광학 필름 document_id A220623071234

액정 패널은 높은 해상도, 낮은 조사(irradiation), 낮은 전력 소모 및 우수한 공간 활용성으로 인하여 음극선관(CRT)을 대체하고 있으며 시장에서 주류가 되었다. 액정 패널은 빛을 방사할 수 없기 때문에, 광원으로서 백라이트 모듈을 사용하여 분산광(distributed light)을 제공하는 것이 필수적이고, 이로써 디스플레이 장치는 정상적으로 이미지를 표시할 수 있고 충분한 휘도(luminance)과 명암비(contrast)를 얻을 수 있다. 백라이트 모듈을 구성하는 주요한 구성요소는 입사광, 반사 필름, 도광판, 확산판, 확산 필름, 휘도 강화 필름(brightness enhancement film) 및 프리즘 보호필름 등을 포함한다. 확산판 및 확산 필름의 주요한 기능은 액정 디스플레이에 균일한 표면광(surface light)을 제공하는 것이다. 통상 확산판 및 확산 필름은 내부-확산형(inner-diffusion type) 및 표면-확산형(surface-diffusion type)의 두 가지 유형을 포함한다. 내부-확산형은 유기 또는 무기 입자를 갖는 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지로 이루어진다. 확산 입자를 이용함으로써, 빛은 상이한 굴절율을 갖는 두 개의 매체를 통과하므로 굴절되고 산란되며, 이로써 광원으로부터 방사된 선형광은 균일한 표면광으로 확산될 수 있다. 즉, 광원 아래로부터의 빛은 확산판에 의해 산란되고 위로 균일하게 분산되고 나서 방사된다. 표면-확산형은 투명 수지판의 표면을 거칠게 함으로써 빛을 반사 및 굴절시킨다. 그러나, 표면-확산형은 그 제조 과정이 시간이 많이 걸리고 복잡하며 비용 면에서도 비교적 고가이다. 상이한 크기를 갖는 입자를 확산 입자로서 사용하여서 광확산 효과를 향상시킬 수 있다는 것이 알려져 있다. 종래의 확산 필름에 있어서, 상이한 입자 크기를 갖는 복수의 확산 입자를 함유하는 수지 코팅이 기판 위에 형성된다. 확산 입자는 일반적으로 1㎛ 내지 50㎛ 범위의 입자 크기를 갖는다. 종래기술에서 사용된 확산 입자는 넓은 입자 크기 분포를 갖는다. 즉, 수지 코팅에서의 확산 입자의 입자 크기 분포(y는 입자의 양을 나타내고, x는 입자 크기를 나타낸다)는 넓은 단일-피크 분포이다. 예컨대, 사용된 입자가 약 15㎛의 평균 입도를 갖는 경우에 입자의 입자 크기 분포는 일반적으로 약 1㎛에서 약 30㎛까지의 범위에 걸쳐 있게 된다. 상이한 평균 입도를 갖는 두 개 이상의 입자군의 혼합물을 확산 입자로서 사용할 수 있다는 것이 종래기술에서도 알려져 있다. 즉, 확산 입자의 입자 크기 분포(y는 입자의 양을 나타내고, x는 입자 크기를 나타낸다.)는 이중(다중)-피크 분포이다. 넓은 단일-피크 입자 크기 분포 또는 이중(다중)-피크 입자 크기 분포를 갖는 확산 입자를 사용함으로써 광 확산 효과를 향상시킬 수 있지만, 입자의 상이한 크기 때문에 빛이 무작위적으로 산란되고, 그 결과 광원을 효과적으로 이용할 수 없게 된다. 코팅 내의 확산 입자가 서로 엉겨서 달라붙는 경우, 광확산 균일성이 영향을 받을 뿐만 아니라 디스플레이의 표면 위에 암점(dark spot)이 발생하기 쉽다. 상기한 문제점들을 해결하기 위해, 미국 특허 US 7,218,450 B2는 확산 입자로서 적층 비(lamination ratio), 응집된 입자의 입자 크기를 포함하여 특정한 파라미터를 갖는 단일 분포의 하나 이상의 유기 또는 무기 입자의 사용을 개시하는데, 단일 분포의 두 종류의 입자가 사용될 때에 단일 분포의 두 종류 입자의 평균 입자 크기는 특정 식을 만족시킨다. 미국 특허 US 7,218,450 B2에서 사용된 단일 분포의 입자의 95%는 평균 입도의 ±15% 내의 범위인 입자 크기를 갖는다. 또한, 미국 특허 US 7,218,450 B2는 좁은 입자 크기 분포를 갖는 확산 입자의 사용을 교시하고 있지만, 확산 입자의 가교도에 대한 언급은 하고 있지 않다. 사실 확산 입자의 불충분한 가교도는 불가피하게 약간의 문제를 일으킨다. 예컨대, 낮은 가교도를 갖는 입자는 결합제(binder) 내의 용매와 상호 작용하여 팽윤되기 쉽다. 따라서, 높은 가교도를 갖는 입자와 비교하여, 낮은 가교도를 갖는 입자는 낮은 내용매성을 갖는다. 더욱이, 용매가 흡수되기 때문에 낮은 가교도를 갖는 입자의 부피가 변화함에 따라, 입자의 광학 특성은 불안정해 지고, 입자 표면 상에서의 점도가 증가되며, 그 결과 입자는 서로 용이하게 응집되어, 코팅 공정성 및 확산 필름의 광확산 효과에 더욱 영향을 미치게 된다. 또한, 다양한 광학 필름에서 휘도 강화 필름은 비교적 고가이기 때문에, 새롭게 개발된 백라이트 모듈 구조에서는 다른 광학 필름 및 이들의 조합에 변형을 가함으로써 휘도 강화 필름을 대체하고 비용을 감소시켰다. 예컨대, 액정 디스플레이에서 휘도 강화 필름의 위 및 아래에 각각 위치하는 2개의 확산 필름을 갖는 휘도 강화 필름의 종래의 디자인을 대체하기 위하여 둘 또는 세 개의 확산 필름이 사용되었다. 그렇지만, 휘도 및 다른 성능은 종래의 디자인과 비교하여 뒤떨어진다. 그러므로, 현재의 기술에 있어서 확산 필름의 디자인은 광확산 효율 요건을 만족시키는데 초점을 맞추고, 또한 확산 필름의 휘도를 향상시키는 수단도 고려할 필요가 있다.