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KR-20260060905-A - POLYAMIDE-IMIDE-BASED FILM, PREPARATION METHOD THEREOF, AND COVER WINDOW AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME

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Abstract

구현예는 필름이 불소 원자를 함유하지 않는 폴리아마이드-이미드계 중합체를 포함하고, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 모듈러스가 5 GPa 이상으로써, 광학적 특성, 기계적 특성 및 자외선 차단율이 우수한 폴리아마이드-이미드계 필름, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 커버 윈도우 및 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.

Inventors

  • 이진우
  • 이진용
  • 서윤희
  • 정다우
  • 송기윤

Assignees

  • 마이크로웍스솔루션즈 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (14)

  1. 불소 원자를 함유하지 않는 폴리아마이드-이미드계 중합체를 포함하고, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 모듈러스가 5 GPa 이상인, 폴리아마이드-이미드계 필름.
  2. 제1항에 있어서, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 380 nm 파장에서의 투과도가 3% 이하인, 폴리아마이드-이미드계 필름.
  3. 제1항에 있어서, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 가시광선 파장 영역에서 측정된 전광선 투과도가 80% 이상이고, 헤이즈가 1% 이하이고, 황색도가 5 이하인, 폴리아마이드-이미드계 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리아마이드-이미드계 중합체는 이미드계 반복단위 및 아마이드계 반복단위를 2:98 내지 40:60의 몰비로 포함하는, 폴리아마이드-이미드계 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리아마이드-이미드계 중합체는 디아민 화합물, 디안하이드라이드 화합물 및 디카르보닐 화합물의 중합체이며, 상기 디아민 화합물은 하기 화학식 1로 표시되고, 상기 디안하이드라이드 화합물은 하기 화학식 2로 표시되고, 상기 디카르보닐 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는, 폴리아마이드-이미드계 필름: <화학식 1> <화학식 2> <화학식 3> 상기 화학식 1 내지 3에서, E 및 J는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 2가의 C 6 -C 30 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 2가의 C 4 -C 30 헤테로 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 2가의 C 6 -C 30 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 2가의 C 4 -C 30 헤테로 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C 1 -C 30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C 2 -C 30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C 2 -C 30 알키닐렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -CH(OH)-, -S(=O) 2 -, -Si(CH 3 ) 2 - 및 -C(CH 3 ) 2 - 중에서 선택되고, e 및 j는 서로 독립적으로 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고, e가 2 이상일 경우, 2 이상의 E는 서로 동일하거나 상이하고, j가 2 이상일 경우, 2 이상의 J는 서로 동일하거나 상이하고, G는 치환 또는 비치환된 4가의 C 4 -C 30 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 4가의 C 4 -C 30 헤테로 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 4가의 C 6 -C 30 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 4가의 C 4 -C 30 헤테로 방향족 고리기이고, 상기 지방족 고리기, 상기 헤테로 지방족 고리기, 상기 방향족 고리기 또는 상기 헤테로 방향족 고리기가 단독으로 존재하거나, 서로 접합되어 축합고리를 형성하거나, 치환 또는 비치환된 C 1 -C 30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C 2 -C 30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C 2 -C 30 알키닐렌기, -O-, -S-, -C(=O)-, -CH(OH)-, -S(=O) 2 -, Si(CH 3 ) 2 - 및 -C(CH 3 ) 2 - 중에서 선택된 연결기에 의해 연결되어 있고, X는 할로겐 원자이다.
  6. 제5항에 있어서, 상기 디아민 화합물은 2,2'-디메틸벤지딘(m-Tolidine)을 포함하는, 폴리아마이드-이미드계 필름.
  7. 제5항에 있어서, 상기 디안하이드라이드 화합물은 1,2,3,4-사이클로부탄테트라카복실릭산 디안하이드라이드(CBDA)를 포함하는, 폴리아마이드-이미드계 필름.
  8. 제1항에 있어서, 상기 폴리아마이드-이미드계 중합체는 이미드계 반복단위, 제1 아마이드계 반복단위 및 제2 아마이드계 반복단위를 포함하고, 상기 이미드계 반복단위, 상기 제1 아마이드계 반복단위 및 상기 제2 아마이드계 반복단위의 합을 100 몰%로 할 때, 상기 제1 아마이드계 반복단위의 몰비가 70 몰% 이하인, 폴리아마이드-이미드계 필름.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 아마이드계 반복단위는 제1 디카르보닐 화합물로부터 유래되고, 상기 제2 아마이드계 반복단위는 제2 디카르보닐 화합물로부터 유래되며, 상기 제1 디카르보닐 화합물 내의 2개의 카르보닐기 사이의 각도는 상기 제2 디카르보닐 화합물 내의 2개의 카르보닐기 사이의 각도보다 큰, 폴리아마이드-이미드계 필름.
  10. 제1항에 있어서, 필름의 연필 경도가 HB 이상인, 폴리아마이드-이미드계 필름.
  11. 폴리아마이드-이미드계 필름 및 기능층을 포함하고, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름이 불소 원자를 함유하지 않는 폴리아마이드-이미드계 중합체를 포함하고, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 모듈러스가 5 GPa 이상인, 디스플레이 장치용 커버 윈도우.
  12. 표시부; 및 상기 표시부 상에 배치된 커버 윈도우;를 포함하며, 상기 커버 윈도우가 폴리아마이드-이미드계 필름 및 기능층을 포함하고, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름이 불소 원자를 함유하지 않는 폴리아마이드-이미드계 중합체를 포함하고, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 모듈러스가 5 GPa 이상인, 디스플레이 장치.
  13. 유기 용매 상에서 디아민 화합물, 디안하이드라이드 화합물 및 디카르보닐 화합물을 중합하여 폴리아마이드-이미드계 중합체 용액을 제조하는 단계; 상기 용액을 캐스팅한 후 건조하여 겔 시트를 제조하는 단계; 및 상기 겔 시트를 열처리하는 단계;를 포함하는, 제1항의 폴리아마이드-이미드계 필름의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 중합체 용액을 제조하는 단계가 상기 중합체 용액의 점도를 상온에서 100,000 cps 내지 500,000 cps로 조절하는 단계를 포함하는, 폴리아마이드-이미드계 필름의 제조방법.

Description

폴리아마이드-이미드계 필름, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 커버 윈도우 및 디스플레이 장치{POLYAMIDE-IMIDE-BASED FILM, PREPARATION METHOD THEREOF, AND COVER WINDOW AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME} 구현예는 폴리아마이드-이미드계 필름, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 커버 윈도우 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. 폴리(아마이드-이미드)(poly(amide-imide), PAI) 등과 같은 폴리이미드계 수지는 마찰, 열, 및 화학적인 저항력이 뛰어나, 1차 전기 절연재, 코팅제, 접착제, 압출용 수지, 내열도료, 내열판, 내열접착제, 내열섬유 및 내열필름 등에 응용된다. 폴리이미드는 다양한 분야에서 활용되고 있다. 예를 들어, 폴리이미드는 분말 형태로 만들어져 금속 또는 자석 와이어 등의 코팅제로 사용되며 용도에 따라 다른 첨가제와 혼합하여 사용된다. 또한 폴리이미드는 주방 조리기구에 코팅을 하는 데에도 사용되고, 내열성과 내화학성의 특징이 있어 가스 분리에 사용하는 멤브레인으로도 사용되며, 천연가스 유정에서 이산화탄소, 황화수소 및 불순물과 같은 오염물을 여과하는 장치에도 사용된다. 최근에는 폴리이미드를 필름화함으로써, 보다 저렴하면서도 광학적, 기계적 및 열적 특성이 우수한 폴리이미드계 필름이 개발되고 있다. 이러한 폴리이미드계 필름은 유기 발광 다이오드(OLED; organic light-emitting diode) 또는 액정 디스플레이(LCD; liquid-crystal display) 등의 디스플레이 소재에 적용 가능하며, 위상차 물성 구현시 반사방지 필름, 보상필름 또는 위상차 필름에 적용 가능하다. 그러나, 종래의 폴리이미드계 필름, 구체적으로, 종래의 폴리아마이드-이미드계 필름은 폴리아마이드-이미드계 중합체가 환경 규제의 대상이 될 수 있는 불소 원자를 필수로 포함한다는 문제가 있다. 따라서, 폴리아마이드-이미드계 중합체가 불소 원자를 포함하지 않으면서도, 우수한 광학적 특성 및 기계적 특성을 갖는 폴리아마이드-이미드계 필름 개발에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 도 1은 일 구현예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 분해도이다. 도 2는 일 구현예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 사시도이다. 도 3은 일 구현예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다. 도 4는 일 구현예에 따른 폴리아마이드-이미드계 필름의 제조방법의 개략적인 순서도를 나타낸 것이다. 이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구현예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 구현예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 명세서에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다. 본 명세서에서 각 필름, 윈도우, 패널, 또는 층 등이 각 필름, 윈도우, 패널, 또는 층 등의 "상(on)" 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상/하에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다. 또한, 본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 “약”이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다. 본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용되는 것이고, 상기 구성 요소들은 상기 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 명세서에서 “치환된”이라는 것은 특별한 기재가 없는 한, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 에스테르기, 케톤기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 아릴기 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 치환기로 치환된 것을 의미하고, 상기 열거된 치환기들은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다. 폴리아마이드-이미드계 필름 구현예는 황색도, 헤이즈 등의 광학적 특성뿐만 아니라, 기계적 특성 및 자외선 차단율이 우수한 폴리아마이드-이미드계 필름을 제공한다. 구현예에 따른 폴리아마이드-이미드계 필름은, 불소 원자를 함유하지 않는 폴리아마이드-이미드계 중합체를 포함하고, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 모듈러스가 5 GPa 이상이다. 구체적으로, 상기 폴리아마이드-이미드계 중합체는 주사전자현미경-에너지 분산 X선 분광(scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy, SEM-EDS) 분석 시, 불소 원자가 검출되지 않을 수 있다. 예를 들어, 폴리아마이드-이미드계 중합체는 Bruker 社의 FlatQUAD XFlash150 장비를 사용하여 SEM-EDS 분석 시, 불소 원자가 검출되지 않을 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름은 불소 원자를 실질적으로 함유하지 않을 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름은 불소 원자를 500 ppm 이하로 함유할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름은 불소 원자를 400 ppm 이하, 300 ppm 이하, 200 ppm 이하, 100 ppm 이하 또는 50 ppm 이하로 함유할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름은 불소 원자를 함유하지 않을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구현예에 따른 폴리아마이드-이미드계 필름 및/또는 폴리아마이드-이미드계 중합체가 불소 원자를 함유하지 않거나 상술한 범위로 함유하는 경우, 필름에 포함되는 유해 물질을 최소화하여 친환경 필름의 제공이 가능하고, 화학적 안정성이 개선되어 필름의 수명이 향상될 수 있으며, 불소와 관련된 환경규제(PFAS)로부터 자유로울 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름은, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 모듈러스가 5.2 GPa 이상, 5.3 GPa 이상, 5.4 GPa 이상, 5.5 GPa 이상, 5.6 GPa 이상, 5.7 GPa 이상, 5.8 GPa 이상, 5.9 GPa 이상, 또는 6 GPa일 수 있고, 모듈러스가 8 GPa 이하, 7.5 GPa 이하, 또는 7 GPa 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름은, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 모듈러스가 5 내지 8 GPa, 5 내지 7 GPa, 5.4 내지 8 GPa, 5.4 내지 7 GPa, 6 내지 8 GPa, 또는 6 내지 7 GPa일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 모듈러스는 샘플의 주 수축 방향과 직교된 방향으로 10 cm 이상 및 주 수축 방향으로 10 mm로 자르고, 10 cm 간격의 클립에 장착한 후 상온에서 파단이 일어날 때까지 10 mm/min 속도로 신장하면서 스트레스-스트레인 곡선을 얻고, 상기 스트레스-스트레인 곡선에 있어서, 초기 변형에 대한 하중의 기울기를 모듈러스(GPa)로 하여 측정된 값일 수 있다. 예를 들어, 상기 모듈러스는 인스트론사의 만능시험기 UTM 5566A를 이용하여 측정될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구현예에 따른 폴리아마이드-이미드계 필름의 모듈러스가 상기 범위를 만족하는 경우, 폴리아마이드-이미드계 필름의 기계적 강도 및 내구성이 향상되고, 필름의 내열성이 개선되며, 커버 윈도우 등 전자기기 부품에 사용되기에 적합할 수 있다. 반면, 구현예에 따른 폴리아마이드-이미드계 필름의 모듈러스가 상기 범위를 만족하지 못하는 경우, 열 또는 외부 힘에 의하여 필름이 변형되거나, 가공 시의 성형성이 저하될 가능성이 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름은, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 380 nm 파장에서의 투과도가 3% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름은, 필름의 두께 50 ㎛를 기준으로, 380 nm 파장에서의 투과도가 2.5% 이하, 2.3% 이하, 2% 이하, 1.7% 이하, 1.5% 이하, 1% 이하, 0.7% 이하, 0.5% 이하, 0.4% 이하, 0.35% 이하 또는 0.3% 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 380 nm 파장에서의 투과도는 JASCO사의 자외선/가시광선/근적외선 분광광도계 V-670를 이용하여 측정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구현예에 따른 폴리아마이드-이미드계 필름의 380 nm 파장에서의 투과도가 상기 범위를 만족하는 경우, 자외선 차단율이 높아져 필름의 광학적 안정성이 향상되고, 필름이 자외선에 민감한 전자기기 부품 및 디스플레이의 보호에 적합하게 사용될 수 있다. 반면, 구현예에 따른 폴리아마이드-이미드계 필름의 380 nm 파장에서의 투과도가 상기 범위를 만족하지 못하는 경우, 자외선에 의한 소재의 변색 및 물성 저하가 발생할 가능성이 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름은, 자외선 차단제를 포함하지 않을 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 폴리아마이드-이미드계 필름의 가시광선 파장 영역에서 측정된 전광선 투과도는 78% 이상, 또는 80% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 전광선 투과도는 82% 이상, 84% 이상,