CN100590459C

CN100590459C - 导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物

Info

Publication number: CN100590459C
Application number: CN200710130096A
Authority: CN
Inventors: 陈信宏; 郭俊良; 叶春育; 曾炜展; 薛泓岳
Original assignee: Chi Mei Corp
Current assignee: Chi Mei Corp
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: CN101359060A

Abstract

本发明是关于一种用于液晶显示器中的背光模块中导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物。特别是一种包含甲基丙烯酸酯系树脂(A)、无机微粒子(B)及滑剂(C)；其中，该无机微粒子(B)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的0.05～20ppm，该滑剂(C)熔点为40～85℃，含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的50～3000ppm，且该甲基丙烯酸酯系树脂(A)含有重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物2～8重量%，由上述的组成搭配，可得到高辉度且辉度均一的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物。

Description

导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物

技术领域

本发明与背光模块有关，详细地说，尤其是指一种背光模块中导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物。

背景技术

透明热可塑性树脂之中，以甲基丙烯酸酯系树脂的光穿透性优，具机械强度特性，以往使用于多数的照明用途。又最近亦使用于显示装置等背光模块用导光板。特别是近年来显示装置的高辉度、大型化、薄型化的强烈要求下，以更明亮、更大、更薄的商品概念，继续开发发光装置，其中，对于导光板的辉度有更高要求。一般而言，为得到高辉度导光板，于光线投入导光板至射出导光板时，应尽可能减少导光板内的光损失，为满足此要求，导光板尽可能减低其中的杂质或其它添加剂的添加，但仅是如此，仍无法满足导光板对于高辉度的要求。

一般而言，无机扩散剂微粒子多用于光扩散板的用途，例如日本特开平9-31288，虽然可以得到均匀的发光面，但会造成光穿透率减低，辉度亦会下降。但近来的研究发现，添加微量的扩散剂微粒子于导光板，可提高导光板的辉度。通常使用无机扩散剂微粒子，虽然只需少量的添加，但因为较不易均匀分散，容易产生辉度不均一，辉度无法有效提高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物。

为实现上述目的，本发明提供的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其包含：

甲基丙烯酸酯系树脂(A)；

无机微粒子(B)；及

滑剂(C)；

其中，该无机微粒子(B)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的0.05～20ppm，该滑剂(C)熔点为40～85℃，含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的50～3000ppm，且该甲基丙烯酸酯系树脂(A)含有重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物2～8重量％。

所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该无机微粒子(B)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的0.1～15ppm。

所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该无机微粒子(B)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的0.3～4ppm。

所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该甲基丙烯酸酯系树脂(A)含有重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物3～6.5重量％。

所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该滑剂(C)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的200～800ppm。

所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该滑剂(C)熔点为45～80℃。

所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该无机微粒子(B)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的X(ppm)，该甲基丙烯酸酯系树脂(A)含有重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物的含量为Y(重量％)，X/Y＝0.03～3.0。

所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，X/Y＝0.05～2.0。

所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该甲基丙烯酸酯系树脂(A)是以连续溶液聚合法制得。

所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该导光板是以押出成形法制得。

由本发明的实施，可获得高辉度且辉度均一的导光板。

附图说明

图1是利用本发明制得导光板进行平均辉度与辉度均齐度测定时的设置状态示意图。

附图中主要组件符号说明：

冷阴极灯管1

导光板3

光反射板4

上、下扩散膜5

亮度增强膜6

具体实施方式

本发明的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物包含甲基丙烯酸酯系树脂(A)、无机微粒(B)及滑剂(C)；其中，该无机微粒子(B)含量为占甲基丙烯酸酯系树脂(A)的0.05～20ppm，该滑剂(C)熔点为40～85℃，含量为占甲基丙烯酸酯系树脂(A)的50～3000ppm，且该甲基丙烯酸酯系树脂(A)含有重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物2～8重量％，由上述组成搭配，可得到高辉度且辉度均一的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物。

本发明的甲基丙烯酸酯系树脂(A)是由甲基丙烯酸酯系单体为主成份聚合而得，较佳为具有甲基丙烯酸甲酯70～100重量％与可共聚合单体0～30重量％，更佳为具有甲基丙烯酸甲酯90～100重量％与可共聚合单体0～10重量％进行共聚合而得到。可共聚合单体例如：甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸三环癸酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯甲酯等的甲基丙烯酸酯类、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸三环癸酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苯甲酯等的丙烯酸酯类、甲基丙烯酸、丙烯酸等的不饱和酸类、马来酸酐、马来酰亚胺及苯乙烯等，但不限于此等。前述可共聚合单体以甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯等为较佳。又，此等单体可单独使用，亦可混合2种或2种类以上而使用。

本发明所使用的无机微粒子(B)的具体例，例如：BaSO₄、TiO₂、Al₂O₃、CaCO₃、MgSO₄、Mg(OH)₂等为代表，但不以此为限，其平均粒径为0.05～15μm，且以0.12～5μm为佳，并且特别适合为0.15～1.0μm。该微粒子的平均粒径是以粒子计数法测定的数目平均粒径。

又，无机微粒子(B)的添加量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的0.05～20ppm，以0.1～15ppm为较佳，0.3～4ppm为更佳。无机微粒子(B)的添加量不满0.05ppm时无法提升导光板的辉度，超过20ppm时，导光板的色相变差。

上述的微粒子(B)具体例，其中，以Al₂O₃折射率为1.7～1.8，TiO₂折射率为2.3～2.6，对于提高导光板的辉度有不错的效果，特别是TiO₂的效果最佳。唯单纯地添加此种无机微粒子于甲基丙烯酸酯系树脂中，对于高辉度及辉度均一度的效果不佳，因此，本发明为解决此问题，尚需配合另外两种条件，即，包含熔点40～85℃的滑剂(C)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的50～3000ppm，及甲基丙烯酸酯系树脂(A)含有重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物2～8重量％，方能制得高辉度且辉度均一的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物。

本发明所使用的滑剂(C)需为熔点40～85℃的滑剂，较佳为45～80℃，若熔点高于85℃，则无法得到高辉度且辉度均一的导光板；若熔点低于40℃，则经由押出、切割所得到的颗粒状树脂中易有气泡使得所制成的导光板的辉度不佳。本发明所使用滑剂(C)的具体例如十八醇(stearyl alcohol)等的高级醇、硬脂酸(stearic acid)等的高级脂肪酸、或单硬脂酸甘油酯(glyceryl monostearate)等的脂肪酸酯等。前述滑剂(C)的添加量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的50～3000ppm，较佳为120～2000ppm，更佳为200～800ppm，当滑剂(C)含量不满50ppm，则无法制成高辉度且辉度均一的导光板；若滑剂(C)含量超过3000ppm，则所制得的甲基丙烯酸酯系树脂组成物的色相变差，亦无法得到高辉度的导光板。

且，发明人研究发现，特定含量的甲基丙烯酸酯系树脂(A)的低分子量聚合物存在，可制得本发明高辉度且辉度均一的导光板，其作用机构不甚明确，但发明人等推测可能与有助于无机微粒子的分散性有关，即，当甲基丙烯酸酯系树脂(A)中，重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物含量不满2重量％，则无法制得高辉度的导光板；当低分子量聚合物含量超过8重量％，则导光板的耐热性不佳；重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物含量更佳为3～6.5重量％，最佳为4～6重量％。前述低分子量聚合物包含甲基丙烯酸酯系树脂为主成分聚合而得的聚合物，较佳地相同于甲基丙烯酸酯系树脂(A)的成分。

又，令无机微粒子(B)的含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的X(ppm)，甲基丙烯酸酯系树脂(A)中，重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物含量为Y(重量％)，X/Y＝0.03～3.0，更佳为0.05～2.0。当X/Y在0.03～3.0的范围内，则所制成的导光板的高辉度更为理想。

本发明的甲基丙烯酸酯系树脂(A)的制造方法，可使用悬浊聚合法、乳化聚合法、连续块状聚合法或连续溶液聚合法等任一种聚合方法制得。

本发明基于大量生产及操作便利性的观点，较佳地使用连续溶液聚合法，本发明的连续溶液聚合法是将原料单体(例如甲基丙烯酸酯系单体等)，与溶剂以及视需要而选的聚合起始剂、分子量调节剂等连续地加入反应器中聚合，聚合而得的聚合物，溶剂则连续地从反应器中取出，经去挥发步骤而得甲基丙烯酸酯系树脂。其所使用的溶剂系具有较原料树脂的单体(例如甲基丙烯酸甲酯单体及/或可共聚合单体)还高的沸点，例如：甲苯、二甲苯、乙基苯、二乙基苯等的芳香族化合物、辛烷、癸烷等的脂肪族化合物、萘烷等的脂环族化合物、醋酸丁酯、醋酸戊酯等的酯类、1，1，2，2-四氯乙烷等的碱化合物。其中以甲苯、二甲苯、乙基苯具有适当的沸点，于脱气时负荷少，又，对聚合物较无不良影响故为较佳的选择。溶剂量是依溶剂的沸点而异，但依据聚合时的全混合物的重量，宜为50重量％以上，更佳为55重量％以上。

于连续溶液聚合法所使用的聚合起始剂，可在聚合温度下活性分解，并产生自由基的聚合起始剂。例如，过氧化二第三丁基、过氧化双苯异丙基、过氧化甲基乙基酮、二第三丁基过酞酸酯、二第三丁基过苯甲酸酯、第三丁基过乙甲酸酯、2，5-二甲基-2，5-二(过氧化第三丁基)己烷、1，1-双(过氧化第三丁基)-(3，3，5-三甲基)环己烷、1，1-双(过氧化第三丁基)环己烷、过氧化二第三戊基、过氧化苯甲酰基、氢过氧化异丙苯、过氧化月桂基、偶氮双异丁醇二乙酸酯、1，1’-偶氮双环己烷腈、2-苯基偶氮2，4-二甲基-4-甲氧基戊腈、2-氰2，2-丙基偶氮甲酸、2，2’-偶氮双异丁腈等。此等聚合起始剂的使用量依据全反应单体混合物的重量，较佳为0.001～1重量％，更佳为0.01～0.2重量％。

本发明所使用的分子量调节剂主要为硫醇类，例如：正丁基硫醇、异丁基硫醇、正辛基硫醇、正十二碳烷基硫醇、第三丁基硫醇、第二十二碳烷基硫醇、苯基硫醇、硫甲醇、硫乙酸酯与其酯及乙二硫醇等。此等分子量调节剂的使用量依据全反应单体混合物的重量，较佳为0.001～0.8重量％，更佳为0.01～0.35重量％。

反应槽可使用附有双螺旋或桨型搅拌叶的搅拌装置。使单体混合物溶液连续供给至反应槽，于70～160℃的温度下进行聚合反应，单体的转化率在40～90％。

依前述聚合反应所得的聚合物溶液，经去挥发而取出聚合物。去挥发装置可使用附有多段排气孔的押出机或脱挥发槽等。较佳地是使聚合物溶液以预备加热器等加热至200～290℃的温度，再以200～270℃，20～100Torr在真空下的脱挥发槽脱挥而得熔融态甲基丙烯酸酯系树脂(A)的树脂原料，然后将甲基丙烯酸酯系树脂(A)的树脂原料以熔融状态送至押出机，并添加无机微粒子及滑剂，进一步经模头押出条状物，再冷却切粒而得颗粒状的甲基丙烯酸酯系树脂组成物。

本发明除了添加无机微粒子及滑剂之外，亦可视需要添加紫外线吸收剂、荧光剂、抗氧化剂、可塑剂及颜料等。

利用本发明的甲基丙烯酸酯系树脂组成物制作为树脂板(导光板)时，基于大量生产及操作便利性的观点，以押出成形法制造为较佳，即，前述所制得的甲基丙烯酸酯系树脂组成物于押出机内混合熔融，从T模头押出，依序通过经具有温度调节的3～5根抛光辊之间而成形为平板状，使其成形板通过导引辊的上而以拉引辊一面拉引一面冷却、固化，于横宽方向与流动方向切割成特定的长度，可得到树脂押出板的制品。另，可由调节抛光辊之间隙与拉引速度而制造所要的厚度，一般导光板为2～15mm厚的树脂押出板。

【平均辉度与辉度均齐度的测定方法】

利用前述押出制得树脂板，其背面经由网点印刷后成为导光板，并将该导光板如图1所示状态设置，其中，将导光板3的两侧分别设置冷阴极灯管1，导光板尺寸为19”，导光板3的下方有一光反射板4，上方依序平行设置上、下扩散膜5、及亮度增强膜(BEF)6，冷阴极灯管1点亮的后于距离导光板上方50cm处放置Konica Minolta公司制的辉度计CS-1000，设定取得81点的辉度并得到其算数平均值，即为平均辉度(nds)。又此81点的最小值与最大值的比值即为辉度均齐度(％)。

【低分子量聚合物含量】

将所制成的甲基丙烯酸酯系树脂组成物溶于四氢呋喃(简称THF)中，再以凝胶透析方法(简称GPC)采用聚苯乙烯为分析标准，依以下的条件测定：

管柱：KD-806M

检出器：RI-410，UV-486

移动相：THF(流速1.0c.c./min)

由GPC分析的结果，分子量2,000～600,000的甲基丙烯酸酯系树脂(A)讯号的积分总面积当作100％，可算出其中2000～20000的低分子量聚合物的积分面积所占的比例，即为甲基丙烯酸酯系树脂(A)中的重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物的含量(重量％)。

合成例1、甲基丙烯酸酯系树脂(A1)的合成

甲基丙烯酸甲酯97重量份、丙烯酸甲酯3重量份、正十二烷基硫醇0.25重量份、2，2′-偶氮双异丁腈0.15重量份及甲苯200重量份混合后，连续地送入一反应槽进行连续式溶液聚合反应。该反应槽具有热媒油循环的夹层，反应温度维持在100℃，压力为600Torr。反应槽内充分搅拌使各成分均匀混合，并将聚合物溶液加热至265℃后于减压下连续送入附脱气口的脱气押出机，真空度维持在100Torr，将聚合物溶液脱挥的后，可得熔融态甲基丙烯酸酯系树脂(A1)。

合成例2、甲基丙烯酸酯系树脂(A2)的合成

甲基丙烯酸甲酯97重量份、丙烯酸甲酯3重量份、正十二烷基硫醇0.27重量份、2，2′-偶氮双异丁腈0.17重量份及甲苯200重量份混合后，连续地送入一反应槽进行连续式溶液聚合反应。该反应槽具有热媒油循环的夹层，反应温度维持在100℃，压力为600Torr。反应槽内充分搅拌使各成分均匀混合，并将聚合物溶液加热至265℃后于减压下连续送入附脱气口的脱气押出机，真空度维持在100Torr，将聚合物溶液脱挥的后，可得熔融态甲基丙烯酸酯系树脂(A2)。

合成例3、甲基丙烯酸酯系树脂(A3)的合成

甲基丙烯酸甲酯97重量份、丙烯酸甲酯3重量份、正十二烷基硫醇0.4重量份、2，2′-偶氮双异丁腈0.25重量份及甲苯200重量份混合后，连续地送入一反应槽进行连续式溶液聚合反应。该反应槽具有热媒油循环的夹层，反应温度维持在122℃，压力为600Torr。反应槽内充分搅拌使各成分均匀混合，并将聚合物溶液加热至265℃后于减压下连续送入附脱气口的脱气押出机，真空度维持在100Torr，将聚合物溶液脱挥的后，可得熔融态甲基丙烯酸酯系树脂(A3)。

[合成例4]甲基丙烯酸酯系树脂(A4)的合成

甲基丙烯酸甲酯97重量份、丙烯酸甲酯3重量份、正十二烷基硫醇0.08重量份、2，2′-偶氮双异丁腈0.08重量份及甲苯200重量份混合后，连续地送入一反应槽进行连续式溶液聚合反应。该反应槽具有热媒油循环的夹层，反应温度维持在80℃，压力为600Torr。反应槽内充分搅拌使各成分均匀混合，并将聚合物溶液加热至265℃后于减压下连续送入附脱气口的脱气押出机，真空度维持在100Torr，将聚合物溶液脱挥之后，可得熔融态甲基丙烯酸酯系树脂(A4)。

实施例1

将合成例1所制得的甲基丙烯酸酯系树脂(A1)以熔融状态送至押出机，并添加平均粒径0.2μm的TiO₂ 3ppm及十八醇440ppm，经押出混合而从模头呈条状押出，水冷，切粒而得到本发明的甲基丙烯酸酯系树脂组成物。该甲基丙烯酸酯系树脂组成物以GPC测得重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物含量为4.7重量％，X/Y＝0.64。

将所制得的颗粒状甲基丙烯酸酯系树脂组成物以导光板押出机押出导光板。押出机温度190～260℃，模唇开度8mm的T模头以900kg/小时的吐出量、经押出而通过4根抛光辊而得押出板。将押出板裁切成所定的尺寸并经网点印刷后即可得到导光板，其辉度为6378nds，辉度均齐度为78.4％。

实施例2～5及比较例1～6

同实施例1的操作方法，不同之处是改变甲基丙烯酸酯系树脂(A)的种类、滑剂(B)及无机微粒子(C)的种类及添加量，其GPC测得重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物含量，X/Y、平均辉度及辉度均齐度的评价结果载于表1。

表1实施例与比较例的组成比例、X/Y、平均辉度及辉度均齐度的评价结果

简称中文名称英文名称

MMA 甲基丙烯酸甲酯 methyl methacrylate

MA 丙烯酸甲酯 methyl acrylate

BS 硬脂酸丁酯 butyl stearate(熔点＜40℃)

EBA 乙撑双硬酯酰铵 ethylene bis stearyl amide(熔点＞85℃)

Claims

1、一种导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其包含：

甲基丙烯酸酯系树脂(A)；

无机微粒子(B)；及

滑剂(C)；

其中，该无机微粒子(B)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的0.05～20ppm，该无机微粒子(B)的平均粒径为0.05～15μm；该滑剂(C)熔点为40～85℃，含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的50～3000ppm，且该甲基丙烯酸酯系树脂(A)含有重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物2～8重量％。

2、如权利要求1所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该无机微粒子(B)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的0.1～15ppm。

3、如权利要求2所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该无机微粒子(B)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的0.3～4ppm。

4、如权利要求1所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该甲基丙烯酸酯系树脂(A)含有重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物3～6.5重量％。

5、如权利要求1所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该滑剂(C)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的200～800ppm。

6、如权利要求1所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该滑剂(C)熔点为45～80℃。

7、如权利要求1所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该无机微粒子(B)含量为甲基丙烯酸酯系树脂(A)重量的Xppm，该甲基丙烯酸酯系树脂(A)含有重量平均分子量2000～20000的低分子量聚合物的含量为Y重量％，X/Y＝0.03～3.0。

8、如权利要求7所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，X/Y＝0.05～2.0。

9、如权利要求1所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该甲基丙烯酸酯系树脂(A)是以连续溶液聚合法制得。

10、如权利要求1所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该导光板是以押出成形法制得。

11、如权利要求1所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该无机微粒子(B)的平均粒径为0.12～5.0μm。

12、如权利要求1或11所述的导光板用甲基丙烯酸酯系树脂组成物，其中，该无机微粒子(B)的平均粒径为0.15～1.0μm。