CN117063096A - 光学膜、以及使用了该光学膜的显示部件和显示装置 - Google Patents

光学膜、以及使用了该光学膜的显示部件和显示装置 Download PDF

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Abstract

提供兼具高弯曲性和高硬度、卷曲减少了的光学膜。一种光学膜，其为在聚酰亚胺的基材上层叠有硬涂层的光学膜，硬涂层由具有阳离子聚合性的有机官能团的聚硅氧烷的固化膜构成，当将光学膜切割成具有平行于流动方向的长度50mm的短边、和平行于与流动方向正交的宽度方向的长度150mm的长边的长方形，并将切割后的样品载置在平坦面上时，一条短边的两端间的距离和另一条短边的两端间的距离的平均值为18mm以上。

Description

光学膜、以及使用了该光学膜的显示部件和显示装置
技术领域
本发明涉及画面保护用的光学膜、以及使用了该光学膜的显示部件和显示装置。
背景技术
作为智能手机等的便携终端，在显示画面上设置有保护用的保护玻璃(coverglass)。例如，专利文献1中记载了对铝硅酸盐玻璃等基板实施化学强化处理而构成的板厚0.3～1.5mm的保护玻璃。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5881414号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，为了兼顾显示画面的大型化和设备尺寸的小型化，开发了能够折叠显示画面而构成的便携终端。在能够折叠显示画面的情况下，构成显示装置的各部件需要能够折弯。因此，作为代替设置在最表面的保护玻璃的部件，研究了各种以树脂膜作为基材的保护膜。
树脂膜虽然具有弯曲性，但是表面硬度比玻璃差，因此需要通过在树脂膜的表面设置硬涂层来弥补硬度。然而，为了兼顾可折叠显示装置所要求的弯曲性和作为保护膜所要求的硬度，还有进一步研究的余地。另外，在基材上设置了硬涂层等固化树脂层而得的膜容易卷曲。为了不损害膜制造时的机械适应性和后段工序中的加工性，期望卷曲减小。
因此，本发明的目的在于提供兼具高弯曲性和高硬度、卷曲减少了的光学膜。
用于解决课题的手段
本发明是在聚酰亚胺的基材上层叠有硬涂层的光学膜，硬涂层由具有阳离子聚合性的有机官能团的聚硅氧烷的固化膜构成，当将光学膜切割成具有平行于流动方向的长度50mm的短边、和平行于与流动方向正交的宽度方向的长度150mm的长边的长方形，并将切割后的样品载置在平坦面上时，一条短边的两端间的距离和另一条短边的两端间的距离的平均值为18mm以上。
另外，本发明涉及的显示部件和显示装置具备上述的光学膜。
发明的效果
根据本发明，能够提供兼具高弯曲性和高硬度、卷曲减少了的光学膜。
附图说明
[图1]图1为示出实施方式涉及的显示装置的示意性构成的剖面图。
[图2]图2为示出图1所示的光学膜的层构成的剖面图。
[图3]图3为光学膜的卷曲测定方法的说明图。
具体实施方式
图1为示出实施方式涉及的显示装置的示意性构成的剖面图，图2为示出图1所示的光学膜的层构成的剖面图。
显示装置10在显示面板4的显示面侧依次具备圆偏光板3、树脂膜2以及光学膜1。作为显示面板4，可以优选使用有机EL面板或Micro LED等自发光型的面板。圆偏光板3由线偏光板和1/4波长板构成，是为了抑制入射到显示面板4的外部光的反射而设置的。树脂膜2例如是为了提高显示装置10的表面的硬度而设置的。对树脂膜2的材料没有特别地限定，例如可以优选使用聚酰亚胺。但是，也可以省略树脂膜2。
构成显示装置10的显示面板4、圆偏光板3、树脂膜2以及光学膜1均以树脂膜作为基材而构成，显示装置10能够折弯。通过将可折弯的显示装置10经由铰链(hinge)安装在可折叠地构成的主体部上，能够构成可折叠的便携终端。
光学膜1是设置在显示装置10的最表面的保护膜，以代替保护玻璃的功能。如图2所示，光学膜1通过在基材5的一个面上层叠硬涂层6而构成，具有弯曲性。
基材5是透明的聚酰亚胺的膜，由于聚酰亚胺的优异的机械强度，因此对反复的折弯具有耐久性。对基材5的厚度没有特别地限定，优选设为20～80μm。
硬涂层6是用于对光学膜1赋予硬度的功能层。硬涂层6由使具有阳离子性聚合性有机官能团和硅氧烷键的聚硅氧烷阳离子聚合而成的固化膜构成。本实施方式涉及的光学膜1用作可折弯的显示装置10的保护膜，因此硬涂层6需要硬度和弯曲性这两者。
这里，在由聚合性的有机化合物形成硬涂层的情况下，能够得到具有弯曲性的光学膜，但是硬涂层的硬度容易不足。当为了弥补硬度而使硬涂层的膜厚变厚时，折弯时硬涂层容易破裂，弯曲性降低，除此以外，所得的光学膜的卷曲变大，在光学膜的制造工序中产生不良状况的可能性变高。因此，在由聚合性的有机化合物形成硬涂层的情况下，难以得到兼具表面硬度、弯曲性及低卷曲性的光学膜。另外，在由无机化合物形成硬涂层的情况下，表面硬度变高，但是硬涂层容易破裂，无法得到弯曲性。
在本实施方式中，由具有阳离子聚合性的有机官能团和硅氧烷键的有机无机复合材料形成硬涂层6，因此通过有机官能团彼此聚合而成的有机结构部分来表现出弯曲所需的柔软性，并且通过由硅氧烷键构成的无机结构部分来表现出作为保护膜所需的硬度。
聚硅氧烷是以硅氧烷键为骨架的低聚物，作为构成单元，有在硅原子上键合了3个有机官能团的M单元、在硅原子上键合了2个有机官能团的D单元、在硅原子上键合了1个有机官能团的T单元、没有有机官能团键合在硅原子上的Q单元。作为本实施方式涉及的硬涂层6的形成材料，例如可以使用包含T单元的网状结构的聚硅氧烷。作为聚硅氧烷所具有的阳离子聚合性的有机官能团，例如可以列举出：3-环氧丙氧基丙基等缩水甘油基、2-(3,4环氧)环己基乙基等脂环式环氧基等环状醚基或乙烯基。
硬涂层6可以通过以下方式形成：将包含具有阳离子聚合性的有机官能团的聚硅氧烷和热阳离子聚合引发剂或光阳离子聚合引发剂的涂液涂布在聚酰亚胺的基材5上，通过进行加热或光(紫外线)照射使涂膜固化。根据需要，可以在硬涂层形成用涂液中配合溶剂、固化促进剂、其他添加剂。在自由基聚合中由于聚合反应快速进行，因此随着涂膜的固化容易发生卷曲。当光学膜1的卷曲过大时，光学膜的制造工序中的机械适应性劣化，有可能产生断裂等不良状况。另外，当光学膜1的卷曲过大时，向圆偏光板粘贴时也有可能会产生问题。在通过阳离子聚合使硬涂层6固化的情况下，虽然聚合反应的进行缓慢，但是可以抑制卷曲。
图3为光学膜的卷曲测定方法的说明图。
首先，将本实施方式涉及的光学膜1切割成具有平行于流动方向(MD方向)的长度50mm的短边、和平行于与流动方向正交的宽度方向(TD)的长度150mm的长边的长方形。接着，如图3所示，将切割后的样品载置在平坦面上(铺在平坦的工作台上的干净纸(cleanpaper)上)。在本实施方式涉及的光学膜1中，一条短边的两端间的距离A和另一条短边的两端间的距离B的平均值为18mm以上。如果距离A和B的平均值为18mm以上，则抑制了卷曲，可以减少光学膜1的制造工序和显示装置10的制造工序中的卷曲的影响。当距离A和B的平均值低于18mm时，卷曲大到切割后的样品卷成筒状的程度，光学膜1的制造工序和显示装置10的制造工序中的机械适应性劣化。
硬涂层6的厚度(固化后)优选为5～30μm。当硬涂层6的厚度低于5μm时，表面硬度有可能不足。另外，当硬涂层6的厚度超过30μm时，由于反复进行光学膜1的折弯，因此硬涂层6容易破裂，弯曲性有可能劣化。因此，在兼具表面硬度和弯曲性的基础上，优选将硬涂层6的厚度设在上述范围内。
本实施方式涉及的光学膜1在聚酰亚胺的基材5上具备兼具来自有机官能团的构成单元和由硅氧烷键构成的无机构成单元的硬涂层6，因此硬涂层6具有来自有机构成单元的柔软性和来自无机构成单元的表面硬度。因此，本实施方式涉及的光学膜1适合作为具有可折叠的显示画面的显示装置(便携终端)的保护膜。
需要说明的是，本实施方式涉及的光学膜1也可以构成用于构成显示装置的显示部件。作为显示部件的例子，可以列举出：在光学膜1的基材5的背面(与硬涂层6相反一侧的面)层叠粘着剂而得的构成、在光学膜1的基材5的背面粘贴其他树脂膜而得的构成、以及在光学膜1的基材5的背面侧粘贴圆偏光板而得的构成等。
实施例
以下，对具体实施本发明的实施例进行说明。
(材料)
使用厚度50μm的聚酰亚胺膜作为基材。另外，作为硬涂层形成用涂液，使用了以下的组合物。
＜硬涂层形成用涂液1：有机化合物系＞
在含有30质量份的氨基甲酸酯丙烯酸酯、9质量份的碳酸二甲酯、9质量份的丙烯酸酯化合物的主剂中，混合2质量份的自由基聚合引发剂、50质量份的溶剂(乙酸甲酯、碳酸二甲酯(DMC)、甲基异丁基酮(MIBK)、聚乙二醇单甲醚(PGME)的混合溶剂)，从而制备了硬涂层形成用涂液1。
＜硬涂层形成用涂液2：无机化合物系＞
在含有28质量份的氨基甲酸酯丙烯酸酯、20质量份的二氧化硅/氧化铝等无机分散液的主剂中，混合2质量份的自由基聚合引发剂、50质量份的溶剂(乙酸甲酯、DMC、MIBK的混合溶剂)，从而制备了硬涂层形成用涂液2。
＜硬涂层形成用涂液3：有机无机复合化合物系＞
混合48质量份的以每1个硅原子具有2-(3,4环氧)环己基乙基的T单元为构成单元的聚硅氧烷、2质量份的自由基聚合引发剂、50质量份的溶剂(乙酸乙酯、MIBK的混合溶剂)，从而制备了硬涂层形成用涂液3。
＜硬涂层形成用涂液4：有机无机复合化合物系＞
混合48质量份的以每1个硅原子具有2-(3,4环氧)环己基乙基的T单元为构成单元的聚硅氧烷、2质量份的阳离子聚合引发剂、50质量份的溶剂(乙酸乙酯、MIBK的混合溶剂)，从而制备了硬涂层形成用涂液4。
(实施例1～3)
使用棒涂机，在基材的一个面上，以固化后的硬涂层成为表1所记载的厚度的膜厚涂布表1所示的硬涂层形成用涂液。在干燥炉中，在40～100℃干燥涂膜30～60秒，以除去溶剂。然后，照射紫外线以使涂膜固化，然后在100℃进行2小时加热(后加热处理)，从而制作了实施例1～3涉及的光学膜。
(比较例1～6)
在利用紫外线照射使涂膜固化后不进行后加热处理，除此以外，进行与实施例1～3同样的步骤，制作了比较例1～6涉及的光学膜。
对于实施例1～3和比较例1～6涉及的光学膜，评价了铅笔硬度、弯曲性及卷曲。评价方法和评价基准如下所述。
＜铅笔硬度＞
基于JIS K5600(4.9N载荷)，使用铅笔划痕试验机(HA-301、Tester产业株式会社)，测定硬涂层表面的铅笔硬度。将测定的铅笔硬度为7H以上的情况判定为表面硬度充分。
＜弯曲性＞
弯曲性使用Yuasa System机器株式会社制U字型无负荷弯曲试验机来评价。将切割成80mm(流动方向)×30mm(宽度方向)的光学膜的样品安装在测定夹具上，将硬涂层作为内侧进行20万次的反复折弯试验。试验后，通过目视和显微镜观察弯曲的部分，将硬涂层没有外观上的变化的情况设为OK，将观察到裂纹等破坏部位的情况设为NG。
＜卷曲＞
将光学膜切割成50mm(流动方向)×150mm(宽度方向)，并将切割后的样品载置在铺在平坦的工作台上的干净纸上(参照图3)。测定所载置的样品的一条短边的两端间的距离A和另一条短边的两端间的距离B，将距离A和B的平均值作为卷曲的评价值。将卷曲的评价值为18mm以上的情况判定为卷曲被抑制。需要说明的是，在卷曲大、样品卷成筒状的情况下，将卷成筒状的样品的直径作为评价值。
表1一并示出实施例1～3和比较例1～6中的硬涂层的材料、固化方法、硬涂层的厚度和铅笔硬度、弯曲性及卷曲的评价值。
[表1]
实施例1～3涉及的光学膜的表面硬度和弯曲性优异，并且具有适合于可折叠的显示装置的保护膜的性能。另外，可以确认，实施例1～3涉及的光学膜几乎没有卷曲，制造工序中的机械适应性也优异。
与此相对，与实施例1～3相比，比较例1和2涉及的光学膜的表面硬度差。另外，根据比较例1和2的对比可知，如果使以有机化合物为材料的硬涂层的厚度变厚，则可以提高铅笔硬度，但是弯曲性降低，卷曲也会劣化。
另外，比较例3和4涉及的光学膜通过使用无机化合物形成硬涂层而具有与实施例同等程度的高表面硬度，但是弯曲性不充分，卷曲也变大。
比较例5和6涉及的光学膜使用了与实施例相同的有机无机复合材料(聚硅氧烷)，但是由于通过自由基聚合使硬涂层固化，因此随着固化快速进行，卷曲变大。
工业实用性
本发明可以用作设置在显示装置的最表面的保护用的光学膜，特别适合作为具有可折叠的显示画面的显示装置的光学膜。
符号的说明
1 光学膜
2 树脂膜
3 圆偏光板
4 显示面板
5 基材
6 硬涂层

Claims (6)

1.一种光学膜，其为在聚酰亚胺的基材上层叠有硬涂层的光学膜，其中，
所述硬涂层由具有阳离子聚合性的有机官能团的聚硅氧烷的固化膜构成，
当将所述光学膜切割成具有平行于流动方向的长度50mm的短边、和平行于与流动方向正交的宽度方向的长度150mm的长边的长方形，并将切割后的样品载置在平坦面上时，一条短边的两端间的距离和另一条短边的两端间的距离的平均值为18mm以上。
2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，
所述有机官能团包含环氧基。
3.根据权利要求1或2所述的光学膜，其中，
所述基材的厚度为20～80μm，
所述硬涂层的厚度为5～30μm。
4.一种显示部件，具有权利要求1至3中任一项所述的光学膜。
5.一种显示装置，其在显示面板上设置有圆偏光板、和权利要求1至3中任一项所述的光学膜。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，
在所述圆偏光板与所述光学膜之间进一步设置树脂膜。
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