KR20230011842A - 폴딩 성능이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 고분자 수지를 포함하고, 황색도가 3.0 이하이며, 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa 이하인, 광학 필름 및 이러한 광학 필름을 포함하는 표시장치를 제공한다.
Description
본 발명은 폴딩 성능이 우수한 고분자 수지를 포함하는 광학 필름 및 이를 포함하는 표시장치에 대한 것이다.
최근, 표시장치의 박형화, 경량화, 플렉서블화로 인하여, 커버 윈도우로 유리 대신 광학 필름을 사용하는 것이 검토되고 있다. 광학 필름이 표시장치의 커버 윈도우로 사용되기 위해서는, 우수한 광학적 특성 및 기계적 특성을 가져야 하고, 폴딩이 되기 위해 폴딩 특성 역시 우수해야 한다.
따라서, 광학 특성이 우수하면서 불용성, 내화학성, 내열성, 내방사선성, 저온특성 및 폴딩 특성 등과 같은 기계적 특성이 우수한 필름을 개발하는 것이 필요하다.
광학 필름 중 대표적으로 폴리이미드(PI)계 수지는 불용성, 내화학성, 내열성, 내방사선성 및 저온특성 등이 우수하여, 자동차 재료, 항공소재, 우주선 소재, 절연코팅제, 절연막, 보호필름 등으로 사용되고 있다.
최근에는 폴리이미드계 수지에 아마이드 반복단위를 추가한 폴리아마이드-이미드계 수지가 개발되고 있으며, 폴리아마이드-이미드계 수지를 이용하여 제조된 필름은 광학 특성 및 불용성, 내화학성, 내열성, 내방사선성 및 저온특성 등의 기계적 특성이 우수하면서 동시에 폴딩 특성이 우수하다.
아마이드 반복단위는 디아민계 화합물 및 디카르보닐계 화합물의 중합에 의해 제조될 수 있다. 그러나, 디아민으로, 예를 들어 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘 (2,2'-Bis(trifluoromethyl)benzidine, TFDB)을 사용하는 경우, TFDB의 강직한 구조로 인하여 디카르보닐계 화합물과의 중합 시에 디카르보닐계 화합물이 겔(Gel)화 되어 중합 반응이 충분하게 일어나지 않는다는 문제점이 있다.
따라서, 디카르보닐계 화합물을 첨가하더라도 중합도가 우수한 폴리아마이드-이미드계 수지를 개발할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예는, 폴딩 특성이 우수한 고분자 수지를 포함하는 광학 필름을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 광학 특성 및 기계적 특성이 우수한 광학 필름을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 고분자 수지를 포함하고, 황색도가 3.0 이하이며, 하기 식 1로 산출되는 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa 이하인,광학 필름을 제공한다.
[식 1]
상기 식 1에서, R은 폴딩 시 폴딩 중심선에서의 광학 필름의 곡률 반경으로, 0.5 mm이고, d는 광학 필름의 두께로, 두께의 단위는 ㎛이며, E'는 하기 식 2로 산출되는 탄성변형 지수이다. 다만, 상기 식 1에서, 곡률 반경 및 두께는 단위를 제외하고, 숫자만 대입한다.
[식 2]
탄성변형 지수(E') = E/(1-v2)
상기 식 2에서, E는 광학 필름의 모듈러스(modulus)이고, 모듈러스의 단위는 GPa이며, v는 광학 필름의 푸아송비(Poisson's ratio)이다.
상기 식 2로 산출되는 탄성변형 지수(E')는 5.5 이상일 수 있다.
상기 고분자 수지는 이미드 반복단위 및 아마이드 반복단위를 포함할 수 있다.
상기 아마이드 반복단위는, 상기 이미드 반복단위 및 상기 아마이드 반복단위의 개수에 대하여 80% 이상의 비율로 포함될 수 있다.
상기 이미드 반복단위는 제1 반복단위 및 제2 반복단위를 포함할 수 있다.
상기 아마이드 반복단위는 제3 반복단위 및 제4 반복단위를 포함할 수 있다.
상기 제1 반복단위는 제1 디아민계 화합물과 제1 디안하이드라이드계 화합물이 중합 반응한 이미드 반복단위이고, 상기 제2 반복단위는 제2 디아민계 화합물과 제2 디안하이드라이드계 화합물이 중합 반응한 이미드 반복단위일 수 있다.
상기 제3 반복단위는 제1 디아민계 화합물과 제1 디카르보닐계 화합물이 중합 반응한 아마이드 반복단위이고, 상기 제4 반복단위는 제2 디아민계 화합물과 제2 디카르보닐계 화합물이 중합 반응한 아마이드 반복단위일 수 있다.
상기 제1 디아민계 화합물은, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘 (2,2'-Bis(trifluoromethyl)benzidine, TFDB)일 수 있다.
상기 제2 디아민계 화합물은, 설포닐기(sulfonyl), 카르보닐기(Carbonyl), 메틸렌기(Methylene), 프로필렌기(Propylene) 및 할로겐원소(Halogen)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 포함하는 디아민계 화합물일 수 있다.
상기 제2 디아민계 화합물은, 비스(3-아미노페닐)술폰 (Bis(3-aminophenyl)sulfone, 3DDS), 비스(4-아미노페닐)술폰 (Bis(4-aminophenyl)sulfone, 4DDS), 2,2-비스(3-아미노페닐)헥사플루오로프로판 (2,2-Bis(3-aminophenyl)hexafluoropropane, 3,3'-6F), 2,2-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판 (2,2-Bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 4,4'-6F), 4,4'-메틸렌디아닐린 (4,4'-Methylenedianiline, MDA), 3,3'-디아미노벤조페논 (3,3'-Diaminobenzophenone), 4,4'-디아미노벤조페논 (4,4'-Diaminobenzophenone) 및 테트라클로라이드벤지딘 (Tetrachloridebenzidine, CIBZ)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
중합 반응한 제1 디아민계 화합물과 제2 디아민계 화합물의 몰 비율은 95:5 내지 50:50일 수 있다.
상기 고분자 수지는, 200,000 내지 500,000의 중량평균 분자량(weight-average molecular weight, Mw)을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 표시패널; 및 상기 표시패널 상에 배치된, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 광학 필름;을 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴딩 특성이 우수한 광학 필름을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학 필름은 우수한 광학적 특성 및 기계적 특성을 가지므로, 표시 장치의 커버 윈도우로 사용되는 경우, 표시 장치의 표시 면을 효과적으로 보호할 수 있다.
도 1은 광학 필름의 폴딩 시 길이 변화를 나타내는 광학 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시장치의 일부에 대한 단면도이다.
도 3은 도 2의 "P" 부분에 대한 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시장치의 일부에 대한 단면도이다.
도 3은 도 2의 "P" 부분에 대한 확대 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 아래에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위한 예시적 목적으로 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 구성 요소는 동일 참조 부호로 지칭될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략된다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이라는 표현이 사용되지 않는 이상, 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소가 단수로 표현된 경우, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함한다. 또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 마찬가지로, 예시적인 용어인 "위" 또는 "상"은 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예는 광학 필름을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름은 고분자 수지를 포함한다.
고분자 수지는 필름에 교형분 분말 형태, 용액에 용해되어 있는 형태, 용액에 용해 후 고체화한 매트릭스 형태 등 다양한 모양 및 형태로 포함될 수 있고, 본 발명과 동일한 반복단위를 포함하는 수지면 모양 및 형태를 불문하고 모두 본 발명의 고분자 수지와 동일한 것으로 볼 수 있다. 다만, 일반적으로 필름 내에서 고분자 수지는 고분자 수지 용액을 도포 후 건조하여 고체화한 매트릭스 형태로 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 필름은, 하기 식 1로 산출되는 광학 필름의 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa 이하이다.
[식 1]
상기 식 1에서, R은 폴딩 시 폴딩 중심선에서의 광학 필름의 곡률 반경으로, 0.5 mm이고, d는 광학 필름의 두께로, 두께의 단위는 ㎛이며, E'는 하기 식 2로 산출되는 탄성변형 지수이다. 광학 필름의 두께는 전자 마이크로미터(Electronic Micrometer), 예를 들어, 안리쓰(Anritsu)社의 전자 마이크로미터(Electronic Micrometer)를 이용하여 측정할 수 있다. 광학 필름의 곡률 반경은 굴곡반복평가기, 예를 들어, YUASA社의 DLDM111LHA를 이용하여 기기 내에서 폴딩 후 내부 접힘부의 간격을 갭 게이지로 확인하여 측정할 수 있다. 다만, 상기 식 1에서, 곡률 반경 및 두께는 단위를 제외하고, 숫자만 대입한다.
[식 2]
탄성변형 지수(E') = E/(1-v2)
상기 식 2에서, E는 광학 필름의 모듈러스(modulus)이고, 모듈러스의 단위는 GPa이며, v는 광학 필름의 푸아송비(Poisson's ratio)이다.
광학 필름의 모듈러스는 표준규격 ASTM D882에 따라, 만능재료시험기(예를 들어, INSTRON社)를 이용하여 하기의 조건으로 측정할 수 있다.
-25oC/50RH%
-Road Cell 30KN, Grip 250N.
-시편 크기 10 X 50mm, 인장속도 25mm/min
광학 필름의 푸아송비는 축방향의 하중을 받은 시편의 축변형률에 대한 측면 변형률의 비로서, 표준규격 ASTM E-132에 따라 비접촉식(Video extensometer)으로 측정할 수 있다. 구체적으로, 만능재료시험기(예를 들어, Instron社의 Instron 3367)를 이용하여 하기의 조건으로 측정할 수 있다.
- 시험 속도: 10mm/min
- (25±2)oC/(45±5)%RH
본 발명의 폴딩 성능 파라미터는 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도 1은 광학 필름의 폴딩 시 길이 변화를 나타내는 광학 필름의 단면도이다. 도 1은 광학 필름의 폴딩 시 길이 변화를 보여주기 위한 하나의 예시에 불과하고, 폴딩 시 길이 변화는 광학 필름마다 다른 형태를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
광학 필름은 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa 이하인 경우, 폴딩 시 발생하는 저항력이 작아지므로, 우수한 폴딩 성능을 발휘할 수 있고, 폴딩 흔적이 발생하지 않을 수 있다. 곡률 반경(R)이 작으면 작을수록 폴딩 흔적의 발생이 증가하는데, "폴딩 성능 파라미터"가 1.5 GPa 이하인 경우에는, 폴딩 성능이 우수하여, 폴딩 흔적이 발생하지 않는다. 특히, "폴딩 성능 파라미터"에서 곡률 반경(R)은 0.5 mm로서, "폴딩 성능 파라미터"가 1.5 GPa 이하인 경우, 곡률 반경(R)이 0.5 mm로 폴딩 시에도 폴딩 흔적이 발생하지 않고 우수한 폴딩 성능을 가질 수 있다.
구체적으로, 광학 필름이 폴딩 시에 필름의 기계적 변화가 발생할 수 있는데, 본 발명에서 폴딩 흔적은, 예를 들어, 필름이 절곡되거나, 또는, 필름의 표면이 고르지 않게 주름이 발생하거나, 또는 투명한 필름에 하얗게 백탁이 발생하는 현상이 있는 것을 말한다. 또한, 주름 발생 또는 백탁현상 외에도, 폴딩 전후에 따른 길이 차이가 발생할 수 있고, 또는 광투과성 차이 등과 같은 광학 필름의 기계적, 광학적 물성의 변화까지 포함할 수 있다.
광학 필름이 폴딩 시, 필름에는 스트레스(stress)가 가해진다. 이때, 폴딩 방향에 따라, 광학 필름의 폴딩 안쪽 면(이하 "내경"이라 함)에는 압축 응력(compressive stress)이 가해지고, 반대 면인 폴딩 바깥 면(이하 "외경"이라 함)에는 인장 응력(tensile stress)이 가해진다. 그에 따라, 광학 필름의 폴딩 내경은 압축 변형(compressive strain)이 발생하고, 폴딩 외경은 인장 변형(tensile strain)이 발생한다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 폴딩 전에는 폴딩 내경의 두 지점(a, b)간의 거리와 외경의 두 지점(c, d)간의 거리는 동일하다. 그러나, 광학 필름을 폴딩 시, 광학 필름의 폴딩 내경의 a 및 b, 두 지점은 폴딩 시의 압축응력에 의하여 a', b'로 변형되고, 폴딩 외경의 c 및 d, 두 지점은 폴딩 시의 인장 응력에 의하여 c', d'로 변형된다. 폴딩 내경의 압축응력에 의하여, a' 및 b'사이의 거리는 a 및 b 사이의 거리보다 감소하고, 폴딩 외경의 c' 및 d'의 거리는 c 및 d 사이의 거리보다 증가한다. 이때, 폴딩 내경의 곡률 반경(R1)은 광학 필름의 중심선(M)을 기준으로 "R-d/2"이고, 폴딩 외경의 곡률 반경(R2)은 광학 필름의 중심선(M)을 기준으로 "R+d/2"이다. 폴딩 내경 및 폴딩 외경의 곡률반경을 기초로, 산출한 a' 및 b'사이의 거리(L1)는 π(R-d/2)이고, c' 및 d'사이의 거리(L2)는 π(R+d/2)이다.
압축 응력 및 인장 응력은 변형된 길이의 크기에 비례한다. 외경의 변화된 길이는 +π(d/2)이고, 내경의 변화된 길이는 -π(d/2)이다. 따라서, 내경에 가해지는 힘(stress)은 d/2R(=[π(d/2)]/πR)에 비례하고, 외경에 가해지는 힘(stress)은 d/2R에 비례한다. 외경 및 내경에 가해지는 힘이 작을수록 광학 필름의 폴딩 성능은 향상될 수 있다. 따라서, 광학필름의 d/2R의 값이 작아질수록 폴딩에 유리하다. 구체적으로, d/2R가 0.08 이하인 경우에, 광학 필름의 폴딩 성능이 우수하여, 폴딩 흔적이 발생하지 않으며, 0.08을 초과하는 경우에는 폴딩 시 과도한 압력이 가해지고, 폴딩 후에 폴딩 흔적이 발생할 수 있다.
또한, 광학 필름의 폴딩 성능 파라미터는 탄성변형 지수(E')에 비례한다. 탄성변형 지수(E')가 커질수록 광학 필름의 폴딩 성능은 향상되며, 탄성변형 지수(E')가 작아질수록 광학 필름의 폴딩 성능은 감소한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 필름은 상기 식 2로 산출되는 탄성변형 지수(E')가 5.5 GPa 이상일 수 있다. 광학 필름의 폴딩 성능은 필름의 두께 및 곡률반경뿐만 아니라, 광학 필름의 모듈러스 및 푸아송비를 조절함으로써 향상될 수 있다. 광학 필름의 모듈러스 및 푸아송비가 증가할수록 폴딩 시 광학 필름의 변형에 대한 저항력이 증가한다. 가령, 광학 필름의 두께가 증가하더라도, 광학 필름의 모듈러스가 증가하는 경우, 폴딩 성능이 향상될 수 있다. 반면에, 광학 필름의 두께가 감소하더라도, 광학 필름의 모듈러스 역시 감소하는 경우, 폴딩 성능이 저하되어, 플렉서블 표시장치의 커버 윈도우로 사용하기에 부적합하다. 또한, 광학 필름의 푸아송비가 증가하는 경우에도, 폴딩 성능이 향상될 수 있고, 반대로, 광학 필름의 푸아송비가 감소하는 경우, 폴딩 성능이 저하된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 필름은 3.0 이하의 황색도(Y.I., yellow index)를 가질 수 있다. 황색도는 표준규격 ASTM E313으로 Spectrophotometer (CM-3700D, KONICA MINOLTA)를 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 필름은 고분자 수지를 포함할 수 있다.
광학 필름은, 고분자 수지의 반복단위의 성분 및 함량을 조절함으로써, 1.5 GPa 이하의 폴딩 성능 파라미터를 가질 수 있다. 또한, 고분자 수지의 중합도를 향상시킴으로써, 폴딩 성능 파라미터를 감소시키고, 폴딩 성능을 향상시킬 수 있다.
고분자 수지는 이미드(imide) 반복단위 및 아마이드(amide) 반복단위 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고분자 수지는 이미드 반복단위 또는 아마이드 반복단위를 포함할 수 있으며, 이미드 반복단위 및 아마이드 반복단위를 모두 포함할 수도 있다. 고분자 수지는, 폴리이미드계 수지, 폴리아마이드계 수지 및 폴리아마이드-이미드계 수지 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명에서 고분자 수지의 이미드 반복단위는 디아민(diamine)계 화합물과 디안하이드라이드(dianhydride)계 화합물를 포함하는 모노머 성분들로부터 제조될 수 있다. 디아민계 화합물과 디안하이드라이드계 화합물을 고분자 중합 반응(polymerization)하여 아미드산(amic acid)을 형성하고, 아미드산을 다시 이미드화하여 이미드 반복단위가 형성될 수 있다. 또한, 아마이드 반복단위는 디아민계 화합물과 디카르보닐(dicarbonyl)계 화합물을 포함하는 모노머 성분들로부터 고분자 중합 반응하여 제조될 수 있다. 이미드 반복단위와 아마이드 반복단위의 구체적인 구조는 반응하는 모노머에 따라 달라질 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 수지가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 수지는 디아민계 화합물, 디안하이드라이드계 화합물 및 디카르보닐계 화합물에 더하여 다른 화합물을 더 포함하는 모노머 성분들로부터 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 수지는 이미드 반복단위 및 아마이드 반복단위 외에 다른 반복단위를 더 가질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름은 폴리이미드계 수지, 폴리아마이드 수지계 및 폴리아마이드-이미드계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 필름은 폴리이미드계 필름, 폴리아마이드계 필름 및 폴리아마이드-이미드계 필름 중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 광투과성을 갖는 필름이라면 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 수지는, 이미드 반복단위 및 아마이드 반복단위의 전체 개수에 대하여, 80% 이상의 비율로 아마이드 반복단위를 포함할 수 있다. 바람직하게, 아마이드 반복단위의 수는 이미드 및 아마이드 반복단위의 전체 개수에 대하여 95% 이상의 비율로 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게, 98% 이상의 비율로 포함할 수 있다.
고분자 수지가 아마이드 반복단위를 이미드 및 아마이드 반복단위의 수에 대하여 80% 이상의 비율로 포함하는 경우, 고분자 수지로 광학 필름 제조 시 필름의 광학 특성이 유지되면서 기계적 특성이 향상될 수 있다. 특히, 광학 필름의 폴딩 성능이 현저히 향상될 수 있다. 즉, 아마이드 반복단위를 이미드 반복단위보다 다량 포함함으로써 무색 투명하면서 불용성, 내화학성, 내열성, 내방사선성 및 저온특성 등이 우수하고, 폴딩 성능이 이 우수한 필름을 제조할 수 있다.
다만, 아마이드 반복단위를 다량 포함하기 위하여 다량의 디카르보닐계 화합물을 첨가하는 경우, 디카르보닐계 화합물이 겔화되어 충분한 중합 반응이 일어나지 않는다는 문제점이 있다.
본 발명은, 2종 이상의 디아민계 화합물을 이용하여 중합 반응을 함으로써, 디카르보닐계 화합물의 겔화를 저하 및 방지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미드 반복단위는 제1 반복단위 및 제2 반복단위를 포함할 수 있다.
이미드 반복단위는 디아민계 화합물 및 디안하이드라이드계 화합물이 중합 반응하여 형성된 것으로, 제1 반복단위는 제1 디아민계 화합물과 제1 디안하이드라이드계 화합물이 중합 반응한 이미드 반복단위이고, 제2 반복단위는 제2 디아민계 화합물과 제2 디안하이드라이드계 화합물이 중합 반응한 이미드 반복단위이다. 본 발명의 고분자 수지는 제1 디아민계 화합물 및 제2 디아민계 화합물을 포함하여, 적어도 2종 이상의 디아민계 화합물로부터 유래된 반복단위들을 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 디아민계 화합물은 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘 (2,2'-Bis(trifluoromethyl)benzidine, TFDB)일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 디아민계 화합물은 TFDB 외 다른 방향족 디아민계 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 이미드 반복단위와 아마이드 반복단위는 TFDB; 및 TFDB를 외 다른 방향족 디아민계 화합물;로부터 유래될 수 있다.
2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(2,2'-Bis(trifluoromethyl)benzidine, TFDB)은 특유의 직선형의 강직한 구조를 가지고 있기 때문에, TFDB으로부터 유래된 반복단위를 포함하는 경우 필름의 불용성, 내화학성, 내열성, 내방사선성 및 저온특성 등의 기계적 물성 향상 효과가 우수하다.
다만, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFDB)의 강직한 구조 때문에 디카르보닐계 화합물과 반응 시 빠르게 중합반응이 진행된다. 빠른 중합 반응으로 인하여, 일부의 디카르보닐계 화합물만이 디아민계 화합물과 반응하고, 다른 디카르보닐계 화합물은 중합 반응하지 못하고 겔화(gelation)가 발생할 수 있다. 디카르보닐계 화합물의 겔화는 수지의 중합도를 저하시키고, 필름의 광학 물성을 저해할 수 있다. 따라서, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFDB)만 첨가하여 다량의 아마이드 반복단위를 포함하는 고분자 수지를 제조하는 것은 어려움이 있다. 본 발명은 제2 디아민계 화합물을 이용하여, 디카르보닐계 화합물의 겔화를 방지하고, 중합체의 중합도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 디아민계 화합물은 방향족 디아민계 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, "방향족 디아민계 화합물"은 아미노기가 방향족 고리에 직접 결합되어 있는 디아민계 화합물을 의미하며, 그 구조의 일부에 지방족기 또는 기타의 치환기를 포함할 수도 있다. 방향족 고리는, 단일 고리 또는 단일 고리가 직접 또는 헤테로원자로 연결된 결합 고리어도 되고 축합 고리이어도 된다. 방향족 고리는, 예를 들어, 벤젠 고리, 비페닐 고리, 나프탈렌 고리, 안트라센 고리 및 플루오렌 고리를 포함할 수 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 디아민계 화합물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서, A1은 2가의 방향족 유기기를 나타낸다. 방향족 유기기란 단일 결합과 이중 결합이 교대로 연결되어 고리를 형성함으로써 파이 전자가 비편재화된 유기기를 말한다. 예를 들어, A1은 탄소수 4 내지 40의 2가의 방향족 유기기를 포함한다. 화학식 1에 포함된 방향족 유기기 중의 수소 원자는 할로겐 원소, 탄화수소기, 또는 할로겐 원소로 치환된 탄화수소기에 의해 치환될 수 있다. 수소 원자와 치환된 탄화수소기 또는 할로겐 원소로 치환된 탄화수소기의 탄소수는 1 내지 8일 수 있다. 예를 들어, A1에 포함된 수소는 -F, -CH3, -CF3 등으로 치환될 수 있다.
수소 원자가 불소 치환된 탄화수소기에 의해 치환된 디아민계 화합물을 사용하여 제조된 광학 필름은 우수한 광투과성을 가지며, 우수한 가공 특성을 가질 수 있다.
화학식 1의 A1은, 예를 들어, 하기의 구조식들 중 어느 하나로 표현되는 구조를 포함할 수 있다.
상기 구조식에서 *은 결합 위치를 나타낸다. 상기 구조식에서 X는 독립적으로 단일 결합, O, S, SO2, CO, CH2, C(CH3)2 및 C(CF3)2 중 어느 하나일 수 있다. X와 각 환에 대한 결합 위치가 특별히 한정되는 것은 아니지만, X의 결합 위치는, 예를 들어, 각 환에 대해 메타 또는 파라 위치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 디아민계 화합물은 설포닐기(sulfonyl), 카르보닐기(Carbonyl), 메틸렌기(Methylene), 프로필렌기(Propylene) 및 할로겐원소(Halogen)로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 작용기를 포함할 수 있다.
설포닐기(sulfonyl), 카르보닐기(Carbonyl), 메틸렌기(Methylene), 프로필렌기(Propylene) 및 할로겐원소(Halogen) 치환기는 화합물 내의 전자의 이동을 조절하는 역할을 한다. 따라서, 제2 디아민계 화합물은 설포닐기, 카르보닐기(Carbonyl), 메틸렌기(Methylene), 프로필렌기(Propylene) 및 할로겐원소(Halogen) 중 적어도 하나의 치환기를 포함함으로써 이온화 에너지가 조절될 수 있다. 그에 따라, 디카르보닐계 화합물과의 중합 반응의 반응성 및 반응 속도를 적절히 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 디아민계 화합물은, 비스(3-아미노페닐)술폰 (Bis(3-aminophenyl)sulfone, 3DDS), 비스(4-아미노페닐)술폰 (Bis(4-aminophenyl)sulfone, 4DDS), 2,2-비스(3-아미노페닐)헥사플루오로프로판 (2,2-Bis(3-aminophenyl)hexafluoropropane, 3,3'-6F), 2,2-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판 (2,2-Bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 4,4'-6F), 4,4'-메틸렌디아닐린 (4,4'-Methylenedianiline, MDA), 3,3'-디아미노벤조페논 (3,3'-Diaminobenzophenone), 4,4'-디아미노벤조페논 (4,4'-Diaminobenzophenone) 및 테트라클로라이드벤지딘 (Tetrachloridebenzidine, CIBZ)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 디안하이드라이드계 화합물 및 제2 디안하이드라이드계 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 2로 표현될 수 있다. 제1 디안하이드라이드계 화합물과 제2 디안하이드라이드계 화합물은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다른 화합물일 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 2]
화학식 2에서, A2는 4가의 유기기를 나타낸다. 예를 들어, A2는 탄소수 4 내지 40의 4가의 유기기를 포함할 수 있다. 화학식 2에 포함된 유기기 중의 수소 원자는 할로겐 원소, 탄화수소기 또는 할로겐 치환된 탄화수소기에 의해 치환될 수 있다. 여기서, 수소 원자와 치환된 탄화수소기 또는 할로겐 치환된 탄화수소기의 탄소수는 1 내지 8일 수 있다.
화학식 2의 A2는, 예를 들어, 하기의 구조식들 중 어느 하나로 표현되는 구조를 포함할 수 있다.
상기 구조식에서 *은 결합 위치를 나타낸다. 상기 구조식에서 Z는 독립적으로 단일 결합, O, S, SO2, CO, (CH2)n, (C(CH3)2)n 및 (C(CF3)2)n 중 어느 하나일 수 있고, n은 1 내지 5인 정수일 수 있다. Z와 각 환에 대한 결합 위치가 특별히 한정되는 것은 아니지만, Z의 결합 위치는, 예를 들어, 각 환에 대해 메타 또는 파라 위치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 디안하이드라이드계 화합물 및 제2 디안하이드라이드계 화합물은 각각 독립적으로 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드 (2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropane dianhydride, 6FDA), 비페닐 테트라카르복실릭 디안하이드라이드 (biphenyl tetracarboxylic dianhydride, BPDA), 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(naphthalene tetracarboxylic dianhydride, NTDA), 디페닐설폰테트라카르복실릭 디안하이드라이드(diphenyl sulfone tetracarboxylic dianhydride, DSDA), 4-(2,5-디옥소테트라하이드로푸란-3-일)-1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-1,2-디카르복실릭안하이드라이드(4-(2,5-Oxotetrahydrofuran-3-yl)-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic Anhydride, TDA), 피로멜리틱산 디안하이드라이드(Pyromellitic dianhydride, PMDA), 벤조페논 테트라카르복실릭 디안하이드라이드(benzophenone tetracarboxylic dianhydride, BTDA), 옥시디프탈릭 디안하이드라이드(oxydiphthalic anhydride, ODPA), 비스 카르복시페닐디메틸 실란 디안하이드라이드(bis(carboxyphenyl)dimethyl silane dianhydride, SiDA), 비스 디카르복시페녹시 디페닐 설파이드 디안하이드라이드(bis(dicarboxyphenoxy)diphenyl sulfide dianhydride, BDSDA), 술포닐디프탈릭안하이드라이드(Sulfonyldiphthalic anhydride, SO2DPA) 및 이소프로필리덴디페녹시 비스 프탈릭안하이드라이드(isopropylidenediphenoxy bis phthalic anhydride, BPADA)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름은 수개의 디안하이드라이드계 화합물을 포함할 수 있다.
수소 원자가 불소 치환된 탄화수소기에 의해 치환된 디안하이드라이드계 화합물을 사용하여 제조된 광학 필름은 우수한 광투과성을 가지며, 우수한 가공 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 아마이드 반복단위는 제3 반복단위 및 제4 반복단위를 포함할 수 있다.
아마이드 반복단위는 디아민계 화합물 및 디카르보닐계 화합물이 중합 반응하여 형성된 것으로, 제3 반복단위는 제1 디아민계 화합물과 제1 디카르보닐계 화합물이 중합 반응한 아마이드 반복단위이고, 제4 반복단위는 제2 디아민계 화합물과 제2 디카르보닐계 화합물이 중합 반응한 아마이드 반복단위이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 디카르보닐계 화합물 및 제2 디카르보닐계 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다. 제1 디카르보닐계 화합물과 제2 디카르보닐계 화합물은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다른 화합물일 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 3]
화학식 3에서, A3는 2가의 유기기를 나타낸다. 예를 들어, A3는 탄소수 4 내지 40의 2가의 유기기를 포함할 수 있다. 화학식 3에 포함된 유기기 중의 수소 원자는 할로겐 원소, 탄화수소기 또는 불소 치환된 탄화수소기에 의해 치환될 수 있다. 여기서, 수소 원자가 치환된 탄화수소기 또는 불소 치환된 탄화수소기의 탄소수는 1 내지 8일 수 있다. 예를 들어, A3에 포함된 수소는 -F, -CH3, -CF3 등으로 치환될 수 있다.
화학식 3의 A3은, 예를 들어, 하기의 구조식들 중 어느 하나로 표현되는 구조를 포함할 수 있다.
상기 구조식에서 *은 결합 위치를 나타낸다. 상기 구조식에서 Y는 독립적으로 단일 결합, O, S, SO2, CO, CH2, C(CH3)2 및 C(CF3)2 중 어느 하나일 수 있다. Y와 각 환에 대한 결합 위치가 특별히 한정되는 것은 아니지만, Y의 결합 위치는, 예를 들어, 각 환에 대해 메타 또는 파라 위치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 디카르보닐계 화합물 및 제2 디카르보닐계 화합물은 각각 독립적으로 테레프탈로일 클로라이드 (Terephthaloyl Chloride, TPC), 이소프탈로일 디클로라이드(isophthaloyl dichloride, IPC), 비페닐 디카르보닐 클로라이드(Biphenyl dicarbonyl Chloride, BPDC), 4,4'-옥시비스벤조일 클로라이드(4,4'-oxybis benzoyl chloride, OBBC) 및 나프탈렌 디카르보닐 디클로라이드(naphthalene dicarbonyl dichloride, NTDC)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 반복단위 및 제3 반복단위 개수와 제2 반복단위 및 제4 반복단위 개수의 비율은 95:5 내지 50:50일 수 있다. 제1 반복단위 및 제3 반복단위는 모두 제1 디아민계 화합물이 중합반응에 참여한 반복단위이고, 제2 반복단위 및 제4 반복단위는 모두 제2 디아민계 화합물이 중합반응에 참여한 반복단위이다. 따라서, 중합 반응에 참여한 제1 디아민계 화합물과 제2 디아민계 화합물의 몰 비율(molar ratio)이 95:5 내지 50:50이다.
제1 반복단위 및 제3 반복단위 개수와 제2 반복단위 및 제4 반복단위 개수의 비율이 95:5 보다 제1 반복단위 및 제3 반복단위 개수가 많은 경우, TFDB와 디카르보닐계 화합물로부터 유래되는 반복단위 비율의 증가로 필름의 헤이즈가 증가할 수 있다. 반면에 50:50 보다 제2 반복단위 및 제4 반복단위 개수가 많은 경우, 필름의 내열 특성 및 강도가 저하할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 수지는, 하기 화학식 4로 표현되는 제1 반복단위 및 하기 화학식 5로 표현되는 제2 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 4]
화학식 4에 포함된 A2는 이미 설명된 바와 같다.
[화학식 5]
화학식 5에 포함된 A1과 A2는 이미 설명된 바와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 수지는, 하기 화학식 6으로 표현되는 제3 반복단위 및 하기 화학식 7로 표현되는 제4 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 6]
화학식 6에 포함된 A3는 이미 설명된 바와 같다.
[화학식 7]
화학식 7에 포함된 A1과 A3는 이미 설명된 바와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 고분자 수지의 중량평균 분자량(weight-average molecular weight, Mw)은 200,000 내지 500,000 일 수 있다.
고분자 수지의 중량평균 분자량은, GPC(Alliance e2695/2414 RID, waters)를 이용하여, 하기의 조건에서 측정할 수 있다.
디텍터: 2414 RID, waters
이동상: 10mM LiBr in DMAc
샘플농도: 0.25(w/w)% in DMAc
컬럼 및 디텍터 온도: 50℃
Flow Rate: 1.0ml/min
디카르보닐계 화합물은 디아민계 화합물, 특히 TFDB와의 빠른 반응 속도로 인한 겔화 때문에 다량의 아마이드 반복단위를 포함하는 고분자 수지의 중합도가 떨어진다. 중량평균 분자량은 중합도와 비례 관계로, 중합도가 감소하면 고분자 수지의 중량평균 분자량 역시 감소한다.
고분자 수지의 중량평균 분자량이 200,000 미만인 경우, 중합도가 감소하고, 고분자 사슬의 말단기 수는 증가하여, 고분자 수지의 물성이 저하하게 된다. 반면에 중량평균 분자량이 500,000를 초과하는 고분자 수지를 제조하는 것은 공정상 어려움이 있다. 고분자 수지는 중합 시 중합점도를 관리하여 중량평균 분자량을 조절하는데, 수지의 중량평균 분자량이 500,000를 초과하는 경우, 중합 점도가 매우 높아 반응액의 흐름성이 저하되므로 제어 및 처리가 어려우며, 또한, 고분자 수지를 재용해 시 용매가 대량으로 필요하기 때문에 공정상 불리하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 필름은 광투과성을 갖는다. 또한, 광학 필름은 플렉서블 특성을 갖는다. 예를 들어, 광학 필름은 벤딩(bending) 특성, 폴딩(folding) 특성 및 롤러블(rollable) 특성을 갖는다. 광학 필름은 우수한 기계적 특성 및 광학적 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 필름은, 광학 필름이 표시패널을 보호하기 충분한 정도의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 필름은 10 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 필름은, 두께 50㎛를 기준으로, UV 분광광도계로 측정된 가시광선 영역에서 88% 이상의 평균 광투과도를 가질 수 있다.
광학 필름의 평균 광투과도는 Spectrophotometer (CM-3700D, KONICA MINOLTA)를 이용하여, 파장 360~740nm 에서 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 필름은, 50㎛ 두께를 기준으로, 0.5% 이하의 헤이즈를 가질 수 있다.
광학 필름의 헤이즈는 제조된 광학 필름을 50㎜ Х 50㎜로 잘라 MURAKAMI社의 헤이즈 미터(모델명: HM-150) 장비를 이용하여 ASTM D1003에 따라 5회 측정하여 그 평균 값을 광학 필름의 헤이즈로 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(200)의 일부에 대한 단면도이고, 도 3은 도 2의 "P" 부분에 대한 확대 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시장치(200)는 표시패널(501) 및 표시패널(501) 상의 광학 필름(100)을 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 표시패널(501)은 기판(510), 기판(510) 상의 박막 트랜지스터(TFT) 및 박막 트랜지스터(TFT)와 연결된 유기 발광 소자(570)를 포함한다. 유기 발광 소자(570)는 제1 전극(571), 제1 전극(571) 상의 유기 발광층(572) 및 유기 발광층(572) 상의 제2 전극(573)을 포함한다. 도 2 및 도 3에 개시된 표시장치(200)은 유기발광 표시장치이다.
기판(510)은 유리 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 구체적으로, 기판(510)은 고분자 수지 또는 광학 필름과 같은 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 도시되지 않았지만, 기판(510) 상에 버퍼층이 배치될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 기판(510) 상에 배치된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 반도체층(520), 반도체층(520)과 절연되어 반도체층(520)의 적어도 일부와 중첩하는 게이트 전극(530), 반도체층(520)과 연결된 소스 전극(541) 및 소스 전극(541)과 이격되어 반도체층(520)과 연결된 드레인 전극(542)을 포함한다.
도 3을 참조하면, 게이트 전극(530)과 반도체층(520) 사이에 게이트 절연막(535)이 배치된다. 게이트 전극(530) 상에 층간 절연막(551)이 배치되고, 층간 절연막(551) 상에 소스 전극(541) 및 소스 전극(541)이 배치될 수 있다.
평탄화막(552)은 박막 트랜지스터(TFT) 상에 배치되어 박막 트랜지스터(TFT)의 상부를 평탄화시킨다.
제1 전극(571)은 평탄화막(552) 상에 배치된다. 제1 전극(571)은 평탄화막(552)에 구비된 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)와 연결된다.
뱅크층(580)은 제1 전극(571)의 일부 및 평탄화막(552) 상에 배치되어 화소 영역 또는 발광 영역을 정의한다. 예를 들어, 뱅크층(580)이 복수의 화소들 사이의 경계 영역에 매트릭스 구조로 배치됨으로써, 뱅크층(580)에 의해 화소 영역이 정의될 수 있다.
유기 발광층(572)은 제1 전극(571) 상에 배치된다. 유기 발광층(572)은 뱅크층(580) 상에도 배치될 수 있다. 유기 발광층(572)은 하나의 발광층을 포함할 수도 있고, 상하로 적층된 2개의 발광층을 포함할 수도 있다. 이러한 유기 발광층(572)에서는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색을 갖는 광이 방출될 수 있으며, 백색(White) 광이 방출될 수도 있다.
제2 전극(573)은 유기 발광층(572) 상에 배치된다.
제1 전극(571), 유기 발광층(572) 및 제2 전극(573)이 적층되어 유기 발광 소자(270)가 이루어질 수 있다.
도시되지 않았지만, 유기 발광층(572)이 백색(White) 광을 발광하는 경우, 개별 화소는 유기 발광층(572)에서 방출되는 백색(White) 광을 파장 별로 필터링하기 위한 컬러 필터를 포함할 수 있다. 컬러 필터는 광의 이동경로 상에 형성된다.
제2 전극(573) 상에 박막 봉지층(590)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(590)은 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막이 교호적으로 배치될 수 있다.
이상 설명된 적층 구조를 갖는 표시패널(501) 상에 광학 필름(100)이 배치된다.
이하에서는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학 필름의 제조방법을 간략하게 설명한다.
본 발명의 광학 필름 제조방법은, 고분자 수지를 준비하는 단계; 고분자 수지를 용매에 용해하여 고분자 수지 용액을 제조하는 단계; 및 상기 고분자 수지 용액을 이용하여 광학 필름을 제조하는 단계;를 포함한다.
고분자 수지를 준비하는 단계는, 고분자 수지를 형성하기 위한 모노머들을 고분자 중합 반응(polymeriazation)하여 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 고분자 수지는 제1 디아민계 화합물, 제2 디아민계 화합물, 제1 디안하이드라이드계 화합물, 제2 디안하이드라이드계 화합물, 제1 디카르보닐계 화합물 및 제2 디카르보닐계 화합물을 포함하는 모노머 성분들로부터 제조될 수 있다. 본 발명은 모노머의 첨가 순서 및 방법에 의해 한정되지 않으나, 예를 들어, 제1 및 제2 디아민계 화합물이 용해되어 있는 용액에 제1 및 제2 디안하이드라이드계 화합물 및 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물계 화합물을 순서대로 첨가하여 중합 반응 시킬 수 있다. 또는, 랜덤성을 제거하기 위해 제1 디아민계 화합물, 제1 및 제2 디안하이드라이드계 화합물, 제2 디아민계 화합물, 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물, 순으로 첨가할 수도 있고, 제2 디아민계 화합물, 제1 및 제2 디안하이드라이드계 화합물, 제1 디아민계 화합물, 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물 순으로 첨가하여 중합 반응 시킬 수도 있다.
보다 구체적으로, 고분자 수지는 제1 디아민계 화합물, 제2 디아민계 화합물, 제1 및 제2 디안하이드라이드계 화합물 및 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물을 포함하는 모노머들의 고분자 중합 반응 및 이미드화에 의해 제조될 수 있다. 제1 및 제2 디아민계 화합물과 제1 및 제2 디안하이드라이드계 화합물을 포함하는 모노머들의 고분자 중합 반응 및 이미드화에 의해 이미드 반복단위가 제조될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 디아민계 화합물과 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물을 포함하는 모노머들의 고분자 중합 반응에 의해 아마이드 반복단위가 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고분자 수지는 이미드 반복단위와 아마이드 반복단위를 가질 수 있다.
이미드 반복단위 및 아마이드 반복단위는 각각 별개로 제조한 뒤 공중합할 수도 있고, 이미드 반복단위를 먼저 제조한 후 아마이드 반복단위 제조를 위해 디카르보닐계 화합물을 더 첨가할 수도 있으며, 아마이드 반복단위를 먼저 제조한 후 이미드 반복단위 제조를 위해 디안하이드라이드계 화합물을 더 첨가할 수도 있다. 본 발명의 고분자 수지는 반복단위의 제조 순서(모노머의 첨가 순서)에 의해 한정되지 않는다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물은, 제1 및 제2 디안하이드라이드계 화합물과 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물을 합한 몰(mol)량에 대하여 80 몰% 이상의 양으로 첨가될 수 있다. 그에 따라, 본원의 고분자 수지는, 80% 이상의 비율로 아마이드 반복단위를 포함하게 된다. 바람직하게, 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물은, 제1 및 제2 디안하이드라이드계 화합물과 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물을 합한 몰(mol)량에 대하여 95 몰% 이상의 양으로 첨가될 수도 있고, 더욱 바람직하게, 98 몰% 이상의 양으로 첨가될 수도 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제1 디아민계 화합물은 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘 (2,2'-Bis(trifluoromethyl)benzidine, TFDB)이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제2 디아민계 화합물은 방향족 디아민계 화합물을 포함한다. 이하, 중복을 피하기 위하여 이미 설명된 구성요소에 대한 설명은 생략된다.
제1 디아민계 화합물로 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘 (2,2'-Bis(trifluoromethyl)benzidine, TFDB)이 사용될 수 있고, 제2 디아민계 화합물로 상기 설명된 화학식 1의 방향족 디아민계 화합물들이 사용될 수 있으며, 제1 및 제2 디안하이드라이드계 화합물로 상기 설명된 화학식 2의 화합물들이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 디카르보닐계 화합물로 상기 설명된 화학식 3의 화합물들이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제2 디아민계 화합물의 방향족 디아민계 화합물은 설포닐기(sulfonyl), 카르보닐기(Carbonyl), 메틸렌기(Methylene), 프로필렌기(Propylene) 및 할로겐원소(Halogen)로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 작용기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제2 디아민계 화합물의 방향족 디아민계 화합물은, 비스(3-아미노페닐)술폰 (Bis(3-aminophenyl)sulfone, 3DDS), 비스(4-아미노페닐)술폰 (Bis(4-aminophenyl)sulfone, 4DDS), 3,3'-6F (2,2-Bis(3-aminophenyl)hexafluoropropane), 4,4'-6F (2,2-Bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane), MDA (4,4'-Methylenedianiline), 3,3'-CO (3-(Dimethylamino)benzophenone), 4,4'-CO (4-(Dimethylamino)benzophenone) 및 CIBZ (Tetrachloridebenzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제1 디아민계 화합물과 제2 디아민계 화합물의 첨가량 비율은 95:5 내지 50:50 일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 고분자 수지 용액을 제조하는 단계에서의 용매는, 예를 들어, 디메틸아세트아마이드(DMAc, N,N-dimethylacetamide), 디메틸포름아마이드(DMF, N,N-dimethylformamide), 메틸피롤리돈(NMP, 1-methyl-2-pyrrolidinone), m-크레졸(m-cresol), 테트라하이드로퓨란(THF, tetrahydrofuran), 클로로포름(Chloroform), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone, MEK) 등의 비양자성 극성 유기 용매 (aprotic solvent) 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 다른 용매가 사용될 수도 있다.
이하, 예시적인 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하 설명되는 제조예나 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
교반기, 질소주입장치, 적하깔때기, 온도조절기 및 냉각기를 부착한 500mL 반응기에 질소를 통과시키면서, DMAc(N,N-Dimethylacetamide) 313.34g을 채운 후, 반응기의 온도를 25 oC로 맞춘 후, 제1 디아민계 화합물로 TFDB 24.02g(0.075mol)을 용해하고, 제2 디아민계 화합물로 3DDS(Bis(3-aminophenyl)sulfone) 6.21g(0.025mol)을 추가로 용해하여 이 용액을 25 oC로 유지하였다. 디아민계 화합물이 용해된 후 여기에 6FDA 0.89g(0.002mol)을 첨가하고 2시간 동안 교반하여 6FDA를 완전히 용해시켰다. 반응기 온도를 10 oC로 내린 후 TPC(Terephthaloyl Chloride) 19.90g(0.098mol)을 첨가하고 1시간 동안 완전히 용해 및 반응 시킨 후 25 oC로 승온시켰다. 여기에 피리딘 0.35g, 아세틱 안하이드라이드 0.45g을 투입하여 80 oC에서 30분 교반 후, 과량의 메탄올을 적가하여 폴리아마이드-이미드계 파우더를 수득하였다. 파우더를 감압 필터하여 건조시킨 후 DMAc에 재용해시켜 고형분의 농도가 14 중량%인 고분자 수지 용액을 수득하였다.
얻어진 고분자 수지 용액을 캐스팅하였다. 캐스팅을 위해 캐스팅 기판이 사용된다. 캐스팅 기판의 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 캐스팅 기판으로, 유리 기판, 스테인레스(SUS) 기판, 테프론 기판 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐스팅 기판으로 유기 기판이 사용될 수 있다.
구체적으로, 얻어진 고분자 수지 용액을 유리 기판에 도포하여, 캐스팅하고 80 oC의 열풍으로 20분, 120 oC에서 20분 건조하여 필름을 제조한 후, 제조된 필름을 유리 기판에서 박리하여 프레임에 핀으로 고정하였다.
필름이 고정된 프레임을 오븐에 넣고 270 oC에서 등온 10분 열풍으로 건조하였다. 그 결과, 50㎛ 두께의 광학 필름이 완성되었다.
<실시예 2 내지 14>
실시예 1과 동일한 방법으로, 제1 디아민계 화합물의 첨가량, 제2 디아민계 화합물의 종류 및 첨가량, 디안하이드라이드계 화합물의 첨가량, 디카르보닐계 화합물의 종류 및 첨가량만 달리하여 실시예 2 내지 14의 광학 필름을 제조하였다.
실시예 1 내지 14의 구체적 제1 디아민계 화합물의 첨가량, 제2 디아민계 화합물의 종류 및 첨가량, 디안하이드라이드계 화합물의 첨가량, 디카르보닐계 화합물의 종류 및 첨가량은 하기 표 1과 같다.
<비교예 1 내지 3>
실시예 1과 동일한 방법으로, 제1 디아민계 화합물의 첨가량, 제2 디아민계 화합물의 첨가 여부, 종류 및 첨가량, 디안하이드라이드계 화합물의 첨가량, 디카르보닐계 화합물의 첨가량을 달리하여 비교예 1 내지 3의 광학 필름을 제조하였다.
비교예 1 내지 3의 구체적 제1 디아민계 화합물의 첨가량, 제2 디아민계 화합물의 첨가 여부, 종류 및 첨가량, 디안하이드라이드계 화합물의 첨가량, 디카르보닐계 화합물의 첨가량은 하기 표 1과 같다.
<비교예 4>
교반기, 질소주입장치, 적하깔때기, 온도조절기 및 냉각기를 부착한 500mL 반응기에 질소를 통과시키면서, DMAc(N,N-Dimethylacetamide) 313.34g을 채운 후, 반응기의 온도를 25 oC로 맞춘 후, 제1 디아민계 화합물로 TFDB 28.8207g(0.090mol)을 용해하고, 제2 디아민계 화합물로 4DDS(Bis(4-aminophenyl)sulfone) 2.483g(0.010mol)을 추가로 용해하여 이 용액을 25 oC로 유지하였다. 디아민계 화합물이 용해된 후 여기에 CBDA(Cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride) 5.8833g(0.030mol), 6FDA 2.2212g(0.005mol)을 첨가하고 2시간 동안 교반하여 CBDA 및 6FDA를 완전히 용해시켰다. 반응기 온도를 10 oC로 내린 후 TPC(Terephthaloyl Chloride) 13.1989g(0.065mol)을 첨가하고 1시간 동안 완전히 용해 및 반응 시킨 후 25 oC로 승온시켰다. 여기에 피리딘 0.35g, 아세틱 안하이드라이드 0.45g을 투입하여 80 oC에서 30분 교반 후, 과량의 메탄올을 적가하여 폴리아마이드-이미드계 파우더를 수득하였다. 파우더를 감압 필터하여 건조시킨 후 DMAc에 재용해시켜 고형분의 농도가 14 중량%인 고분자 수지 용액을 수득하였다.
얻어진 고분자 수지 용액을 캐스팅하였다. 캐스팅을 위해 캐스팅 기판이 사용된다. 캐스팅 기판의 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 캐스팅 기판으로, 유리 기판, 스테인레스(SUS) 기판, 테프론 기판 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐스팅 기판으로 유기 기판이 사용될 수 있다.
구체적으로, 얻어진 고분자 수지 용액을 유리 기판에 도포하여, 캐스팅하고 80 oC의 열풍으로 20분, 120 oC에서 20분 건조하여 필름을 제조한 후, 제조된 필름을 유리 기판에서 박리하여 프레임에 핀으로 고정하였다.
필름이 고정된 프레임을 오븐에 넣고 270 oC에서 등온 10분 열풍으로 건조하였다. 그 결과, 50㎛ 두께의 광학 필름이 완성되었다.
<비교예 5 및 6>
실시예 1과 동일한 방법으로, 제1 디아민계 화합물의 첨가량, 제2 디아민계 화합물의 첨가량, 디안하이드라이드계 화합물의 첨가량, 디카르보닐계 화합물의 첨가량을 달리하여 비교예 5 및 6의 광학 필름을 제조하였다.
비교예 5 및 6의 구체적 제1 디아민계 화합물의 첨가량, 제2 디아민계 화합물의 첨가량, 디안하이드라이드계 화합물의 첨가량, 디카르보닐계 화합물의 첨가량은 하기 표 1과 같다.
| 구분 | 제1 디아민계 화합물 및 첨가량 (몰%) |
제2 디아민계 화합물 및 첨가량 (몰%) |
디안하이드라이드계 화합물 및 첨가량 (몰%) |
디카르보닐계 화합물 및 첨가량 (몰%) |
필름 두께 (㎛) |
| 실시예 1 | TFDB: 75 | 3DDS: 25 | 6FDA: 2 | TPC: 98 | 50 |
| 실시예 2 | TFDB: 80 | 3DDS: 20 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 실시예 3 | TFDB: 75 | 3DDS: 25 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 실시예 4 | TFDB: 75 | 3DDS: 25 | 6FDA: 5 | BPDC: 95 | 80 |
| 실시예 5 | TFDB: 90 | 4DDS: 10 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 실시예 6 | TFDB: 85 | 4DDS: 15 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 실시예 7 | TFDB: 85 | 4DDS: 15 | 6FDA: 2 | TPC: 98 | 50 |
| 실시예 8 | TFDB: 90 | 4DDS: 10 | 6FDA: 10 | TPC: 90 | 50 |
| 실시예 9 | TFDB: 90 | 4DDS: 10 | 6FDA: 20 | TPC: 80 | 50 |
| 실시예 10 | TFDB: 75 | 3,3'-6F: 25 | 6FDA: 2 | TPC: 98 | 50 |
| 실시예 11 | TFDB: 90 | 4,4'-6F: 10 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 실시예 12 | TFDB: 50 | 3DDS: 50 | 6FDA: 20 | TPC: 80 | 50 |
| 실시예 13 | TFDB: 50 | 3DDS: 50 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 실시예 14 | TFDB: 95 | 4DDS: 5 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 비교예 1 | TFDB: 75 | pPDA: 25 | 6FDA: 2 | TPC: 98 | 제조 불가 |
| 비교예 2 | TFDB: 90 | 8FODA: 10 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 비교예 3 | TFDB: 100 | 없음 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 비교예 4 | TFDB: 90 | 4DDS: 10 | CBDA: 30, 6FDA: 5 | TPC: 65 | 80 |
| 비교예 5 | TFDB: 97 | 3DDS: 3 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
| 비교예 6 | TFDB: 45 | 3DDS: 55 | 6FDA: 5 | TPC: 95 | 50 |
TFDB: 2,2'-Bis(trifluoromethyl)benzidine3DDS: Bis(3-aminophenyl)sulfone
4DDS: Bis(4-aminophenyl)sulfone
3,3'-6F: 2,2-Bis(3-aminophenyl)hexafluoropropane
4,4'-6F: 2,2-Bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane
pPDA: para-Phenylene diamine
8FODA: Oxy-4,4
TPC: Terephthaloyl Chloride
BPDC: 4,4'-Biphenyl dicarbonyl Chloride
CBDA: Cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride
<측정예>
실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 고분자 수지 및 필름에 대하여 다음과 같은 측정을 실행하였다.
1) 고분자 수지의 중량평균 분자량: GPC(Alliance e2695/2414 RID, waters)를 이용하여, 하기의 조건에서 고분자 수지의 중량평균 분자량을 측정하였다.
디텍터: 2414 RID, waters
이동상: 10mM LiBr in DMAc
샘플농도: 0.25(w/w)% in DMAc
컬럼 및 디텍터 온도: 50
Flow Rate: 1.0ml/min
2) 모듈러스: 표준규격 ASTM D882에 따라, 만능인장시험기(예를 들어, INSTRON社)를 이용하여 하기의 조건으로 측정하였다.
-25oC/50RH%
-Road Cell 30KN, Grip 250N.
-시편 크기 10 X 50mm, 인장속도 25mm/min
3) 푸아송비: 광학 필름의 푸아송비는 표준규격 ASTM E-132에 따라 비접촉식(Video extensometer)으로 측정하였다. 구체적으로, 만능재료시험기(예를 들어, Instron社의 Instron 3367)를 이용하여 하기의 조건으로 측정하였다.
- 시험 속도: 10mm/min
- (25±2)oC/(45±5)%RH
4) 탄성변형 지수(E'): 광학 필름의 탄성변형 지수(E')는 하기 식 2로 산출할 수 있다.
[식 2]
탄성변형 지수(E') = E/(1-v2)
5) 황색도(Y.I.): 표준규격 ASTM E313으로 Spectrophotometer (CM-3700D, KONICA MINOLTA)를 이용하여 황색도를 측정하였다.
6) 폴딩 성능 파라미터: 광학 필름의 폴딩 성능 파라미터는 하기 식 1로 산출할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에서, R은 폴딩 시 폴딩 중심선에서의 광학 필름의 곡률 반경으로, 곡률 반경의 단위는 mm이고, d는 광학 필름의 두께로, 두께의 단위는 ㎛이며, E'는 탄성변형 지수이다. 다만, 상기 식 1에서, 곡률 반경 및 두께는 단위를 제외하고, 숫자만 대입한다.
7) 광투과도(%): Spectrophotometer (CM-3700D, KONICA MINOLTA)를 이용하여, 파장 360~740nm 에서의 평균 광학투과도를 측정하였다.
8) 헤이즈: 제조된 광학 필름을 50㎜ Х 50㎜로 잘라 MURAKAMI社의 헤이즈 미터(모델명: HM-150) 장비를 이용하여 ASTM D1003에 따라 5회 측정하여 그 평균 값을 헤이즈 값으로 하였다.
9) 폴딩 흔적: 광학 필름으로부터 임의로 취득한 100mm X 50mm 샘플을 하나의 절곡축을 중심으로 절곡 시험하였다. 절곡 시험은 100mm X 50mm 샘플을 굴곡반복평가기(YUASA社, DLDM111LHA)를 이용하여, 25 oC/50RH%에서 곡률 반경 2.0mm(직경 4.0mm), 60rpm의 속도로 200,000회 반복해서 절곡하여 절곡 시험 후, 절곡축을 중심으로 폴딩 흔적의 발생 여부를 분석하였다.
이때, 접힘자국의 명암(음영) 등을 더욱 선명히 하기 위한 분석방법을 필요로 할 수 있다. 일례로, 이미지화 방법으로서 필름 이물 검사방법을 사용하여 수행할 수 있다. 가급적 CCD 카메라 또는 육안으로 잡기 힘든 결함이나 눌린 자국, E는 소재와 같은 색의 이물질을 검출하도록, 반사식, 산란식, 투과식 등 여러 가지 검사법을 사용할 수 있으며, 측정기기가 아닌 검사(즉 판정) 기기인 것이 바람직하다.
구체적인 예로는 검사장치 + 제어 유닛(컨트롤러 박스 : 검사장치를 통해 들어온 레이저 데이터를 이미지 데이터화함) + 전용 PC(화상 PC: 전용 어플리케이션이 등록된 PC로 제어유닛(컨트롤러 박스)와의 연결 및 화상 처리가능 PC)의 3가지로 구성 가능할 수 있다. 즉, 측정/평가 조건을 설정하고, 이미지 파일로 전환한 다음 이미지/사진의 명도, 채도, 반사도 등을 분석하는 공지된 프로그램을 활용하여 분석/평가를 진행할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
측정결과는 다음 표 2 및 표 3과 같다.
| 구분 | 수지의 중량평균 분자량 | 곡률반경 (R) |
푸아송비 | 모듈러스 | 탄성변형 지수(E') (GPa) |
폴딩 성능 파라미터 (GPa) |
| 실시예 1 | 330,000 | 0.5 | 0.34 | 6.9 | 7.802 | 0.7430 |
| 실시예 2 | 347,000 | 0.5 | 0.34 | 6.7 | 7.576 | 0.7215 |
| 실시예 3 | 320,000 | 0.5 | 0.34 | 7.2 | 8.141 | 0.7753 |
| 실시예 4 | 310,000 | 0.5 | 0.34 | 6.6 | 7.463 | 1.1056 |
| 실시예 5 | 302,000 | 0.5 | 0.33 | 6.4 | 7.182 | 0.6840 |
| 실시예 6 | 305,000 | 0.5 | 0.33 | 6.6 | 7.407 | 0.7054 |
| 실시예 7 | 310,000 | 0.5 | 0.33 | 6.7 | 7.519 | 0.7161 |
| 실시예 8 | 297,000 | 0.5 | 0.33 | 6.5 | 7.294 | 0.6947 |
| 실시예 9 | 270,000 | 0.5 | 0.33 | 6.3 | 7.070 | 0.6733 |
| 실시예 10 | 250,000 | 0.5 | 0.35 | 6.7 | 7.635 | 0.7272 |
| 실시예 11 | 240,000 | 0.5 | 0.35 | 6.5 | 7.407 | 0.7055 |
| 실시예 12 | 220,000 | 0.5 | 0.34 | 6.1 | 6.897 | 0.6569 |
| 실시예 13 | 235,000 | 0.5 | 0.34 | 6.5 | 7.350 | 0.7000 |
| 실시예 14 | 295,000 | 0.5 | 0.33 | 6.2 | 6.958 | 0.6622 |
| 비교예 1 | 측정 불가 | 측정 불가 | 측정 불가 | 측정 불가 | 측정 불가 | 측정 불가 |
| 비교예 2 | 120,000 | 0.5 | 0.33 | 4.8 | 5.387 | 0.5130 |
| 비교예 3 | 440,000 | 0.5 | 0.32 | 4.9 | 5.459 | 0.5199 |
| 비교예 4 | 380,000 | 0.5 | 0.31 | 9.2 | 10.178 | 1.505 |
| 비교예 5 | 270,000 | 0.5 | 0.33 | 4.75 | 5.33 | 0.507 |
| 비교예 6 | 185,000 | 0.5 | 0.34 | 4.1 | 4.636 | 0.4412 |
| 구분 | 황색도(Y.I.) | 광투과도 (%) |
헤이즈 (%) |
폴딩 흔적 |
| 실시예 1 | 2.12 | 88.71 | 0.4 | X |
| 실시예 2 | 1.88 | 88.99 | 0.3 | X |
| 실시예 3 | 1.79 | 89.04 | 0.3 | X |
| 실시예 4 | 2.89 | 88.12 | 0.3 | X |
| 실시예 5 | 1.93 | 89.02 | 0.3 | X |
| 실시예 6 | 1.73 | 89.17 | 0.2 | X |
| 실시예 7 | 1.81 | 89.09 | 0.3 | X |
| 실시예 8 | 2.67 | 88.01 | 0.2 | X |
| 실시예 9 | 1.55 | 89.27 | 0.2 | X |
| 실시예 10 | 1.93 | 88.89 | 0.3 | X |
| 실시예 11 | 1.9 | 89.15 | 0.2 | X |
| 실시예 12 | 1.5 | 89.12 | 0.3 | X |
| 실시예 13 | 1.8 | 88.87 | 0.3 | X |
| 실시예 14 | 2.2 | 88.98 | 0.3 | X |
| 비교예 1 | 측정 불가 | 측정 불가 | 측정 불가 | 측정 불가 |
| 비교예 2 | 6.54 | 88.22 | 0.8 | △ |
| 비교예 3 | 27.9 | 58.4 | 49.6 | △ |
| 비교예 4 | 4.1 | 86.5 | 0.7 | O |
| 비교예 5 | 5.3 | 87 | 0.9 | △ |
| 비교예 6 | 6.7 | 85 | 1.2 | △ |
상기 표 2 및 3의 측정결과에 개시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 14는 높은 중량평균 분자량을 가지며, 황색도, 광투과도 및 헤이즈 모두 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예 1 내지 14는 폴딩 성능 파라미터가 모두 1.5 GPa 이하이고, 탄성변형 지수(E')가 5.5 GPa 이상으로, 절곡 시험 후에도 폴딩 흔적이 발생하지 않았다.
그러나, 비교예 1은 디카르보닐계 화합물의 겔화로 인하여 필름으로 제조가 불가능하였다. 비교예 2는 수지의 중량평균 분자량이 저조하였고, 황색도와 헤이즈가 높아서 시인성이 저조한 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 2는 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa 이하이지만, 탄성변형 지수(E')가 5.5 GPa 미만으로, 절곡 시험 후 약간의 폴딩 흔적이 발생하였다. 비교예 3은 수지의 중량평균 분자량은 크지만, 황색도 및 헤이즈가 현저히 높았으며, 광투과도가 현저히 떨어졌다. 또한, 비교예 3은 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa 이하이지만, 탄성변형 지수(E')가 5.5 GPa 미만으로, 절곡 시험 후 약간의 폴딩 흔적이 발생하였다. 비교예 4는 황색도 및 헤이즈가 높았으며, 광투과도가 낮고, 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa를 초과하였으며, 절곡 시험 후 폴딩 흔적이 심하게 발생하였다. 비교예 5는 황색도 및 헤이즈가 높고 광투과도가 낮아서 시인성이 저조한 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 5는 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa 이하이지만, 탄성변형 지수(E')가 5.5 GPa 미만으로, 절곡 시험 후 약간의 폴딩 흔적이 발생하였다. 비교예 6은 수지의 중량평균 분자량이 저조하였고, 황색도와 헤이즈가 높고 광투과도가 낮아서 시인성이 저조한 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 6는 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa 이하이지만, 탄성변형 지수(E')가 5.5 GPa 미만으로, 절곡 시험 후 약간의 폴딩 흔적이 발생하였다.
100: 광학 필름
200: 표시장치
501: 표시패널
200: 표시장치
501: 표시패널
Claims (14)
- 고분자 수지를 포함하고,
황색도가 3.0 이하이며,
하기 식 1로 산출되는 폴딩 성능 파라미터가 1.5 GPa 이하인,
광학 필름:
[식 1]
상기 식 1에서, R은 폴딩 시 폴딩 중심선에서의 광학 필름의 곡률 반경으로, 0.5 mm이고, d는 광학 필름의 두께로, 두께의 단위는 ㎛이며, E'는 하기 식 2로 산출되는 탄성변형 지수이다. 다만, 상기 식 1에서, 곡률 반경 및 두께는 단위를 제외하고, 숫자만 대입한다.
[식 2]
탄성변형 지수(E') = E/(1-v2)
상기 식 2에서, E는 광학 필름의 모듈러스(modulus)이고, 모듈러스의 단위는 GPa이며, v는 광학 필름의 푸아송비(Poisson's ratio)이다. - 제1항에 있어서,
상기 식 2로 산출되는 탄성변형 지수(E')는 5.5 이상인,
광학 필름 - 제1항에 있어서,
상기 고분자 수지는 이미드 반복단위 및 아마이드 반복단위를 포함하는,
광학 필름. - 제3항에 있어서,
상기 아마이드 반복단위는, 상기 이미드 반복단위 및 상기 아마이드 반복단위의 개수에 대하여 80% 이상의 비율로 포함되는,
광학 필름. - 제3항에 있어서,
상기 이미드 반복단위는 제1 반복단위 및 제2 반복단위를 포함하는,
광학 필름. - 제3항에 있어서,
상기 아마이드 반복단위는 제3 반복단위 및 제4 반복단위를 포함하는,
광학 필름. - 제5항에 있어서,
상기 제1 반복단위는 제1 디아민계 화합물과 제1 디안하이드라이드계 화합물이 중합 반응한 이미드 반복단위이고,
상기 제2 반복단위는 제2 디아민계 화합물과 제2 디안하이드라이드계 화합물이 중합 반응한 이미드 반복단위인,
광학 필름. - 제6항에 있어서,
상기 제3 반복단위는 제1 디아민계 화합물과 제1 디카르보닐계 화합물이 중합 반응한 아마이드 반복단위이고,
상기 제4 반복단위는 제2 디아민계 화합물과 제2 디카르보닐계 화합물이 중합 반응한 아마이드 반복단위인,
광학 필름. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 제1 디아민계 화합물은, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘 (2,2'-Bis(trifluoromethyl)benzidine, TFDB)인,
광학 필름. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 제2 디아민계 화합물은, 설포닐기(sulfonyl), 카르보닐기(Carbonyl), 메틸렌기(Methylene), 프로필렌기(Propylene) 및 할로겐원소(Halogen)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 포함하는 디아민계 화합물인,
광학 필름. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 제2 디아민계 화합물은, 비스(3-아미노페닐)술폰 (Bis(3-aminophenyl)sulfone, 3DDS), 비스(4-아미노페닐)술폰 (Bis(4-aminophenyl)sulfone, 4DDS), 2,2-비스(3-아미노페닐)헥사플루오로프로판 (2,2-Bis(3-aminophenyl)hexafluoropropane, 3,3'-6F), 2,2-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판 (2,2-Bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 4,4'-6F), 4,4'-메틸렌디아닐린 (4,4'-Methylenedianiline, MDA), 3,3'-디아미노벤조페논 (3,3'-Diaminobenzophenone), 4,4'-디아미노벤조페논 (4,4'-Diaminobenzophenone) 및 테트라클로라이드벤지딘 (Tetrachloridebenzidine, CIBZ)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는,
광학 필름. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
중합 반응한 제1 디아민계 화합물과 제2 디아민계 화합물의 몰 비율은 95:5 내지 50:50인,
광학 필름. - 제1항에 있어서,
상기 고분자 수지는, 200,000 내지 500,000의 중량평균 분자량(weight-average molecular weight, Mw)을 가지는,
광학 필름. - 표시패널; 및
상기 표시패널 상에 배치된, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 광학 필름;
을 포함하는, 표시장치.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP21950296.0A EP4324870A1 (en) | 2021-07-14 | 2021-12-24 | Optical film having excellent folding performance and display device comprising same |
| TW110148690A TW202302717A (zh) | 2021-07-14 | 2021-12-24 | 具有改良折疊後恢復力的光學膜以及包括其之顯示元件 |
| CN202180100358.XA CN117616072A (zh) | 2021-07-14 | 2021-12-24 | 具有优异的折叠性能的光学膜和包括该光学膜的显示装置 |
| TW112118546A TW202334285A (zh) | 2021-07-14 | 2021-12-24 | 具有改良折疊後恢復力的光學膜以及包括其之顯示元件 |
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Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20210092397 | 2021-07-14 | ||
| KR1020210092397 | 2021-07-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210186219A KR20230011842A (ko) | 2021-07-14 | 2021-12-23 | 폴딩 성능이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 표시장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230011842A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024071896A1 (ko) * | 2022-09-26 | 2024-04-04 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 강성이 개선된 광학 필름 및 이를 포함하는 표시장치 |
-
2021
- 2021-12-23 KR KR1020210186219A patent/KR20230011842A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024071896A1 (ko) * | 2022-09-26 | 2024-04-04 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 강성이 개선된 광학 필름 및 이를 포함하는 표시장치 |
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