TW201007217A - Resin composition and light diffusion plate with thermal resistance and impact resistance - Google Patents

Description

201007217 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種具有料、抗衝擊性質之樹脂組 成物及樹脂板和光擴散板，其尤指一種使用於液晶電視之 直下式背光模組之光擴散板，其係揭露一具有耐熱、抗衝 擊性質之樹脂組成物，以避免光擴散板在運輸過程中之損 傷，以及因耐熱性不足所造成之軟化變形，以提昇產品= 品質以及增加材料之壽命。 ® 【先前技術】 隨著數位電視的普及，近幾年在顯示器的競爭中，液 晶顯示器一直是受到高度重視，並且具有高度的成長性。 液晶顯示器的成像是依據電場的開關而驅動出所顯現的晝 面，液晶面板本身並不會發出光線，需藉由背光模組來提 供顯示器光源。一般而言’應用在大尺寸的液晶顯示器上 均為直下式光源，直下式背光源可以藉由燈管的增加，與 Φ 擴散元件的設計來達到高亮度與均勻光源的要求。而為了 達到均勻光源的要求，直下式背光模組會使用擴散板作為 將光線均勻發散的重要元件。 所謂的擴散板就是以光線擴散為最主要之功能，利用 所添加光擴散劑種類以及折射率不同的改變，使光線在擴 散板間反覆的折射來將光線均勻分布，藉此來達到相當良 好的效果。 早期的擴散板主要可由透明的聚甲基丙烯酸甲酉旨 (PMMA)、聚苯乙烯共聚物（MS)或聚碳酸酯（pc)之單一成分^ 4 201007217 基材，並在透明的基材内添加光擴散微粒子，以達到擴散光 線呈現均勻化的目的。 如本國專利證書第丨2 3 3 9 3 5號之發明專利「樹脂組成 物及其成形品與積層板」’該樹脂組成物及其成形品包含 1〇〇重量份的甲基丙烯酸甲酯類樹脂（PMMA)或苯乙烯類樹 脂（MS)、0.1〜20重量份的光擴散劑、0.0005〜〇·ι重量份 由2_(1_芳基亞烷基）丙二酸酯類及草酸縮苯胺類中選出的 紫外線吸收劑，以及〇』〇〇1〜〇·01重量份的螢光劑，其係 • 以特定含量的螢光劑搭配紫外線吸收劑，以提高該樹脂組 成物的耐久性以及耐黃變性。 其中以ΡΜΜΑ為材質的光擴散板，主要的優點是良好的 • 光學透過率及耐黃變性，但ΡΜΜΑ材料的基本吸水率為 〇.3~0.4%，因此應用於大尺寸顯示器上會有翹曲以及尺寸安 定性不佳等缺點。 以MS及PC為材質的擴散板，在光線透過率上約略低 ,2〜3% ’但PC在耐溫性' 抗衝擊強度及尺寸安定性上有極佳 的表現仁其主要的缺點是MS及PC在紫外光波長範圍下的 光，射下，會有黃化的問題，因此若以PC為擴散板在冷陰極 燈e (CCFL)長0夺間照射下，會有逐漸黃化而導致面板的色溫 及色差的問題產生。此問題則成為pc材質的擴散板無法廣泛 被運用的主要原因。 再者，早期的擴散板材質（聚曱基丙烯酸甲酯、甲基丙 烯酉夂甲ia |乙稀共聚合物、聚碳酸醋）在顯示器朝向低成 本的趨勢下，已經不符合使用需求。近年來，由於聚苯乙 5 201007217 稀的比重低、尺寸變化率小、光學性質優I因此藉由更 改擴散板的材質為聚苯乙烯的使用，來達到符合需求及降 低成本的要求。但聚苯乙稀材質的機械性質及时熱性不如 聚甲基丙稀酸甲醋和聚碳酸醋，戶斤以一般當液晶顯示器組 .裝完成後，皆會模擬運送過程中所產生的影響，而對液晶 顯示器進行不同軸向的振動測試及落下測試，因此應用聚 苯乙烯材質之擴散板在落下測試中，會造成光擴散: 裂。 另外，由於顯示器元件所提供的光源亮度越來越高， 以及薄型化的需求，其CCFL燈管與光擴散板間的間距越 來越近受到的溫度亦越來越高’因此聚苯乙烯的耐熱 溫度已不符需求。 再者，為改善上述光擴散板的耐久性，既有方法是添 加紫外線吸收劑，然而，為了提升耐久性而大量添加紫外 線吸收劑，則會令穿透或反射於該光擴散板的光變黃，而 影響光擴散板的光學性質。 【發明内容】 本發明人有鑑於既有光擴散板的基材材質以及紫外線 吸收劑之添加量皆有改善之必要，因此經過不斷的研究以 及無數次的試驗之後’終於發明出此具有耐熱、抗衝擊性 質之樹脂組成物及樹脂板和光擴散板。 本發明之主要目的係在於提供一種具有耐熱、抗衝擊 性質之樹脂組成物’使得利用該樹脂組成物所製得的樹脂 板和光擴散板具有良好的耐熱性、抗衝擊性，且可避免穿 201007217 透光偏黃。 為達上述目的’本發明係關於一種具有耐熱、 _ ”、、、抗衝擊 性質之樹脂組成物，其係包括： 一樹脂混合體，其係包括佔該樹脂混合體5〇〜99 9wt。/ 的聚笨乙烯類樹脂以及〇. 1〜50wt%的聚碳酸酯類樹於. 一光擴散劑，其重量係該樹脂混合體 β祖 < 重量的 0.1 〜20wt% ; 一螢光增白劑’其重量係該樹脂混合體之重量的 0.00001〜0_02wt%。 較佳的是，該樹脂混合體係由聚苯乙烯類樹脂和聚碳 酸酯類樹脂熔融混練而成者。 較佳的是，該光擴散劑為有機聚合物或無機聚合物， 聚苯乙烯（PS)、壓克力（PMMA)、二氧化矽（Si〇2)、矽^樹脂 (Silicone)、或於所屬領域中具有通常知識者可知效果等同於上1 聚合物的材質。 較佳的是，該光擴散劑包括複數微粒，該微粒之平均 粒徑為0.5〜50微米（yt/m)。 本發明尚關於-種樹脂板，其係包括以上述樹脂組成 物所製成的板體，該板體厚度為〇·6〜6毫米（mm卜 較佳的是，該樹脂板尚包括至少一紫外線吸收層，1 係設置於該板體之至少一面，該紫外線吸收層包括 97.9〜99.989竭樹脂基材、0_0卜2赠〇的紫外線吸收劑以 及0.001〜0.1wt%的抗氧化劑，該樹脂基材係選自於由聚 苯乙稀（ps)、聚甲基丙稀酸甲醋_聚苯乙稀共聚物（Ms)、聚 201007217 碳酸脂（PC)以及聚曱基丙烯酸曱酯（PMMA)所組成之群組，該 紫外線吸收劑係苯基疊氮（Benzotriazole)或二苯曱酮 (Benzophenone)。 其中，該抗氧化劑可為受阻紛（Hindered Phenol)、亞 磷酸酯（Phosphite)、硫醚（Thioether)等。 較佳的是’該樹脂板具有一紫外線吸收層，其係設置於 該板體之一面’且該紫外線吸收層以及板體之厚度比為 之間。 較佳的是，該樹脂板具有二紫外線吸收層，其係分別設 置於該板體的二對向面’且其厚度比為 0.05/99/0·05〜1/2/1 (紫外線吸收層/板體/紫外線吸收層）。 最佳的是，該板體以及紫外線吸收層係以共押出製程 所製備。 本發明又關於一種應用於顯示器元件之光擴散板，其 係利用上述樹脂板所製成。 φ 既有樹腊組成物皆係以一種特定的樹脂作為基質，而 本發明利用聚苯乙烯類樹脂以及聚碳酸酯類樹脂熔融混練 成藉由聚苯乙烯之低成本的優勢，加上聚碳酸酯類樹 曰的间熱變形溫度（HD丁。彳扣〜彳45它）以及良好的耐衝擊 藉此提尚由該樹脂組成所製得之樹脂板以及光擴散板 的耐熱性以及耐衝擊性。 再者利用樹脂組成物所製成的樹脂板亦可在板體的 面增加紫外線吸收層’以避免該光擴散板產生黃化 的情形，以增加其耐用性。 201007217 【實施方式】 在本發明中，樹脂組成物係為包含5〇〜99 9重量百分 比的聚苯乙烯類樹脂和0^40重量百分比的聚碳酸脂類樹 脂，具體而言，聚苯乙烯類樹脂的折射率約159,而聚碳酸 脂類樹脂約1.59，兩者以本發明所揭示的特定含量，藉由 機械攪拌機混合後，再以單軸或雙軸押出機熔融混練，其 混合後所成形的樹脂板由於兩者折射率相同，而不會影響 其樹脂組成物的透明度。 本發明藉由聚碳酸脂類樹脂具有較高的熱變形溫度 (HDT=130〜145°C)及好的耐衝擊性，以及聚苯乙烯類樹脂 具有較低之材料成本’使兩者混合之樹脂組成物可藉由調 整聚碳酸脂類樹脂的重量百分比來調整樹脂組合物熱變形 溫度及耐衝擊性。 若聚笨乙烯類樹脂含量不到50重量百分比，則會增加成 本，而當其含量高於99.9重量百分比，則樹脂組成物的強 度及耐熱性則會不足。 其添加的光擴散劑可以為 以聚笨乙烯類樹脂及聚碳 在本發明的樹脂組成物中 有機或無機聚合物的光擴散劑 為基準，該光擴散劑 ’其所含之光擴散微 酸脂類樹脂混合之樹脂混合體含量作 的含量係基準的〇1~20重量百分比 粒的平均粒徑在0.5~50um之間。 在本發明的樹脂組成物中，因聚笨乙烯類樹脂以及聚 =酸脂類樹脂互相混合雖不會影響其透明冑，但會增加樹 脂組成物之黃色度（Ye丨丨。w |ndex)，故本發明中之樹脂組成 201007217 物中更包含一螢光增白劑（Fluorescent)，若以聚苯乙烯類 樹脂及聚碳酸脂類樹脂混合之樹脂混合體含量為基準，則 螢光增白劑的含量係基準的0.00001〜〇.〇2Wt〇/。。 再者，為進一步提升本發明樹脂組成物的对光性，則 在此樹腊缸成物成形之板體的至少一面上，設置一紫外線 吸收層，此紫外線吸收層中的紫外線吸收劑係由苯基疊氮 (Benzotriazole)或二苯甲酮（Benzophenone〉搭配抗氧化劑 使用。完整的光化學反應分為起始、傳遞 '支鏈成長、和 終止等四個階段，每個階段皆會產生R . 、R〇〇 · 、R〇 . 和0H·不同之自由基以及R00H之過氧化物，而自由基 的形成也是引發後續一連串光反應的重要關鍵。本發明係 以苯基疊氮（Benzotriazole)或二苯甲酮（Benzophenone)作 為紫外線吸收劑來消滅自由基。 然而’如果為了提升财久性而大量添加紫外線吸收 劑’則會使樹脂板的透射或反射光變黃，為了解決此問題， 本發明中的紫外線吸收層係以苯基疊氮（Benzotriaz〇丨句或 二苯曱酮（Benzophenone)搭配抗氧化劑使用。抗氧化劑的 主要角色疋針對R· 、R〇〇. 、R0.和OH.等自由基加 以消滅’亦可針對r〇〇H過氧化物加以破壞，若以紫外線 吸收層為基準’則苯基疊氮（Benzotriazole)或二苯甲酮 (Benzophenone)為基準的〇.〇1〜2重量百分比，抗氧化劑 則為基準的0.001〜〇.1重量百分比。 該抗氡化劑可為受阻紛（Hindered Phenol)、亞磷酸酯 (Phosphite)、硫醚（Thi〇ether)等。 201007217 其紫外線吸收層的樹脂基材可以為聚苯乙烯（pS)、聚 甲基丙嫦酸甲醋-聚.笨乙稀共聚物（MS)、聚碳酸脂（ρ〇）或聚 甲基丙稀酸曱酯（PMMA)。 本發明之樹脂組成物成形之樹脂板，其厚度為〇 6~6mm。 當樹脂組成物成形之板體之一面上具有紫外線吸收層，則該紫外 線吸收層與板體之厚度比為1/99〜1/2 ;當樹脂組成物成形之板體 兩面皆設有紫外線吸收層，則其厚度比為 0.05/99/0.05〜1/2/1(紫外線吸收層/板體/紫外線吸收層）。 實施例 以下實施例係以例示的方式呈現，以讓所屬於本發明之 領域中具有通常知識者能夠更了解本案之技術特徵，且能據 以實施本發明，並非有意限制本發明之範鳴。 1 ·各比例之樹脂組成物添加螢光增白劑之效果 首先，使用混合機混合下列原料： A : 1 〇〇重量百分比之聚苯乙烯樹脂及聚碳酸脂樹脂（重 S比50/50之聚苯乙稀樹脂/聚碳酸脂樹脂的樹脂組成物） B : 1 00重量百分比之聚苯乙烯樹脂及聚碳酸脂樹脂（重 量比80/20之聚苯乙烯樹脂/聚碳酸脂樹脂的樹脂組成物） C:1 〇〇重量百分比之聚苯乙烯樹脂及聚碳酸脂樹脂（重 里比90/1 〇之聚苯乙烯樹脂/聚碳酸脂樹脂的樹脂組成物） 其中，A、B、C組成物添加有〇·〇〇5重量百分比之螢 光增白劑（Fluorescent White Agent)以分別作為實施例1、 2、3 ;無添加螢光增白劑者則為比較例1、2、3，如下表 11 201007217 / 一所示° j接著，使用押出機進行融熔混鍊，以將上述各組成物 製作厚度為2mm的樹脂板，所得之樹脂板的量測結果亦 呈現於表—。 例 1 〜3 樹脂組 成物 ^久m早 螢光增 白劑 义例卜3 t HDT(°C ) 治組成成j Aki(J/m) >和測言 X值 式結果 y值 實施例1 —A_ 0.005 118 20 〇 313 0 329 實施例2 -----~ B ---------- 0.005 ------- — 102 5.5 0.312 0.328 實施例3 ------- 0.005 97 4.85 0.312 0.328 比較例1 A ㈣ 118 20 0 315 〇 331 比較例2 PS 91 2 Q1 π m n ^9Q 比較例3 氺 ur PC \ -r ^ 〇,» - 140 50 0.313 w O s/ 0.329

、 又里々沈1尔1史用八I M UD^fO

Aki為抗爆指數（測量方法係使用ASTM D256)。 X值為色度X座標值（測量方法係使用J|SZ8722) y值為色度y座標值（測量方法係使用」丨SZ8722) 氺 氺 氺 在上述測試中，實施例1〜3的HDT及Aki皆比純PS 來得南’此外實施例1及比較例1中，由於實施例1有添 加螢光增白劑，因此所得之樹脂板之色度皆小於比較例1 而接近比較例2，如此則不會令反射光或透射光偏黃。 2.兩面具有不同成分之紫外線吸收層之板體的功能 D : 1〇〇重量百分比之聚苯乙烯樹脂及聚碳酸脂樹脂（重 量比80/20之聚苯乙烯樹脂及聚碳酸脂樹脂的樹脂組成物） Ε·1 :矽氧烷類聚合物顆粒 12 201007217 E-2 :丙烯酸類聚合物顆粒 F:螢光增白劑 G-1 : 100重量百分比之聚甲基丙烯酸曱酯-聚苯乙烯 共聚物（重量比99/1之聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯共聚物 /苯基疊氮（Benzotriazole)) G-2 : 100重量百分比之聚甲基丙烯酸曱酯-聚苯乙烯 共聚物（重量比99.9/0.1之聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯共 聚物/苯基疊氮（Benzotriazole)) G-3 : 100重量百分比之聚甲基丙烯酸甲酯·聚苯乙烯 共聚物（重量比99.85/0.1/0.05之聚曱基丙烯酸曱酯-聚笨 乙烯共聚物/苯基疊氮（Be nzotri azole)/抗氧化劑） 實施例4〜6及比較例4~7的成分係表示於表二。 首先’將樹脂組成物（D)及表二所示之各種類及重量百 分比之成分以混合機混合，接著’使用押出機進行融熔混 鍊，以樹脂組成物（D)為中間層’紫外線吸收層（G)為兩表 層’並以0_1mm/1.8mm/0.1mm之厚度比例製作厚2mm 的樹脂板’所得之樹脂板的量測結果如表三。 樹脂板的耐久性（△ 丫丨，即黃色指數）測試係使用 50mm*50mm的測試片，以紫外線燈（Q_UV Pane丨）於6(rc 之環境下連續照射500小時’並觀察其色度的變化，數值 越小，則變化程度越小，即耐久性越好。 13 201007217

表二實施例4~6以及比較例4〜7的組成成分 樹脂組成物D 紫外線吸收層 光擴散劑 螢光增白劑 紫外線吸收劑 光擴散劑 種類 重量百 分比 種 類 重量百 分比 種類 重量百 分比 種 類 重量百 分比 實施 例4 E-1 1 F 0.005 G-3 100 E-2 1 實施 例5 E-1 /E-2 1/0.5 F 0.005 G-3 100 E-2 1 實施 例6 E-2 4 F 0.005 G-3 100 E-2 1 比較 例4 E-1 1 F 0.005 - - 比較 例5 E-1 /E-2 1/0.5 F 0.005 G-1 100 E-2 1 比較 例6 E-1 1 " G-2 100 E-2 1 比較 例7 E-2 4 F 0.005 G-1 100 - - 14 201007217 表三實施例4〜6以严比琴—例4〜7的測試^果 亮度（cd/m2) ~Γ 實施例4 實施例5 實施例6 比較例4 比較例5 比較例6 比較例7

Φ 由表三之測試結果可知，實施{列4〜6的亮度皆明顯較 比較例4~7 # ,而且在耐久性（Δγ|)的測試中，亦能明顯 看出實施例4〜6的耐久性比比較例4〜7好。

如上所述，如果採用本發明，即可得到光擴散板之材 料的樹脂組成物，其可以使樹脂組成物具有良好的耐熱度 及耐衝擊性’且可提升對光的耐久性。 【圖式簡單說明】 無 【主要元件符號說明】 無 15

Claims (1)

1. 201007217 十、申請專利範圍： 1. 一種樹脂組成物，其係包括： 树月a 合體，其係包括佔該樹脂·混合體5〇»~99.9wt% 的聚本乙嫦類樹脂以及〇 _ 1〜5 0 wt%的聚碳酸醋類樹脂； 一光擴散劑，其重量係該樹脂混合體之重量的 〇·1〜20wt% ;以及 一螢光增白劑’其重量係該樹脂混合體之重量的 0.00001〜0.02wt%。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物，其中該 光擴散劑為有機聚合物或無機聚合物。 3·如申請專利範圍第1或2項所述之樹脂組成物，其 中該光擴散劑包括複數微粒，該微粒之平均粒徑為〇5~5〇 微米（"m)。 4 · 一種光擴散板，其係包括如申請專利範圍第1至 3項中任一項所述之樹脂組成物所製成的板體，其中該板 ^ 體厚度為0·6〜6毫米（mm)。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之光擴散板，其尚包括 至少一紫外線吸收層，其係設置於該板體之至少一面，該 紫外線吸收層包括97.9〜99.989wt%樹脂基材、〇.〇1〜2wt% 的紫外線吸收劑以及0.001〜〇.1wt%的抗氧化劑，該樹脂 基材係選自於由聚苯乙烯（PS)、聚曱基丙烯酸甲酯·聚苯乙 烯共聚物（MS)、聚碳酸脂（PC)以及聚甲基丙稀酸甲酯（pMMA) 所組成之群組，該紫外線吸收劑係苯基疊氮（Benzotriazole) 或二苯甲嗣（Benzophenone)。 16 201007217 6 ·如申請專利範圍第5項所述之光擴散板，其中該抗 氧化劑為受阻酚（Hindered Phenol)、亞磷酸酯（Phosphite) 或硫謎（Thioether)。 7 ·如申請專利範圍第5或6項所述之光擴散板，其中 該紫外線吸收層係設置於該板體之一面，且該紫外線吸收層以及 板體之厚度比為1/99〜1/2之間。 8 .如申請專利範圍第5或6項所述之光擴散板，其中 該紫外線吸收層係分別設置於該板體的二對向面，且紫外 線吸收層/板體/紫外線吸收層之厚度比為 0.05/99/0.05 〜1/2/1。 9 .如m利圍第7項所述之光擴散板，其中該板 體以及紫外線吸收層係以共押出製程所製成者。 i 〇.如中請專利範圍第8項所述之光擴散板，其中該 板體以及紫外線吸收層係以共押出製程所製成者。 十一、圖式： 17