KR100383431B1 - 광반사판 - Google Patents

Abstract

평균기포직경 50㎛ 이하의 미세기포를 함유하고, 두께 200㎛ 이상, 비중 0.7이하의 열가소성폴리에스테르발포체로 이루어지고, 광의 산란성을 높이는 안료나 미립자를 첨가하는 일없이, 뛰어난 가시광의 확산반사율을 가진 광반사판.

[도면의 참조부호일람]

11: 광반사판

12: 하우징

13: 램프

Description

광반사판{LIGHT REFLECTING PLATE}

사이드라이트방식의 액정표시장치에서는, 면광원으로서의 기능을 얻기 위하여, 일반적으로 도 1과 같은 구조의 라이트박스를 사용하고 있다. 도 1에 표시한 바와 같이, 광반사판(1), 도광판(2) 및 광투과확산판(3)이 적층해서 설치되고, 이들의 측면에 램프(4)가 설치되어 있다. 램프(4)의 광은 도광판(2)에 인도되어, 도광판(2)과 광반사판(1)과의 계면에 있어서 확산반사를 반복하면서 최종적으로 광투과확산판(3)을 통과해서 디스플레이면에 출사한다. 상기한 바와 같이 도광판(2)과 광반사판(1)과의 계면에 있어서 확산반사를 일으키기 위해서는, 이하와 같은 방법이 사용되고 있다. 예를들면, 도광판(2)의 하면(반광사판(1)과의 경계면)에 확산반사를 일으키는 패턴을 인쇄하는 방법, 도광판(2)과 광반사판(1)과의 사이에 소정의 패턴이 인쇄된 변도의 필름을 삽입하는 방법, 도광판(2)의 하면에 미세한 오목볼록을 형성하는 방법등이다.

또, 이 광반사판에는 높은 광반사율이 요구되기 때문에, 종래부터 이하에 표시하는 바와 같은 여러 가지 재료가 사용되고 있다. 예를들면, 금속 등의 기재의표면에 금속증착막을 퇴적해서 금속경면을 형성한 광반사판이 알려져 있다. 그러나, 금속경면을 가진 광반사판에서는 확산반사가 일어나기 어렵기 때문에, 디스플레이면에 향하는 광량은 오히려 적어진다. 또, 산화티탄 등의 백색안료를 포함한 필름으로 이루어진 광반사판도 사용되고 있다. 이 필름으로 이루어진 광반사판에서는 배면으로의 광의 누설을 억제하기 위하여, 안료의 첨가량을 많게 할 필요가 있다. 그러나, 필름에 첨가되는 백색안료는 특정파장의 광을 흡수하기 때문에, 그 첨가량이 많아지면 광손실의 증대를 무시할 수 없게 되고, 반사율이 저하한다는 문제가 있다.

또, 일본국 특개평 4 - 296819호 공보에는, 미세기포를 함유하는 폴리에스테르필름으로 이루어진 광반사판이 개시되고 있다. 또, 이 미세기포를 함유하는 폴리에스테르필름과, 광흡수가 없는 탄산칼슘이나 실리카의 입자를 분산시킨 별도의 폴리에스테르필름을 라미네이트한 필름으로 이루어진 광반사판도 개시되고 있다. 이 경우, 미세기포를 함유하는 폴리에스테르필름은, 폴리에스테르속에 비상용의 폴리머를 분산시키고, 이것을 1축 또는 2축 연신할때에 비상용 폴리머입자의 주위에 보이드(기포)를 형성시킴으로써 제조되고 있다. 그러나, 폴리에스테르속에 비상용의 폴리머를 균일하게 분산시키는 것은 곤란하다. 이 때문에, 폴리에스테르속에 있어서으리 기포의 분산도 불균일하게 되고, 광을 충분히 확산반사시킬 수는 없다. 또, 연신된 필름은 두께가 200㎛ 미만으로 얇게 되기 때문에, 필름배면으로 누설하는 광도 많아진다. 이결과, 동공보에 기재된 필름은 만족스러운 반사율을 달성하는 것이 곤란하다. 그래서 충분한 반사율을 얻기 위해서는, 필름이 배면에 금속경면을가진 다른 광반사판을 배치할 필요가 생간다는 문제가 있었다.

마찬가지로, 예를들면 조명기구의 갓의 부분에 관해서는, 광반사율이 높은 것이 요구되는 경우가 있다. 이 용도의 광반사판으로서는, 강판, 알루미늄판 등의 금속재료로 이루어진 것이나, 플라스틱사출성형체의 표면에 광반사성의 안료를 함유하는 도료를 도포한 것이 사용되고 있다. 이중에 금속재료로 이루어진 광반사판을 사용한 경우에는, 광의 전반사율은 충분히 높지만, 확산반사가 적기 때문에, 반사광이 눈부시게 느껴진다는 문제가 있다. 한편, 플라스틱사출성형체의 표면에 광반사성의 안료를 함유하는 도료를 도포한 광반사판에서는, 도막을 두껍게 하는데 한계가 있고, 또한 안료자체가 광을 흡수하기 때문에, 광의 반사율이 저하하는 문제점이 있다.

일본국 특개소 61 - 225709호 공보에는, 유리 등의 투명기재에, 적외선투과막, 및 미세기포를 함유한 두께 0.3∼0.8㎛ 의 금속산화물(예를들면 산회티탄)로 이루어진 가시광을 산란시키기 위한 막을 형성한 광반사판이 기재되어 있다. 그러나, 이 경우도 광학산막의 두께가 얇기 때문에, 반사율은 85% 정도에 그치고, 고효율의 반사특성은 얻을 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은, 광의 산란성을 높이는 안료나 미립자를 첨가하거나, 배면에 금속경면을 가진 다른 광반사판을 배치하는 일없이, 기재만으로도 가시광의 확산반사율이 뛰어난 광반사판을 제공하는데 있다.

[발명의 개시]

본 발명의 광반사판은, 평균기포직경 50㎛ 이하의 미세기포를 함유하고, 두께 200㎛ 이상, 비중 0.7 이하의 열가소성 폴리에스테르발포체로 이루어진 것이다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 광반사판에 있어서, 광반사판의 평균기포직경, 두께 및 비중을 상기와 같이 규정한 것은, 이하와 같은 이유에 의한다.

평균기포직경이 50㎛ 를 넘으면, 입사광이 광반사판의 내부까지 침투하거나, 기포계면에서의 난반사의 횟수가 감소하기 때문에, 확산반사율이 저하하는 경향이 있다. 또, 특히 액정소자의 라이트박스에 있어서 시트형상의 광반사판을 사용하는 경우에는, 광반사판의 단부로부터의 광손실에 의해 광반사판표면에 복귀하는 광량이 감소하기 때문에, 확산반사율이 저하한다. 평균기포직경은 30㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 평균기포직경이 가시광의 파장보다도 작게 되면 입사광이 투과하므로, 평균기포직경은 적어도 가시광의 파장이상인 것이 필요하다.

광반사판의 두께가 200㎛ 미만이면, 다른 요건을 만족하고 있어도, 광반사판 배면으로의 광의 누설이 많아지기 때문에 확산반사율이 저하한다. 또, 광반사판의 두께가 얇으면, 소정형상으로 성형한 경우에, 형상유지성이 뒤떨어진다. 광반사판의 두께는 500㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다.

광반사판의 비중이 0.7 을 넘는, 즉 기포율이 작아지면, 다른 요건을 만족하고 있어도, 발포하고 있지 않은 수지부분에 있어서의 광흡수나 광반사판의 투명화에 의한 광투과 등에 의해 광손실이 커지기 때문에 확산반사율이 저하한다. 또한, 광반사판의 비중은 0.05 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 광반사판에는, 열가소성 폴리에스테르수지가 사용된다. 열가소성 폴리에스테르수지의 구체예로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리부티렌테레프탈레이트를 들수 있다. 폴리에필렌테레프탈레이트나 폴리부티렌테레프탈레이트에 예를들면 폴리카보네이트 등의 다른 수지를 블렌드해도 된다. 이들 수지중에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 가장 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 광반사특성에 영향을 미치지 않는 범위에서, 발포처리전의 열가소성 폴리에스테르수지에, 결정화핵제, 결정화촉진제, 기포화핵제, 산화방지제, 대전방지제, 자외선방지제, 광안정화제, 안료, 염료, 활제 등의 각종 첨가제를 배합해도 된다. 이들 배합제중, 결정화핵제의 첨가량에 관해서는 5중량% 이하, 나아가서는 2중량% 이하인 것이 바람직하다. 또, 발포후의 광반사판에 이들 첨가제를 도하거나, 이들 첨가제를 함유하는 다른 수지를 라미네이트해도 된다.

본 발명의 광반사판을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 단, 양산성을 고려하면, 예를들면 이하와 같은 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 열가소성 폴리에스테르의 시트와 세퍼레이터를 겹쳐서 감음으로써 롤을 형성하고, 이 롤을 가압불활성 가스분위기속에 유지해서 열가소성 폴리에스테르시트에 불활성가스를 함유시키고, 또 불활성가스를 함유시킨 열가소성 폴리에스테르시트를 상압하에서 가열해서 발포시키는 방법이 사용된다. 또한, 이 방법에서는 열가소성 폴리에스테르시트와 세퍼레이터로 이루어진 롤을, 가압불활성가스분위기속에 유지해서 열가소성 폴리에스테르시트에 불활성가스를 함유시키기전에, 유기용제에 함유시켜도 된다.

이하, 본 발명의 광반사판을 제조하는 방법을 보다 상세하게 설명한다.

ⓛ 먼저, 열가소성 폴리에스테르시트와 세퍼레이터를 맞포개서 감음으로써 롤을 형성한다. 여기서 사용되는 세퍼레이터는, 불활성가스나 필요에 따라서 사용되는 유기용제가 자유롭게 출입하는 틈새를 가지고, 또한 그 자체에의 불활성가스의 침투가 무시할 수 있는 것이면 어떠한 것이어도 좋다. 세퍼레이터로서는, 특히 수지제 부직포 또는 금속제의 망이 바람직하다. 수지제 부직포로서는 폴리올레핀계수지 또는 나일론계수지로 이루어진 것이 바람직하다. 또, 폴리에스테르 계수지로 이루어진 부직포라도, 섬유가 연신되어 있고 불활성가스가 침투하기 어렵게 되어 있는 것이면, 바람직하게 사용할 수 있다. 금속제의 망으로서는, 일반적으로 와이어크로스라고 불리고, 평직, 능직, 평첩직, 능첩직 등의 짜는 방식에 의해서 세로선과 가로선이 직각방향으로 엮어져 있는 것이 바람직하다. 재질은 철, 구리, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금등이 적용가능하나, 가격, 수명을 고려하면 스테인레스강이 보다 바람직하다. 한편, 열가소성 폴리에스테르시트는 무연신인 것이 바람직하다. 이것은 열가소성 폴리에스테르시트가 연신되어 있으면, 가스가 충분히 시트내에 침투하지 않기 때문에, 목적으로 하는 발포시트를 얻을 수 없게 되기 때문이다.

시트에 유기용제를 함유시키면, 열가소성 폴리에스테르시트의 결정화도를 30% 이상으로 할수 있다. 이결과, 시트의 강성이 증대해서 시트표면에 세퍼레이터의 흔적이 잔존하기 어렵게 되는 동시에, 불활성가스의 침투시간을 단축할 수 있다. 또한, 세퍼레이터의 종류에 따라서는 시트표면에 세퍼레이터의 흔적이 잔존하지 않는 일도 있으므로, 유기용제를 함유시키는 처리는 반드시 필요한 것은 아니다. 단, 가스침투시간이 단축의 관점으로부터는 유기용제를 함유시키는 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

수지시트의 결정화도를 높이기 위하여 사용되는 유기용제로서는, 벤젠, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 개미산에틸, 아세톤, 아세트산, 디옥산, m - 크레졸, 아닐린, 아크릴로니트릴, 프탈산디메틸, 니트로에탄, 니트로메탄, 벤질알콜 등을 들수 있다. 이들중, 취급성 및 경제성의 관점에서 아세톤이 보다 바람직하다.

롤에 유기용제를 함유시키는 방법으로서는, 유기용제속에 롤을 침지하는 방법, 또는 롤을 유기용제의 증기속에 유지하는 방법이 사용된다. 후자의 방법은, 전자의 방법과 비교해서 유기용제의 사용량이 소량이어도 되고, 또한 열가소성 폴리에스테르시트에 첨가된 첨가제의 용출이 거의 없다는 점에서 뛰어나다.

롤을 유기용제에 침지하는 방법에서는, 처리시간은 실온에서 수시간에서 십수시간이면 충분하고, 그 이상 장시간에 걸쳐서 처리해도 수지중의 유기용제의 함유량은 그다지 증가하지 않는다. 롤을 유기용제의 증기속에 유지해서 유기용제를 함유시킬때의 처리시간은, 발포시키는 수지의 종류, 시트의 두께에 따라서도 다르다. 예를들면, 실온, 대기압에 있어서 아세톤증기에 의해서 포화하고 있는 밀폐용기에 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 롤을 넣어서 아세톤을 침투시키는 경우, 시트의 두께가 0.6mm 이면 처리시간 24 시간이상, 0.9mm 이면 48시간이상이면 충분하다. 이와 같은 처리에 의해, 수지중의 아세톤의 함유량은 4∼5중량% 가 된다.

또한, 미리 롤에 유기용제를 함유시켜서 시트의 결정화도를 높인 경우에는, 불활성가스를 다량으로 함유시킴으로써 결정화도를 높일 필요가 없어지므로, 불활성가스의 침투시간을 짧게 할수 있다. 예를들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트시트에 이산화탄소를 60 kg/㎠ 에서 침투시키는 경우, 시트의 두께가 0.6mm 이면 침투시간은 1시간이상, 0.9mm 이면 2시간이상으로 충분하다.

또, 롤형상의 시트를 유기용제에 침지한 경우에는, 다음 공정의 전에 시트를 별도로 준비한 세퍼레이터와 함께 다시 감아서 새롭게 롤을 제작해도 된다.

② 다음에, 이상과 같이 해서 형성된 롤을 고압력 용기내에 넣고 가압불활성가스분위기속에 유지해서 열가소성 폴리에스테르시트에 발포제가 되는 불활성가스를 함유시킨다. 불활성가스로서는, 헬륨, 질소, 이산화탄소, 아르곤 등을 들수 있다. 이들중, 이산화탄소는 열가소성 폴리에스테르속에 다량으로 함유시킬 수 있는 점에서 바람직하다. 불활성가스의 침투압력은 30∼70kg/㎠, 또 50kg/㎠ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 불활성가스의 침투시간은 1시간이상으로 하고, 보다 바람직하게는 포화상태가 될때까지 가스를 침투시킨다. 포화상태가 될 때까지의 가스침투시간 및 가스침투량은, 발포시키는 수지의 종류, 불활성가스의 종류, 침투압력 및 시트의 두께에 따라서 다르다. 예를들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트시트에 이산화탄소를 60kg/㎠ 에서 침투시키는 경우, 시트의 두께가 0.6mm 이면 침투시간은 24시간이상, 0.9mm 이면 96시간이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와같은 조건에서는, 수지중의 이산화탄소의 함유량은 6∼7중량% 가 된다.

③ 또, 고압력용기로부터 롤을 꺼내고, 세퍼레이터를 제거하면서, 불활성가스를 함유하는 열가소성 폴리에스테르시트만을 가열함으로써 발포시킨다. 이때 고압력용기로부터 꺼낸후, 발포시킬때까지의 시간을 조정함으로써, 얻어지는 발포체의 비중을 조정할 수 있다. 구체적으로는, 이 시간이 길수록 비중이 큰 발포체를 얻을 수 있다. 발포시의 가열온도는, 그 수지의 유리전이점이상 융점이하로 설정된다. 가열수단으로서는, 열풍순환식 발포로, 오일버스, 용융염버스 등을 들 수 있으나, 취금성의 관점에서 열풍순환식 발포로를 사용하는 것이 바람직하다. 열풍순환식 발포로에 있어서의 발포조건은, 예를들면 발포온도를 240℃ 정도로 하고, 발포시간이 1∼5분이 되는 선속도로 설정한다. 그후, 노로부터 나온 발포시트를 150℃ 이상으로 온도조정한 열성형롤에 감고, 이것을 냉각함으로서 열가소성 폴리에스테르발포체로 이루어진 소망의 광반사판을 얻는다.

이와 같은 방법에 의해 얻어지는 광반사판은, 광의 산란성을 높이는 안료나 미립자를 첨가하거나, 금속경면을 가진 기재 등을 배면에 배치하는 일없이, 400∼1200mm 의 파장영역에 있어서 90% 이상의 확산반사율을 표시한다.

본 발명의 광반사판의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를들면, 상기와 같은 방법으로 얻어진 시트의 형상 그대로, 액정소자의 사이드라이트를 면광원으로서 기능시키기 위한 광반사판으로서 사용할 수 있다.

또, 상기와 같이 해서 얻어진 시트를 광원의 주위를 부분적으로 둘러싸는 형상으로 성형함으로써, 조명기구용 광반사판을 얻을 수 있다. 이 성형방법으로서는, 예를들면 암수의 금형을 배치한 진공성형기를 사용하고, 열가소성 폴리에스테르발포체시트의 온도가 200∼220℃ 가 되는 가열조건에서 진공성형하는 방법이 사용된다.

조명기구용 광반사판의 형태는, 예를들면 도 2 또는 도 3 에 표시한 바와 같은 것이다. 도 2 에 있어서는, 오목형상다면의 반사면을 가진 광반사판(11)의 중앙부에 램프(13)가 장착되고, 램프(13)의 주위가 광반사판(11)의 반사면으로 둘러싸여 있다. 이 경우, 광반사판(11)은 하우징을 겸하고 있다. 또, 도 3 에 있어서는, 광반사판(11)의 바깥쪽에 또 하우징(12)이 설치되어 있다. 또한, 광반사판(11)의 반사면은 완만한 만곡면으로해도 된다.

본 발명은, 액정표시장치의 라이트박스, 또는 형광등이나 백열등 등의 조명기구에 적용되는 광반사판에 관한 것이다.

도 1 은 사이드라이트방식의 액정표시소자에 있어서의 라이트박스의 단면도

도 2 는 조명기구용 광반사판의 일례를 표시한 단면도

도 3 은 조명기구용 광반사판의 다른예를 표시한 단면도

제 4 는 본 발명의 실시예에 있어서 제작한 조명기구용 광반사판을 표시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.

(실시예 1~4)

두께가 다른 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)시트 (C - 0312 그레이드, 일본국 유니티카(주)제)와, 세퍼레이터로서 올레핀계 부직포(FT 300 그레이드, 일본국 니혼바이린(주)제)를 준비했다. PET 시트와 올레핀계 부직포를 겹쳐서, PET 시트의 표면끼리 접촉하는 부분이 없도록 감아서 롤을 제작했다. 이 롤을 실온, 대기압에있어서 아세톤 증기속에 48시간 유지한 후, 꺼냈다. 이 롤을 고압력용기에 넣고, 60kg/㎠ 의 탄소가스를 2시간 침투시켰다. 다음에, 고압력용기로부터 롤을 꺼내고, 올레핀계 부직포의 세퍼레미터를 제거하면서 PET 시트만을 240℃ 로 설정한 열풍순환식 발포로에 발포시간이 1분이 되도록 연속적으로 공급해서 발포시켰다. 이때, 롤을 고압력용기로부터 꺼내고나서 발포시킬때까지의 시간을 조정함으로써, 발포체의 비중을 조정했다.

(비교예 1∼5)

실시예 1∼4 와 마찬가지 방법에 의해 두께, 비중, 평균기포직경이 다른 발포체시트를 제작했다.

얻어진 발포 PET 시트에 대해서, 비중, 평균기포직경 및 확산반사율을 측정챘다. 또, 발포 PET 시트의 성형체를 제작해서 형상유지성을 평가했다. 이들의 결과를 표 1 에 표시한다. 구체적인 측정방법 및 평가방법은 이하와 같다.

비중은 수중치환법에 의해 측정했다.

평균기포직경은 시트의 단면의 SEM 사진을 촬영하고, 일정단면적내에 포함되는 기포의 직경을 측정해서 평균화함으로써 구했다.

확산반사율은 자기분광 광도계(UV - 3101 PC : 일본국 시마즈세사쿠쇼제)에 의해 400∼1200nm 의 파장영역에서 측정했다. 또한 표 1 에 있어서는, 황산바륨의 미분말을 굳힌 백판의 확산반사율을 100% 로해서, 각각의 광반사판의 확산반사율을 상대치로 표시하고 있다.

또, 얻어진 각각의 발포 PET 시트를 사용해서 진공성형기에 의해 도 4 에 표시한 바와 같은 개구부의 직경 100mm, 길이 70mm 의 반사형상의 조명기구용 광반사판을 열성형가공했다. 얻어진 광반사판을 손으로 잡고 힘을 가해서 변형의 유무를 관찰하여 형상유지성을 평가했다.

표 1에 표시된 바와 같이, 비교예 1 은 두께가 20㎛ 미만이고, 비교예 2∼4는 두께가 200㎛ 미만이고, 또한 비중이 0.7 을 넘고 있고, 비교예 5 는 평균기포 직경이 50㎛ 를 넣고 있다. 이 때문에, 비교예 1~5는 측정파장영역에 있어서의 확산반사율이 낮았다. 이에 대해서, 실시예 1∼4 는 400, 600, 800, 1000, 1200 nm 의 어느파장에 있어서도 90% 이상의 확산반사율을 나타냈다. 또, 실시예 1∼4 의 발포 PET 시트는 두께가 200㎛ 이상이기 때문에, 그 성형체는 양호한 형상유지성을 가지고 있었다. 이와 같이 실시예 1∼4 는 광반사판으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

표 1

Claims (5)

1. 평균기포직경 50㎛ 이하의 미세기포를 함유하고, 두께가 200㎛ 이상, 비중이 0.7 이하의 열가소성폴리에스테르발포체로 이루어진 것을 특징으로 하는 광반사판.
2. 제 1항에 있어서, 열가소성폴리에스테르발포체가 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 광반사판.
3. 제 1항에 있어서, 미세기포의 평균기포직경이 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광반사판.
4. 제 1항에 있어서, 열가소성폴리에스테르발포체가 시트형상의 형상을 가진 것을 특징으로 하는 광반사판.
5. 제 1항에 있어서, 열가소성폴리에스테르발포체가 오목형상다면 또는 만곡면의 반사면을 가진 형상으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 광반사판.

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