휴대폰을 들고 나가세요! 내후성 반사 방지 필름

반사 방지 필름의 구조와 각 구성 요소의 역할

반사방지 필름은 노트북, 모니터, TV 등에 적용하여 화면 눈부심을 방지하고 시인성을 향상시키는 소재입니다. 아래 그림과 같이, 반사 방지 필름의 구조는 지문이나 기타 얼룩을 쉽게 닦아낼 수 있도록 하는 얼룩 방지층, 외부 빛의 반사를 줄여주는 반사 방지층, 필름을 긁힘으로부터 보호하는 하드 코팅층, 필름을 지지하는 베이스 필름, 그리고 필름을 기판에 부착할 수 있도록 하는 접착층으로 구성됩니다.

모바일 기기 보급 확대로 내후성 필름 수요 증가

스마트폰과 태블릿의 출현으로 내후성 반사 방지 필름의 중요성이 그 어느 때보다 커졌습니다. 일반적으로 실내에서 사용되는 PC 모니터에 비해 스마트폰과 태블릿은 물론 자동차 내비게이션 시스템이나 클러스터 패널에 사용되는 디스플레이는 햇빛에 자주 노출됩니다.

해변에서는 햇빛에 장시간 노출되어 손상된 플라스틱 병들을 흔히 볼 수 있습니다. 반사 방지 필름의 일부 층은 유기 물질을 포함하고 있어 강한 자외선에 노출되면 나노미터 단위의 미세한 손상으로 인해 박리 현상이 발생합니다. 이러한 이유로 덱세리얼스는 내후성이 더욱 향상된 반사 방지 필름을 개발해 왔습니다.

자외선에 의해 박리되는 반사 방지 필름의 계면은 무기 재료로 된 반사 방지층과 유기 재료로 된 하드 코팅층 사이에 위치합니다. 무기 재료와 유기 재료는 물리적 특성이 다르기 때문에 서로 접착하기 어렵습니다. 과거에는 실내에서 사용하는 기기의 경우 부드러운 자연광이나 간접 조명을 견딜 수만 있다면 필름의 강한 접착력이 필요하지 않았습니다. 그러나 실외에서 사용하는 모바일 기기는 그렇지 않습니다. 한여름의 강한 자외선에 노출되더라도 무기층과 유기층은 접착력을 유지해야 합니다.

무기물과 유기물 간의 접착력을 강화하는 두 가지 방법

앞서 언급했듯이, 두 층은 자외선에 노출되면 유기물과 무기물 사이의 접착력이 약화되어 박리됩니다. 접착력을 향상시키는 한 가지 방법은 유기물에 무기물인 실리카 필러를 첨가하는 것입니다. 다른 방법은 하드 코팅층의 표면을 거칠게 하여 물리적으로 접착력을 높이는 것입니다.

유기 물질과 달리 유리와 같은 무기 물질은 햇빛의 영향을 거의 받지 않습니다. 또한, 무기 물질은 다른 무기 물질과 쉽게 그리고 오랫동안 결합할 수 있습니다. 아래 그림은 반사 방지층과 하드 코팅층을 기존 방식으로 접합한 모습(왼쪽)과 덱세리얼즈의 내후성 향상 접합 기술(오른쪽)을 비교한 것입니다.

왼쪽 그림은 반사 방지층 내 실리콘(무기 물질)의 일부만 수지(유기 물질)로 이루어진 하드 코팅층 내 산소와 결합되어 있습니다. 그러나 오른쪽 그림에서는 '실록산 결합'이라는 강력한 결합을 통해 실리콘, 탄소, 산소가 수지의 필러 덕분에 반사 방지층 내 실리콘과 단단히 결합되어 있습니다. 수지에 포함된 각 실리카 필러는 수십 nm 크기로, 반사 방지층 측면의 실리콘과 결합하기 위해서는 수지 표면에 잘 정렬되어야 합니다. 덱세리얼즈는 이 공정의 나노 스케일 제어 기술을 독자적으로 확립하고 특허를 취득했습니다. (일본: 특허 제6207679호, 특허 제2016-128927호, 특허 제2016-2244443호, 미국: US10752808)

표면을 10배 거칠게 만들어 '앵커링 효과'를 더욱 높였습니다.

무기층과 유기층 사이의 접착력을 강화하는 또 다른 방법은 표면 구조에 의한 기계적 결합인 '앵커링 효과'를 이용하는 것입니다. 위 사진은 원자간력 현미경으로 촬영한 기존 하드 코팅층(왼쪽)과 내후성 코팅층(오른쪽)의 표면을 보여줍니다. 원자간력 현미경은 나노 수준의 물질 관찰이 가능합니다. 오른쪽 표면은 왼쪽보다 표면이 더 고르지 않고 피크 사이의 간격이 더 넓습니다.

표면이 거칠면 고르지 않은 표면들이 마치 닻처럼 서로 연결됩니다. 이러한 앵커링 효과는 표면이 매끈하지 않고 거칠 때 더욱 커집니다. 덱세리얼즈는 하드 코팅층의 거칠기를 기존 하드 코팅층의 10배로 높여 앵커링 효과를 향상시키는 데 성공했습니다. 하지만 요철이 너무 거칠면 필름의 투명도가 떨어져 회백색으로 변합니다. 따라서 덱세리얼즈의 독자적인 기술은 투명성을 유지하면서 최적의 앵커링 효과를 구현합니다.

반사 방지 필름의 내후성이 크게 개선되었습니다.

위에 설명한 두 가지 방법은 반사 방지 필름의 내후성을 크게 향상시켰습니다. 아래는 기존 반사 방지 필름과 새로운 반사 방지 필름을 장시간(수백 시간) 자외선에 노출시킨 후 부직포로 닦아 박리 여부를 확인하는 테스트 결과입니다. 기존 필름은 벗겨졌지만, 내후성 필름은 벗겨지지 않았습니다.

본 기사에 설명된 기술은 옥외용으로 설계된 디지털 카메라 LCD 화면용 반사 방지 필름 제조에도 사용됩니다. 덱세리얼즈는 다양한 환경에서 다양한 용도에 견딜 수 있는 필름 개발을 지속할 것입니다.