JP4156162B2

JP4156162B2 - 導光板及びその製造方法

Info

Publication number: JP4156162B2
Application number: JP2000018621A
Authority: JP
Inventors: 正哉岡本
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2020-01-27
Also published as: JP2001208918A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板及びその製造方法に関し、さらに詳しくは，車搭載用メーターパネル，テイルランプ等のバック照明装置に用いられる、特に光散乱層としてマイクロプリズム構造を設けた導光板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶画面表示のバック照明用として、あるいは各種誘導灯のバック照明用として均一に発光する面光源が組み込まれている。この面光源は透明な板状成形体で形成され、本光源である冷陰極管（蛍光灯）からの光を受けて面発光するものであり、導光板とも称される。すなわち、本光源からの光は導光板の側面より導入され、板内を透過した光の一部が、板の裏面に施された光散乱層で散乱光を発し、面全体が均一に発光するものである。
その光散乱層形成のために、従来は、板の裏面にドットパターン印刷を施したり、円錐ドリルの切削を施したりしていたが、高度な技術を要することから、近年、板にマイクロプリズム構造を転写する方法が使用されている。
【０００３】
ところで、導光板の材料としては、高度な全光線透過率が必要であることから、通常アクリル系樹脂（ＰＭＭＡ）が用いられている。しかしながら、アクリル系樹脂は耐熱性、機械的強度、難燃性に劣るため、車搭載用のディスプレイ、テイルランプ、ウィンカー等の照明装置には適さず、耐熱性，機械的強度，難燃性が良好なために、ポリカーボネート樹脂が使用され始めている。しかし、一般のポリカーボネート樹脂は流動性に劣り、板にマイクロプリズム構造を転写する場合に、転写性が低いという問題がある。転写性を向上させるためには、ポリカーボネート樹脂の分子量を低下させる方法があるが、分子量低下とともに、機械的強度が低下する。したがって、導光板の材料として、流動性と機械的強度に優れるポリカーボネート樹脂が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、高い機械的強度を保ちながら、流動性が改良された芳香族ポリカーボネート樹脂を使用して製造された導光板とその製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、特定の末端基を有する芳香族ポリカーボネート樹脂が上記本発明の目的に適合しうることを見い出し本発明を完成させるに到った。
すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
１．下記一般式（１）
【０００６】
【化２】

【０００７】
（式中、Ｒ¹は炭素数１０〜２０のアルキル基を示す。）
で表される長鎖アルキルフェノキシ基を末端基として有する芳香族ポリカーボネート樹脂を用いてなる導光板。
２．Ｒ¹が炭素数１０〜２０の分岐状アルキル基である上記１記載の導光板。
３．上記１記載の芳香族ポリカーボネート樹脂を成形した板状成形体からなり、その表面あるいは裏面に光散乱層としてマイクロプリズム構造を有する上記１又は２に記載の導光板。
４．前記芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対してアクリル系樹脂を０．０１〜１．０重量部含有するものである上記１〜３のいずれかに記載の導光板。
５．マイクロプリズム構造が正四面体である上記３又は４に記載の導光板。
６．正四面体の高さが１０〜３００μｍである上記５記載の導光板。
７．板状成形体の射出成形時に、スタンパーを使用して光散乱層としてのマイクロプリズム構造を該板状成形体の表面あるいは裏面に転写することを特徴とする上記３〜６のいずれかに記載の導光板の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の導光板は前記一般式（１）で表される長鎖アルキルフェノキシ基を末端基として有する芳香族ポリカーボネート樹脂が使用される。ここで、Ｒ¹は炭素数１０〜２０のアルキル基であり、直鎖状でも、分岐状でもよい。この芳香族ポリカーボネート樹脂は、慣用の製造方法、すなわち、通常、二価フェノールとホスゲンまたは炭酸エステル化合物等のポリカーボネート前駆体とを反応させることにより製造することができる。具体的には、例えば、塩化メチレンなどの溶媒中において、公知の酸受容体や、末端停止剤として下記一般式（２）
【０００９】
【化３】

【００１０】
（式中、Ｒ¹は前記と同じである。）
で表される長鎖アルキルフェノールの存在下、更に、必要により分岐剤を添加し、二価フェノールとホスゲンのようなカーボネート前駆体との反応により、あるいは二価フェノールとジフェニルカーボネート等のカーボネート前駆体とのエステル交換反応などによって製造することができる。
【００１１】
上記の二価フェノールとしては多種あるが、特に、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン〔通称：ビスフェノールＡ〕が好適である。ビスフェノールＡ以外の二価フェノールとしては、例えば、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、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−１−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−ｔｅｒｔ−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−テトラメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−クロロフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−テトラクロロフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−テトラブロモフェニル）プロパン等のビス（ヒドロキシアリール）アルカン類；２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ナフチルメタン等のビス（ヒドロキシアリール）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、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン等のビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類；４，４’−ジヒドロキシフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルフェニルエーテル等のジヒドロキシ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、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルフィド等の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等の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等のジヒドロキシジアリールスルホン類；４，４’−ジヒドロキシジフェニル等のジヒドロキシジフェニル類などを挙げることができる。これらの二価フェノールは、それぞれ単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。
【００１２】
また、炭酸エステル化合物としては、ジフェニルカーボネート等のジアリールカーボネート，ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート等を挙げることができる。
【００１３】
末端停止剤としては、前記一般式（２）で表される長鎖アルキルフェノールが使用されるが、なかでもｐ−アルキルフェノールが好ましい。ここで、Ｒ¹は炭素数１０〜２０のアルキル基であり、この範囲で炭素数が大きい方が好ましい。炭素数が１０未満であると、芳香族ポリカーボネート樹脂の流動性に劣り、２０を超えると、耐熱性が徐々に低下するので好ましくない。また、アルキル基は直鎖状のものも、分岐状のものも使用できる。さらに、本発明の目的を損なわない範囲で、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール，フェノールなどの一価フェノールを併用してもよい。また、末端全てが封止されず、二価フェノールの水酸基が残っていてもよく、長鎖アルキルフェノキシ基の末端分率で約６０％以上でよい。
【００１４】
その他、分岐剤として、例えば１，１，１−トリス（４−ヒドキシフェニル）エタン、α，α’，α''−トリス（４−ヒドロキシフェニル）−１，３，５−トリイソプロピルベンゼン、１−〔α−メチル−α−（４’−ヒドロキシフェニル）エチル〕−４−〔α’，α’−ビス（４''−ヒドロキシフェニル）エチル〕ベンゼン、フロログシン、トリメリット酸、イサチンビス（ｏ−クレゾール）等の官能基を三個以上有する化合物を用いることができる。
【００１５】
本発明に用いられる芳香族ポリカーボネート樹脂は、通常粘度平均分子量が、１０，０００〜４０，０００のものが好ましく、１１，０００〜２５，０００のものがより好ましく、１２，０００〜２０，０００のものが特に好ましい。分子量が低すぎると、耐衝撃性に劣る場合があり、高すぎると成形が困難になり、また転写性も悪くなる場合がある。
【００１６】
本発明においては、芳香族ポリカーボネート樹脂の導光性を向上させるために、芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部のアクリル系樹脂を加えた方が好ましい。０．０１重量部未満では、導光性の向上がみられない場合があり、１．０重量部を超えると、逆に導光性が低下する場合がある。より好ましくは、０．０５〜０．５重量部である。
【００１７】
上記のアクリル系樹脂とは、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリロニトリル及びその誘導体のモノマー単位を繰り返し単位とするポリマーをいい、単独重合体又はスチレン、ブタジエン等とのコポリマーをいう。具体的には、ポリアクリル酸，ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ），ポリアクリロニトリル，アクリル酸エチル−アクリル酸−２−クロロエチル共重合体，アクリル酸−ｎ−ブチル−アクリルニトリル共重合体，アクリロニトリル−スチレン共重合体，アクリロニトリル−ブタジエン共重合体，アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等を挙げることができる。中でも、特に、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を好適に用いることができる。
【００１８】
本発明においては、さらに成形時の熱劣化による黄変を防止するために、芳香族ポリカーボネート樹脂の安定剤として、シリコン系化合物にメトキシ基、ビニル基等の官能基を導入した反応性シリコン系化合物（オルガノシロキサン等）を添加するほうが好ましい。この場合、その添加量は、通常、芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、０．０１〜３．０重量部、好ましくは０．０５〜２．０重量部である。
【００１９】
また、芳香族ポリカーボネート樹脂に、本発明の目的を損なわない範囲で、各種添加剤を配合してもよい。例えば、ヒンダードフェノール系，エステル系，リン酸エステル系，アミン系等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系，ベンゾフェノン系等の紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系等の光安定剤、脂肪族カルボン酸エステル系，パラフィン系，シリコンオイル，ポリエチレンワックス等の内部潤滑剤，常用の難燃化剤、難燃助剤、離型剤、帯電防止剤等を挙げることができる。
【００２０】
前記各成分を配合、混練方法は通常の方法で行えばよく、例えば、リボンブレンダー，ドラムタンブラー，ヘンシェルミキサー，バンバリミキサー，単軸スクリュー押出機，二軸スクリュー押出機，コニーダ，多軸スクリュー押出機等により行うことができる。混練に際しての加熱温度は通常２８０〜３２０℃が適当である。
【００２１】
本発明の導光板は、上記の芳香族ポリカーボネート樹脂を用いて成形した板状成形体からなり、その表面あるいは裏面に光散乱層を有するものである。その光散乱層を形成するために、ドットパターン印刷を施したり、円錐ドリルの切削を施したりすることもできるが、マイクロプリズム構造の転写を施した方が好ましい。
上記のマイクロプリズムは、特に限定されないが、正四面体のものが好ましい。また、その高さは１０〜３００μｍのものが好ましく、より好ましくは２０〜２００μｍ、特に好ましくは５０〜１００μｍである。
【００２２】
本発明の導光板の製造は、板状成形体の射出成形時に、スタンパーを使用して光散乱層としてのマイクロプリズム構造を該板状成形体の表面あるいは裏面に転写すればよい。その場合、光散乱層は、導光板の全面でもよいし、一部でもよい。その射出成形は、シリンダー温度を２６０〜３３０℃、金型温度を５０〜１２０℃にして行うのが好ましい。
【００２３】
導光板としては、特に制限はなく、厚さ３ｍｍ程度の平板を成形すればよい。また、形状は平板状に必ずしも限定されず、レンズ効果を有する曲面板でもよく、目的・用途に応じて適宜選定すればよい。例えば、導光板の厚さが光源から遠くなるにつれて次第に薄くなる楔型形状の断面を有する構造でもよい。また、面状発光体の前面に別部材からなる表示部を一体化して設けた構造にしてもよい。
【００２４】
【実施例】
更に、本発明を製造例，実施例及び比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
製造例１
［ポリカーボネートオリゴマーの製造］
４００リットルの５重量％水酸化ナトリウム水溶液に、６０ｋｇのビスフェノールＡを溶解し、ビスフェノールＡの水酸化ナトリウム水溶液を調製した。次いで、室温に保持したこのビスフェノールＡの水酸化ナトリウム水溶液を１３８リットル／時間の流量で、また、塩化メチレンを６９リットル／時間の流量で、内径１０ｍｍ、管長１０ｍの管型反応器にオリフィス板を通して導入し、これにホスゲンを並流して１０．７ｋｇ／時間の流量で吹き込み、３時間連続的に反応させた。ここで用いた管型反応器は二重管となっており、ジャケット部分には冷却水を通して反応液の排出温度を２５℃に保った。また、排出液のｐＨは１０〜１１となるように調整した。このようにして得られた反応液を静置することにより、水相を分離、除去し、塩化メチレン相（２２０リットル）を採取して、ＰＣオリゴマー（濃度３１７ｇ／リットル）を得た。ここで得られたポリカーボネートオリゴマーの重合度は２〜４であり、クロロホーメイト基の濃度は０．７規定であった。
【００２５】
製造例２−１
［末端変性ポリカーボネートＡ₁の製造］
内容積５０リットルの攪拌付き容器に、製造例１で得られたポリカーボネートオリゴマー１０リットルを入れ、ｐ−ドデシルフェノール（油化スケネクタディ社製）１６７ｇを溶解させた。次いで、水酸化ナトリウム水溶液（水酸化ナトリウム５３ｇ、水１リットル）とトリエチルアミン５．８ｃｃを加え、１時間３００ｒｐｍで攪拌し、反応させた。その後、上記系にビスフェノールＡの水酸化ナトリウム溶液（ビスフェノール：７２０ｇ、水酸化ナトリウム４１２ｇ、水５．５リットル）を混合し、塩化メチレン８リットルを加え、１時間５００ｒｐｍで攪拌し、反応させた。反応後、塩化メチレン７リットル及び水５リットルを加え、１０分間５００ｒｐｍで攪拌し、攪拌停止後静置し、有機相と水相を分離した。得られた有機相を５リットルのアルカリ（０．０３規定−ＮａＯＨ）、５リットルの酸（０．２規定−塩酸）及び５リットルの水（２回）の順で洗浄した。その後、塩化メチレンを蒸発させ、フレーク状のポリマーを得た。得られたフレーク状ポリマーを１２０℃で４８時間乾燥させた。ｐ−ドデシルフェノキシ基の末端分率は９９．５％であり、ポリマーの粘度平均分子量は１７，０００であった。
【００２６】
製造例２−２
［末端変性ポリカーボネートＡ₂の製造］
製造例２−１において、ｐ−ドデシルフェノール１６７ｇの代わりにｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール９５．９ｇを用いた他は、製造例２−１と同様にして、フレーク状ポリマーを得た。ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基の末端分率は９９．５％であり、ポリマーの粘度平均分子量は１７，０００であった。
【００２７】
なお、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量（Ｍｖ）は、ウベローデ型粘度計にて、２０℃における塩化メチレン溶液の粘度を測定し、これより極限粘度［η］を求めた後、次式にて算出した。
［η］＝1.２３×１０^-5Ｍｖ^0.83
実施例１、参考例１〜２及び比較例１〜３
【００２８】
製造例２−１と２−２で得られたフレーク状ポリマーを用い、第１表に示す配合割合でＰＭＭＡ（住友化学工業社製、スミペックＭＧ５）、安定剤（信越シリコーン社製、ＫＲ２１９、メトキシ基及びビニル基を有するオルガノシロキサン）、酸化防止剤（旭電化工業社製、ＰＥＰ３６、リン系酸化防止剤）を配合し、６０×６０×３ｍｍのキャビティ内に高さ７０μｍの正四面体のマイクロプリズムのスタンパーを挿入し、成形した。シリンダー温度３２０℃、金型温度１１５℃とした。得られた導光板の転写率、落錘衝撃強度、輝度の値を第２表に示す。それらの測定方法は下記のとおりである。
【００２９】
（１）転写率
転写された導光板のマイクロプリズムの正四面体を１０個選び、その高さの平均値を７０μｍで割り％で表したものである。なお、マイクロプリズムの正四面体の高さはオリンパス光学社製走査型レーザー顕微鏡を用い測定した。
（２）落錘衝撃強度
ＡＳＴＭＤ−３７６３−８６に準拠して行った。
速度：７ｍ／ｓ、荷重：３６．８５Ｎ
（３）輝度
導光板の裏面（マイクロプリズムを転写した側）及び側面を高反射率材料（出光石油化学社製、タフロンＨＲ２５００を射出成形）のプレート（厚さ３ｍｍ）で覆い、光源側エッジより冷陰極管（ハリソン電機社製、ＨＭＢＳ２６Ｅ）で照射し、導光板表面を乳白のアクリル板（三菱レイヨン社製、アクリライト４３２、厚さ２ｍｍ）で覆い、導光板の中央部の輝度を測定（ミノルタ社製、ＬＳ−１１０を使用）した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、高い機械的強度を保ちながら、流動性が改良されたポリカーボネート樹脂を材料として使用しているため、導光板を製造する際マイクロプリズム構造の転写性に優れ、導光板は機械的強度、導光性共に優れているものが得られる。

Claims

下記一般式（１）

（式中、Ｒ¹は炭素数１０〜２０のアルキル基を示す。）
で表される長鎖アルキルフェノキシ基を末端基として有する芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、アクリル系樹脂を０．０１〜１．０重量部及びシリコン系化合物にメトキシ基及びビニル基を導入した反応性シリコン系化合物を０．０１〜３．０重量部含有するものを用いてなる導光板。
Ｒ¹が炭素数１０〜２０の分岐状アルキル基である請求項１記載の導光板。
請求項１記載の芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、アクリル系樹脂を０．０１〜１．０重量部及びシリコン系化合物にメトキシ基及びビニル基を導入した反応性シリコン系化合物を０．０１〜３．０重量部含有するものを成形した板状成形体からなり、その表面あるいは裏面に光散乱層としてマイクロプリズム構造を有する請求項１又は２に記載の導光板。
マイクロプリズム構造が正四面体である請求項３に記載の導光板。
正四面体の高さが１０〜３００μｍである請求項４記載の導光板。
板状成形体の射出成形時に、スタンパーを使用して光散乱層としてのマイクロプリズム構造を該板状成形体の表面あるいは裏面に転写することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の導光板の製造方法。