JP2011128640A - 液晶表示装置の光拡散板用ポリカーボネート樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光拡散層(A)及びその隣接層(B)の2種以上のプラスチックを積層した積層構造からなる液晶表示装置用光拡散板のうち、光拡散層(A)に使用される組成物であって、該組成物が、ポリカーボネート樹脂に、該ポリカーボネート樹脂と屈折率が異なる粒子状樹脂、及び、有機硫黄化合物の金属塩を含む、光拡散層(A)用ポリカーボネート樹脂組成物による。
【選択図】図1
Description
本出願は、参照によりここに援用されるところの、日本特許出願番号特願2003−159961号からの優先権を請求する。
従来の光拡散板としては、光透過性が高いことに起因して輝度が高くなるという点から、アクリル樹脂製のものが用いられている。しかしながら、アクリル樹脂は、使用条件によっては吸湿しやすく、光拡散板にたわみや反りが発生して寸法安定性に劣ることとなる。近年では、大型テレビ等に用いられる大型の液晶表示装置の需要が高まっていることから、優れた寸法安定性が要求されている。また、光源から発生する紫外線に対する耐久性や難燃性等も求められている。
本発明の液晶表示装置用光拡散板における積層構造は、2種以上のプラスチックを積層した2つ以上の多層構造である限り特に限定されず、例えば、光の拡散を主目的とする光拡散層と、該光拡散層とは屈折率が異なる層とを有することにより構成されることになる。このような液晶表示装置用光拡散板の好ましい形態としては、光拡散層(A)及びその隣接層(B)を有し、光拡散層(A)の屈折率をAとし、隣接層(B)の屈折率をBとすると、A>Bとする場合には、輝度が高められ、A<Bとする場合には、光拡散性が高められるものである。
上記隣接層(B)は、光拡散層(A)に接する位置に設けられるものであることが好ましいが、光拡散層(A)と隣接層(B)との間に他の層が設けられることにより、光拡散層(A)と隣接層(B)とが接しない形態であってもよい。
また輝度の評価方法としては、Y刺激値を測定することにより評価することが好ましい。この場合、Y刺激値が高いと、輝度が高いと評価することができる。本発明においては、40以上とするのが好ましい。Y刺激値は、分光光度計(UV−3100PC、島津製作所社製)を用いて測定することができる。
更に光拡散性の評価方法としては、ヘーズ値を測定することにより評価することが好ましい。この場合、ヘーズ値が高いと、光拡散性が高いと評価することができる。本発明においては、90%以上とするのが好ましい。より好ましくは、93%以上である。ヘーズ値は、JIS K7105に準拠して濁度計(NDH−2000、日本電色社製)を用いて測定することができる。
本発明においては、上記積層構造は、光拡散層(A)及びその隣接層(B)を有し、その厚みが光拡散層(A)>隣接層(B)となり、かつ光拡散層(A)の平衡吸水率が0.5%以下である形態とすることが好適である。なお、上記平衡吸水率は、JIS K7209−2000 D法に準拠して測定することができる。
本発明の液晶表示装置用光拡散板の積層構造を構成するプラスチックとしては、屈折率の高い層を構成するものと屈折率の低い層を構成するものとがある。
本発明においてプラスチックは、成形法やコーティング法等により形成され、重合体等により構成されることになるものであればよく、下記のような好ましい形態が挙げられる。
上記屈折率の高い層を構成するプラスチックとしては、芳香環を有する樹脂から構成されるものが好ましい。このような樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂等が挙げられ、中でも、ポリカーボネート樹脂が好ましい。
上記ポリシクロオレフィン樹脂としては、ゼオネックス、ゼオノア(ともに日本ゼオン社製)が挙げられ、上記ポリオレフィン樹脂としては、TPX、PP等が挙げられる。
上記ポリカーボネート樹脂としては、屈折率の高い層を構成するプラスチックにおいて上述したとおりである。
上記粒子状樹脂としては、屈折率の低い層を構成するプラスチックにおいて上述した脂肪族系樹脂が好適に用いられ、中でも、アクリル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂としては上述したとおりである。このような粒子状樹脂の平均粒径としては、1〜30μmであることが好ましい。1μm未満であると、高い透過率が得られないことがあり、30μmを超えると、光拡散性を充分に発揮することができないことがある。より好ましくは、3〜15μmである。
このように上記液晶表示装置用光拡散板が、光拡散層(A)を有するものであり、該光拡散層(A)が、ポリカーボネート樹脂100重量部あたりポリカーボネート樹脂と屈折率が異なる粒子状樹脂1〜10重量部を配合してなる形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。
上記難燃剤としては、有機硫黄化合物の金属塩であることが特に好ましく、上記光拡散層が更に有機硫黄化合物の金属塩を配合してなる形態は、本発明の好適な形態の1つである。このような有機硫黄化合物の金属塩としては、例えば、N−(p−トリルスルホニル)−p−トルエンスルホイミド、N−(N’−ベンジルアミノカルボニル)スルファニルイミド、N−(フェニルカルボキシル)−スルファニルイミド、ジフェニルスルホン−3−スルホン酸、ジフェニルスルホン−3,3’−ジスルホン酸、ジフェニルスルホン−3,4’−ジスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、p−スチレンスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸、2,6−ナフタレンジスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、o−ベンゼンジスルホン酸、2,4,6−トリクロロ−5−スルホイソフタル酸ジメチル、2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸、2,4,5−トリクロロベンゼンスルホン酸及びパーフルオロアルカンスルホン酸の金属塩等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。
上記吸湿防止層としては、吸湿を防止することができるものであって、液晶表示装置用光拡散板の光透過性及び光拡散性を損なわないものであればよく、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ガラス、金属薄膜、シリコーン、ボロン等からなる無機系薄膜等から構成されるものが挙げられる。上記吸湿防止層を有することにより、液晶表示装置用光拡散板の吸湿による寸法変化をより充分に防止することができる。
また直線透過光を100%としたときの光量の50%を検出する角度としては、20度以上が好ましい。20度未満であると、光拡散性が充分とはならず、光源である蛍光灯や冷陰極管のイメージが目視され全体として均一な光量を有する液晶表示装置が得られないことがある。より好ましくは、30度以上である。なお、直線透過光を100%としたときの光量の50%を検出する角度とは、透過光の直線方向を0°とし、その方向の光量を100%とした場合に、50%の光量を検出する角度を意味し、例えば、ゴニオフォトメーターGP−1R(村上色彩研究所製)を用いて測定することができる。
本発明においては、上記液晶表示装置用光拡散板が、全光線透過率が40%以上であり、直線透過光を100%としたときの光量の50%を検出する角度が20度以上である形態とすることがより好適である。
塗布する方法としては、例えば、ロールコート法、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、フローコート法、刷毛による塗布方法等が挙げられる。コーティング法を用いて液晶表示装置用光拡散板の各層を形成する順序は、形成される層の材料、厚み等に応じて適宜決定すればよく、液晶表示装置用光拡散板が有することとなる2つ以上の層のうち、いずれの層を基材としてもよいが、厚みが大きい層を基材とすることが好ましい。
図3に例示のエッジ型バックライト型の液晶表示装置においては、光源12は、線状光源であって、導光板11の少なくとも一つの側面の近傍に位置しているものである。線状光源は直線状であってもよいし、L字状であってもよいし、コの字状であってもよく、これらの場合に光源からの光が入射される面はそれぞれ、1面、2面、3面となる。
図4に例示のフロントライト型の液晶表示装置は、基本的にはエッジ型バックライト型の液晶表示装置と同様の構成であるが、フロントライト型では、導光板21から出射された光は、液晶表示素子24の表面で反射し、その反射光が導光板21を再び透過して液晶表示装置の前面に出射する構成となっている。そのため、液晶表示素子24としては反射型のものが用いられる。光源22は、線状光源であって、導光板21の端面の少なくとも一面の近傍に位置しているものが好ましい。また、線状光源は直線状であってもよいし、L字状であってもよいし、コの字状であってもよい。
上記光拡散層(A)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、該ポリカーボネート樹脂と屈折率が異なる粒子状樹脂、及び、有機硫黄化合物の金属塩における好適な化合物の例示や含有量、混合方法等については、上述したとおりであるが、上記光拡散層(A)用ポリカーボネート樹脂組成物の特に好ましい形態としては、該有機硫黄化合物が、N−(p−トリルスルホニル)−p−トルエンスルホイミド、N−(N’−ベンジルアミノカルボニル)スルファニルイミド、N−(フェニルカルボキシル)−スルファニルイミド、ジフェニルスルホン−3−スルホン酸、ジフェニルスルホン−3,3’−ジスルホン酸、ジフェニルスルホン−3,4’−ジスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、p−スチレンスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸、2,6−ナフタレンジスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、o−ベンゼンジスルホン酸、2,4,6−トリクロロ−5−スルホイソフタル酸ジメチル、2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸、2,4,5−トリクロロベンゼンスルホン酸及びパーフルオロアルカンスルホン酸の金属塩から選択される少なくとも1種である形態である。
光拡散層Aとしてのポリカーボネート樹脂板A(EC4、厚み2mm、日本ポリエステル社製)に、フローコート法を用いてアクリル系樹脂A(UV−P501N10、日本触媒社製)を塗布し、乾燥及び加熱を行って実施例1の光拡散板を得た。また、同様のポリカーボネート樹脂板Aに、熱ラミネート法を用いてアクリル系樹脂フィルムB(SD008、鐘淵化学工業社製)、及び、フッ素系樹脂フィルムA(DX−14、電気工業化学社製)をそれぞれ貼り合わせ、実施例2並びに実施例3の光拡散板を得た。上記アクリル系樹脂塗膜層、アクリル系樹脂フィルム層及びフッ素系樹脂フィルム層は、いずれも紫外線吸収剤を含有したものである。
また、アクリル樹脂をコーティングしていない、ポリカーボネート樹脂板A(EC4、厚み2mm、日本ポリエステル社製)を比較例1とし、アクリル樹脂板C(スミペックス−B、厚み2mm、住友化学社製)を比較例2とした。
これらの光拡散板について、下記測定方法に従って、Y刺激値、ヘーズ値、屈折率、伸び率及び黄変度の評価を行った。
分光光度計(UV−3100PC、島津製作所社製)を用いて、アクリル塗膜層、アクリルフィルム層又はフッ素フィルム層(隣接層B)が下側(光源側)となるように光源を設置して、Y刺激値を測定した。
ヘーズ値(%H)は、濁度計(NDH−2000、日本電色社製)を用いて測定した。
材料の屈折率は、アッベ屈折計(1形、アタゴ社製)を用いて測定した。
温度60℃、湿度95%で100(h)放置した板の放置前後の寸法変化を測定して、伸び率とした。
また、アイスーパーテスター(W14型、岩崎電気社製)により照度100mW/cm2、温度63℃、湿度50%の条件で、紫外線照射を行い、測色色差計(ZE−2000、日本電色社製)を用いて、黄変度を測定した。
実施例1〜3及び比較例1〜2についての結果を表1に示す。また、Y刺激値のグラフを図5に示す。
光拡散板(実施例1〜3及び比較例1)は、厚いポリカーボネート層と薄いアクリル層若しくはフッ素樹脂層、又は、ポリカーボネート層のみにより構成されることから、厚いアクリル層のみで構成される光拡散板(比較例2)と比較して伸び率が小さく、寸法安定性が良好なものであった。
また、黄変度の評価により、紫外線吸収剤を含有した耐光層(隣接層)を設けたポリカーボネート製光拡散板の耐紫外線性が向上できることがわかる。
以下では、下記原料を用いてポリカーボネート樹脂組成物を作成し、光拡散板を作製した。
使用した原料は、以下のとおりである。
(1)ポリカーボネート樹脂(以下、「PC」と略記):住友ダウ社製、カリバー301−10、屈折率:1.59
(2)粒子状樹脂(以下、「B−1」と略記):日本触媒社製、EPOSTAR MA1002、架橋アクリル、平均粒径2μm、屈折率:1.49
(3)粒子状樹脂(以下、「B−2」と略記):ローム・アンド・ハース社製、PARALOID EXL5136、アクリルコポリマー、平均粒径5μm、屈折率:1.46
(4)難燃剤(以下、「C−4」と略記):バイエル(Bayer)社製、Byowet C−4
これらの光拡散板について、下記測定方法に従って、光学特性(全光線透過率及び拡散度)、反り、衝撃強度、耐光性、難燃性の評価を行った。
得られた樹脂製拡散シートの試料を5cm×5cmに裁断し、その試験片を用いて全光線透過率及び拡散度を求めた。全光線透過率測定にはヘーズメーターHR−100(村上色彩研究所製)を、拡散度の測定にはゴニオフォトメーターGP−1R(村上色彩研究所製)をそれぞれ使用した。全光線透過率が40%以上、拡散度が20度以上を合格とした。なお、拡散度は、ゴニオフォトメーターにて測定した直線透過光を100%とし、その光量の50%を検出する角度を拡散度とした。
得られた樹脂製拡散シートの試料を30cm×20cmに裁断し、恒温恒湿槽AG−327(Advantec社製)を用いて60℃、80%RHの条件で7日間状態調整を行った。状態調整後の試料を、80℃のShamal Hotplate HHP−412(AS ONE社製)の上方10mmの高さになるよう水平に設置した。測定は、試料中央部の高さをマグネスケールLU10A−1G5(Sony Magnescale社製)にて行った。試験開始30分後の測定値を基準点として、6時間後に測定を行った。反りの判定は、次式により測定値の差を求め、その絶対値が0.5mm以下を合格とした。
(試験開始30分後の測定値)−(6時間後の測定値)=測定値の差
得られた樹脂製拡散シートの試料を4cm×5cmに裁断し、アイスーパー(岩崎電気社製)を用いて耐光性試験を行った。照射強度100mW/cm2の条件で24時間照射した。試験前後のイエローネスインデックス(YI)を分光光度計CMS−35SP(村上色彩研究所製)を用いて測定し、次式にて試験前後のYIの差を求めた。YI値の差が3未満のものを合格とした。
(試験前のYI値)−(試験後のYI値)=測定値の差
得られた樹脂製拡散シートの試料を6cm×6cmに裁断し、デュポンインパクトテスター(東洋精機社製)を用いて衝撃試験を行った。100kg・cmの強度で割れないものを合格とした。
実施例6〜7及び10〜11で得られた樹脂製拡散シートの試料を難燃性評価用の試験片(125×13mm)に裁断した。該試験片を温度23℃、湿度50%の恒温室の中で48時間放置し、アンダーライターズ・ラボラトリーズが定めているUL94試験(機器の部品用プラスチック材料の燃焼性試験)に準拠した難燃性の評価を行った。UL94Vとは、鉛直に保持した所定の大きさの試験片にバーナーの炎を10秒間接炎した後の残炎時間やドリップ性から難燃性を評価する方法であり、下記表2に示すクラスに分けられる。
また難燃剤を配合した光拡散板(実施例6〜7)については、UL94試験に基づく短冊状試験片に切り出して燃焼試験を行った結果、V−2に該当する難燃性が得られた。
また難燃剤を配合した光拡散板(実施例10〜11)については、UL94試験に基づく短冊状試験片に切り出して燃焼試験を行った結果、V−2に該当する難燃性が得られた。
2:光源
3:リフレクタ
4:液晶表示素子
11:導光板
12:光源
13:リフレクタ
14:液晶表示素子
21:導光板
22:光源
23:リフレクタ
24:液晶表示素子
Claims (5)
- 光拡散層(A)及びその隣接層(B)の2種以上のプラスチックを積層した積層構造からなる液晶表示装置用光拡散板のうち、光拡散層(A)に使用される組成物であって、
該組成物が、ポリカーボネート樹脂に、該ポリカーボネート樹脂と屈折率が異なる粒子状樹脂、及び、有機硫黄化合物の金属塩を含んでなる
ことを特徴とする、光拡散層(A)用ポリカーボネート樹脂組成物。 - 前記有機硫黄化合物の金属塩が、N−(p−トリルスルホニル)−p−トルエンスルホイミド、N−(N’−ベンジルアミノカルボニル)スルファニルイミド、N−(フェニルカルボキシル)−スルファニルイミド、ジフェニルスルホン−3−スルホン酸、ジフェニルスルホン−3,3’−ジスルホン酸、ジフェニルスルホン−3,4’−ジスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、p−スチレンスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸、2,6−ナフタレンジスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、o−ベンゼンジスルホン酸、2,4,6−トリクロロ−5−スルホイソフタル酸ジメチル、2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸、2,4,5−トリクロロベンゼンスルホン酸及びパーフルオロアルカンスルホン酸の金属塩から選択される少なくとも1種であり、
該有機硫黄化合物の金属塩の添加量は、ポリカーボネート樹脂100重量部あたり0.005〜0.2重量部であることを特徴とする、請求項1に記載の光拡散層(A)用ポリカーボネート樹脂組成物。 - 光拡散層(A)の平衡吸水率が0.5%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光拡散層(A)用ポリカーボネート樹脂組成物。
- 光拡散層(A)及びその隣接層(B)の2種以上のプラスチックを積層した積層構造からなる液晶表示装置用光拡散板のうち、光拡散層(A)に使用される組成物であって、
隣接層(B)が、アクリル系樹脂であり、紫外線吸収剤を含む耐光層であり、
前記積層構造における光拡散層(A)の屈折率をAとし、隣接層(B)の屈折率をBとすると、AとBの屈折率の差が、0.05以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1に記載の光拡散層(A)用ポリカーボネート樹脂組成物。 - 液晶表示装置用光拡散板が直下型バックライト型液晶表示装置用光拡散板である、請求項1〜4のいずれか1に記載の光拡散層(A)用ポリカーボネート樹脂組成物。
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