JP2007199502A

JP2007199502A - 光拡散板

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Publication number: JP2007199502A
Application number: JP2006019154A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kosugi; 和裕小杉; Toshikatsu Nakazato; 利勝中里; Hidetoshi Yoshimura; 英俊吉村; Kenji Miyagawa; 健志宮川
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】
多湿環境保管後、直下型バックライトに用いる光拡散板であって、バックライトを連続点灯させた時に反りが発生しにくく、かつ割れが生じにくい光拡散板を提供することを課題とする。
【解決手段】
スチレン系樹脂１００質量部に対して光拡散剤０．１〜１０質量部、紫外線吸収剤０．１〜１質量部および光安定剤を０．１〜１質量部を含有した層（（Ａ）層）の両面に、ＭＢＳ系樹脂１００質量部に紫外線吸収剤０．１〜１質量部、光安定剤０．１〜１質量部および架橋樹脂粒子１〜１０質量部を含有する層（（Ｂ）層）を有した光拡散板。
【選択図】なし

Description

本発明は光拡散板に関する。

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用の光拡散板は、高い光透過率と同時に、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。輸送時、組立時に破損する場合もあるため、その防止も求められている。

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

本発明は、光拡散板であって、反りが発生しにくく、かつ割れが生じにくい光拡散板を提供することを課題とする。

本発明はスチレン系樹脂１００質量部に対して光拡散剤０．１〜１０質量部、紫外線吸収剤０．１〜１質量部および光安定剤を０．１〜１質量部を含有した層（以下（Ａ）層という）の両面に、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体系樹脂（以下、MBS系樹脂という）１００質量部に紫外線吸収剤０．１〜１質量部、光安定剤０．１〜１質量部および架橋樹脂粒子１〜１０質量部を含有する層（以下（Ｂ）層という）を有するものである。

本発明の光拡散板は、耐光性や全光線透過率、曇価などが良好で、反りにくく、また割れにくいため、直下型バックライト用光拡散板に好適に用いることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
（Ａ）層を構成するスチレン系樹脂は、スチレン系単量体１００質量％からなる単量体を重合してなる重合体又は少なくともスチレン系単量体５０質量％を越える単量体混合物を重合してなるメタクリル酸メチル−スチレン系共重合体樹脂である。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、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が挙げられる。これらのスチレン系単量体は、必要に応じてそれらの２種以上を用いることも可能である。スチレン系樹脂の分子量については、特に規定しないが、高分子量であるほど、耐衝撃性が増し好ましい。

メタクリル酸メチル−スチレン系共重合体樹脂でスチレン系単量体由来の単位が５０質量％以下となるものを用いると、メタクリル酸メチル成分により得られた光拡散板の吸湿性が高くなり、直下型バックライ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ときに冷陰極側の温度の上昇に伴って、光拡散板に対向する面が乾燥し、光拡散板に反り・うねりが生じる場合がある。

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の異なる有機系の透明微粒子を好適に用いることができる。これらとして、架橋スチレン系樹脂粒子、架橋アクリル系樹脂粒子や架橋スチレン−アクリル共重合体系樹脂粒子、架橋シリコーン系樹脂粒子等が挙げられる。
架橋スチレン系樹脂粒子とは、少なくとも５０質量％以上がスチレン系単量体由来の単位で構成されたもので、架橋アクリル系樹脂粒子とは、少なくとも５０質量％以上がアクリル系単量体由来の単位で構成されたものである。ここで言うアクリル系単量体とは、メタクリル酸メチルやアクリル酸ブチル等の（メタ）アクリルエステル単量体があげられる。

架橋シリコーン系樹脂粒子としては、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が好適に用いられる。
光拡散剤の屈折率とスチレン系樹脂の屈折率との差は、その絶対値が、０．０２以上であることが光拡散性の観点から好ましい。光拡散剤は、架橋アクリル系樹脂粒子、架橋シリコーン系樹脂粒子を特に好適に用いることができる。光拡散剤は、必要に応じてそれらの２種以上を併用することもできる。

光拡散剤は、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、光拡散の効果が十分で無く、１０質量部を越えると光拡散の効果は大きくなるが、画面全体の明るさ（輝度）が低下する。

（Ｂ）層は、MBS系樹脂１００質量部、紫外線吸収剤０．１〜１質量部、光安定剤０．１〜１質量部および架橋樹脂粒子１〜１０質量部とからなる。ＭＢＳ系樹脂とは、スチレン系単量体由来およびメタクリル酸メチル単量体由来の連続相に、分散相として、エラストマー成分を含むものからなる。
具体的には、エラストマー成分として、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンランダム共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体等を用いることができる。連続相の共重合体と屈折率を一致させやすいという意味において、スチレン−ブタジエンブロック共重合体を好適に用いることができる。これらは単独で使用するかあるいは２種類以上併用して使用してもよい。
MBS系樹脂は単独で用いてもよいが、樹脂との屈折率差が０．１以下となる他の樹脂とブレンドして用いることもできる。これは、画面の明るさ（輝度）を低下させないためであり、具体的には屈折率１．５５のMBS系樹脂にブレンドできる樹脂としては、屈折率１．５５からなる、アクリル比率４０質量％のメタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂をあげることができる。

架橋樹脂粒子はMBS系樹脂との屈折率差が０．１以下のものが好適に用いられる。
架橋樹脂粒子とは、その製造工程において少なくとも部分的に架橋されているものであり、樹脂加工時において実質的に変形せず、粒子状態を維持するものである。本発明に用いるものとして構成されるスチレンとアクリルの組成比を変えることにより屈折率を調整することができる、架橋スチレン−アクリル共重合体系樹脂粒子を好適に用いることができる。架橋スチレン−アクリル共重合体系樹脂粒子は少なくともスチレン系単量体およびアクリル系単量体から重合して構成されるものであれば、特に限定されるものではない。架橋樹脂粒子の含有量は、樹脂１００質量部に対して１〜１０質量部である。１質量部未満であるとロール粘着等により、製膜性が低下する問題が生じやすく、１０質量部を超えると表面にスジが入り外観状態が悪くなり、押出安定性が悪くなる。

光拡散板は、バックライトを構成する冷陰極管光源による光劣化を防止するため、紫外線吸収剤および光安定剤が含有されていることが好ましい。この紫外線吸収剤および光安定剤は特に限定されるものではないが、紫外線吸収剤の具体例としてはベンゾフェノン系、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、トリアジン系およびオキサルアニリド系の紫外線吸収剤があげられ、光安定剤としては、ヒンダードアミン系光安定剤があげられる。中でもベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系およびマロン酸エステル系の紫外線吸収剤から選ばれる少なくとも一種以上紫外線吸収剤とヒンダードアミン系光安定剤を併用することで、耐久性もよく、相乗効果が得られやすい。これらの紫外線吸収剤および光安定剤は（Ａ）層にも、（Ｂ）層のいずれにも添加されていることが望ましいが、特に（Ｂ）層に含有されていることが好ましい。ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系およびマロン酸エステル系紫外線吸収剤から選ばれる少なくとも一種以上紫外線吸収剤並びにヒンダードアミン系光安定剤の添加量は樹脂１００質量部に対してそれぞれ０．１〜１質量部の範囲で含有されることが好ましい。添加量が０．１質量部未満であると耐光の効果が得られにくく、１質量部を超えると板自体が黄色に着色する。
（Ａ）層、（Ｂ）層には必要に応じて蛍光増白剤を含有させてもよい。蛍光増白剤としては、ジアミノスチルベン系、イミダゾール系、クマリン系、ナフタルイミド系、オキサゾール系の蛍光増白剤が挙げられるが、中でもオキサゾール系蛍光増白剤を用いることが好ましい。

光拡散板の反り発生の主要因が板の吸湿後の乾燥により生じると考えられることから、光拡散板の吸水率は低いことが望まれる。光拡散板の吸水率を０．４０％以下とするためには、各層の厚みを特定するとよい。

光拡散板を、直下型バックライト用に用いるときには、その厚みは１〜４ｍｍの範囲が好ましい。光拡散板の（Ａ）層と（Ｂ）層の厚み構成は、（Ｂ）層の厚みが全体厚みの２．５％〜２０％の範囲が好ましい。（Ｂ）層の厚み構成が２．５％未満では光拡散の効果が十分でなく、一方で２０％を越えると、（Ｂ）層の樹脂の影響を大きく受け、吸水性が大きくなって、結果としてそりが大きくなる傾向がある。

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、押出成形法により製造するのであれば、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。また表層を構成する樹脂に架橋または高分子量の不溶樹脂粒子を含有させる方法もある。

光拡散板に割れが発生する理由として、光拡散板自体の衝撃強度が低いことがあげられるため、衝撃強度が高いことが望ましい。
光拡散板は、シャルピー衝撃試験（ＪＩＳ−Ｋ７１１１）でノッチなし試験片を破断させた際のシャルピー衝撃強度が４kJ/m²以上であることが好ましい。この値が４kJ/m²以上であれば、市販の透明アクリル樹脂板（例．クラレ社押出成形板商品名コモグラス（厚さ2mm）等）同等の強度になり、割れは発生しにくくなる。４kJ/m²以上にするためには、光拡散板の（Ａ）層と（Ｂ）層の厚み構成が、（Ｂ）層の厚みが全体厚みの２．５％以上であることが好ましい。（Ｂ）層の厚み構成が２．５％未満ではシャルピー衝撃強度が十分でない場合がある。

光拡散板は、共押出成形法で作製する方法や、単層シートを、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により積層して多層板とする方法で作製できるが、中でも共押出成形法は、製造コストの点で好ましい。共押出成形法による製造は、例えば、（Ａ）層および（Ｂ）層で用いる必要な成分が配合された樹脂をそれぞれ別々の一軸または二軸の押出機を用いて溶融混練し、両者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ことにより行うことができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
（使用設備）
メイン押出機からフィードブロックに供給される樹脂組成物が（Ａ）層、サブ押出機からフィードブロックに供給される樹脂組成物が両面の（Ｂ）層となるように構成された以下（１）〜（４）の構成からなる多層設備を用いた。
（１）メイン押出機（スクリュー径９０ｍｍ、一軸、ベント付き）、
（２）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、
（３）ダイ：Ｔダイ、リップ幅１０００ｍｍ、リップ開度３ｍｍ。
（４）ロール：ポリシングロール３本、縦型
（使用材料）
ＰＳ樹脂：一般スチレン樹脂（商品名トーヨースチロール：東洋スチレン社製）
ＭＳ樹脂：メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂（商品名；ＴＸ８００Ｓ；電気化学工業社製）
MBS系樹脂：メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（商品名ＴＨ２１Ｓ：電気化学工業社製）
光拡散剤：架橋アクリル樹脂粒子（商品名ＧＭ０８４９Ｓ；ガンツ化成社製）
光拡散剤：架橋シリコーン樹脂粒子（商品名ＫＭＰ５９０；信越化学工業社製）
架橋樹脂粒子：架橋スチレン−アクリル系樹脂粒子（商品名テクポリマー〔屈折率１．５５、粒径８μｍ〕積水化成品工業社製）
紫外線吸収剤：ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（商品名 TINUVIN 329；チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製）
光安定剤：ヒンダードアミン系光安定剤（商品名 TINUVIN 770；チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製）

（実施例１〜３、比較例１〜５）
（Ａ）層としてＰＳ樹脂、光拡散剤、紫外線吸収剤及び光安定剤の混合物（配合比：いずれも表１参照）、（Ｂ）層は、表にある配合にて、前記の多層設備を用いて、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６）
多層設備を用いてサブ押出機から樹脂を供給せずに、メイン押出機からのみ樹脂を供給して厚さ２mmの単層板を作製した。
（比較例７）
市販のクラレ社の押出アクリル板（厚さ２ｍｍ商品名：コモグラス）をそのまま用いた。

（試験方法）
（１）シャルピー衝撃試験
ＪＩＳ−Ｋ７１１１に準拠し、ノッチなしの厚さ２ｍｍ×８０ｍｍ×幅１０ｍｍからなる試験片をフラットワイズ法にてシャルピー衝撃強度を求めた。測定装置は、東洋精機社製を用いた。
（２）吸水試験
製膜後、５ｃｍ角にカットした試験片を５０℃温水に７２時間浸漬し、板の質量（Ａ）を求めた。その後、試験片を８０℃で２４時間乾燥して、乾燥後の質量（Ｂ）を求め、（（Ａ）−（Ｂ））／（Ｂ）×１００（％）にて吸水率を求めた。
（３）反り試験
６０℃９０％Ｒ．Ｈ．環境に２日保管した２６インチサイズの光拡散板を直下型バックライトユニットに組み込み、冷陰極管を点灯し中央部の変動量をセンサー（キーエンス社製 AT2）にて最大反り量を測定した。（測定限界２．５mm）
（４）製膜性
製膜表面を目視にて観察した。表面状態に問題がないものを○、ロール粘着等で明らかに悪化している場合を×とした。
（５）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、照射強度：９０Ｗ／平方センチメートル）を用いて、光拡散板の（Ｂ）層面に２４時間照射し、光照射前後のＬａｂ値よりΔＥを算出した。Ｌａｂは日本電色工業社製測色色度計ＺＥ２０００を用いて反射法にて測定した。ΔＥの値は、数値が低いほど耐光性は良好だが、３を超えると黄変が目立つようになるため、これ以下が望ましい。
（６）全光線透過率・曇価
日本電色工業社製濁度計ＮＤＨ２０００を用いてＪＩＳ７１３６に準拠する方法にて測定した。

これらの各実施例及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、２に纏めて示した。

Claims

スチレン系樹脂１００質量部に対して光拡散剤０．１〜１０質量部、紫外線吸収剤０．１〜１質量部および光安定剤０．１〜１質量部を含有した層（（Ａ）層）の両面に、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体系樹脂１００質量部に、紫外線吸収剤０．１〜１質量部、光安定剤０．１〜１質量部および架橋樹脂粒子１〜１０質量部を含有する層（（Ｂ）層）を有する光拡散板。
光拡散剤が架橋アクリル系樹脂粒子または架橋シリコーン系樹脂粒子である請求項１記載の光拡散板。
紫外線吸収剤がベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系またはマロン酸エステル系の紫外線吸収剤から選ばれる少なくとも一種以上であり、光安定剤がヒンダードアミン系光安定剤である請求項１または請求項２記載の光拡散板。
ノッチなしシャルピー衝撃強度が４kＪ/m²以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光拡散板。
吸水率が０．４０％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。
光拡散板が、直下型バックライト用光拡散板である請求項１〜５のいずれか一項に記載の光拡散板。
請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の光拡散板を用いた液晶ディスプレイ装置。