KR20110071630A - 유기 및 무기 입자를 이용한 단층구조 후방 프로젝션 스크린의 제조방법 및 이에 따라 제조된 후방 프로젝션 스크린 - Google Patents

유기 및 무기 입자를 이용한 단층구조 후방 프로젝션 스크린의 제조방법 및 이에 따라 제조된 후방 프로젝션 스크린 Download PDF

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KR20110071630A
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김현기
박찬호
우수한
이재석
백형욱
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Abstract

본 발명은 유기 및 무기 입자를 이용한 단층구조의 후방 프로젝션 스크린(projection screen)의 제조방법 및 이에 따라 제조된 후방 프로젝션 스크린에 관한 것으로서, 후방 프로젝션 스크린의 제조방법에 있어서, 투명 광학필름의 한쪽 면에 광경화형 수지 조성물과 하나 이상의 유기 입자 및 하나 이상의 무기 입자로 이루어진 광원의 투영층을 단층으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 본 발명의 후방 프로젝션 스크린의 제조방법에 따르면 고휘도와 고시야각을 제공함으로써 어느 각도에서 스크린을 보아도 밝고 선명한 화질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제조공정을 단일화시킴으로써 생산원가를 감소시키고 스크린의 대형화를 용이하게 할 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 것으로 기대된다.
후방 프로젝션 스크린, 투영층, 유기 입자, 무기 입자, 고휘도, 고시야각

Description

유기 및 무기 입자를 이용한 단층구조 후방 프로젝션 스크린의 제조방법 및 이에 따라 제조된 후방 프로젝션 스크린{PROCESS FOR THE PREPARATION OF REAR PROJECTION SCREEN HAVING SINGLE LAYER BY USING ORGANIC AND INORGANIC PARTICLES AND THE REAR PROJECTION SCREEN PREPARED THEREFROM}
본 발명은 유기 및 무기 입자를 이용한 단층구조의 후방 프로젝션 스크린(projection screen)의 제조방법 및 이에 따라 제조된 후방 프로젝션 스크린에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고휘도와 고시야각을 제공함으로써 어느 각도에서 스크린을 보아도 밝고 선명한 화질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제조공정을 단일화시킴으로써 생산원가를 감소시키고 스크린의 대형화를 용이하게 할 수 있는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법 및 이에 따라 제조된 후방 프로젝션 스크린에 관한 것이다.
프로젝션에 의한 영상 디스플레이는 극장 등에서 제한적인 용도로만 활용되었으나, 최근에 들어 TV나 광고용 디스플레이 등으로 그 활용 분야가 넓어지고 있 는 추세이다.
일반적으로 프로젝션 스크린은 사용자와 동일한 공간에서 광원이 나와 스크린 면에 화면을 반사시키는 방식이지만 후방 프로젝션 스크린은 사용자의 반대면에 광원을 송출하여 화면을 투영시키는 방식이다. 따라서 일반적인 프로젝션 스크린은 광원을 투영시키지 못하고 반사시키는 방식임으로 후방 프로젝션 스크린으로는 사용하기 어렵다. 따라서, 후방의 프로젝션 광원을 전방의 사용자에게 광원의 손실없이 고화질의 화면을 제공하기 위해서는 보다 특수한 설계를 가진 프로젝션 스크린이 필요하다.
기존의 후방 프로젝션 스크린들은 고화질의 화면을 제공하기 위해 다층구조를 사용해왔다. 예를 들면 광원의 투영을 위한 광흡수층과 시야각을 확보하기 위한 확산층을 구분해 가져가고 또한 화면의 명암비를 높이기 위해 색조기판이나 안료를 코팅한 색상조정층을 추가한 후 모든 층을 결합하여 사용하는 방식을 사용해왔다(예를 들면, 공개특허 제 10-2005-0092109 호 및 공개특허 제 10-2005-0113006 호 등). 그러나, 다층구조는 각각의 기능층을 유리기판이나 플라스틱기판에 따로 코팅한 후 결합하여 사용하기 때문에 공정이 복잡하고 시간과 비용이 많이 소요되는 단점이 있다. 또한 디스플레이 산업의 추세인 대형화에도 불리하다.
이에 본 발명자들은 고휘도와 고시야각을 제공함으로써 어느 각도에서 스크린을 보아도 밝고 선명한 화질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제조공정을 단일화시킴으로써 생산원가를 감소시키고 스크린의 대형화를 용이하게 할 수 있는 후방 프로젝션 스크린을 제조하기 위해 계속 연구를 진행하던 중 유기 및 무기 입자를 이용 해 광원의 흡수층과 확산층을 하나의 투영층으로서 구현하고 안료를 첨가함으로써 화면의 명암비를 제공할 수 있는 멀티기능층을 필름에 단층으로 코팅한 후 유리기판이나 플라스틱 기판에 라미네이션하는 방식을 사용함으로써 스크린의 제조원가 뿐만 아니라 시간을 획기적으로 줄일 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 고휘도와 고시야각을 제공함으로써 어느 각도에서 스크린을 보아도 밝고 선명한 화질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제조공정을 단일화시킴으로써 생산원가를 감소시키고 스크린의 대형화를 용이하게 할 수 있는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 제조방법에 따라 제조된 후방 프로젝션 스크린을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법에 있어서, 투명 광학 필름의 한쪽 면에 광경화형 수지 조성물과 하나 이상의 유기 입자 및 하나 이상의 무기 입자로 이루어진 광원의 투영층을 단층으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법을 제공한다.
특히 본 발명은 유기입자와 무기입자중 유기입자의 평균입경이 무기입자보다 더욱 크게 함으로서, 휘도의 증가와 투과도의 증가 등의 손실이 없이 더욱 우수한 물성을 가지는 후방프로젝션용 스크린을 제공하는 것이다. (이부분은 임의적으로 제가 기입한 것인데, 발명의 특징을 주기 위하여 한정한 것입니다.검토하여 주십시오. 안전장치중의 하나입니다)
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 상기 제조방법에 의해 제조된 후방 프로젝션 스크린을 제공한다.
본 발명에서와 같이 투명 광학 필름의 한쪽 면에 광경화형 수지 조성물과 하나 이상의 유기 입자 및 하나 이상의 무기 입자로 이루어진 광원의 투영층을 단층으로 형성시키는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법에 따르면 고휘도와 고시야각을 제공함으로써 어느 각도에서 스크린을 보아도 밝고 선명한 화질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제조공정을 단일화시킴으로써 생산원가를 감소시키고 스크린의 대형화를 용이하게 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있다.
이하 본 발명의 후방 프로젝션 스크린에 대하여 자세히 기술한다.
본 발명은 프로젝션 광원의 투영층을 투명 광학필름의 한쪽면에 단층으로 코팅하는 것을 기본으로 한다. 여기서 투명 광학필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 트리아세틸셀룰로오스, 아크릴, 폴리염화비닐 등의 투명성을 저해하지 않는 것을 사용한다. 이중 연신가공, 특히 이축연신가공된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 기계적 강도나 치수 안정성이 우수하므로 바람직하게 사용된다.
또한, 투명 광학필름은 투명 하드 코팅층과의 접착성을 향상시키기 위해서 표면에 코로나 방전처리를 하거나, 프라이머(Primer)층을 형성한 것이 아주 적합하다. 이와 같은 투명 광학필름의 두께는 필름의 재질에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 일반적으로 25 내지 500㎛가 적당하고, 특히 50 내지 250㎛인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는 광원의 흡수와 확산을 위해 유기 및 무기 입자가 복합으로 사용되는데 광원의 흡수에는 유기 입자가 사용되며 광원의 확산에는 무기 입자가 사용된다. 특히 유기입자의 크기가 무기입자의 크기보다 클 경우, 투명성의 손상없이 본 발명에서 목적으로 하는 효과를 달성할 수 있어서 더욱 좋다.
본 발명에서 사용되는 유기 입자로는 PMMA 비드나 우레아레진 파우더, 폴리콘덴세이트 플라스틱 파우더 등을 예로 들 수 있으며, 이의 입자 크기는 5 내지 25㎛인 것이 바람직하다. 입자의 크기가 5㎛ 미만인 경우 광원의 흡수가 원활하지 못해 광원의 램프가 사용자에게 보여지는 핫스팟(hot spot) 현상이 일어날 수 있으며, 입자의 크기가 25㎛를 초과할 경우 코팅액의 분산이 어려워 제품이 외관이 나빠지고 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명에서 사용되는 무기 입자로는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화 알루미늄, 이산화티탄, 산화지르코늄, 실리콘수지 입자 등을 예로 들 수 있으며, 이의 입자의 크기는 0.5 내지 3㎛인 것이 바람직하다. 입자의 크기가 0.5㎛ 미만인 경우 확산률이 떨어져 시야각이 떨어지고, 입자의 크기가 3㎛를 초과하는 경우에는 제품의 휘도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.
유기 및 무기 입자의 바인더로서는 광(자외선)경화형 수지 조성물이 사용될 수 있는데, 이는 후경화가 필요 없어 생산시간을 단축시키고 높은 표면경도를 제공함으로 제품의 내구성 및 내후성을 증대시키는 장점이 있다.
본 발명에서 사용되는 광경화형 수지 조성물은 (i) 5 내지 50 중량부의 다관능기 아크릴레이트 올리고머 또는 아크릴레이트모노머; (ii) 50 내지 100 중량부의 유기용매, 및 (iii) 0.01 내지 5.0 중량부의 광개시제를 포함한다.
상기의 다관능기 아크릴레이트 올리고머로는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 아크릴레이트 모노머는 디펜타아크리트리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타크리트리톨 펜타아크릴레이트, 펜타아크릴티오톨 테트라아크릴레이트, 디펜타에리스톨 펜타아크릴레이트, 펜타알킬트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리스톨 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이 트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리페닐글리콜 디아크릴레이트, 부탄디올 디아크릴레이트 및 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 에톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 카프로락톤아크릴레이트, 트리에틸올프로판 메타아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 바와 같이, 본 발명에서 “올리고머”는 수평균 분자량이 10,000 이하, 바람직하게는 5,000 이하의 중합체를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 유기용매는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 유기용매 중에서 당업자가 용이하게 선택하여 사용할 수 있다. 유기용매를 선택함에 있어서는, 광경화형 수지에 대한 상용성 및 작업성, 코팅성이 최우선으로 고려되어야 하며, 적절한 유기용매의 선정 여부에 따라 피막의 외관 및 기재와의 밀착성이 좌우될 수 있다. 이와 같은 점을 고려하였을 때, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 메틸셀루솔브, 에틸셀루솔브, 부틸셀루솔브, 메틸 에틸케톤, 메틸 이소부틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아마이드, 디아세톤알콜, 노르말메틸피롤리돈, 자일렌, 톨루엔 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서 광개시제는 광경화형 수지의 경화에 범용으로 쓰이는 개시제는 모두 사용 가능하며, 당업자라면 이를 본 발명에 적합하도록 용이하게 선택하여 사 용할 수 있다. 그 중에서도, 1-히드록시-씨클로헥실-페닐-케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포메이트, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부탄온, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모포린일)-1-프로판온, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥시드, 포스핀 옥시드 페닐 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일), 비스(에타 5-2,4-씨클로펜타디엔-1-일)비스[2,6-디플루오르-3-(1수소-페롤-1-일)페닐]타이탄늄, 아오돈늄(4-메틸페닐)[4-(2-메틸프로필)페닐]-헥사플루오르포스페이트 및 이들의 조합으로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광경화형 수지 조성물은 필요에 따라서 전체 코팅 조성물 100 중량부를 기준으로 1.0 중량부 이내의 입자 분산제, 레벨링제, 슬립제 등의 첨가제를 추가로 포함시켜 사용할 수 있다.
본 발명에서 광원의 투영층을 롤코팅, 메이어바코팅, 블레이드코팅, 그라비아코팅, 마이크로그라비아코팅, 슬롯다이코팅, 슬라이드코팅, 커튼코팅 등의 일반적인 필름코팅의 방식으로 투명 광학필름 위에 코팅한 후 50 내지 150℃, 바람직하게는 70 내지 90℃의 온도 범위에서 30초 내지 5분, 바람직하게는 1 내지 3분 동안 건조시켜 수지 조성물 내의 용매를 완전히 제거한 후 200 내지 1000 mJ/cm2, 바람직하게는 400 내지 600mJ/cm2 광량 정도의 자외선을 조사하여 완전히 경화된 피막을 수득할 수 있다.
경화된 투영층의 피막 두께는 4 내지 10㎛가 적당하다. 이 때 피막 두께가 4㎛ 보다 작은 경우 핫스팟 현상과 내구성의 저하가 나타나고, 10㎛ 보다 큰 경우에는 필름 휨 현상이 나타나 설치 및 시공이 어려워진다.
본 발명에서와 같이 투명 광학 필름의 한쪽 면에 광경화형 수지 조성물과 하나 이상의 유기 입자 및 하나 이상의 무기 입자로 이루어진 광원의 투영층을 단층으로 형성시키는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법에 따르면 고휘도와 고시야각을 제공함으로써 어느 각도에서 스크린을 보아도 밝고 선명한 화질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제조공정을 단일화시킴으로써 생산원가를 감소시키고 스크린의 대형화를 용이하게 할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 구체적인 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 구체적인 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 광원의 투영층 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(SH34M 100 ㎛, SKC)에 #14 바코터로 코팅하고 80℃에서 2분간 건조시켜 조성물 내의 용제를 제거한 다음, 약 500 mJ/㎠ 정도의 자외선을 조사하여 광중합시킴으로써 투영층의 피막을 형성시켰다. 이렇게 완성된 필름의 반대면에 점착제를 바른 후 폴리카보네이트 판에 라미네이션하여 스크린을 완성하였다.
조성 함량 성분 및 입수처
MR-7HG 10 중량부 아크릴 분말: (주)Soken Chemical
Sylophobic 100 5 중량부 실리카 분말: (주)Fuji Silysia Chemical
Aniline black 0.1 중량부 흑색 안료: (주)Tokyo Shikizai
SU-520 5 중량부 우레탄 아크릴레이트 올리고머: (주)유상케미컬
DPHA 4 중량부 디펜타아크리트리톨 헥사아크릴레이트: (주)NIPPON KAYAKU
PET 4.5 중량부 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트: (주)SK CYTEC
Irg-184 1.0 중량부 1-하이드록시시클로헥실 페닐케톤: (주)CIBA
TPO 0.4 중량부 2,4,6-리메틸벤조일 포스핀옥사이드: (주)CIBA
메틸에틸케톤 40 중량부
톨루엔 30 중량부
본 발명에 따라 완성된 후방 프로젝션 스크린의 전광선 투과율은 93.1%이며, 그중 직진광은 11.5%이었고, 분산광은 81.6%였으며, 80ㅀ의 시야각을 나타내었다.
본 발명에서와 같이 투명 광학필름의 한쪽 면에 광경화형 수지 조성물과 하나 이상의 유기 입자 및 하나 이상의 무기 입자로 이루어진 광원의 투영층을 단층으로 형성시키는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법에 따르면 고휘도와 고시야각을 제공함으로써 어느 각도에서 스크린을 보아도 밝고 선명한 화질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제조공정을 단일화시킴으로써 생산원가를 감소시키고 스크린의 대형화를 용이하게 할 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 광원의 투영층을 단층으로 형성된 프로젝션 스크린의 단면도를 나타낸 것이다.
<도면에 사용된 부호에 대한 간단한 설명>
1: 투명 광학필름층
2: 코팅된 투영층
3: 광흡수용 유기 입자
4: 광분산용 무기 입자

Claims (10)

  1. 후방 프로젝션 스크린의 제조방법에 있어서, 투명 광학필름의 한쪽 면에 광경화형 수지 조성물과 하나 이상의 유기 입자 및 하나 이상의 무기 입자로 이루어진 광원의 투영층을 단층으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유기 입자가 PMMA 비드나 우레아레진 파우더 또는 폴리콘덴세이트 플라스틱 파우더인 것을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    무기 입자가 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화 알루미늄, 이산화티탄, 산화지르코늄 및 실리콘수지로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    유기 입자의 크기가 3 내지 25㎛인 것을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    무기 입자의 크기가 0.5 내지 3㎛인 것을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    투명 광학필름이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 트리아세틸셀룰로오스, 아크릴 및 폴리염화비닐으로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    광경화형 수지 조성물이 (i) 5 내지 50 중량부의 다관능기 아크릴레이트 올리고머 또는 아크릴레이트모노머; (ii) 50 내지 100 중량부의 유기용매; 및 (iii) 0.01 내지 5.0 중량부의 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    투영층을 투명 광학필름의 한쪽 면에 롤코팅, 메이어바코팅, 블레이드코팅, 그라비아코팅, 마이크로그라비아코팅, 슬롯다이코팅, 슬라이드코팅 또는 커튼코팅 방법으로 단층으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방 법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    투영층의 피막 두께가 4 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 후방 프로젝션 스크린의 제조방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 따라 제조된 후방 프로젝션 스크린.
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