JP2012188503A - 導光板用樹脂組成物および導光板 - Google Patents

Abstract

【課題】黄色度が十分に抑制され、かつ光の出射効率に優れた導光板を作製するのに適した導光板用樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】透明樹脂とルチル型酸化チタン微粒子とを含有する、導光板用樹脂組成物であり、好ましくは、ルチル型酸化チタン微粒子が、前記樹脂組成物の総重量に対して０．０１〜５ｐｐｍの割合で含有される。また、本発明の導光板用樹脂組成物は、成形体としたときの、２００ｍｍの光路長で測定された３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域における平均光線透過率が、好ましくは１５〜８５％である。
【選択図】図１

Description

本発明は、黄色度が十分に抑制され、かつ光の出射効率に優れた導光板を調製するのに適した導光板用樹脂組成物に関する。

液晶表示装置や照明装置などのバックライトとしては、例えば、導光板の側方に冷陰極管やＬＥＤなどの光源を配置し、光源からの光を導光板背面に形成されたドットパターンやプリズム部などに反射させて導光板前面から光を均一に出射できるように構成したものが公知である。

バックライト用の導光板としては、アクリル系樹脂などの透明樹脂中に微粒子を分散させた導光板が公知である。透明樹脂中に微粒子を分散させた導光板は、透過光が黄色味を帯びやすく（すなわち、イエローインデックス（ＹＩ）値が大きく）、このような導光板を用いた液晶表示装置は、画像が僅かに黄色味を帯びていて、高品位な画像が得られない。

透過光の黄色味を抑制する導光板として、特許文献１には、透明樹脂の屈折率および微粒子の屈折率の差の絶対値と、微粒子の累積５０％粒子径との積が所定の範囲を満たす導光板が開示されている。
しかし、この特許文献１の導光板は、黄色度が十分に抑制されない場合があり、また、光の出射効率が十分でない場合がある。

特開２０１０−９２７５５号公報

本発明の目的は、黄色度が十分に抑制され、かつ光の出射効率に優れた導光板を作製するのに適した導光板用樹脂組成物を提供することにある。

本発明の導光板用樹脂組成物は、以下の構成を有する。
（１）透明樹脂とルチル型酸化チタン微粒子とを含有する、導光板用樹脂組成物。
（２）前記ルチル型酸化チタン微粒子が、前記樹脂組成物の総重量に対して０．０１〜５ｐｐｍの割合で含有される、（１）に記載の樹脂組成物。
（３）前記透明樹脂がメタクリル樹脂である、（１）または（２）に記載の樹脂組成物。
（４）成形体としたときの、２００ｍｍの光路長で測定された３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域における平均光線透過率が、１５〜８５％である、（１）〜（３）のいずれかの項に記載の樹脂組成物。
（５）（１）〜（４）のいずれかの項に記載の樹脂組成物から構成される導光板。
（６）ＬＥＤ光源を備えた液晶ディスプレイに使用される、（５）に記載の導光板。
（７）（５）または（６）に記載の導光板が備えられたことを特徴とする、面光源装置。
（８）（７）に記載の面光源装置が、液晶パネルの背面側に配置されたことを特徴とする、液晶表示装置。

本発明によれば、黄色度が十分に抑制され、かつ光の出射効率に優れた導光板を作製するのに適した導光板用樹脂組成物を提供することができる。

本発明の液晶表示装置の一実施態様を示す模式的側面図である。 光路長２００ｍｍでの３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域における平均光線透過率の測定法を説明する図である。 全光束量の測定法を説明する図である。

＜導光板用樹脂組成物＞
本発明の導光板用樹脂組成物（以下、単に「樹脂組成物」と記載する場合がある）は、透明樹脂とルチル型酸化チタン微粒子とを含有する。

本発明の樹脂組成物に含有される透明樹脂は、透明であれば、組成、重量平均分子量など特に限定されない。例えば、メタクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など）、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂（ＡＳ樹脂）、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）などが挙げられる。これらの中でも、メタクリル樹脂が好ましい。

本発明の樹脂組成物に含有されるルチル型酸化チタン微粒子は、導光板を透過する光を拡散するために用いられる。

酸化チタンは、結晶構造により、ルチル型、アナターゼ型などの種類が存在するが、本発明では、ルチル型酸化チタン微粒子が用いられる。ルチル型酸化チタン微粒子は、より効率よく光を拡散するために、０．１〜４μｍの平均粒径を有することが好ましく、０．２〜０．８μｍの平均粒径を有することがより好ましい。

ルチル型酸化チタン微粒子は、好ましくは樹脂組成物の総重量に対して０．０１〜５ｐｐｍ、より好ましくは０．１〜３ｐｐｍの割合で含有される。

本発明の樹脂組成物は、成形体としたときの２００ｍｍの光路長で測定された３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域における平均光線透過率が、１５〜８５％であることが好ましく、２５〜７０％であることがより好ましく、これによって得られる導光板の黄色度を抑制しつつ高輝度化を図ることができる。

＜導光板＞
本発明の導光板は、上記樹脂組成物から構成される。具体的には、本発明の導光板は、例えば、上記樹脂組成物を押出成形法、射出成形法、熱プレス成形法などによって成形して得られる。

前記導光板には、例えば紫外線吸収剤、熱安定化剤、酸化防止剤、耐候剤、光安定化剤、蛍光増白剤、加工安定剤等の各種添加剤を添加してもよい。

導光板の厚さは、特に限定されないが、通常は０．０５〜１５ｍｍであり、好ましくは０．１〜１０ｍｍであり、より好ましくは０．５〜５ｍｍである。

＜面光源装置および液晶表示装置＞
次に、本発明の樹脂組成物から構成された導光板を用いた面光源装置およびそれを用いた液晶表示装置の一実施態様を図１に示す。

この液晶表示装置１は、面光源装置９と液晶パネル３０とを備え、面光源装置９が液晶パネル３０の背面側に配置されている。

液晶パネル３０は、相互に離間して平行状に配置された上下一対の透明電極１２、１３の間に液晶１１が封入されてなる液晶セル２０と、液晶セル２０の上下両側に配置された偏光板１４、１５とを備えてなる。これらの液晶１１、透明電極１２、１３、および偏光板１４、１５によって画像表示部が構成されている。なお、透明電極１２、１３の内面（液晶側の面）にはそれぞれ配向膜（図示しない）が積層されている。

面光源装置９は、上記偏光板１５の下面側（背面側）に配置されている。この面光源装置９は、平面視矩形状で上面側（前面側）が開放された薄箱型形状のランプボックス５と、ランプボックス５内に収納された導光板３および光源２と、ランプボックス５に対してその開放面を塞ぐように配置されて固定された光拡散板４とを備える。光源２は、例えばＬＥＤ(発光ダイオード)光源などであり、導光板３の側方位置に配置されている。

ランプボックス５は、白色のアクリル系樹脂板からなる。導光板３の背面３ａには、白色インクによるドット印刷部（ドットパターン）が形成されていて、光源２から導光板３内にその一側面から入射した光を、ドット印刷部により反射させることによって、導光板３の前面（すなわち、光出射面３ｂ）から光を均一に出射し得るように構成されている。

なお、使用する導光板３は、例えば、図２に示すように周側面５１が研磨処理されていても良いし、光出射面３ｂに均一光にするための光拡散処理が施されていても良い。また、導光板３の背面３ａに、白色インク等を用いたドット印刷に代えて、プリズムの形成等の光拡散処理が施されていても良いし、或いは導光板の光出射面３ｂ以外の面に、銀蒸着されたシートやフィルム等の光反射層が設けられていても良い。

このように構成されていることにより、本発明の液晶表示装置１は、面光源装置９から実質的に黄色味を帯びていない白色度の高い光が高輝度で液晶パネル３０に向けて出射されるため、液晶パネル３０の色を正確に再現することができる。したがって、黄色味を帯びることなく、自然で高品位な明るいカラー表示を実現できる。

図１に示す液晶表示装置１では、導光板３の４つの側面のうち、一側面側に光源２が配置された構成が採用されているが、特にこのような構成に限定されない。例えば、導光板３における対向する一対の側面に、それぞれ光源２が配置された構成を採用してもよい。

なお、光源２としては、特に限定されず、例えば冷陰極管、熱陰極管、外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）などの線状光源や、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点状光源などが挙げられる。

本発明によれば、黄色度が十分に抑制され、かつ光の出射効率に優れた導光板を作製するのに適した導光板用樹脂組成物を提供することができる。したがって、本発明は、液晶表示装置などの分野で有用である。本発明の導光板は、特に、テレビのような大画面のＬＥＤ光源を備えた液晶ディスプレイに好ましく使用される。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
（板状サンプル（導光板）の調製）
ＰＭＭＡ（住友化学（株）製「スミペックスＥＸＮ」、屈折率：１．４９）に、ルチル型酸化チタン微粒子（堺化学工業（株）製「Ｒ−４２」、屈折率：２．６、平均粒径：０．３μｍ）を０．１ｐｐｍの割合で混合した。次いで、１軸押出機（スクリュー径２０ｍｍ）を用いて、樹脂温度が２５０℃になるように溶融混練してストランド状に押し出し、水冷してストランドカッターで切断することにより、ペレット状のメタクリル樹脂組成物（導光板用樹脂組成物）を得た。
得られたペレット状の樹脂組成物１６０ｇを、加熱圧縮成形して、３ｍｍの厚さを有する２１０ｍｍ角の板状サンプル（導光板）を調製した。

（実施例２）
ルチル型酸化チタン微粒子「Ｒ−４２」を、１ｐｐｍの割合で混合したこと以外は、実施例１と同様にしてメタクリル樹脂組成物を得、板状サンプルを調製した。

（比較例１、２）
ルチル型酸化チタン微粒子「Ｒ−４２」に代えて、アナターゼ型酸化チタン微粒子（堺化学工業株式会社製「Ａ−１１０」、屈折率：２．６、平均粒径：０．２μｍ）を表１に示す割合で混合したこと以外は、実施例１と同様にしてメタクリル樹脂組成物を得、板状サンプルを調製した。

（比較例３、４）
ルチル型酸化チタン微粒子「Ｒ−４２」に代えて、ポリスチレン微粒子（積水化成品工業（株）製「ＳＢＸ−１２」、屈折率：１．５９、平均粒径：１２μｍ）を表１に示す割合で混合したこと以外は、実施例１と同様にしてメタクリル樹脂組成物を得、板状サンプルを調製した。

各実施例および比較例で得られた板状サンプルを用いて、平均光線透過率、イエローインデックス（ＹＩ）、および全光束量の評価を行った。評価方法は、以下の通りである。

＜２００ｍｍの光路長における可視光の平均光線透過率の測定＞
得られた板状サンプルを、図２に示すように、幅５０ｍｍ×長さ２００ｍｍの大きさに切断した。次いで、４つの側面５１を研磨機（メガロテクニカ（株）製「プラビューティーＰＢ−５００」）で研磨して、試験片５０を得た。
この試験片５０の２００ｍｍの光路長における光線透過率を、（株）日立製作所製のプラスチック特性測定システム（Ｕ−４０００型分光光度計および大型試料室積分球付属装置で構成される）を用いて、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で５ｎｍ毎に測定し、得られた光線透過率の算術平均値を「可視光の平均光線透過率」とした。結果を表１に示す。

＜イエローインデックス（ＹＩ）の評価＞
上記試験片５０の２００ｍｍの光路長における光線透過率を、上記プラスチック特性測定システムを用いて、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で５ｎｍ毎に測定し、得られた測定値から、ＪＩＳ Ｚ−８７２２に記載の方法に準じてＸＹＺ値を求め、ＪＩＳ Ｋ−７１０５に記載の方法に準じて黄色度（ＹＩ）を算出した。ＹＩが１０未満の場合、黄色度が抑制されていると評価した。結果を表１に示す。

＜全光束量の測定＞
得られた板状サンプルを、図３に示すように、幅６０ｍｍ×長さ８０ｍｍの大きさに切断した。次いで、４つの側面６１１、６１２、６１３、６１４を研磨機（メガロテクニカ（株）製「プラビューティーＰＢ−５００」）で研磨して、試験片６０を得た。
この試験片６０の４つの側面のうち、１つの側面６１１のみから入光するように６灯のＬＥＤ６２を照射し、残りの側面６１２、６１３、６１４には、内側に黒色粘着面および外側に白色面を有するテープ（（株）寺岡製作所製の反射・遮光用フィルム片面テープ６３７０）を貼合した。このようにテープを貼合することにより、側面６１１から照射された光が、試験片６０の両面の面方向に発光する光の量を測定することができる。
次いで、試験片６０を（株）ネムテック製の球面光束計（型式１５００型、直径１５００ｍｍ）内にセットし、Labsphere社製のDiode Array Spectrometer（Model DAS-1100/2100）のSLMS softwareを用いて、３５０〜８００ｎｍの波長領域の光束量を測定した。結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明の樹脂組成物を用いた実施例１および２の板状サンプル（導光板）は、黄色度が十分に抑制され、かつ光の出射効率に優れていることがわかる。一方、比較例１、２および４の板状サンプル（導光板）は、黄色度が抑制されていないことがわかる。また、比較例３の板状サンプル（導光板）は、光の出射効率が低いことがわかる。

１ 液晶表示装置
２ 光源
３ 導光板
４ 光拡散板
５ ランプボックス
９ 面光源装置
１１ 液晶
１２、１３ 透明電極
１４、１５ 偏光板
２０ 液晶セル
３０ 液晶パネル
５０ 試験片（導光板）
５１ 試験片（導光板）の側面
６０ 試験片（導光板）
６１１、６１２、６１３、６１４ 試験片（導光板）の側面
６２ ＬＥＤ

Claims (8)

1. 透明樹脂とルチル型酸化チタン微粒子とを含有する、導光板用樹脂組成物。
2. 前記ルチル型酸化チタン微粒子が、前記樹脂組成物の総重量に対して０．０１〜５ｐｐｍの割合で含有される、請求項１に記載の樹脂組成物。
3. 前記透明樹脂がメタクリル樹脂である、請求項１または２に記載の樹脂組成物。
4. 成形体としたときの、２００ｍｍの光路長で測定された３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域における平均光線透過率が、１５〜８５％である、請求項１〜３のいずれかの項に記載の樹脂組成物。
5. 請求項１〜４のいずれかの項に記載の樹脂組成物から構成される導光板。
6. ＬＥＤ光源を備えた液晶ディスプレイに使用される、請求項５に記載の導光板。
7. 請求項５または６に記載の導光板が備えられたことを特徴とする、面光源装置。
8. 請求項７に記載の面光源装置が、液晶パネルの背面側に配置されたことを特徴とする、液晶表示装置。

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