CN101657522A - 防静电光学透明的压敏粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供光学透明的显示器级粘合剂，所述粘合剂包括：(a)交联的丙烯酸类压敏粘合剂，(b)有机可溶的和可解离的盐，和任选(c)非亲水性增塑剂，其中所述粘合剂为静电耗散的且对可见光为低雾度透射。另外还提供制备及使用所述粘合剂的方法。

Description

防静电光学透明的压敏粘合剂
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2007年4月13日提交的美国临时专利申请No.60/911,800的优先权，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及防静电光学透明的压敏粘合剂(OCA)组合物。本发明所公开的防静电OCA可用于(例如)液晶显示器组件，以将偏振片粘结至液晶盒。
背景技术
在液晶显示器(LCD)应用中，光学透明的压敏粘合剂(OCA)可用于将偏振片粘附至液晶盒。偏振片可以为任意类型的，例如H偏振片和K偏振片。偏振片可以与OCA直接接触或者间接接触。液晶盒的外层通常为玻璃。用于该LCD应用中的OCA的基本要求包括高光学清晰度、低雾度以及低双折射率。
OCA通常提供在粘合剂的防粘衬片上。当从粘合剂表面移除防粘衬片时，可能在粘合剂上留下几百伏的残余静电荷。如此大的电荷可能在将OCA涂覆至液晶盒时对液晶的取向产生不利影响，或者该电荷可能损坏电子电路，因此，在将OCA涂覆至液晶盒之前必须将这种残余电荷降低到无害水平。
已有人建议使用导电性粘合剂和防静电衬片降低或消除残余电荷的不利影响。已知的导电性压敏粘合剂也可以防静电，因为其可以轻易地耗散局部的电荷。然而，这种导电性粘合剂使用导电的粒子，例如碳纤维、镍粒子或涂覆金属的玻璃微珠。该导电的粒子着色或大到足以散射光，并且这些导电性粘合剂不是光学透明的。可以通过位于压敏粘合带背衬表面之上的或位于粘合剂自身表面之上的导电涂层实现抗静电特性。例如，可以通过在粘合剂和带材背衬之间使用五氧化钒导电涂层制备防静电压敏条带或片。
然而，因为粘合剂通常不是良好的电荷载体，在粘合剂和带材背衬之间布置导电涂层并不能使得粘合剂表面上的电荷迅速排放，而仅仅使粘合剂具有一些程度的静电耗散性。可以预知，粘合剂层厚度越大，电荷耗散越慢。另外，已经通过使用具有粘合剂的防静电防粘衬片实现静电耗散性。这可以耗散防粘衬片上的电荷，但是在粘合剂表面上仍然保留大量电荷。
发明内容
本发明解决了该需要，提供一种防静电光学透明的压敏粘合剂。这种粘合剂在可用于(例如)LCD应用中。在一些应用中，这种OCA还应该对水分不敏感并在高温和/或高湿度环境中稳定。
在一些应用中，偏振片OCA层合物应该是可再加工的。例如，在LCD组件应用中，移除偏振层可能是理想的或必要的，例如当初始构造没有完全达到要求时。在这种情况下，防静电OCA的粘附力水平必须在不损坏LCD的条件下允许偏振片和LCD分离。因而，防静电OCA的初始粘附力水平应该足以保持组件在一起，但是，该粘附力水平不应该随时间推移增加到高至如果需要再加工，在移除偏振层时可能损坏LCD的水平。此外，防静电OCA应该具有足够的粘合强度，使得当移除粘合剂和偏振片时在LCD上不留下残余物。另外，OCA粘合强度应该不超出偏振片的抗撕强度，使得可以将偏振片和粘合剂一起移除而不撕裂偏振片。
因而，本发明提供一种具有良好表面传导性(其可以与良好的体积传导性一起提供)的防静电光学透明的粘合剂。使用这些新型的防静电光学透明的粘合剂，可以迅速耗散位于粘合剂表面上的静电荷，并且基本上可以消除组装过程中由于静电排放引发的LCD故障。
简而言之，本发明提供一种光学透明的显示器级粘合剂，所述显示器级粘合剂包含交联的丙烯酸类压敏粘合剂、有机可溶的和可解离的盐以及任选的非亲水性增塑剂，其中该粘合剂为静电耗散性的并且可见光透射率为至少约80％、至少约85％或甚至至少约90％，并且雾度低于约15％、约10％、约8％甚至约5％。
在另一方面，本发明提供一种制备光学透明的显示器级粘合剂的方法，所述方法包括提供至少一种丙烯酸类单体和任选至少一种共聚单体；将该单体与有机可溶的和可解离的盐和交联剂共混以形成粘合剂前体组合物；在第一防粘衬片上提供该粘合剂前体组合物；以及活化该交联剂以形成交联的丙烯酸类压敏粘合剂，其中该粘合剂为静电耗散性的，并且任选地，其中该粘合剂的可见光透射率为至少约80％、至少约85％或甚至至少约90％，并且雾度水平低于约15％、低于约10％、低于约8％甚至低于约5％雾度。
在另一方面，本发明提供一种多层偏振片，所述多层偏振片包括交联的丙烯酸类压敏粘合剂，该交联的丙烯酸类压敏粘合剂包括可解离的有机可溶盐，并且任选包括非亲水性增塑剂，其中该粘合剂为静电耗散性，其中该偏振片还包括选自防炫光层、保护层、反射层、相位延迟层、广角补偿层以及亮度增强层中的一个或多个层。
在另一方面，本发明提供液晶显示器，所述液晶显示器包括交联的丙烯酸类压敏粘合剂，该交联的丙烯酸类压敏粘合剂包含可解离的有机可溶盐，并且任选包括非亲水性增塑剂，其中该粘合剂与偏振片和液晶盒一起为静电耗散性，任选其中在液晶盒两侧都提供该粘合剂。
在另一方面，本发明提供一种制备光学透明的显示器级粘合剂的方法，所述方法包括：提供浆料，该浆料通过将丙烯酸类聚合物与至少一种丙烯酸类单体和可任选的至少一种共聚单体混合制备；将该浆料与光引发剂、有机可溶的和可解离的盐、交联剂以及可任选的增塑剂共混以形成粘合剂前体组合物；在第一防粘衬片上提供该粘合剂前体组合物；以及活化光引发剂以形成交联的丙烯酸类压敏粘合剂，其中该粘合剂为静电耗散性的。
在本文件中，“(甲基)丙烯酸基团”包括丙烯酸基团和甲基丙烯酸基团，“(甲基)丙烯酸酯聚合物包括丙烯酸酯聚合物和甲基丙烯酸酯聚合物”，“取代的”意指由不干扰所需产物的常规取代基取代，例如，取代基可以是烷基、烷氧基、芳基、苯基、卤素(氟、氯、溴、碘)、氰基、硝基等等，“静电耗散性”意指样品的表面电阻小于1013欧姆/平方。
在本文件中，“非亲水性”是指可从其环境中吸收少于其自身重量的水分的物质。
本发明的一个或多个实施例的一个优点是提供了具有足够表面传导性和足够体积传导性的防静电光学透明的粘合剂，以耗散从粘合剂高速移除支撑粘合剂的防粘衬片时产生的静电荷。另外，本发明的一个或多个实施例的粘合剂为可再加工的，以便使连接该粘合剂的偏振片可以从LCD玻璃干净地移除，例如可用在LCD组装处理后发现层合缺陷时。另外，OCA粘合强度应该不超出偏振片的抗撕强度，使得可以将偏振片和粘合剂一起移除而不撕裂偏振片。本发明的一个或多个实施例的粘合剂的粘附足以抑制LCD偏振片发生不期望的剥离、最小化偏振片和玻璃之间的气泡并使得在环境循环测试后偏振片仅最小程度地收缩。另外，本发明的一个或多个实施例的粘合剂与LCD偏振片不发生不利的相互作用。
根据以下具体实施方式和权利要求，其它特征和优点都将显而易见。以上发明内容并非意图描述本发明的每一个图示实施例或每种实施方式。更具体地讲，以下具体实施方式举例说明某些使用本文所公开的原理的目前优选的实施例。
具体实施方式
本文中的所有数字假定均可以被术语“约”修饰。用端点表述的数值范围包括包含该范围内的所有数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。除非另外指明，否则材料量的百分比按重量计。
本发明提供一种光学透明的显示器级粘合剂，该粘合剂包含交联丙烯酸聚合物、可解离的有机可溶盐以及可任选的非亲水性增塑剂，其中该光学透明的显示器级粘合剂为压敏和静电耗散性的。
压敏粘合剂
任何合适的压敏粘合剂组合物都可用于本发明。在具体实施例中，粘合剂为压敏的和光学透明的。压敏粘合剂(PSA)以具有以下特性而为人所熟知：(1)在室温下强甚至持久的粘性，(2)在不超过指压下粘附至基底，(3)足以保持在粘附体上的能力，和/或(4)足以从粘附体上干净移除的粘合强度。此外，该压敏粘合剂可以为单一粘合剂或两个或多个压敏粘合剂的组合。
用下面描述的方法在25微米(μm)厚的样品上进行测量，如果粘合剂表现出至少约90％或甚至更高的光学透射比和低于约5％或甚至更低的雾度值，则可视其为光学透明的。本发明中可用的压敏粘合剂包括(例如)聚乙烯醚、聚(甲基)丙烯酸酯(包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)。
可用的丙烯酸烷基酯(即丙烯酸烷基酯单体)包括直链或支链的非叔烷基醇的单官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，其烷基具有1至14个碳原子，特别是1至12个碳原子。可用的单体包括(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯以及(甲基)丙烯酸2-甲基丁酯。
在一个实施例中，压敏粘合剂基于至少一种聚(甲基)丙烯酸酯(例如为(甲基)丙烯酸类压敏粘合剂)。聚(甲基)丙烯酸类压敏粘合剂衍生自(例如)至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯单体，例如丙烯酸异辛酯、丙烯酸异壬酯、丙烯酸2-甲基丁酯、丙烯酸2-乙基己酯以及丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸正壬酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异癸酯以及丙烯酸十二酯；和至少一种可任选的共聚单体成分，例如(甲基)丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸4-甲基-2-戊酯、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、乙烯基酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯大分子、马来酸烷基酯以及富马酸烷基酯(分别基于马来酸和富马酸)或它们的组合。
各种实施例的OCA可以是可移除的和/或可再加工的，或者是相对持久的，使得OCA的移除损坏已粘附的基底。这种OCA衍生自至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯和可任选的极性单体，例如包含羧酸、酰胺、氨基甲酸酯、脲或羟基官能团的丙烯酸类单体。弱的极性单体如N-乙烯基内酰胺也可以包含在内。也可以使用这些极性单体的组合。一般来讲，OCA中的极性单体含量以总聚合物含量计小于约5％。优选地，极性单体含量约为3％或更少。这些极性单体仅具有弱极性，可以低于约30％、并且优选地低于约20％或甚至更低的含量掺入。
在某些实施例中，聚(甲基)丙烯酸类压敏粘合剂衍生自约0至约6％之间的丙烯酸与约100％至约96％之间的丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸正丁酯组合物的至少一种。本发明的一个具体实施例衍生自约1％至约2％之间的丙烯酸，与约99％至约98％之间的丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸正丁酯中的至少一种的组合物。一个具体实施例衍生约1％至约2％的丙烯酸、约99％至约98％丙烯酸正丁酯和丙烯酸甲酯的组合。
在其它实施例中，聚(甲基)丙烯酸类压敏粘合剂衍生自约0至约4％之间的(甲基)丙烯酸羟烷基酯、与约100％至约96％之间的丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸正丁酯中的至少一种的组合物。一个具体实施例衍生自约1％至约2％之间的(甲基)丙烯酸羟烷基酯，与约99％至约98％之间的丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸正丁酯中的至少一种的组合物。一个具体实施例衍生自约1％至约2％的(甲基)丙烯酸羟烷基酯、与约99％至约98％的丙烯酸正丁酯和丙烯酸甲酯的组合的组合物。
在一些实施例中，可以将压敏粘合剂组分共混以形成光学透明的混合物。聚合物组分中的一种或多种可以独立地交联或与通用交联剂交联。此类交联剂包括在制备溶剂涂覆的粘合剂的干燥步骤过程中被活化的热交联剂。这样的热交联剂可以包括多官能异氰酸酯、氮丙啶和环氧化合物。另外，紫外光或“UV”引发剂可以用于交联压敏粘合剂。此类UV引发剂可以包括二苯甲酮和4-丙烯酰氧基二苯甲酮。
压敏粘合剂可以固有地具有粘性。如果需要的话，可以向基材中添加增粘剂以形成压敏粘合剂。可用增粘剂包括(例如)松香酯树脂、芳香烃树脂、脂肪烃树脂以及萜烯树脂。一般来讲，优选的是选自氢化的松香酯、萜烯或芳香烃树脂的浅色增粘剂。
可以根据特殊需要添加其它材料，包括(例如)油、增塑剂、抗氧化剂、紫外稳定剂、颜料、固化剂、聚合物添加剂、增稠剂、染料、链转移剂以及其它添加剂，前提条件是不显著减少压敏粘合剂的光学清晰度。在一些实施例中，提供有效量的增塑剂，以利于粘合剂中盐的解离和静电耗散特性所需的离子的移动性，例如可以使用大于约0.01重量份(pbw)的量、任选大于约0.10pbw的量以及在一些实施例中大于约1.0pbw的量(基于100pbw的丙烯酸类粘合剂计)。另外，在一些实施例中，可以提供有效量的增塑剂，例如小于约20pbw的量和任选小于约10pbw的量。在一些实施例中，增塑剂可以利于粘合剂中盐的解离和离子的移动性。在一些实施例中，增塑剂选自丙烯酸可溶增塑剂，包括磷酸酯、己二酸酯、柠檬酸酯、苯二甲酸酯、苯基醚封端的低聚环氧乙烷。一般来讲，优选的是非亲水性增塑剂，例如不含环氧烷重复单元的那些。在高湿度和高温的条件下，非亲水性增塑剂不从大气中吸收可测量的水份。例如，在室温下非亲水性增塑剂(例如在所包括的实例中使用的)通常表现出0.01％或更小的水中溶解度，更优选的是0.001％或更小。
抗静电剂
抗静电剂通过移除静电荷或通过抑制此电荷累积来工作。可用于本发明的抗静电剂或有机可溶可解离盐包括非聚合物型和聚合物型盐。非聚合物型盐不具有重复单元。一般来讲，抗静电剂构成了小于约10％的量的防静电压敏粘合剂，任选小于约5％的量的防静电PSA。另外，抗静电剂构成了大于约0.5％的量的防静电PSA，任选大于约1.0％的量的防静电PSA。这些材料即使不能在每一体系内可溶也是在选定体系内有机可溶的。在选定体系内，可解离盐解离为带电的离子。
抗静电剂与解离增强增塑剂掺混后，其使用量可以为4％或更少，这显著降低了OCA成本并减少抗静电剂与偏振片之间可能存在的不利相互作用。在一些优选的实施例中，防静电盐为非亲水性化合物。这样的非亲水性防静电化合物在改进与压敏粘合剂相容性的同时，趋向于降低防静电化合物性能对湿度的依赖性。在一些实施例中，优选的是阴离子和阳离子都是有机的，因为二者都包含含碳基团并且标称不含有金属离子。一般来讲，所加入的抗静电剂的量不会对防静电压敏粘合剂的所需光学透明度产生不利影响。在某些实施例中，在防静电压敏粘合剂中掺入约0.05％至约10％之间的抗静电剂，该范围内任意数值(例如7％、1.6％等)均可。
根据构成抗静电剂的阳离子和阴离子的平衡性能选取用于给定粘合剂体系的适当抗静电剂，以实现在特定固化粘合剂制剂中的溶解度。因而，抗静电剂是有机可溶的。
一种用于制备本发明的抗静电剂的特定类型的离子盐为用通式表示的那类化合物：
(R1)t-vG+[(CH2)qOR2]vX-     (I)
其中每个R1包括烷基、脂环烃、芳基、烷脂环烃、烷芳基、脂环烷基、芳烷基、环芳烷基及脂环芳基部分，其中该部分可以包含一个或多个杂原子，例如氮、氧、或硫，或者可以包含磷或卤素(因此本质上可以是氟代有机的)；每个R2包括氢或上面针对R1所描述的部分；G是氮、硫或磷；如果G是硫，则t为3，如果G是氮或磷则t为4；如果G是硫，v是1至3的整数，或者如果G是氮或磷，则v是1至4的整数；q是1至4的整数；而X是弱配位有机阴离子，例如氟代有机阴离子。R1优选地是烷基，R2优选氢、烷基或酰基(更优地是氢或酰基；最优选是氢)。具体细节参见美国专利申请2003/0114560，其内容以引用方式并入本文。
用于制备抗静电剂的另一种特定类型的离子盐用化学式II表示：
(R3)4G’+X-(II)
其中每一个R3，独立地，包括烷基、脂环烃、芳基、烷芳基、或芳烷基部分，其中G’为N或P，其中X-为弱配位有机阴离子。
合适的弱配位有机阴离子具有至少与烃基磺酸相当酸度的共轭酸(例如具有1至约20个碳原子的烃基磺酸；例如具有1至约8个碳原子的烷烃、芳基或烷芳基磺酸；和在具体实例中，为甲烷或对甲苯磺酸；最优选的是对甲苯磺酸)。一般来讲，共轭酸是强酸。例如，阴离子的纯共轭酸的hammett酸度函数H小于约-7(优选地小于约-10)。
合适的弱配位阴离子的实例包括有机阴离子，如烷烃、芳基和烷芳基磺酸根；烷烃、芳基和烷芳基硫酸根；氟化和未氟化的四芳基硼酸盐；和含氟有机阴离子，例如氟化芳基磺酸根、全氟烷磺酸根、氰基全氟烷磺酰胺、双(氰基)全氟烷磺酰基甲基化物、双(全氟烷磺酰基)亚胺、氰基-双-(全氟烷磺酰基)甲基化物、双(全氟烷磺酰基)甲基化物和三(全氟烷磺酰基)甲基化物等。
除以上所述的那些，可用的阳离子还包括(例如)碱金属阳离子，如Li+、Na+、和K+。
可用的离子盐可以通过任何现有方法制备或可从市场获得。例如，可以使用在本领域中已知的离子交换或复分解反应制备离子盐。更具体地讲，可以将前体鎓盐与前体金属盐或弱配位阴离子的对应酸在水溶液中掺混。掺混后，所需产物沉淀或可以优选地萃取到溶剂中。产物可以通过过滤或通过液相/液相分层来分离，可以用水洗涤以完全移除金属卤化物盐或卤化氢副产物，并可以在真空中完全干燥以移除全部挥发性物质。类似的复分解反应可以在有机溶剂而不是水中进行，在这种情况下，副产物盐优选地沉淀，而全部产物则一直溶解在有机溶剂中(可以使用标准技术从其中分离产物)。更详细内容参见美国专利No.6,372,829，特别在第8栏第3-28行，其公开以引用方式并入本文。可用的市售盐的一个实例为得自3M公司的3MTM FluoradTMHQ-115，锂(双)三氟甲烷磺酸亚胺。
防静电压敏粘合剂
本发明的一个实施例为丙烯酸基压敏粘合剂，其具有含有机鎓阳离子(来从IVb族到VIIb族，优选的是Vb族到VIb族，最优选的是Vb族)子和强布朗斯泰德酸(Bronsted acid)的有机阴离子的盐，其中该盐或其离子并不游离到丙烯酸压敏粘合剂表面上干扰粘附力的点。本发明的一个实施例为丙烯酸基PSA，其具有含四烷基铵阳离子和强布朗斯泰德酸的有机阴离子的盐。本发明的又以实施例为丙烯酸类PSA，其具有含无机阳离子和强布朗斯泰德酸的有机阴离子的盐。
在一些实施例中，粘合剂包含不具有表面活性的阳离子和阴离子的盐，在该盐中，在经过几个小时到几天或甚至更长的时间内，组分不会将玻璃基质的粘性降低到峰值粘性水平的50％以下。在一些实施例中，粘合剂可以粘附至偏光膜，并且在至少约22℃的温度和约50％的相对湿度下与表面接触至少约7天后仍可从玻璃表面移除。这些条件可以独立地改变，例如，约1天至约30天，温度为约20至约30℃，相对湿度为约20％至约90％。在一些实施例中，本发明所公开的粘合剂对偏光膜基本上是惰性的，使得其可以为要达到的目的提供足够的初始粘性和粘附力，而在一段时间后仍可移除，和/或在所需曝光条件下不使粘附力增加到不利水平。
在一些实施例中，通过形成PSA并将其与抗静电剂共混以形成防静电共混物，从而制备防静电压敏粘合剂。在聚合反应之前或之后，通过共混压敏粘合剂组分来形成压敏粘合剂。在一些实施例中，将压敏粘合剂组分进一步与光引发剂共混。合适的光引发剂包括：例如来自纽约Tarrytown的Ciba Specialty Chemicals的Irgacure651。压敏粘合剂单体首先在氮气中进行脱气处理，然后用适当的辐射源(例如紫外光灯)照射一段时间以形成浆料。浆料通常具有约200厘泊(0.2Pa-s)至约3000厘泊(3Pa-s)的粘度。然后将浆料与防静电试剂、交联剂(交联浆料的多官能丙烯酸酯)及可任选的增塑剂混合。将所得的粘合剂组合物涂覆到防粘衬片上，并且进一步用紫外光照射，产生完全聚合的光学透明的粘合剂。
将抗静电剂以小于约10％，任选小于约5％或甚至更低的重量％掺入到浆料中。另外，将抗静电剂以大于约0.5％，并且任选大于约1.0％或甚至更大的重量％掺入到浆料中。可以使用任何已知方法，例如震动、搅拌或混合，将抗静电剂和浆料共混。该浆料与抗静电剂的组合使得所得的防静电压敏粘合剂经过适当固化后具有所需的光学性质。
在溶剂型压敏粘合剂中，从有机溶剂中的溶液涂覆PSA然后干燥。溶剂型PSA在干燥处理过程中交联，或者在一些情况下可以在干燥步骤后交联。此类交联剂包括在制备溶剂涂覆的粘合剂的干燥步骤中活化的热交联剂。这样的热交联剂可以包括多官能异氰酸酯、氮丙啶和环氧化合物。另外，可以使用紫外光触发的交联剂。此类紫外光触发的交联剂可以包括二苯甲酮和4-丙烯酰氧基二苯甲酮。
为进一步优化光学透明的粘合剂的粘合性能，可向本发明的光学透明的粘合剂中掺入促粘附添加剂，例如硅烷和钛酸盐。此类添加剂可通过与基板中的硅烷醇、羟基或其它反应性基团之间的结合促进粘合剂与基底(类似于LCD的玻璃和三乙酸纤维素)之间的粘附力。硅烷和钛酸盐在连接粘合剂可共聚或相互作用基团的Si或Ti原子上可以仅具有烷氧基取代基。作为另外一种选择，硅烷和钛酸盐在连接到粘合剂可共聚基团或相互作用基团的Si或Ti原子上可以同时具有烷和烷氧取代基。粘合剂可共聚基团通常为丙烯酸酯基团或甲基丙烯酸酯基团，但是也可以使用乙烯基和烯丙基基团。作为另外一种选择，硅烷或钛酸盐也可以与粘合剂中的官能团相互反应，例如(甲基)丙烯酸羟烷基酯。另外，硅烷或钛酸盐也可以具有提供与粘合剂基质进行强相互作用的一个或多个基团。该强相互作用的实例包括氢键、离子相互作用及酸基相互作用。
在一些实施例中，优选的是将增塑剂、螯合剂和多价金属离子中的一个或多个最小化甚至消除。在一些实施例中，无机/有机盐组合(例如以上所述的HQ-115)可以与本文所述的PSA和可任选的非亲水性增塑剂一起使用并且任选不含螯合剂。在一些实施例中，当盐中使用碱金属阳离子时，也使用非亲水性增塑剂。
在一些实施例中，选择螯合剂，例如，在合适的有机溶剂(如乙酸乙酯、甲苯、甲基乙基酮、丙酮或醇类)中具有可接受的溶解度和具有与PSA可接受的相容性的那些。合适的螯合剂实例包括具有草酸根基团、二胺基团、聚羧基或β酮基团的那些化合物，这些化合物可以单独使用或者以混合物的形式使用。更具体地讲，实例包括草酸二乙酯、草酸二甲酯、草酸二丁酯、草酸二叔丁酯、或双(4-甲基苄基-1)草酸酯；乙二胺、1，2-二氨基丙烷、二氨基丁烷、乙二胺-N，N，N′，N′四乙酸(EDTA)、N，N，N′，N″，N″-二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、1，4，7，10-四氮杂环十二烷-N，N′，N″，N″′四乙酸(DOTA)、1，4，7，10-四氮杂环十二烷-N，N′，N″-三乙酸(DO3A)、反式(1，2)-环己醇二亚乙基三胺五乙酸、和N，N-二羧甲基甘氨酸。本领域的技术人员应当理解的是，此类螯合剂可以与金属盐一起使用以增加盐掺入PSA的水平，然而，这种组合改变了PSA的基本特性，因而，其不适用于所有的应用。本段将进行讨论。
在一些实施例中，可以使用一种或多种具有一个或多个醚键的酯增塑剂，例如二乙二醇二-2-乙基己酸酯、四乙二醇二-2-乙基己酸酯、聚乙二醇二-2-乙基己酸酯、三乙二醇二乙基己酸酯、聚乙二醇二乙基丁酸酯、聚丙二醇二乙基己酸酯、三乙二醇二苯甲酸酯、聚乙二醇二苯甲酸酯、聚丙二醇二苯甲酸酯以及聚乙二醇-2-乙基己基苯甲酸酯。在其它实施例中，不使用这样的增塑剂。本段将进行讨论。
在一些实施例中，PSA不含螯合剂、非亲水性增塑剂和季铵盐中的一种或多种，此前已报道了这些材料可用作PSA。
可以通过任何已知的涂覆技术将粘合剂组合物方便地涂覆在合适的柔性背衬材料上以产生粘合剂涂覆的片状材料。柔性背衬材料可以是常规用作带材背衬、光学膜、防粘衬片或任何其它柔性材料的任何材料。被用作带材背衬的、适用于粘合剂组合物的柔性背衬材料的典型实例包括由纸、塑料膜(例如聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、醋酸纤维素和乙基纤维素)制成的那些。一些柔性背衬可以具有涂层，例如可以用低粘附力组分(例如硅氧烷)涂覆防粘衬片。在一些实施例中，可以将第二防粘衬片层合到防静电粘合剂的外露面，该防静电粘合剂已涂覆在第一防粘衬片上。第一防粘衬片或第二防粘衬片或二者都可以表现出一定程度的静电耗散性。
本发明的压敏粘合剂可以直接涂覆在光学元件(例如偏振片)的一侧或两侧上。偏振片可以包括另外的层，例如防炫光层、保护层、反射层、相位延迟层、广角补偿层以及亮度增强层。在一些实施例中，本发明的压敏粘合剂可以涂覆在液晶盒的一侧或两侧上。它还可以用于将偏振片粘合至液晶盒。
本发明的压敏粘合剂可以用多种已知涂覆技术(例如辊涂、喷涂、刮涂、模具涂布等)进行涂覆。
所得的压敏粘合剂具有所需的防静电性能。一般来讲，表面电阻率小于1×1013欧姆/平方。在一些实施例中，表面电阻率小于1×1011欧姆/平方。另外，在低湿条件和高湿条件下，PSA具有防静电性能，而不导致粘合剂自身的任何变质或防静电性能的下降。
本发明所公开的粘合剂的体积电阻率或电阻通常低于约1×1011Ω-cm，穿过其厚度(亦称做“z-方向”)测量得出的。
本发明所公开的粘合剂的体积电阻率或电阻通常低于约1×1011Ω-cm，在其平面测定。如本文所用，粘合剂平面为x-y方向，或垂直于粘合剂厚度的方向。在一些实施例中，在z-和/或x-y方向的电阻(Ω)远小于1×1011Ω-cm。
吸收到压敏粘合剂中的水分可能导致在粘合剂中产生气泡，改变其防静电性能或产生雾度。有机可溶盐，尤其是非亲水性有机可溶盐，吸收较少的水分，因而可以在多种环境中保持稳定。相似地，非亲水性增塑剂吸收极少水分或不吸收水分，提供光学透明的且环境稳定的粘合剂。通常优选地是，低湿度(23℃时23％的湿度)时的表面电阻率不超出高湿度时(20℃时50％湿度)表面电阻率的两倍。
另外，有机抗静电剂(如上所述)为可用的并且在本发明的防静电PSA中为稳定的。在某些条件下，无机和金属阳离子盐可以趋于沉淀并与压敏粘合剂基质实现相分离。在低湿度下或者不存在增溶组分的条件下尤其如此，例如包含增塑剂和金属离子螯合增塑剂或添加剂的聚环氧乙烷。鉴于此原因，通常优选有机阳离子和阴离子。
本发明的防静电压敏粘合剂表现出所需的光学性能，例如本发明所公开的粘合剂比选取的基底具有更高的透光率和更低的雾度。因此，本发明的PSA制品具有与单独的背衬基本相同的透光率和雾度。在其它实施例中，防静电PSA具有比基底低的不透明度，例如小于1％；在特定实施例中，小于0.6％。在多层制品中，通常每层都会降低透光率。
当添加到多层结构中时，本发明的防静电压敏粘合剂通常不会进一步降低光学性能。例如，具有大于88％的透光率和小于5％的雾度的25μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯片与本发明的PSA一起放置在该聚对苯二甲酸乙二醇酯的背衬上后，仍具有大于88％的透光率和小于5％的雾度。在这样的实施例中，粘合剂将具有大于88％(例如89％或更高)的透光率。在某些实施例中，雾度小于4％；而在一些实施例中，雾度小于2％。一些实施例的防静电压敏粘合剂的不透明度通常低于1％，更优选地低于约0.6％。可以使用显微镜载玻片测量这些光学特征：先不层合粘合剂，然后在载玻片上层合粘合剂，比较两次的结果。
一般来讲，如果移除粘合剂时LCD基本没有损坏且在LCD上没有存留大量的粘合剂残余，则涂敷到LCD上的压敏粘合剂可以可视作可再加工的。可再加工压敏粘合剂通常表现出具有至少约2、至少约3或甚至至少约5的从玻璃上剥离的180°剥离粘附力(单位为N/dm，且全部为室温下放置1分钟后)。所得的防静电压敏粘合剂的抗剪强度为至少1000分钟。可再加工压敏粘合剂表现出具有不高于约75、65、50、40、30或甚至更低的从玻璃上剥离的180°剥离粘附力(单位为N/dm，且全部为65℃下放置1小时后)。
人们注意到，聚(环氧烷)增塑剂固有地具有亲水性，因此，包含聚(环氧烷)的OCA对水分敏感并在高温和高湿环境中显示出低耐久性。因此，包含此类材料的粘合剂并不太适用于LCD应用。
因为本发明的防静电OCA可以直接与偏振片接触，所以，粘合剂中必须没有这样的组分：与三乙酰基纤维素(TAC)外层或偏振片的其它任何层发生足以引起降解的不利相互作用，这种降解会不期望地削弱偏振片性能。另外，本发明的粘合剂与偏振片中的碘不发生相互作用或不影响偏振片的取向而引起偏振片的漂白。
本发明可用于防静电压敏粘合剂应用，例如用于LCD组件。
以下结合实例进一步说明本发明的目标和优点，并且这些实例中所引用的特定材料和用量以及其它条件和细节不应理解为不当地限本发明。
实例
若无另外指明，材料得自化学品供应公司，例如威斯康星州密尔沃基的Aldrich(奥德里奇)公司。
材料
Figure G2008800119066D00171
九氟丁烷磺酸四丁基铵的制备[(C 4 H 9 ) 4 N + ][(C 4 F 9 SO 3 - )]。
通过美国专利No.6,372,829B1中第8栏第3-28行所述的一般程序，由四丁基氯化铵和九氟丁烷磺酸钾(FR2225，明尼苏达州St.Paul的3M公司)反应制备九氟丁烷磺酸四丁基铵。
十二烷基甲基双-(2-羟基乙基)铵双(三氟甲磺酰)酰亚胺的制 备。[C 12 H 25 N + (CH 3 )(CH 2 CH 2 OH) 2 ][ - N(SO 2 CF 3 ) 2 ]
十二烷基甲基双-(2-羟基乙基)铵双(三氟甲磺酰)酰亚胺制备方法如下：在搅拌下向70ml水中的36.38g(0.127摩尔)HQ-115中加入55.0g(0.127摩尔)的75％ETHOQUAD C/12(323.5g/摩尔)固体的水溶液。室温(25℃)下2小时后，用70ml二氯甲烷萃取反应物。用40ml水冲洗二氯甲烷层，然后在60-120℃用真空抽气器浓缩3小时，产生70.54g(94.3％)的浅棕色、透明的粘性产物。
三-(正丁基)甲基铵双(三氟甲磺酰)酰亚胺的制备。 [(C 4 H 9 ) 3 (CH 3 )N + ][ - N(SO 2 CF 3 ) 2 ]
通过美国专利No.6,372,829B1中第8栏第3-28行所述的一般程序，由三丁基甲基氯化铵和双(三氟甲磺酰)酰亚胺锂(3M HQ115)制备三-(正丁基)甲基铵双(三氟甲磺酰)酰亚胺。
代表性PSA溶液的合成
向1公升的瓶中注入VAZO67(0.2g)、丙烯酸正丁酯(BA)(98g)、4-羟基丙烯酸丁酯(4HBA)(2g)和乙酸乙酯(150g)。将氮气通入溶液中10分钟。瓶子在氮气气氛中密封然后放置在加热至58℃的水浴中24小时，在此期间在水浴中翻滚瓶子。最后，向瓶中添加乙酸乙酯(210g)和甲苯(40g)以产生20％的固体溶液。
测试方法
剥离粘接强度测试
如下测试剥离粘接强度：将粘合剂样品(厚度＝2.54cm)层合到预先准备好的聚酯膜(38μm)上，从粘合剂上移除初始防粘衬片，然后将粘合剂层合到LCD玻璃板上。接触1分钟后，具有聚脂背衬的粘合剂样品，以180度角30cm/分钟的速度剥离。结果表中标记为初始玻璃粘合力的栏中显示了移除粘合剂样品所需的力。除非另有说明，否则，样品从LCD玻璃移除时在玻璃上不留下任何残余物。将一些层合至LCD玻璃上的聚酯背衬的粘合剂样品放置在65℃下的烘箱内1小时。使样品冷却至室温，并重复如上所述的剥离粘接强度测试。来自初始附着时间值和1小时高温暴露值的剥离力变化表明条带的粘附力增加并且可移除期限更长。除非另有说明，否则在所述高温暴露后粘合剂从LCD玻璃板干净移除。
耐久性测试
粘合剂样品层合至“偏振片”膜，将初始防粘衬片移除并将粘合剂层合至LCD玻璃。层合的样品放置在保持在65℃和90％相对湿度下的烘箱内最多一周时间。偶尔将样品从烘箱移除目视检查缺陷。如果未观察到缺陷，样品定级为“合格”，然后将其立即送回烘箱。任何样品如果显示在粘合剂的粘合界面或粘合剂内部形成凹痕、可见的气泡，或显示偏振片从LCD玻璃剥离导致边缘翘起或偏振片/粘合剂/LCD玻璃组件完全分离，都对其加以标示。凹痕和气泡问题可以通过精细调整粘合剂配方加以改进，而分层剥离则是不可接受的失效模式。还要观察OCA的可见光透射率，如果没有观察到变化则定级为“透明”，如果粘合剂比初始外观降级或混浊则定级为“模糊”。
表面电阻
依照ASTM D257测量粘合剂样品的表面电阻。样品在23℃和23％相对湿度条件下调整24小时后，将粘合剂标本放置在Keithly 8009测试设备(俄亥俄州Cleveland的Keithley Instruments Inc.)的两个电极之间，使其暴露在500v电势下60秒钟。暴露在500v电势下后立即记录表面电阻。
DV体积电阻测试
将25μm厚的粘合剂样品涂覆至直径约50mm的铝基板上。然后，两个直径均为9.41mm的平行、同心铝电极分别放置在粘合剂/铝样品的相对表面上。使用DC Keithly 6515A静电计(俄亥俄州Cleveland的Keithley Instruments)独立测量三次样品的DC电阻。使用电极直径、粘合剂厚度和两电极之间的测量电阻计算100vDC下的体积电阻率。
雾度和透射比
将25祄厚的粘合剂样品层合至25μm厚的MelinexTM 454聚脂膜(特拉华州Wilmington的杜邦公司)，层合方式须保证在膜和粘合剂层之间不产生空气气泡。将75mm×50mm的Plain Micro载玻片(密歇根州Midland的Dow Corning)用异丙醇擦拭三次后，使用手辊将其层合至粘合剂样品，以保证粘合剂和玻璃载玻片之间不产生空气气泡。使用Model 8870BYK Gardner TCS PLUS分光光度计(Columbia，MD)测量透射百分数(％)和雾度。使用Melinex 454和显微镜载玻片夹层测量背景。然后，可在分光光度计中在膜/粘合剂/玻璃层合物上直接获得粘合剂样品的％透射比和雾度。
偏振片漂白测试
将粘合剂样品层合至两片偏光膜上。层合样品放置在保持在65℃和90％相对湿度下的烘箱中一周。这些样品一个放置在另一个之上，其偏振轴呈90度。如果观察到透过两个样品有光泄漏，则该粘合剂/偏振片组合判定为不稳定的。稳定的粘合剂/偏振片组合不允许光透过两个样品泄漏。
表1：压敏粘合剂(摩尔比)
  IOA   AA   BA   AcM   4HBA   EA   MA   HEA
  PSA 1   98   2   ---   ---   ---   ---   ---   ---
  PSA 2   ---   2   98   ---   ---   ---   ---   ---
  PSA 3   96   ---   ---   4   ---   ---   ---   ---
  PSA 4   ---   ---   96   ---   4   ---   ---   ---
  PSA 5   ---   ---   88   ---   ---   10   ---   2
  PSA 6   ---   ---   98   ---   ---   ---   ---   2
  PSA 7   ---   ---   58   ---   ---   ---   40   2
  PSA 8   ---   ---   88   ---   ---   ---   10   2
IOA＝丙烯酸异辛酯，AA＝丙烯酸，BA＝丙烯酸丁酯，AcM＝丙烯酰胺，4HBA＝4-羟基丙烯酸丁酯，EA＝丙烯酸乙酯，MA＝丙烯酸甲酯，HEA＝2-羟基丙烯酸乙酯，“---”表示未使用。
防静电OCA样品的制备
通过将PSA溶液、所需量的交联剂、抗静电剂和可任选的增塑剂放入广口瓶来制备涂层溶液。将广口瓶放在机械辊上30分钟。将溶液涂覆在硅化聚酯防粘衬片上，并在设定为70℃的强制通风烘箱中加热涂覆样品30分钟。最终的粘合剂样品约25μm厚。
表2：粘合剂
Figure G2008800119066D00211
PPH＝每100份固体PSA中份数
*实例9包括0.05PPH的3-(缩水甘油氧基丙基)-三甲氧基硅烷
结果表
  实例   初始玻璃粘附力(N/dm)  65℃下1小时后的粘附力(N/dm)   表面电阻率(欧姆/平方)   DC体积电阻率(Ω-cm)   偏振片耐久性测试
  1   13.8   15.0   3.6E+09   ----   透明
  2   18.9   19.0   2.7E+09   ----   透明
  3   11.5   12.8   9.2E+09   ----   可以
  4   8.6   9.1   7.8E+09   ----   凹痕
  5   7.4   8.0   6.3E+09   ----   气泡
  6   23.4   28.2   6.0E+10   ----   可以
  7   14.0   20.7   4.6E+10   ----   可以
  8   22.8   25.9   1.3E+10   1.64E+09   可以
  9   18.5   22.7   7.2E+10   5.56E+09   可以
  10   33.4   49.7   4.3E+09   ----   气泡
  11   25.2   50.8   6.0E+08   ----   气泡
  12   31.3   43.6   2.8E+09   ----   可以
  13   22.1   48.5   2.2E+09   ----   透明
  14   23.1   35.9   9.8E+09   ----   可以
  15   13.8   25.0   5.6E+09   ----   可以
  16   11.7   33.6   4.8E+09   ----   凹痕
  17   10.1   18.9   4.1E+09   ----   气泡
  18   18.8   23.3   3.24E+11   4.48E+09   模糊
  比较例1   无粘附力   无粘附力   7.8E+11   ----   模糊
  比较例2   45.6   72.9   1.8E+10   ----   气泡
  比较例3   24.3   62.3   9.4E+11   ----   透明
  比较例4   15.1   19.5   5.0E+13   ----   可以
  比较例5   17.5   47.5   1.09E+10   2.27E+09   剥离
  比较例6   ---   ---   9.9E+10   ----   模糊
比较例1表现为无粘附力，但是可以通过降低盐含量和/或添加增塑剂加以改善，如上述实例所示。
在不背离本发明的范围和原则的前提下，本发明的各种修改和更改对本领域内的技术人员来说将是显而易见的，并且应该理解，本发明不应不当地限于上文所述的示例性实施例。

Claims (29)

1.一种光学透明的显示器级粘合剂，其包含：
交联的丙烯酸类压敏粘合剂；
有机可溶的和可解离的盐；以及
非亲水性增塑剂，
其中所述粘合剂为静电耗散性的，并且可见光透射率为至少约80％，和雾度低于约10％。
2.根据权利要求1所述的粘合剂，其还包含促粘附添加剂。
3.根据权利要求2所述的粘合剂，其中所述促粘附添加剂选自硅烷和钛酸酯。
4.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述丙烯酸类压敏粘合剂包含如下物质的反应产物，所述物质为一种或多种丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯单体和任选的共聚单体。
5.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述丙烯酸类压敏粘合剂包含一种或多种如下单体的反应产物，所述单体选自(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯以及(甲基)丙烯酸2-乙基丁酯。
6.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐包含碱金属阳离子和有机阴离子。
7.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐包含有机阳离子和有机阴离子。
8.根据权利要求1所述的粘合剂，中所述盐以能有效提供低于约1011Ω每平方的粘合剂表面电阻率水平的量提供；和/或以能够有效提供低于约1011Ω-cm的粘合剂体积电阻率水平的量提供。
9.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐以基于所述丙烯酸类压敏粘合剂的重量计约0.5至约5重量％的量提供。
10.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐和增塑剂以能有效提供分别为低于1011Ω每平方和1011-cm的粘合剂表面电阻率水平和体积电阻率水平的量提供。
11.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐包含强布朗斯泰德酸的阴离子，或选自磺酸根、磺酰胺、磺酰亚胺的阴离子。
12.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐包含选自甲基化物和硼酸根的阴离子组分。
13.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐包含选自鎓阳离子的阳离子，所述鎓阳离子来自周期表中IVb至VIIb族、Vb至VIb族、铵、鏻鎓、锍、锂、钠以及钾。
14.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐包括非亲水性化合物。
15.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐包含不具有表面活性的阴离子和阳离子。
16.根据权利要求1所述的粘合剂，其中粘附至偏振膜的所述粘合剂在至少约22℃的温度和约50％的相对湿度下与玻璃表面接触至少约7天后仍可从所述表面移除。
17.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐包含无机离子，并且所述增塑剂基本由一种或多种非亲水性增塑剂组成。
18.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述增塑剂以有效量提供，任选地为基于100重量份(pbw)的丙烯酸类粘合剂计0.01至约10pbw的增塑剂。
19.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述增塑剂选自丙烯酸可溶的增塑剂，包括磷酸酯、己二酸酯、柠檬酸酯、苯二甲酸酯以及它们的组合。
20.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述盐选自四烷基铵双(全氟烷磺酰基)亚胺和全氟烷磺酸四烷基铵。
21.根据权利要求1所述的粘合剂，其中所述粘合剂基本上对偏振膜为惰性的。
22.一种光学透明的显示器级粘合剂，其基本上由以下组分组成：
交联的丙烯酸类压敏粘合剂；以及
有机可溶的和可解离的盐，
其中所述盐包括碱金属阳离子和有机阴离子。
23.一种光学透明的显示器级粘合剂，其基本上由以下组分组成：
交联的丙烯酸类压敏粘合剂；
有机可溶的和可解离的盐；以及
促粘附添加剂，
其中所述盐包括碱金属阳离子和有机阴离子。
24.一种多层偏振片，其包括根据权利要求1、22或23所述的粘合剂，任选其中在偏振膜两侧都提供所述粘合剂。
25.一种多层偏振片，其包括根据权利要求1、22或23所述的粘合剂，其中所述偏振片还包括选自防炫光层、保护层、反射层、相位延迟层、广角补偿层以及亮度增强层中的一个或多个层。
26.一种液晶显示器，其包括根据权利要求1、22或23所述的粘合剂；偏振片；以及液晶盒，任选其中在所述液晶盒两侧都提供所述粘合剂。
27.一种制备光学透明的显示器级粘合剂的方法，该方法包括：
提供至少一种丙烯酸类单体和任选至少一种共聚单体以及任选光引发剂；
将所述单体与有机可溶的可解离盐和交联剂共混，以形成粘合剂前体组合物；
在第一防粘衬片上提供所述粘合剂前体组合物；以及
活化所述交联剂以形成交联的丙烯酸类压敏粘合剂，
其中所述粘合剂为静电耗散性的，并任选其中所述粘合剂的可见光透射率至少为约80％并且雾度低于约10％。
28.根据权利要求27所述的方法，该方法还包括提供非亲水性增塑剂以及将所述增塑剂与所述单体、盐和/或粘合剂前体组合物共混。
29.根据权利要求27所述的方法，该方法还包括将第二防粘衬片层合到所述粘合剂的与所述第一防粘衬片相对的表面上，任选其中所述第一和/或第二防粘衬片为静电耗散性的。
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