JP2011133647A - 光学用成形品 - Google Patents

Abstract

【構成】ポリカーボネート樹脂を必須成分として含有する樹脂組成物を成形してなる光学用成形品であって、前記樹脂組成物を射出成形して得られる長さ１６８ｍｍの試験片を用いて光線透過率を測定したとき、（１）波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率が３００００％以上であり、かつ（２）波長４００ｎｍでの光線透過率が５０％以上、であることを特徴とする光学用成形品。
【効果】本発明の光学用成形品は、輝度、光線透過率、機械的性質および耐熱性に優れており、とりわけ薄型（厚さ０．３ｍｍ程度）の成形品、例えば導光板の用途、あるいは比較的厚みのあるＬＥＤ照明用レンズの用途に好適に使用できる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ポリカーボネート樹脂製の光学用成形品に関する。更に詳しくは、色相ならびに輝度の良好な、導光板、面発光体、銘板、レンズ等の光学用成形品に関する。

液晶表示装置には、薄型化、軽量化、省電力化、高輝度・高精細化の要求に対処するために面状光源装置が組み込まれている。この面状光源装置には、一面が一様な傾斜の傾斜面を有する楔型断面の導光板が備えられている。また、高輝度を得るために上記の傾斜面にプリズム形状の凹凸パターンを形成して光散乱機能を付与する提案もなされている（特許文献１）。

導光板は、一般に熱可塑性樹脂の射出成形によって得られ、上記の凹凸パターンは、金型表面に形成された凹凸パターンの転写によって付与される。従来、導光板はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の材料から成形されてきた。しかし、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ等の機器内部で発生する熱が大きくなる傾向にあり、また機器の軽薄短小化に対応するために、使用される熱可塑性樹脂には耐熱性が高く、かつ機械的強度も高い樹脂が求められており、ＰＭＭＡからポリカーボネート樹脂に置き換えられつつある。

ポリカーボネート樹脂は、ＰＭＭＡと比較して、機械的性質、熱的性質、電気的性質には優れるが、光線透過率の面ではやや劣る。従って、ポリカーボネート樹脂製導光板を使用した面状光源装置の場合には、ＰＭＭＡと比べて輝度が低下するという問題があった。

本発明は、ポリカーボネート樹脂本来の特性、すなわち耐熱性、機械的強度等を損なうことなく、色相ならびに輝度の良好なポリカーボネート樹脂製の光学用成形品を提供するものである。

本発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ポリカーボネート樹脂を必須成分として含有する樹脂組成物を成形して得られた長さ１６８ｍｍの試験片を用いて光線透過率を測定することで、光学用成形品に必要とされる色相および輝度を効果的に評価できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、ポリカーボネート樹脂を必須成分として含有する樹脂組成物を成形してなる光学用成形品であって、前記樹脂組成物を射出成形して得られる長さ１６８ｍｍの試験片を用いて光線透過率を測定したとき、
（１）波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率が３００００以上であり、かつ
（２）波長４００ｎｍでの光線透過率が５０％以上、
であることを特徴とする光学用成形品を提供するものである。

本発明の光学用成形品は、輝度、光線透過率、機械的性質および耐熱性に優れており、とりわけ薄型（厚さ０．３ｍｍ程度）の成形品、例えば導光板の用途、あるいは比較的厚みのあるＬＥＤ照明用レンズの用途に好適に使用できる。

本発明にて使用されるポリカーボネート樹脂は、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、又はジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られる重合体であり、代表的なものとしては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）から製造されたポリカーボネート樹脂が挙げられる。

上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールＡの他に、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−第三ブチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−ブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３、５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフェニル）プロパンのようなビス（ヒドロキシアリール）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。

これらは、単独又は２種類以上混合して使用される。これらの他に、ピペラジン、ジピペリジルハイドロキノン、レゾルシン、４，４′−ジヒドロキシジフェニル等を混合して使用してもよい。

さらに、上記のジヒドロキシアリール化合物と以下に示すような３価以上のフェノール化合物を混合使用してもよい。
３価以上のフェノールとしてはフロログルシン、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプテン、２，４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプタン、１，３，５−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ベンゾール、１，１，１−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−エタン及び２，２−ビス−［４，４−（４，４′−ジヒドロキシジフェニル）−シクロヘキシル］−プロパンなどが挙げられる。

ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、通常１００００〜１０００００、好ましくは１２０００〜２５０００、さらに好ましくは１２０００〜１８０００である。かかるポリカーボネート樹脂を製造するに際し、分子量調節剤、触媒等を必要に応じて使用することができる。

本発明の光学用成形品においては、特定の光学性能を具備することを要件とする。すなわち、ポリカーボネート樹脂を必須成分として含有する樹脂組成物を射出成形して得られる長さ１６８ｍｍの試験片を用いて光線透過率を測定したとき、
（１）波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率が３００００以上であり、かつ
（２）波長４００ｎｍでの光線透過率が５０％以上、
であることを要件とする。

前記の波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率が３００００未満の場合には、各種光源から照射された光が各波長で吸収される割合が多いため、光学用成形品として組立てた際、透過率および輝度などの光学性能が劣り、好ましくない。好ましくは、３１０００以上である。

また、波長４００ｎｍでの光線透過率が５０％未満の場合には、特にＬＥＤ光源など４００ｎｍ近傍に大きなエネルギーを持つ光源の光が十分透過しないため、光学用成形品として組立てた際、透過率および輝度などの光学性能が劣り、好ましくない。好ましくは、５５％以上である。

積算透過率および光線透過率は、日立分光光度計Ｕ−４１００に長光路測定付属装置を設置し、光源として５０Ｗハロゲンランプを用いて、光源前マスク ５．６ｍｍ×２．８ｍｍ、試料前マスク６．０ｍｍ×２．８ｍｍを使用した状態で１ｎｍ毎の分光透過率を測定することにより求めた。また、積算透過率および光線透過率の測定における長さ１６８ｍｍの試験片は、樹脂組成物のペレットを１２０℃で４時間乾燥した後に、射出成形機（日本製鋼所製Ｊ−１００ＳＡＩＩ）を用いて成形温度２８０℃、金型温度１００℃でＪＩＳ Ｋ７１３９に定める多目的試験片Ａ型（長さ１６８ｍｍ×厚さ４ｍｍ）を作成した後に、端面を切削し、切削端面をメガロテクニカ製樹脂板端面鏡面機ＰＢ−５００にて鏡面加工することにより得た。

前記の光学性能を有するポリカーボネート樹脂を必須成分として含有する樹脂組成物を得るためには、例えばポリカーボネート樹脂中の不純物を極量減らすべく異物の少ない原材料を用いることや異物を生産工程で濾過などの手段を用いて除去したり、重合条件、回収条件を制御することで行うことができる。また、それに加えてポリスチレンなどの負の複屈折を有する他の透明樹脂を配合する方法、熱劣化を防止して透明性を確保するために熱安定剤を配合する方法、あるいはこれらの組合せが適宜、採用できる。

前記ポリスチレンの重量平均分子量は、１０００〜１８０００が好ましく、さらに好ましくは、２０００〜４０００である。重量平均分子量が１０００未満の場合には光線透過率に劣る場合があり、また重量平均分子量が１８０００を超える場合は光線透過率および曇化率に劣る場合がある。より

前記ポリスチレンの組成比は、ポリカーボネート樹脂に基づいて０．１〜１重量％が好ましく、さらに好ましくは０．１〜０．５重量％である。ポリスチレンの組成比が０．１重量％未満であると光線透過率および輝度の向上が期待できない場合があり、また当該組成比が１重量％をこえると光線透過率が低下し、曇価率が増加する場合がある。

前記熱安定剤としては、リン系酸化防止剤が好ましく使用できる。なかでも、下記一般式１、２および３で表わされる化合物のうち１種またはそれ以上からなるものが好適に使用できる。
一般式１

（一般式１において、Ｒ１〜４は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で
置換されてもよいアリール基を示す。）
一般式２

（一般式２において、Ｒ５、Ｒ６は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を、ａ、ｂは整数０〜３を示す。）
一般式３

（一般式３において、Ｒ７は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を、ｃは０〜３の整数を示す。）

さらに、熱安定剤として前記リン系酸化防止剤にフェノール系酸化防止剤を併用して使用してもよい。フェノール系酸化防止剤としては、下記一般式４の化合物が好適に使用できる。
一般式４

（一般式４において、Ｒ８は炭素数１〜２０のアルキル基、またはアルキル基で置換されてもよいアリール基を示す。）

リン系酸化防止剤の配合量またはこれとフェノール系酸化防止剤を併用する場合の合計の配合量は、ポリカーボネート樹脂またはポリスチレンを併用する場合にあっては両樹脂成分の１００重量部あたり、０．０２〜０．２重量部が好ましい。配合量が０．０２重量部未満では、熱安定性が劣る場合があり、また、０．２重量部を超えると光線透過率が下がり、曇価率が上がる場合がある。配合量は、０．０４〜１重量部が好適で、さらに好ましくは０．０５〜０．２重量部である。この範囲では、光線透過率が低下せず、優れた熱安定性を示す。

さらに、本発明の効果を損なわない範囲で、各種の熱安定剤、酸化防止剤、着色剤、離型剤、軟化材、帯電防止剤等の添加剤、衝撃性改良材、他のポリマーを配合してもよい。

前記の各種配合成分の混合方法には、特に制限はなく、公知の混合機、例えばタンブラー、リボンブレンダー等による混合や押出機による溶融混練が挙げられる。

本発明の光学成形品を得る方法には、特に制限はなく、公知の射出成形法、圧縮成形法等を用いることができる。

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はそれら実施例に制限されるものではない。尚、「部」、「％」はそれぞれ重量基準に基づく。

（実施例１）
ビスフェノールＡと塩化カルボニルから合成された粘度平均分子量が１５０００のポリカーボネート樹脂（住友ダウ社製ＳＤ１０８０、以下「ＰＣ１」と略記する。）９９部、重量平均分子量が２８００のポリスチレン（ＢＡＳＦ社製ＪＯＮＣＲＹＬ ＡＤＦ−１３００、以下「ＰＳ１」と略記する。）１部およびリン系酸化防止剤としてクラリアントジャパン社製Ｐ−ＥＰＱ（以下「Ｐ系ＡＯ１」と略記する。）０．１部をタンブラーにて混合し、４０ｍｍ径の単軸押出機（田辺プラスチック社製）を用いて、シリンダー温度２２０℃にて溶融混練し、ペレットを得た。

得られたペレットを用いて各種評価用試験片を作成し、評価に供した。結果を表１に示した。尚、それぞれの評価方法は以下のとおり。

（積算透過率、光線透過率および輝度測定用試験片の作成方法）
得られたペレットを１２０℃で４時間乾燥した後に、射出成形機（日本製鋼所製Ｊ−１００ＳＡＩＩ）を用いて成形温度２８０℃、金型温度１００℃でＪＩＳ Ｋ７１３９多目的試験片Ａ型（長さ１６８ｍｍ×厚さ４ｍｍ）を作成した。端面を切削し、切削端面についてはメガロテクニカ製樹脂板端面鏡面機ＰＢ−５００を用いて鏡面加工した。

（積算透過率および光線透過率の評価方法）
積算透過率および光線透過率は、日立分光光度計Ｕ−４１００に長光路測定付属装置を設置し、光源として５０Ｗハロゲンランプを用いて、光源前マスク５．６ｍｍ×２．８ｍｍ、試料前マスク６．０ｍｍ×２．８ｍｍを使用した状態で１ｎｍ毎の分光透過率を測定することにより求めた。波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率が３００００以上であり、かつ、波長４００ｎｍでの光線透過率が５０％以上を合格とした。

（輝度の評価方法）
輝度評価は、前述の多目的試験片の端面にＬＥＤランプを接触させ、ＬＥＤランプから４１８ｍｍ（１６８ｍｍ試験片 反ＬＥＤ端面から２５０ｍｍ）の位置にトプコン 輝度計ＢＭ−７を設置して輝度を測定した。光源としては、ＮＴＴ Ｎ２１１ｉｓ携帯電話のＬＥＤランプ３灯中２灯を用いて行った。なお、多目的試験片内を通過する光が外部に漏れないよう、住友ダウ社製光反射性ポリカーボネート ＳＤポリカＬＲ８０３１Ｖを用いて試験片カバーを作成し、設置した。
ＬＥＤを点灯した状態で測定した輝度が１３０００ｃｄ／ｍ２以上を合格とした。

（実施例２）
使用するポリカーボネート樹脂を、ビスフェノールＡと塩化カルボニルから合成された、粘度平均分子量が１３０００のポリカーボネート樹脂（住友ダウ社製ＳＤ２０００Ｗ、以下「ＰＣ２」と略記する。）に変更する以外は、全て実施例１と同じ操作を行い、ペレットを作成した。同様に、試験片を作成し評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例３）
使用するリン系酸化防止剤を、アデカ社製アデカスタブＰＥＰ−３６（以下「Ｐ系ＡＯ２」と略記する。）に変更する以外は、全て実施例１と同じ操作を行い、ペレットを作成した。同様に、試験片を作成し評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例４）
使用するリン系酸化防止剤を、住友化学社製Ｐ−１６８（以下「Ｐ系ＡＯ３」と略記する。）に変更する以外は、全て実施例１と同じ操作を行い、ペレットを作成した。同様に、試験片を作成し評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
ポリカーボネート樹脂として、ＰＣ１を使用し、４０ｍｍ径の単軸押出機（田辺プラスチック社製）を用いて、シリンダー温度２２０℃にて溶融混練し、ペレットを得た。以下、実施例１と同様にして試験片を作成し評価を行った。結果を表２に示す。

（比較例２）
使用するポリスチレン（ＰＳ１）の配合量を５部（それにより、ＰＣ１の配合量は９５部）に変更する以外は、全て実施例１と同じ操作を行い、ペレットを作成した。同様に、試験片を作成し評価を行った。結果を表２に示す。

（比較例３）
使用するポリスチレンを、重量平均分子量が８００のＡｌｄｒｉｃｈ社製ポリスチレン（以下「ＰＳ２」と略記する。）に変更する以外は、全て実施例１と同じ操作を行い、ペレットを作成した。同様に、試験片を作成し評価を行った。結果を表２に示す。

（比較例４）
使用するポリスチレンを、重量平均分子量が２００００のＡｌｄｒｉｃｈ社製ポリスチレン（以下「ＰＳ３」と略記する。）に変更する以外は、全て実施例１と同じ操作を行い、ペレットを作成した。同様に、試験片を作成し評価を行った。結果を表２に示す。

判定： 合格（○）、不合格（×）

判定： 合格（○）、不合格（×）

実施例１〜４に示すように、波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率および波長４００ｎｍでの光線透過率が本発明の要件を満たす場合には、優れた輝度を示した。

一方、比較例１〜４に示すように、波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率および波長４００ｎｍでの光線透過率が本発明の要件を満たさない場合には、輝度および光線透過率に劣っていた。

Claims (3)

1. ポリカーボネート樹脂を必須成分として含有する樹脂組成物を成形してなる光学用成形品であって、前記樹脂組成物を射出成形して得られる長さ１６８ｍｍの試験片を用いて光線透過率を測定したとき、
   （１）波長３８０〜７８０ｎｍの領域における積算光線透過率が３００００以上であり、かつ
   （２）波長４００ｎｍでの光線透過率が５０％以上、
   であることを特徴とする光学用成形品。
2. 前記積算光線透過率が３１０００以上であることを特徴とする請求項１に記載の光学用成形品。
3. 前記光学用成形品が、導光板、面発光体、銘板、レンズから選択される成形品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学用成形品。