JP5117899B2 - 複合光拡散板の製造方法 - Google Patents

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本発明は熱可塑性樹脂製複合光拡散板に関する。更に詳しくは、液晶ディスプレイの拡散シート等に有用な優れた面発光性を有し高輝度で発光面の輝度ムラが少なく色調が優れる熱可塑性樹脂製複合光拡散板に関する。
芳香族ポリカーボネート樹脂は、機械的特性、耐熱性、耐候性に優れている上、高い光線透過率を備えた樹脂として幅広い用途に使用されている。例えばスカイドーム、トップライト、アーケード、マンションの腰板、道路側壁板等の建築分野にも多量使用されている。
これらの用途の多くは白色光拡散板として用いられており、従来ポリカーボネート樹脂製の白色光拡散板は、ポリカーボネート樹脂に炭酸カルシウムおよび酸化チタン等の光拡散剤を添加混合する方法(特許文献1参照)、ポリカーボネート樹脂に部分的に架橋したポリマー微粒子を添加混合する方法(特許文献2参照)、ポリカーボネート樹脂に不融性アクリル系重合微粒子、酸化チタン及び珪素化合物を混合添加させる方法(特許文献3参照)が提案されている。
光拡散板はその他の用途として、液晶ディスプレイ及び液晶テレビのエッジライト方式もしくは直下型バックライト方式の面光源体やスキャナーの面光源体等に用いられているが、先に述べた特許文献1〜3に記載の光拡散板は、上記面光源体として用いた場合光線透過率が低く光学的損失が大きい為輝度が低くなり十分な面発光性が得られないといった問題が生ずる。
近年において、エッジライト方式もしくは直下型バックライト方式の液晶ディスプレイ及びテレビ用光拡散板用途では画面が大型化へ進み、寸法安定性の高いポリカーボネート製とアクリル/スチレン樹脂製の光拡散板が競合している。特にポリカーボネート製光拡散板は品質面(耐衝撃性等や耐熱性及び難燃性)においては優れた性能を有していることが知られている。
なお、大型液晶ディスプレイ及びテレビでは、液晶画面の輝度向上及び画面全体の輝度ムラを減少させる観点から、光拡散板の他に拡散フィルム、レンズフィルム、輝度向上フィルム等の機能性フィルムが多数使用されている。しかしながらコスト低減及び組立工程の簡素化の為、機能性フィルムの数を少なくしても輝度及び拡散性能が低下しない光拡散板の開発が強く望まれている。
液晶ディスプレイのエッジライト方式の面光源体としてのポリカーボネート樹脂組成物としては、ポリカーボネート樹脂に炭酸カルシウムや架橋ポリアクリレート樹脂を添加した樹脂組成物(特許文献4参照)、ポリカーボネート樹脂にビーズ状架橋アクリル樹脂を配合した樹脂組成物(特許文献5参照)、ポリカーボネート樹脂にビーズ状架橋アクリル樹脂と蛍光増白剤を添加した樹脂組成物(特許文献6参照)が知られている。さらに、ビーズ状架橋アクリル樹脂を含有した光拡散性シートの少なくとも片面に微細な断面鋸歯状の凸状を形成した製液晶ディスプレイバックライト用光拡散板が開示されている(特許文献7参照)。
しかしながら、これらのポリカーボネート樹脂組成物においても光拡散剤等添加剤の多量添加により光学的損失が大きくなってしまうことから、液晶ディスプレイの直下型バックライトやスキャナーなどに使用すると、輝度を高く出来ないといった問題があった。
また、光拡散板は必要に応じて拡散フィルムやレンズフィルム等が一般的には載置され使用されており、特許文献8では複層にて押出された樹脂がプリズム形状を有するロールに挟持加圧することで一体型の複合拡散板が提案されている。
しかしながら、かかる光拡散板は輝度の性能が十分でなく、特に後述する大型液晶ディスプレイ用の直下型バックライト用光拡散板として使用する際、その影響が顕著になるという問題がある。
特開昭50−146646号公報 特開平03−143950号公報 特開平10−017761号公報 特開平05−257002号公報 特開平08−188709号公報 特開平09−020860号公報 特開平09−304606号公報 特開平08−313708号公報
本発明の目的は、直下型バックライト方式の液晶ディスプレイの光拡散板等に有用な優れた面発光性を有し、高輝度で、且つ発光面の輝度ムラが少なく色調の優れた光拡散板、特に大型液晶ディスプレイ又は大型液晶テレビの直下型バックライト方式の光拡散板として有用な光拡散板を提供することである。
本発明者は、上記課題を達成せんとして鋭意検討を重ねた結果、直下型バックライト方式において、従来光拡散板の上面に輝度向上及び輝度ムラを低減させるために表面に拡散性を有するフィルムを複数枚配置して使用しているが、接着層に対し、接着層と接触している熱可塑性樹脂板或いは機能性フィルムの何れかの面に特定範囲の表面粗度を持たせることで、比較的容易に色調に優れ、高輝度で、輝度ムラが少なく良好な光拡散性を示す複合拡散板が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、
1.熱可塑性樹脂板の片面または両面に機能性フィルムを接着層を介して積層させる複合光拡散板の製造方法であって、
熱可塑性樹脂板と機能性フィルムとを貼り合わせる際に、10〜500,000mPa・sの範囲の溶融粘度を有するホットメルト型透明樹脂からなる接着層を、60〜150℃の範囲で、線圧力0.01〜1,000kg/cmで貼り合わせ、かつ接着層の厚み(x1(μm))と、接着層と接触している熱可塑性樹脂板または機能性フィルムの何れかの面の表面粗度(十点表面粗さRz1(μm))との関係において、下記式(i)を満足することを特徴とする複合光拡散板の製造方法。
x1<0.3Rz1・・・(i)
2.接着層の厚み(x1(μm))が、0.5〜100μmである前項1記載の複合光拡散板の製造方法、
3.熱可塑性樹脂は、その少なくとも50重量%がポリカーボネート樹脂からなる前項1記載の複合光拡散板の製造方法、
4.熱可塑性樹脂板は、熱可塑性樹脂100重量部に対して、0.3〜10重量部の光拡散剤および0.0005〜0.1重量部の蛍光増白剤を含有する前項1記載の複合光拡散板の製造方法、および
.幾何学模様を有する賦型ロールにて成形された熱可塑性樹脂板の溶融押出後の冷却段階にて機能性フィルムと貼り合わされることを特徴とする前項1記載の複合光拡散板の製造方法、
が提供される。
以下、本発明について詳細に説明する。
[機能性フィルム]
本発明で使用される機能性フィルムは、光拡散性を有し、好ましくはヘイズが50〜99.5%の光拡散性能を有するフィルムであり、より好ましくはヘイズが70〜90%である。ヘイズが50%未満では拡散性能が不十分な為に輝度向上の効果が得られにくく、ヘイズが99.5%を超えると隠蔽効果が増大し、光学的損失の割合が増加することにより輝度が低下する。なお、ヘイズは表面賦形、光拡散剤の付与或いは偏向又はそれら任意の複合作用によって得られる拡散性能である。表面賦型の形状については特に制限は無いが、一般にはエンボス加工等により幾何学的模様を施し、十点平均粗さRzが0.5〜250μmの範囲であれば拡散性能を付与させることが可能であり好ましい。Rzが0.5μm未満の微細な賦型では拡散性能が低く、250μmより大きい場合では拡散ムラが大きくなる。
なお、一定の微細な凹凸形状が連続的に介在する形状、例えばフィルムの片面に80〜100度の頂角であるプリズム形状が溝ピッチ50〜500μmの範囲で一辺方向に連続的に付与されている構成体等は集光性が増すため、一辺方向の視野角を犠牲にして正面輝度を上げる方法としてはより好ましく使用される。
上記機能性フィルムの表面賦形方法としては、フラットなフィルム状基材に電子線硬化樹脂を塗布し、賦形ロールで挟持させ、溝形状が転写された時点で電子線により硬化させる方法、或いは熱可塑性樹脂を溶融押出成形時に賦形ロールで挟持させながら転写させ冷却固化させる方法等が挙げられる。
機能性フィルムへの光拡散剤付与方法としては、フラットなフィルム状基材に光拡散剤を含有する電子線硬化樹脂を塗布し、その後に電子線により硬化させる方法、或いは熱可塑性樹脂を溶融押出成形時に拡散剤を添加して冷却固化させる方法等が挙げられる。
また、機能性フィルムへの光拡散剤による拡散性能の付与方法としては、機能性フィルムを構成する樹脂との屈折率差が0.01〜0.2の範囲の光拡散剤が好ましく使用される。光拡散剤の種類においては後述するが、屈折率差が0.01未満では十分な拡散性能が得られず、0.2より大きい場合は拡散性能よりも隠蔽効果が高くなり輝度が下がる。光拡散剤の平均粒径は0.5〜50μmが好ましく使用される。平均粒径が0.5μm未満では拡散性能が下がり、50μmより大きい場合は外観及び輝度ムラが大きくなるため好ましくない。
機能性フィルムへの偏光機能の付与方法としては、溶融押出成形時での冷却固化の段階、或いは再加熱処理及び延伸等、任意の方法が必要に応じて用いられる。
機能性フィルムの熱線膨張係数は、貼り付けられる熱可塑性樹脂の熱線膨張係数に近い方が良く、熱可塑性樹脂の熱線膨張係数をF1(/℃)、機能性フィルムをF(/℃)とした場合、好ましくは0.1F1<F<10F1、より好ましくは0.5F1<F<5F1、さらに好ましくは0.9F1<F<2F1であることが好ましい。
機能性フィルムの厚さは20〜500μmが好ましく、30〜150μmがより好ましい。
本発明において、機能性フィルムを熱可塑性樹脂に熱圧着にて貼り付ける際においては、接着層と熱可塑性樹脂との間或いは接着層と機能性フィルムの間にある程度の空孔を設けた上で、製品の外観を良くし、応力を出来る限り低減させ反り等の発生を抑える必要がある。
具体的には、機能性フィルムを熱可塑性樹脂に熱圧着にて貼り付ける際においては、貼り付けられる熱可塑性樹脂の表面温度Td(℃)と機能性フィルムの表面温度Tf(℃)はなるべく近い方が良く、好ましくはTd−100<Tf<Td+100、より好ましくはTd−50<Tf<Td+50、さらに好ましくはTd−10<Tf<Td+10であることが好ましい。
本発明においては、接着層の厚み(x1(μm))と、接着層と接触している熱可塑性樹脂板または機能性フィルムの何れかの面の表面粗度(十点表面粗さRz1(μm))との関係において、下記式(i)を満足すること、より好ましくは下記式(ii)を満足することを特徴とする。
x1<0.3Rz1・・・(i)
x1<0.1Rz1・・・(ii)
なお、接着層の厚みx1と接着層と接触している熱可塑性樹脂板或いは機能性フィルムの何れかの面の表面粗度Rz1が上記範囲を満足しない場合(例えばx1とRz1がほぼ同値またはx1がRz1より大きくなった場合)、接着層と熱可塑性樹脂との間或いは接着層と機能性フィルムの間における空孔が小さくなる或いは殆ど見られなくなるために、光学特性上接着した機能性フィルムの効果が小さくなる或いは無くなってしまうという問題が発生し好ましくない。
機能性フィルム表面または熱可塑性樹脂板表面の表面粗度を大きくする方法としては、エンボス形状、プリズム形状(鋸歯状)、畝形状またはウェーブ形状などの模様の逆型を施した賦型ロールを用いて表面を賦型する方法や光拡散剤等の透明微粒子を配合して表面に微細な凹凸形状を設ける方法等が採用できる。
機能性フィルム表面または熱可塑性樹脂板表面の表面粗度(十点表面粗さRz1(μm))は、2〜350μmの範囲が好ましく、10〜200μmの範囲がより好ましく、20〜100μmの範囲がさらに好ましい。
[接着層]
本発明で使用される接着層に使用される樹脂は、好ましくは60〜150℃の範囲、より好ましくは80〜150℃の範囲にて接着機能が発生するホットメルト型透明樹脂を40重量%以上、好ましくは60重量%以上含有する構成体である。
ホットメルト型透明樹脂とは、一般には加熱された状態で部材を密着させて冷却固化することにより接着する接着剤であって、本発明に使用することができるものであれば、特に制限されるものではない。ホットメルト接着剤として、例えば、エチレン酢酸ビニル(EVA)、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、スチレン系エラストマー等のホットメルト接着剤を例示することができる。
反応性ホットメルト接着剤とは、一般にホットメルト接着剤に何らかの化学反応によって、架橋構造を付与することで、耐熱性、耐溶剤性等を更に向上させた接着剤をいい、本発明に使用することができる。
また、反応性ホットメルト接着剤として、例えば分子内にイソシアネート基を含有するウレタン系反応性ホットメルト接着剤及び分子内にシリル基を含有するシリコン系ホットメルト接着剤等の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤、紫外線もしくは電子線等を照射することで架橋を生ずる放射線硬化型反応性ホットメルト接着剤等を例示することができる。ウレタン系反応性ホットメルト接着剤は、分子内にイソシアネート基を有し、水分と反応して硬化することによって、優れた接着性能や耐久性を発現できるので好ましい。尚、例えば、エチレン酢酸ビニル(EVA)及びポリアミド等のホットメルト接着剤は、塗工する際に、一般的に溶融状態に維持するために180℃程度に加熱する必要があるが、反応性ホットメルト接着剤は、通常80〜150℃程度の温度に加熱することでその溶融状態を維持できるので、反応性ホットメルト接着剤を用いると、基材に対し熱による損傷を生じ難いという長所もある。
従って、接着剤としては特に反応性ホットメルト接着剤が好ましい。反応性ホットメルト接着剤として、80〜150℃に加熱することで溶融し、粘度が1000〜30000mPa・s(120℃)のものが好ましい。
上記ウレタン系反応性ホットメルト接着剤として、例えば、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応により得られるイソシアネート基が残存したイソシアネート末端ウレタンプレポリマー、該ウレタンプレポリマーに更に加水分解性シリル基付与したアルコキシシラン末端ウレタンプレポリマー等を例示することができる。
イソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分を反応させてその製造をする際に、ポリイソシアネート成分のNCO基とポリオール成分の水酸基との当量比(NCO基/水酸基)が1より大きい条件で、即ち、NCO基を過剰の条件で反応させることにより得ることができる。NCO基/水酸基の当量比は、通常、1.1〜5.0の範囲であり、好ましくは1.5〜3.0の範囲である。そのようなイソシアネート末端ウレタンプレポリマーとした、例えば、日本エヌエスシー社製のボンドマスター170−7310及び日本エヌエスシー社製のパーフェクトロックMR70を例示することができる。
また、アルコキシシラン末端ウレタンプレポリマーは、前述のイソシアネート末端ウレタンプレポリマーに、イソシアネート基と反応し得る官能基と加水分解性シリル基を共に有する化合物を反応させることによって得ることができる。そのようなアルコキシシラン末端ウレタンプレポリマーとして、例えば、特開2003−193019号公報、特許第2769103号記載のウレタンプレポリマーを例示することができる。
上述した「ウレタン系反応性ホットメルト接着剤」を製造することができるポリオール成分として、ウレタン系反応性ホットメルト接着剤の製造に通常使用されるポリオール成分を使用することができ、特に制限されるものではない。そのようなポリオール成分として、例えば、ポリエステル系ジオール、ポリエーテル系ジオール、又はこれらの混合物若しくは共重合物等を例示することができる。更に、例えば、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、ひまし油ポリオール、多価アルコール及びこれらの混合物若しくは共重合物を例示することができる。
また、上述したウレタン系反応性ホットメルトを製造することができるポリイソシアネート成分として、ウレタン系反応性ホットメルト接着剤の製造に通常使用されるポリイソシアネート成分を使用することができ、特に制限されるものではない。そのようなポリイソシアネート成分として、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートなどの脂肪族あるいは脂環族ジイソシアネート等を例示することができる。
ポリイソシアネート成分として、加熱時の蒸気圧が低いものが好ましく、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が好ましい。
ウレタン系反応性ホットメルト接着剤として、80〜150℃の範囲で溶融し、粘度が1000〜30000mPa・s(120℃)のものが好ましい。また、初期接着力に優れることから、ポリオールとして、ポリエステルポリオールを用いて得られるウレタン系反応性ホットメルト接着剤が好ましい。更に、ポリエステルポリオールに加え、ポリエーテルポリオール及び/又はその他のポリオール(例えばアクリルポリオール)を併用して得られる反応性ホットメルト接着剤が好ましい。
本発明によれば、接着力及び空孔率の保持を得るためには、接着層の厚みは好ましくは0.5〜100μm、より好ましくは1〜40μm、さらに好ましくは1〜10μmが適用される。厚みが0.5μm未満では粗面と接着層界面で実使用上耐えうる接着強度を持たせることが困難であり、100μmを超えると接着層による光学的損失が増加することで、輝度が低下し好ましくない。
[熱可塑性樹脂板]
本発明で使用される熱可塑性樹脂板の樹脂厚みは、好ましくは0.5〜5mm、より好ましくは0.7〜3mm、さらに好ましくは1〜2mmである。0.5mm未満では機械的物性が低くなることから大型液晶バックライト用光拡散板として使用が困難である。また、5mmを超えた場合、光学損失が大きくなり輝度が低下する。
熱可塑性樹脂は単層でも良いし、片面及び両面に例えばUVカット機能、帯電防止性能、IRカット性能、電磁波カット性能を有するような層を積層させた積層体でも良い。積層体を得る方法としては、共押出による方法或いは溶融押出した後に、ラミネートフィルムや転写箔を熱圧着させる方法がある。
また、熱可塑性樹脂板には光拡散剤を含有させてもよい。光拡散剤として使用する透明微粒子としては、ガラス微粒子に代表される無機微粒子、ポリスチレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、シリコーン樹脂等からの有機微粒子があげられ、有機微粒子が好ましい。かかる有機微粒子としては、架橋した有機微粒子が好ましく、その製造過程において少なくとも部分的に架橋されており、熱可塑性樹脂の加工過程において実用的に変形せず、微粒子状態を維持しているものである。即ち、熱可塑性樹脂の成形温度(350℃)まで加熱しても樹脂中に溶融しない微粒子がより好ましくあげられ、更に好ましくは架橋した(メタ)アクリル樹脂、シリコーン樹脂の有機微粒子である。その特に好適な具体例として、例えば部分架橋したメタクリル酸メチルをベースとしたポリマー微粒子ポリ(ブチルアクリレート)のコア/ポリ(メチルメタクリレート)のシェルを有するポリマー、ゴム状ビニルポリマーのコアとシェルを含んだコア/シェルモノホルジーを有するポリマー〔ローム・アンド・ハーズ・カンパニー製商品名パラロイドEXL−5136〕、架橋シロキサン結合を有するシリコーン樹脂〔東芝シリコーン(株)製トスパール120〕が挙げられ、これらは単体又は2種類以上の微粒子を混合させて使用しても良い。
また、透明微粒子の平均粒径は0.5〜50μmであり、1〜20μmのものが好ましく、特に1〜10μmのものが好ましい。かかる透明微粒子の平均粒径は、コールカウンター法で測定した重量平均粒径であり、その測定器は株式会社日科機の粒子数・粒度分布アナライザーMODEL Zm である。平均粒子径が0.5μm未満であると十分な光拡散性が得られず面発光性が劣り、50μmを越えると十分な光拡散性が得られず面発光性が劣るため、十分な光拡散効果を得るためには配合量が多くなり、光学的損失が増大される。
なお、熱可塑性樹脂と光拡散剤(透明微粒子)の配合割合については、熱可塑性樹脂板の厚み及び光拡散剤の粒径、及び屈折率差によって所要量は任意に変更できる。好ましくは、熱可塑性樹脂100重量部に対して、光拡散剤0.3〜10重量部配合することが望ましい。
本発明における熱可塑性樹脂樹脂板は、上述のようにその表面に幾何学的模様を有しても良く、その表面形状としては、光拡散性の優れたエンボス状、プリズム形状(鋸歯状)、畝形状またはウェーブ形状等の任意の形状が適用される。また、片面或いは両面に10〜100μmの層を設け、その層に粒径10μm以上の光拡散剤あるいは雲母やタルク等を含有させ、表面にランダムなエンボス模様を形成させても良い。熱可塑性樹脂板の表面に凹凸形状等の模様を設けることにより拡散性能が上がり、機能性フィルムを貼り合せた場合には適度な空孔を有することができ、輝度が上昇することとなる。
表面に幾何学的模様を有し熱可塑性樹脂板を得る方法としては、ロール表面にエンボス形状、プリズム形状(鋸歯状)、畝形状またはウェーブ形状など所望の模様の逆型を施した型付冷却ロールと鏡面ロールで溶融押出した熱可塑性樹脂板を挟持する方法が好ましく採用されることが好ましい。かかる方法では工業的に安定して熱可塑性樹脂板を生産できる。
本発明における熱可塑性樹脂は、一般に透明性が高く溶融押出成形が可能な任意の樹脂であり、例えばPMMA系樹脂、MS系樹脂、AS系樹脂等のスチレン系樹脂、PET系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明性樹脂及びそれらのアロイ等が挙げられるが、その中においてもポリカーボネート樹脂が機械的強度、光学特性面において特に好ましく用いられる。すなわち、熱可塑性樹脂板を構成する樹脂成分として、その50〜100重量%がポリカーボネート樹脂であることが好ましく、70〜100重量%がポリカーボネート樹脂であることがより好ましく、90〜100重量%がポリカーボネート樹脂であることがさらに好ましい。
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂は、二価フェノールとカーボネート前駆体とを界面重縮合法または溶融重合法で反応させて得られるものである。二価フェノールの代表的な例としては2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン[通称ビスフェノールA]、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)サルファイド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン等が挙げられ、なかでもビスフェノールAが好ましい。これらの二価フェノールは単独または2種以上を混合して使用できる。
カーボネート前駆体としてはカルボニルハライド、カーボネートエステルまたはハロホルメート等が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネートまたは二価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
上記二価フェノールとカーボネート前駆体を界面重縮合法または溶融重合法によって反応させてポリカーボネート樹脂を製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、二価フェノールの酸化防止剤等を使用してもよい。またポリカーボネート樹脂は三官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネート樹脂であっても、芳香族または脂肪族の二官能性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート樹脂であってもよく、また、得られたポリカーボネート樹脂の2種以上を混合した混合物であってもよい。
ポリカーボネート樹脂の分子量は粘度平均分子量で表して、好ましくは1.5×10〜4.0×10、より好ましくは1.8×10〜3.5×10である。本発明でいう粘度平均分子量は塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを20℃で溶解した溶液から求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求めたものである。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]
[η]=1.23×10−40.83
(但しc=0.7、[η]は極限粘度)
熱可塑性樹脂板(殊にポリカーボネート樹脂板)を得る方法としては、任意の方法や装置が使用でき、例えば溶融押出法により所定の厚さの板状に成形することが好ましい。溶融押出する際には、押出機の溶融ゾーンを1.33〜66.5kPaに減圧して押出すことが好ましい。押出機の溶融ゾーンを減圧にしないときは、樹脂や配合した添加剤が酸素の影響を受けて熱劣化し、光拡散性能が低下することがある。またこれ以外に従来公知の方法、例えば射出成形、射出圧縮成形、ブロー成形、圧縮成形、粉末成形等で成形することも可能である。
また、熱可塑性樹脂板を得る上で、上記成分以外に目的及び効果を損なわない範囲で他の成分、例えば蛍光増白剤、亜リン酸、リン酸、亜リン酸エステル、リン酸エステル、ホスホン酸エステル等の熱安定剤、脂肪酸エステル化合物等の離型剤、トリアゾール系、アセトフェノン系、サリチル酸エステル系等の紫外線吸収剤、ブルーイング剤、テトラブロモビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールAの低分子量ポリカーボネート、デカブロモジフェニレンエーテル等の難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤等の添加剤を必要に応じてその発現量熱可塑性樹脂に配合してもよい。
本発明において、熱可塑性樹脂板中に適宜配合される蛍光増白剤は、合成樹脂等の色調を白色あるいは青白色に改善するために用いられるものであれば特に制限は無く、例えばスチルベンゼン系、ベンズイミダゾール系、ベンズオキサゾール系、ナフタルイミド系、ローダミン系、クマリン系、オキサジン系化合物等が挙げられる。ここで蛍光増白剤は、光線の紫外部のエネルギーを吸収し、このエネルギーを可視部に放射する作用を有するものである。蛍光増白剤の配合量は、樹脂100重量部に対して0.0005〜0.1重量部の範囲が好ましく、0.001〜0.1重量部の範囲がより好ましく、0.001〜0.05重量部の範囲がさらに好ましく、0.005〜0.02重量部の範囲が特に好ましい。上記範囲で蛍光増白剤を配合することにより、面発光性が十分で発光面の色調の改良効果が得られ、色調のムラがなく好ましい。
本発明において、熱可塑性樹脂板中に適宜配合される熱安定剤は、ポリカーボネート樹脂の成形時における分子量の低下や色相の悪化を防止するために使用することができる。かかる熱安定剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸およびこれらのエステル等が挙げられる。
具体的には、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、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジ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、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ジホスファイト、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、ビス(ノニルフェニル)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ジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリブチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ジフェニルモノオキソキセニルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェート、 テトラキス(2,4−ジ−iso−プロピルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−n−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−iso−プロピルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−n−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニルホスホナイト、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、ベンゼンホスホン酸ジプロピル等が挙げられる。
なかでもトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイトおよびビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−ビフェニルホスホナイトが好ましい。
これらの熱安定剤は、1種もしくは2種以上を混合して用いてもよい。かかる熱安定剤の使用量は、樹脂100重量部に対して0.001〜0.15重量部が好ましい。
本発明において、熱可塑性樹脂板中に適宜配合される離型剤としては、成形時の金型からの離型性を改良する目的等で脂肪酸エステル化合物を使用することができる。
かかる脂肪酸エステルとしては、炭素数1〜20の一価または多価アルコールと炭素数10〜30の飽和脂肪酸との部分エステルまたは全エステルであるのが好ましい。かかる一価または多価アルコールと飽和脂肪酸との部分エステルまたは全エステルとしては、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸ジグリセリド、ステアリン酸トリグリセリド、ステアリン酸モノソルビテート、ベヘニン酸モノグリセリド、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラペラルゴネート、プロピレングリコールモノステアレート、ステアリルステアレート、パルミチルパルミテート、ブチルステアレート、メチルラウレート、イソプロピルパルミテート、ビフェニルビフェネート、ソルビタンモノステアレート、2−エチルヘキシルステアレート等が挙げられ、なかでも、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸トリグリセリド、ペンタエリスリトールテトラステアレートが好ましく用いられる。かかる脂肪酸エステルの使用量は、樹脂100重量部に対して0.001〜0.5重量部が好ましい。
本発明において、熱可塑性樹脂板中に耐候性の向上および有害な紫外線をカットする目的で、適宜紫外線吸収剤が配合される。かかる紫外線吸収剤としては、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノンに代表されるベンゾフェノン系紫外線吸収剤、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−ヘキシルオキシフェノールに代表されるトリアジン系紫外線吸収剤、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−メチルフェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−tert−オクチルフェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ジ−tert−ペンチルフェノール、2−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−メチル−6−tert−ブチルフェノール、2−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−2,4−tert−ブチルフェノールおよび2,2’−メチレンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール]等に代表されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が例示される。
好ましくは、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)フェニルベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、2−[2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5−メチルフェニル]ベンゾトリアゾ−ルであり、より好ましくは、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾ−ル、2,2’−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]である。
かかる紫外線吸収剤は単独もしくは2種以上を併用してもよく、樹脂100重量部に対して、好ましくは0.01〜10重量部、より好ましくは0.05〜5重量部用いられる。
本発明において、熱可塑性樹脂を光拡散性樹脂板に成形した場合、樹脂や紫外線吸収剤に基づく樹脂板の黄色味を打ち消すためにブルーイング剤を配合することができる。ブルーイング剤としては樹脂に使用されるものであれば、特に支障なく使用することができる。一般的にはアンスラキノン系染料が入手容易であり好ましい。
具体的なブルーイング剤としては、例えば一般名Solvent Violet13[CA.No(カラーインデックスNo)60725;商標名 バイエル社製「マクロレックスバイオレットB」、三菱化学(株)製「ダイアレジンブルーG」、住友化学工業(株)製「スミプラストバイオレットB」]、一般名Solvent Violet31[CA.No 68210;商標名 三菱化学(株)製「ダイアレジンバイオレットD」]、一般名Solvent Violet33[CA.No 60725;商標名 三菱化学(株)製「ダイアレジンブルーJ」]、一般名Solvent Blue94[CA.No 61500;商標名 三菱化学(株)製「ダイアレジンブルーN」]、一般名SolventViolet36[CA.No 68210;商標名 バイエル社製「マクロレックスバイオレット3R」]、一般名Solvent Blue97[商標名バイエル社製「マクロレックスバイオレットRR」]および一般名Solvent Blue45[CA.No 61110;商標名 サンド社製「テトラゾールブルーRLS」]が代表例として挙げられる。これらブルーイング剤は好ましくは樹脂100重量部当り0.3×10−4〜2×10−4重量部の割合で配合される。
前記機能性フィルムと熱可塑性樹脂板を貼り合わせる方法としては、熱圧着できる方法であれば任意に採用される。例えばラミネート機、プレス機等で熱圧着する方法、押出直後の溶融状態にあるポリカーボネート樹脂板に圧着する方法等があげられる。特に押出直後の溶融状態にあるポリカーボネート樹脂板に圧着する方法が好ましい。熱圧着条件は、使用する接着層の物性により異なり一概に特定できないが、接着層の粘度が好ましくは10〜500,000mPa・s、より好ましくは1,000〜50,000mPa・sになる温度条件で、好ましくは0.01〜1,000kg/cm、より好ましくは0.03〜100kg/cm、さらに好ましくは1〜10kg/cmの線圧力を加えることにより熱圧着する方法が採用される。
本発明の複合拡散板は、従来の拡散板単体品よりも輝度が高く、輝度ムラが少ない複合拡散板であって、連続的に一体化されたものである。よって現在市場にて用いられている液晶ディスプレイ又は液晶テレビの直下型バックライト方式の光拡散板に好適であり、本発明の複合拡散板を用いることで液晶テレビの性能が上がったり、またはフィルム部材の削減が図れ、組み立て工数削減によるコスト低減が見込めるだけでなく、将来部材の多さから困難であったバックライトユニット組み立ての自動化も視野に入れられることから、本発明がもたらす工業的効果は格別のものである。
以下に実施例をあげて本発明を更に説明する。なお、評価項目及び方法は以下の通りである。
(1)正面輝度:得られた複合光拡散板を縦318mm、横418mmに切り出し、これを20型直下型バックライトユニットに組み込み、中央1点の輝度(cd/m)をトプコン(株)製の輝度計BM−7で測定した。評価装置を図1及び図2に示した。
なお、実施例1〜6及び比較例3〜5については複合光拡散板のみをバックライトユニットに組み込み、評価を行った。比較例1については、複合化していないポリカーボネート樹脂製光拡散板のみを組み込み、評価を行った。比較例2については、複合化していないポリカーボネート樹脂製光拡散板を組み込み、その上にプリズムフィルムを載せ、評価を行った。また、実施例1〜6及び比較例2〜5に関しては、BEFIIのプリズムの方向が冷陰極管と平行になるように複合光拡散板を作成した。
(2)輝度ムラ:上記(1)にてバックライトユニットに組み込んだ際、目視にて発光面を観察し、輝度ムラ(ランプムラ)が目視にて確認できない或いは確認し辛いものを○、目視にて確認できるものを×で評価した。
(3)十点表面粗さ(Rz(μm)):樹脂製光拡散板および機能性フィルム表面を、カラー3Dレーザー顕微鏡VK−9700((株)キーエンス製)にて測定した。
(4)熱による寸法変化:得られた複合光拡散板を縦560mm、横960mmに切り出し、これを42型バックライトユニットに組み込み、80℃の雰囲気下でランプを点灯させた状態で100hr放置し、その後常温下でランプを消した状態で24hr放置し、その後ランプを点灯し、複合拡散板を取り外し、その寸法をノギスにて測定した。処理前と処理後の複合拡散板の寸法の変化が2mm未満であったものを○、2mm以上変化したものを×とした。
なお、実施例1〜6及び比較例3〜5については複合光拡散板のみをバックライトユニットに組み込み、評価を行った。比較例1については、複合化していないポリカーボネート樹脂製光拡散板のみを組み込み、評価を行った。比較例2については、複合化していないポリカーボネート樹脂製光拡散板を組み込み、その上にプリズムフィルムを載せ、評価を行った。また、実施例1〜6及び比較例2〜5に関しては、BEFIIのプリズムの方向が冷陰極管と平行になるように複合光拡散板を作成した。
なお、表1中に示した機能性フィルムA、接着層として使用した接着剤B,Cは下記の通りである。
機能性フィルムA:プリズムフィルム BEFII 90/50 住友3M(株)製
接着剤B:ホットメルト接着剤 ボンドマスター170−7141 日本エヌエスシー(株)製
接着剤C:ホットメルト接着剤 パーフェクトロックMR150 日本エヌエスシー(株)製
[実施例1]
〔拡散板の作製方法〕
ビスフェノールAとホスゲンから得た粘度平均分子量24,300のポリカーボネート樹脂100重量部に、光拡散剤〔東芝シリコーン(株)製トスパール120、重量平均粒径2μm〕0.8重量部、蛍光増白剤〔日本化薬工業(株)製カヤライトOS〕0.02重量部、トリメチルホスフェート〔大八化学工業(株)製〕0.01重量部、テトラキス−2,4−ジ−t−ブチルフェニル−4,4´−ビフェニレンジホスフィン酸〔サンド(株)製サンドスタブP−EPQ〕0.05重量部を予め混合したものを添加混合し、ベント付きTダイ押出機により、押出機温度250〜300℃、ダイス温度260〜300℃、ベント部の真空度を26.6kPaに保持して厚さ2mm、幅1,000mmのポリカーボネート樹脂製光拡散板を溶融押出した(図3)。その際、冷却ロール2に粗面ロールを用い、片側が粗面、片側が鏡面となるようにした(図4)。
〔複合拡散板の作製方法〕
上記ポリカーボネート樹脂製光拡散板の冷却過程にて、押さえロール温度130℃、線圧10kg/cmの条件にて予め平滑面(非プリズム面)に2μmの接着層Bを付与した機能性フィルムAの接着層を、ポリカーボネート樹脂製光拡散板の粗面側に貼り付けて複合拡散板を得た(図3、図5)。この複合拡散板の評価結果を表1に示した。
[実施例2]
〔拡散板及び複合拡散板の作製方法〕
1μmの接着層Bを付与した機能性フィルムAを使用した以外は実施例1と同様な操作を行い、複合拡散板を得た(図5)。この複合拡散板の評価結果を表1に示した。
[実施例3]
〔拡散板及び複合拡散板の作製方法〕
光拡散剤量を2.1重量部に変更し、且つポリカーボネート樹脂製光拡散板の厚みを1mmに変更した以外は、実施例1と同様な操作を行い、複合拡散板を得た(図5)。この複合拡散板の評価結果を表1に示した。
[実施例4]
〔拡散板の作製方法〕
ビスフェノールAとホスゲンから得た粘度平均分子量24,300のポリカーボネート樹脂70重量部にAS樹脂〔第一毛織製HF5670〕30重量部混合したPC/AS系アロイ樹脂に、光拡散剤〔東芝シリコーン(株)製トスパール120、重量平均粒径2μm〕2.1重量部、蛍光増白剤〔日本化薬工業(株)製カヤライトOS〕0.02重量部、トリメチルホスフェート〔大八化学工業(株)製〕0.01重量部、テトラキス−2,4−ジ−t−ブチルフェニル−4,4´−ビフェニレンジホスフィン酸〔サンド(株)製サンドスタブP−EPQ〕0.05重量部を予め混合したものを添加混合し、ベント付きTダイ押出機により、押出機温度250〜300℃、ダイス温度260〜300℃、ベント部の真空度を26.6kPaに保持して厚さ1mm、幅1,000mmのポリカーボネート樹脂製光拡散板を溶融押出した(図3)。その際、片側が粗面、片側が鏡面となるようにした(図4)。
〔複合拡散板の作製方法〕
実施例1と同様な操作を行い、複合拡散板を得た(図5)。
[実施例5]
〔拡散板及び複合拡散板の作製方法〕
接着層Bを接着層Cに変更した以外は、実施例1と同様な操作を行い、複合拡散板を得た(図5)。この複合拡散板の評価結果を表1に示した。
[実施例6]
〔拡散板及び複合拡散板の作製方法〕
実施例1で得られたポリカーボネート樹脂製光拡散板の鏡面に2μmの接着層Bを付与し、小型ラミネーター〔(株)エムシーケー製ハルダーラミネーターMRK650Y〕にて、押さえロール温度130℃、線圧5kg/cmの条件にて、機能性フィルムAのプリズム面を接着層に貼りあわせ、複合拡散板を得た(図7)。この複合拡散板の評価結果を表1に示した。
[比較例1]
実施例1で得られたポリカーボネート樹脂製光拡散板(図4)を採取し、その評価結果を表1に示した。
[比較例2]
実施例1で得られたポリカーボネート樹脂製光拡散板の上に、機能性フィルムを何も処理することなく載せ(図8)、評価を行った。その評価結果を表1に示した。
[比較例3]
〔拡散板及び複合拡散板の作製方法〕
2μmの接着層Bを付与した機能性フィルムAの接着層を、ポリカーボネート樹脂製光拡散板の鏡面側に貼り付けたこと以外は実施例1と同様な操作を行い、複合拡散板を得た(図6)。この複合拡散板の評価結果を表1に示した。
[比較例4]
〔拡散板及び複合拡散板の作製方法〕
接着層Bの厚みを20μmに変更した以外は実施例1と同様な操作を行い、複合拡散板を得た(図5)。この複合拡散板の評価結果を表1に示した。
[比較例5]
接着層Bの厚みを50μmに変更した以外は実施例6と同様な操作を行い、複合拡散板を得た(図7)。この複合拡散板の評価結果を表1に示した。
Figure 0005117899
図1は、本発明評価装置の断面簡略図である。 図2は、本発明評価装置の平面簡略図である。 図3は、実施例及び比較例で拡散板及び複合拡散板を作製するのに用いた押出および冷却工程の断面簡略図である。 図4は、実施例1〜6及び比較例1〜5に用いた光拡散板の断面簡略図である。 図5は、実施例1〜5及び比較例4に用いた複合光拡散板の断面簡略図である。 図6は、比較例3に用いた複合光拡散板の断面簡略図である。 図7は、実施例6及び比較例5に用いた複合光拡散板の断面簡略図である。 図8は、比較例2に用いた複合光拡散板の断面簡略図である。
符号の説明
1 試験片
2 白色反射樹脂板
3〜10 光源(冷陰極管)
11 測定点
12 Tダイ
13 冷却ロール1
14 冷却ロール2
15 冷却ロール3
16 スイングロール
17 搬送ロール
18 加熱ヒーター
19 エキスパンダーロール
20 押さえロール1
21 押出樹脂
22 貼り付け用機能性フィルム
23 樹脂板
24 光拡散板
25 光拡散板の粗面側
26 光拡散板の鏡面側
27 プリズムフィルム
28 接着層

Claims (5)

  1. 熱可塑性樹脂板の片面または両面に機能性フィルムを接着層を介して積層させる複合光拡散板の製造方法であって、
    熱可塑性樹脂板と機能性フィルムとを貼り合わせる際に、10〜500,000mPa・sの範囲の溶融粘度を有するホットメルト型透明樹脂からなる接着層を、60〜150℃の範囲で、線圧力0.01〜1,000kg/cmで貼り合わせ、かつ接着層の厚み(x1(μm))と、接着層と接触している熱可塑性樹脂板または機能性フィルムの何れかの面の表面粗度(十点表面粗さRz1(μm))との関係において、下記式(i)を満足することを特徴とする複合光拡散板の製造方法。
    x1<0.3Rz1・・・(i)
  2. 接着層の厚み(x1(μm))が、0.5〜100μmである請求項1記載の複合光拡散板の製造方法。
  3. 熱可塑性樹脂は、その少なくとも50重量%がポリカーボネート樹脂からなる請求項1記載の複合光拡散板の製造方法。
  4. 熱可塑性樹脂板は、熱可塑性樹脂100重量部に対して、0.3〜10重量部の光拡散剤および0.0005〜0.1重量部の蛍光増白剤を含有する請求項1記載の複合光拡散板の製造方法
  5. 幾何学模様を有する賦型ロールにて成形された熱可塑性樹脂板の溶融押出後の冷却段階にて機能性フィルムと貼り合わされることを特徴とする請求項1記載の複合光拡散板の製造方法。
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