매우 균일한 입자 크기를 갖는 유기 입자를 포함하는내긁힘성 광학 필름 document_id A220623071232

액정 패널은 그 자체로 빛을 방사할 수 없기 때문에, 광원으로 작용하는 백라이트 모듈은 LCD의 기능을 나타내기 위한 중요한 소자로서 LCD의 휘도 (luminance)를 향상시키기 위해 상당히 중요하다. 최근, 임의의 소자 디자인을 바꾸거나 별도의 에너지를 소비하는 일 없이 광원의 사용 효율을 최적화하여 가장 효율적으로 적용되도록 하기 위해, LCD 패널의 휘도 (brightness)를 향상시키는 백라이트 모듈에 다양한 광학 필름을 적용하는 것이 가장 경제적이고 편리한 해결책이 되었다. 도 1은 다양한 광학 필름을 포함하는 백라이트 모듈의 단순화된 개략적 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전형적인 백라이트 모듈에 포함되는 광학 필름은 도광판 (2)의 하부측에 위치하는 반사 필름 (1); 및 도광판 (2)의 상부측에 위치하는 다른 광학 필름을 포함하고, 상기 다른 광학 필름은 하부에서 상부 쪽으로 하부 확산 필름 (3), 휘도 향상 필름 (brightness enhancement film) (4,5) 및 보호 확산 필름 (6)을 순서대로 포함한다. 상기 휘도 향상 필름의 주요 기능은 굴절 및 내부 전반사에 의해 모든 방향에서 도광판으로부터 방사된 산란된 광선을 모아, LCD의 휘도를 향상시키기 위해 약 ±35도의 축 방향으로 광선을 집중시키는 것과 관련된다. 상기 휘도 향상 필름은 규칙적 또는 불규칙한 프리즘의 미세 구조에 의해 빛을 모으는 효과를 달성한다. 그러나 프리즘의 구조가 패널과 접촉하면, 긁힘 (scratch)이 발생하는 경향이 있어 광학 특성에 영향을 준다. 현재, 공업적으로는 별다른 해결책이 없으나, 운송 중 진동에 의해 유발되는 휘도 향상 필름과 패널 사이의 손상을 방지하기 위해 보호 확산 필름 ("상부 확산 필름"이라고도 일컬어짐)을 사용하고 있다. 더욱이, 보호 확산 필름의 기능은 균일한 휘도를 얻기 위해 휘도 향상 필름을 통과하는 빛을 산란시키고, 휘도 향상 필름의 패턴을 제거하며, 휘도 향상 필름을 보호하는 것을 포함한다. 상기 보호 확산 필름의 작동 원리는 빛이 다른 굴절률을 갖는 2개의 매개물을 통과하도록 하는 것이고, 그에 따라 빛은 굴절, 반사 및 산란되어 광학 확산 효과를 달성한다. 종래 보호 확산 필름은 2가지 타입, 예컨대 내부 확산 타입 (inner-diffusion type) 및 표면 확산 타입 (surface-diffusion type)을 포함한다. 상기 내부 확산 타입은 유기 및 무기 입자와 함께 폴리카보네이트 (PC), 폴리스티렌 또는 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) 수지로 구성된다. 확산 입자를 이용함으로써, 빛이 다른 굴절률을 갖는 2개의 매개물을 통과하기 때문에 빛은 굴절 및 산란될 것이고, 그 결과 광원으로부터 방사된 직선의 빛은 균일한 표면 빛으로 확산될 수 있다. 다시 말해, 광원 아래로부터의 빛은 확산 필름에 의해 산란되어 위쪽으로 균일하게 흩어진 다음, 방사된다. 상기 표면 확산 타입은 투명 수지판의 표면을 거칠게 함으로써 빛을 반사 및 굴절시킨다. 그러나 상기 표면 확산 타입은 시간이 지남에 따라 소비되고 제조 과정이 복잡하며 비용도 비교적 비싸다. 종래 문헌에 따르면, 보통 내부 확산 타입의 보호 확산 필름은 넓은 입자 크기 분포 및 다른 입자 크기를 갖는 확산 입자를 이용하는 것이 알려져 있다. 다시 말해, 확산 입자의 입자 크기 분포 (y는 입자의 양을 나타내고, x는 입자 크기를 나타냄)는 넓은 단일-피크 분포이다. 예를 들어, 사용되는 입자는 약 15㎛의 평균 입자 크기를 갖고, 상기 입자의 입자 크기 분포는 일반적으로 약 1㎛ 내지 약 30㎛의 범위에 있다. 또한 종래 문헌에 따르면, 다른 평균 입자 크기를 갖는 2그룹 이상의 혼합물이 확산 입자로서 사용될 수 있다. 다시 말해, 확산 입자의 입자 크기 분포 (y는 입자의 양을 나타내고, x는 입자 크기를 나타냄)는 2개의 (다중)-피크 분포이다. 광 확산 효과는 넓은 단일-피크 입자 크기 분포 또는 2개의 (다중)-피크 입자 크기 분포를 가지는 확산 입자를 사용함으로써 향상될 수 있기는 하나, 입자의 다른 입자 크기로 인해 빛은 불규칙하게 산란될 것이고, 그 결과 광원은 효율적으로 이용될 수 없다. 확산 필름 내에서 확산 입자가 모여서 서로 부착 (adhered)되는 경우, 광 확산 균일성에 영향을 받을 뿐만 아니라, 디스플레이의 표면 위에 암점 (dark spot)이 발생할 수도 있다는 것이 알려져 있다. 상기한 문제점들을 해결하기 위해, 미국 특허 7,218,450 B2는 적층 비 (lamination ratio), 응집된 입자의 입자 크기를 포함하는 특정 변수를 갖는 확산 입자로서 단일 분포를 갖는 하나 이상의 유기 또는 무기 입자의 사용을 개시하는데, 단일 분포를 갖는 2종류의 입자가 사용되는 경우, 단일 분포를 갖는 2종류 입자의 평균 입자 크기는 특정 식을 만족시킨다. 미국 특허 7,218,450 B2에서 사용된 단일 분포를 갖는 입자의 95%는 평균 입자 크기의 ±15% 내의 범위인 입자 크기를 갖는다. 미국 특허 7,218,450 B2는 또한 좁은 입자 크기 분포를 갖는 확산 입자의 사용을 개시하고는 있으나, 확산 입자의 가교도에 대한 언급은 하고 있지 않다. 사실 확산 입자의 불충분한 가교도는 불가피하게 약간의 문제를 일으킨다. 예를 들어, 낮은 가교도를 갖는 입자는 결합제 내의 용매와 상호 작용하여 팽창할 것이다. 따라서, 높은 가교도를 갖는 입자와 비교하여, 낮은 가교도를 갖는 입자는 낮은 내용매성을 가질 것이다. 더욱이, 용매가 흡수되기 때문에 낮은 가교도를 갖는 입자의 부피가 변화하여, 입자의 광학 특성은 불안정해 지고, 입자 표면 상에서의 점도가 증가되므로, 그 결과 입자는 서로 용이하게 응집되어, 코팅 공정성 및 확산 필름의 광확산 효과에 더욱 영향을 끼친다.