JP2017203159A - 光学フィルム、これを備えたフレキシブルデバイス部材、及び樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]樹脂と、走査型電子顕微鏡の画像解析により測定される平均一次粒子径が21nm以上40nm以下であるシリカ微粒子と、を含み、前記シリカ微粒子の含有量が、前記樹脂及び前記シリカ微粒子の合計の含有量を基準として15質量%以上80質量%以下である、光学フィルム。
[2]前記樹脂がポリイミド系高分子を含む、[1]に記載の光学フィルム。
[3]前記シリカ微粒子の平均一次粒子径が25nm以上40nm以下である、[1]又は[2]に記載の光学フィルム。
[4]前記シリカ微粒子の含有量が、前記樹脂及び前記シリカ微粒子の合計の含有量を基準として25質量%以上60質量%以下である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[5]前記樹脂及び前記シリカ微粒子の合計の含有量100質量部に対して、0.1質量部以上3質量部以下の、反応性基を有するアルコキシシラン化合物をさらに含む、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[6]膜厚50μmにおける全光線透過率が85%以上であり、ヘイズが2.0以下である、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[7]膜厚が20μm以上200μm以下である、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[8][1]〜[7]のいずれか一項に記載の光学フィルムを備えたフレキシブルデバイス部材。
[10]前記シリカ微粒子の含有量が、前記樹脂及び前記シリカ微粒子の合計の含有量を基準として15質量%以上80質量%以下である、[9]に記載の樹脂組成物。
[11][9]又は[10]に記載の樹脂組成物を用いてなる、光学フィルム。
[合成例1〜6]
ゾル−ゲル法により作製された、BET法により測定された平均一次粒子径が異なるアモルファスシリカゾルを原料とする溶媒置換により、γ−ブチロラクトン(以下、GBLと表記することもある)置換シリカゾルを得た。得られたGBL置換シリカゾルはいずれも、シリカ成分が30〜32質量%であり、水分値が1.0質量%以下であった。原料のアモルファスシリカゾル及びGBL置換シリカゾルの一部を蒸留水で0.1質量%に希釈し、動的光散乱法によりGBL置換ゾルのDLS測定を行い、体積平均粒子径(DLS径)がそれぞれの原料と同等であることを確認した(表1参照)。また、得られたGBL置換シリカゾルの多分散指数(PDI:Polydispersity Index)を評価した。DLS径及び多分散指数の分析装置としては、Zetasizer Nano ZS(Malvern Instruments Ltd.製)を用いた。
樹脂AのGBL溶液及び樹脂Bは、市販品を用いた。また、樹脂Cを合成した。
樹脂A:三菱瓦斯化学(株)製「ネオプリム 6A20S」(ガラス転移温度390℃)
樹脂B:河村産業(株)製「KPI−MX300F(100)」
樹脂C:ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル及び2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパンの共重合体であるポリイミド
樹脂BをGBLに溶解させ、GBL溶液とした。
公知文献(例えば、United States Patent; Patent No. US8,207,256B2)に準拠して、ポリイミド系高分子である樹脂を合成した。窒素置換した重合槽に、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物75.0g、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル76.4g、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン36.5g、GBL438.4g及び1−エチルピペリジン1.50gを仕込んだ。内温40℃にて攪拌して溶液とした後、続いて15分ごとに内温を10℃ずつ上昇させ、液中の水を留去しつつ内温200℃まで昇温した。
更に200℃で4時間保温した後に降温しつつ、N,N−ジメチルアセトアミド(以下、DMAcと略すことがある)313.2gを加え、樹脂CのGBL/DMAc溶液を得た。
上記ポリイミド樹脂の溶液に、合成例1〜6で得たGBL置換シリカゾル、アミノ基を有するアルコキシシランのDMAc溶液及びGBLを加えて十分に混合することで、樹脂とシリカの質量比を変えた、樹脂/シリカ混合ワニス(以下、混合ワニスと表記することもある)を得た(表2参照)。その際の原料の仕込み比率は、混合ワニス中のGBLとDMAcの質量比が85:15となるように、アミノ基を有するアルコキシシランの量が樹脂とシリカの合計100質量部に対して1.67質量部になるように調節した。得られた混合ワニスを目開き10μmのフィルターでろ過した後、膜厚188μmのポリエチレンテレフタレートのフィルムに塗布した後、50℃から140℃の温度で乾燥させた。自己支持性となった樹脂を金枠に固定して210℃で乾燥させることで膜厚50μmのフィルムを得た。
実施例1〜17及び比較例1〜7で得たフィルムに対して、以下に記載の評価手法により、光学特性及び耐屈曲性を判定した。また、実施例5〜8並びに比較例3及び4の混合ワニスに対して、以下に記載の評価手法により、粘度の安定性を判定した。評価結果を表2及び表3に示す。
透明性、全光線透過率及びYI値について、全ての評価結果の判定が○である場合、光学特性の評価を良好と判定して表2中、○で表記し、それ以外を不良と判定して表2中、×で表記した。透明性、全光線透過率及びYI値のそれぞれの評価手法及び評価基準は以下の通りとした。
a.透明性
フィルムを30mm×30mmの大きさにカットし、ヘーズコンピューター(スガ試験機(株)製HGM−2DP)を用いてヘイズ(%)を測定し、下記規準に基づいて判定した。
ヘイズが2.0%以下であるものを良好として、○と判定した。
ヘイズが2.0%を超えるものを不良として、×と判定した。
b.全光線透過率
フィルムを30mm×30mmの大きさにカットし、ヘーズコンピューター(スガ試験機(株)製HGM−2DP)を用いて全光線透過率(%)を測定し、下記規準に基づいて判定した。
透過率が85%以上であるものを良好として、○と判定した。
透過率が85%未満であるものを不良として、×と判定した。
c.イエローインデックス(YI値)
フィルムを30mm×30mmの大きさにカットし、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光(株)製V−670)を用いて、三刺激値(X,Y,Z)を求め、下記計算式に代入することにより、YI値を算出した。
YI=100×(1.2769X−1.0592Z)/Y
評価は下記規準に基づいて判定した。
YI値が4.0以下であるものを良好として、○と判定した。
YI値が4.0を超えるものを不良として、×と判定した。
フィルムを、ダンベルカッターを用いて10mm×100mmの短冊状にカットした。カットしたフィルムをMIT耐折疲労試験機(東洋精機(株)製MIT−DA)本体にセットして、試験速度175cpm、折り曲げ角度135°、加重750g、折り曲げクランプのR 2.0mmの条件で、裏表両方向への折り曲げ強度を、破断までの屈曲回数として示す。評価基準は、各実施例で得たフィルムの耐屈曲回数を、樹脂の種類並びにポリイミド及びシリカの質量比が同一であり、かつ、GBL置換シリカゾルのグレードがGBLゾル3であるフィルムを基準として、その耐屈曲回数で除した値(以下、相対耐屈曲性と表記することもある)を算出し、下記基準に基づいて判定した。
相対耐屈曲性>1.2であるものを非常に良好とし、表2中、Aと表記した。
1.2≧相対耐屈曲性≧1.0であるものを良好とし、表2中、Bと表記した。
1.0>相対耐屈曲性≧0.8であるものを概ね良好とし、表2中、Cと表記した。
0.8>相対耐屈曲性であるものを不良とし、表2中、Dと表記した。
混合ワニスの粘度をE型粘時計(BROOKFIELD製 DV−2+Pro VISCOMETER、使用コーンサイズ CPE−52)を用いて、回転数0.3rpm、室温25℃の条件で調製より3〜4時間後及び27〜28時間後に粘度を測定し、24時間あたりの粘度上昇の倍率(以下、増粘倍率と表記することもある)を算出し、下記基準に基づいて判定した。混合ワニスの粘度上昇が抑制されることにより、製膜を行う際に膜厚の安定化が容易になる。
1.1≧増粘倍率≧0.9を、非常に良好とし、表2中、◎で表記した。
2.0≧増粘倍率>1.1を、良好とし、表2中、○で表記した。
増粘倍率>2.0を不良とし、表2中、×で表記した。
実施例2及び4〜7、並びに、比較例4で得たフィルムに対して、以下に記載の評価手法及び評価基準により、フィルム中のシリカ微粒子の平均一次粒子径を確認した。実施例2及び4〜7並びに、比較例4で得たフィルムのSEM画像をそれぞれ図1〜6に示す。
装置:S4800((株)日立ハイテクノロジーズ製)
加速電圧:2kV
Work Distance:1.5mm
観察倍率:×80k
Filter:median 2pix
二値化:Auto Threshold Otsu
解析範囲:1200pix×860pix(x=70〜1270pix、y=20〜880pix)
Analyze Particle:Exclude on edges、Include holes
平均一次粒子径=BET径×0.7+11
の関係性があることが認められた。平均一次粒子径及び上記式に基づく計算値を表4に示す。
また、平均一次粒子径の標準偏差を算出した後、この値を平均一次粒子径で割ることで、変動係数を算出した。いずれの実施例においても、変動係数は、0.2以上0.5以下であった。実施例1、3、8〜17および比較例1〜3および5〜7の平均一次粒子径は、それぞれフィルムの製造に用いたGBLゾルに応じた平均一次粒子径になる。
Claims (11)
- 樹脂と、走査型電子顕微鏡の画像解析により測定される平均一次粒子径が21nm以上40nm以下であるシリカ微粒子と、を含み、
前記シリカ微粒子の含有量が、前記樹脂及び前記シリカ微粒子の合計の含有量を基準として15質量%以上80質量%以下である、光学フィルム。 - 前記樹脂がポリイミド系高分子を含む、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記シリカ微粒子の平均一次粒子径が25nm以上40nm以下である、請求項1又は2に記載の光学フィルム。
- 前記シリカ微粒子の含有量が、前記樹脂及び前記シリカ微粒子の合計の含有量を基準として25質量%以上60質量%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記樹脂及び前記シリカ微粒子の合計の含有量100質量部に対して、0.1質量部以上3質量部以下の、反応性基を有するアルコキシシラン化合物をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 膜厚50μmにおける全光線透過率が85%以上であり、ヘイズが2.0以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 膜厚が20μm以上200μm以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学フィルムを備えたフレキシブルデバイス部材。
- ポリイミド系高分子を含む樹脂と、BET法により測定される平均一次粒子径が16nm以上40nm以下であり、かつ、動的光散乱法により測定される体積平均粒子径が25nm以上65nm以下であるシリカ微粒子と、を含む樹脂組成物。
- 前記シリカ微粒子の含有量が、前記樹脂及び前記シリカ微粒子の合計の含有量を基準として15質量%以上80質量%以下である、請求項9に記載の樹脂組成物。
- 請求項9又は10に記載の樹脂組成物を用いてなる、光学フィルム。
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