光扩散板以及直下式面光源单元的制作方法

1.本发明涉及光扩散板以及直下式面光源单元。


背景技术：

2.光扩散板用于直下型液晶显示装置等。直下型液晶显示装置是具备液晶盒和位于其正下方的背光装置的显示装置,背光装置中作为光源使用led,光扩散板配置在其正面。并且,可以将苯乙烯系树脂组合物作为构成光扩散板的树脂使用(专利文献1)。
3.【现有技术文献】
4.【专利文献】
5.专利文献1:日本特开2010-134461号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.然而,用作光源的led变得高功率化以响应高亮度化,并且由于热值的增加等,由苯乙烯系树脂组合物制成的现有光扩散板的长期耐久性变得不足。另外,还存在强度不符合要求的情况。
8.本发明是鉴于这样的问题而提出的,提供一种含有苯乙烯系树脂组合物的光扩散板,具有优异的长期耐久性以及强度。
9.用于解决问题的方案
10.根据本发明,可提供一种一种含有苯乙烯系树脂组合物的光扩散板,上述苯乙烯系树脂组合物含有苯乙烯系树脂(a)、抗氧化剂(b)、光扩散剂(c),上述抗氧化剂(b)含有磷系抗氧化剂(b-1)、酚系抗氧化剂(b-2)以及磷
·
酚系抗氧化剂(b-3)中的至少一种,相对于上述苯乙烯系树脂100质量份,含有:总计0.001～0.5质量份的上述磷系抗氧化剂(b-1)和上述磷
·
酚系抗氧化剂(b-3)、总计0.001～0.5质量份的上述酚系抗氧化剂(b-2)和上述磷
·
酚系抗氧化剂(b-3)、0.1～10质量份的上述光扩散剂(c),包含于上述苯乙烯系树脂组合物的叔丁基邻苯二酚的含量为0.1～10μg/g。
11.本发明人进行深入研究发现,苯乙烯系树脂组合物中的叔丁基邻苯二酚、磷系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、磷
·
酚系抗氧化剂、以及光扩散剂的含量在规定范围内时长期耐久性以及强度优异,从而完成了本发明。
12.以下,例示本发明的各种实施方式。以下示出的实施方式可以相互组合。
13.优选,一种光扩散板,其中,上述磷系抗氧化剂(b-1)为选自2,2
‘‑
亚甲基双(4,6-二-叔丁基-1-苯氧基)(2-乙基己氧基)磷、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、3,9-双(2,6-二-叔丁基-4-甲基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺〔5.5〕十一烷、四(2,4-二-叔丁基苯基)[1,1联苯]-4,4’二基双膦酸酯、双(2,4-二-叔丁基-6-甲基苯基)乙基亚磷酸酯中的至少一种。
[0014]
优选,一种光扩散板,其中,上述酚系抗氧化剂(b-2)为选自6-[3-(3-叔丁基-4-羟
基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四-叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚烷、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、乙烯双(氧乙烯基)双〔3-(5-叔丁基-4-羟基-间-甲苯基)丙酸酯〕、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、3,9-双[2-〔3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基〕-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷中的至少一种。
[0015]
优选,一种光扩散板,其中,上述磷
·
酚系抗氧化剂(b-3)为6-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四-叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚烷。
[0016]
优选,一种光扩散板,其中,上述光扩散剂(c)为选自丙烯酸系聚合物交联颗粒、苯乙烯系聚合物交联颗粒、硅氧烷系聚合物交联颗粒中的至少一种。
[0017]
优选,一种光扩散板,其中,上述苯乙烯系树脂(a)的重均分子量(mw)为20万～40万,重均分子量(mw)和数均分子量(mn)的比(mw/mn)为1.0～3.0。
[0018]
优选,一种光扩散板,其中,上述光扩散板用于led光源。
[0019]
优选,一种直下式面光源单元,其具有上述光扩散板。
具体实施方式
[0020]
以下,对本发明的实施方式进行说明。在以下所示的实施方式中示出的各种特征事项能够彼此组合。另外,发明针对各特征事项独立地实现。
[0021]
1.光扩散板
[0022]
本发明的一个实施方式所涉及的光扩散板是含有苯乙烯系树脂组合物的光扩散板。光扩散板的厚度没有特别限制,例如为1～3mm。另外,光扩散板也可层叠混合了紫外线吸收剂或光稳定剂的紫外线吸收层。
[0023]
一个实施方式所涉及的光扩散板其表面可涂布抗静电剂。通过涂布抗静电剂,在将光扩散板安装在背光装置上之后,可以抑制由静电引起的尘埃等的附着,因此可长期使用而不会降低亮度。另外,本发明的光扩散板其两面或单面可形成压花等精细的凹凸形状,两面或单面也可形成半圆形状或椭圆形状的镜片形状、或棱镜形状。
[0024]
《苯乙烯系树脂组合物》
[0025]
苯乙烯系树脂组合物含有苯乙烯系树脂(a)、抗氧化剂(b)、光扩散剂(c)。另外,苯乙烯系树脂组合物包含的叔丁基邻苯二酚的含量为0.1～10μg/g。通过使其在此范围内,可使长期耐久性以及强度优异。叔丁基邻苯二酚的含量具体而言为0.1,0.5,1,1.5,2,2.5,3,4,5,6,7,8,9,10μg/g,也可以是此处例示的数值的任意2个之间的范围内。叔丁基邻苯二酚的含量小于0.1μg/g时,在热成型加工时抑制氧化变质的作用很小,因此光扩散板的强度变弱,叔丁基邻苯二酚的含量大于10μg/g时,叔丁基邻苯二酚本身成为着色成分,不仅光扩散板的长期耐久性降低,强度也降低。
[0026]
《苯乙烯系树脂(a)》
[0027]
苯乙烯系树脂(a)是以苯乙烯系单体为主成分聚合而得的树脂,具体而言为含有苯乙烯系单体大于50％的树脂。苯乙烯系单体是指作为芳香族苯乙烯基系单体的苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯等的单独或2种以上的混合物,优选为苯乙烯。另外,苯乙烯系树脂(a)可以是将可与苯乙烯系单体共聚的单体,与苯乙烯系单体共聚而得的共聚物,作为可与苯乙烯系单体共聚的单
[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四-叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚烷等。
[0036]
《光扩散剂(c)》
[0037]
相对于苯乙烯系树脂100质量份,苯乙烯系树脂组合物含有光扩散剂(c)0.1～10质量份,优选含有0.5～3质量份,更优选含有0.8～1.5质量份。通过使其在此范围内,光扩散板的长期耐久性以及强度优异。相对于苯乙烯系树脂100质量份,光扩散剂(c)的含量具体而言为0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10质量份,也可以是此处例示的数值的任意2个之间的范围内。
[0038]
光扩散剂(c)是与苯乙烯系树脂组合物折射率不同的颗粒,若为具有扩散入射光即可使用,例如可使用苯乙烯系聚合物交联颗粒、丙烯酸系聚合物交联颗粒、硅氧烷系聚合物交联颗粒等的有机颗粒或玻璃珠、二氧化硅颗粒、氢氧化铝颗粒、碳酸钙颗粒、硫酸钡颗粒、氧化钛颗粒、滑石粉等的无机颗粒。其中,优选选自丙烯酸系聚合物交联颗粒、苯乙烯系聚合物交联颗粒、硅氧烷系聚合物交联颗粒的至少一种。光扩散剂(c)的平均粒径优选1～20μm。光扩散剂(c)的平均粒径小于1μm时色相可能会恶化,大于20μm时光扩散率可能会不足。
[0039]
《其他添加剂》
[0040]
在不损害本发明特性的范围内,根据需要可向苯乙烯系树脂组合物添加各种添加剂。添加剂的种类只要是通常用于塑料就没有特别限制,可举出阻燃剂、润滑剂、加工助剂、防粘连剂、抗静电剂、防雾剂、耐光性改进剂、柔软剂、增塑剂、无机增强剂、交联剂、颜料、染料、其他或这些的混合物。
[0041]
2.苯乙烯系树脂组合物以及光扩散板的制造方法
[0042]
本发明的苯乙烯系树脂组合物可通过向苯乙烯系树脂(a)添加抗氧化剂(b)、光扩散剂(c)制造。抗氧化剂(b)以及光扩散剂(c)可在聚合苯乙烯系树脂(a)时添加,也可在聚合苯乙烯系树脂(a)之后,干式混合抗氧化剂(b)和光扩散剂(c)用挤出机熔融混炼而制造。另外,也可以预先将抗氧化剂(b)、光扩散剂(c)与少量苯乙烯系树脂共同熔融混炼而得到的颗粒状的母料,将苯乙烯系树脂(a)与该母料干式混合后熔融混炼来制备。
[0043]
作为苯乙烯系树脂的聚合方法,可举出本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等公知的苯乙烯聚合方法。从品质方面、生产率的方面出发,优选为本体聚合法、溶液聚合法,优选为连续聚合。作为溶剂,例如可以使用苯、甲苯、乙苯和二甲苯等烷基苯类,丙酮、甲乙酮等酮类,己烷、环己烷等脂肪烃等。
[0044]
苯乙烯系树脂(a)聚合时,根据需要可以使用聚合引发剂、链转移剂、交联剂等聚合助剂,其他聚合助剂。作为聚合引发剂,优选为自由基聚合引发剂,公知惯用的例如可举出1,1-二(叔丁基过氧基)环己烷、2,2-二(叔丁基过氧基)丁烷、2,2-二(4,4-二叔丁基过氧基环己基)丙烷、1,1-二(叔戊基过氧基)环己烷等过氧化缩酮类,过氧化氢异丙苯、叔丁基过氧化氢等氢过氧化物类,过氧化乙酸叔丁酯、过氧化异壬酸叔戊酯等烷基过氧化物类,叔丁基枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、二枯基过氧化物、二叔己基过氧化物等二烷基过氧化物类,过氧化乙酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化异丙基单碳酸酯等过氧化酯类,叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、聚醚四(叔丁基过氧化碳酸酯)等过氧化碳酸酯类,n,n
’‑
偶氮双(环己烷-1-腈)、n,n
’‑
偶氮双(2-甲基丁腈)、n,n
’‑
偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、n,n’‑
偶氮双[2-(羟基甲基)丙腈]等,可以组合使用这些物质中的1种或2种以上。作为链转移剂,可举出脂肪族硫醇、芳香族硫醇、五苯基乙烷、α-甲基苯乙烯二聚体和萜品油烯等。
[0045]
连续聚合时,苯乙烯系树脂可通过具备聚合工序、脱挥工序、造粒工序的方法制造。
[0046]
首先在聚合工序中使用公知的完全混合槽型搅拌槽、塔型反应器等,利用聚合温度调整等来控制聚合反应,以实现目标的分子量、分子量分布、反应转化率。
[0047]
含有离开聚合工序的聚合体的聚合溶液被移送至脱挥工序,除去未反应的单体和聚合溶剂。脱挥工序由带有加热器的真空脱挥槽、带有通风口的脱挥挤出机等构成。离开脱挥工序的熔融状态的聚合体被移送至造粒工序。造粒工序中,从多孔模头中将熔融树脂挤出成线料状,通过冷切方式、空中热切方式、水中热切方式加工成粒料形状。
[0048]
苯乙烯系树脂组合物中的叔丁基邻苯二酚的含量可调节苯乙烯系树脂(a)聚合开始时的含量以及之后的脱挥工序等的含量。另外,可在向苯乙烯系树脂(a)添加苯乙烯系树脂(a)、抗氧化剂(b)、光扩散剂(c)等的前后添加从而调节。
[0049]
光扩散板可通过挤出成型、射出成型苯乙烯系树脂组合物等方法成型制造,优选通过挤出成型制造。挤出成型可举例,使用单轴挤出机或双轴挤出机熔融混炼苯乙烯系树脂组合物,由t型模连续基础后,由冷却辊单元冷却固定的方法。在光扩散板表面形成凹凸形状时,在冷却辊表面具备转录型,通过改变该转录型的形状可形成任意的凹凸形状。另外,在光扩散板的双面、单面叠层表面层时,可采用共挤出法、粘贴法、热粘合法、溶剂粘合法、铸造法、表面涂布法等方法。
[0050]
3.其他
[0051]
本发明的一个实施方式所涉及的光扩散板可作为led光源用光扩散板使用。
[0052]
另外,本发明的一个实施方式所涉及的直下式面光源单元是具有上述光扩散板的直下式面光源单元。
[0053]
【实施例】
[0054]
以下使用实施例更详细说明本发明。另外,这些均为例示,本发明的内容不限于此。
[0055]
1.测定方法
[0056]
《分子量》
[0057]
重均分子量(mw)和z平均分子量(mz)、数均分子量(mn)使用凝胶渗透色谱(gpc)在下述的条件进行测定。
[0058]
gpc型号:昭和电工株式会社制shodexgpc-101
[0059]
柱:polymerlaboratories公司制plgel10μmmixed-b
[0060]
移动相:四氢呋喃
[0061]
试样浓度:0.2质量％
[0062]
温度:烤箱40℃,注入口35℃,检测器35℃
[0063]
检测器:示差折光仪
[0064]
分子量根据单分散聚苯乙烯的洗脱曲线算出各洗脱时间的分子量,作为聚苯乙烯换算的分子量算出。
[0065]
《熔体质量流动速率(mfr)》
[0066]
根据jisk7210在温度200℃、49n载荷的条件下测定。
[0067]
《维卡软化温度》
[0068]
根据jisk7206在昇温速度50℃/hr、试验载荷50n下测定。
[0069]
《叔丁基邻苯二酚(tbc)的含量》
[0070]
将苯乙烯系树脂0.2g溶解于少量thf后,添加bstfa(m,o-双(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺)200μl,实施三甲基甲硅烷基衍生化处理,用thf定容10ml之后,对于经离心分离的上清液以以下条件用气相色谱质谱(gc/ms)进行测定。应予说明,预先准备的校准曲线用于确定浓度。
[0071]
gc装置:agilent公司制7890a
[0072]
柱:agilent公司制db-5ms(0.25mmi.d.
×
30m)
[0073]
液相膜厚度0.25μm
[0074]
柱温度:50℃(1min)
→
(20℃/min升温)
→
[0075]
320℃(6.5min)共20min
[0076]
注入口:300℃、1.5ml/min、(分流比1:5)
[0077]
注入量:1μl
[0078]
ms装置:agilent公司制5975c
[0079]
界面温度:320℃
[0080]
ms检测条件:sim测定tbc(用于定量的m/z295、用于确认的m/z310)
[0081]
《总光线透射率、yi》
[0082]
使用日本电色工业株式会社制浊度计ndh5000,根据jis-k7105测定了光扩散板的厚度方向的总光线透射率。
[0083]
《yi》
[0084]
使用日本电色工业株式会社制测色色度仪ndj4000,根据jis-k7105通过反射法测定了光扩散板的yi。
[0085]
《平均亮度差》
[0086]
从市售的20英寸直下型led液晶电视中取出液晶面板、各种光学膜、光扩散板后,将该光扩散板的中央部镂空115mm
×
115mm的正方形状,在该镂空部分安装从实施例、比较例所得到的光扩散板中切出的115mm
×
115mm的评价试验片,或安装耐久试验后的115mm
×
115mm的评价试验片,将该光扩散板安装于上述取出后的液晶电视框。此后,在光扩散板的前侧层叠两片市售的光扩散膜,再在其正面层叠一片亮度提高膜(3m公司制“dbff”),开启led的状态下使用多点亮度仪在液晶电视前表面的整个范围内测定每个点(51
×
51＝2601处)的亮度,将这些亮度的平均值作为平均亮度(cd/m2)。进一步,通过下式求出平均亮度差(％)。
[0087]
平均亮度差(％)＝{(实施例的平均亮度)-(比较例1的平均亮度)}/(比较例1的平均亮度)
×
100
[0088]
《扩散率》
[0089]
使用optech公司制的测角光度计,使光从白光光源向垂直于光扩散板表面的方向进入,将垂直于光扩散板表面的方向为0度,测定5度、20度、70度的透射光的亮度,通过下式求出扩散率。
[0090]
光扩散率(％)＝(20度的亮度 70度的亮度)/(5度的亮度
×
2)
×
100
[0091]
《强度》
[0092]
将光扩散板切出200mm
×
200mm的试验片作为评价试验片。使用重量16.6g的球,根据jisk-7211,测定50％断裂高度,根据以下基准评价。
[0093]
○
:50％断裂高度大于40cm
[0094]
△
:50％断裂高度为20～40cm
[0095]
×
:50％断裂高度小于20cm
[0096]
2.耐久试验
[0097]
切除115mm
×
115mm的光扩散板之后,使用楠本化成齿轮烤箱hispech t310在设定温度为80℃的槽内将评价试验片暴露1000小时。
[0098]
关于长期耐久性的结果,示出上述耐久试验后的各测定结果。
[0099]
3.苯乙烯系树脂的合成
[0100]
根据表1的各条件合成苯乙烯系树脂ps-1～ps-5。
[0101]
(ps-1的合成)
[0102]
将作为完全混合型搅拌槽的第一反应器和第二反应器以及作为带有静态混合器的推流式反应器的第三反应器串联连接而构成聚合工序,利用表1所示的条件实施苯乙烯系树脂的制造。各反应器的容量是第一反应器为39升,第二反应器为39升,第三反应器为16升。利用表1所记载的原料组成,制成原料溶液,将原料溶液以表1记载的流量连续供给到第一反应器。聚合引发剂在第一反应器的入口以成为表1所记载的添加浓度(相对于原料苯乙烯的质量基准的浓度)添加到原料溶液中,并均匀混合。表1中记载的聚合引发剂如下所示:
[0103]
聚合引发剂-1:2,2-二(4,4-叔丁基过氧基环己基)丙烷(使用日油株式会社制pertetra)
[0104]
聚合引发剂-2:1,1-二(叔丁基过氧基)环己烷(使用日油株式会社制perh exac)
[0105]
应予说明,在第三反应器中,沿着流动的方向施加温度梯度,中间部分、出口部分调整成表1的温度。
[0106]
接着,将从第三反应器连续取出的含有聚合体的溶液导入两级串联构成的带有预热器的真空脱挥槽,调整预热器的温度以成为表1中记载的树脂温度,并调整为表1中记载的压力,从而将未反应苯乙烯和乙苯分离后,从多孔模头呈线粒状挤出,利用冷切方式,将线粒冷却和切断,形成粒料。
[0107]
除了根据表1改变条件以外,还以与ps-1相同的方式合成了ps-2～ps-5。
[0108]
【表1】
[0109][0110]
*1基于整个单体的质量基准浓度
[0111]
4.实施例
·
比较例
[0112]
用以下所示的方法实施实施例
·
比较例。
[0113]
《实施例1》
[0114]
相对于含有表1所示量的叔丁基邻苯二酚(tbc)的苯乙烯系树脂(ps-1)100质量份,用搅拌机混合磷系抗氧化剂(hp-10)0.2质量份、磷
·
酚系抗氧化剂(gp)0.1质量份、光扩散剂(mbx-8)1.0质量份,使用螺杆直径40mm的单轴挤出机,以料筒温度230℃、螺杆转速100rpm混合,得到了苯乙烯系树脂组合物。
[0115]
接下来,将该苯乙烯系树脂组合物供给于带螺杆直径90mm、l/d＝32的单轴通风口的挤出机,以200～235℃熔融混炼之后,用模唇宽度1000mm、模唇开度3.0mm的t型模,以t型模温度245～250℃吐出,用纵型3根冷却辊冷却固化之后,修整端面从而得到宽度800mm、厚度2.0mm的光扩散板。根据各测定方法测定光扩散板初期的光学特性,另测定了初期的强度。此后,进行上述耐久试验,根据各测定方法测定之后的光学特性。这些结果示于表2。
[0116]
《实施例2～15
·
比较例1～7》
[0117]
对于实施例2～15以及比较例1～7,根据表2以及表3所记载的条件变更之外,以与实施例1相同的方式得到树脂组合物
·
光扩散板并进行测定。结果示于表2以及表3。
[0118]
【表2】
[0119][0120]
【表3】
[0121][0122]
表中的各省略号如下所述。
[0123]
hp-10:2,2
’‑
亚甲基双(4,6-二叔丁基-1-苯基氧基)(2-乙基己基氧基)磷(株式会社adeka制；hp-10)
[0124]
168:三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(basfjapan株式会社制irgafos168)
[0125]
pep-36:3,9-双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺〔5.5〕十一烷(株式会社adeka制；pep-36)
[0126]
p-epq:四(2,4-二叔丁基苯基)[1,1联苯基]-4,4二基二亚膦酸酯(basfjapa n株式会社制；irgafosp-epq)
[0127]
38:双(2,4-二叔丁基-6-甲基苯基)乙基亚磷酸酯(basfjapan株式会社制；irgafos38)
[0128]
gp:6-〔3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基〕-2,4,8,10-四叔丁基二苯并〔d,f〕〔1,3,2〕二噁磷杂庚英(住友化学株式会社制sumilizergp)
[0129]
1076:十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(basfjapan株式会社制irganox1076)
[0130]
245:乙烯双(氧乙烯基)双〔3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)丙酸酯〕(bas fjapan株式会社制irganox245)
[0131]
1010:季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](basfjapan株式会社制irganox1010)
[0132]
ao80:3,9-双[2-〔3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基〕-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷(株式会社adeka制adkstabao-80)
[0133]
mbx-8:丙烯酸系交联颗粒(平均粒径8μm、积水化成品工业株式会社制造；mbx-8)
[0134]
sbx-8:聚苯乙烯系交联颗粒(平均粒径8μm、积水化成品工业株式会社制造；sbx-8)
[0135]
kmp-590:硅系交联颗粒(平均粒径2μm、信越化学工业株式会社制造；kmp-590)