[소재] 나노입자의 굴절율 구배를 이용한 광확산 점착필름 제조 기술
LCD, OLED 디스플레이에서 입사된 빛을 투과 및 확산시키는 광학 필름이 사용된다. 하지만 추가적인 필름층 사용으로 인해 휘도가 떨어지고 추가적인 공정이 요구된다. 또한 에어 갭을 가진 구조일 경우, 백라이트 유닛의 빛이 공기층과 필름층 사이의 굴절률 차이에 의해 반사되어 일부 광손실이 발생해 이미지 품질의 저하를 유발한다.
이러한 문제점 때문에 공기층과 필름층 사이에 마이크로렌즈를 삽입하는 시도를 했으나 까다로운 공정과 픽셀 흐려짐 등의 한계가 존재하여 새로운 방법이 요구된다. 또한, 직관적인 사용자 인터페이스를 제공하는 터치스크린의 수요가 급증하면서 이를 LCD나 OLED에 적용하기 위해 광학적으로 투명한 점착층은 필수적이다.
본 연구는 광학 점착층에 우수한 광산란성 및 높은 분산성을 지닌 나노입자를 첨가하여 필름 매트릭스 내에 투과된 빛의 굴절양을 증가시켜 측면의 휘도를 향상함으로써 광시야각을 확보하는 것을 목표로 한다. 그림 1과 같이 나노입자 표면에 굴절율 구배를 갖는 이중 쉘을 형성하여 내부 굴절률 매칭을 통해 광 산란을 극대화하고 이를 광학적으로 투명한 접착층에 도입하여 디스플레이의 넓은 시야각과 광 확산 성능이 구현하였다.
[그림 1] (a) 굴절율 구배를 갖는 이중쉘 나노입자 모식도 (b) 디바이스 내 광확산 점착필름 모식도
그림 2와 같이 Roll-to-Roll 코팅 공정을 통해 나노입자가 분산된 광학 점착필름을 제조하였으며, 제조된 필름 내 나노입자의 저함량 및 고분산에 따라 투과율이 높게 유지되는 것을 확인하였다.
[그림 2] (a) Roll-to-Roll 공정을 이용한 광확산 점착필름 제조 (b) 제조한 광학 점착필름의 투과율 특성
가시광 산란 연구에 사용되는 파장 632 nm의 레이저를 나노입자가 분산된 광학 점착필름에 조사했을 때, 기존 필름 대비 광이 약 9배 더 산란되는 결과를 확보하였다 [그림 3].
[그림 3] 나노입자가 도입된 광학 점착필름의 광산란 이미지
본 기술이 적용된다면 저비용, 고효율, 대규모의 간단한 제조 공정으로 광시야각 광학 점착필름을 확보할 수 있다. 최근 폴더블 폰의 시장 규모가 커짐에 따라 폴더블 폰에 이용 가능한 광학 점착필름에 대한 개발이 가속화되고 있다. 폴더블 폰의 접힘 각도에 따라 휘도가 달라지는데, 특히 측면의 경우에는 빛이 가장 약하기 때문에 본 기술 적용을 통해 이미지가 어둡게 보이는 문제를 해결할 수 있다.
[관련 특허] 광학용 투명 접착 필름용 나노입자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광학용 투명 접착 필름용 조성물 (출원번호: 10-2019-0054509)
[관련 논문] Highly Transparent and Wide Viewing Optical Films Using Embedded Hierarchical Double-Shell Layered Nanoparticles with Gradient Refractive Index Surface. ACS Applied Materials & Interfaces 2020, 12, 30862.
