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TWI698487B - 光擴散板及正下方型背光單元 - Google Patents

光擴散板及正下方型背光單元 Download PDF

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TWI698487B
TWI698487B TW107145267A TW107145267A TWI698487B TW I698487 B TWI698487 B TW I698487B TW 107145267 A TW107145267 A TW 107145267A TW 107145267 A TW107145267 A TW 107145267A TW I698487 B TWI698487 B TW I698487B
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岡部元彥
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日商惠和股份有限公司
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Abstract

本發明的目的在於提供能夠抑制在製造時瑕疵的產生、即使在被較薄地成形的情況下機械強度也優異的正下方型背光單元用的光擴散板。本發明為一種正下方型背光單元用的光擴散板，其具有樹脂基質和分散於該樹脂基質中的擴散劑，所述樹脂基質的主成分為聚碳酸酯系樹脂，利用凝膠滲透色譜法測定的所述聚碳酸酯系樹脂的聚苯乙烯換算的重均分子量Mw與數均分子量Mn之比Mw/Mn為1.8以上且3.2以下，所述聚碳酸酯系樹脂的所述重均分子量Mw為3.0×104 以上且6.5×104 以下。光擴散板的平均厚度適宜為0.1mm以上且1.0mm以下。

Description

光擴散板及正下方型背光單元
本發明涉及光擴散板及正下方型背光單元。
液晶顯示裝置用的背光使用LED。作為使用LED的背光的方式，已知邊緣型及正下方型兩種。邊緣型背光是在畫面的上下或左右直線狀地配置LED的背光，正下方型背光是在畫面的背面的整個表面二維地配置LED的背光。邊緣型背光無需在畫面的背面配置LED，因此能夠將液晶顯示裝置薄型化。另一方面，正下方型背光需要在畫面的背面配置LED的空間，但通過使用大量的LED，從而得到高亮度。
以往，正下方型背光被大型的液晶顯示裝置所採用，但隨著LED的小型化，也對在小型的液晶顯示裝置中的採用進行研究。在小型且薄的液晶顯示裝置中所採用的正下方型背光需要被薄型化的光擴散板。而且，對薄型化的光擴散板除要求光擴散性及透明性外還要求耐熱性及機械強度。
在一般的光擴散板中使用聚甲基丙烯酸苯乙烯、聚苯乙烯作為形成材料。然而，利用這些材料，在光擴散板的薄型化中無法得到充分的耐熱性及機械強度。為此，提出使用聚碳酸酯作為形成材料的光擴散板（專利文獻1）。專利文獻1的光擴散板是在黏均分子量為12000以上且不足15000同時分子量不足1000的低分子量含有率為2.5質量%以下的芳香族聚碳酸酯中加入有擴散劑的光擴散板，其尺寸穩定性、光學特性及機械強度優異。
專利文獻1的光擴散板是以成形為2mm左右的厚度作為主要著眼點所研究的光擴散板。然而，在要求更薄的光擴散板的情況下，需要對光擴散板的最佳的光學特性及機械強度進行進一步的研究。
另一方面，在光擴散板的成形中，在為了確保形成材料的流動性而不可避免地將光擴散板的成形溫度設定得較高的情況下，在光擴散板的內部產生來自未溶解物、變質物等的瑕疵，存在光擴散板的光學特性降低的可能性。考慮在溶解了光擴散板的形成材料的狀態下使用凝膠狀異物除去過濾器來分離這些瑕疵，但是，由於光擴散板含有擴散劑，因此難以選擇性地僅分離瑕疵。因此，還需要研究難以產生這些瑕疵的光擴散板的形成材料。
《現有技術文獻》 專利文獻1：日本特開2007-179018號公報
發明要解決的課題
本發明是基於這樣的情況而完成的發明，其目的在於提供能夠抑制在製造時瑕疵的產生且即使在被較薄地成形的情況下機械強度也優異的正下方型背光單元用的光擴散板。
用於解決問題的技術手段
為了解決上述課題而完成的發明為正下方型背光單元用的光擴散板，該光擴散板具有樹脂基質和分散於該樹脂基質中的擴散劑，上述樹脂基質的主成分為聚碳酸酯系樹脂，利用凝膠滲透色譜法測定的上述聚碳酸酯系樹脂的聚苯乙烯換算的重均分子量Mw與數均分子量Mn之比Mw/Mn為1.8以上且3.2以下，上述聚碳酸酯系樹脂的上述重均分子量Mw為3.0×104 以上且6.5×104 以下。
由於該光擴散板的樹脂基質的主成分為聚碳酸酯系樹脂，且該聚碳酸酯系樹脂的Mw為上述下限以上，因此即使在被較薄地成形的情況下，機械強度也優異。另外，由於該光擴散板的聚碳酸酯系樹脂的Mw為上述上限以下且Mw/Mn為上述下限以上，因此無需在高溫度下的成形，能夠選擇在製造時不易產生瑕疵的成形溫度。另外，聚碳酸酯系樹脂的低分子量成分在成形時容易劣化，聚碳酸酯系樹脂的高分子量成分在成形時容易變成未溶解物。由於該光擴散板的聚碳酸酯系樹脂的Mw/Mn為上述上限以下，因此低分子量成分及高分子量成分少。因此，該光擴散板能夠抑制在製造時來自聚碳酸酯系樹脂的低分子量成分及高分子量成分的瑕疵的產生。即，該光擴散板能夠抑制在製造時的瑕疵的產生，即使在被較薄地成形的情況下，機械強度也優異。在此，主成分表示含量最多的成分，例如表示含量為50質量%以上的成分。
該光擴散板的平均厚度適宜為0.1mm以上且1.0mm以下。由此，該光擴散板被較薄地成形且機械強度優異。
相對於上述樹脂基質100質量份，上述擴散劑的含量適宜為0.2質量份以上且10質量份以下，上述擴散劑的平均粒徑適宜為1.0μm以上且7.0μm以下。由此，該光擴散板能夠保持合適的擴散性。
該光擴散板的黃色度適宜為12以下。光擴散板的發黃是因成形時的樹脂的劣化而產生的。由於該光擴散板的黃色度為上述上限以下，因此由劣化少的樹脂形成。在此，黃色度表示依據JIS-K7373（2006）計算的值，其通過使用測色色差計對平均厚度為1.0mm的光擴散板求得三色刺激值（X、Y、Z）而得到。
為了解決上述課題而完成的另一發明的正下方型背光單元具備上述光擴散板。
該正下方型背光單元具備能夠抑制在製造時瑕疵的產生且即使在被較薄地成形的情況下機械強度也優異的上述光擴散板，因此能夠實現小型化。
發明效果
如以上說明的那樣，本發明的光擴散板能夠抑制在製造時的瑕疵的產生，即使在被較薄地成形的情況下，機械強度也優異。
以下，對本發明的光擴散板的實施方式進行詳細的說明。
［光擴散板］
該光擴散板為正下方型背光單元用的光擴散板，其被形成為厚度大致均勻的板狀。該光擴散板具有樹脂基質和分散於該樹脂基質中的擴散劑。該光擴散板是在使來自一個面的入射光向另一個面透射時通過利用樹脂基質中的擴散劑使該透射光擴散來實現出射光的均勻化的光擴散板。另外，雖然並無特別限定，但是該光擴散板適宜為擠出成形品，例如作為20英寸左右的液晶顯示裝置中的正下方型背光單元用的光擴散板被採用。
該光擴散板被形成得比一般的正下方型背光單元用的光擴散板薄。作為該光擴散板的平均厚度的下限，優選為0.1mm，更優選為0.2mm，進一步優選為0.3mm。另一方面，作為該光擴散板的平均厚度的上限，優選為1.0mm，更優選為0.9mm，進一步優選為0.8mm。若該光擴散板的平均厚度不足上述下限，則該光擴散板的機械強度不足，存在在加工時或可靠性試驗時等發生破裂的風險。相反，若該光擴散板的平均厚度超出上述上限，則存在該光擴散板未被充分薄型化的風險。
該光擴散板由劣化少的樹脂形成。光擴散板越接近透明或白色越優選，因此，作為該光擴散板的黃色度的下限，優選0。另一方面，作為該光擴散板的黃色度的上限，優選12，更優選11.7，進一步優選11.5。若該光擴散板的黃色度超過上述上限，則來自採用該光擴散板的背光的出射光變為黃色，因此液晶面板的輸出圖像變色為黃色，存在使顏色再現性變差的風險。
〈樹脂基質〉
形成該光擴散板的樹脂基質的主成分為聚碳酸酯系樹脂。作為聚碳酸酯系樹脂，採用直鏈聚碳酸酯系樹脂及支鏈聚碳酸酯系樹脂中的至少任一者。另外，在聚碳酸酯系樹脂中，從透明性、耐衝擊性、阻燃性、尺寸穩定性等的觀點出發，優選採用芳香族聚碳酸酯系樹脂。予以說明，樹脂基質只要為透明或半透明即可，也可以包含除主成分的聚碳酸酯系樹脂以外的樹脂。
作為相對於樹脂基質的聚碳酸酯系樹脂的含量的下限，優選90質量%，更優選93質量%，進一步優選95質量%。另一方面，上述含量的上限適宜為100質量%，但是，作為該上限，優選99質量%，更優選98質量%。若上述含量不足上述下限，則該光擴散板的機械強度不足，存在在加工時或可靠性試驗時等發生破裂的風險。相反，若上述含量超過優選的上述上限，則難以加入其他樹脂，存在使該光擴散板的設計自由度降低的風險。
作為樹脂基質的主成分的聚碳酸酯系樹脂是顯示高機械強度並且能夠選擇在製造時不易產生瑕疵的成形溫度的分子量。利用凝膠滲透色譜法（GPC）測定的聚碳酸酯系樹脂的聚苯乙烯換算的重均分子量Mw的下限為3.0×104 ，優選3.1×104 ，更優選3.2×104 。另一方面，上述重均分子量Mw的上限為6.5×104 ，優選6.4×104 ，更優選6.3×104 。若上述重均分子量Mw不足上述下限，則該光擴散板的機械強度不足，存在在加工時或可靠性試驗時等發生破裂的風險。相反，若上述重均分子量Mw超出上述上限，則產生在該光擴散板的製造時提高成形溫度的必要性，存在無法抑制在製造時的瑕疵的產生的風險。
另外，該聚碳酸酯系樹脂具有在製造時不易產生瑕疵的分子量分佈。利用GPC測定的聚碳酸酯系樹脂的聚苯乙烯換算的重均分子量Mw與數均分子量Mn之比Mw/Mn的下限為1.8，優選1.9，更優選2.0。另一方面，上述比Mw/Mn的上限為3.2，優選3.1，更優選3.0。若上述比Mw/Mn不足上述下限，則產生在該光擴散板的製造時提高成形溫度的必要性，存在無法抑制在製造時的瑕疵的產生的風險。相反，若上述比Mw/Mn超出上述上限，則聚碳酸酯系樹脂的低分子量成分及高分子量成分增加，因此存在無法抑制在該光擴散板的製造時來自低分子量成分及高分子量成分的瑕疵的產生的風險。
〈擴散劑〉
分散於樹脂基質中的擴散劑為透明或半透明的大致球狀的粒子，具有使樹脂基質中的透射光擴散的功能。作為擴散劑，採用例如矽酮珠、亞克力珠等有機粒子、二氧化矽等無機粒子。
作為相對於樹脂基質100質量份的擴散劑的含量的下限，優選0.2質量份，更優選0.3質量份，進一步優選0.5質量份。另一方面，作為上述含量的上限，優選10質量份，更優選8質量份，進一步優選7質量份。若上述含量不足上述下限，則存在無法使樹脂基質中的透射光均勻擴散的風險。相反，若上述含量超過上述上限，則該光擴散板的機械強度不足，存在在加工時或可靠性試驗時等發生破裂的風險。
作為擴散劑的平均粒徑的下限，優選1.0μm，更優選1.5μm，進一步優選2.0μm。另一方面，作為擴散劑的平均粒徑的上限，優選7.0μm，更優選6.0μm，進一步優選5.0μm。若擴散劑的平均粒徑不足上述下限，則存在無法得到充分的擴散性的風險。相反，若擴散劑的平均粒徑超出上述上限，則存在無法使樹脂基質中的透射光均勻擴散的風險。
［光擴散板的製造方法］
作為該光擴散板的製造方法，並無特別限定，例如可以採用具備以下工序的製造方法：通過用擠出成形裝置對樹脂材料和擴散劑進行混煉而製成顆粒的配混工序；和使用擠出成形裝置對配混工序後的顆粒進行擠出成形的工序。
（優點）
該光擴散板以樹脂基質作為聚碳酸酯系樹脂，並且將該聚碳酸酯系樹脂的Mw設為適當的下限以上，因此使機械強度優異。另外，該光擴散板將聚碳酸酯系樹脂的Mw設為適當的上限以下，並且將Mw/Mn設為適當的下限以上，因此在製造時無需高溫。因此，該光擴散板能夠選擇在製造時不易產生瑕疵的成形溫度。另外，該光擴散板將聚碳酸酯系樹脂的Mw/Mn設為適當的上限以下，因此低分子量成分及高分子量成分少。因此，該光擴散板能夠抑制在製造時來自低分子量成分及高分子量成分的瑕疵的產生。即，該光擴散板能夠抑制在製造時的瑕疵的產生，即使在被較薄地成形的情況下，機械強度也優異。
［其他實施方式］
此次公開的實施方式是在所有方面的例示，不應理解為限制性的內容。本發明的範圍並不限定為上述實施方式的構成，其意義在於包含被技術方案所公開且與技術方案的範圍等同的含義及其範圍內的所有變更。
在上述實施方式中，僅對光擴散板進行了說明，也可以為正下方型背光單元具備上述的光擴散板的構成。上述的光擴散板是能夠抑制在製造時的瑕疵的產生且即使在被較薄地成形的情況下機械強度也優異的光擴散板，因此正下方型背光單元能夠通過具備該光擴散板來實現小型化。
實施例
以下，利用實施例對本發明進行更具體的說明，但是本發明並不受以下實施例的限定。
［No.1～No.12的光擴散板］
利用擠出成形製作No.1～No.12的光擴散板。光擴散板的平均厚度設為1.0mm。將相對於樹脂基質的聚碳酸酯系樹脂的含量設為100質量%，將相對於樹脂基質100質量份的擴散劑的含量設為1質量份。另外，作為擴散劑，使用平均粒徑3.0μm的矽酮珠。關於光擴散板的成形溫度，採用使樹脂材料的流動性成為適合於擠出成形的流動性的溫度。聚碳酸酯系樹脂的Mw、聚碳酸酯系樹脂的Mw/Mn及光擴散板的成形溫度如表1所示。
［光擴散板的評價］
對所製作的No.1～No.12的光擴散板，測定黃色度及瑕疵的含有率，並且為了研究機械強度而進行了撓曲性試驗。這些結果如表1所示。
使用測色色差計而求得三色刺激值（X、Y、Z），並由該值利用依據JIS-K7373（2006）的計算而導出黃色度。
關於瑕疵的含有率，使用顯微鏡觀察具有200μm以上的長度的變色區域，將每1m2 的變色區域的數量設為瑕疵的含有率。
作為撓曲性試驗，採用以下方法：在外徑20mm的筒體的周圍180度地纏繞光擴散板，確認在光擴散板上是否發生破裂。予以說明，在表1中，將在光擴散板上未發生破裂的情況設為A，將在光擴散板上發生破裂的情況設為B。
《表1》
Figure 107145267-A0304-0001
就No.1～No.4的光擴散板而言，聚碳酸酯系樹脂的Mw為3.0×104 以上且6.5×104 以下，聚碳酸酯系樹脂的Mw/Mn為1.8以上且3.2以下。就No.1～No.4的光擴散板而言，確認到：黃色度為12以下，瑕疵的含有率為6以下，在撓曲性試驗中未發生破裂。即，No.1～No.4的光擴散板可以說是機械強度優異、抑制在製造時的瑕疵的產生的光擴散板。
就No.5～No.6的光擴散板而言，聚碳酸酯系樹脂的Mw不足3.0×104 。就No.5～No.6的光擴散板而言，確認到在撓曲性試驗中發生破裂。即，就No.5～No.6的光擴散板而言，由於聚碳酸酯系樹脂的Mw小，因此可以說機械強度不足。
就No.7～No.8的光擴散板而言，聚碳酸酯系樹脂的Mw超過6.5×104 。就No.7～No.8的光擴散板而言，確認到：黃色度超過12，瑕疵的含有率為131以上。即，就No.7～No.8的光擴散板而言，由於聚碳酸酯系樹脂的Mw大，因此可以說無法抑制在製造時的瑕疵的產生，在成形時還加劇樹脂的劣化。
就No.9～No.10的光擴散板而言，聚碳酸酯系樹脂的Mw/Mn不足1.8。另外，就No.11～No.12的光擴散板而言，聚碳酸酯系樹脂的Mw/Mn超過3.2。就No.9～No.12的光擴散板而言，確認到：黃色度超過12，瑕疵的含有率為12以上。即，就No.9～No.12的光擴散板而言，由於聚碳酸酯系樹脂的Mw/Mn未處於適當的範圍內，因此可以說無法抑制在製造時的瑕疵的產生，在成形時還加劇樹脂的劣化。
產業上的可利用性
本發明的光擴散板能夠抑制在製造時的瑕疵的產生，即使在被較薄地成形的情況下，機械強度也優異。因此，具備本發明的光擴散板的正下方型背光單元能夠實現小型化。
無。
無。
無。

Claims (4)

  1. 一種光擴散板，其是正下方型背光單元用的光擴散板，該光擴散板具有樹脂基質和分散於該樹脂基質中的擴散劑，所述樹脂基質的主成分為聚碳酸酯系樹脂，利用凝膠滲透色譜法測定的所述聚碳酸酯系樹脂的聚苯乙烯換算的重均分子量Mw與數均分子量Mn之比Mw/Mn為1.8以上且3.2以下，所述聚碳酸酯系樹脂的所述重均分子量Mw為3.0×104以上且6.5×104以下，該光擴散板係利用擠出成形而形成者，黃色度為12以下。
  2. 如請求項1所述的光擴散板，其中，平均厚度為0.1mm以上且1.0mm以下。
  3. 如請求項1或2所述的光擴散板，其中，相對於所述樹脂基質100質量份，所述擴散劑的含量為0.2質量份以上且10質量份以下，所述擴散劑的平均粒徑為1.0μm以上且7.0μm以下。
  4. 一種正下方型背光單元，其中，具備請求項1~3中任一項所述的光擴散板。
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