JP2007034089A - 光拡散板及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バックライトユニットを連続点灯する際に光源から発生する熱等により生じる、反り及びうねりの抑制効果が大きい光拡散板及びそれを用いた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 スチレン系単量体単位７０質量％を超えて９５質量％未満、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位が５質量％を超えて３０質量％未満を含む樹脂（以下、「ＭＳ樹脂Ａ」という）１００質量部及び光拡散剤０．１〜１０質量部を含有するＡ層を有する光拡散板。本発明の光拡散板は、バックライトユニットを連続点灯する際に光源から発生する熱等により生じる、反り及びうねりの抑制効果が大きい等の効果を奏するため、液晶表示装置、例えば大型液晶モニタ、家庭用テレビ、及びパソコンディスプレイ等の液晶表示装置等に適する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、光拡散板及びそれを用いた液晶表示装置に関する。

光拡散板は、液晶表示装置、例えば大型液晶モニタ、家庭用テレビ、及びパソコンディスプレイ等の液晶表示装置のバックライトユニットの一部として使用される。液晶は自発光しないため、液晶表示装置には面状光源としてバックライトユニットが使用される。大型液晶モニタは、従来のブラウン管タイプの表示装置に代わり急速に普及しつつある。それに伴いバックライトユニット及び光拡散板の需要が増加している。

バックライトユニットは白色反射板、光源（例えば冷陰極管、ＬＥＤ等）、光拡散板、及び各種機能フィルムから構成される。液晶パネルはバックライトユニット上に置かれる。バックライトユニット用の光拡散板は、高い光透過量と同時に、光源像を遮蔽するという相反する特性が求められる（特許文献１〜４等参照）。

大型液晶モニタ、家庭用テレビ、及びパソコンディスプレイ等は長時間にわたり連続使用されることが多い。特に大型の液晶表示装置では、バックライトユニットを連続点灯する際に光源から発生する熱等により、光拡散板に生じる反り及びうねりを抑制することが求められている。

特開平１１−１０５２０７号公報 特開２００４−０９５２４号公報 特開２００４−５０６０７号公報 特開２００４−９０６２６号公報

バックライトユニットを連続点灯する際に光源から発生する熱等により生じる、反り及びうねりの抑制効果が大きい光拡散板及びそれを用いた液晶表示装置を提供する。

本発明はスチレン系単量体単位７０質量％を超えて９５質量％未満、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位が５質量％を超えて３０質量％未満を含む樹脂（以下、「ＭＳ樹脂Ａ」という）１００質量部及び光拡散剤０．１〜１０質量部を含有するＡ層を有する光拡散板であり、その光拡散板を用いてなる液晶表示装置である。

本発明の光拡散板は、バックライトユニットを連続点灯する際に光源から発生する熱等により生じる、反り及びうねりの抑制効果が大きい等の効果を奏する。

本発明における（メタ）アクリレートとはアクリレート及びメタアクリレートの総称である。（メタ）アクリル酸等の（メタ）を含む化合物名も同様に、名称中に「メタ」を有する化合物と「メタ」を有する化合物を含まない化合物の総称である。

本発明でいうＭＳ樹脂とは、スチレン系単量体単位及び（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含む樹脂の総称である。

光拡散板は、ＭＳ樹脂及び光拡散剤を含有するＡ層を有することを特徴とする。Ａ層を構成する樹脂として、スチレン系単量体単位７０質量％を超えて９５質量％未満、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位が５質量％を超えて３０質量％未満を含む樹脂が用いられる。

（ＭＳ樹脂について）
Ａ層及びＢ層にはＭＳ樹脂を用いる。ＭＳ樹脂におけるスチレン系単量体単位は、ビニル基に直結したベンゼン環を有するスチレンを骨格とする化合物に由来する単量体単位であればよい。

スチレン系単量体単位としては、例えば、スチレン又は置換スチレン類等が使用できる。置換スチレン類としては、例えばハロゲン化スチレン類、アルキルスチレン類等が挙げられる。

ハロゲン化スチレン類としては、例えば、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。アルキルスチレン類としては、例えば、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等が挙げられる。

ＭＳ樹脂中のスチレン系単量体単位は、１種又は２種以上を使用することができる。ハロゲン化スチレン類のハロゲン、アルキルスチレン類のアルキル基等の置換基はスチレン骨格上に単数又は複数存在しても良い。

（メタ）アクリル酸エステル単量体単位としては、例えば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸フェニル、（メタ）アクリル酸ベンジル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル等が挙げられる。これらの（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の中では、（メタ）アクリル酸メチルを好適に用いることができる。

ＭＳ樹脂には、上記スチレン系単量体単位及び（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の他に、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、無水マレイン酸、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。

（Ａ層について）
Ａ層にはスチレン系単量体単位７０質量％を超えて９５質量％未満、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位が５質量％を超えて３０質量％未満のＭＳ樹脂であるＭＳ樹脂Ａを使用する。

ＭＳ樹脂Ａの中に占めるスチレン系単量体単位の割合が少ない場合、直下型バックライトユニット用の光拡散板として用いて光源を連続点灯させた時に、光拡散板が液晶パネル側に反る場合がある。スチレン系単量体単位の量が過剰の場合、特に多層構成とし表層にＢ層とした場合には、界面接着力が低下することがある。

（光拡散剤）
光拡散剤は、特に限定されないが、ＭＳ樹脂Ａ又はＭＳ樹脂Ｂと屈折率が異なる無機系光拡散剤又は有機系光拡散剤を用いることが好ましい。光拡散剤は粒子状であることが好ましい。

無機系光拡散剤としては、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、硝子、タルク、マイカ、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が挙げられる。無機系光拡散剤は脂肪酸等で表面処理が施してもよい。

有機系光拡散剤としては、例えば、スチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子やスチレン−アクリル系樹脂系粒子、シリコーン系重合体粒子等が挙げられる。これらの有機系光拡散剤は、ポリマー鎖同士が架橋した樹脂の粒子を用いることが好ましい。

光拡散剤には透明な微粒子、例えばシリカ、硝子、スチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、スチレン−アクリル系樹脂系粒子、シリコーン系重合体粒子を用いることが好ましい。

スチレン系重合体粒子とは、少なくとも５０質量％以上スチレン単量体で構成され、アクリル系重合体粒子とは少なくとも５０質量％以上アクリル系単量体で構成されたものである。スチレン−アクリル系樹脂系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、特に限定されない。

シリコーン系重合体粒子は、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、常温で固体のものが好適に用いられる。光拡散剤は、１種又は２種以上を使用できる。

光拡散剤の屈折率と基材の屈折率との差については、その絶対値が、０．０２以上であると光拡散性が良く好ましい。具体的には、無機系でシリカ、有機系ではシリコーン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子を特に好適に用いることができる。

光拡散剤をＡ層に添加する場合は、添加する光拡散剤の種類に依存するため特に限定されないが、ＭＳ樹脂Ａ１００質量部に対して、光拡散剤０．１〜１０質量部とすることが好ましく、０．３〜５質量部であることがより好ましい。光拡散剤が少ないと、光源像が充分に遮蔽できない場合があり、過剰に添加すると液晶表示装置の画面全体の明るさ（輝度）が低下する。

（ＭＳ樹脂Ｂ）
ＭＳ樹脂Ｂは、スチレン系単量体単位を７０質量％以下、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を３０質量％以上を含むＭＳ樹脂をいう。（ＭＳ樹脂Ｂ）であり、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位３０〜８０質量％のＭＳ樹脂が好ましい。ＭＳ樹脂Ｂに含まれるの（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の割合は、３０質量％以上が好ましい。（メタ）アクリル酸エステル単量体単位が多いと吸湿時に板が反る場合があり、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位は８０質量％以下が好ましい。ＭＳ樹脂Ｂ中の（メタ）アクリル酸エステル単量体単位含有量が少ないと耐光性が低下する場合がある。

（Ｂ層）
耐光性向上等の目的で、ＭＳ樹脂Ｂを含有するＢ層をＡ層と積層しても良い。Ｂ層はＡ層の片面又は両面に積層などの多層構成とすることが好ましい。このような多層構成とし、Ｂ層に耐光剤及び／又は紫外線吸収剤を使用することにより、効率的に耐光性を付与できる。

（光拡散剤）
光拡散剤はＢ層に添加してもよい。光拡散剤の添加量は特に限定されないが、ＭＳ樹脂Ｂ１００質量部に対して光拡散剤０．１〜１０質量部とすることが好ましい。Ｂ層に光拡散剤を添加し、Ｂ層の厚みを薄くすると、Ａ層に光拡散剤を添加する場合に比べて、少量の光拡散剤で光源像を遮蔽できるため、好ましい。

光拡散板の表面は、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、(1)押出成形法により凹凸形状を付与すべきＡ層又はＢ層を表層とし、凹凸をロール転写する方法、(2)表層に架橋剤又は高分子量の不溶樹脂粒子を含有させる方法等が挙げられる。(2)の方法では、表層樹脂との屈折率差の小さいもの（通常０．００５以下）を、架橋剤又は高分子量の不溶樹脂粒子等として用いてもよい。不溶樹脂粒子の組成とＭＳ樹脂Ａの組成が近いと、耐衝撃性が向上し、好ましい。

（２４時間吸水率）
光拡散板は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１記載の吸水率測定法で試験片を水中に２４時間浸漬した後に増加した質量の浸漬前の試験片の質量に対する質量増加率（２４時間吸水率）が０．２０％以下であることが好ましい。この値が０．２０％以下であれば、バックライトユニットにより連続点灯されることによる光拡散板の反りが発生しにくい。

（紫外線吸収剤・耐光剤）
紫外線吸収剤は特に限定されないが、例えばベンゾフェノン系、シアノアクリレート系、サリチレート系、ニッケル錯塩系、ベンゾエート系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、オキサルアニリド系等の紫外線吸収剤が使用できる。紫外線吸収剤としてヒンダートアミン系光安定剤や酸化チタン微粒子等も使用できる。

紫外線吸収剤の使用方法は特に限定されないが、例えば単層で構成される場合には全体に、多層で構成される場合にはＢ層に添加する方法が挙げられる。

（光拡散板の製造方法）
Ａ層のみからなる単層板の場合は一般的なキャスト重合法又は押出成形法で作製することができるが、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一軸又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できる。

（多層板とした場合の構成）
多層板の構成はＡ層を有するものであれば、その構成及び厚さは特に限定されない。光拡散板の構成は、例えばＡ層及びＢ層からなる２層板、Ａ層の両面にＢ層を形成してなる２種３層の光拡散板等が挙げられる。例えば、直下型バックライトユニットに用いる場合は、厚みを１〜４ｍｍ程度とすることが好ましい。

（多層板とした場合の構成等）
光拡散板の厚さ全体に占めるＢ層の厚みの割合は特に限定されないが、Ｂ層の厚みを全体厚みの０．５％〜２０％の範囲とすることが好ましい。光拡散板の厚さ全体に占めるＢ層の厚みの割合が小さいと耐光性が不足する場合があり、Ｂ層の厚み割合が多いと反りが大きくなる傾向がある。

多層板は、例えば、共押出成形法で作製する方法や、上記の方法で製造したＡ層、Ｂ層等の単層板を積層する方法が挙げられる。Ａ層、Ｂ層等の単層板を積層する方法として、貼合法、熱接着法、溶剤接着法、重合接着法、キャスト重合法、又は表面塗装法等の方法が挙げられる。これらの製造方法のうち、製造コストの点等から共押出成形法が好ましい。

共押出成形法による製造は特に限定されないが、例えば、Ａ層及びＢ層をそれぞれ別々の一軸又は二軸の押出機を複数用いて溶融混練し、各層をフィードブロックダイやマルチマニホールドダイを介して積層一体化した後、ロールユニットを用いて冷却固化する方法が挙げられる。

（光拡散板の使用方法）
光拡散板は、面状光源としてバックライトユニットの一部として使用される。大型液晶モニタ、特にテレビ用途等のバックライトユニットが好適に用いられる。バックライトユニットは白色反射板、光源（冷陰極管、ＬＥＤ等）、光拡散板、及び各種機能フィルムから構成され、その上面に液晶パネルが置かれる。光拡散板は輝度を維持したままで光源像を遮蔽できる。冷陰極管が連続点灯されたときに冷陰極側の温度が上昇し、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するのを防止することができる。

（使用材料）
各実施例及び各比較例で使用したＭＳ樹脂、光拡散剤、及び紫外線吸収剤は、次のとおりである。下記ＭＳ樹脂１〜４には、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位として、メタクリル酸メチル単量体単位を有するものを使用した。
＜ＭＳ樹脂Ａ＞
ＭＳ樹脂１：メタクリル酸メチル単量体単位／スチレン単量体単位＝２２／７８（質量比）の樹脂、合成品。
＜ＭＳ樹脂Ｂ＞
ＭＳ樹脂２：メタクリル酸メチル単量体単位／スチレン単量体単位＝４５／５５（質量比）の樹脂、合成品。
ＭＳ樹脂３：メタクリル酸メチル単量体単位／スチレン単量体単位＝５８／４２（質量比）の樹脂、合成品。
＜その他ＭＳ樹脂＞
ＭＳ樹脂４：メタクリル酸メチル単量体単位／スチレン単量体単位＝８０／２０（質量比）の樹脂、合成品。

＜光拡散剤＞
光拡散剤１：シリコーン系重合体粒子光拡散剤（メジアン粒径２μｍ；ＫＭＰ５９０；信超化学工業社製）。
光拡散剤２：シリカ系粉末光拡散剤（メジアン粒径４μｍ；電気化学工業社製）。
＜紫外線吸収剤＞
紫外線吸収剤：ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤TINUVIN P（チバスペシャルティーケミカルズ社製）

（単層板作製）
単層板作製には、押出機（スクリュー径９０ｍｍ、一軸、ベント付き）、ダイ：Ｔダイ、リップ幅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。

（多層板作製）
多層板作製には、メイン押出機からＡ層、２台のサブ押出機からＢ層をフィードブロックに供給し、Ａ層の両面にＢ層を形成し、ポリシングロール３本を有する縦型の共押出成形設備で２種３層の多層板を作製した。
メイン押出機：スクリュー径９０ｍｍ、一軸、ベント付き。
サブ押出機 ：スクリュー径６５ｍｍ、一軸。
フィードブロック：２種３層分配型。
ダイ：Ｔダイ、リップ幅１０００ｍｍ、リップ開度３ｍｍ。

（実施例１）
Ａ層として、表１に示した配合比のＭＳ樹脂１と光拡散剤１の混合物を用いて、前記の設備により、長さ８６０ｍｍ、幅５００ｍｍ、厚さ２ｍｍの単層板を作製した。

（実施例２〜４）
Ａ層として下記ＭＳ樹脂Ａ及び光拡散剤の混合物を、Ｂ層としてＭＳ樹脂Ｂ及び紫外線吸収剤の混合物（配合比：いずれも表１参照）を用いて、共押出成形法を用いて、Ａ層の両面にＢ層を形成し、厚さ２ｍｍの２種３層の積層板（Ａ層１．８ｍｍ、Ｂ層０．１ｍｍ×２）を作製した。

（比較例１〜３）
Ａ層、Ｂ層の代わりに表１に示したＭＳ樹脂等を用いて長さ８６０ｍｍ、幅５００ｍｍ、厚さ２ｍｍの２種３層の積層板とした点以外は、実施例２〜４と同様に作製した。

（評価方法）
（１）吸水試験（２４時間吸水率）
ＪＩＳ−Ｋ６９１１に記載された方法にて、水に２４時間浸漬した前後で試験片の重量を測定し、浸漬前の試験片の質量に対する質量の増加分を百分率で求めた。
試料形状：光拡散板試料を５０ｍｍ×５０ｍｍに切断した。

（２）吸水反り試験
サンプル板から１８０ｍｍ×１８０ｍｍの試験片を切り出し、試験片より大きいアルミ板に挟んで、９０℃にて５時間加熱した後、２４時間放冷した。試験片を取り出し、３００ｍｍ×２３０ｍｍの容器に平置きした後、試験片の片面のみが水に浸るように、容器に純水を注いだ。室温にて２４時間放置した後、試験片の四隅の反り上がり量（ｍｍ）を測定し、これらの平均値を反り量とした。

（光拡散板の使用方法）
本発明の光拡散板は、バックライトユニットを連続点灯する際に光源から発生する熱等により生じる、反り及びうねりの抑制効果が大きい等の効果を奏するため、液晶表示装置、例えば大型液晶モニタ、家庭用テレビ、及びパソコンディスプレイ等の液晶表示装置等に適する。

Claims (6)

1. スチレン系単量体単位７０質量％を超えて９５質量％未満、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位が５質量％を超えて３０質量％未満を含む樹脂（以下、「ＭＳ樹脂Ａ」という）１００質量部及び光拡散剤０．１〜１０質量部を含有するＡ層を有する光拡散板。
2. スチレン系単量体単位を７０質量％以下、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を３０質量％以上を含む樹脂（以下、「ＭＳ樹脂Ｂ」という）を含有するＢ層をＡ層と積層することを特徴とする光拡散板。
3. ＭＳ樹脂Ｂ１００質量部及び紫外線吸収剤０．０１〜１質量部を含有するＢ層を有する請求項２記載の光拡散板。
4. ＭＳ樹脂Ｂ１００質量部及び光拡散剤０．１〜１０質量部を含有するＢ層を有する請求項２又は請求項３記載の光拡散板。
5. ＪＩＳ−Ｋ６９１１記載の吸水率測定法により測定した２４時間吸水率が０．２０％以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の光拡散板。
6. 請求項１〜５のうちの一項に記載の光拡散板を用いた液晶表示装置。