KR101023629B1 - 플라스틱의 접착 방법 - Google Patents

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준이치 다나카
아츠시 나가사와
신지 히라마츠
가츠야 후지사와
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Abstract

플라스틱으로 이루어지는 제 1 피착물과, 제 2 피착물을 접착하는 플라스틱의 접착 방법은 상기 제 1 피착물의 접착면에 4eV 이상의 에너지를 갖는 에너지선을 조사하는 공정 및 접착제를 사용하지 않고 상기 제 1 피착물과 제 2 피착물이 직접적으로 접착하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 방법은 플라스틱 물질을 포함한 두 피착물을 접착하기 위해 널리 사용될 수 있고, 접착제를 사용하지 않는 접착 방법을 제공하며, 상기 물질을 고온 또는 고압에 노출시키도록 요구하지 않고 상기 두 피착물을 직접 접착하게 한다.

Description

플라스틱의 접착 방법 {METHOD FOR ADHERING PLASTIC}
본 발명은, 유리, 세라믹스, 금속 (합금을 포함함), 플라스틱, 나무 등에 대하여, 접착제를 사용하지 않고 플라스틱을 접착시키는 방법에 관한 것이다.
종래, 플라스틱을 각종 재료와 접착시키기 위해서는, 일반적으로 접착제가 사용되고 있다. 접착제의 종류로는, 용제 건조형, 촉매 첨가형, 습기 경화형, 혐기형, 순간형 등의 실온 경화형이나, 열 경화형, 자외선 경화형, 핫 멜트형, 재습형, 감압형 등이 있고, 각각 플라스틱 및 그들을 접착하는 부재와의 상성이나 용도 등에 따라서, 구별하여 사용되고 있다.
그러나, 목적으로 하는 부재, 성형품의 용도에 따라서는, 내약품성, 내열성, 치수 안정성, 전기 특성, 광학 특성 등의 면에서, 최대한 접착제를 사용하는 일없이 직접 플라스틱과 부재를 접착하는 것이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 평4-55438호에는, 폴리파라반산 필름에 자외선을 조사함으로써 접착성을 향상시킨 후, 접착층을 개재하여 또는 개재하지 않고 적층체를 적층하는 것이 기재되어 있지만, 접착층을 개재하지 않은 경우는, 접착성을 갖는 적층체를 사용하는 경우만으로 한정되어 있고, 접착성을 갖지 않은 적층체와 접착시키기 위해서는, 접착제를 사용할 필요가 있다.
또한, 일본 공개특허공보 2001-162645호 및 일본 공개특허공보 2001-162723호에 기재된 고무와 폴리아미드의 접착 방법에 있어서는, 고무 조성물에 자외선 처리, 플라즈마 처리, 코로나 방전 등을 행한 후, 접착제를 개재하지 않고 접착시키기 위해서는, 폴리아미드를 용융 상태로 하여 접착시킬 필요가 있어, 열에 약한 부재와의 접착에는 응용할 수 없다.
피착물에 관해서 구체예를 들면, 도광체 상에 마이크로 프리즘 어레이 필름을 배치한 면광원 소자 (백라이트, 미국 특허 제5,395,350호 명세서 참조) 에서는, 모두 플라스틱인 도광체와 마이크로 프리즘 어레이 필름 (광학 필름) 을 접착하여 면광원 소자 부재로 할 필요가 생긴다. 그러나, 접착제나 점착성 필름을 사용하면 (일본 공개특허공보 2000-249836호, 일본 공개특허공보 2001-357709호 참조), 면광원 소자 부재의 더 한층의 박형화를 달성할 수 없는 것, 접착층의 두께만큼 면광원 소자의 두께가 커져 광선 투과율을 저하시키는 것 및 작업 공정수의 증가에 의한 제조 비용의 증가를 초래한다는 문제가 생기기 때문에, 접착제를 사용하는 일없이 직접 도광체와 마이크로 프리즘 어레이 필름을 접착하는 것이 요구되고 있다.
이에 대하여, 접착제 등을 사용하지 않는 방법으로서, 전리 방사선의 조사에 의해서 점착성이 발현하는 특정 재료에 의해서 마이크로 프리즘 어레이 필름을 구성하는 기술이 개시되어 있지만 (일본 공개특허공보 2001-356208호 참조), 마이크로 프리즘 어레이 필름으로서 특수한 플라스틱을 사용하는 필요가 있어, 이 방법에 있어서도 비용의 증가를 초래한다는 문제가 생긴다.
(발명의 개시)
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 적어도 일방이 플라스틱으로 이루어지는 2 개의 피착물에 널리 적용할 수 있고, 접착제를 사용하지 않고, 피착물을 고온, 고압에 노출시키지 않고, 직접 접착할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구한 결과, 플라스틱에 4eV 이상의 에너지를 갖는 에너지선을 조사하여, 충분한 점착성 또는 접착성을 발현시킴으로써, 접착제를 사용하는 일없이 다른 부재에 접착할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 제 1 구성은, 플라스틱으로 이루어지는 제 1 피착물과, 제 2 피착물을 접착하는 플라스틱의 접착 방법에 있어서, 상기 제 1 피착물의 접착면에 4eV 이상의 에너지를 갖는 에너지선을 조사하는 공정 및 접착제를 사용하는 일없이 상기 제 1 피착물과 제 2 피착물을 직접 접착하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 1 구성에 의하면, 에너지선의 조사에 의해 플라스틱으로 이루어지는 제 1 피착물에 충분한 점착성 또는 접착성을 부여하기 때문에, 접착제를 사용하지 않고 2 개의 피착물을 직접 접착할 수 있다. 또한, 압착, 열압착, 열융착 등의 압력이나 열에 의한 접착 방법과 상이하며, 피착물이 고온, 고압에 노출되는 일이 없기 때문에, 압력이나 열에 약한 피착물에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 제 1 피착물을 형성하는 플라스틱은 특수한 것에 한정되지 않기 때문에 역시 널리 적용할 수 있고, 비용의 증가를 초래하는 일도 없다.
제 1 구성에 있어서, 상기 제 2 피착물이 플라스틱으로 이루어져 있어도 되고, 이것을 본 발명의 제 2 구성으로 한다.
제 2 구성에 있어서, 상기 제 2 피착물의 접착면에 4eV 이상의 에너지를 갖는 에너지선을 조사해도 되고, 이것을 본 발명의 제 3 구성으로 한다.
상기 제 1 구성에 있어서, 상기 제 1 피착물 및 제 2 피착물이 상기 에너지선의 조사 전에는 점착성 또는 접착성을 갖지 않고, 또한, 상기 제 1 피착물이 상기 에너지선의 조사에 의해 점착성 또는 접착성을 얻어도 된다.
상기 제 1 구성에 있어서, 상기 에너지선을, 자외선, 코로나 방전, 전자선 및 이온선에서 선택된 1 개로 할 수 있다. 특히, 상기 에너지선이, D2 램프, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, Xe 램프, Hg-Xe 램프, 할로겐 램프 및 엑시머 램프에서 선택된 1 개에 의해 얻어지는 자외선인 것이 바람직하다.
제 1 구성에 있어서, 상기 에너지선의 조사 전에 상기 제 1 피착물을 예비 가열하거나, 또는 상기 제 1 피착물를 가열하면서 상기 에너지선을 조사해도 된다.
제 1 구성에 있어서, 상기 에너지선의 조사 시에서의 상기 제 1 피착물의 접착면이, 대기와 접촉하고 있거나, 또는 산소, 질소, 오존, 수증기 및 암모니아에서 선택된 적어도 1 종의 기체와 접촉하고 있는 것이 바람직하다.
제 1 구성에 있어서, 상기 에너지선의 조사 시에서의 제 1 피착물의 접착면이, 물, 과산화 수소, 암모니아, 알코올류, 유기산, 유기산의 유도체, 니트릴류, 니트로 화합물류, 아민류 및 황 화합물류에서 선택된 1 개를 함유하는 액체와 접촉하고 있는 것도 바람직하다.
본 발명에는, 면광원 소자의 제조 방법도 포함된다. 요컨대, 상기 제 2 구성에 있어서, 상기 제 1 피착물이, 광원에서의 광을 출사면으로 전파시키는 도광체이고, 상기 제 2 피착물이, 상기 도광체의 출사면에 배치되는 광학 필름으로서, 상기 도광체의 출사면에서의 광을 출사면의 정면 방향을 향하게 하는 복수의 볼록부가 상기 도광체와 대향하는 면에 형성되어 있고, 상기 도광체와 광학 필름을 상기 볼록부의 정상부에서 직접 접착하는 경우에는, 면광원 소자 부재의 제조 방법이 된다.
또한, 상기 제 2 구성에 있어서, 상기 제 2 피착물이, 광원에서의 광을 출사면으로 전파시키는 도광체이고, 상기 제 1 피착물이, 상기 도광체의 출사면에 배치되는 광학 필름으로서, 상기 도광체의 출사면에서의 광을 출사면의 정면 방향을 향하게 하는 복수의 볼록부가 상기 도광체와 대향하는 면에 형성되어 있고, 상기 도광체와 광학 필름을 상기 볼록부의 정상부에서 직접 접착하는 경우에도, 면광원 소자 부재의 제조 방법이 된다.
또한, 상기 제 3 구성에 있어서, 상기 제 1 피착물이, 광원에서의 광을 출사면으로 전파시키는 도광체이고, 상기 제 2 피착물이, 상기 도광체의 출사면에 배치되는 광학 필름으로서, 상기 도광체의 출사면에서의 광을 출사면의 정면 방향을 향하게 하는 복수의 볼록부가 상기 도광체와 대향하는 면에 형성되어 있고, 상기 도광체와 광학 필름을 상기 볼록부의 정상부에서 직접 접착하는 경우에도, 면광원 소자 부재의 제조 방법이 된다.
도 1 은, 본 발명에서의 면광원 소자 부재의 개략 구성도이다.
도 2 는, 90 도 박리 시험의 설명도이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
본 발명에 있어서, 제 1 피착물인 플라스틱을 접착시키는 제 2 피착물인 다른 부재로는, 플라스틱인 것이 바람직하지만, 유리, 세라믹스, 나무, 금속 (합금을 포함함) 등의 플라스틱 이외의 것이어도 된다. 또한, 플라스틱끼리를 접착하는 경우, 같은 재료의 플라스틱이어도 되지만 다른 재료의 플라스틱이어도 된다.
에너지선은, 플라스틱으로 이루어지는 제 1 피착물에만 조사해도 되는데, 제 1 피착물과 플라스틱, 유리, 세라믹스, 나무, 금속 (합금을 포함함) 등으로 이루어지는 제 2 피착물과의 양방에 조사해도 된다. 또한, 각각의 피착물의 접착면에 대하여, 상이한 에너지선을 조사해도 되고, 또한 상이한 분위기 하에서 조사해도 된다.
또한, 본 발명에서의 플라스틱으로 이루어지는 제 1 피착물 및 플라스틱, 유리, 세라믹스, 나무, 금속 (합금을 포함함) 등으로 이루어지는 제 2 피착물은, 에너지선의 조사 전에는 미리 점착성 또는 접착성을 갖지 않는 것이어도 되고, 직접적인 접착에는 불충분한 점착성 또는 접착성을 미리 갖는 것이어도 된다.
또한, 제 1 피착물을 에너지선 조사 전 및/또는 에너지선 조사 시에 가열함으로써, 에너지선의 조사 시간을 단축하는 것이 가능하다. 또한, 원할 경우 제 2 피착물을 에너지선 조사 전 및/또는 에너지선 조사 시에 가열해도 된다.
또한, 본 발명에 있어서, 제 1 피착물와 제 2 피착물을 접착시킬 때의 온도는, 상온인 것이 바람직하지만, 제 1 및 제 2 피착물 표면이 용융되지 않을 정도로 가열하여 접착시켜도 된다.
본 발명에서의 에너지선은, 자외선, 전자선, 이온선 등의 에너지선으로서, 그 에너지로서 4eV 이상이 필요하고, 7eV 이상인 것이 바람직하다. 에너지가 4eV 이상이면, C-C 결합, C-H 결합 등의 분자 결합이 용이하게 절단될 수 있다. 요컨대, 조사하는 에너지선의 에너지가 4eV 를 만족시키지 않을 경우는, C-C 결합, C-H 결합 등의 분자 결합이 절단되지 않기 때문에 충분한 점착성 또는 접착성이 발현되지 않는다. 에너지선 중 자외선의 발생원으로는, 엑시머레이저, Ar+ 레이저, Kr+ 레이저, N2 레이저 등의 레이저 발진 장치나, D2 램프, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, Xe 램프, Hg-Xe 램프, 할로겐 램프, 엑시머 램프, 공기, 질소 혹은 다른 가스 분위기의 아크 방전, 코로나 방전 또는 무성 방전에 의한 방전 램프 등의 자외선 램프를 들 수 있다. 그 중에서도, 에너지, 강도, 조사 범위 등의 밸런스의 관점에서, D2 램프, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, Xe 램프, Hg-Xe 램프, 할로겐 램프, 엑시머 램프 등의 자외선 램프가 바람직하게 사용된다.
에너지선 조사 시에 있어서, 플라스틱 표면을, 대기와 접촉시키거나, 또는 산소, 질소, 오존, 수증기 및 암모니아에서 선택된 적어도 1 종의 기체와 접촉시키는 것이 가능하지만, 상기 기체에 한정되는 것은 아니다.
또한, 에너지선 조사 시에 있어서, 플라스틱 표면을, 물, 과산화 수소, 암모니아, 알코올류, 유기산, 유기산의 유도체, 니트릴류, 니트로 화합물류, 아민류 및 황 화합물류에서 선택된 적어도 1 개를 함유하는 액체와 접촉시키는 것이 가능하지만, 상기 액체에 한정되는 것은 아니다.
플라스틱 표면에 대한 에너지선 조사를, 대기, 산소, 오존, 수증기 등을 함유하는 분위기, 암모니아, 히드라진 등의 기체 유기물을 함유하는 분위기, 또는 물, 과산화 수소, 알코올, 아민류 등의 유기 용매 중에서 실시하면, 플라스틱 표면의 C-H 결합, C-C 결합 등을 절단하는 능력이나, 분위기 중의 탄소 성분, 산소 성분, 질소 성분, 수분 등에 의해, 플라스틱 표면에 수산기, 아미노기, 케톤류, 알데히드류, 카르복실류 등의 관능기가 형성되어, 플라스틱 표면의 친수성이 증대되기 때문에 바람직하다.
또한, 에너지선의 조사 분위기, 조사 시간 등의 조건에 따라서는, 플라스틱의 C-H 결합, C-C 결합 등의 절단이 다시 진행되고, 표면에 올리고머, 저분자 화합물 등이 형성되거나 표면 요철이 형성되어, 점착성, 접착성이 보다 효과적으로 발현하지만, 그 조건은, 피착물의 재질과 에너지선의 종류 등에 따라 다르다.
본 발명에서의 제 1 또는 제 2 피착물에서 사용되는 플라스틱은, 미리 점착성 또는 접착성을 갖지 않는 것으로, 또한 에너지선 조사에 의해 점착성 또는 접착성을 얻는 것이어도 되고, 예를 들어, 폴리아미드, 폴리에스테르, 엔지니어링 플라스틱, 폴리올레핀, 폴리스티렌계 수지, 폴리비닐계 수지, 셀룰로오스계 수지 등을 들 수 있지만, 상기 예시한 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 다양한 플라스 틱이나 필러 등을 분산시킨 앨로이나 블렌드품이어도 된다.
제 1 및/또는 제 2 피착물의 형태는 임의이고, 제 1 및/또는 제 2 피착물로는, 필름, 시트, 섬유, 수지 성형품 등의 각종 형태가 포함되고, 반드시 최종적인 제품으로서의 형태일 필요는 없고, 그 형상도 임의이다. 본 발명에서의 접착면은, 평면에 한정되지 않고, 그 형상은 임의이다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 각 실시예 및 비교예에 있어서는, 90 도 박리 시험에 의해 접착성을 평가하였다. 90 도 박리 시험에 관해서 도 2 를 사용하여 설명한다. 소정 폭으로 준비한 접합 샘플에 있어서, 일방의 제 2 피착물 (2) 을 접착력 측정 장치의 가동식 테이블 (11) 에 설치한다. 이 때의 제 2 피착물 (2) 은 굴곡 가능한 필름상이어도 되고, 굴곡 불가능한 시트상이어도 된다. 또한, 타방의 제 1 피착물 (1) 을 접착력 측정 장치의 박리 지그 (12) 에 부착한다. 박리 지그 (12) 는 로드셀 (13) 을 개재하여 인장 아암 (15) 에 접속되어 있고, 박리 시의 인장 응력 (접착력) 을 측정할 수 있다. 또한, 이 때의 인장 속도는 300mm/min 에서 일정하게 한다. 또한, 가동식 테이블 (11) 은 끈 등의 접합부 (14) 를 개재하여 인장 아암 (15) 에 부착되어 있기 때문에, 박리 지그 (12) 의 상방에 대한 이동량과 동일한 만큼 가동식 테이블 (11) 이 도면 좌방으로 이동한다. 따라서, 제 2 피착물 (2) 에 대하여 제 1 피착물 (1) 의 박리각 (θ) 을 90 도로 유지한 채로 박리하는 것이 가능해진다.
<실시예 1>
본 실시예에서는, 에너지선원으로서, 주식회사 우시오유텍사 제조 크세논 램프 (UER200/HM172; 에너지 7.3eV) 를 사용하여, 제 1 피착물으로서 구라레사 제조 비닐론 필름 (#3000) 및 제 2 피착물로서 도요방적 제조 폴리에틸렌테레프탈레이트필름 (코스모샤인 A4300) 을 사용하였다. 방법은 이하에 나타내는 바와 같다. 상기 크세논 램프에 의한 10mW/㎠ 의 자외선을 비닐론 필름 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 2㎜ 의 거리에서 200 초간 조사하였다.
다음으로, 상기 필름끼리를 라미네이트 압력 0.3kgf/㎠ (0.03MPa) 로 라미네이트하여, 양자를 접착시킨 후, 상기 플라스틱끼리의 접착력을 90 도 박리 시험에 의해 측정하였다. 상기 에너지선 조사 후에서의 필름 100㎜ 폭의 접착력은 1.28kgf (13N) 이고, 에너지선 조사에 의해, 접착제를 사용하는 일없이 접착시키는 것이 가능하였다.
<실시예 2>
제 2 피착물으로서의 구라레사 제조 메타크릴 수지 (파라펫 GH-S) 를 사출 성형한 판 및 제 1 피착물으로서의 미쓰비시엔지니어링플라스틱사 제조 폴리카보네이트 필름 (유피론·필름) 에 실시예 1 과 동일하게 에너지선을 조사하여, 양자를 접착시켰다. 상기 에너지선 조사 후에서의 필름 100㎜ 폭의 접착력은 0.12kgf (1.2N) 이고, 양자를 접착시키는 것이 가능하였다.
<실시예 3>
제 2 피착물으로서의 구라레사 제조 메타크릴 수지 (파라펫 GH-S) 를 사출 성형한 판 및 제 1 피착물으로서의 미쓰비시레이욘 제조 아크릴 필름 (아크리프렌) 에 실시예 1 과 동일하게 에너지선을 조사하여, 양자를 접착시켰다. 상기 에너지선 조사 후에서의 필름 100㎜ 폭의 접착력은 0.18kgf (1.8N) 이고, 양자를 접착시키는 것이 가능하였다.
<실시예 4>
제 2 피착물으로서의 에틸렌계 아이오노머 (미츠이·듀퐁·폴리케미컬 제조 하이미란 1555) 의 펠릿을 시트화한 것과 제 1 피착물으로서의 폴리에틸렌 필름에 실시예 1 과 동일하게 하여 에너지선을 조사하여, 양자를 접착시켰다. 상기 에너지선 조사 후에서의 필름 100mm 폭의 접착력은 0.34kgf (3.3N) 이고, 양자를 접착시키는 것이 가능하였다.
<실시예 5>
제 1 피착물으로서의 아크릴계 코어쉘 미립자를 압출 성형한 필름 및 제 2 피착물으로서의 폴리우레탄 시트 (구라레 제조 TPU 구라밀론 U3190) 에 실시예 1 과 동일하게 에너지선을 조사하여, 양자를 접착시켰다. 상기 에너지선 조사 후에서의 필름 100㎜ 폭의 접착력은 0.08kgf (0.78N) 이고, 양자를 접착시키는 것이 가능하였다.
<실시예 6>
제 1 및 제 2 피착물으로서, 스티렌계 엘라스토머 화합물 (구라레플라스틱 제조 Septon CPD KC009A) 로 이루어지는 시트를 사용하고, 실시예 1 과 동일하게 에너지선을 조사하여, 양자를 접착시켰다. 상기 에너지선 조사 후에서의 시트 100㎜ 폭의 접착력은 0.10kgf (0.98N) 이고, 양자를 접착시키는 것이 가능하였다.
<실시예 7>
제 1 피착물으로서의 트리아세틸셀룰로오스 필름 (후지사진필름 제조 후지택 UV-CM80㎛) 및 제 2 피착물로서의 구라레사 제조 비닐론 필름 (#3000) 에 실시예 1 과 동일하게 에너지선을 조사하여, 양자를 접착시켰다. 상기 에너지선 조사 후에서의 필름 10㎜ 폭의 접착력은 0.08 kgf (0.78N) 이고, 양자를 접착시키는 것이 가능하였다.
<실시예 8>
제 1 피착물로서의 미쓰비시레이욘 제조 아크릴 필름 (아크리프렌) 에 실시예 1 과 동일하게 에너지선을 조사하여, 제 2 피착물으로서의 유리판과 접착시켰다. 상기 에너지선 조사 후에서의 필름 100mm 폭의 접착력은 0.05kgf (0.49N) 이고, 양자를 접착시키는 것이 가능하였다.
<비교예 1∼8>
실시예 1∼8 에 있어서, 에너지선원을, 주식회사 우시오유텍사 제조 크세논 램프 (UER200/HM172; 에너지7.3eV) 로 바꾸고, 에너지 3.5eV 의 자외선을 발생하는 우시오전기 주식회사 제조 고압 수은 램프 (UM452) 로 한 것 이외에는 실시예 1∼8 과 동일하게 하여 라미네이트하여, 접착력을 90 도 박리 시험에 의해 측정하였다. 그 결과, 100mm 폭의 접착력은 어느 경우에서도 0.01kgf (0.10N) 미만이고, 충분한 접착성을 나타내지 않았다.
<비교예 9∼16>
에너지선을 조사를 하지 않은 것 이외에는 실시예 1∼8 과 동일하게 하여 라미네이트하여, 접착력의 90 도 박리 시험에 의한 측정을 시도하였지만, 전혀 접착성을 나타내지 않고 측정 불능이었다.
다음으로, 면광원 소자의 제조 방법으로서의 본 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다. 이 경우에는, 아크릴 수지나 폴리카보네이트 수지 등의 투명 수지로 이루어지는 도광체 및/또는 광학 필름에, 상기 기술한 에너지선의 조사에 의해 표면 개질 처리를 실시한다. 요컨대, 도광체, 광학 필름의 적어도 어느 하나가 4eV 이상의 에너지를 갖는 에너지선에 의해 표면 개질 처리가 실시된 상황에 있어서, 도광체와 광학 필름을 부착함으로써 강고히 접착된다. 표면 개질 처리는, 상기 기술한 기체 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하고, 상기 기술한 바와 같이 에너지선의 조사 분위기, 조사 시간을 최적화하는 것이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 면광원 소자 부재에 사용되는 광학 필름에 형성되는 요철 패턴의 볼록부의 단면 형상은, 포물선상, 삼각형상 등 임의이다. 또한, 요철 패턴은 1 방향에만 형성된 일차원이어도 되고, 2 방향에 형성된 이차원이어도 된다. 광학 필름의 성형 방법으로는, 열가소성 수지에 의한 압출 성형, 사출 성형, 프레스 성형이나, 광경화성 수지에 의한 2P 성형 등이 있다. 상기 성형 방법에 의해 광학 필름을 성형하기 위해서는, 광학 필름의 요철 패턴의 반전 형상이 형성된 금형을 사용하면 된다. 2P 성형 시에 요철 패턴의 이면이 되는 기재에는, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 염화비닐 수지, 트리아세트산셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지 등으로 이루어지는 필름을 사용하면 된다.
본 실시 형태에 의해 제조된 면광원 소자 부재를 사용한 면광원 소자의 개략 구성도를 도 1 에 나타낸다. 이 면광원 소자는 양단에 냉음극관 등의 광원 (22) 이 형성된 도광체 (21) 와, 도광체 (21) 에서 출사된 광의 각도 분포를 제어하기 위한 마이크로 프리즘 어레이상의 요철 패턴이 형성된 광학 필름 (23) 을 구비하고 있다. 도면에는 광원이 배치되어 있는 측의 도광체 단면과 평행하게 되도록 광학 필름 (23) 의 볼록부의 능선이 배치되어 있는데, 이차원의 요철 패턴을 배치해도 된다. 광원 (22) 의 주위에는, 도광체 (21) 의 단면과는 반대 방향으로 진행하는 광을 반사하여, 도광체 (21) 의 단면 방향으로 진행시키는 리플렉터가 형성되어 있다. 단면에서 도광체 (21) 로 입사한 광은, 도광체 내를 전반사를 반복하면서 전파해 간다. 이 전파광은, 광학 필름 (23) 의 볼록부와 도광체 (21) 의 출사면과의 밀착부에서 광학 필름 (23) 으로 들여진다. 이것에 의해, 도광체 (21) 내를 전파하는 광은 밀착부에서 순차적으로, 광학 필름 (23) 으로 내여지고, 내여진 광은 광학 필름 (23) 의 볼록부 내에서 전반사되면서 집광되어 출사된다.
도 1 에 나타내는 면광원 소자와 동일한 구성은, 상기 미국특허 제5,395,350호 명세서 등에 의해 알려져 있다. 본 실시 형태에서는, 면광원 소자의 제조 공정에서 도광체와 광학 필름을 접착할 때에, 미리 도광체 (21) 에 4eV 이상의 에너지를 갖는 자외선을 조사함으로써, 도광체 (21) 를 표면 개질하여, 도광체 (21) 에 적당한 라미네이트 압력으로 광학 필름 (23) 을 누름으로써, 광학 필름 (23) 의 볼록부의 정상부와 도광체 (21) 의 표면이 고착되기 때문에, 도광체 (21) 와 광학 필름 (23) 사이에 접착제, 점착제 등으로 이루어지는 중간층을 형성할 필요가 없어진다. 이것에 의해서, 공정의 간략화가 가능하고, 접착층에 의한 광선 투과율의 저하도 생기지 않는다. 본 실시 형태에 의한 광학 필름 (23) 을 이용한 면광원 소자를 백라이트로서 사용하여, 그 출사면에 투과형 표시 소자를 형성함으로써, 화상 표시 장치를 구성할 수 있다. 이 투과형 표시 소자로는, STN, TFT, MINI 등의 액정 패널을 들 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 실시 형태를 구체적으로 설명한다.
<실시예 9>
본 실시예에서는, 주식회사 우시오유텍사 제조 크세논 램프(UER200/HM172) 를 표면 개질에 사용하고, 도광체는 구라레사 제조 아크릴 수지 폭160㎜, 길이 100㎜, 두께 4㎜ 를 사용하였다. 표면 개질의 방법은 이하에 나타내는 바와 같다. 상기 크세논 램프와 상기 도광체와의 거리를 정확히 2㎜ 로 하고, 자외선 (에너지 7.3eV) 을 30 초간 조사하였다. 표면 개질의 효과를 확인하기 위해서, 상기 도광체와 물과의 접촉각을 교와계면과학 주식회사 제조 접촉각계 (CA-DT·A 형) 로 측정한 결과, 개질 전에 70°였던 것이 23°로 되어 있었다 (온도 25℃, 습도 50%RH). 마이크로 프리즘 어레이상의 2차원 배열 요철 패턴이 형성된 광학 필름은 이하와 같이 제작하였다. 요철 패턴의 반전 형상이 형성된 니켈판을 금형으로 하고, 이 금형에 일본화약 주식회사 제조 아크릴레이트계 광경화성 수지 (가야래드) 를 충전하고, 두께 0.2㎜ 의 미쓰비시엔지니어링플라스틱 주식회사 제조 폴리카보네이트 필름을 기재 필름으로서 사용하고, 광경화성 수지를 광경화함으로 써 광학 필름을 제작하였다. 얻어진 광학 필름과 표면 개질한 도광체를 라미네이트 압력 0.3kgf/㎠ (0.03MPa) 로 라미네이트함으로써 면광원 소자 부재를 얻었다. 상기 광학 필름에서의 요철 패턴 정상부의 접착 면적 비율은 30% 이었다. 상기 면광원 소자 부재에서의 광학 필름과 도광체와의 접착력을 90 도 박리 시험에 의해 측정하였다. 그 결과, 50㎜ 폭의 광학 필름의 접착력은 0.09 kgf (0.88N) 이었다. 또, 90 도 박리 시험에 관해서는 상기 기술한 것과 동일하다. 요컨대, 도광체 (21) 에 광학 필름 (23) 을 라미네이트한 면광원 소자 부재에 있어서, 광학 필름 (23) 을 소정 폭으로 한 것을 접합 샘플로 하여, 도 2 와 같이, 도광체 (21) 를 접착력 측정 장치의 가동식 테이블 (11) 에 설치한다. 또한, 광학 필름 (23) 의 편단을 박리하여 접착력 측정 장치의 기재 박리 지그 (12) 에 부착한다. 기재 박리 지그 (12) 는 로드셀 (13) 을 개재하여 인장 아암 (15) 에 접속되어 있고, 기재 박리 시의 인장 응력 (접착력) 을 측정할 수 있다. 또한, 이 때의 인장 속도는 300mm/min 로 일정하게 한다. 또한, 가동식 테이블 (11) 은 끈 등의 접합부 (14) 를 개재하여 인장 아암 (15) 부착되어 있기 때문에, 기재 박리 지그 (12) 의 상방으로의 이동량과 동일한 만큼 가동식 테이블 (11) 이 도면 좌방으로 이동한다. 따라서, 광학 필름 (23) 은 도광체 (21) 에서 박리각 (θ) 을 90°로 유지한 채로 박리하는 것이 가능해진다.
<실시예 10>
실시예 9 와 동일한 조건으로 도광체를 표면 개질하고, 또한, 실시예 9 와 동일하게 하여 제작된 마이크로 프리즘 어레이상의 요철 패턴이 형성된 광학 필름 도 실시예 9 와 동일한 조건으로 표면 개질 처리를 행하였다. 표면 개질 처리를 행한 상기 광학 필름과 상기 도광체를 라미네이트 압력 0.3kgf/㎠ (0.03MPa) 로 라미네이트함으로써 면광원 소자 부재가 얻어졌다. 이 면광원 소자 부재에서의 광학 필름과 도광체와의 접착력을 실시예 9 와 동일하게 하여 90 도 박리 시험에 의해 측정하였다. 그 결과, 50㎜ 폭의 광학 필름의 접착력은 0.15kgf (1.5N) 이었다.
<실시예 11>
본 실시예에서는, 주식회사 오크 제조 저압 수은 램프 (HMW-615N) 를 표면 개질에 사용하였다. 표면 개질 방법은 이하에 나타내는 바와 같다. 상기 저압 수은 램프와 도광체와의 거리를 정확히 10㎜ 로 하고, 자외선 (에너지 6.0eV) 을 200 초간 조사하였다. 표면 개질의 효과를 확인하기 위해서, 상기 도광체와 물과의 접촉각을 교와계면과학 주식회사 제조 접촉각계 (CA-DT·A 형) 로 측정한 결과 42° 이었다 (온도 25℃, 습도 50%RH). 마이크로 프리즘 어레이상의 요철 패턴이 형성된 광학 필름은 실시예 9 와 동일하게 제작하였다. 얻어진 광학 필름과 표면 개질한 도광체를 라미네이트 압력 0.3kgf/㎠ (0.03MPa) 로 라미네이트함으로써 면광원 소자 부재를 얻었다. 이 면광원 소자 부재에서의 광학 필름과 도광체와의 접착력을 실시예 9 와 동일하게 하여 90 도 박리 시험에 의해 측정하였다. 그 결과, 50㎜ 폭의 광학 필름의 접착력은 0.06kgf (0.59N) 이었다.
<실시예 12>
본 실시예에서는, 나비타스 주식회사 제조 코로나 방전 장치를 표면 개질에 사용하였다. 표면 개질의 방법은 이하에 나타내는 바와 같다. 상기 코로나 방전 장치로부터의 거리를 5㎜ 로 하고, 라인 속도를 100㎜/초로 하고, 도광체를 에너지 5.0eV 의 코로나 방전에 의해 공기 중에서 처리하였다. 표면 개질의 효과를 확인하기 위해서, 상기 도광체와 물과의 접촉각을 교와계면과학 주식회사 제조 접촉각계 (CA-DT·A 형) 로 측정한 결과 45°이었다 (온도 25℃, 습도 50%RH). 마이크로 프리즘 어레이상의 요철 패턴이 형성된 광학 필름은 실시예 9 와 동일하게 제작하였다. 얻어진 광학 필름과 표면 개질한 도광체를 라미네이트 압력 0.3kgf/㎠ (0.03MPa) 로 라미네이트함으로써 면광원 소자 부재를 얻었다. 이 면광원 소자 부재에서의 광학 필름과 도광체와의 접착력을 실시예 9 와 동일하게 하여 90 도 박리 시험에 의해 측정하였다. 그 결과, 50㎜ 폭의 광학 필름의 접착력은 0.06kgf (0.59N) 이었다.
<비교예 17>
실시예 9 와 동일하게 하여 광학 필름을 제작하고, 이 광학 필름 및 도광체를 에너지 3.5eV 의 자외선을 발생하는 우시오전기 주식회사 제조 고압 수은 램프(UM452) 에 의해 공기 중에서 30 초간 표면 개질 처리를 행하였다. 표면 개질 처리를 행한 상기 광학 필름과 상기 도광체를 라미네이트 압력 0.3kgf/㎠ (0.03MPa) 로 라미네이트함으로써 면광원 소자 부재를 얻었다. 이 면광원 소자 부재에서의 광학 필름과 도광체와의 접착력을 실시예 9 와 동일하게 하여 90 도 박리 시험에 의해 측정하였다. 그 결과, 50㎜ 폭의 광학 필름의 접착력은 0.01kgf (0.10N) 미만이었다. 이로부터, 4eV 미만의 에너지선의 조사에 의한 표면 개질 처리에서는, 강고한 접착력을 얻을 수 없음을 알 수 있다.
<비교예 18>
실시예 9 와 동일하게 하여 광학 필름을 제작하고, 표면 개질하지 않은 도광체와 라미네이트 압력 0.3kgf/㎠ (0.03MPa) 로 라미네이트하였지만, 도광체와 광학 필름과는 일체화할 수 없었다. 또한, 표면 개질을 실시하지 않은 도광체와 물과의 접촉각을 실시예 9 와 동일한 조건에서 측정한 결과 접촉각은 70°이었다. 이로부터도, 도광체에 표면 개질을 행하지 않은 경우는, 광학 필름과 도광체와는 접착하지 않음을 알 수 있다.
<비교예 19>
실시예 9 와 동일하게 하여 광학 필름을 제작하고, 투명 접착제를 개재하여 도광체에 라미네이트 압력 0.3kgf/㎠ (0.03MPa) 로 라미네이트함으로써 면광원 소자 부재를 제작하였다. 이 면광원 소자 부재에서의 광학 필름과 도광체와의 접착력을 90 도 박리 시험에 의해 측정하였다. 그 결과, 50㎜ 폭의 광학 필름의 접착력은 0.16kgf (1.6N) 이고, 충분한 접착력을 갖고 있었다. 한편, 이 면광원 소자 부재의 양 장변에 냉음극관을 배치하고, 그 냉음극관을 발광하였을 때의 면광원 소자 부재의 중심의 정면 휘도를 측정한 경우에는, 정면 휘도의 값은 실시예 9∼12 에서 얻어진 면광원 소자 부재의 정면 휘도와 비교하여, 3% 정도 떨어지는 것이었다. 요컨대, 접착제를 개재한 접합에 있어서는, 접착제를 개재하지 않은 접합과 비교하여 광의 이용 효율이 떨어짐을 알 수 있다.

Claims (12)

  1. 플라스틱으로 이루어지는 제 1 피착물과, 제 2 피착물을 접착하는 플라스틱의 접착 방법에 있어서,
    상기 제 1 피착물의 접착면에 4eV 이상의 에너지를 갖는 에너지선을 조사하는 공정 및 접착제를 사용하는 일없이, 상기 제 1 피착물과 제 2 피착물을 직접 접착하는 공정을 구비하고,
    상기 에너지선의 조사 시에서의 제 1 피착물의 접착면이, 물, 과산화 수소, 암모니아, 알코올류, 유기산, 유기산의 유도체, 니트릴류, 니트로 화합물류, 아민류 및 황 화합물류에서 선택된 1 개를 함유하는 액체와 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 접착 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 피착물이 플라스틱으로 이루어지는 플라스틱의 접착 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 피착물의 접착면에 4eV 이상의 에너지를 갖는 에너지선을 조사하는 플라스틱의 접착 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 피착물 및 제 2 피착물이 상기 에너지선의 조사 전에는 점착성 또는 접착성을 갖지 않고, 또한, 상기 제 1 피착물이 상기 에너지선의 조사에 의해 점착성 또는 접착성을 얻는 플라스틱의 접착 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지선이, 자외선, 코로나 방전, 전자선 및 이온선에서 선택된 1 개인 플라스틱의 접착 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지선이, D2 램프, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, Xe 램프, Hg-Xe 램프, 할로겐 램프 및 엑시머 램프에서 선택된 1 개에 의해 얻어지는 자외선인 플라스틱의 접착 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지선의 조사 전에 상기 제 1 피착물을 예비 가열하거나, 또는 상기 제 1 피착물을 가열하면서 상기 에너지선을 조사하는 플라스틱의 접착 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 2 항에 기재된 플라스틱 접착 방법을 사용하는 면광원 소자 부재의 제조방법으로서,
    상기 제 1 피착물이, 광원에서의 광을 출사면으로 전파시키는 도광체이고,
    상기 제 2 피착물이, 상기 도광체의 출사면에 배치되는 광학 필름으로서, 상기 도광체의 출사면에서의 광을 출사면의 정면 방향을 향하게 하는 복수의 볼록부가 상기 도광체와 대향하는 면에 형성되어 있고,
    상기 도광체와 광학 필름을 상기 볼록부의 정상부에서 직접 접착하는 면광원 소자 부재의 제조 방법.
  11. 제 2 항에 기재된 플라스틱 접착 방법을 사용하는 면광원 소자 부재의 제조방법으로서,
    상기 제 2 피착물이, 광원에서의 광을 출사면으로 전파시키는 도광체이고,
    상기 제 1 피착물이, 상기 도광체의 출사면에 배치되는 광학 필름으로서, 상기 도광체의 출사면에서의 광을 출사면의 정면 방향을 향하게 하는 복수의 볼록부가 상기 도광체와 대향하는 면에 형성되어 있고,
    상기 도광체와 광학 필름을 상기 볼록부의 정상부에서 직접 접착하는 면광원 소자 부재의 제조 방법.
  12. 제 3 항에 기재된 플라스틱 접착 방법을 사용하는 면광원 소자 부재의 제조방법으로서,
    상기 제 1 피착물이, 광원에서의 광을 출사면으로 전파시키는 도광체이고,
    상기 제 2 피착물이, 상기 도광체의 출사면에 배치되는 광학 필름으로서, 상기 도광체의 출사면에서의 광을 출사면의 정면 방향을 향하게 하는 복수의 볼록부가 상기 도광체와 대향하는 면에 형성되어 있고,
    상기 도광체와 광학 필름을 상기 볼록부의 정상부에서 직접 접착하는 면광원 소자 부재의 제조 방법.
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