(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対し、ポリエチレンワックスを０．０１〜１重量部含有し、該ポリエチレンワックスは、ＧＰＣ法による平均分子量が３００〜１５００であり、末端に水酸基を有し、蝋状の外観を有する物質であり、且つ、射出成形機により３００℃の温度で厚み３ｍｍの板に成形した時の光線透過率が９０％以上であることを特徴とする導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物から形成されることを特徴とする導光板。
【請求項３】
請求項２に記載の導光板と光源とを備えて成ることを特徴とする面光源体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物、導光板、および面光源体に関し、詳しくは、機械的性質、熱的性質、電気的性質、耐候性に優れ、さらに、色相、光線透過率、輝度および良好な輝度均整度を有する導光板の製造に好適な芳香族ポリカーボネート樹脂組成物、当該芳香族ポリカーボネート樹脂組成物から得られる導光板、および該導光板と光源とを備えて成る面光源体に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータや携帯電話、ＰＤＡ等にて使用される液晶表示装置には、液晶表示装置の薄型、軽量化、省電力、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、導光板と称される、例えば、一面が一様な斜度の傾斜面を有する楔型断面の透明成形体が備えられている。従来、導光板はＰＭＭＡ等の材料から成形されてきたが、パーソナルコンピュータや携帯電話、ＰＤＡ等の機器の内部で発生する熱が高くなる傾向にあり、耐熱性の高い芳香族ポリカーボネート樹脂材料に置き換えられつつある。
【０００３】
芳香族ポリカーボネート樹脂は、機械的性質、熱的性質、電気的性質、耐候性に優れるが、その光線透過率は、ＰＭＭＡ等に比べ低い。従って、芳香族ポリカーボネート樹脂製の導光板と光源とから面光源体を構成した場合、輝度が低いという問題がある。
【０００４】
このような問題の解決方法として、芳香族ポリカーボネート樹脂製導光板よりなる面光源体の輝度を高めるための樹脂材料が幾つか提案されている。
例えば、特許文献１では、特定のアクリル樹脂および脂環式エポキシを添加したポリカーボネート樹脂組成物が提案されている。しかしながらこの組成物は、アクリル樹脂の添加により、白濁し易くなり、光線透過率および輝度を上げることが出来ず、脂環式エポキシを添加することでも十分な改善効果は認められない。
特許文献２には、脂肪族セグメントを有するコポリエステルカーボネートと芳香族ポリカーボネートからなる、機械的強度と流動性の改良されたポリカーボネート樹脂組成物を用いてなる導光板が提案されている。しかし、特許文献２の組成物は、耐熱性が不十分であり、また輝度が向上したことを示すデータはあるものの、輝度均整度については全く記載されていない。
特許文献３には、芳香族ポリカーボネート樹脂１００質量部および芳香族ポリカーボネート樹脂との屈折率の差が０．００１以上であるアクリル系樹脂等の他の熱可塑性樹脂０．００１〜１質量部からなり、厚み２ｍｍの試料板で測定した波長３２０ｎｍにおける分光光線透過率（Ｘ）と波長６３３ｎｍにおける分光光線透過率（Ｙ）との比（Ｘ）／（Ｙ）が０．５以上である芳香族ポリカーボネート樹脂組成物からなる導光板が提案されている。しかし、この場合も他の熱可塑性樹脂の添加による白濁の危険性は避けられず、また、輝度均整度については全く記載されていない。
【０００５】
一方、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂の離型剤、染料や顔料の分散剤等としてポリエチレンワックスが使用できることは公知である。ポリエチレンワックスが離型剤、染料や顔料の分散剤等として使用される場合、低分子量から高分子量までの幅広いポリエチレンワックスが使用されている。例えば、特許文献４には、離型剤として使用されるポリエチレンワックスの数平均分子量として、２００〜１５，０００が提案されている。また、特許文献５には、染料や顔料の分散剤として使用されるポリエチレンワックスの重量平均分子量は、１，０００〜３０，０００が提案されている。しかしながら、ポリエチレンワックスを配合することにより、ポリカーボネート樹脂の光線透過率、輝度及び輝度均整度等に如何なる影響を与えるか否かは全く知られていなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５８３６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５３３６号公報
【特許文献３】特開２００２−０６０６０９号公報
【特許文献４】特開２００２−０６９２８４号公報
【特許文献５】特開２００３−１８３４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、芳香族ポリカーボネート樹脂の特性を損なうことなく、色相、光線透過率、輝度および輝度均整度の優れた導光板を得るための導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物、該芳香族ポリカーボネート樹脂組成物から得られる導光板、および該導光板と光源とを備えて成る面光源体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、比較的低分子量のポリエチレンワックスを特定量配合した芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、透明樹脂である芳香族ポリカーボネート樹脂単独の場合よりも色相、光線透過率、輝度および輝度均整度が向上した導光板を得ることができるとの知見を得、本発明を完成した。
すなわち、本願の第１発明の要旨は、芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対し、ポリエチレンワックスを０．０１〜１重量部含有し、該ポリエチレンワックスは、ＧＰＣ法による平均分子量が３００〜１５００であり、末端に水酸基を有し、蝋状の外観を有する物質であり、且つ、射出成形機により３００℃の温度で厚み３ｍｍの板に成形した時の光線透過率が９０％以上であることを特徴とする導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に存する。
さらに、本願の第２発明の要旨は、第１発明に記載の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物から形成された導光板であり、第３発明の要旨は、第２発明の導光板と光源とを備えて成ることを特徴とする面光源体である。
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物に使用される芳香族ポリカーボネート樹脂は、ジヒドロキシジアリール化合物とホスゲン或いは炭酸ジエステル等のカーボネート前駆体とを反応させて得られる重合体または共重合体である。代表的なものとして、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（以下、ビスフェノールＡと称す）から製造されるポリカーボネート樹脂が挙げられる。
【００１０】
原料の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、ビス（４−ヒドロキシジフェニル）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−ヒドロキシジフェニル）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−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−第３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）プロパンの様なビス（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）シクロヘキサンの様なビス（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様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の様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様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様なジヒドロキシジアリールスルホン類などが挙げられる。これらは単独で又は２種類以上混合して使用されるが、これらの他にビペラジン、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。
【００１１】
ジヒドロキシジアリール化合物と反応させるカーボネート前駆体としては、ホスゲン或いはジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート等のジアリールカーボネート或いは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が挙げられ、好ましくはホスゲン或いはジフェニルカーボネートである。
芳香族ポリカーボネートの製造方法は特に限定されるものではなく、ホスゲンを用いる界面法、炭酸ジエステルを用いるエステル交換法等公知の方法を採用することができる。
前記の芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、通常、１０，０００〜３０，０００であり、好ましくは１２，０００〜２８，０００、更に好ましくは１５，０００〜２４，０００である。粘度平均分子量が１０，０００未満の場合は、剛性が低く、実用性のある導光板が得られず、３０，０００を超える場合は、流動性に劣り、射出成形が困難になる。なお、本発明において、粘度平均分子量（Ｍｖ）とは、後述するように、樹脂の極限粘度（η）を求め、Ｓｃｈｎｅｌｌの粘度式から算出される値を意味する。
【００１２】
本発明に使用されるポリエチレンワックスは、低分子量のポリエチレンで末端に水酸基を有し、蝋状の外観を有する物質である。ポリエチレンワックスには、前記特許文献４，５の如く、数万の分子量を有するものがあるが、本発明は、比較的低分子量のポリエチレンワックスを使用する。しかし、分子量が低すぎるとポリエチレンワックスガスによる成形不良、例えば、未充填、ガスやけ、転写不良を発生する可能性がある。従って、本発明のポリエチレンワックスとしては、ＧＰＣ法で測定された分子量が、３００以上であることが好ましい。また、ポリエチレンワックスの分子量が高すぎると、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の光線透過率、輝度及び輝度均整度を向上させる効果が充分に得られないので、本発明で使用できるポリエチレンワックスの上限の分子量は１５００以下であることが好ましく、より好ましくは１０００以下である。このようなポリエチレンワックスは、慣用の有機反応によって容易に製造でき、市販されているものの中から本発明の目的に合致するポリエチレンワックスを適宜選択して使用すればよい。例えば、日本精蝋社よりポリエチレンワックスＬＵＶＡＸ−１２１１（ＧＰＣ法による平均分子量８２０）、ポリエチレンワックスＨＮＰ−０１９０（ＧＰＣ法による平均分子量６４０）、ポリエチレンワックス１５５（ＧＰＣ法による平均分子量４７０）、ポリエチレンワックス１４０（ＧＰＣ法による平均分子量４００）として販売されているものを好適に使用できる。
【００１３】
本発明組成物中のポリエチレンワックスの含有量は、芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対し、０．０１〜１重量部であり、好ましくは０．０２〜０．７重量部、さらに好ましくは０．０４〜０．５重量部である。ポリエチレンワックスの含有量が０．０１重量部未満の場合は、得られる導光板の色相、光線透過率、輝度および輝度均整度を向上させる効果が充分に得られず、含有量が１重量部を超える場合は、ガスによる成形不良、例えば、未充填、ガスやけ、転写不良を発生する可能性がある。
【００１４】
本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂組成物は、厚み３ｍｍの板とした時の光線透過率が９０％以上であることが必要であり、厚み３ｍｍの板の光線透過率が９０％未満では輝度及び輝度均整度が低く、本発明から除外される。厚み３ｍｍの板の光線透過率を９０％以上とする方法は、特に限定されるものではないが、例えば、本発明に規定される範囲内で、特定のポリエチレンワックスとその使用量の組合せを選択すること、ポリカーボネート樹脂中のポリエチレンワックスの分散性を向上させる分散条件を選択すること、成形体を製造する際、ポリエチレンワックスが成形体表面に分散するような成形条件を選択することなどにより、達成される。特に、使用するポリエチレンワックスの分子量の選定が重要である。
【００１５】
本発明の芳香族ポリカーボネート組成物においては、焼けごみ等のダスト発生防止、得られる導光板の光線透過率および色相の向上のため、酸化防止剤を使用するのが好ましい。酸化防止剤としては、亜リン酸エステル、リン酸エステル等のリン系酸化防止剤が好ましい。
【００１６】
上記の亜リン酸エステルとしては、例えば、トリフェニルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、トリノニルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリシクロヘキシルホスファイト、モノブチルジフエニルホスファイト、モノオクチルジフエニルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールホスファイト、ビス（２．６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトールホスファイト、２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイト等の亜リン酸のトリエステル、ジエステル、モノエステル等が挙げられる。
【００１７】
上記のリン酸エステルとしては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリス（ノニルフェニル）ホスフェート、２−エチルフェニルジフェニルホスフェート、テトラキス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４，４−ジフエニレンホスフォナイト等が挙げられる。
【００１８】
これらのリン系酸化防止剤の中では、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールホスファイト、ビス（２．６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトールホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトが好ましく、ペペンタエリスリトール系、中でもビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトールホスファイトが特に好ましい。なお、リン系酸化防止剤は、単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１９】
リン系酸化防止剤の配合割合は、芳香族ポリカーボネート樹脂１００重量部に対し、通常０．００５〜０．２重量部、好ましくは０．０１〜０．１重量部である。また、本発明の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲で、他の熱可塑性樹脂、難燃剤、耐衝撃性改良剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、滑剤、離型剤、防曇剤、着色剤等、導光板製造に常用される添加剤を配合することもできる。
本発明の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂組成物の製造法は、特に限定されるものではなく、通常、ポリカーボネート樹脂に、ポリエチレンワックス及び必要に応じて上記の添加物を配合し、押出機等で溶融、混練して製造される。溶融・混練条件は、特に規定されるものではないが、本発明の目的とする３ｍｍ厚みの成形板の光線透過率が９０％以上の樹脂組成物を得るには、ポリエチレンワックスがポリカーボネート樹脂中で充分に分散する様に、比較的剪断力の高い条件を選定することが望ましい。
【００２０】
本発明の導光板用芳香族ポリカーボネート樹脂を用いて導光板を製造する方法は特に限定されるものではなく、公知の方法、通常、射出成形法を採用して製造される。その際、使用する機器や環境からのダストの混入或いは焼けゴミなどの発生を防止する手段を講じることが望ましい。また、成形条件は、通常の成形条件が採用されるが、比較的高い樹脂温度を採用すると、ポリエチレンワックスが成形品表面に良好に分散し、成形板の光線透過率が向上するので好ましい。
【００２１】
本発明の導光板の形状は特に限定されるものではなく、目的、用途に応じ、平板状、或いはレンズ効果を有する曲面板状でも良い。好ましくは、テーパー状の傾斜面を有する楔形の形状である。更に、本発明の好ましい態様においては、楔形導光板の傾斜面にプリズム形状の凹凸パターンが形成された構造である。かかる凹凸パターンは、射出成形の際、金型の一部の表面に形成された凹凸部を転写することによって付与される。凹凸部は金型の一部である入れ子に形成するのが簡便で好ましい。
【００２２】
本発明の面光源体は、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂から形成された導光板と、光源とを備えて成る。具体的には、楔形の導光板の厚肉端部に光源が配置され、携帯電話、携帯端末、カメラ、時計、ノートパソコン、ディスプレイ、照明、信号、自動車のテールランプ、電磁調理器の火力表示などに使用されるエッジ式の面光源体が構成される。光源としては、蛍光ランプの他、冷陰極管、ＬＥＤ、その他有機ＥＬ等の自己発光体を使用することが出来る。
【００２３】
本発明の面光源体を液晶表示装置に使用する場合、バックライト方式またはフロントライト方式の何れであってもよい。一例として、図１にバックライト方式の面光源体の概念図、図２にフロントライト方式の面光源体の概念図を示す。
【００２４】
図１に示すバックライト方式の場合は、導光板（１）の第１面（１１）に対向して反射部材（４）が配置される。また、導光板（１）の第２面（１２）に対向して液晶表示素子（パネル）（３）が配置される。光源（２）から射出された光は、導光板（１）の端部から入射し、第１面（１１）に設けられた凹凸部に衝突して散乱され、第１面（１１）から射出し、反射部材（４）にて反射され、第１面（１１）に再び入射し、第２面（１２）から射出され、液晶表示素子（３）を照射する。液晶表示素子（３）と第２面（１２）との間には、例えば、拡散シート（５）やプリズムシート（図示せず）を配置してもよい。なお、導光板に凹凸部を設けない場合は、複数のプリズムシートを使用して光に指向性を付与する。
【００２５】
図２に示すフロントライト方式の場合は、第２面（１２）に対向して液晶表示素子（３）が配置されている。光源（２）から射出された光は、導光板（１）の端部から導光板に入射し、第１面（１１）に設けられた凹凸部に衝突して散乱され、第２面（１２）から射出し、位相差フィルム（又は偏光フィルム）（６）を通過し、液晶表示素子（３）を通過する。そして、液晶表示素子（３）から射出された光は、液晶表示素子（３）の外側に配置された反射部材（４）によって反射され、液晶表示素子（３）を再び通過し、位相差フィルム（又は偏光フィルム）（６）を通過し、更には、導光板（１）を通過し、第１面（１１）から射出される。この光が、液晶表示素子（３）に表示された画像などとして認識される。通常、第２面（１２）の表面には、反射防止層（図示せず）が形成される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の導光板用ポリカーボネート樹脂組成物から形成された導光板及びこの導光板を用いた面光源体は、芳香族ポリカーボネート樹脂本来の耐熱性、機械的強度等の特性を何ら損なうことなく、色相が良好で、全光線透過率、平均輝度及び輝度均整度が高いという特性を有するものである。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
以下の例で使用した材料を、表−１に示した。
【００２８】
【表１】
0004721629.tif 000002
【００２９】
また、以下の方法により、物性の測定、成形体の評価を試験した。
（１）粘度平均分子量：
ウベローデ粘度計を用いて塩化メチレン溶媒中、０．５ｇ／ｍｌ濃度で容積法により、２５℃の極限粘度［η］を測定し、下記（ｉ）のＳｃｈｎｅｌｌの式より求めた。
［η］＝１．２３×１０−４×（Ｍｖ）０．８３        （ｉ）
【００３０】
（２）色相（ＹＩ）及び全光線透過率：
実施例または比較例の組成物から、射出成形機（日本製鋼所社製「Ｊ５０」）により、３００℃の温度で成形したプレート（９０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ厚）を試験片とし、それぞれ、ＹＩは分光式色彩計（日本電色工業社製「ＳＥ−２０００型」）を使用し、全光線透過率は濁度計（日本電色工業社製「ＮＤＨ−２０００型」）を使用して測定した。
【００３１】
（３）平均輝度および輝度均整度：
実施例または比較例で製造した導光板を、凹凸パターン形成面が下面側となる様に配置し、且つ厚肉端部に冷陰極管を配置してエッジ式のフロントライト方式の面光源体を構成し、凹凸パターン非形成面側の上方３０ｃｍの位置に輝度計（トプコン社製「トプコンＢＭ−７」）を設置し、輝度を測定した。平均輝度は、幅３水準、長さ３水準の合計９箇所による測定値を平均して求めた。また、輝度均整度は、下式（ii)により算出した。
輝度均整度（％）＝（輝度最小値／輝度最大値）×１００      （ii）
【００３２】
実施例１〜８及び比較例１〜５
表−１に示した各原料を用い、表−２及び表−３に示す処方でブレンドした後、スクリュー径４０ｍｍのベント付単軸押出機により、シリンダー温度２５０℃で溶融混練し、ストランドカットによりペレットを得た。得られたペレットを１２０℃で５〜７時間、熱風循環式乾燥機により乾燥した後、幅４０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、薄肉部０．７ｍｍ、厚肉部０．９ｍｍであり、傾斜面にプリズム形状の凹凸パターンを形成して成る楔型断面の導光板を成形した。プリズム形状は、ピッチ２００μｍ、深さ５μｍの金型によって付与した。成形機はソディックプラステック社製の「ソディックＴＲ１００ＥＨ」を使用し、金型温度８０℃、シリンダー温度３００℃の条件で成形した。得られた導光板を用い、光源と組み合わせて上述の面光源体を構成し、平均輝度及び輝度均整度を測定した。
また、同様にして厚み３ｍｍの板を成形し、色相及び全光線透過率を測定した。その結果を表−２及び表−３に示した。
【００３３】
【表２】
0004721629.tif 000003
【００３４】
【表３】
0004721629.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】バックライト方式の面光源体の概念図
【図２】フロントライト方式の面光源体の概念図
【符号の説明】
【００３６】
１  導光板          ２  光源                ３  液晶表示素子
４  反射部材        ５  拡散シート          ６  位相差フィルム
【図１】
0004721629.tif 000005
【図２】
0004721629.tif 000006