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技術 光反射体

出願人 株式会社ユポ・コーポレーション
発明者 小山廣高橋友嗣
出願日 2001年4月24日 (20年2ヶ月経過) 出願番号 2001-125366
公開日 2002年1月31日 (19年5ヶ月経過) 公開番号 2002-031704
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の延伸成形、応力解放成形 高分子組成物 積層体(2) レンズ以外の光学要素
主要キーワード インバーターユニット 押ダイ 原料塗料 均一面 空隙サイズ 粒子計測装置 溶融原料 低消費電力型
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図面 (1)

課題

光学的特徴を有する成分によるのではなく、構造的な特徴により輝度を安価に向上させた光反射体を提供すること。

解決手段

ポリオレフィン系樹脂フィラーを含有する2軸延伸フィルムを有する光反射体であって、前記フィラーが平均粒径が0.1〜8μmである無機フィラー及び/または平均分散粒径が0.1〜8μmである有機フィラーであり、前記2軸延伸フィルムの面積延伸倍率が16〜80倍であり、かつ輝度が1200cd/m2以上である光反射体。

概要

背景

内蔵式光源を配置したバックライト型の液晶ディスプレイが広く普及している。バックライト型のうちサイドライト方式の典型的な構成は、図1に示すとおりであり、透明なアクリル板3に網点印刷2を行った導光板、その片面に設置した光反射体1、拡散板4そして、導光板サイドに接近した冷陰極ランプ5からなる。導光板サイドより導入された光は網点印刷部分で発光され、光反射体1で光の反射、洩れを防ぎ、拡散板4で均一面状な光を形成する。

このようなバックライトユニットにおいて、光反射体は、内蔵式光源の光を表示のために効率的に利用できるようにするとともに、それぞれの目的にあった表示を実現するために機能する。一般に、ギラギラとした鏡面反射は嫌われるため、散乱反射による面方向に比較的均一な輝度を実現し、見る人に自然な感じを与えることが必要とされる。とくに液晶ディスプレイのサイドライト方式に用いられる反射板は、導光板から裏抜けする光を面方向に輝度ムラなく、均一に反射させることが要求される。

従来から、光反射体の輝度を向上させるために、酸化チタンなどの白色顔料蛍光増白剤を光反射体を構成するフィルムに添加することが知られている。また、光透過防止と鏡面反射の防止を兼ねて、アルミ等の金属板上に酸化チタン等の白色顔料を塗布することも知られている。

概要

光学的特徴を有する成分によるのではなく、構造的な特徴により輝度を安価に向上させた光反射体を提供すること。

ポリオレフィン系樹脂フィラーを含有する2軸延伸フィルムを有する光反射体であって、前記フィラーが平均粒径が0.1〜8μmである無機フィラー及び/または平均分散粒径が0.1〜8μmである有機フィラーであり、前記2軸延伸フィルムの面積延伸倍率が16〜80倍であり、かつ輝度が1200cd/m2以上である光反射体。

目的

このように、従来から知られている光反射体は、光学的特徴を有する成分を使用することにより輝度を始めとする光学的機能の調節を行っていた。本発明は、このような光学的特徴を有する成分を用いることに視点を置かず、光反射体の構造に特徴を持たせることにより、輝度の向上を安価に実現することを課題とした。

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
12件

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請求項1

ポリオレフィン系樹脂フィラーを含有する2軸延伸フィルムを有する光反射体であって、前記フィラーが平均粒径が0.1〜8μmである無機フィラー及び/または平均分散粒径が0.1〜8μmである有機フィラーであり、前記2軸延伸フィルムの面積延伸倍率が16〜80倍であり、かつ輝度が1200cd/m2以上である光反射体。

請求項2

前記2軸延伸フィルムにおける前記フィラーの体積比率が3.0〜35体積%である請求項1に記載の光反射体。

請求項3

前記無機フィラーが、比表面積が20,000cm2/g以上であり、かつ粒径10μm以上の粒子を含まない炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項1または2に記載の光反射体。

請求項4

前記2軸延伸フィルムの縦方向延伸倍率LMDと横方向延伸倍率LCDの比であるLMD/LCDが0.25〜2.7である請求項1〜3のいずれかに記載の光反射体。

請求項5

次の式で算出された空孔率が15〜60%である請求項1〜4のいずれかに記載の光反射体。

請求項

ID=000003HE=015 WI=080 LX=0200 LY=1400(上式において、ρ0は真密度であり、ρは密度である)

請求項6

JIS P−8138の不透明度が90%以上である請求項1〜5のいずれかに記載の光反射体。

請求項7

前記2軸延伸フィルムが多層構造を有する請求項1〜6のいずれかに記載の光反射体。

請求項8

前記2軸延伸フィルムの表裏面に保護層を有する請求項1〜7のいずれかに記載の光反射体。

技術分野

0001

本発明は光反射体に関するものである。詳しくは光源光反射して高輝度を実現させる光反射体に関するものである。

背景技術

0002

内蔵式光源を配置したバックライト型の液晶ディスプレイが広く普及している。バックライト型のうちサイドライト方式の典型的な構成は、図1に示すとおりであり、透明なアクリル板3に網点印刷2を行った導光板、その片面に設置した光反射体1、拡散板4そして、導光板サイドに接近した冷陰極ランプ5からなる。導光板サイドより導入された光は網点印刷部分で発光され、光反射体1で光の反射、洩れを防ぎ、拡散板4で均一面状な光を形成する。

0003

このようなバックライトユニットにおいて、光反射体は、内蔵式光源の光を表示のために効率的に利用できるようにするとともに、それぞれの目的にあった表示を実現するために機能する。一般に、ギラギラとした鏡面反射は嫌われるため、散乱反射による面方向に比較的均一な輝度を実現し、見る人に自然な感じを与えることが必要とされる。とくに液晶ディスプレイのサイドライト方式に用いられる反射板は、導光板から裏抜けする光を面方向に輝度ムラなく、均一に反射させることが要求される。

0004

従来から、光反射体の輝度を向上させるために、酸化チタンなどの白色顔料蛍光増白剤を光反射体を構成するフィルムに添加することが知られている。また、光透過防止と鏡面反射の防止を兼ねて、アルミ等の金属板上に酸化チタン等の白色顔料を塗布することも知られている。

発明が解決しようとする課題

0005

このように、従来から知られている光反射体は、光学的特徴を有する成分を使用することにより輝度を始めとする光学的機能の調節を行っていた。本発明は、このような光学的特徴を有する成分を用いることに視点を置かず、光反射体の構造に特徴を持たせることにより、輝度の向上を安価に実現することを課題とした。

課題を解決するための手段

0006

本発明者らは、導光板サイドから導入された光が屈折、反射する際、真円に近い微細レンズを多数敷きつめた構造を有する光反射体を実現すれば、効率良い反射が実現し、輝度の向上が図れるものと考えた。そして、微細なレンズの機能を延伸により形成する微細な空隙に持たせれば、安価に課題を解決することができることを見い出し、さらに輝度が1200cd/m2以上であるものは導光板から裏抜けする光を面方向に輝度ムラなく、均一に反射させるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。

0007

即ち、本発明は、ポリオレフィン系樹脂フィラーを含有する2軸延伸フィルムを有する光反射体であって、前記フィラーが平均粒径が0.1〜8μmである無機フィラー及び/または平均分散粒径が0.1〜8μmである有機フィラーであり、前記2軸延伸フィルムの面積延伸倍率が16〜80倍であり、かつ輝度が1200cd/m2以上である光反射体を提供するものである。

0008

2軸延伸フィルムにおけるフィラーの体積比率は3.0〜35体積%であることが好ましく、無機フィラーを使用する場合は、比表面積が20,000cm2/g以上であり、かつ粒径10μm以上の粒子を含まない炭酸カルシウムを選択することが好ましい。また、2軸延伸フィルムの縦方向延伸倍率LMDと横方向延伸倍率LCDの比であるLMD/LCDは0.25〜2.7であることが好ましい。空孔率は15〜60%であり、JIS P−8138の不透明度は90%以上であることが好ましい。また、2軸延伸フィルムが多層構造を有することが好ましく、2軸延伸フィルムの表裏面には保護層が形成されていてもよい。なお、本明細書において「〜」はその前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示す。

発明を実施するための最良の形態

0009

本発明の光反射体は、ポリオレフィン系樹脂とフィラーを含有する2軸延伸フィルムを有する。その特徴は、前記フィラーが平均粒径が0.1〜8μmである無機フィラー及び/または平均分散粒径が0.1〜8μmである有機フィラーであること、前記2軸延伸フィルムの面積延伸倍率が16〜80倍であること、および輝度が1200cd/m2以上であることにある。これらの条件を満たす光反射体を用いれば、安価に輝度の向上を図り、明るいバックライトを実現することができる。以下において、本発明の光反射体の構成および効果を詳細に説明する。

0010

ポリオレフィン系樹脂
本発明の光反射体に用いられるポリオレフィン系樹脂の種類は特に制限されない。例えば、高密度ポリエチレン中密度ポリエチレン等のエチレン系樹脂、あるいはプロピレン系樹脂等が挙げられる。これらは2種以上混合して用いることもできる。ポリオレフィン系樹脂の中では、プロピレン系樹脂が、耐薬品性コストの面などから好ましい。

0011

プロピレン系樹脂としては、プロピレン単独重合体や、主成分であるプロピレンと、エチレン、1−ブテン1−ヘキセン、1−ヘプテン,4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィンとの共重合体が使用される。立体規則性は特に制限されず、アイソタクティックないしはシンジオタクティック及び種々の程度の立体規則性を示すものを用いることができる。また、共重合体は2元系でも3元系でも4元系でもよく、またランダム共重合体でもブロック共重合体であってもよい。

0012

このようなポリオレフィン系樹脂は、2軸延伸フィルム中に38〜91.5重量%で使用することが好ましく、44〜89重量%で使用することがより好ましく、50〜86重量%で使用することがさらに好ましい。

0013

フィラー
本発明に熱可塑性樹脂とともに用いられるフィラーとしては、各種無機フィラーまたは有機フィラーを使用することができる。無機フィラーとしては、炭酸カルシウム、焼成クレイシリカけいそう土タルク、酸化チタン、硫酸バリウムアルミナ等が挙げられる。有機フィラーとしては、ポリエチレンテレフタレートポリブチレンテレフタレートポリカーボネートナイロン−6、ナイロン−6,6、環状オレフィン重合体環状オレフィンとエチレンとの共重合体等のポリオレフィン樹脂融点よりは高い融点(例えば、170〜300℃)ないしはガラス転移温度(例えば、170〜280℃)を有するものが使用される。

0014

2軸延伸フィルムには、上記の無機フィラーまたは有機フィラーの中から1種を選択してこれを単独で使用してもよいし、2種以上を選択して組み合わせて使用してもよい。2種以上を組み合わせて使用する場合には、有機フィラーと無機フィラーを混合して使用してもよい。

0015

後述する延伸成形により発生させる空隙サイズの調整のため、上記無機フィラーの平均粒径、または有機フィラーの平均分散粒径は好ましくはそれぞれが0.1〜8μmの範囲、より好ましくはそれぞれが0.3〜5μmの範囲のものを使用する。平均粒径、または平均分散粒径がこれより大きい場合、空隙が不均一となる傾向がある。また、平均粒径、または平均分散粒径がこれより小さい場合、所定の空隙が得られなくなる傾向がある。本明細書でいう「無機フィラーの平均粒径」は、測定装置((株)島津製作所製:SS−100形)で測定した比表面積を用いて下記計算式により算出したものである。なお、下記計算式において真比重は空気を含まない状態の無機フィラーの比重である。

0016

また、好ましい空隙を形成するためには、例えば比表面積が20,000cm2/g以上で、かつ粒径10μm以上(レーザー回折粒子計測装置マイクロトラック」により測定した値)の粒子を含まない無機フィラーを使用するのが効果的である。特に、このような条件を満たす粒度分布シャープな炭酸カルシウムを使用するのが好ましい。

0017

後述する延伸成形により発生させる空隙量の調整のため、2軸延伸フィルム中への上記フィラーの配合量は体積換算で好ましくは3.0〜35体積%、より好ましくは4.0〜30体積%の範囲で使用できる。フィラーの配合量がこれより少ない場合、充分な空隙数が得られなくなる傾向がある。また、フィラーの配合量がこれより多い場合、剛度不足による折れシワが生じやすくなる傾向がある。本発明で用いる2軸延伸フィルムは、単層構造であっても、多層構造であってもよい。フィルム成形時の配合組成などの自由度から多層構造であることが好ましい。多層構造が、例えば、表面層基材層裏面層の3層構造からなり、基材層を構成する主要な樹脂がプロピレン系樹脂の場合、延伸性を改良するために、ポリエチレンエチレン酢酸ビニル等のプロピレン系樹脂より低融点の樹脂を3〜25重量%配合するのが好ましい。また、基材層には無機フィラーとして二酸化チタンを0.5〜10重量%、好ましくは0.5〜8.5重量%含有させてもよい。表裏面層には無機フィラーとして二酸化チタンを1重量%未満、好ましくは0.1〜0.9重量%含有させてもよい。二酸化チタンの配合量の上限を超えると、光反射体の白色度に影響をきたし輝度低下を招くと共に、液晶表示の色調及びコントラスト不明瞭となる傾向がある。表裏面層の肉厚は0.1μm以上、好ましくは0.1μm以上1.5μm未満であり、かつ光反射体の全厚の15%未満、好ましくは1〜10%、更に好ましくは1〜5%である。

0018

添加剤
本発明の反射板の2軸延伸フィルムには、必要により、蛍光増白剤、安定剤、光安定剤分散剤滑剤等を配合してもよい。安定剤としては、立体障害フェノール系リン系、アミン系等の安定剤を0.001〜1重量%、光安定剤としては、立体障害アミンベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系などの光安定剤を0.001〜1重量%、無機フィラーの分散剤としては、シランカップリング剤オレイン酸ステアリン酸等の高級脂肪酸金属石鹸ポリアクリル酸ポリメタクリル酸ないしはそれらの塩等を0.01〜4重量%配合してもよい。

0019

成形
ポリオレフィン系樹脂およびフィラーを含む配合物成形方法としては、一般的な2軸延伸方法が使用できる。具体例としてはスクリュー型押出機に接続された単層または多層のTダイやIダイを使用して溶融樹脂シート状に押し出した後、ロール群周速差を利用した縦延伸テンターオーブンを使用した横延伸を組み合わせた2軸延伸方法や、テンターオーブンとリニアモーターの組み合わせによる同時2軸延伸などが挙げられる。

0020

延伸温度は使用するポリオレフィン系樹脂の融点より2〜60℃低い温度であり、樹脂がプロピレン単独重合体(融点155〜167℃)のときは152〜164℃、高密度ポリエチレン(融点121〜134℃)のときは110〜120℃が好ましい。また、延伸速度は20〜350m/分が好ましい。

0021

2軸延伸フィルム中に発生させる空隙の大きさを調整するために、面積延伸倍率=(縦方向延伸倍率LMD)×(横方向延伸倍率LCD)は好ましくは16〜80倍の範囲とし、より好ましくは25〜70倍の範囲とする。

0022

2軸延伸フィルム中に発生させる空隙のアスペクト比を調整するために、縦方向延伸倍率LMD及び横方向延伸倍率LCDの比LMD/LCDは好ましくは0.25〜2.7の範囲とし、より好ましくは0.35〜2.3の範囲とする。面積延伸倍率そして、LMD/LCDがこの範囲を逸脱する場合、真円に近い微細な空隙が得られにくくなる傾向がある。

0023

本発明の反射板中に発生させる空隙の単位体積あたりの量を調整するために、空孔率は好ましくは15〜60%、より好ましくは20〜55%の範囲とする。本明細書において「空孔率」とは、下記式(1)にしたがって計算される値を意味する。式(1)のρ0は真密度を表し、ρは密度(JIS P−8118)を表す。延伸前の材料が多量の空気を含有するものでない限り、真密度は延伸前の密度にほぼ等しい。本発明で用いる2軸延伸フィルムの密度は一般に0.55〜1.20g/cm3の範囲であり、空隙が多いほど密度は小さくなり空孔率は大きくなる。空孔率が大きい方が表面の反射特性も向上させることができる。

0024

0025

延伸後の2軸延伸フィルムの肉厚は、好ましくは50〜400μm、より好ましくは80〜300μmである。肉厚がこれより薄いと光の裏抜けが生じる傾向がある。また、肉厚がこれより厚いとバックライトユニットが厚くなり過ぎるきらいがある。本発明の不透明度(JIS P−8138)は、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上である。90%未満では、光の裏抜けが生じる傾向がある。

0026

保護層
得られた2軸延伸フィルムはそのままでも本発明の光反射体として用いることができるが、成形、加工使用時での発生が懸念されるキズ汚れ付着の防止のために、2軸延伸フィルムの表裏面にはその光学特性を損ねない範囲でさらに保護層を設けたうえで光反射体として用いることもできる。保護層は、2軸延伸フィルムの片面に形成しても両面に形成してもよい。

0027

保護層の形成方法としては、上記2軸延伸フィルムの延伸成型前に多層TダイやIダイを使用して保護層の溶融原料共押し出しし、得られた積層体を2軸延伸成形して設ける方法、上記2軸延伸フィルムの1軸方向の延伸が終了したのち、保護層の溶融原料を押し出し貼合し、この積層体を1軸延伸成形して設ける方法、上記2軸延伸フィルムを延伸成形して得た後に保護層の原料塗料を直接または間接的に塗布、乾燥や硬化して設ける方法等が挙げられる。

0028

上記2軸延伸フィルムと同時に2軸もしくは1軸方向に延伸成形して設ける保護層には、光反射体に使用されるものと同じポリオレフィン系樹脂およびフィラーが使用できる。また、上記の添加剤も使用することができる。上記2軸延伸フィルムの延伸成形後に原料塗料を塗布して設ける保護層としては、シリコン系、フッ素系のものが挙げられる。本保護層は上記延伸成形されて設けられる保護層を形成した後にさらに重ねて形成してもよい。

0029

塗工方法ロールコーターブレードコーターバーコーターエアーナイフコーターサイズプレスコーターグラビアコーターリバースコーターダイコーターリップコータースプレーコーター等により行われ、必要によりスムージングを行ったり、乾燥工程を経て、余分な水や親水性溶剤が除去さたり、熱、光や電子線により硬化されて保護層が形成される。

0030

本発明の光反射体の保護層は2軸延伸フィルムの光学特性を損ねないように、厚さとしては片面あたり好ましくは0.2〜80μm、より好ましくは2〜60μmの範囲で設けることが好ましい。

0031

さらにこれらの保護層の少なくとも片面側に光の裏抜け防止のために、アンカーコート層を介して金属蒸着層を設けることもできる。すなわち、ポリエステル系またはポリウレタンアンカーコート剤乾燥重量で0.03〜5g/m2の割合で塗布し、この面に金属蒸着を行い、金属蒸着層を設けることが一般的である。蒸着に用いられる金属はアルミニウムが一般的であり、金属蒸着層の厚さは好ましくは0.025〜0.5μm、より好ましくは0.03〜0.1μmである。

0032

光反射体
本発明の光反射体の形状は特に制限されず、使用目的や使用態様に応じて適宜決定することができる。通常は、板状やフィルム状にして使用するが、その他の形状で使用した場合であっても光反射体として使用するものである限り、本発明の範囲内に包含される。

0033

本発明の光反射体は、バックライト型、中でもサイドライト方式の表示装置を構成する光反射体として極めて有用である。本発明の光反射体を用いたサイドライト方式の液晶表示装置は、導光板から裏抜けする光を光反射体が面方向に輝度ムラなく均一に反射させるため、見る人に自然な感じを与えることができる。本発明の光反射体は、このようなバックライト型液晶表示装置のみならず、内蔵式光源を使用せずに室内光を反射させることを意図した低消費電力型の表示装置にも利用することが可能である。また、室内外照明用電飾看板用光源の背面にも幅広く利用することができる。

0034

以下に実施例、比較例及び試験例を記載して、本発明をさらに具体的に説明する。以下に示す材料、使用量、割合、操作等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適時変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に制限されるものではない。

0035

(実施例1〜4および比較例1〜2)プロピレン単独重合体、高密度ポリエチレンおよび重質炭酸カルシウムを表1に記載の量で混合した組成物(A)と、プロピレン単独重合体および重質炭酸カルシウムを表1に記載の量で混合した組成物(B)とを、それぞれ別々の3台の押出機(組成物(B)については2台使用)を用いて250℃で溶融混練した。その後、一台の共押ダイに供給してダイ内で(A)の両面に(B)を積層後、シート状に押し出し、冷却ロールで約60℃まで冷却することによって積層物を得た。

0036

この積層物を145℃に再加熱した後、多数のロール群の周速差を利用して縦方向に表1に記載の倍率で延伸し、再び約150℃まで再加熱してテンターで横方向に表1に記載の倍率で延伸した。その後、160℃でアニーリング処理した後、60℃まで冷却し、部をスリットして表1に記載の厚みを有する三層構造の光反射体を得た。

0037

なお、比較例1および2については、ダイスリップ開度を調整することにより、積層物を縦方向にのみ6倍に延伸して、表1に記載の厚みを有する一軸延伸フィルムよりなる光反射体を得た。

0038

(実施例5)上に記載される方法により製造した積層物を145℃に再加熱した後、多数のロール群の周速差を利用して縦方向に5倍延伸した。プロピレン単独重合体および重質炭酸カルシウムを表1に記載の量で混合した組成物(C)を2つの押出機で溶融混練し、得られた5倍延伸シートの両面に(C)が外側になるようにダイ内で共押し出しして積層した。ついでこの積層物を160℃に加熱したのち横方向に7.5倍の延伸を行って、表裏面に保護層を設けた光反射体を得た。

0039

(実施例6〜8)プロピレン単独重合体、高密度ポリエチレン、重質炭酸カルシウムおよび平均粒径0.2μmの二酸化チタンを表1に記載の量で混合した組成物(A)と、プロピレン単独重合体、重質炭酸カルシウムおよび平均粒径0.2μmの二酸化チタンを表1に記載の量で混合した組成物(B)とを、それぞれ別々の3台の押出機(組成物(B)については2台使用)を用いて250℃で溶融混練した。その後、一台の共押ダイに供給してダイ内で(A)の両面に(B)を積層後、シート状に押し出し、冷却ロールで約60℃まで冷却することによって積層物を得た。

0040

(試験例)製造した実施例1〜8および比較例1〜2の光反射体について、不透明度、空孔率および輝度を測定した。不透明度は、測定装置(スガ試験機(株)製:SM−5)を用いて、JISP−8142の試験を行うことによって測定した。空孔率は、JIS P−8118にしたがって密度および真密度を測定し、上記の空孔率算出式により計算して求めた。輝度は、図1に示すように白色網点印刷2を施したアクリル板3(導光板)に光反射体1をセットし、片側端面より冷陰極ランプ5(ハリソン社(製)インバーターユニット、12V、6mA管電流下)を照射して、輝度計6(ミノルタカメラ(株)製:LS110型)により測定した。これらの各測定結果を表1にまとめて示す。

0041

発明の効果

0042

以上のように、本発明の光反射体によれば、光学的特徴を有する成分に頼らずに、安価に輝度の向上を図ることができる。このため、本発明の光反射体をバックライト装置に使用すれば、従来よりも輝度が高く、明るいバックライトが実現できる。

図面の簡単な説明

0043

図1輝度測定法を説明するための概略断面図である。

--

0044

1光反射体
反射用白色網点印刷
3アクリル板(導光板)
拡散シート
5冷陰極ランプ
6 輝度計

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