KR102085243B1 - 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

이중 코팅 방식의 적용으로 단일 코팅층이 갖는 불안정한 차광 특성을 보완하여 고품질의 차광 특성을 확보할 수 있도록 설계된 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름은 블랙 필름층; 상기 블랙 필름층의 양면에 적층된 제1 차광층; 및 상기 제1 차광층의 양면에 적층된 제2 차광층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법{LIGHTSHIELDING FILM WITH EXCELLENT SHADING PROPERTIES AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이중 코팅 방식의 적용으로 단일 코팅층이 갖는 불안정한 차광 특성을 보완하여 고품질의 차광 특성을 확보할 수 있도록 설계된 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 카메라 모듈의 성장은 자동차, 스마트폰, VR(virtual reality), 드론 등 다양한 분야와 함께 성장하였고, 높은 수준의 기술력을 탑재한 제품들이 생산되고 있다. 특히, 자율주행자동차, IoT(사물 인터넷)와 같은 새로운 분야에서 카메라 모듈의 필요성은 더욱 부각되고 그 시장의 규모도 매년 큰 폭으로 증가하고 있다.
1개의 카메라 모듈에는 고배율, 고화소화를 위해서 다수의 렌즈가 사용 되는데, 다수의 렌즈 사이에 스페이서가 위치하여 렌즈 간의 간격을 유지하고 렌즈의 위치를 고정시키는 역할을 한다. 카메라 모듈의 렌즈와 스페이서의 수량은 화소 별로 다르나, 일반적으로 5MP 4개, 13MP 5개, 16MP 6개의 렌즈와 스페이서로 모듈을 구성되며 화소 수와 배율이 증가할 수록 렌즈의 개수를 증가시켜 고품질의 이미징 데이터를 얻을 수 있다.
전세계 카메라 모듈 시장 중 스마트폰 업계의 디자인 경쟁에서 카메라 모듈의 두께 및 무게는 중요한 고려 사항이다. 특히, 높은 수준의 카메라 성능을 발현하기 위하여 듀얼 카메라, 쿼드 카메라 등 다수의 카메라 모듈을 장착하는 기술을 스마트폰에 적용하고 있다. 고화소 및 고기능으로 진화할수록 카메라 모듈이 두꺼워질 수밖에 없지만, 렌즈를 경량화하는 것은 기술적인 한계가 있다. 따라서, 렌즈 사이에 삽입되어 렌즈 사이에 간격을 유지하면서, 불필요한 빛을 차단하는 경박단소화된 스페이서의 개발이 필요하다.
그러나, 기존 국내에서 생산되는 카메라용 스페이서는 주로 인청동 원판의 타발 공정 후, 블랙 옥사이드(Black Oxide) 공정을 통해 표면 처리를 하는 수준에 머물고 있어 시장의 요구에 대응 못하고 있다. 또한, 단순히 인청동 원판을 두께 별로 타발한 후, 약물 처리를 하는데 그치고 있어서 다양한 특성을 발현하기 위한 새로운 기술 진입이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 카메라 모듈의 소형화, 경량화 추세에 따라 종래의 인청동을 사용하는 카메라 스페이서로 인한 한계가 발생된다.
인청동 카메라용 스페이서의 한계로 인한 문제점을 해결하기 위하여 필름류의 카메라용 스페이서로 대체하려는 수요가 증가하고 있다. 대부분의 필름류의 카메라용 스페이서는 필름의 표면을 흑색 코팅 처리 방식을 통하여 차광 효과를 부여한 뒤 타발 공정을 통해 생산하고 있다.
인청동으로부터 제작된 카메라용 스페이서에 비해 필름에 코팅하는 흑색 코팅액을 제어하여 원하는 카메라용 스페이서의 특성을 발현하는데 용이하다. 이러한 이유로 필름류 카메라용 스페이서는 시장으로부터 요구되는 물리적 및 화학적 특성을 부여할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 필름류 카메라용 스페이서는 타발 공정 시 버(Burr)가 발생하는 문제점이 있어 불량률이 높다. 버(Burr)는 타발 시, 기재와 접착되어 있는 코팅층이 박리되면서 발생하게 된다. 코팅층의 탈락으로 카메라용 스페이서의 차광력이 감소하여 플레어 현상과 같은 품질 저하 문제가 발생하고 있다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1806355호(2017.12.08. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 방수, 내충격 및 차광을 위한 테이프가 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 이중 코팅 방식의 적용으로 단일 코팅층이 갖는 불안정한 차광 특성을 보완하여 고품질의 차광 특성을 확보할 수 있도록 설계된 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름은 블랙 필름층; 상기 블랙 필름층의 양면에 적층된 제1 차광층; 및 상기 제1 차광층의 양면에 적층된 제2 차광층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법은 블랙 필름층을 마련하는 단계; 상기 블랙 필름층의 양면에 제1 코팅 분산액을 코팅하고, 건조하여 제1 차광층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 차광층의 양면에 제2 코팅 분산액을 코팅하고, 건조하여 상기 제1 차광층의 양면에 적층되는 제2 차광층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법은 블랙 필름층의 양면에는 고함량의 바인더를 사용하여 제1 차광층을 형성하는 것에 의해 타발 공정시 발생할 수 있는 버 현상을 방지하면서, 제1 차광층의 양면에는 다종의 탄소 복합소재를 입도별로 사용하여 흑색 미립자 충진율을 높인 제2 차광층을 형성하여 차광 특성을 개선할 수 있다.
이 결과, 본 발명에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법은 25 ~ 60gf/mm의 접착력(박리강도), 4.0 ~ 7.0의 광학밀도(D) 및 3GU 이하의 광택도, 보다 바람직하게는 1GU 이하의 광택도를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법은 제2 차광층 내에 난반사 방지제를 추가로 첨가하는 것에 의해, 광택으로 인한 빛의 난반사 현상을 미연에 방지할 수 있다.
이러한 난반사 방지제는 공기와의 굴절율 차를 줄이기 위해 중공 미립자 및 다공성의 미립자 중 적어도 하나 이상을 사용하고, 표면 거칠기를 줄이기 위해 평균입경이 50nm 이하를 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 난반사 방지제로는 실리카 미립자를 이용할 수 있다. 이러한 실리카 미립자는 건식 실리카, 습식 실리카, 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자 등일 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법은 제1 및 제2 코팅 분산액을 직접 블랙 필름층 및 제1 차광층의 양면에 각각 콤마 코팅 방식으로 코팅하고 건조하는 것에 의해 제1 및 제2 차광층이 형성되므로, 공정이 단순할 뿐만 아니라 초기 투자 비용이 저렴하여 차광 필름의 제조 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 4는 비교예 1에 따라 제조된 차광 필름에 대한 타발 후 상태를 촬영하여 나타낸 사진.
도 5는 실시예 3에 따라 제조된 차광 필름에 대한 타발 후 상태를 촬영하여 나타낸 사진.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름(100)은 블랙 필름층(120), 제1 차광층(140) 및 제2 차광층(160)을 포함한다.
블랙 필름층(120)은 일면 및 일면에 반대되는 타면을 갖는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이러한 블랙 필름층(120)은 블랙 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름, 블랙 PC(폴리카보네이트) 필름, 블랙 PEN(폴리에틸렌나프탈레이트) 필름, 블랙 PSS(폴리페닐렌 설파이드) 필름, 블랙 PES(폴리에테르 설폰) 필름, 블랙 PI(폴리이미드) 필름 등에서 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.
블랙 필름층(120)의 두께는 10 ~ 50㎛가 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 15 ~ 35㎛를 제시할 수 있다. 블랙 필름층(120)의 두께가 10㎛ 미만일 경우에는 콤마 코팅시 핸들링성이 취약하여 취급하기 어렵고, 블랙 필름층(120)에 스크레치 등의 표면 결함이 발생할 우려가 있으므로, 바람직하지 않다. 반대로, 블랙 필름층(120)의 두께가 50㎛를 초과할 경우에는 소형화 및 경량화를 도모하기 어려우며, 과도한 두께 설계로 인해 인청동 카메라용 스페이서로 적용시 광반사로 인한 미광이 발생되어 선명한 화질의 촬영을 방해하는 요인으로 작용할 수 있다.
제1 차광층(140)은 블랙 필름층(120)의 양면에 콤마코팅 방식으로 제1 코팅 분산액을 균일한 두께로 코팅하고 건조하는 것에 의해 형성될 수 있다. 이러한 콤마코팅 방식은 공정이 단순할 뿐만 아니라 초기 투자 비용이 저렴하여 차광 필름(100)의 제조 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
여기서, 제1 차광층(140)은 바인더가 고 함량으로 다량 첨가된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제1 차광층(140)으로 고 함량의 바인더가 첨가된 것을 사용하게 되면, 블랙 필름층(120)과의 접착력 향상으로 차광 필름(100)의 타발 공정 시, 블랙 필름층(120)과 맞닿는 제1 차광층(140)의 버(burr) 발생을 미연에 방지하여 불필요한 빛의 입사를 차단할 수 있게 된다.
이를 위해, 제1 차광층(140)은 후술하는 제2 차광층(160)에 비하여 바인더의 첨가량은 높고, 흑색 미립자의 첨가량은 낮은 것을 이용하게 된다.
보다 구체적으로, 제1 차광층(140)은 바인더 수지 45 ~ 85 중량%, 흑색 미립자 5 ~ 30 중량%, 분산제 5 ~ 10 중량% 및 나머지 용매를 포함하는 제1 코팅 분산액을 코팅하고 열 경화시켜 형성된 것을 이용하는 것이 바람직하다.
제1 차광층(140)의 바인더 수지는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐 수지, 아크릴 수지, 폴리 에스터 수지, 폴리 우레탄 수지 및 페놀계 수지 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다. 제1 차광층(140)의 바인더 수지가 45 중량% 미만일 경우에는 블랙 필름층(120)과의 접착성이 좋지 않아 차광 필름(100)의 타발 공정시 버(burr)의 발생으로 광학 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 반대로, 제1 차광층(140)의 바인더 수지가 85 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 흑색 미립자의 첨가량이 감소하여 차광성이 저하될 우려가 있다.
제1 차광층(140)의 흑색 미립자는 차광성을 향상시키기 위해 첨가된다. 제1 차광층(140)의 흑색 미립자의 첨가량이 5 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미하여 차광성 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 제1 차광층(140)의 흑색 미립자의 첨가량이 30 중량%를 초과할 경우에는 제1 차광층(140)의 바인더 수지 함량 감소로 블랙 필름층(120)과의 접착성이 저하될 수 있다.
이때, 제1 차광층(140)의 흑색 미립자는 카본 분말, 탄소나노튜브, 그라파이트, 그래핀 및 팽창 흑연 중 2종 이상의 다종 분말을 포함할 수 있다. 여기서, 카본 분말로는 케첸(Ketjen)블랙 EC-300JD, 케첸블랙 EC-600JD 등을 예로 들 수 있으며, 이 밖에 아세틸렌 블랙 등의 각종 카본 분말을 이용할 수 있다.
제1 차광층(140)의 분산제는 흑색 미립자의 분산 용이성을 확보하기 위해 첨가된다. 이때, 제1 차광층(140)의 분산제로는 흑색 미립자에 대한 분산성이 좋고, 바인더 수지와의 호환성에 큰 문제가 없는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 일 예로, 제1 차광층(140)의 분산제로는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA) 등이 이용될 수 있다.
제1 차광층(140)의 분산제가 5 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 분산성 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 제1 차광층(140)의 분산제가 10 중량%를 초과하여 과도하게 첨가될 경우에는 다른 성분의 함량이 감소하여 접착력과 차광 특성을 저하시킨다.
제1 차광층(140)의 용매는 물, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 톨루엔, 자일렌, n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 이소부틸알콜, 셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
이러한 제1 차광층(140)은 10 ~ 40㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 15 ~ 30㎛를 제시할 수 있다. 제1 차광층(140)의 두께가 10㎛ 미만일 경우에는 그 두께가 미미하여 접착력 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 제1 차광층(140)의 두께가 40㎛를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 없이 두께만을 증가시키는 요인으로 작용하여 플렉서블한 특성은 사라지고 표면에서의 깨짐 현상으로 접착력 저하 현상이 나타난다.
제2 차광층(160)은 제1 차광층(140)의 양면에 적층된다. 이러한 제2 차광층(160)은 제1 차광층(140)의 양면에 배치되어 차광 특성을 보완하는 역할을 한다. 여기서, 제2 차광층(160)은 제1 차광층(140)에 비하여 바인더의 첨가량은 낮고, 흑색 미립자의 첨가량은 높은 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에서는 제1 차광층(140)의 양면에 제2 차광층(160)이 차례로 적층되는 이중 코팅 방식이 적용되는 것에 의해, 단일 코팅층이 갖는 불안정한 차광 특성을 보완하여 고품질의 차광 필름(100)을 제조할 수 있게 된다.
이를 위해, 제2 차광층(160)은 바인더 수지 10 ~ 30 중량%, 흑색 미립자 40 ~ 70 중량%, 분산제 10 ~ 15 중량% 및 나머지 용매를 포함하는 제2 코팅 분산액을 코팅하고 경화시켜 형성된 것을 이용하는 것이 바람직하다.
제2 차광층(160)의 바인더 수지는, 제1 차광층(140)의 바인더 수지와 마찬가지로, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐 수지, 아크릴 수지, 폴리 에스터 수지, 폴리 우레탄 수지 및 페놀계 수지 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다. 특히, 제2 차광층(160)의 바인더 수지는 제1 차광층(140)의 바인더 수지와 동일한 계열의 바인더 수지를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 제1 및 제2 차광층(140, 160)으로 동일한 계열의 바인더 수지를 사용해야 상호 간의 접착력이 향상될 수 있기 때문이다.
여기서, 제2 차광층(160)의 바인더 수지가 10 중량% 미만일 경우에는 고 함량으로 첨가되는 흑색 미립자의 균일한 분산이 어렵고 제1 차광층(140)과의 접착력이 감소될 수 있다. 반대로, 제2 차광층(160)의 바인더 수지가 30 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 흑색 미립자의 첨가량이 감소하여 차광 특성을 향상시키는데 어려움이 따를 수 있다.
이때, 제2 차광층(160)의 흑색 미립자는 카본 분말, 탄소나노튜브, 그라파이트, 그래핀 및 팽창 흑연 중 2종 이상의 다종 분말을 포함할 수 있다. 특히, 제2 차광층(160)의 흑색 미립자는 다종 분말 상호 간의 입도가 서로 상이한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 제2 차광층(160)의 흑색 미립자는 10nm ~ 10㎛의 입도를 갖되, 다종 분말 상호 간의 입도가 적어도 2배 이상의 차이를 갖는 것을 이용하는 것이 좋다. 이와 같이, 본 발명에서는 제2 차광층(160)의 흑색 미립자로 다종 분말을 이용하되, 다종 분말 간의 입도가 서로 상이한 것을 사용하는 것에 의해 제2 차광층(160)의 흑색 미립자 충진율을 높여 차광 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
제2 차광층(160)의 분산제 및 용매는 제1 차광층(140)의 분산제 및 용매와 실질적으로 동일한 것이 이용될 수 있다.
또한, 제2 코팅 분산액은 1 ~ 3 중량%의 난반사 방지제를 더 포함할 수 있다. 이러한 난반사 방지제는 광택으로 인한 빛의 난반사 현상을 개선하기 위해 첨가된다.
난반사 방지제는 공기와의 굴절율 차를 줄이기 위해 중공 미립자 및 다공성의 미립자 중 적어도 하나 이상을 사용하고, 표면 거칠기를 줄이기 위해 평균입경이 50nm 이하를 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 난반사 방지제로는 실리카 미립자를 이용할 수 있다. 이러한 실리카 미립자는 건식 실리카, 습식 실리카, 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자 등일 수 있다.
제2 차광층(160)은 5 ~ 50㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 10 ~ 30㎛를 제시할 수 있다. 제2 차광층(160)의 두께가 5㎛ 미만일 경우에는 그 두께가 너무 얇아 차광 특성을 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 제2 차광층(160)의 두께가 50㎛를 초과할 경우에는 차광 특성 향상 효과는 미미하면서, 두께만을 증가시키는 요인으로 작용하여 경량화 및 박형화에 역행하는 결과를 초래할 수 있으므로, 바람직하지 못하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법을 나타낸 공정 순서도로, 도 2와 연계하여 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법은 블랙 필름층 마련 단계(S110), 제1 차광층 형성 단계(S120) 및 제2 차광층 형성 단계(S130)를 포함한다.
블랙 필름층 마련
블랙 필름층 마련 단계(S110)에서는 블랙 필름층(120)을 마련한다.
블랙 필름층(120)은 일면 및 일면에 반대되는 타면을 갖는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이러한 블랙 필름층(120)은 블랙 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름, 블랙 PC(폴리카보네이트) 필름, 블랙 PEN(폴리에틸렌나프탈레이트) 필름, 블랙 PSS(폴리페닐렌 설파이드) 필름, 블랙 PES(폴리에테르 설폰) 필름, 블랙 PI(폴리이미드) 필름 등에서 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.
블랙 필름층(120)의 두께는 10 ~ 50㎛가 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 15 ~ 35㎛를 제시할 수 있다. 블랙 필름층(120)의 두께가 10㎛ 미만일 경우에는 콤마 코팅시 핸들링성이 취약하여 취급하기 어렵고, 블랙 필름층(120)에 스크레치 등의 표면 결함이 발생할 우려가 있으므로, 바람직하지 않다. 반대로, 블랙 필름층(120)의 두께가 50㎛를 초과할 경우에는 소형화 및 경량화를 도모하기 어려우며, 과도한 두께 설계로 인해 인청동 카메라용 스페이서로 적용시 광반사로 인한 미광이 발생되어 선명한 화질의 촬영을 방해하는 요인으로 작용할 수 있다.
제1 차광층 형성
제1 차광층 형성 단계(S120)에서는 블랙 필름층(120)의 양면에 제1 코팅 분산액을 코팅하고, 건조하여 제1 차광층(140)을 형성한다.
본 단계는 콤마 코터를 사용하여 코팅 공정 후 연속적으로 건조기를 통과하게 된다. 이때, 건조는 80 ~ 200℃ 조건으로 10분 ~ 2시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 건조 온도가 80℃ 미만이거나, 건조 시간이 10분 미만일 경우에는 충분한 건조가 이루어지지 못하여 내구성이 저하될 수 있다. 반대로, 건조 온도가 200℃를 초과하거나, 건조 시간이 2시간을 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조비용만을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
본 단계에서, 제1 차광층(140)은 블랙 필름층(120)의 양면에 콤마코팅 방식으로 제1 코팅 분산액을 균일한 두께로 코팅하고 건조하는 것에 의해 형성될 수 있다. 이러한 콤마코팅 방식은 공정이 단순할 뿐만 아니라 초기 투자 비용이 저렴하여 차광 필름의 제조 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
여기서, 제1 코팅 분산액은 바인더가 고 함량으로 다량 첨가된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제1 코팅 분산액으로 고 함량의 바인더가 첨가된 것을 사용하여 제1 차광층(140)을 형성하게 되면, 블랙 필름층(120)과의 접착력 향상으로 차광 필름(100)의 타발 공정 시, 블랙 필름층(120)과 맞닿는 제1 차광층(140)의 버(burr) 발생을 미연에 방지하여 불필요한 빛의 입사를 차단할 수 있게 된다.
이를 위해, 제1 차광층(140)은 바인더 수지 45 ~ 85 중량%, 흑색 미립자 5 ~ 30 중량%, 분산제 5 ~ 10 중량% 및 나머지 용매를 포함하는 제1 코팅 분산액을 코팅하고 경화시켜 형성된 것을 이용하는 것이 바람직하다.
제1 코팅 분산액의 바인더 수지는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐 수지, 아크릴 수지, 폴리 에스터 수지, 폴리 우레탄 수지 및 페놀계 수지 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다. 제1 코팅 분산액의 바인더 수지가 45 중량% 미만일 경우에는 블랙 필름층(120)과의 접착성이 좋지 않아 차광 필름(100)의 타발 공정시 버(burr)의 발생으로 광학 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 반대로, 제1 코팅 분산액의 바인더 수지가 85 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 흑색 미립자의 첨가량이 감소하여 차광성이 저하될 우려가 있다.
제1 코팅 분산액의 흑색 미립자는 차광성을 향상시키기 위해 첨가된다. 제1 코팅 분산액의 흑색 미립자의 첨가량이 5 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미하여 차광성 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 제1 코팅 분산액의 흑색 미립자의 첨가량이 30 중량%를 초과할 경우에는 제1 코팅 분산액의 바인더 수지 함량 감소로 블랙 필름층(120)과의 접착성이 저하될 수 있다.
이때, 제1 코팅 분산액의 흑색 미립자는 카본 분말, 탄소나노튜브, 그라파이트, 그래핀 및 팽창 흑연 중 2종 이상의 다종 분말을 포함할 수 있다. 여기서, 카본 분말로는 케첸(Ketjen)블랙 EC-300JD, 케첸블랙 EC-600JD 등을 예로 들 수 있으며, 이 밖에 아세틸렌 블랙 등의 각종 카본 분말을 이용할 수 있다.
제1 차광층(140)의 분산제는 흑색 미립자의 분산 용이성을 확보하기 위해 첨가된다. 이때, 제1 차광층(140)의 분산제로는 흑색 미립자에 대한 분산성이 좋고, 바인더 수지와의 호환성에 큰 문제가 없는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 일 예로, 제1 차광층(140)의 분산제로는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA) 등이 이용될 수 있다.
제1 차광층(140)의 분산제가 5 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 분산성 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 제1 차광층(140)의 분산제가 10 중량%를 초과하여 과도하게 첨가될 경우에는 다른 성분의 함량이 감소하여 접착력과 차광 특성을 저하시킨다.
제1 차광층(140)의 용매는 물, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 자일렌, n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 이소부틸알콜, 셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
제2 차광층 형성
제2 차광층 형성 단계(S130)에서는 제1 차광층(140)의 양면에 제2 코팅 분산액을 코팅하고, 건조하여 제1 차광층(140)의 양면에 적층되는 제2 차광층(160)을 형성한다.
본 단계는 콤마 코터를 사용하여 코팅 공정 후 연속적으로 건조기를 통과하게 된다. 이때, 건조는 80 ~ 200℃ 조건으로 10분 ~ 2시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 건조 온도가 80℃ 미만이거나, 건조 시간이 10분 미만일 경우에는 충분한 건조가 이루어지지 못하여 내구성이 저하될 수 있다. 반대로, 건조 온도가 200℃를 초과하거나, 건조 시간이 2시간을 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조비용만을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
본 단계에서, 제2 차광층(160)은 콤마코팅 방식으로 제1 차광층(140)의 양면에 제2 코팅 분산액을 균일한 두께로 코팅하고 건조하는 것에 의해 형성될 수 있다. 이러한 콤마코팅 방식은 공정이 단순할 뿐만 아니라 초기 투자 비용이 저렴하여 차광 필름의 제조 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
여기서, 제2 차광층(160)은 제1 차광층(140)에 비하여 바인더의 첨가량은 낮고, 흑색 미립자의 첨가량은 높은 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에서는 제1 차광층(140)의 양면에 제2 차광층(160)이 차례로 적층되는 이중 코팅 방식이 적용되는 것에 의해, 단일 코팅층이 갖는 불안정한 차광 특성을 보완하여 고품질의 차광 필름을 제조할 수 있게 된다.
이를 위해, 제2 차광층(160)은 바인더 수지 10 ~ 30 중량%, 흑색 미립자 40 ~ 70 중량%, 분산제 10 ~ 15 중량% 및 나머지 용매를 포함하는 제2 코팅 분산액을 코팅하고 경화시켜 형성된 것을 이용하는 것이 바람직하다.
제2 코팅 분산액의 바인더 수지는, 제1 코팅 분산액의 바인더 수지와 마찬가지로, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐 수지, 아크릴 수지, 폴리 에스터 수지, 폴리 우레탄 수지 및 페놀계 수지 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다. 특히, 제2 코팅 분산액의 바인더 수지는 제1 코팅 분산액의 바인더 수지와 동일한 계열의 바인더 수지를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 제1 및 제2 코팅 분산액으로 동일한 계열의 바인더 수지를 사용해야 상호 간의 접착력이 향상될 수 있기 때문이다.
여기서, 제2 차광층(160)의 바인더 수지가 10 중량% 미만일 경우에는 고 함량으로 첨가되는 흑색 미립자의 균일한 분산이 어렵고 제 1차광층(140)과의 접착력이 감소될 수 있다. 반대로, 제2 차광층(160)의 바인더 수지가 30 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 흑색 미립자의 첨가량이 감소하여 차광 특성을 향상시키는데 어려움이 따를 수 있다.
이때, 제2 차광층(160)의 흑색 미립자는 카본 분말, 탄소나노튜브, 그라파이트, 그래핀 및 팽창 흑연 중 2종 이상의 다종 분말을 포함할 수 있다. 특히, 제2 차광층(160)의 흑색 미립자는 다종 분말 상호 간의 입도가 서로 상이한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 제2 차광층(160)의 흑색 미립자는 10nm ~ 10㎛의 입도를 갖되, 다종 분말 상호 간의 입도가 적어도 2배 이상의 차이를 갖는 것을 이용하는 것이 좋다. 이와 같이, 본 발명에서는 제2 차광층(160)의 흑색 미립자로 다종 분말을 이용하되, 다종 분말 간의 입도가 서로 상이한 것을 사용하는 것에 의해 제2 차광층(160)의 흑색 미립자 충진율을 높여 차광 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
제2 차광층(160)의 분산제 및 용매는 제1 차광층(140)의 분산제 및 용매와 실질적으로 동일한 것이 이용될 수 있다.
이상으로, 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법이 종료될 수 있다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법은 블랙 필름층의 양면에는 고함량의 바인더를 사용하여 제1 차광층을 형성하는 것에 의해 타발 공정시 발생할 수 있는 버 현상을 방지하면서, 제1 차광층의 양면에는 다종의 탄소 복합소재를 입도별로 사용하여 흑색 미립자 충진율을 높인 제2 차광층을 형성하여 차광 특성을 개선할 수 있다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법은 25 ~ 60gf/mm의 접착력(박리강도), 4.0 ~ 7.0의 광학밀도(D) 및 3GU 이하의 광택도, 보다 바람직하게는 1GU 이하의 광택도를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법은 제2 차광층 내에 난반사 방지제를 추가로 첨가하는 것에 의해, 광택으로 인한 빛의 난반사 현상을 미연에 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 및 그 제조 방법은 제1 및 제2 코팅 분산액을 직접 블랙 필름층 및 제1 차광층의 양면에 각각 콤마 코팅 방식으로 코팅하고 건조하는 것에 의해 제1 및 제2 차광층이 형성되므로, 공정이 단순할 뿐만 아니라 초기 투자 비용이 저렴하여 차광 필름의 제조 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 차광 필름 제조
실시예 1
25㎛의 두께를 갖는 블랙 PET 필름의 양면에 폴리 에스터 수지 50wt%, 5㎛의 평균 직경을 갖는 카본 분말 19wt%, 폴리비닐피롤리돈(PVP) 7wt% 및 나머지 물로 조성된 제1 코팅 분산액을 콤마코팅 방식으로 코팅하고, 120℃에서 1시간 동안 건조하여 15㎛의 두께를 갖는 제1 차광층을 제조하였다.
실시예 2
폴리 에스터 수지 함량을 60wt%, 카본블랙 15wt%로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제 1차광층을 제조하였다.
실시예 3
폴리 에스터 수지 함량을 70wt%, 카본블랙 11wt%로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제 1차광층을 제조하였다.
실시예 4
폴리 에스터 수지 함량을 80wt%, 카본블랙 7wt%로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제 1차광층을 제조하였다.
실시예 5
25㎛의 두께를 갖는 블랙 PET 필름의 양면에 폴리 에스터 수지 70wt%, 카본 블랙 10wt%, 폴리비닐피롤리돈(PVP) 7wt% 및 나머지 물로 조성된 코팅 분산액을 콤마코팅 방식으로 코팅하고, 120℃에서 1시간 동안 건조하여 15㎛의 두께를 갖는 제 1차광층을 형성하였다.
다음으로, 제1 차광층의 양면에 폴리 에스터 수지 10wt%, 50nm의 평균 직경을 갖는 카본 분말 및 5㎛의 평균 직경을 갖는 그라파이트 분말이 1 : 1의 중량비로 혼합된 흑색 미립자 70wt%, 폴리비닐피롤리돈(PVP) 10wt% 및 나머지 물로 조성된 제2 코팅 분산액을 콤마코팅 방식으로 코팅하고, 100℃에서 30분 동안 건조하여 5㎛의 두께를 갖는 제2 차광층을 형성하여 5층 구조의 차광 필름을 제조하였다.
실시예 6
제2 차광층을 10㎛로 형성한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 5층 구조의 차광 필름을 제조하였다.
실시예 7
제2 차광층을 15㎛로 형성한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 5층 구조의 차광 필름을 제조하였다.
실시예 8
제2 차광층을 20㎛로 형성한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 5층 구조의 차광 필름을 제조하였다.
비교예 1
25㎛의 두께를 갖는 블랙 PET 필름의 양면에 폴리 에스터 수지 40wt%, 카본 블랙 30wt%, 폴리비닐피롤리돈(PVP) 7wt% 및 나머지 물로 조성된 코팅 분산액을 콤마코팅 방식으로 코팅하고, 120℃에서 1시간 동안 건조하여 15㎛의 두께를 갖는 차광층을 형성하여 3층 구조의 차광 필름을 제조하였다.
비교예 2
25㎛의 두께를 갖는 블랙 PET 필름의 양면에 폴리 에스터 수지 70wt%, 카본 블랙 10wt%, 폴리비닐피롤리돈(PVP) 7wt% 및 나머지 물로 조성된 코팅 분산액을 콤마코팅 방식으로 코팅하고, 120℃에서 1시간 동안 건조하여 15㎛의 두께를 갖는 차광층을 형성하여 3층 구조의 차광 필름을 제조하였다.
2. 차광 필름 관찰
도 4는 비교예 1에 따라 제조된 차광 필름에 대한 타발 후 상태를 촬영하여 나타낸 사진이고, 도 5는 실시예 3에 따라 제조된 차광 필름에 대한 타발 후 상태를 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 비교예 1에 따라 제조된 차광 필름은 타발 과정에서 블랙 PET 필름과 차광층이 박리되면서 가장자리 부분에 버(Burr)가 발생된 것을 확인할 수 있는데, 이는 블랙 PET 필름과 차광층 간의 접착력이 10gf/mm로 상당한 약하기 때문인 것으로 판단된다.
반면, 도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 3에 따라 제조된 차광 필름은 버(Burr)의 발생 없이 모든 표면이 매끈한 것을 확인할 수 있는데, 이는 블랙 PET 필름과 제1 차광층 간의 접착력이 27gf/mm 이상으로 우수한 접착성을 나타낸 데 기인한 것으로 판단된다.
3. 물성 평가
표 1은 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1에 따라 제조된 차광 필름에 대한 접착력 평가 결과를 나타낸 것이다.
1) 접착력
실시예 1 ~ 4 및 비교예 1에 따라 제조된 차광 필름을 가로 10mm 및 세로 10mm로 절단한 후, 인장시험기를 이용하여 180°각도로 블랙 필름층과 제1 차광층(비교예 1에서는 차광층)에 대한 필링(peeling)을 실시하여 박리강도를 측정하였다.
[표 1]
Figure 112019120517617-pat00001
표 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 차광 필름은 제1 코팅 분산액의 바인더 함량이 증가할수록 접착력이 증가하는 경향을 나타내는 것을 확인하였다. 다만, 제1 코팅 분산액의 바인더 함량이 70 중량%인 실시예 3에 비하여, 제1 코팅 분산액의 바인더 함량이 80 중량%인 실시예 4의 경우, 오히려 접착력이 약간 하락한 것을 확인할 수 있다.
반면, 비교예 1에 따라 제조된 차광 필름은 제1 코팅 분산액의 바인더 함량이 40 중량%로 소량 첨가되는데 기인하여 접착력이 목표 값에 미달하는 10gf/mm에 불과한 것을 확인할 수 있다.
표 2는 실시예 5 ~ 8 및 비교예 2에 따라 제조된 차광 필름에 대한 광학 특성 평가 결과를 나타낸 것이다.
2) 광학밀도
380 ~ 780nm 파장의 가시광 영역에 대한 차광능을 광학밀도계를 이용하여 광학밀도를 측정하였다. 이때, 차광능의 지표로서 광학밀도는 분광 광도계로 측정한 투과율(T)을 다음 식에 따라 환산하였다.
광학밀도(D) = Log (1/T)
3) 광택도
광택계(gloss meter)를 이용하여 60°경면 광택도(GU)를 측정하였다.
[표 2]
Figure 112019120517617-pat00002
표 2에 도시된 바와 같이, 실시예 5 ~ 8에 따라 제조된 차광 필름은 목표값에 해당하는 광학밀도 4.0 이상 및 광택도 3GU 이하를 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다.
특히, 실시예 7 및 실시예 8의 경우, 광학밀도가 5.8로 각각 측정되었으며, 광택도는 0.5GU 및 0.4GU로 각각 측정되어 차광 특성면에서 가장 우수하다는 것을 확인하였다.
반면, 비교예 2에 따라 제조된 차광 필름은 광학밀도가 3.9로 측정되어 목표값에 미달하였으며, 광택도 역시 4.2GU로 측정되어 목표값에 미달하는 것을 확인하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 차광 필름
120 : 블랙 필름층
140 : 제1 차광층
160 : 제2 차광층
S110 : 블랙 필름층 마련 단계
S120 : 제1 차광층 형성 단계
S130 : 제2 차광층 형성 단계

Claims (10)

  1. 블랙 필름층;
    상기 블랙 필름층의 양면에 적층된 제1 차광층; 및
    상기 제1 차광층의 양면에 적층된 제2 차광층;을 포함하는 차광 필름으로서,
    상기 제1 차광층은 제2 차광층에 비하여 바인더 수지의 첨가량은 높고, 흑색 미립자의 첨가량은 낮으며,
    상기 제2 차광층의 흑색 미립자는 카본 분말, 탄소나노튜브, 그라파이트, 그래핀 및 팽창 흑연 중 2종 이상의 다종 분말이 이용되며, 상기 제2 차광층의 흑색 미립자는 10nm ~ 10㎛의 입도를 갖되, 상기 다종 분말 상호 간의 입도가 서로 상이한 것을 이용하며,
    상기 차광 필름은 25 ~ 60gf/mm의 박리강도, 4.0 ~ 7.0의 광학밀도 및 3GU 이하의 광택도를 갖는 것을 특징으로 하는 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 필름층은
    10 ~ 50㎛의 두께를 갖는 블랙 PET 필름인 것을 특징으로 하는 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차광층은
    바인더 수지 45 ~ 85 중량%, 흑색 미립자 5 ~ 30 중량%, 분산제 5 ~ 10 중량% 및 나머지 용매를 포함하는 제1 코팅 분산액을 코팅하고 경화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 차광층은
    바인더 수지 10 ~ 30 중량%, 흑색 미립자 40 ~ 70 중량%, 분산제 10 ~ 15 중량% 및 나머지 용매를 포함하는 제2 코팅 분산액을 코팅하고 경화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름.
  6. 삭제
  7. 블랙 필름층을 마련하는 단계;
    상기 블랙 필름층의 양면에 제1 코팅 분산액을 코팅하고, 건조하여 제1 차광층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 차광층의 양면에 제2 코팅 분산액을 코팅하고, 건조하여 상기 제1 차광층의 양면에 적층되는 제2 차광층을 형성하여 차광 필름을 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 차광층은 제2 차광층에 비하여 바인더 수지의 첨가량은 높고, 흑색 미립자의 첨가량은 낮으며,
    상기 제2 차광층의 흑색 미립자는 카본 분말, 탄소나노튜브, 그라파이트, 그래핀 및 팽창 흑연 중 2종 이상의 다종 분말이 이용되며, 상기 제2 차광층의 흑색 미립자는 10nm ~ 10㎛의 입도를 갖되, 상기 다종 분말 상호 간의 입도가 서로 상이한 것을 이용하며,
    상기 차광 필름은 25 ~ 60gf/mm의 박리강도, 4.0 ~ 7.0의 광학밀도 및 3GU 이하의 광택도를 갖는 것을 특징으로 하는 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 차광층 형성 단계에서,
    상기 제1 차광층은 콤마코팅 방식으로 상기 블랙 필름층의 양면에 제1 코팅 분산액을 코팅하고, 건조시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 차광층 형성 단계에서,
    상기 제2 차광층은 콤마코팅 방식으로 상기 제1 차광층의 양면에 제2 코팅 분산액을 코팅하고, 건조시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 코팅 분산액은 바인더 수지 45 ~ 85 중량%, 흑색 미립자 5 ~ 30 중량%, 분산제 5 ~ 10 중량% 및 나머지 용매를 포함하고, 상기 제2 코팅 분산액은 바인더 수지 10 ~ 30 중량%, 흑색 미립자 40 ~ 70 중량%, 분산제 10 ~ 15 중량% 및 나머지 용매를 포함하는 제2 코팅 분산액을 코팅하고 경화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 우수한 차광 특성을 갖는 차광 필름 제조 방법.
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