KR102231849B1

KR102231849B1 - 이축 배향 폴리에스테르 반사필름 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102231849B1
Application number: KR1020190036388A
Authority: KR
Inventors: 김지혁; 김길중; 박서진
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2021-03-25
Also published as: WO2020197049A3; CN113646670A; CN113646670B; US20220161534A1; WO2020197049A2; TW202035165A; KR20200115903A; TWI760677B

Abstract

본 발명은 우수한 성형성을 갖고 성형 시 반사필름 내부 기공층의 변형을 억제함으로써, 진공압공 성형 및 핫프레스 성형 후에도 우수한 반사 특성을 유지할 수 있는 이축 배향 폴리에스테르 반사필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

이축 배향 폴리에스테르 반사필름 및 그 제조방법{BIAXIALLY-ORIENTED POLYESTER REFLECTIVE FILM AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 이축 배향 폴리에스테르 반사필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수한 성형성을 갖고 성형 시 반사필름 내부 기공층의 변형을 억제함으로써, 진공압공 성형 및 핫프레스 성형 후에도 우수한 반사 특성을 유지할 수 있는 이축 배향 폴리에스테르 반사필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 모바일, 태블릿, 모니터, 노트북, TV 등 디스플레이의 모든 용도에 광범위하게 적용되고 있는 액정 디스플레이는 자발광 소자가 아니기 때문에, 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛을 필요로 하며, 백라이트 유닛의 광원으로는 과거 냉음극선관을 이용한 선광원을 많이 사용하였으나, 최근 LED를 이용한 점광원이 많이 사용되고 있다.

이와 같은 백라이트 유닛의 점/선광원은 디스플레이로 활용되기 위해서는 면광원으로 변환이 필요하다. 이를 위해 백라이트 내에는 광원 외에, 측면에서 조사되는 LED광을 전면으로 전달하는 도광판, 디스플레이 후면으로 손실되는 광을 다시 전면으로 반사시키는 반사필름, 전면으로 조사되는 광을 전면으로 균일하게 확산시키는 확산필름, 확산광을 정면광으로 집광시키는 프리즘 필름 등 다양한 광학시트 구성을 통해 점광원을 면광원으로 변환하여 사용한다. 백라이트 유닛을 통해 변환된 면광원을 사용하는 액정 디스플레이는 패널부에 편광필름, TFT, 액정, 컬러필터, 편광필름 등을 구성하여 R/G/B 색을 각 픽셀 단위로 구현한다. 이러한 액정디스플레이의 경우 빛의 밝고 어두움을 나타내는 명암비는 패널부에 전압을 인가하여 액정의 배열을 통해 빛을 차단 혹은 투과하여 명암비를 구현하고 있으나, 픽셀 하나하나가 스스로 빛을 내는 자발광 소자인 OLED에 비해 색상의 명암비가 현저하게 떨어지는 문제가 있다.

이에 최근 디스플레이 업계에서는 다수의 LED를 이용하여 점광원을 개별적으로 ON/OFF 구동하는 로컬디밍법을 사용하여 액정 디스플레이의 명암비를 개선하려는 개발이 활발히 진행되고 있으며, 다수의 LED를 개별구동할 경우, LED 소자 간 광의 간섭을 해결하기 위한 방법의 하나로 반사필름에 오목한 부분 및 홀(Hole)을 반복적으로 형성하고 LED를 실장하는 방법이 검토되고 있다.

그러나 반사필름을 고온의 열로 성형할 경우 기존의 반사필름은 원하는 형태로 충분히 성형되지 않거나, 성형 시 반사필름 내부의 공극이 변형되어 반사 특성이 급격히 저하되는 등의 문제가 있어, 우수한 성형성과 성형 후 반사 특성을 유지하는 반사필름이 요구되고 있다.

이와 관련된 선행기술로 일본 공개특허 제2007-261260호는 폴리에스테르계 수지를 주원료로 하는 반사필름을 개시하고 있는데, 폴리에스테르에 비상용성인 수지와 무기입자의 중량비를 최적의 조합으로 하여 제조공정을 개선함으로써 필름의 반사 성능을 향상시키는 시도를 하고 있다. 그러나 위 특허는 일반적인 반사 성능만을 개선하고 있기 때문에, 상술한 성형 시의 성형성 부족과 공극 변형과 같은 문제를 해결하지 못하는 문제를 가지고 있다.

일본 공개특허 제2007-261260호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 종래의 요구사항에 부응하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 성형성을 향상시키고, 성형 후 우수한 반사 특성을 유지할 수 있는 이축 배향 폴리에스테르 반사필름 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.

상기 목적은, 내부에 기공을 갖는 광반사층; 및 광반사층의 적어도 일면에 형성된 지지층;을 포함하되, 광반사층은 호모 폴리에스테르, 공중합 폴리에스테르, 폴리에스테르에 대한 비상용 수지 및 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 조성물로 형성되고, 지지층은 호모 폴리에스테르, 공중합 폴리에스테르 및 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 조성물로 형성되며, 중앙이 오목한 다수 개의 집광 구조가 격자 형태로 배열되되, 오목 부분에 홀이 형성된, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름에 의해 달성된다.

여기서, 광반사층의 폴리에스테르 조성물은 하기 (1)~(3)의 조건을 만족하되,

(1) 8체적% ≤ Vo+Vi ≤ 20체적%

(2) 0.5 ≤ Vo/Vi ≤ 1.6

(3) 0.6 ≤ (Vo+Vi)/Vc ≤ 3

이고, 폴리에스테르 조성물 총 100중량%에 대해 각 성분의 중량을 비중으로 나누어 환산했을 때, Vo는 비상용 수지의 체적%, Vi는 무기입자의 체적%, Vc는 공중합폴리에스테르의 체적%인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 200℃에서의 저장탄성율(E')은 40MPa 내지 100MPa인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 공중합 폴리에스테르는 산성분으로 방향족 디카르복실산 100 몰%, 전체 디올 성분으로 에틸렌글리콜 60 ~ 90 몰%과 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 2,2디메틸(1,3-프로판)디올 및 1,4-사이클로헥산디메탄올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 디올 성분이 10 ~ 40 몰%을 중축합반응하여 얻어진 폴리머인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 비상용 수지는 결정성 폴리올레핀 수지, 비결정성 환상 올레핀 수지, 열경화성 폴리스티렌 수지, 열경화성 폴리아크릴레이트 수지, 폴리페틸렌술피드 수지 및 불소계 수지 중에서 선택된 적어도 하나 이상이거나 이들의 단독 중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 비상용 수지의 유리전이온도가 160℃ 이상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 무기입자는 실리카, 알루미나, 황산바륨, 이산화티탄, 탄산칼슘으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 광반사층의 무기입자의 평균입경은 0.2㎛ 초과 내지 1.2㎛ 미만인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 지지층의 무기입자의 평균입경은 0.1㎛ 초과 내지 10.0㎛ 미만인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 전체 두께는 150㎛ 내지 400㎛인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 지지층의 두께는 상기 광반사층 두께 대비 1.0% 초과 10% 미만인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 비중은 0.7 내지 1.2g/㎤인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름은 성형 금형에 의한 성형 전후 오목 부분의 정중앙부의 물성 변화가 하기 (4) 내지 (7)의 조건을 만족하되,

(4) 성형 전 광학농도(OD) > 1.4

(5) 성형 전후 광학농도(OD) 감소 < 0.15

(6) 성형 후 광학농도(OD) 편차 < 7%

(7) 성형 전후 두께(d) 감소 < 30%

인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름은 성형금형에 의한 성형 후 하기 수학식 1을 만족하되,

(수학식 1)

여기서, WA_m은 성형금형의 벽 각도(Wall Angle)이고, WAr은 성형 후 반사필름의 벽 각도(Wall Angle)인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적은, 지지층(A)의 폴리에스테르 조성물과 광반사층(B)의 폴리에스테르 조성물을 각각 건조시키는 제1단계와, 제1단계의 조성물을 용융압출하여 무연신 시트를 제조하는 제2단계와, 무연신 시트를 종방향으로 1축 연신하여 1축 연신된 반사필름을 제조하는 제3단계와, 1축 연신된 반사필름을 횡방향으로 재차 연신하여 2축 연신된 반사필름을 제조하는 제4단계와, 2축 연신된 반사필름을 열처리하는 제5단계와, 열처리된 반사필름을 냉각시켜 권취하는 제6단계와, 제6단계에서 제조된 반사필름을 성형금형을 사용하여 오목한 집광구조 다수개가 격자 형태로 배열된 형태로 성형하는 제7단계와, 제7단계에서 제조된 반사필름의 오목한 집광구조 내에 LED를 실장하기 위한 홀을 성형(타발)하는 제8단계를 포함하는 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 제조방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 성형 전후 우수한 성형성과 광반사 특성 및 제막 안정성을 갖고 낮은 성형 편차를 갖는 등의 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 로컬디밍(local dimming) 액정 디스플레이용 반사필름으로 유용하게 사용할 수 있는 등의 효과를 가진다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 성형 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)", "구비하는(including) ", "함유하는(containing)", "~을 특징으로 하는(characterized by)", "갖는다(has)", "갖는(having)"이라는 용어들 또는 이들의 임의의 기타 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 기구는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 기구에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다.

본 발명을 설명하고/하거나 청구함에 있어서, 용어 "공중합체"는 둘 이상의 단량체의 공중합에 의해 형성된 중합체를 언급하기 위해 사용된다. 그러한 공중합체는 이원공중합체, 삼원공중합체 또는 더 고차의 공중합체를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 확대 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름의 성형 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 양상에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름(10)은 내부에 기공(24)을 갖는 광반사층(B) 및 광반사층(B)의 적어도 일면에 형성된 지지층(A)을 포함하는 복층 구조를 가지며, 이하 설명된 구성 및 원료 조성을 갖는다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름(10)은 중앙에 오목 부분(12)을 가지는 凹형의 집광구조 다수개가 격자 형태로 배열된 구조를 가지며, 오목 부분(12)에는 홀(13)이 형성된다. 오목한 집광구조의 격자 형태에 따라 반사필름은 볼록 부분(11) 및 오목 부분(12)이 반복적으로 형성된다. 이와 같은 오목한 집광구조를 통해 반사되는 빛이 사방으로 산란되지 않고 중앙으로 집광되도록 반사함으로써, 로컬 디밍 시 밝은 영역의 반사광이 어두운 영역에 미치는 영향을 최소화하여 개별 LED에 대한 로컬 디밍을 가능하게 할 수 있다.

도 3에서는 정사각형 형태의 오목한 집광구조가 격자형태로 배열되었으나, 이는 하나의 일례일 뿐, 정사각형 격자 형태로 한정되는 것은 아니며, 원형, 타원형, 정육면체와 같은 다양한 격자 형태가 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름(10)은 광반사층(B)의 일면상에만 지지층(A)이 형성된 지지층(A)/광반사층(B)의 A/B 2층 구조로 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름(10)은 광반사층(B)의 양면 모두에 지지층(A)이 형성된 지지층(A)/광반사층(B)/지지층(A)의 A/B/A 3층 구조로 제조될 수 있다. 일례로, 제막안정성, 결점제어, 가공안정성 측면에서 A/B/A 3층 구조가 보다 바람직하다. A/B 2층 구조의 경우 필름 제막 시, 지지층 역할을 하는 지지층(A)이 편면에만 구성되어 있어, 제막공정 상 지지층의 부족으로 필름 찢어짐 등의 공정불량이 발생되어 생산성 저하를 유발할 수 있다. 또한 기공(24)이 형성된 광반사층(B)이 또 다른 한 면의 표면층을 형성하여, 기공(24)이 표면층에서 분화구 형태의 외관 결점을 유발할 가능성이 높고, 비즈(beads) 코팅 등의 2차 가공 시 반사필름 표면에 기공(24)에 의한 갈림 또는 눌림 형태의 결점을 유발하거나, 백라이트 유닛 상에 반사필름이 삽입될 경우에도, 도광판과의 접촉면에서 반사필름 표면의 갈림 또는 눌림 결점을 유발할 가능성이 높아, 본 발명의 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름(10)의 복층 구성은 지지층(A)/광반사층(B)/지지층(A)의 A/B/A 3층 구조가 보다 바람직하다. 예컨대, 도 2는 지지층(A)/광반사층(B)/지지층(A)의 A/B/A 3층 구조로 형성된 이축배향 폴리에스테르 반사필름(10)을 도시하고 있다.

일 실시예에서, 광반사층(B)은 호모 폴리에스테르를 주성분으로 하며, 공중합 폴리에스테르, 폴리에스테르에 대하여 비상용성을 갖는 수지(23) 및 무기입자(22)를 포함하는 폴리에스테르 조성물로 형성될 수 있다.

또한 지지층(A)은 호모 폴리에스테르를 주성분으로 하며, 공중합 폴리에스테르, 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 조성물로 형성될 수 있다.

호모 폴리에스테르는, 디카르복실산과 디올 성분으로부터 중축합반응에 의해 얻어지는 폴리머로서, 디카르복실산 성분으로는 디메틸테레프탈레이트, 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 세바스산, 아디프산, 디페닐디카르복실산, 5-tert-부틸이소프탈산, 2,2,6,6-테트라메틸디페닐-4,4-디카르복실산,1,3-트리메틸-3-페닐인산-4,5-디카르복실산, 5-나트륨설포이소프탈산, 트리메리트산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 파메르산, 아젤라인산, 피로메리트산, 1,4-사이클로헥산디카르복실산 및 1,3-사이클로헥산디카르복실산등에서 1종 단독을 선택해서 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 디메틸테레프탈레이트, 테레프탈산, 선택된 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 디올 성분으로서는 에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 2,2디메틸(1,3-프로판)디올 및 1,4-사이클로헥산디메탄올등에서 1종 단독을 선택해서 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 에틸렌글리콜 1종을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 공중합 폴리에스테르는, 호모 폴리에스테르 성분 중 디카르복실산 또는 디올 성분을 2종 이상 병행하여 중축합반응에 의해 얻어지는 폴리머로서, 디카르복실산 성분으로 테레프탈산 외에 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 등을 병행하는 것이 바람직하며, 디올 성분으로는 에틸렌글리콜 외에, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 2,2디메틸(1,3-프로판)디올 및 1,4-사이클로헥산디메탄올 등을 병행해서 형성하는 공중합 폴리에스테르가 바람직하다.

일 실시예에서, 본 발명에 따른 공중합 폴리에스테르는 산성분으로 방향족 디카르복실산 100 몰%, 전체 디올 성분으로 에틸렌글리콜 60 ~ 90 몰%과 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 2,2디메틸(1,3-프로판)디올 및 1,4-사이클로헥산디메탄올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 디올 성분이 10 ~ 40 몰%을 중축합반응하여 얻어진 폴리머인 것이 바람직하다.

폴리에스테르에 대한 비상용 수지(23)는 결정성 폴리올레핀 수지, 비결정성 환상 올레핀 수지, 열경화성 폴리스티렌 수지, 열경화성 폴리아크릴레이트 수지, 폴리페틸렌술피드 수지 및 불소계 수지 중에서 선택된 적어도 하나 이상이거나 이들의 단독 중합체 또는 공중합체인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 비결정성 환상 폴리올레핀 수지가 바람직하다.

또한, 비상용 수지의 유리전이온도(Tg)는 160℃ 이상인 것이 바람직하다. 비상용 수지의 유리전이온도(Tg)가 160℃ 미만인 경우 광반사층 내의 기공 내에 형성된 비상용 수지 입자가 고온의 성형 가공 과정에서 변형되기 쉬워 광반사 성능을 저하시키는 문제가 생길 수 있다.

무기입자(22)는 실리카, 알루미나, 황산바륨, 이산화티탄, 탄산칼슘으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 무기입자를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 탄산칼슘입자가 바람직하다.

또한, 무기입자 중 광반사층(B)에 사용되는 무기입자(22)의 평균입경은 0.2㎛ 초과 내지 1.2㎛ 미만인 것이 바람직하다. 광반사층(B)에 사용되는 무기입자 크기가 1.2㎛ 이상일 경우, 무기입자에 의해 형성되는 기공층의 밀도가 현저히 떨어져 반사특성이 현저한 저하되고, 0.2㎛ 이하인 경우 광반사층 내에 분산이 어렵고 입자의 응집을 유발하기 쉽기 때문이다. 또한, 제조된 이성형 폴리에스테르 반사필름을 고온에서 프레스 성형 혹은 진공압공 성형을 진행할 경우, 고온의 열과 압력에 의해 이성형 폴리에스테르 반사 필름 내의 기공(24)의 변형을 유발하는데, 상기 무기입자가 크기가 0.2um이하일 경우 필름 내에서 기공(24)의 변화를 최소화하는 지지 역할을 하기 못해, 반사 필름의 비중이 상승하고 성형 후 반사특성이 현저히 저하되는 문제가 발생한다.

또한, 무기입자 중 지지층(A)에 사용되는 무기입자의 평균입경은 0.1㎛ 초과 내지 10.0㎛ 미만이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.0㎛ 초과, 5.0㎛ 미만이 바람직하다. 지지층(A)에 사용되는 무기입자 크기가 0.1㎛ 이하인 경우 제막공정에서 필름의 주행성이 현저히 부족해져 필름 표면에 다량의 스크래치를 발생시키고, 10.0㎛ 이상일 경우 필름 제막공정에서 대형 입자에 의해 연신 공정에서 필름의 찢어짐 등의 공정 불량을 유발할 수 있기 때문이다.

일 실시예에서, 광반사층(B)의 폴리에스테르 조성물은 호모 폴리에스테르를 주성분으로 하며, 공중합 폴리에스테르, 폴리에스테르에 대한 비상용 수지 및 무기입자를 포함하되, 고온에서의 성형성과 성형 후 우수한 반사 특성 가지기 위해 광반사층을 형성하는 폴리에스테르 조성물 100중량%에 대해 공중합 폴리에스테르, 폴리에스테르에 대한 비상용 수지 및 무기입자의 각 성분의 중량을 비중으로 나누어 환산했을 때, 하기 (1)~(3)의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

(1) 8체적% ≤ Vo+Vi ≤ 20체적%

(2) 0.5 ≤ Vo/Vi ≤ 1.6

(3) 0.6 ≤ (Vo+Vi)/Vc ≤ 3

여기서, Vo는 비상용 수지의 체적%, Vi는 무기입자의 체적%, Vc는 공중합폴리에스테르의 체적%이다.

본 발명자들은 수많은 실험을 토대로 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 구성하는 광반사층(B)의 폴리에스테르 조성물에서 호모 폴리에스테르 수지, 공중합 폴리에스테르 수지, 비상용 수지 및 무기입자의 함량이 상기 조건들을 만족할 경우 고온에서 프레스 성형, 진공압공 성형 전후 우수한 반사특성과 우수한 성형가공성을 가지는 것을 확인하였다.

즉, 하기 실시예와 비교예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 조건 (1)의 값이 8체적% 미만일 경우 광반사층 내의 보이드 밀도가 낮아져 충분한 광반사 효율을 얻기 어렵고 20체적%를 초과할 경우 필름 내에 많은 기공(공극)을 형성하여 제막 시, 연신성이 급격히 저하되어 필름 찢어짐 등의 공정 불량을 유발할 가능성이 높다.

또한 조건 (2)의 값이 0.5 미만일 경우 반사 필름의 200℃ 저장탄성율이 높아져 성형 가공 시 필름이 찢어지거나 충분히 성형되기 어렵고 1.6을 초과할 경우 반사 필름의 200℃ 저장탄성율이 낮아져 성형 가공 시 성형성은 향상되나 변형에 의한 필름의 두께, 광학 농도의 급격한 감소를 초래할 수 있다. 성형 후 광 특성 저하의 원인은 고온에서 프레스 성형 혹은 진공압공 성형을 진행할 경우, 고온의 열과 압력에 의해 폴리에스테르 반사필름 내의 기공(24)의 변형을 유발하기 때문이다. 이때, 무기입자는 필름 내에서 기공의 변화를 최소화하는 지지 역할을 한다.

또한 조건 (3)의 값이 0.6 미만일 경우 공중합폴리에스테르 수지의 상대적 함량이 높아져 필름 제막 시 연신성은 향상되나 반사 필름의 200℃ 저장탄성율(E')이 낮아져 성형 가공 시 변형에 의한 필름의 두께, 광학 농도의 급격한 감소를 초래할 수 있고 3을 초과할 경우 공중합폴리에스테르 수지의 상대적 함량이 낮아져 반사 필름의 200℃ 저장탄성율(E')이 높아지고 성형 가공 시 필름이 찢어지거나 충분한 성형이 되기 어렵다.

일 실시예에서, 지지층(A)의 폴리에스테르 조성물은 호모 폴리에스테르를 주성분으로 하고, 공중합 폴리에스테르 및 무기입자를 포함하되, 조성물 전체 100중량%에 대해 공중합 폴리에스테르의 함량은 30.0중량% 미만이고, 무기입자의 함량은 0.01중량% 초과 20중량% 미만이 바람직하다.

지지층(A)의 폴리에스테르 조성물 내에 공중합 폴리에스테르 함량이 30중량% 이상일 경우 지지층에 내열특성 저하로 프레스 성형 또는 진공압공 성형 시, 금형과의 점착에 의해 필름 표면에 뜯김, 눌림, 스크래치 등 다양한 표면결점을 유발하는 문제가 있다.

또한, 지지층(A)의 폴리에스테르 조성물 내에 무기입자의 함량이 0.01중량% 이하에서는 필름 제막공정에서 충분한 주행성이 확보되지 않아 필름 표면에 다량의 스크래치를 유발시키는 문제가 있으며, 20중량% 이상에서는 제막공정 중 연신 공정에서 필름의 찢어짐 등의 문제를 유발하기 쉽다.

일 실시예에서, 반사필름의 200℃에서의 저장탄성율(E')은 40MPa 내지 100MPa인 것이 바람직하다. 본 발명에서 제조된 이축 배향 폴리에스테르 반사필름은 성형 가공 시 190℃ 이상의 고온에서 프레스 성형 혹은 진공압공 성형을 진행할 경우, 고온의 열과 압력에 의해 반사필름의 변형이 발생하는데 반사필름의 200℃ 저장탄성율(E')이 40MPa 미만인 경우 성형 가공성은 우수하나 폴리에스테르 반사필름내의 기공(24)의 변형이 발생하기 쉬워 반사성능이 저하되는 문제가 있고, 100MPa를 초과하면 성형 가공 시 필름 내에서 기공의 변화는 최소화되나 성형 가공성이 저하되는 문제가 있다.

일 실시예에서, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 전체 두께는 150㎛ 내지 400㎛인 것이 바람직하다. 반사필름의 전체 두께가 150㎛ 미만인 경우 두께가 너무 얇아 성형 작업성이 현저히 떨어지거나, 성형 과정에서 필름이 찢어지는 문제가 있고, 반사필름의 전체 두께가 400㎛를 초과하는 경우 폴리에스테르 반사필름 제막 공정 중에 파단이 다발하는 등 안정적인 생산이 어렵고, 두께가 두꺼워 제조 비용이 증가되며, 제조된 액정디스플레이의 총 두께가 증가되어 슬림 디자인 설계가 어려운 단점이 있기 때문이다.

일 실시예에서, 지지층(A)의 두께는 광반사층(B)의 두께 대비 1.0% 초과 10.0% 미만인 것이 바람직하다. 즉, 지지층(A)과 광반사층(B) 사이의 두께 비, (지지층(A) 두께/광반사층(B) 두께)*100% 이 1.0% 초과 10.0% 미만인 것이 바람직하다. 광반사층(B)의 두께 대비 지지층(A)의 두께 비가 1.0% 이하일 경우 필름 제막 공정 중, 지지층(A)이 충분한 지지역할을 하지 못해 필름 연신 과정에서 필름 찢어짐 등의 공정불량을 유발할 가능성이 높고, 10.0% 이상일 경우 기공(24)이 형성되지 않는 지지층(A)의 두께가 너무 두꺼워 고온의 반사필름의 성형 공정에서 충분한 성형성이 나오지 않기 때문이다.

일 실시예에서, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 비중은 0.7 내지 1.2g/㎤인 것이 바람직하다. 반사필름의 비중이 0.7 g/㎤ 미만인 경우 폴리에스테르 제막 공정 중에 파단이 다발하는 등 안정적인 생산이 어려우며, 성형 공정 시 열처리에 의한 치수안정성이 현저히 떨어지는 단점이 있고 반사필름의 비중이 1.2g/㎤를 초과하는 경우 제조 비용이 증가되고, 폴리에스테르 반사필름 광반사층 내에 충분한 기공을 형성하지 못해 반사특성이 현저히 떨어지는 단점이 있기 때문이다.

다음으로, 본 발명의 다른 양상에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름의 제조방법에 대해 설명한다. 여기서 상술한 본 발명의 일 양상에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 다른 양상에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름의 제조방법은 지지층(A)의 폴리에스테르 조성물과 광반사층(B)의 폴리에스테르 조성물을 각각 건조시키는 제1단계와, 상기 제1단계의 조성물을 용융압출하여 무연신 시트를 제조하는 제2단계와, 상기 무연신 시트를 종방향으로 1축 연신하여 1축 연신된 반사필름을 제조하는 제3단계와, 상기 1축 연신된 반사필름을 횡방향으로 재차 연신하여 2축 연신된 반사필름을 제조하는 제4단계와, 상기 2축 연신된 반사필름을 열처리하는 제5단계와, 상기 열처리된 반사필름을 냉각시켜 권취하는 제6단계와, 상기 제6단계에서 제조된 반사필름을 성형금형을 사용하여 오목한 집광구조 다수개가 격자 형태로 배열된 형태로 성형하는 제7단계와, 상기 제7단계에서 제조된 반사필름의 오목한 집광구조 내에 LED를 실장하기 위한 홀을 성형(타발)하는 제8단계를 포함한다.

제1단계는 지지층(A)의 폴리에스테르 조성물과 광반사층(B)의 폴리에스테르 조성물을 각각의 드라이어에서 100℃ 내지 200℃의 온도에서 건조시키는 단계로, 고 진공 하에 3시간 내지 10시간 건조시켜 수지 내에 존재하는 수분을 제거한다. 건조공정을 통해 수분을 제거하는 이유는 용융압출과정에서 수지 내 잔류하는 수분에 의해 폴리에스테르 수지가 가수분해가 일어날 경우 폴리에스테르의 급격한 용융점도 저하로 T-다이 압출 공정에서 시트 성형이 불량하거나, 토출되는 폴리머 내에 기포가 발생되어 필름 제막이 불가능한 문제를 해결하기 위한 것이다.

제2단계는 제1단계의 조성물을 용융압출하여, 무연신 시트를 얻는 단계로, 건조된 지지층(A)의 폴리에스테르 조성물, 광반사층(B)의 폴리에스테르 조성물을 각각의 압출기(A')와 압출기(B')를 갖는 공압출 설비를 이용하여 250℃ 내지 300℃의 온도로 용융압출시킨 후 T-다이 복합 구금 내로 도입한다. T-다이 복합 구금 내에서는 지지층(A)이 광반사층(B)의 양 표면에 오도록 A/B/A 적층 구조를 형성하여 용융 수지를 T-다이 및 캐스팅드럼을 이용하여 냉각 및 고화시켜 무연신 시트를 얻는다.

제3단계는 얻어진 무연신 시트를 종방향으로 1축 연신하여 1축 연신필름을 제조하는 것으로, 미연신 시트를 롤의 가열, 적외선 히터 가열이라는 가열수단에 의해서 폴리에스테르 수지의 유리전이온도 이상으로 무연신 시트를 가열한 후, 2개 이상의 롤의 주속차를 이용하여 3 내지 5배 연신하는 것이 바람직하다.

제4단계는 종방향으로 1축 연신된 필름을 횡방향으로 재차 연신하여 2축 연신된 필름을 제조하는 단계로, 제3단계에서 종방향으로 연신된 필름을 텐터라는 주행하는 클립을 이용하여 폭방향으로 연신하는 오븐 설비를 이용하여 예열 존, 연신 존이 각각 복수 이상을 형성하는 오븐 내에서 폴리에스테르 수지의 유리전이온도 + 50℃ 이내의 온도로 예열한 후, 동일한 온도범위에서 횡방향으로 3배 내지 5배 연신한다.

제5단계는 위 텐터 설비 내에서 연신된 필름의 치수안정성 확보 및 배향 완화를 위해 열처리하는 단계로서, 동일한 텐터 설비 내에서 복수 이상으로 형성된 열처리 영역 내에서 폴리에스테르의 융점 + 30℃ 이하의 온도에서 열처리를 진행한다. 이때 열처리 과정에서 높은 치수안정성과 성형 특성을 확보하기 위해서 이축 연신된 필름의 배향 완화 및 횡방향으로 균일한 배향이 필요한데, 하기와 같은 방법을 통해 해결할 수 있다.

종방향 및 횡방향으로 이축 연신된 필름은 텐터 내에서 열처리를 진행할 경우 종방향으로 배향된 사슬의 이완이 발생하나 폭방향으로 중앙부분은 종방향으로 충분히 이완되는 반면, 클립 인접부는 클립에 의해 종방향으로 이완이 충분히 이루어지지 못해 텐터 내에서 활모양으로 과배향이 일어나는 보잉 현상이 발생된다. 이를 해결하기 위해서는 보잉 현상이 가장 심하게 일어나는 제4단계의 횡방향 연신 끝단 영역과 제5단계의 열처리 시작 영역의 온도의 차이를 30℃ 이내로 진행하는 것이 바람직하다.

또한 배향 완화를 위해서는 복수의 열처리 영역을 두어 시작 영역부터 종료 영역까지 단계적으로 승온시키면서 진행하는 것이 바람직하며, 열처리 시작 영역과 열처리 종료 영역의 온도 차이는 30℃ 내지 100℃가 바람직하며 열처리 종료 영역의 온도는 폴리에스테르의 융점 이상의 온도에서 진행하는 것이 바람직하다. 또한 열처리 영역에서 횡방향으로 0.05배 내지 0.5배 추가 연신할 경우 보잉 현상의 완화효과가 있어 폭방향으로 균일한 배향을 수행할 수 있다.

제6단계는 위 텐터 설비 내에서 복수 이상의 열처리 영역을 활용하여 이축 연신된 필름을 서서히 냉각시켜 권취하는 단계로서, 이렇게 냉각된 필름을 권취하는 단계를 통해서 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 얻을 수 있다.

제7단계는 중앙에 오목 부분(12)을 가지는 집광구조 다수개가 격자 형태로 배열된 성형금형(200)을 사용하여 제6단계에서 제조된 반사필름을 오목한 집광구조 다수개가 격자 형태로 배열된 형태로 성형하는 단계로서, 이와 같은 집광구조를 통해 반사필름에 의해 반사되는 빛이 사방으로 산란되지 않고 중앙으로 집중된 형태로 반사됨으로써, 개별 LED에 대한 로컬디밍을 가능하게 한다. 이때 제조된 이축배향 폴리에스테르 반사필름은 도 4에 도시된 반사필름의 내각(벽 각도, Wall Angle) 및 성형 금형의 내각(벽 각도, Wall Angle) 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 내각 조건에 대한 설명은 후술하는 수학식 1에서 구체적으로 설명한다.

제8단계는 제7단계에서 제조된 반사필름의 오목한 집광구조 내에 LED를 실장하기 위한 홀(13)을 성형(타발)하는 단계로서, 홀(13)의 형태는 LED의 형태에 따라 원형, 타원형, 사각형 등 다양한 형태가 가능하며, 원형이 바람직하다.

상술한 제조방법을 통해 제조된 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름은 아래의 기술적 특성을 갖는 것이 바람직하다.

먼저, 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름은 성형금형에 의한 성형 전후 중앙이 오목한 오목 부분(12)의 정중앙부의 물성 변화(홀 가공 이전)가 하기 (4)~(7)의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

(4) 성형 전 광학농도(OD) > 1.4

(5) 성형 전후 광학농도(OD) 감소 < 0.15

(6) 성형 후 광학농도(OD) 편차 < 7%

(7) 성형 전후 두께(d) 감소 < 30%

즉, 이축배향 폴리에스테르 반사필름의 성형 전 광학농도(OD)는 1.4를 초과하는 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 광학 농도가 1.4 이하인 경우 투과율이 높아져 충분한 반사 성능이 구현되지 않아 제조된 액정디스플레이의 휘도(밝기)가 저하되는 단점이 있다. 또한, 반사필름을 제조하는 과정 중 제7단계의 성형과정에서 전후 광학농도(OD)를 비교하면, 반사필름의 성형 전후 의 광학농도(OD) 감소가 0.15 미만을 만족하는 것이 바람직하다. 성형 전후 광학농도(OD) 변화가 0.15 이상인 경우에도 성형된 반사필름이 충분한 반사 성능이 구현되지 않으므로 제조된 액정 디스플레이의 휘도(밝기)가 저하되는 동일한 단점이 있기 때문이다. 또한 성형 후 중앙이 오목한 오목 부분의 홀 가공 이전의 정중앙부를 각 위치 별로 측정한 광학농도(OD)의 편차가 7% 이상이면 반사필름의 전면에 균일하게 성형이 이루어졌다고 보기 어렵고 제조된 액정 디스플레이의 휘도 무라(밝기 차이)가 발생하는 문제가 있다. 또한 성형 전후 두께(d) 감소가 30% 이상인 경우 광반사층 내의 기공의 모양이 변형되어 성형된 반사필름이 충분한 반사 성능이 구현되지 않고 필름의 강성이 저하되는 문제가 있다.

다음으로, 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름은 하기 수학식 1을 만족하는 것이 바람직하다. 수학식 1은 반사필름의 성형성을 평가하는 척도이다.

(수학식 1)

여기서, WA_m은 성형금형의 벽 각도(Wall Angle)이고, WAr은 성형 후 반사필름의 벽 각도(Wall Angle)이다. 즉, WAr은 성형 후 반사필름(10)의 최대 높이 지점인 볼록한 부분(11)과 반사필름(10)이 성형금형(200)과 맞닿는 접점(32)을 연결한 가상의 선과 반사필름(10)의 오목한 부분(12) 사이의 내각을 나타내고, WAm은 성형금형(200)의 내각을 나타낸다.

일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름은 수학식 1에 따른 성형금형(200) 및 반사필름(10)의 내각 사이의 관계가 5% 이하를 만족하는 것이 바람직한데, 수학식 1의 값이 5%를 초과하는 경우 성형된 반사필름 내의 다수의 오목한 집광구조의 사이즈를 작게 하는데 한계가 있어, 로컬디밍의 효율을 높이기 위한 다수의 LED를 실장하는 것에 제약이 있기 때문이다.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

[실시예 1]

광반사층(B)의 양면에 지지층(A)이 형성되어, 지지층(A)/광반사층(B)/지지층(A)의 순서로 적층된 반사필름으로, 총 두께 250㎛에서 광반사층(B)에 대한 지지층(A)의 두께비가 5%이며, 지지층(A)은 호모 폴리에스테르로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 (도레이첨단소재㈜, A9093) 89.9중량%, 공중합 폴리에스테르(이스트만케미컬사, GN071) 10중량%, 무기입자로는 평균입경 2.0㎛의 실리카 입자 0.1 중량%의 조성을 가지며, 광반사층(B)은 호모 폴리에스테르로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 (도레이첨단소재㈜, A9093) 63중량%, 공중합폴리에스테르(이스트만케미컬사, GN071) 15중량%, 비상용 수지는 비결정성환상 올레핀 공중합체(폴리플라스틱스사, Topas6017, Tg 170℃)인 에틸렌과 노르보넨간의 공중합수지를 8중량%, 무기입자로는 평균입경 0.6㎛의 탄산칼슘 입자 14중량%의 조성을 가지도록 원료를 설계한 후, 지지층(A)은 압출기 A', 광반사층(B)는 압출기 B'로 280도에서 A/B/A층으로 공압출 및 T-다이, 캐스팅드럼을 이용하여 냉각, 고화시켜 무연신 시트를 얻었다.

이후, 상술한 제조방법으로 종방향 3.2배, 횡방향 3.6배로 이축연신하여 반사필름을 제조하였다. 그런 다음 가로 200mm, 세로 300mm로 제작된 성형금형을 이용하여 도 1의 형태로 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 제조하였다. 이때 성형기는 아사노사의 소형 진공압공 성형기(FKS-0632-20)를 이용하여, 필름 가열 온도 200℃, 가열시간 10초간의 전처리를 진행한 후 진공압공 성형을 통해 성형금형과 동일한 형상의 성형체인 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 제조하였다.

[실시예 2 내지 실시예 6]

광반사층(B) 내에 구성 물질의 함량은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 제조하여 각각 실시예 2 내지 실시예 6으로 하였다.

[비교예]

[비교예 1 내지 비교예 6]

광반사층(B) 내에 구성 물질의 함량은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 제조하여 각각 비교예 1 내지 비교예 6으로 하였다.

[비교예 7]

실시예 1에서, 광반사층(B) 내에 비상용성 수지의 Tg가 150℃인 비결정성환상 올레핀 공중합체(폴리플라스틱스사, Topas6015, Tg 150℃)로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

[비교예 8]

실시예 1에서, 광반사층(B)에 대한 지지층(A)의 두께비를 0.7%로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

[비교예 9]

실시예 1에서, 광반사층(B)에 대한 지지층(A)의 두께비를 13%로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

상술한 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 9에 따른 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 구성 물질과 그 함량을 하기 표 1에서 도표로 나타내었다.

	광반사층 조성물의 체적 조건(체적%)			호모 폴리에스테르 (비중: 1.4)		공중합 폴리에스테르 (비중: 1.4)		비상용 수지 (비중:1.02)		무기입자 (비중:2.71)
	Vo+Vi	Vo/Vi	(Vo+Vi) /Vc	중량%	체적%	중량%	체적%	중량%	체적%	중량%	체적%
실시예1	13.0	1.52	1.14	63	45.00	15	11.36	8	7.84	14	5.17
실시예2	14.1	0.53	1.24	55	39.29	15	11.36	5	4.90	25	9.23
실시예3	19.0	1.06	1.26	45	32.14	20	15.15	10	9.80	25	9.23
실시예4	8.3	0.89	0.73	69	49.29	15	11.36	4	3.92	12	4.43
실시예5	13.4	1.42	2.94	71	50.71	6	4.55	8	7.84	15	5.54
실시예6	13.4	1.42	0.63	49	35.00	28	21.21	8	7.84	15	5.54
비교예1	14.2	2.21	1.25	63	45.00	15	11.36	10	9.80	12	4.43
비교예2	13.1	0.43	1.16	56	40.00	15	11.36	4	3.92	25	9.23
비교예3	21.0	1.28	1.39	43	30.71	20	15.15	12	11.76	25	9.23
비교예4	7.6	1.06	0.67	71	50.71	15	11.36	4	3.92	10	3.69
비교예5	13.4	1.42	3.53	72	51.43	5	3.79	8	7.84	15	5.54
비교예6	13.4	1.42	0.48	40	28.57	37	28.03	8	7.84	15	5.54
비교예7	13.0	1.52	1.14	63	45.00	15	11.36	8	7.84	14	5.17
비교예8	13.0	1.52	1.14	63	45.00	15	11.36	8	7.84	14	5.17
비교예9	13.0	1.52	1.14	63	45.00	15	11.36	8	7.84	14	5.17

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 9에 따른 이축 배향 폴리에스테르 반사필름을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

[실험예]

1. 두께 측정

제조된 이축배향 폴리에스테르 반사필름의 두께는 일본 표준 협회의 전기 용도의 플라스틱 필름의 시험방법인 JIS C2151-2006에 준해서 측정하였다. 본 발명에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 마이크로톰을 이용하여 두께 방향으로 절단하여 절편샘플을 얻었다. 이후, 투과형 전자현미경인 히타치 세이사쿠쇼사제 S-800제품을 사용하여 절단된 단면을 이용하여 250배로 확대한 단면사진으로부터 지지층(A)과 광반사층(B)의 두께를 측정하였다.

또한 제조된 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 성형금형(200)을 통한 성형 가공한 이후 다수 개가 격자 형태로 배열된 다수의 오목한 집광구조에서 정중앙부의 두께를 상기와 동일한 방법으로 절편 샘플을 얻고 측정하였다.

2. 저장탄성율(E') 측정

제조된 이축배향 폴리에스테르 반사필름의 저장탄성율(E')을 측정하기 위해 본 발명에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 가로 16mm, 세로 5mm로 절단하여 절편샘플을 얻었다. 이후, 동적점탄성측정기기(DMA, TI Instruments제, Q800)를 사용하여 온도 구간 30℃ 내지 220℃, 승온속도 3℃/분, Strain 1.0%, Static force 0.05N의 조건으로 반사필름의 저장탄성율(E')을 측정하였다.

3. 광학농도(OD) 측정

제조된 이축배향 폴리에스테르 반사필름에 GretagMacbeth제 광학농도 측정기(Gretag D200-II)를 이용하여 광학농도(OD)를 측정하였다. 성형 금형을 이용한 성형 이전과 성형금형(200)을 통한 성형 공정 이후 다수 개가 격자 형태로 배열된 다수의 오목한 집광구조 정중앙부 각각을 전부 측정하였다.

4. 비중 측정

제조된 이축배향 폴리에스테르 반사필름을 10㎝ x 10㎝로 절단한 후, 전자저울(Mettle제 AC100)을 사용하여 0.1mg단위까지 정확하게 무게를 측정하였다. 이후 측정한 샘플을 정압 두께 측정기로 10point 두께를 측정하여 평균값을 구하고, 하기의 식으로부터 비중을 계산하였다.

비중 = 필름의 무게(g)/(필름의 두께(um)*100

5. 내각 측정

제조된 이축배향 폴리에스테르 반사필름의 형상 및 치수는 키엔스사제 3차원 표면형상 측정기(VR-3200)를 이용하여 측정하였다.

6. 제막안정성 테스트

제막 안정성은 하기 기준에 의해 안정성을 판단하였다.

○ : 6시간 이상 필름의 파단 없이 안정적으로 제막이 가능함

X : 6시간 이내에 필름의 파단이 발생함

	지지층 두께비 (%)	수학식 1(%)	E’at 200℃	비중	성형후 두께 감소 (%)	성형전 OD	성형 후 OD			제막 안정성
	지지층 두께비 (%)	수학식 1(%)	(MPa)	비중	성형후 두께 감소 (%)	평균	평균	감소	편차(%)	제막 안정성
실시예1	5%	2	54	0.80	21%	1.65	1.56	-0.09	3.3	○
실시예2	5%	4	96	0.75	16%	1.71	1.65	-0.06	1.2	○
실시예3	5%	3	83	0.70	27%	1.75	1.62	-0.13	3.2	○
실시예4	5%	3	77	0.95	19%	1.45	1.38	-0.07	3.8	○
실시예5	5%	4	91	0.80	13%	1.69	1.64	-0.05	1.2	○
실시예6	5%	2	42	0.85	24%	1.62	1.49	-0.13	4.9	○
비교예1	5%	1	26	0.7	36%	1.68	1.5	-0.18	7.6	○
비교예2	5%	22	107	0.8	11%	1.70	1.68	-0.02	1.2	○
비교예3	5%	3	79	0.65	45%	1.77	1.58	-0.19	1.9	X
비교예4	5%	22	121	1.15	7%	1.38	1.28	-0.04	4.7	○
비교예5	5%	17	103	0.8	17%	1.68	1.60	-0.08	1.3	X
비교예6	5%	1	36	0.85	53%	1.57	1.33	-0.24	8.4	○
비교예7	5%	1	34	0.80	38%	1.65	1.39	-0.26	8.1	○
비교예8	0.7%	1	42	0.78	28%	1.67	1.57	-0.05	3.9	X
비교예9	13%	12	86	0.82	14%	1.61	1.56	-0.05	2.4	○

표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따른 이축 배향 폴리에스테르 반사필름은 성형 전후 우수한 성형성과 광반사 특성 및 제막 안정성을 갖고 낮은 성형 편차를 가짐을 확인할 수 있다.

이에 반해, 비교예 1은 광반사층 조성물 사이의 체적%에 대한 (2)의 조건이 2.21로 1.6 이하인 조건을 만족하지 않는 것으로, 이는 비상용 수지 대비 무기입자 체적%가 소량 함유되어, 반사 필름의 200℃ 저장탄성율(E')이 낮아져 고온에서 성형 시 필름의 변형이 쉽게 일어나 성형 과정에서 찢어지거나 성형 후 두께 감소가 크고 광학농도(OD)가 낮아져 충분한 반사성능이 구현되지 않으므로 제조된 디스플레이의 휘도가 저하될 수 있다. 또한 성형 공정에서 균일한 성형이 이루어지지 않아 성형 후 광학 농도(OD)의 편차가 커지는 문제가 있다.

또한 비교예 2는 광반사층 조성물 사이의 체적%에 대한 (2)의 조건이 0.43으로 0.5 이상인 조건을 만족하지 않는 것으로, 이는 비상용 수지 대비 무기입자 체적%가 과량 함유되어, 반사 필름의 200℃ 저장탄성율(E')이 높아지고 성형금형에서 오목한 반사 구조의 격자 형태로 고온 성형되는 과정에서 필름의 변형이 어렵고 수학식 1로 계산된 값이 22%로 5% 이하인 조건을 만족하지 못하여 성형성이 크게 저하되어 원하는 성형물을 형성하기 어렵다. 이로 인해 로컬디밍의 효율을 높이기 위해 다수의 LED를 실장하는데 있어 제약이 발생한다.

또한 비교예 3은 광반사층 조성물 사이의 체적%에 대한 (1)의 조건이 21체적%로 20체적% 이하인 조건을 만족하지 않는 것으로, 이는 비상용 수지와 무기입자의 체적%가 과량 함유되어, 필름 제막 시, 광반사층 내의 기공의 밀도가 높아져 연신성이 급격히 저하되고 광반사필름 찢어짐 등의 공정불량을 유발할 가능성이 높고 비중이 낮아 성형 공정에서 두께 감소로 인해 성형 후 광학농도(OD) 감소 등의 문제가 발생하기 쉽다.

또한 비교예 4는 광반사층 조성물 사이의 체적%에 대한 (1)의 조건이 7.6체적%로 8체적% 이상인 조건을 만족하지 않는 것으로, 이는 비상용 수지와 무기입자의 체적%가 소량 함유되어, 반사필름의 제막 공정 시 충분한 기공을 형성하지 못해 비중이 높아지고 200℃ 저장탄성율(E')이 높아져 성형금형에서 오목한 반사 구조의 격자 형태로 고온 성형되는 과정에서 필름의 변형이 어렵고 수학식 1로 계산된 성형성이 크게 저하되어 원하는 성형물을 형성하기 어렵다.

또한 비교예 5는 광반사층 조성물 사이의 체적%에 대한 (3)의 조건이 3.53로 3이하인 조건을 만족하지 않는 것으로, 비상용 수지와 무기입자의 체적%에 비해 공중합 폴리에스테르 수지의 체적%가 낮아 반사 필름의 제막 공정 시 결정화를 충분히 억제하지 못해 연신 과정에서 연신성이 급격히 저하되고 광반사필름 찢어짐 등의 공정불량을 유발할 가능성이 높다. 또한 저장탄성율(E')이 높아져 성형금형에서 오목한 반사 구조의 격자 형태로 고온 성형되는 과정에서 필름의 변형이 어렵고 수학식 1로 계산된 값이 17%로 5% 이하인 조건을 만족하지 못하여 성형성이 크게 저하되어 성형성이 크게 저하되어 원하는 성형물을 형성하기 어렵다.

또한 비교예 6은 광반사층 조성물 사이의 체적%에 대한 (3)의 조건이 0.48로 0.6이상인 조건을 만족하지 않는 것으로, 비상용 수지와 무기입자의 체적%에 비해 공중합 폴리에스테르 수지의 체적%가 높아 필름의 결정화가 억제되나 반사 필름의 200℃ 저장탄성율(E')이 낮아져 고온에서 성형 시 필름의 변형이 쉽게 일어나 성형 과정에서 찢어지거나 성형 후 두께 감소가 크고 광학농도(OD)가 낮아져 충분한 반사성능이 구현되지 않으므로 제조된 디스플레이의 휘도가 저하될 수 있다. 또한 성형 공정에서 균일한 성형이 이루어지지 않아 성형 후 광학 농도(OD)의 편차가 커지는 문제가 있다.

또한 비교예 7은 광반사층 조성물 중 비상용 수지의 유리전이온도(Tg)가 150℃인 비결정성환상 올레핀으로 160℃ 이상인 조건을 만족하지 않는 것으로, 광반사층 내의 기공 내에 형성된 비상용 수지 입자가 고온의 성형 가공 과정에서 변형되기 쉬워 성형 후 두께 감소가 크고 광학농도(OD)가 낮아져 충분한 반사성능이 구현되지 않으므로 제조된 디스플레이의 휘도가 저하될 수 있다. 또한 성형 공정에서 균일한 성형이 이루어지지 않아 성형 후 광학 농도(OD)의 편차가 커지는 문제가 있다.

또한 비교예 8은 광반사층(B)에 대한 지지층(A)의 두께비가 0.7%로 광반사층(B)에 대한 지지층(A)의 두께비 1% 초과를 만족하지 않아 반사필름의 제막 공정에서 연신 시 필름을 충분히 지지하지 못해 연신성이 급격히 저하되고 광반사필름 찢어짐 등의 공정불량이 발생하는 문제가 있다.

또한 비교예 9는 광반사층(B)에 대한 지지층(A)의 두께비가 13%로 광반사층(B)에 대한 지지층(A)의 두께비 10% 미만을 만족하지 않아 수학식 1로 계산된 값이 12%로 5% 이하인 조건을 만족하지 못하여 성형성이 크게 저하되어 원하는 성형물을 형성하기 어렵다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이축배향 폴리에스테르 반사필름 및 그 제조방법에 따르면, 반사필름의 다층 설계, 원료 개질, 비상용성 수지의 열적 특성 및 무기입자의 체적비율 조절, 배향완화 제조방법 등을 통해 성형 후에도 두께 감소가 적고 뛰어난 반사 특성을 유지할 수 있어 다양한 반사필름 용도로 사용될 수 있고, 특히 로컬 디밍용 반사필름으로 적합하게 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

10: 반사필름
11: 볼록 부분
12: 오목 부분
13: 홀
22: 무기입자
23: 비상용 수지
24: 기공
200: 성형금형
A: 지지층
B: 광반사층

Claims

내부에 기공을 갖는 광반사층; 및
상기 광반사층의 적어도 일면에 형성된 지지층;을 포함하되,
상기 광반사층은 호모 폴리에스테르, 공중합 폴리에스테르, 폴리에스테르에 대한 비상용 수지 및 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 조성물로 형성되고,
상기 지지층은 호모 폴리에스테르, 공중합 폴리에스테르 및 무기입자를 포함하는 폴리에스테르 조성물로 형성되며,
중앙이 오목한 다수 개의 집광 구조가 격자 형태로 배열되되, 오목 부분에 홀이 형성된, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 광반사층의 폴리에스테르 조성물은 하기 (1)~(3)의 조건을 만족하되,
(1) 8체적% ≤ Vo+Vi ≤ 20체적%
(2) 0.5 ≤ Vo/Vi ≤ 1.6
(3) 0.6 ≤ (Vo+Vi)/Vc ≤ 3
이고, 폴리에스테르 조성물 총 100중량%에 대해 각 성분의 중량을 비중으로 나누어 환산했을 때, Vo는 비상용 수지의 체적%, Vi는 무기입자의 체적%, Vc는 공중합폴리에스테르의 체적%인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 200℃에서의 저장탄성율(E')은 40MPa 내지 100MPa인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 공중합 폴리에스테르는 산성분으로 방향족 디카르복실산 100 몰%, 전체 디올 성분으로 에틸렌글리콜 60 ~ 90 몰%과 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 2,2디메틸(1,3-프로판)디올 및 1,4-사이클로헥산디메탄올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 디올 성분이 10 ~ 40 몰%을 중축합반응하여 얻어진 폴리머인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 비상용 수지는 결정성 폴리올레핀 수지, 비결정성 환상 올레핀 수지, 열경화성 폴리스티렌 수지, 열경화성 폴리아크릴레이트 수지, 폴리페틸렌술피드 수지 및 불소계 수지 중에서 선택된 적어도 하나 이상이거나 이들의 단독 중합체 또는 공중합체인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제5항에 있어서,
상기 비상용 수지의 유리전이온도가 160℃ 이상인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 무기입자는 실리카, 알루미나, 황산바륨, 이산화티탄, 탄산칼슘으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 광반사층의 무기입자의 평균입경은 0.2㎛ 초과 내지 1.2㎛ 미만인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 지지층의 무기입자의 평균입경은 0.1㎛ 초과 내지 10.0㎛ 미만인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 전체 두께는 150㎛ 내지 400㎛인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 지지층의 두께는 상기 광반사층 두께 대비 1.0% 초과 10% 미만인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항에 있어서,
상기 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 비중은 0.7 내지 1.2g/㎤인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이축 배향 폴리에스테르 반사필름은 성형 금형에 의한 성형 전후 오목 부분의 정중앙부의 물성 변화가 하기 (4) 내지 (7)의 조건을 만족하되,
(4) 성형 전 광학농도(OD) > 1.4
(5) 성형 전후 광학농도(OD) 감소 < 0.15
(6) 성형 후 광학농도(OD) 편차 < 7%
(7) 성형 전후 두께(d) 감소 < 30%
인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이축 배향 폴리에스테르 반사필름은 성형금형에 의한 성형 후 하기 수학식 1을 만족하되,
(수학식 1)

여기서, WA_m은 성형금형의 벽 각도(Wall Angle)이고, WAr은 성형 후 반사필름의 벽 각도(Wall Angle)인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름.
지지층(A)의 폴리에스테르 조성물과 광반사층(B)의 폴리에스테르 조성물을 각각 건조시키는 제1단계와,
상기 제1단계의 조성물을 용융압출하여 무연신 시트를 제조하는 제2단계와,
상기 무연신 시트를 종방향으로 1축 연신하여 1축 연신된 반사필름을 제조하는 제3단계와,
상기 1축 연신된 반사필름을 횡방향으로 재차 연신하여 2축 연신된 반사필름을 제조하는 제4단계와,
상기 2축 연신된 반사필름을 열처리하는 제5단계와,
상기 열처리된 반사필름을 냉각시켜 권취하는 제6단계와,
상기 제6단계에서 제조된 반사필름을 성형금형을 사용하여 오목한 집광구조 다수개가 격자 형태로 배열된 형태로 성형하는 제7단계와,
상기 제7단계에서 제조된 반사필름의 오목한 집광구조 내에 LED를 실장하기 위한 홀을 성형(타발)하는 제8단계를 포함하는, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 광반사층의 폴리에스테르 조성물은 하기 (1)~(3)의 조건을 만족하되,
(1) 8체적% ≤ Vo+Vi ≤ 20체적%
(2) 0.5 ≤ Vo/Vi ≤ 1.6
(3) 0.6 ≤ (Vo+Vi)/Vc ≤ 3
이고, 폴리에스테르 조성물 총 100중량%에 대해 각 성분의 중량을 비중으로 나누어 환산했을 때, Vo는 비상용 수지의 체적%, Vi는 무기입자의 체적%, Vc는 공중합폴리에스테르의 체적%인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 이축 배향 폴리에스테르 반사필름은 상기 제7단계의 성형금형에 의한 성형 전후 오목 부분의 정중앙부의 물성 변화가 하기 (4) 내지 (7)의 조건을 만족하되,
(4) 성형 전 광학농도(OD) > 1.4
(5) 성형 전후 광학농도(OD) 감소 < 0.15
(6) 성형 후 광학농도(OD) 편차 < 7%
(7) 성형 전후 두께(d) 감소 < 30%
인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 이축 배향 폴리에스테르 반사필름은 상기 제7단계의 성형금형에 의한 성형 후 하기 수학식 1을 만족하되,
(수학식 1)

여기서, WA_m은 성형금형의 벽 각도(Wall Angle)이고, WAr은 성형 후 반사필름의 벽 각도(Wall Angle)인, 이축 배향 폴리에스테르 반사필름의 제조방법.