KR20180048958A - 광학 필름 및 광학 필름의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

플렉시블 디바이스에 있어서의 단면(EF)으로부터의 광 빠져나감의 억제가 가능한 광학 필름, 및, 이를 이용한 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 광학 필름은, 폴리이미드계 고분자를 포함하는 투명한 광학 필름으로서, 광학 필름의 단부(EP)가 착색되어 있다. 단부(EP)는, 먼셀 표색계에 있어서 2YR∼3Y의 색상을 갖거나, 또는, 무채색일 수 있다. 상기 단부의 착색은, 먼셀 표색계에 있어서 백색의 배경 상에서 2YR∼3Y의 색상을 갖거나, 또는 무채색인 것이 바람직하다.

Description

광학 필름 및 광학 필름의 제조 방법
본 발명은 광학 필름 및 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 PC 등의 디스플레이를 갖는 디바이스에 있어서는, 디스플레이의 협(狹)베젤화가 요구되는 중이고, 필름 단부(端部) 주변에 있어서의 광로의 설계가 중요해지고 있다. 단부에 백색계의 부재를 이용함으로써 반사광을 이용하거나, 흑색 부재를 이용함으로써 불필요한 광을 흡수하거나 하는 것이 가능하고, 예를 들면, 표시 장치에 이용하는 면(面) 조명에서는 프레임체의 부재의 색을 설계하는 것에 의한 휘도 증가나 휘도 불균일 저감이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
플렉시블 디바이스에 있어서는, 전면(前面)판으로서 투명 수지 필름이 검토되고 있다. 예를 들면, 전면판으로서, 폴리이미드계 고분자를 포함하는 필름의 사용이 검토되고 있다(특허문헌 2 참조).
일본 공개특허 특개평09-5740호 공보 일본 공개특허 특개2016-93992호 공보
플렉시블 디바이스에 있어서도, 디스플레이 단부의 휘도 불균일, 단부 부근으로부터 광이 빠져나가는 것에 의한 효율 저하, 불필요한 광이 외부로 새어나가 디자인성이 저하되는 경우 등이 생기지 않도록 설계할 필요가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 플렉시블 디바이스에 있어서의 단면으로부터의 광 빠져나감의 억제가 가능한 광학 필름, 및, 이를 이용한 플렉시블 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련된 광학 필름은, 폴리이미드계 고분자를 포함하는 투명한 광학 필름으로서, 상기 광학 필름의 단부가 착색되어 있다.
본 발명에 의하면, 단부의 착색에 의해 단면을 통하여 광이 내부로부터 외부로 빠져나가는 광 빠져나감이 억제된다. 그 때문에, 프레임체의 부재에 관계없이, 단부로부터 외부로 빠져나가는 광을 억제할 수 있다.
여기서, 상기 단부의 착색은, 먼셀 표색계에 있어서 백색의 배경 상에서 2YR∼3Y의 색상을 갖거나, 또는, 무채색이어도 된다.
또, 상기 단부의 착색은, 먼셀 표색계에 있어서 백색의 배경 상에서 3YR∼10YR의 색상을 가질 수 있다.
또, 두께가 20∼100 ㎛일 수 있다.
본 발명은 또한, 레이저 조사에 의해서 단부를 착색하는, 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 이 제조 방법에 있어서, 광학 필름은, 폴리이미드계 고분자를 포함하는 투명한 광학 필름일 수 있다.
본 발명에 관련된 플렉시블 디바이스용 전면판은, 상기 중 어느 광학 필름을 갖는다.
본 발명에 관련된 플렉시블 디바이스는, 플렉시블 기능층과, 상기 중 어느 광학 필름을 갖는다.
본 발명에 의하면, 플렉시블 디바이스에 있어서의 단면으로부터의 광 빠져나감의 억제가 가능한 광학 필름, 및, 이를 이용한 플렉시블 디바이스가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관련된 광학 필름의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관련된 플렉시블 디스플레이의 일례를 나타낸 사시도이다.
본 실시 형태에 관련된 광학 필름(10)은, 폴리이미드계 고분자를 포함하는 투명한 광학 필름으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 광학 필름(10)의 단부(EP)가 착색되어 있다.
단부(EP)란, 광학 필름(10)의 단면(EF)을 따르는 부분이다. 광학 필름(10)의 표면에 대하여 수직인 방향으로부터 보아, 단부(EP)의 폭(W)은 10∼500 ㎛로 할 수 있다. 모든 단면(EF)을 따르는 환상의 단부(EP)의 전체가 착색되어 있을 수도 있지만, 환상의 단부(EP)의 일부(예를 들면, 하나의 단면(EF)을 따르는 부분)만이 착색되어 있어도 된다.
착색은 먼셀 표색계에 있어서 표현된다. 착색되어 있다는 것은, 필름을 백색(먼셀 표색계에서 N9)의 배경색에 놓았을 경우에도, 연녹색(먼셀 표색계에서 10GY8/6)의 배경색에 놓았을 경우에도, 단부(EP)가 먼셀 표색계에 있어서 실질적으로 동일한 색이라고 판정되는 것을 말한다. 실질적으로 동일한 색이라고 판정된다는 것은, 색상의 차이가 5 이내, (예를 들면, 배경색이 백(白)일 때에 색상이 7YR이라고 판정된 단부에 대하여, 배경색이 연녹색에서 2YR∼10YR 또는 1Y∼2Y라고 판정된 경우) 또한, 채도 및 명도의 차이가 모두 2 이내인 것을 말한다.
보다 바람직하게는, 색상의 차이가 3 이내, 채도 및 명도의 차이가 각각 1 이내이며, 모두 동일한 값이라고 판정되면 가장 바람직하다.
한편, 착색되어 있지 않은 종래의 투명 폴리이미드계 필름의 단부(EP)는, 일정 이상의 투과율을 갖기 때문에, 배경색에 의존하여 서로 다른 색으로 판정된다. 구체적으로는, 백색 배경인 경우의 먼셀 평가값과 연녹색 배경인 경우의 먼셀 평가값에서, (a) 색상이 6 이상 다름, (b) 채도가 3 이상 다름 및 (c) 명도가 3 이상 다름 중 적어도 하나를 만족시키는 경우에는 무착색이 된다.
착색은 유채색(채도가 0을 초과함)이어도 되고, 무채색 N(채도가 0)이어도 된다.
바람직한 색상은, 먼셀 표색계에 있어서 백색의 배경 상에서, 2YR∼3Y 또는 무채색(N)이다. 보다 바람직한 색상은 3YR∼10YR이다. 이와 같은 단부의 착색은, 레이저 절단에 의해 용이하게 얻어지므로 바람직하다.
단부(EP)의 색을 눈에 띄게 하지 않는 관점에서, 이들 범위 내에서 적당히 색상, 채도 및 명도를 조절하여, 광학 필름(10)의 주변에 배치되는 부재와 닮은 색으로 할 수 있다.
단부(EP)의 색의 먼셀 표색계에 있어서의 평가는, 먼셀 표색계의 색 견본과 단부(EP)의 색을 비교함으로써 행할 수 있다. 광학 필름(10)의 단부(EP)의 색의 관찰은, 단부(EP)를, 광학 필름(10)의 표면에 수직인 방향으로부터 관찰함으로써 행한다. 단부(EP)를 관찰할 때에는 현미경으로 관찰한다. 필름을 백(먼셀 표색계에서 N9)의 배경색에 놓고 색 견본과 비교하여 먼셀 표색계에 있어서의 색상, 채도 및 명도를 판정하고, 다음으로, 연녹색(먼셀 표색계에서 10GY8/6)의 배경색에 놓고 색 견본과 비교하여 먼셀 표색계에 있어서의 색상, 채도 및 명도를 판정하고, 어느 배경색에서나 단부(EP)가 실질적으로 동일한 색, 즉, 색상의 차가 5 이내, 또한, 채도 및 명도의 차가 2 이내로 판정되는 개소를 갖는 경우에 필름이 착색되어 있다고 판정한다.
상기의 광학 필름(10)은, 굴절률이 통상 1.45∼1.7이고 바람직하게는 1.5∼1.66이다.
광학 필름(10)의 두께는, 플렉시블 디바이스의 종류 등에 따라서 적당히 조정되지만, 통상 10∼500 ㎛이고, 15∼200 ㎛인 것이 바람직하고, 20∼100 ㎛인 것이 보다 바람직하다.
광학 필름(10)은, JIS K 7105:1981에 준거한 전체 광선 투과율은, 통상 85%이상이고, 바람직하게는 90% 이상이다.
광학 필름(10)은, JIS K 7105:1981에 준거한 Haze가 1 이하일 수 있고, 0.9 이하일 수도 있다.
또한, 굴절률, 전체 광선 투과율 및 Haze는 광학 필름의 두께 방향에 있어서 측정하는 값이다.
광학 필름(10)의 크기는, 사용되는 플렉시블 디바이스의 크기에 따라서 적당히 조절할 수 있다. 또, 광학 필름(10)의 형상도 직사각형에 한정하지 않고, 타원, 사다리꼴, 원형 등, 플렉시블 디바이스에 맞추어 적당히 조절할 수 있다.
(필름의 재질)
(투명 수지)
상기 광학 필름은 폴리이미드계 고분자 등의 투명 수지를 포함한다.
(폴리이미드계 고분자)
본 명세서에 있어서, 폴리이미드란, 이미드기를 포함하는 반복 구조 단위를 함유하는 중합체이고, 폴리아미드란, 아미드기를 포함하는 반복 구조 단위를 함유하는 중합체이다. 폴리이미드계 고분자란, 폴리이미드 및 이미드기 및 아미드기의 양방을 포함하는 반복 구조 단위를 함유하는 중합체를 나타낸다.
본 실시 형태에 관련된 폴리이미드계 고분자는, 후술하는 테트라카르본산 화합물과 디아민 화합물을 주된 원료로서 제조할 수 있고, 식 (10)으로 나타내어지는 반복 구조 단위를 갖는다. 여기서, G는 4가의 유기기이고, A는 2가의 유기기이다. G 및/또는 A가 다른, 2 종류 이상의 식 (10)으로 나타내어지는 구조를 포함하고 있어도 된다.
또, 본 실시 형태에 관련된 폴리이미드계 고분자는, 얻어지는 폴리이미드계 고분자 필름의 각종 물성을 손상하지 않는 범위에서, 식 (11)∼식 (13) 중 어느 것으로 나타내어지는 구조를 포함하고 있어도 된다.
폴리이미드계 고분자는, 식 (10)으로 나타내어지는 반복 구조 단위가, 폴리이미드계 고분자의 주된 구조 단위이면, 필름의 강도 및 투명성의 관점에서 바람직하다. 식 (10)으로 나타내어지는 반복 구조 단위는, 폴리이미드계 고분자의 전체 반복 구조 단위에 대하여, 바람직하게는 40 몰% 이상이고, 보다 바람직하게는 50 몰% 이상이고, 더 바람직하게는 70 몰% 이상이고, 특히 바람직하게는 90 몰% 이상이고, 특히 더 바람직하게는 98 몰% 이상이다. 식 (10)으로 나타내어지는 반복 구조 단위는 100 몰%여도 된다.
[화학식 1]
Figure pct00001
[화학식 2]
Figure pct00002
[화학식 3]
Figure pct00003
[화학식 4]
Figure pct00004
G 및 G1은 4가의 유기기이고, 바람직하게는 탄화수소기 또는 불소 치환된 탄화수소기에 의해 치환되어 있어도 되는 유기기이며, 식 (20), 식 (21), 식 (22), 식 (23), 식 (24), 식 (25), 식 (26), 식 (27), 식 (28) 또는 식 (29)로 나타내어지는 기 및 4가의 탄소수 6 이하의 쇄식 탄화수소기가 예시된다. 식 중의 *은 결합손을 나타내고, Z는 단결합, -O-, -CH2-, -CH2-CH2-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -Ar-, -SO2-, -CO-, -O-Ar-O-, -Ar-O-Ar-, -Ar-CH2-Ar-, -Ar-C(CH3)2-Ar- 또는 -Ar-SO2-Ar-을 나타낸다. Ar은 불소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 6∼20의 아릴렌기를 나타내고, 구체예로서는 페닐렌기를 들 수 있다. G 및 G1은, 얻어지는 필름의 황색도를 억제하기 쉽기 때문에, 식 (20)∼식 (27)로 나타내어지는 기로부터 선택되는 어느 기인 것이 바람직하다.
[화학식 5]
Figure pct00005
G2는 3가의 유기기이고, 바람직하게는 탄화수소기 또는 불소 치환된 탄화수소기에 의해 치환되어 있어도 되는 유기기이며, 식 (20), 식 (21), 식 (22), 식 (23), 식 (24), 식 (25), 식 (26), 식 (27), 식 (28) 또는 식 (29)로 나타내어지는 기의 결합손 중 어느 하나가 수소 원자로 치환된 기 및 3가의 탄소수 6 이하의 쇄식 탄화수소기가 예시된다.
G3은 2가의 유기기이고, 바람직하게는 탄화수소기 또는 불소 치환된 탄화수소기에 의해 치환되어 있어도 되는 유기기이며, 식 (20), 식 (21), 식 (22), 식 (23), 식 (24), 식 (25), 식 (26), 식 (27), 식 (28) 또는 식 (29)로 나타내어지는 기의 결합손 중, 인접하지 않는 2개가 수소 원자로 치환된 기 및 탄소수 6 이하의 쇄식 탄화수소기가 예시된다.
A, A1, A2, A3은 모두 2가의 유기기이고, 바람직하게는 탄화수소기 또는 불소 치환된 탄화수소기에 의해 치환되어 있어도 되는 유기기이며, 식 (30), 식 (31), 식 (32), 식 (33), 식 (34), 식 (35), 식 (36), 식 (37) 또는 식 (38)로 나타내어지는 기; 그들이 메틸기, 플루오로기, 클로로기 또는 트리플루오로메틸기에 의해 치환된 기 및 탄소수 6 이하의 쇄식 탄화수소기가 예시된다.
식 중의 *은 결합손을 나타내고, Z1, Z2 및 Z3은, 각각 독립적으로, 단결합, -O-, -CH2-, -CH2-CH2-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -SO2- 또는 -CO-를 나타낸다. 하나의 예는, Z1 및 Z3이 -O-이고, 또한, Z2가 -CH2-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2- 또는 -SO2-이다. Z1과 Z2 및 Z2와 Z3은, 각각, 각 환에 대하여 메타 위치 또는 파라 위치인 것이 바람직하다.
[화학식 6]
Figure pct00006
본 실시 형태에 관련된 폴리아미드는, 식 (13)으로 나타내어지는 반복 구조 단위를 주로 하는 중합체이다. 바람직한 예 및 구체예는, 폴리이미드계 고분자에 있어서의 G3 및 A3과 동일하다. G3 및/또는 A3이 다른, 2 종류 이상의 식 (13)으로 나타내어지는 구조를 포함하고 있어도 된다.
폴리이미드계 고분자는, 예를 들면, 디아민과 테트라카르본산 화합물(테트라카르본산 2 무수물 등)과의 중축합에 의해서 얻어지고, 예를 들면, 일본 공개특허 특개2006-199945호 공보 또는 일본 공개특허 특개2008-163107호 공보에 기재되어 있는 방법에 따라서 합성할 수 있다. 폴리이미드의 시판품으로서는 미츠비시 가스 화학(주) 제 네오프림 등을 들 수 있다.
폴리이미드의 합성에 이용되는 테트라카르본산 화합물로서는, 방향족 테트라카르본산 2 무수물 등의 방향족 테트라카르본산 화합물 및 지방족 테트라카르본산 2 무수물 등의 지방족 테트라카르본산 화합물을 들 수 있다. 테트라카르본산 화합물은 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다. 테트라카르본산 화합물은, 2 무수물 외에, 산 클로라이드 화합물 등의 테트라카르본산 화합물 유연체(類緣體)여도 된다.
방향족 테트라카르본산 2 무수물의 구체예로서는, 4,4'-옥시디프탈산 2 무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르본산 2 무수물, 2,2',3,3'-벤조페논테트라카르본산 2 무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르본산 2 무수물, 2,2',3,3'-비페닐테트라카르본산 2 무수물, 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르본산 2 무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판 2 무수물, 2,2-비스(2,3-디카르복시페닐)프로판 2 무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페녹시페닐)프로판 2 무수물, 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 2 무수물, 1,2-비스(2,3-디카르복시페닐)에탄 2 무수물, 1,1-비스(2,3-디카르복시페닐)에탄 2 무수물, 1,2-비스(3,4-디카르복시페닐)에탄 2 무수물, 1,1-비스(3,4-디카르복시페닐)에탄 2 무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)메탄 2 무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄 2 무수물, 4,4'-(p-페닐렌디옥시)디프탈산 2 무수물, 4,4'-(m-페닐렌디옥시)디프탈산 2 무수물 및 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르본산 2 무수물을 들 수 있고, 바람직하게는 4,4'-옥시디프탈산 2 무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르본산 2 무수물, 2,2',3,3'-벤조페논테트라카르본산 2 무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르본산 2 무수물, 2,2',3,3'-비페닐테트라카르본산 2 무수물, 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르본산 2 무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판 2 무수물, 2,2-비스(2,3-디카르복시페닐)프로판 2 무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페녹시페닐)프로판 2 무수물, 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 2 무수물, 1,2-비스(2,3-디카르복시페닐)에탄 2 무수물, 1,1-비스(2,3-디카르복시페닐)에탄 2 무수물, 1,2-비스(3,4-디카르복시페닐)에탄 2 무수물, 1,1-비스(3,4-디카르복시페닐)에탄 2 무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)메탄 2 무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄 2 무수물, 4,4'-(p-페닐렌디옥시)디프탈산 2 무수물 및 4,4'-(m-페닐렌디옥시)디프탈산 2 무수물을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
지방족 테트라카르본산 2 무수물로서는, 환식 또는 비환식의 지방족 테트라카르본산 2 무수물을 들 수 있다. 환식 지방족 테트라카르본산 2 무수물이란, 지환식 탄화수소 구조를 갖는 테트라카르본산 2 무수물이며, 그 구체예로서는 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르본산 2 무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르본산 2 무수물, 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르본산 2 무수물 등의 시클로알칸테트라카르본산 2 무수물, 비시클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르본산 2 무수물, 디시클로헥실 3,3'-4,4'-테트라카르본산 2 무수물 및 이들의 위치이성체를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 비환식 지방족 테트라카르본산 2 무수물의 구체예로서는 1,2,3,4-부탄테트라카르본산 2 무수물, 1,2,3,4-펜탄테트라카르본산 2 무수물 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
상기 테트라카르본산 2 무수물 중에서도, 고투명성 및 저착색성의 관점에서, 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르본산 2 무수물, 비시클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르본산 2 무수물 및 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 2 무수물이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 관련된 폴리이미드계 고분자는, 얻어지는 폴리이미드계 고분자 필름의 각종 물성을 손상하지 않는 범위에서, 상기의 폴리이미드 합성에 이용되는 테트라카르본산의 무수물에 추가하여, 테트라카르본산, 트리카르본산 및 디카르본산 및 그들의 무수물 및 유도체를 추가로 반응시킨 것이어도 된다.
트리카르본산 화합물로서는 방향족 트리카르본산, 지방족 트리카르본산 및 그들의 유연(類緣)의 산 클로라이드 화합물, 산 무수물 등을 들 수 있고, 2종 이상을 병용해도 된다. 구체예로서는 1,2,4-벤젠트리카르본산의 무수물; 2,3,6-나프탈렌트리카르본산-2,3-무수물; 프탈산 무수물과 안식향산이 단결합, -CH2-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -SO2- 또는 페닐렌기에 의해 연결된 화합물을 들 수 있다.
디카르본산 화합물로서는 방향족 디카르본산, 지방족 디카르본산 및 그들의 유연의 산 클로라이드 화합물, 산 무수물 등을 들 수 있고, 2종 이상을 병용해도 된다. 구체예로서는 테레프탈산; 이소프탈산; 나프탈렌디카르본산; 4,4'-비페닐디카르본산; 3,3'-비페닐디카르본산; 탄소수 8 이하인 쇄식 탄화수소,의 디카르본산 화합물 및 2개의 안식향산이 단결합, -CH2-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -SO2- 또는 페닐렌기에 의해 연결된 화합물을 들 수 있다.
폴리이미드의 합성에 이용되는 디아민으로서는, 지방족 디아민, 방향족 디아민 또는 그들의 혼합물이어도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 「방향족 디아민」이란, 아미노기가 방향환에 직접 결합하고 있는 디아민을 나타내고, 그 구조의 일부에 지방족 기 또는 기타의 치환기를 포함하고 있어도 된다. 방향환은 단환이어도 되고 축합환이어도 되고, 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환 및 플루오렌환 등이 예시되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 중에서도 바람직하게는 벤젠환이다. 또, 「지방족 디아민」이란, 아미노기가 지방족 기에 직접 결합하고 있는 디아민을 나타내고, 그 구조의 일부에 방향환이나 기타의 치환기를 포함하고 있어도 된다.
지방족 디아민으로서는 예를 들면, 헥사메틸렌디아민 등의 비환식 지방족 디아민 및 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1,4-비스(아미노메틸)시클로헥산, 노르보르난디아민, 4,4'-디아미노디시클로헥실메탄 등의 환식 지방족 디아민 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
방향족 디아민으로서는 예를 들면, p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 2,4-톨루엔디아민, m-크실릴렌디아민, p-크실릴렌디아민, 1,5-디아미노나프탈렌, 2,6-디아미노나프탈렌 등의, 방향환을 1개 갖는 방향족 디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐프로판, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 비스〔4-(4-아미노페녹시)페닐〕술폰, 비스〔4-(3-아미노페녹시)페닐〕술폰, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2'-디메틸벤지딘, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 9,9-비스(4-아미노페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-아미노-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-아미노-3-클로로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-아미노-3-플루오로페닐)플루오렌 등의, 방향환을 2개 이상 갖는 방향족 디아민을 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
상기 디아민 중에서도, 고투명성 및 저착색성의 관점에서는, 비페닐 구조를 갖는 방향족 디아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 2,2'-디메틸벤지딘, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐 및 4,4'-디아미노디페닐에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 이용하는 것이 더 바람직하고, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘이 포함되는 것이 보다 더 바람직하다.
식 (10)∼식 (13) 중 어느 것으로 나타내어지는 반복 구조 단위를 적어도 1종 포함하는 중합체인 폴리이미드계 고분자 및 폴리아미드는, 디아민과, 테트라카르본산 화합물(산 클로라이드 화합물, 테트라카르본산 2 무수물 등의 테트라카르본산 화합물 유연체), 트리카르본산 화합물(산 클로라이드 화합물, 트리카르본산 무수물 등의 트리카르본산 화합물 유연체) 및 디카르본산 화합물(산 클로라이드 화합물 등의 디카르본산 화합물 유연체)로 이루어지는 군에 포함되는 적어도 1종류의 화합물과의 중축합 생성물인 축합형 고분자이다. 출발 원료로서는, 이들에 추가하여, 추가로 디카르본산 화합물(산 클로라이드 화합물 등의 유연체를 포함함)을 이용하는 경우도 있다. 식 (11)로 나타내어지는 반복 구조 단위는, 통상 디아민류 및 테트라카르본산 화합물로부터 유도된다. 식 (12)로 나타내어지는 반복 구조 단위는, 통상 디아민 및 트리카르본산 화합물로부터 유도된다. 식 (13)으로 나타내어지는 반복 구조 단위는, 통상 디아민 및 디카르본산 화합물로부터 유도된다. 디아민 및 테트라카르본산 화합물의 구체예는 상술한 바와 같다.
본 실시 형태에 관련된 폴리이미드계 고분자 및 폴리아미드의 표준 폴리스티렌 환산 중량평균 분자량은, 통상 10,000∼500,000이고, 바람직하게는 50,000∼500,000이고, 더 바람직하게는 100,000∼400,000이다. 폴리이미드계 고분자 및 폴리아미드의 중량평균 분자량이 클수록 필름화하였을 때에 높은 내굴곡성을 발현하기 쉬운 경향이 있지만, 폴리이미드계 고분자 및 폴리아미드의 중량평균 분자량이 너무 크면, 바니시의 점도가 높아지고, 가공성이 저하되는 경향이 있다.
폴리이미드계 고분자 및 폴리아미드는, 함불소 치환기를 포함함으로써, 필름화하였을 때의 탄성률이 향상됨과 함께, YI 값이 저감되는 경향이 있다. 필름의 탄성률이 높으면, 흠집 및 주름 등의 발생이 억제되는 경향이 있다. 필름의 투명성의 관점에서, 폴리이미드계 고분자 및 폴리아미드는 함불소 치환기를 갖는 것이 바람직하다. 함불소 치환기의 구체예로서는 플루오로기 및 트리플루오로메틸기를 들 수 있다.
폴리이미드계 고분자 및 폴리아미드에 있어서의 불소 원자의 함유량은, 폴리이미드계 고분자 또는 폴리아미드의 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 1 질량% 이상 40 질량% 이하이고, 더 바람직하게는 5 질량% 이상 40 질량% 이하이다.
본 실시 형태에 관련된 광학 필름에 있어서, 폴리이미드계 고분자의 함유량은 40 질량% 이상이고, 바람직하게는 50 질량% 이상이고, 더 바람직하게는 60 질량% 이상이다.
(무기 입자)
본 실시 형태에 관련된 광학 필름은, 상기의 폴리이미드계 고분자 및/또는 폴리아미드에 추가하여, 무기 입자 등의 무기 재료를 더 함유하고 있어도 된다.
무기 재료로서 바람직하게는 실리카 입자, 오르토 규산 테트라에틸(TEOS) 등의 4급 알콕시실란 등의 규소 화합물을 들 수 있고, 바니시 안정성의 관점에서, 실리카 입자가 바람직하다.
실리카 입자의 평균 1차 입자경은 바람직하게는 10∼100 ㎚, 더 바람직하게는 20∼80 ㎚이다. 실리카 입자의 평균 1차 입자경이 100 ㎚ 이하이면 투명성이 향상되는 경향이 있다. 실리카 입자의 평균 1차 입자경이 10 ㎚ 이상이면, 실리카 입자의 응집력이 약해지기 때문에 취급하기 쉬워지는 경향이 있다.
본 실시 형태에 관련된 실리카 미립자는, 유기 용제 등에 실리카 입자를 분산시킨 실리카 졸이어도 되고, 기상법에 의해 제조한 실리카 미립자 분말을 이용해도 되지만, 핸들링이 용이하기 때문에 실리카 졸인 것이 바람직하다.
광학 필름 중의 실리카 입자의 (평균) 1차 입자경은, 투과형 전자현미경(TEM)에 의한 관찰에 의해 구할 수 있다. 광학 필름을 형성하기 전의 실리카 입자의 입도 분포는, 시판의 레이저 회절식 입도분포계에 의해 구할 수 있다.
본 실시 형태에 관련된 광학 필름에 있어서, 무기 재료는 0 질량% 이상 90 질량% 이하이다. 바람직하게는 10 질량% 이상 60 질량% 이하이고, 더 바람직하게는 20 질량% 이상 50 질량% 이하이다. 폴리이미드계 고분자 및 폴리아미드와 무기 재료(규소 재료)의 배합비가 상기의 범위 내이면, 광학 필름의 투명성 및 기계적 강도를 양립시키기 쉬운 경향이 있다.
(자외선흡수제)
광학 필름은 1종 또는 2종 이상의 자외선흡수제를 함유하고 있어도 된다. 자외선흡수제는 수지 재료의 분야에서 자외선흡수제로서 통상 이용되고 있는 것으로부터, 적당히 선택할 수 있다. 자외선흡수제는 400 ㎚ 이하의 파장의 광을 흡수하는 화합물을 포함하고 있어도 된다. 자외선흡수제로서는 예를 들면, 벤조페논계 화합물, 살리실레이트계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 및 트리아진계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 들 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「계 화합물」이란, 당해 「계 화합물」이 붙여지는 화합물의 유도체를 가리킨다. 예를 들면, 「벤조페논계 화합물」이란, 모체 골격으로서의 벤조페논과, 벤조페논에 결합하고 있는 치환기를 갖는 화합물을 가리킨다.
(기타의 첨가제)
광학 필름은 투명성 및 굴곡성을 손상하지 않는 범위에서 추가로 기타의 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 기타의 성분으로서는 예를 들면, 산화방지제, 이형제, 안정제, 블루잉제 등의 착색제, 난연제, 활제(滑劑), 증점제 및 레벨링제 등을 들 수 있다.
수지 성분 및 무기 재료 이외의 성분은, 광학 필름의 질량에 대하여 0% 이상 20 질량% 이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0% 초과 10 질량% 이하이다.
(제조 방법)
다음으로, 본 실시 형태의 광학 필름의 제조 방법의 일례를 설명한다.
본 실시 형태에 관련된 광학 필름의 작성에 이용하는 바니시는, 예를 들면, 상기 테트라카르본산 화합물, 상기 디아민 및 상기의 기타의 원료로부터 선택하여 반응시켜 얻어지는, 폴리이미드계 고분자 및/또는 폴리아미드의 반응액, 상기 용매 및 필요에 따라서 이용되는 상기 자외선흡수제 및 상기 기타 첨가제를 혼합, 교반함으로써 조제할 수 있다. 폴리이미드계 고분자 등의 반응액 대신에, 구입한 폴리이미드계 고분자 등의 용액이나, 구입한 고체의 폴리이미드계 고분자 등의 용액을 이용해도 된다.
이어서, 공지의 롤 투 롤이나 배치 방식에 의해, 수지 기재, 스테인리스강 벨트, 또는 유리 기재 상에, 상기의 액을 도포하여 도막을 형성하고, 그 도막을 건조하여, 기재로부터 박리함으로써, 폴리이미드계 고분자를 함유하는 필름을 얻는다. 박리 후에 추가로 필름의 건조를 행해도 된다.
도막의 건조는 온도 50∼350℃에서 용매를 증발시킴으로써 행한다. 대기 하, 불활성 분위기 하, 또는 감압 하의 조건으로 건조를 행해도 된다.
수지 기재의 예로서는 PET, PEN, 폴리이미드, 폴리아미드이미드 등을 들 수 있다.
내열성이 우수한 수지가 바람직하다. 특히, PET 기재가 필름과의 밀착성 및 비용의 관점에서 바람직하다.
계속해서, 필름의 단부(EP)를 착색한다. 착색은 예를 들면, 단부(EP)를 염료로 염색함으로써 행할 수 있다.
예를 들면, 단부(EP)에 염료 용액을 도포하면 단부의 염색이 가능하다. 염료에는 특별히 한정은 없다. 염료 용액에 있어서의 염료의 배합이나, 농도 등의 조정에 의해, 착색의 태양을 용이하게 컨트롤할 수 있다.
또, 단부(EP)의 착색은, 레이저를 조사하는 것에 의해서도 행할 수 있다. 적합한 레이저는 CO2 레이저이다. 구체적으로는, 필름 원반을 원하는 크기로 CO2 레이저로 절단함으로써, 단면(EF)을 따라서 착색된 단부(EP)가 형성된다. 레이저 조사에 의한 단부(EP)의 착색의 원리는 불분명하지만, 필름 중의 성분, 예를 들면, 폴리이미드계 화합물의 변성이 기여하고 있다고 생각된다.
레이저를 이용하는 경우, 레이저 조사부의 절단을 행하는 것도 가능하므로, 필름의 잘라내기 가공과 동시에 단부의 착색을 행할 수 있어, 공정을 간편하게 할 수 있다.
레이저에 의한 착색을 제어하는 방법으로서, 폴리이미드의 구조를 바꾸는 방법, 레이저의 출력을 제어하는 방법 등을 들 수 있다. 예를 들면, 주쇄의 일부에 지방족계의 구조를 포함하는 폴리이미드라면, 착색의 명도가 높아지기 쉬운 경향이 있다. 전체 방향족계의 폴리이미드의 경우, 단부의 착색의 명도가 낮아지기 쉬운 경향이 있다. 레이저 출력을 낮게 하면, 착색의 명도가 높아지는 경향이 있으므로, 레이저 출력을 높게 하면 착색의 명도를 보다 낮게 하게 할 수 있다.
또한, 전체 방향족계의 폴리이미드란, 상기의 (10)∼(13) 식의 각 구조식에 있어서 G 및 A의 양방 모두 방향족 기를 갖는 폴리이미드를 말한다.
(용도)
이와 같은 광학 필름은, 플렉시블 디바이스의 전면판으로서 적합하게 사용할 수 있다. 본 실시 형태에 관련된 플렉시블 디바이스는, 플렉시블 기능층과, 플렉시블 기능층에 겹쳐져 전면판으로서 기능하는 상기의 광학 필름을 갖는다. 즉, 플렉시블 디바이스의 전면판은 플렉시블 기능층 상의 시인측에 배치된다. 이 전면판은 플렉시블 기능층을 보호하는 기능을 갖는다.
플렉시블 디바이스의 예로서는, 화상 표시 장치(플렉시블 디스플레이, 전자 페이퍼 등), 태양 전지 등을 들 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 기능층, 태양 전지 기능층이 플렉시블 기능층이 된다.
플렉시블 디스플레이의 일례를 도 2에 나타낸다. 이 플렉시블 디스플레이(100) 표면측(시인측)으로부터 순서대로 전면판(110)/편광판 보호 필름(120B)/편광자(120A)/편광판 보호 필름(120B)/터치 센서 필름(130)/유기 EL 소자층(140)/TFT 기판(150)이라는 구성을 갖는다. 플렉시블 디스플레이(100)에 있어서의 전면판(110) 이외의 층이 플렉시블 기능층(190)이다. 편광판 보호 필름(120B)/편광자(120A)/편광판 보호 필름(120B)은 편광판(120)을 구성한다. 각 층의 표면 및 각 층 사이에, 하드 코팅층, 점착층, 접착층, 위상차층 등을 포함해도 된다. 전면판(110)으로서 상기의 광학 필름(10)을 사용할 수 있다. 이러한 플렉시블 디스플레이는 태블릿 PC, 스마트폰, 휴대 게임기 등의 화상 표시부로서 이용할 수 있다.
본 실시 형태에 관련된 플렉시블 디바이스에 의하면, 전면판(110)으로서 상기의 광학 필름(10)을 이용하고 있다. 광학 필름(10)의 단부(EP)는 착색되어 있고, 단면(EF)으로부터 외부로의 광 빠져나감을 억제할 수 있다.
단부(EP)의 착색에 의해 필름 중앙을 두께 방향으로 통과하는 광이 산란하여 단면으로부터 빠져나가는 현상을 억제하는 것이 가능하게 된다. 착색 부분에서의 광의 반사, 흡수 등에 의해, 단면(EF)를 향하는 광이 감쇠되고, 결과적으로 단부로부터의 광 빠져나감이 억제된다고 생각된다.
또한, 이 광학 필름의 표면에, 자외선흡수층, 하드 코팅층, 점착층, 색상 조정층, 굴절률 조정층 등의 여러 가지 기능층을 부가한 적층체로 할 수도 있다.
[실시예]
이하에, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
시판의 폴리이미드계 고분자 용액(미츠비시 가스 화학(주) 제 「네오프림 C6A20」)(바니시 1)을 기재에 캐스트하여 제막하여 50 ㎛ 두께의 폴리이미드계 고분자 필름 원반(폴리이미드 A라고 부르는 경우가 있음)을 얻었다. 필름 원반의 굴절률은 1.56이었다. 그 후, 필름 원반으로부터 CO2 레이저로 직사각형(100 ㎜×100 ㎜)의 영역을 잘라내어 광학 필름을 얻었다.
CO2 레이저 조사는 이하의 조건이었다.
장치: 키엔스사 제 ML-Z9510T
파장: 9.3 ㎛
출력: 80%
가공 속도: 150 ㎜/초
필름의 단부(EP)는 착색되어 있었다. 백색 배경 및 연녹색 배경 상에서의 필름의 단부(EP)의 먼셀 표색계에 있어서의 색상은 5YR, 명도는 9, 채도는 2였다.
(바니시 2의 조제)
미츠비시 가스 화학(주) 제 폴리이미드계 고분자 용액 「네오프림 C6A20」(γ-부티로락톤 용매, 22 질량%), γ-부티로락톤에 고형분 농도 30 질량%의 실리카 입자를 분산한 용액, 아미노기를 갖는 알콕시실란의 디메틸아세트아미드 용액, 및, 물을 혼합하고, 30분간 교반하여 고분자 용액을 얻었다(바니시 2). 여기서, 실리카와 폴리이미드계 고분자의 질량비를 30:70, 아미노기를 갖는 알콕시실란의 양을 실리카 및 폴리이미드계 고분자의 합계 100 질량부에 대하여 1.67부, 물을 실리카 및 폴리이미드의 합계 100질량부에 대하여 10 질량부로 하였다.
(실시예 2)
바니시 2로부터 고분자 필름 원반(폴리이미드 B라고 부르는 경우가 있음)을 얻은 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다. 필름의 단부(EP)는 착색되어 있었다. 백색 배경 및 연녹색 배경 상에서의 필름의 단부(EP)의 먼셀 표색계에 있어서의 색상은 5YR, 명도는 9, 채도는 2였다. 필름 원반의 굴절률은 1.57이었다.
(바니시 3의 조제)
폴리이미드계 고분자(가와무라 산업(주) 제 KPI-MX300F)를 γ-부티로락톤에 용해하여 고분자 농도가 18 질량%인 고분자 용액(바니시 3)을 얻었다.
(실시예 3)
바니시 3을 이용하여, 필름 원반(폴리이미드 C라고 부름)의 두께를 80 ㎛로 한 점, CO2 레이저 조사를 이하의 조건으로 행한 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다. 필름 원반의 굴절률은 1.56이었다.
장치: COHERENT사 제 E400iCL
광학계: 디지털 스캐너 fθ 렌즈 70 ㎜×70 ㎜
파장: 9.4 ㎛
출력: 17 W
가공 속도: 400 ㎜/초
주파수: 60 ㎑
필름의 단부(EP)는 착색되어 있었다. 백색 배경 및 연녹색 배경 상에서의 필름의 단부(EP)의 먼셀 표색계에 있어서의 색상은 7.5YR, 명도는 2, 채도는 4였다.
(비교예 1)
필름 원반으로부터 칼날(셰어 날)로 직사각형의 영역을 잘라내는 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하였다. 필름의 단부(EP)는 착색되어 있지 않았다. 백색 배경 및 연녹색 배경 상에서의 먼셀 평가값을 표 1에 나타낸다.
(비교예 2)
필름 원반으로부터 칼날(셰어 날)로 직사각형의 영역을 잘라내는 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하였다. 필름의 단부(EP)는 착색되어 있지 않았다. 백색 배경 및 연녹색 배경 상에서의 먼셀 평가값을 표 1에 나타낸다.
(평가)
단면(EF)으로부터의 광 빠져나감을 이하와 같이 평가하였다. 가로세로 10 ㎝의 필름을 스테인리스제의 가로세로 10 ㎝, 폭 1 ㎝, 두께 1.5 ㎜의 2매의 프레임 사이에 끼우고, 클립으로 프레임을 고정하였다. 렌즈를 떼어낸 하야시시계공업(주) 제 LA-HDF15T(LED 광원)를 이용하여, 장치의 출력을 최대로 하여, 암실에서, 프레임의 틀의 중앙 부분에 광 조사를 행하였다. 프레임을 옆으로부터 관찰하여, 프레임에 끼워진 필름의 단면(EF)으로부터의 광 빠져나감을 관찰하였다. 광 빠져나감이 관측된 것을 ×, 광 빠져나감이 억제된 것을 ○로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 단부(EP)에 착색이 있는 실시예에서는 비교예에 비하여 단면(EF)으로부터의 광 빠져나감이 억제되었다.
Figure pct00007
10: 광학 필름, 100: 플렉시블 디스플레이.

Claims (8)

  1. 폴리이미드계 고분자를 포함하는 투명한 광학 필름으로서, 상기 광학 필름의 단부가 착색되어 있는, 광학 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단부의 착색은, 먼셀 표색계에 있어서 백색의 배경 상에서 2YR∼3Y의 색상을 갖거나, 또는, 무채색인, 광학 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단부의 착색은, 먼셀 표색계에 있어서 백색의 배경 상에서 3YR∼10YR의 색상을 갖는, 광학 필름.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    두께가 20∼100 ㎛인, 광학 필름.
  5. 레이저 조사에 의해서 단부를 착색하는, 광학 필름의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    광학 필름이 폴리이미드계 고분자를 포함하는 투명한 광학 필름인 광학 필름의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 구비하는 플렉시블 디바이스용 전면판.
  8. 플렉시블 기능층과, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 갖는 플렉시블 디바이스.
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