JP5671855B2 - 光学シート及び映像表示装置 - Google Patents
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Description
基材層11は、後で詳しく説明する光学機能シート層12を形成するための基材層としての層である。基材層11は、ポリエチレンテレフタレート(PET)を主成分とした材料で構成されることが好ましい。基材層11がPETを主成分とする場合、基材層11には、他の樹脂が含まれてもよい。また、各種添加剤を適宜添加してもよい。一般的な添加剤としては、フェノール系等の酸化防止剤、ラクトン系等の安定剤等を挙げることができる。ここで「主成分」とは、基材層を形成する材料全体に対して上記PETが50質量%以上含有されていることを意味する(以下、同様とする。)。
なお、性能に加え、量産性、価格、入手可能性等の観点からは、PETを主成分とする樹脂によって基材層11を構成することが好ましい。
光学機能シート層12は、映像光源側からの映像光の光路を制御するとともに、迷光や外光を適切に吸収する機能を有する層である。光学機能シート層12は、図1に示した断面を有して紙面奥/手前側に延在する形状を備える。すなわち、図1に表れる断面において断面が略台形である光透過部13、13、…と、該光透過部13、13、…の間に配置される光吸収部14、14、…とを備えている。図2に、図1に示した光学シート10のうち、光学機能シート層12の1つの光吸収部14とこれに隣接する光透過部13、13を拡大して示した。図1、図2及び適宜示す図を参照しつつ光学機能シート層12についてさらに説明する。
光透過部13、13、…は、光透過部として機能する部位で、図1及び図2に表れる断面において、略台形の断面を有する要素である。略台形断面における短い上底及び長い下底が光学シート10のシート面に沿う方向に配置されている。そして、略台形断面における長い下底が基材層11側に面する向きである。また、光透過部13、13、…は、屈折率がNpであり、光透過性を有する。このような光透過部13、13、…は、以下に説明する光透過部構成組成物を硬化させることによって構成することができる。なお、屈折率Npの値は特に限定されることはないが、適用する材料の入手性の観点等から1.49〜1.56であることが好ましい。
次に、光吸収部14、14、…について説明する。光吸収部14、14、…は、光透過部13、13、…の間に配置され、図1及び図2に表れる断面において略三角形断面を有する要素である。当該三角形断面の底辺に相当する面が光透過部13、13、…の上底間に並列されている。これにより光吸収部14、14、…の底辺、及び光透過部13、13、…の上底により光学機能シート層12の一方の面が形成されている。ここで、このとき当該三角形断面における斜辺は、光学機能シート層12のシート面の法線方向に対して0度以上10度以下の角度をなしていることが好ましい。なお、斜辺の角度が0度に近い場合は、実質三角形ではなく、台形または矩形となる。
また、図3(b)の例は2つの斜辺により構成されている例であるが、さらに多くの辺で折れ線状が構成されてもよい。
図1に戻って、バリア層21について説明する。バリア層21は、二以上の重合性不飽和結合を有する多官能アクリレートを含むバリア層構成組成物を硬化させることによって構成される。バリア層構成組成物は、光硬化型プレポリマー(P3)及び多官能アクリレートモノマー(反応性希釈モノマー)(M3)を主成分として含み、組成物の硬化(重合)を促進させるため、さらに重合開始剤(S3)を含有する。
H−(OCH2CH2)n−OR (1)
((1)式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基を、nは7〜25の整数を示す。)
図1に戻って、波長フィルタ層20について説明する。図1に示した光学シート10は、バリア層21に接するようにして波長フィルタ層20を備えている。波長フィルタ層20は、所定の波長の光の透過を抑制する機能を有する層である。透過を抑制されるべき波長は必要に応じて適宜選択することができるが、波長フィルタ層20の具体例としては、PDPから出射されるネオン線の透過を抑制する層、近赤外線の透過を抑制する層、紫外線の透過を抑制する層、色調を調整する層等を挙げることができる。以下に、近赤外線の透過を抑制する層(近赤外線吸収フィルタ)、ネオン線の透過を抑制する層(ネオン光吸収フィルタ)、色調を調整する層(色調調整フィルタ)、及び紫外線の透過を抑制する層(紫外線吸収フィルタ)について説明する。
近赤外線吸収フィルタとしては、近赤外線吸収剤を有する市販フィルム(例えば、東洋紡績社製、商品名「No.2832」)を用いることができる。また、近赤外線吸収色素を樹脂などに分散させた組成物を製膜したり、或いは該組成物を透明基材又は他の機能性フィルタ上に塗布し、必要に応じ乾燥、硬化処理等を経て形成したりしたものを用いることができる。
ネオン光吸収フィルタは、該ネオン光吸収フィルタを含む光学シートがPDPに貼合して用いられる際に、PDPから放射されるネオン光、即ちネオン原子の発光スペクトルを吸収するべく設置される。ネオン光の発光スペクトル帯域は波長550nm〜640nmの為、ネオン光吸収フィルタの分光透過率は波長550nm〜640nmにおいて50%以下になるように設計することが好ましい。ネオン光吸収フィルタは、少なくとも550nm〜640nmの波長領域内に吸収極大を有する色素として従来から利用されてきた色素(ネオン光吸収色素)を樹脂などに分散させた組成物を製膜したり、或いは該組成物を透明基材又は他の機能性フィルタ上に塗布し、必要に応じ乾燥、硬化処理等を経て形成したりすることができる。当該ネオン光吸収色素の具体例としては、シアニン系、オキソノール系、メチン系、サブフタロシアニン系もしくはポルフィリン系等を挙げることができる。また、当該ネオン光吸収色素を分散させる樹脂としては、上記近赤外線吸収色素を分散させる樹脂と同様のものを用いることができる。
色調調整フィルタは、PDPからの発光の色純度や色再現範囲、電源OFF時のディスプレイ色などの改善の為に光学シートの色を調整するためのものである。色調調整フィルタとしては、例えば、色調調整色素を樹脂などに分散させた組成物を製膜したり、或いは該組成物を透明基材又は他の機能性フィルタ上に塗布し、必要に応じ乾燥、硬化処理等を経て形成したりしたものを用いることができる。色調調整色素としては、可視領域である380nm〜780nmに最大吸収波長を有する公知の色素から、目的に応じて任意に色素を組み合わせて使用することができる。色調調整色素として用いることのできる公知の色素としては、特開2000−275432号公報、特開2001−188121号公報、特開2001−350013号公報、特開2002−131530号公報等に記載の色素が好適に使用できる。更にこのほかにも、黄色光、赤色光、青色光等の可視光を吸収するアントラキノン系、ナフタレン系、アゾ系、フタロシアニン系、ピロメテン系、テトラアザポルフィリン系、スクアリリウム系、シアニン系等の色素を色調調整色素として使用することができる。また、当該色調調整色素を分散させる樹脂としては、上記近赤外線吸収色素を分散させる樹脂と同様のものを用いることができる。
紫外線吸収フィルタとしては、例えば、紫外線吸収剤を樹脂などに分散させた組成物を製膜したり、或いは該組成物を透明基材又は他の機能性フィルタ上に塗布し、必要に応じ乾燥、硬化処理等を経て形成したりしたものを用いることができる。紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等の有機系化合物、微粒子状の酸化亜鉛、酸化セリウム等からなる無機系化合物からなるものが挙げられる。また、当該紫外線吸収剤を分散させる樹脂としては、上記近赤外線吸収色素を分散させる樹脂と同様のものを用いることができる。
図1では、バリア層21に接して波長フィルタ層20が備えられる形態を例示したが、本発明はかかる形態に限定されない。例えば、以下に説明するように、粘着剤層などを介してバリア層21上に波長フィルタ層20が備えられることもある。
次に、本発明の映像表示装置について説明する。本発明の映像表示装置は、上記本発明の光学シートと、プラズマディスプレイパネルとを備える。例えば、本発明の光学シートを、PDPの映像光出射側に配置し、プラズマテレビを構成することができる。具体的には、上記粘着剤層によってPDPの映像光出射側に本発明の光学シートを貼合することによって、本発明の光学シートをPDPの映像光出射側に配置することができる。
(1)光透過部構成組成物の調整
イソホロンジイソシアネート及びビスフェノールA−エトキシ変性アクリレートからなるウレタンアクリレートプレポリマー56質量部と、2−ヒドロキシエチルアクリレート4質量部と、フェノキシエチルアクリレート37質量部とを混合した組成物に、光重合開始剤として、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニル−ケトン3質量部を混合し、均一化して光透過部構成組成物を得た。
ピッチが51μmで開口幅(図1に示したx)が10μmで深さが69μmの溝を形成し得る賦形型ロールを準備した。この賦形型ロールとニップロールとの間に基材層となるPETフィルム(東洋紡績社製、A4300、厚み100μm)を送り込んだ。このPETフィルムの送り込みに合わせ、上で得られた光透過部構成組成物を賦形型ロールとPETフィルムとの間に供給装置から供給し、賦形型ロールおよびニップロール間の押圧力により、当該光透過部構成組成物をPETフィルム上に貼り合わせた。その後、そのPETフィルム側から高圧水銀灯により800mJ/cm2の紫外線を照射して光透過部構成組成物を硬化させ、光透過部を含む厚さが189±20μmであるシート(中間部材)を形成した。
ウレタンアクリレート33.6質量部、及び、エポキシアクリレート14.4質量部が混合されたプレポリマーに、反応性希釈モノマーとしてトリプロピレングリコールジアクリレート28質量部、及び、メトキシトリエチレングリコールアクリレート4質量部を加え調整した組成物に、光重合開始剤として、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン4質量部と、光吸収粒子として、平均粒径4.0μmのカーボンブラック含有アクリル架橋微粒子(ガンツ化成株式会社)16質量部とを混合して均一化し、光吸収部構成組成物を調整した。
上で得られた光吸収部構成組成物を供給装置から上記の中間部材上に供給した。また、ドクターブレードを用いて、中間部材上に供給した光吸収部構成組成物を中間部材に形成された略V字形状の溝(光透過部間の溝)内に充填するとともに、余剰分の光吸収部構成組成物を掻き落とした。その後、紫外線を照射して光吸収部構成組成物を硬化させ、硬化した光吸収部構成組成物によって光吸収部を形成した。
温度計、冷却管及び攪拌装置を備えたフラスコに、イソホロンジイソシアネート20質量部、及び、メトキシポリエチレングリコール(分子量400、東邦化学工業株式会社製、商品名:メトキシPEG400)5質量部を加え、40℃以下に保ちながら滴下ロートよりペンタエリスリトールトリアクリレート15質量部を20分かけて滴下した。その後、ペンタエリスリトールトリアクリレート15質量部、及び、触媒としてオクチル酸スズ0.0002部を加えて80℃に昇温し、2時間保温してウレタン化反応を続け、ウレタンアクリレートAを得た。当該ウレタンアクリレートA47質量部と、多官能アクリレートモノマーとしてジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート50質量部とを混合したアクリル混合体に、光重合開始剤として、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド3質量部を混合して均一化し、バリア層構成組成物を調整した。
平滑面を有する金型ロールおよびニップロールの間に上記光学機能シートを送りこみつつ、金型ロールの平滑面と光学機能シート層の表面との間に透明な上記バリア層構成組成物を供給した。バリア層構成組成物が金型ロールおよび光学機能シート層の間で押圧されている間に、光学機能シートの基材層(PETフィルム)側からから800mJ/cm2紫外線を照射してバリア層構成組成物を硬化した後、金型ロールから離型させることで、光学機能シート上にバリア層を形成した。
アクリル系粘着剤(感圧性粘着剤「オリバイン」BPS6271:商品名、固形分27質量%、東洋インキ株式会社製)99.7質量部と、硬化剤(BXX5627:商品名、東洋インキ製造株式会社製)0.3質量部と、近赤外線吸収色素として、フタロシアニン系化合物(IR12:商品名、日本触媒株式会社製)0.05質量部、フタロシアニン系化合物(IR14:商品名、日本触媒株式会社製)0.02質量部、及びジインモニウム系化合物(IRG−068:商品名、日本触媒株式会社製)0.03質量部をそれぞれ配合した。更に、ネオン光吸収化合物(TAP2:商品名、山田化学株式会社製)を0.01質量部配合した。更に、紫外線吸収剤として、CyasorbUV24(サイテック社製)を4質量部、光安定剤として、TINUVINN144(チバスぺシャルティケミカル製)を2質量部、色調調整色素として、KAYASET(日本化薬株式会社製)を0.1質量部及び、層状粘土鉱物として、クニピアD36(クニミネ工業株式会社製)を0.05質量部配合した混合物を得た。該混合物を十分攪拌させて、粘着性を有する波長フィルタ層用組成物を作製した。該波長フィルタ層用組成物を厚さ38μmの離型フィルム(東洋紡績社製「E7007」、以下「中剥離性離型フィルム」という。)上に厚さ25μmになるように塗布し、100℃で2分間乾燥させ塗膜を形成した後、厚さが38μmで中軽剥離性離型フィルムより粘着力が弱い離型フィルム(東洋紡績社製「E7005」、以下「軽剥離性離型フィルム」という。)を該塗膜上にラミネートした。このようにして、中剥離性離型フィルムと軽剥離性離型フィルムとの間に波長フィルタ層用組成物が備えられた、波長フィルタ層形成フィルムを作製した。当該波長フィルタ層用組成物が、後に波長フィルタ層となる。
紫外線吸収剤を練込んで成る透明な、厚さ50μmの2軸延伸PETフィルムであるテトロンフィルム(帝人株式会社製、商品名:HBタイプ)上に、高屈折率層と低屈折率層とからなる反射防止層を形成してなる反射防止フィルムを作製した。
ここで、高屈折率層は、ジルコニア超微粒子を紫外線硬化性樹脂中に分散させた組成物(JSR株式会社製、商品名:KZ7973)を乾燥膜厚が3μmとなるように上記テトロンフィルムの一方の面上に塗布して乾燥し、紫外線を照射して得た、屈折率1.69の硬化物である。一方、低屈折率樹脂層は、フッ素樹脂系の紫外線硬化性樹脂(JSR株式会社製、商品名:TM086)を乾燥後の膜厚が100nmとなるように上記高屈折率層上に塗布して乾燥し、紫外線を照射して得た、屈折率1.41の硬化物である。
上記波長フィルタ層形成フィルムの軽剥離性離型フィルムを剥がし、上記反射防止フィルムの反射防止層が形成されていないPETフィルム面に貼合した。その後、上記波長フィルタ層形成フィルムの中剥離性離型フィルムも剥がし、光学機能シート上のバリア層と貼合することで評価用フィルタを作製した。
市販の熱重量測定装置(TG−DTA)および示差走査熱量分析装置(DSC)(製品名「2000S システムWS002」、マック・サイエンス社製)を用いて、バリア層の熱分解開始温度およびTgを求めた。なお、測定条件、および数値の算出法は以下の通りである。
・TG−DTA:室温から10℃/minで昇温して800℃までバリア層を加熱した際にチャート上に出現した屈曲点における温度を、熱分解開始温度とした。
・DSC:−50℃から10℃/minで昇温して200℃までバリア層を加熱した後、再度−50℃まで冷却し、再び200℃まで加熱した際に得られる、2サイクル目の曲線から、接線法により屈曲点を算出して、Tgとした。
作製した評価用フィルタの初期状態時(以下の3条件下での試験前)と、耐熱試験(80℃、湿度10%以下、500時間)、耐湿熱試験(60℃、湿度90%、500時間)、及び耐光試験(550W/m2、55℃、100時間)の3条件下での試験後とにおいて、分光特性(可視光透過率Y、色度(x、y))を、分光光度計(島津製作所製、UV−2200PC)を用いて測定した。初期状態時と、前記3条件下での試験後との透過率T、及び色度(x、y)の測定値から、透過率変化ΔT、及び色度(x、y)の値の差Δx、Δyを求めた。
耐久評価において、初期状態時と前記3条件下での試験後とを比較すると、いずれも、380nm〜780nmでの透過率変化ΔTが5%以下であり、かつ780nm〜1000nmでの透過率変化ΔTが5%以下であった。また、フィルタの色度(x、y)の変化ΔxおよびΔyは、いずれも0.003以下であった。また、Tgは200℃以上であった。
(バリア層構成組成物の調整)
実施例1と同じウレタンアクリレートA30質量部と、多官能アクリレートモノマーとしてペンタエリスリトールテトラアクリレート67質量部とを混合した組成物に、光重合開始剤として、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド3質量部を混合して均一化し、バリア層構成組成物を調整した。
上記バリア層構成組成物を用いてバリア層を形成した以外は、実施例1と同様の方法で、評価用フィルタを作製した。
作製した評価用フィルタについて、実施例1と同じ条件で評価を行った。その結果、耐久評価において、初期状態時と前記3条件下での試験後とを比較すると、いずれも、380nm〜780nmでの透過率変化ΔTが8%以下であり、かつ780nm〜1000nmでの透過率変化ΔTが8%以下であった。また、フィルタの色度(x、y)の変化ΔxおよびΔyは、いずれも0.005以下であった。また、Tgは200℃以上であった。
(バリア層構成組成物の調整)
実施例1と同じウレタンアクリレートA37質量部と、多官能アクリレートモノマーとしてイソシアヌル酸エトキシ変性ジおよびトリアクリレート(商品名:アロニックスM−313、東亞合成製)40質量部と、多官能アクリレートモノマーとしてトリプロピレングリコールジアクリレート10質量部と、単官能アクリレートモノマーとしてイソボルニルアクリレート10質量部とを混合した組成物に、光重合開始剤として、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド3質量部を混合して均一化し、バリア層構成組成物組成物を調整した。
上記バリア層構成組成物を用いてバリア層を形成した以外は、実施例1と同様の方法で、評価用フィルタを作製した。
作製した評価用フィルタについて、実施例1と同じ条件で評価を行った。その結果、初期状態と前記3条件下で試験後との比較において、いずれも、380nm〜780nmでの透過率変化ΔTが8%以下であり、かつ780nm〜1000nmでの透過率変化ΔTが8%以下であった。また、フィルタの色度(x、y)の変化ΔxおよびΔyは、いずれも0.005以下であった。また、Tgは150℃であった。
(バリア層構成組成物の調整)
実施例1と同じウレタンアクリレートA37質量部と、多官能アクリレートモノマーとしてトリプロピレングリコールジアクリレート25質量部と、単官能アクリレートモノマーとしてフェノキシエチルアクリレート35質量部とを混合した組成物に、光重合開始剤として、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド3質量部を混合して均一化し、バリア層構成組成物を調整した。
上記バリア層構成組成物を用いてバリア層を形成した以外は、実施例1と同様の方法で、評価用フィルタを作製した。
作製した評価用フィルタについて、実施例1と同じ条件で評価を行った。その結果、耐久評価において、初期状態時と前記3条件下での試験後とを比較すると、いずれも、380nm〜780nmでの透過率変化ΔTが8%以上であり、かつ780nm〜1000nmでの透過率変化ΔTが8%以上であった。また、フィルタの色度(x、y)の変化ΔxおよびΔyは、いずれも0.005よりも大きかった。また、Tgは、70℃であった。
(バリア層構成組成物の調整)
実施例1と同じウレタンアクリレートA47質量部と、単官能アクリレートモノマーとしてイソボルニルアクリレート20質量部およびフェノキシエチルアクリレート30質量部とを混合した組成物に、光重合開始剤として、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド3質量部を混合して均一化し、バリア層構成組成物を調整した。
上記バリア層構成組成物を用いてバリア層を形成した以外は、実施例1と同様の方法で、評価用フィルタを作製した。
作製した評価用フィルタについて、実施例1と同じ条件で評価を行った。その結果、耐久評価において、初期状態時と前記3条件下での試験後とを比較すると、いずれも、380nm〜780nmでの透過率変化ΔTが8%以上であり、かつ780nm〜1000nmでの透過率変化ΔTが8%以上であった。また、フィルタの色度(x、y)の変化ΔxおよびΔyは、いずれも0.005よりも大きかった。また、Tgは、53℃であった。
(バリア層構成組成物の調整)
実施例1と同じウレタンアクリレートA37質量部と、単官能アクリレートモノマーとしてイソボルニルアクリレート20質量部およびフェノキシエチルアクリレート20質量部と、多官能アクリレートモノマーとしてジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート20質量部とを混合した組成物に、光重合開始剤として、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド3質量部を混合して均一化し、バリア層構成組成物を調整した。
上記バリア層構成組成物を用いてバリア層を形成した以外は、実施例1と同様の方法で、評価用フィルタを作製した。
作製した評価用フィルタについて、実施例1と同じ条件で評価を行った。その結果、耐久評価において、初期状態時と前記3条件下での試験後とを比較すると、いずれも、380nm〜780nmでの透過率変化ΔTが8%以上であり、かつ780nm〜1000nmでの透過率変化ΔTが8%以上であった。また、フィルタの色度(x、y)の変化ΔxおよびΔyは、いずれも0.005よりも大きかった。また、Tgは、68℃であった。
11、11a、11b 基材層
12 光学機能シート層
13 光透過部
14 光吸収部
15 バインダ部
16 光吸収粒子
20 波長フィルタ層
21 バリア層
22a、22b、22c 粘着剤層
23 電磁波シールド層
24 反射防止層
Claims (2)
- 映像光源から出射された光を制御して観察者側に出射する、複数の層を有する光学シートであって、
基材層と、
前記基材層上に形成された、光を透過可能にシート面に沿って並列されて形成される光透過部、及び、前記光透過部間に光を吸収可能に並列される光吸収部を有する光学機能シート層と、
前記光学機能シート層上に形成されたバリア層と、
前記バリア層の面のうち前記光学機能シート層が配置された側とは反対側の面に積層された粘着剤層と、
前記粘着剤層を介して前記バリア層に積層され、所定の波長の光の透過を抑制する機能を有する波長フィルタ層と、を少なくとも備え、
前記バリア層が、光硬化型プレポリマー、多官能アクリレートモノマー、及び重合開始剤を含むバリア層構成組成物を硬化させてなるものであり、
前記バリア層構成組成物が、全量を基準として、前記多官能アクリレートモノマーを50質量%以上含有している、光学シート。 - 前記バリア層構成組成物に含まれる重合開始剤が、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイドである、請求項1に記載の光学シート。
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