높은 투명성과 도전성을 양립한 투명 도전 필름을 개발
마이크로파를 이용한 직경 11 나노미터의 은 나노 와이어로 필름의 고성능화를 실현
2023년 10월 3일
대일본 인쇄 주식회사
마이크로파 화학 주식회사
대일본 인쇄 주식회사(본사:도쿄도, 대표 이사 사장:기타지마 요시이, 이하:DNP)와 마이크로파 화학 주식회사(본사:오사카부, 대표 이사 사장 CEO:요시노 와, 이하:MWCC)는, 마이크로파의 조사에 의해 나노미터(nm:10-9 미터) 레벨을 실현한 은의 도전성 섬유(은 나노 와이어)를 이용하여 높은 투명성과 도전성을 양립한 투명 도전 필름을 개발했습니다. DNP는 2023년 12월에 본 제품의 샘플 제공을 시작합니다. 향후 양사는 DNP의 광학 필름과 조합한 각종 센서 용도로의 제공을 목표로 합니다.
실버 나노 와이어 분산액 및 FE-SEM 이미지
은 나노 와이어 필름
■이번에 개발한 투명 도전 필름의 특징
종래, 투명 도전 필름에서는, 일반적으로 PET 필름에 ITO(Indium Tin Oxide: 산화인듐주석) 등의 도전성 금속 산화물을 고밀도로 균일하게 박막 형성하기 위해서, 진공 중의 성막이나, 또한 고온 소결 등의 공정을 거쳐야 합니다. 또, ITO막은 그 자체에 유연성이 없고, 가파른 온도 변화 등에서는 도전부에서의 균열이 발생할 우려가 있어, 가공성이나 내구성의 우려가 있었습니다. 이번 DNP에서는 독자적인 잉크 배합과 습식 방식에 의한 정밀 도공 기술의 조합에 의해 은 나노 와이어를 저온에서 균일하게 박막 형성한 투명 도전 필름의 개발에 성공했습니다. 저온 성막에 의해 기재의 선택의 자유도가 높아짐과 동시에, 섬유상 재료를 이용하고 있기 때문에, ITO에 비해 높은 내구성이나 플렉시블성을 가지고 있습니다.
게다가 이번에 개발한 투명 도전 필름은 직경 약 11nm의 매우 얇은은 나노 와이어를 적용하고 있기 때문에, 가시광이나 근적외광에 있어서 매우 높은 투과율과 낮은 확산 반사율 ※1을 실현하고 있습니다. 예를 들어, 시트 저항이 30~70Ω/sq.(옴마다 스퀘어 : 단위 면적당 저항)의 범위에서 ITO에 비해 높은 투명성을 유지할 수 있습니다. 또, 투명 도전 필름에 통전시킴으로써, 효율적으로 필름 자체를 발열시킬 수도 있습니다.
본 개발에 의해, LiDAR ※2에 투명 필름 히터를 적용했을 경우, 동결이나 결로를 방지할 수 있고, 또한 확산 반사 저감에 의해, 검출 감도가 향상합니다. 이것에 의해, 한랭지 등에서도 안전한 자율주행 사회를 실현합니다.
■투명 도전 필름 개발 배경
투명 도전 필름은, 빛의 투과율이 높고, 우수한 시인성과 도전성을 양립시킨 박막입니다. 본 용도의 재료로서 은 나노 와이어가 높은 도전성과 투명성의 관점에서 주목 받고 있습니다. 좌기 성능은 섬유상의 은 나노 와이어의 종횡비를 높임으로써 더욱 향상시킬 수 있지만, 종래 기술에서는 달성하기 어려웠다. 이 과제에 대해 MWCC는 은에 직접 마이크로파를 조사하는 결정 제어 기술을 개량하고, 결정을 길이 방향으로 성장시켜, 종횡비가 높은 극세의 은 나노 와이어의 생산 기술을 확립했습니다. 이 공정은 선택적으로은 나노 와이어에 에너지를 전달하고 있기 때문에 기존 방법에 비해 효율적이고 대폭적인 CO 2 삭감이 가능합니다.
■향후의 전개
DNP는 본 제품의 샘플 제공을 2023년 12월에 시작합니다. 또, DNP가 강점을 가지는 반사 방지 필름이나 액정 위상차 필름 등의 기능성 광학 필름과 조합하는 것으로, 디스플레이 분야에 가세해 차량·자동 운전용 LiDAR나 통신 분야 두어도, 투명 필름 히터나 전자파 실드라고 하는 새로운 기능을 제공합니다.
덧붙여 DNP는, 2023년 10월 4일(수)~6일(금)에 마쿠하리 멧세에서 개최되는 고기능 소재 Week의 “제14회 필름 테크 재팬(고기능 필름전)”의 컨퍼런스로, “대일본 인쇄의 기능성 필름의 현상과 장래 전망”에 대해서 DNP 펠로우의 나카무라 노리나가가 강연을 실시.
- 1 확산 반사율 : 정반사광을 제외한 빛의 반사율을 가리킨다. 빛을 흡수하지 않는 투명한 물체라도, 내부에서 광산란을 일으켜 투명성이 저하되는 경우가 있어, 은 나노 와이어는 필름의 백색이 큰 과제가 되고 있었습니다. 이 과제에 대해, 은 나노 와이어 직경을 극세하게 함으로써 높은 투명성과 도전성의 양립을 가능하게 했습니다.
- 2 LiDAR(Light Detection and Ranging) : 레이저광을 조사하여 그 반사광의 정보를 바탕으로 대상물까지의 거리나 대상물의 형태 등을 계측하는 기술.
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