JP2007153959A - 光拡散板用樹脂組成物及び光拡散板 - Google Patents

Abstract

【課題】低吸水、高硬度で、耐熱性に優れた光拡散板を提供する。
【解決手段】メタクリル酸メチル単位５〜４０重量％、α‐メチルスチレン単位５〜５５重量％及びスチレン単位２０〜９０重量％の割合で構成され、重量平均分子量の範囲が８００００〜３０００００である共重合樹脂１００部に対し、部分的に架橋したシロキサン系重合粒子、アクリル系重合粒子又は炭酸カルシウム０．１〜２．０部を分散させてなる光拡散板用樹脂組成物及びそれを成形して得られる光拡散板。
【選択図】なし

Description

本発明は、高硬度、高耐熱、低吸水、高輝度、高光拡散である光拡散板及びそれに使用される樹脂組成物に関する。

樹脂を主材料とする光拡散透過性を有する光拡散板は、均一な輝度面が得られる。このため、光拡散板は、照明カバー、内部照明式看板、透過型ディスプレイなどの用途に、広く用いられている。近年では、液晶ディスプレイあるいは液晶テレビの直下型バックライト用の面光源体としての光拡散板の需要が伸びている。

光拡散板は、上記の機能を好適に発揮するために、光線をできる限り直進させることなく散乱させるとともに、できる限り散乱による光透過損失を抑えることが求められる。

このような要求特性を発現させる光拡散板を得るために、透明樹脂に炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化ケイ素、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの無機系粒子を添加する方法、スチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子などの部分的に架橋したポリマー微粒子を添加する方法、あるいはこれらを併用する方法により、添加物によって光を散乱させる手法が採用されてきた（例えば、特許文献１〜３参照）。

光拡散板に用いられる透明樹脂として、アクリル樹脂、ポリカーボネート、そしてメタクリル酸メチル‐スチレン共重合樹脂が挙げられるが、これらは、耐熱性、硬度、吸水性の面で満足する物性を有していない。特許文献４では、メタクリル酸メチル、スチレン、α−メチルスチレンの共重合樹脂について開示されており、更には耐熱性の向上に関しても開示されているが、用途については記載されていない。

特許３１９５５４３公報 特許３１９５５４４公報 特許２５１２５４４公報 特開平４−３００９０８号公報

最近、液晶ディスプレイあるいは液晶テレビの部材特性の向上が図られている中、アクリル樹脂を用いた光拡散板は高吸水性を有するため、バックライト点灯時の反りが問題となっている。

また、ディスプレイ使用中、バックライトが発熱するため、その直上にある光拡散板には耐熱性も求められる。しかし、従来のアクリル樹脂は、その特性を満足するものではない。

光拡散板は厚みのある部材であるため、樹脂の流動性が高いと厚みムラが発生しやすい。厚みムラが発生すると輝度ムラが起こるため、画面上に均一な光を供給できない。

上記のように従来の光拡散板は、高輝度、高光拡散、低吸水、高硬度を必要とする光拡散板としての機能を十分に満足するものではない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高耐熱、高低吸水、高硬度、高輝度、高光拡散である光拡散板を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意検討した結果、特定の組成を有するメタクリル酸メチル／α‐メチルスチレン／スチレン共重合樹脂と拡散剤からなる光拡散板用樹脂組成物を成形して得られる光拡散板が上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明に係る光拡散板用樹脂組成物は、メタクリル酸メチル単位５〜４０重量％、α‐メチルスチレン単位５〜５５重量％、スチレン単位２０〜９０重量％の割合で構成された共重合体からなり、重量平均分子量の範囲が８００００〜３０００００である共重合樹脂と共重合樹脂１００重量部に対し光拡散剤０．１〜２．０重量部配合してなることを特徴とする。

また、本発明は上記光拡散板用樹脂組成物を溶融押出成形又は射出成形により、厚さ０．５〜３mmの板状に成形された光拡散板に関する。

本発明の光拡散板用樹脂組成物に使用する共重合体（共重合樹脂ともいう）の製造法は、完全混合型反応器を用いた連続塊状重合法又は連続溶液重合法を利用することが組成や分子量の均一性と良好な外観を保持する上から望ましいが、バッチ式の塊状又は溶液重合でも可能である。重合時には開始剤を存在させることが好ましく、開始剤としては、通常のラジカル重合に使用する過酸化物及び／又はアゾ化合物が使用可能である。また、分子量を調節するためにアルキルメルカプタンのような連鎖移動剤を適量添加しても差し支えない。重合終了後は、常法により脱揮、ペレット化等の処理を行って本発明の光拡散板用樹脂組成物に使用する共重合樹脂を得ることができる。

共重合樹脂は、該樹脂を構成する単量体として、メタクリル酸メチル単位を５〜４０重量％、好ましくは１０〜３５重量％含み、α‐メチルスチレン単位を５〜５５重量％、好ましくは１０〜５０重量％含み、スチレン単位を２０〜９０重量％、好ましくは３０〜８０重量％含むものである。メタクリル酸メチル単位の割合が５重量％未満であると重合しにくく低分子量体しか得られないため、成形が困難となり、４０重量％を超えると高吸湿性を有するため、反りが起こる材料となる。α‐メチルスチレン単位の割合が５重量％未満であると耐熱性が低すぎ、５０重量％を超えると重合しにくく低分子量体しか得られないため、流動性が高く、厚みムラのあるシートとなってしまう。また、スチレン単位の割合が２０重量％未満であると重合しにくく低分子量体しか得られないため、流動性が高く、厚みムラのあるシートとなり、９０重量％を越えると鉛筆硬度と耐熱性が低くなりすぎる。

共重合樹脂の分子量は、重量平均分子量として８００００〜３０００００の範囲とする。重量平均分子量が８００００未満であると流動性が高くなりすぎて、厚みムラのあるシートとなってしまう。また、重量平均分子量が３０００００以上となると流動性が低くすぎるため、成形困難となる。

また、この共重合樹脂のメルトフローレートは、０．５〜２．０g/10minの範囲とすることがよい。好ましくは０．５〜１．８g/10minである。メルトフローレート２．０g/10minより高くなると厚みムラのあるシートとなってしまう。メルトフローレート０．５g/10min未満になると流動性が低すぎるため、成形困難となる。

また、この共重合樹脂のビカット軟化温度は、１０５℃以上、好ましくは１０５〜１３０℃であることがよい。ビカット軟化温度１０５℃未満であるとバックライトの発熱に対する耐熱性が低いため、基材の変形等が発生しやすくなる。

この共重合樹脂の鉛筆硬度は３Ｈ以上であることがよく、３Ｈ未満であると傷や表面欠陥が多発し、拡散板として適した材料とならない。

また、この共重合樹脂は、吸水率０．１５％以下、好ましくは０．１３％以下であることがよい。吸水率０．１５％を超えると吸水による反りの問題が発生しやすくなる。

原料モノマーとしては、メタクリル酸メチル、α‐メチルスチレン及びスチレンを含む原料が使用される。これらの使用割合は、メタクリル酸メチル単位、α‐メチルスチレン単位及びスチレン単位が上記割合となる共重合樹脂が得られるように使用するが、重合性に差があるので、目的とする構成単位組成に対してメタクリル酸メチルを５〜４０重量％より数％多く、α‐メチルスチレンを５〜５５重量％より数％多く及びスチレン２０〜９０重量％より数％少なく使用することがよい。なお、共重合樹脂は透明度を高くするように製造する。

本発明に係る光拡散板用樹脂組成物は、共重合樹脂１００部（重量部）に対して光拡散剤を０．１〜２．０部、好ましくは０．２〜１．０部存在させるように配合して得られる。配合量が０．１部未満であると光源の隠蔽性に欠けるため、バックライト光源のイメージに起因する輝度ムラの目立つ光拡散板となる。２．０部を超えると透過光量が不十分なため、明るさの不足した光拡散板となる。

光拡散剤としては、公知の微粒子を使用することができるが、好ましくは粒径１〜１０μｍの部分的に架橋したシロキサン系重合粒子、アクリル系重合粒子又は炭酸カルシウムである。これらの拡散剤は１種のみを使用しても、数種を使用してもよい。また、その他の拡散剤として、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化ケイ素、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの無機系粒子やスチレン系重合体粒子を併用することもできるが、全拡散剤の５０重量％未満にとどめることがよい。

共重合樹脂と拡散剤の混合は公知の方法で均一混合物となるように行うことができる。このようにして得られる光拡散板用樹脂組成物は、溶融押出成形又は射出成形して厚さ０．５〜３mmの板状に成形する。厚さが０．５mm未満であると、バックライト用拡散板としての強度が確保できない。また、厚さが３mmを越えると、拡散板重量が大きくなるため、大型化、薄型化に対応できない。これを、そのまま又は所定サイズに切断又は表面処理等をして、本発明に係る光拡散板とする。しかし、その製造方法は、本発明の目的を満足できれば、特に限定されるものではない。

本発明の光拡散板は、上記光拡散板用樹脂組成物から構成されていれば、単一の層で構成されてもよいし、二層以上の多層で構成されてもよい。

本発明の光拡散板は、少量の拡散剤を添加することで、高耐熱、高低吸水、高硬度、高輝度、高光拡散等の物性を実現するものであるが、この目的を著しく阻害しない範囲であれば、必要に応じて、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、光安定剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤などの種々の添加剤を使用することもできる。

本発明の光拡散板は、光拡散性と光透過性のバランスが要求される用途、主として液晶ディスプレイあるいは液晶テレビの直下型バックライト用拡散板として用いられ、特に、大型化に伴い、耐熱性、高硬度を要求される用途に好適である。そして、本発明に係る光拡散板用樹脂組成物から得られる光拡散板は、高耐熱、低吸水であり、硬度に優れる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

光拡散板用樹脂組成物に使用される共重合樹脂の物性の測定は、以下の方法により行なった。
（１）分子量
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを使用しポリスチレン換算の重量平均分子量を測定した。
（２）共重合体中の各単位組成
熱分解型ガスクロマトグラフィーのモノマーの面積比より各モノマー単位組成を算出した。
（３）メルトフローレート（ＭＦＲ）
ＪＩＳ Ｋ‐７２１０に準拠して２００℃、5kg荷重で行なった。
（４）ビカット軟化温度（ＶＳＴ）
ＪＩＳ Ｋ‐７２０６に準拠して行なった。
（５）鉛筆硬度
ＪＩＳ Ｋ‐５４０１に準拠して測定した。
（６）吸水率
ＪＩＳ Ｋ−７２０９に準拠して測定した。

光拡散板の物性評価は、以下の方法により行なった。
（１）全光線透過率
ＪＩＳ Ｋ７１０５のＢ法に準拠して行なった。
（２）光拡散性
２cm間隔に冷陰極管４本を並べ、１０mm上に光拡散板サンプルを平行に固定し、目視により、光源である冷陰極管が透けていないものを○、透けているものを×で示した。
（３）輝度ムラ
２ｃｍ間隔に冷陰極管４本を並べ、１０mm上に光拡散板サンプルを平行に固定し、目視により、画面上で輝度が均一であるものは○、輝度ムラがあるものは×で示した。

また、実施例及び比較例中で使用する略号は次の意味を有する。
ＭＭＡ：メタクリル酸メチル
αＭＳｔ：α‐メチルスチレン
Ｓｔ：スチレン
開始剤：パーカドックス１２‐ＥＢ２０

参考例１〜１２
表１に記載の割合で原料モノマー及び重合開始剤を仕込み、反応温度１２０℃、５時間滞留条件下で、一槽型完全混合反応器と脱揮槽を連結した設備を用いて連続塊状重合、脱揮、ペレット化し、目的とする透明な共重合樹脂を得た。該樹脂を７５t成形機（三菱重工製）により、樹脂温度２４０℃にて射出成形を行い、縦５０×横７５mm×厚さ４mmの吸水率測定ならびに鉛筆硬度測定用プレート、縦１０×横１０mm×厚さ４mmのＶＳＴ測定用試験片を得た。得られた樹脂の組成を表１に記載する。表１において、原料モノマー比は、ＭＭＡ／αＭＳｔ／Ｓｔであり、ポリマー組成は、ＭＭＡ単位／αＭＳｔ単位／Ｓｔ単位である。

また、得られた樹脂の分子量並びに各種の物性について測定した結果を表２に示す。

実施例１〜３及び比較例１〜３
参考例にて作製した共重合樹脂と表３に示す拡散剤を二軸押出機にて混練、ペレット化した樹脂組成物とした。この樹脂組成物を、樹脂温度220℃にて押出成形して厚さ２mmの光拡散板を作製した。得られた光拡散板の全光線透過率、光拡散性、輝度ムラについて表３に記載する。ここで使用したシロキサン系重合粒子は東レ・ダウ・コーニング株式会社製のＥ‐６００（商品名）（粒径２μm）、アクリル系重合粒子は綜研化学株式会社製のＭＸ‐１０００（商品名）（粒径１０μm）、炭酸カルシウムは丸尾カルシウム株式会社製ＣＵＢＥ‐１８ＢＨＳ（商品名）（粒径１．８μm）である。

Claims (3)

1. メタクリル酸メチル単位５〜４０重量％、α‐メチルスチレン単位５〜５５重量％及びスチレン単位２０〜９０重量％の割合で構成され、重量平均分子量の範囲が８００００〜３０００００である共重合樹脂１００重量部に対して、光拡散剤を０．１〜２．０重量部配合してなることを特徴とする光拡散板用樹脂組成物。
2. 光拡散剤が、部分的に架橋したシロキサン系重合粒子、アクリル系重合粒子又は炭酸カルシウムであり、粒径が１〜１０μｍである請求項１記載の光拡散板用樹脂組成物。
3. 請求項１又は２記載の光拡散板用樹脂組成物を溶融押出成形又は射出成形により、厚さ０．５〜３ｍｍの板状に成形したことを特徴とする光拡散板。