일본 게이오 대학 이공학부의 코이케 야스히로(小池康博) 교수와 과학기술진흥기구(JST) ERATO/SORST 포토닉스 폴리머 프로젝트 광기능 발현 그룹은 공동으로 일반적으로 수지와는 혼연(混練)하기 힘든 것으로 알려진 나노 입자를 혼연한 펠릿을 통해 일반적인 필름 제조 기술을 사용하여 복굴절이 거의 없는 고성능 광학 필름을 연속하여 가공하는 기술을 개발하였다.

종래에는 수 cm 크기의 필름만을 제작할 수 있었으나, 이번 개발에서는 폭 40cm×길이 약 100m의 롤이 제작됐다. 이로써 실용화를 위한 중요한 기술 과제 한 가지가 해결되었다.

이 광학 재료는 폴리카보네이트 수지에 길이 약 200nm×폭 50~80nm의 침상 SrCO3 나노 입자를 분산시킨 것이다. 이 나노 입자의 작용으로 복굴절이 거의 없는 광학 재료 자체는 상기 연구 그룹이 2003년에 개발하여 학회 등에서 발표한 것이다.

그러나 당시에는 2cm×3~4cm 정도의 필름을 만들 수 있을 뿐이어서, 실용화에는 문제가 많았다. 이번 기술 개발에서는 이 나노 입자를 제작한 업체가 나노 입자에 코팅 처리를 실시함으로써 나노 입자를 응집시키지 않고 수지에 혼연할 수 있게 되었다. 이 방법에 의해 혼연 사출 성형이라는 일반적인 제조 방법으로 긴 길이의 롤필름을 제작할 수 있게 되었다. 필름의 두께는 40um이다.

복굴절은 투명 수지 등을 통과하는 편광이 산란하는 현상을 말한다. 이것은 수지를 구성하는 고리 모양의 분자가 무질서한 상태가 아닌 경우에 일어나기 쉽다. 일반적인 사출 성형 방법으로 필름을 형성하면, 수지의 분자가 일정 방향으로 배향하여 복굴절이 일어난다.

현재 액정 패널의 편광판 표면 보호를 위해 양면에 붙이는 TAC 필름의 경우에는, 이러한 복굴절 현상을 막기 위해 폴리머를 용제에 녹여 넓은 판에 얇게 전개한 후, 용제를 휘발시켜 필름을 제조하는 용액유연(溶液流涎) 제막법이 일반적으로 사용된다. 그러나 이 제조법의 경우 대형 제조 장치가 필요할 뿐만 아니라, 용제를 매우 천천히 휘발시킬 필요가 있기 때문에 생산성이 떨어지는 단점이 있으며, 용제를 재회수해야 할 필요가 있다.

이번에 시작된 광학 필름은 TAC 필름과 시각 보상 필름 등 양호한 광학적 특성이 요구되는 필름의 대체 재료로서, 제조비용 절감의 가능성을 가지고 있다. 또한 같은 방법을 사용하여 100nm 전후의 나노 입자를 수지 중에 분산시키는 것도 가능하다.

(KORDIC)