０１）
ヒンダードアミン系光安定剤（チバスペシャルティケミカルズ社製商品名：チヌビン７７０）

帯電防止剤１：持続性帯電防止剤、ポリエーテルアミド系（屈折率；１．５３、三洋化成工業社製商品名：ペレスタットＮＣ７５３０）
帯電防止剤２：持続性帯電防止剤、四級アンモニウム塩系（屈折率；１．４９、第一工業製薬社製商品名：レオスタットＡＳ−１７０）

これらの各実施例および比較例のサンプルを用いて以下の試験を行った。これらの結果を表１、および表２にまとめて示す。

（１）全光線透過率
日本電色工業社製濁度計ＮＤＨ２０００を用いて測定した。
（２）反り試験
作製した光拡散板を２３℃に保持した水に２４時間浸漬し、板に吸水させた。図１に示すように、液晶テレビ（シャープ社製商品名：ＡＱＵＯＳＬＣ−２６ＧＤ１）のバックライトユニット部に光拡散板を取り付け、拡散板の上に拡散シート、プリズムシート、ＤＢＥＦシートを重ねた。さらに、液晶パネルを真似た状態とするため、バックライトユニットを覆う様にアクリル透明板からなる覆いを被せた。なお、アクリル透明板の覆いの中央部にφ１５ｍｍの貫通孔を開け、この貫通孔から接触式の変位センサー（キーエンス社製商品名：ＡＴ２−５３）を差しこみ、冷陰極管を２時間連続点灯した時の光拡散板の、冷陰極管と反対方向への最大反り量を反り量として評価した。
（３）耐光性
作製した光拡散板を光照射器（岩崎電気社製アイスーパー、照射照度：９０ｍＷ／平方センチメートル）に入れ、２４時間光照射し、光照射前後のＬａｂの変化量よりΔＥを算出した。Ｌａｂは日本電色社工業社製測色色差計ＺＥ２０００を用いて、反射法により測定した。
（４）表面抵抗値
ＪＩＳ−Ｋ６９１１に記載の方法にて、三菱化学社製ハイレスタＵＰＭＣＰ−ＨＴ４５０を用い印加電圧５００Ｖでの表面抵抗値を測定した。

図１は反り評価方法の概略図

符号の説明

１、液晶テレビ筐体
２、反射板
３、冷陰極管
４、光拡散板
５、拡散シート
６、プリズムシート
７、ＤＢＥＦシート
８、アクリル透明板からなる覆い
９、変位センサー

Claims

スチレン系樹脂からなり、該樹脂の合計１００質量部に対して光拡散剤０．１〜１０質量部、およびベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、マロン酸エステル系から選ばれる紫外線吸収剤０．１〜１質量部、およびヒンダードアミン系光安定剤を０．１〜１質量部含有した樹脂組成物からなる光拡散板。
樹脂の屈折率と光拡散剤の屈折率の絶対値の差が０．０２以上０．２０以下であり、光拡散剤の数平均粒子径が１〜１０μｍの範囲である、請求項１に記載の光拡散板。
前記の光拡散剤が、アクリル系架橋粒子、またはシリコーン系架橋粒子である、請求項１又は請求項２に記載の光拡散板。
樹脂の合計１００質量部に対して、帯電防止剤を２〜２０質量部添加した、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散板。
前記帯電防止剤が持続性帯電防止剤であり、樹脂の屈折率と持続性帯電防止剤の屈折率の差の絶対値が、０．０１以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光拡散板。