CN103980841A - 接着性高分子组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种接着性高分子组合物及其应用。此接着性高分子组合物是由丙烯酸树脂(A)、含羟基的烯酸烷基酯(B)及聚合起始剂(C)所组成。丙烯酸树脂(A)具有如下式(I)所示的结构。式(I)中，R1代表氢基或甲基，R2代表碳数为1至10的烷基或如下式(II)所示的结构，而式(II)中，a代表1至100的整数。含羟基的烯酸烷基酯(B)则具有如下式(III)所示的结构。式(III)中，R1代表氢基或甲基。基于丙烯酸树脂(A)的总重为100重量份，含羟基的烯酸烷基酯(B)的重量为2重量份至25重量份，且聚合起始剂的重量为0.5重量份至5重量份。本发明的接着性高分子组合物可提升接着性高分子对透明组件的粘着力且可抑制影像显示装置于高温高湿环境时的雾度上升率。。
Description
技术领域
本发明是有关于一种接着性高分子组合物，且特别是有关于一种可应用于影像显示装置的接着性高分子组合物。
背景技术
影像显示装置中，组件之间常藉由具接着功能的高分子材料来粘接结合。然而，影像显示装置的组件通常具有低极性表面，而具接着功能的高分子材料则具有高极性表面。为了增加前述的高分子材料与组件之间的粘结强度，已知的技术是藉由减少高分子材料的极性官能基的数目，以降低高分子材料的表面的极性，而使高分子材料的极性接近影像显示装置的组件的表面的极性，进而可提升两者之间的粘结强度。
此技术虽可有效提升高分子材料与组件之间的粘结强度，但当高分子材料的极性降低时，高分子材料的亲水性亦会降低，而使得影像显示装置于高温高湿的环境时，影像显示装置的组件之间易产生雾化的现象，进而降低影像显示装置的效能。
有鉴于此，亟须提供一种接着性高分子组合物，以改善已知的接着性高分子的缺陷。
发明内容
因此，本发明的一个方面在于提供一种接着性高分子组合物，其中此接着性高分子组合物是由丙烯酸树脂(A)、含羟基的烯酸烷基酯(B)及聚合起始剂(C)所组成。
本发明的另一方面在于提供一种接着性高分子，其中此接着性高分子可有效降低影像显示装置的雾度上升率。
本发明的又一方面在于提供一种粘着材料，其中此粘着材料是由上述的接着性高分子组合物所形成。
本发明的再一方面在于提供一种粘着材料，其中此粘着材料是由上述的接着性高分子所形成。
本发明的又另一方面在于提供一种影像显示装置。此影像显示装置包含第一透明组件、第二透明组件及接着层，其中接着层是由前述的粘着材料所形成。此粘着层可有效抑制影像显示装置于高温高湿环境时的雾度(haze)上升率，且此粘着层不会腐蚀影像显示装置的电极层，而可降低影像显示装置的阻抗上升率。
根据本发明的上述方面，提出一种接着性高分子组合物。在一实施例中，此接着性高分子组合物是由丙烯酸树脂(A)、含羟基的烯酸烷基酯(B)及聚合起始剂(C)所组成。丙烯酸树脂(A)具有如下式(I)所示的结构：
于式(I)中，R1代表氢基或甲基，R2代表碳数为1至10的烷基或如下式(II)所示的结构：
于式(II)中，a代表1至100的整数。
上述的含羟基的烯酸烷基酯(B)的表面能是40毫焦耳/平方米(mJ/m2)至57mJ/m2，且含羟基的烯酸烷基酯(B)具有如下式(III)所示的结构：
式(III)中，R1代表氢基或甲基。
基于丙烯酸树脂(A)的总重为100重量份，前述的含羟基的烯酸烷基酯(B)的重量为2重量份至25重量份，且前述的聚合起始剂(C)的重量为0.5重量份至5重量份。
依据本发明一实施例，上述的含羟基的烯酸烷基酯(B)可为甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟乙酯。
根据本发明的另一方面，提供一种接着性高分子。在一实施例中，此接着性高分子具有如下式(IV)所示的结构：
式(IV)中，R1代表氢基或甲基，R2代表碳数为1至10的烷基，b代表1至10的整数，c代表500至2000的整数，且接着性高分子的折射率是1.46至1.52。
依据本发明一实施例，上述的接着性高分子的酸价是小于或等于3。
根据本发明的又一方面，提供一种接着性高分子。在一实施例中，此接着性高分子具有如下式(V)所示的结构：
式(V)中，R1代表氢基或甲基，R3代表如下述的式(VI)所示的结构，且d代表30至250的整数：
于式(VI)中，a代表1至100的整数，且此接着性高分子的折射率为1.46至1.52。
依据本发明一实施例，上述的接着性高分子的酸价是小于或等于3。
根据本发明的再一方面，提供一种粘着材料。在一实施例中，此粘着材料是由前述的接着性高分子组合物所形成。
根据本发明的又另一方面，提供一种粘着材料。在一实施例中，此粘着材料是由前述的接着性高分子所形成。
根据本发明的再另一方面，提供一种影像显示装置。在一实施例中，此影像显示装置包含第一透明组件、第二透明组件及接着层。第一透明组件可为第一玻璃、第一触控感测元件、第一薄膜或第一塑胶板，而第二透明组件可为第二玻璃、第二触控感测元件、第二薄膜、第二塑胶板或显示元件。接着层则是设置于第一透明组件与第二透明组件之间。此接着层是由上述的粘着材料所形成。
依据本发明一实施例，当影像显示装置放置于温度为80℃且湿度为90%的环境下，并经过500小时后，此影像显示装置的雾度上升率是小于或等于1%。
应用本发明的接着性高分子组合物，其是藉由添加含羟基的烯酸烷基酯来提高接着性高分子的亲水性，而可提升接着性高分子对透明组件的粘着力且可抑制影像显示装置于高温高湿环境时的雾度上升率。其次，本发明的接着性高分子组合物利用低酸价的丙烯酸树脂作为接着性高分子组合物的主成份，而可避免酸性官能基腐蚀影像显示装置的电极层，进而可提高影像显示装置的效能。
附图说明
图1是绘示根据本发明的一实施例的影像显示装置的剖视图；
其中，符号说明：
100影像显示装置 110第一透明组件
120第二透明组件 130接着层
140封装胶。
具体实施方式
以下仔细讨论本发明实施例的制造和使用。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的发明概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论的特定实施例仅供说明，并非用以限定本发明的范围。
本发明提供一种接着性高分子，此接着性高分子依据高分子链之间的架桥密度的不同，分别可形成接着剂与粘着剂，其中接着剂的架桥密度是大于70%且小于或等于100%，而粘着剂的架桥密度是大于或等于40%且小于或等于70%。此处所称的接着剂是指接着性高分子于常温(例如：15℃至35℃)固化后，无法重复进行粘贴，而粘着剂则是指接着性高分子于常温(例如：15℃至35℃)固化后，仍可重复进行粘贴。再者，本发明下述的“初期”是指接着性高分子或影像显示装置于制作完成后立即进行光学特性的量测，并未受到高温高湿的环境的影响，其中“初期”的温度是20℃至30℃，而湿度为55%至65%。
其次，本发明的“雾度”是指光通过量测物件时，散射的光通量与透过的光通量的百分比。因此，当量测物件为一多层结构时，层与层之间的折射率的差异很大时，散射的光通量会增加，而透过的光通量会减少，进而提高量测物件的雾度。反之，若层与层之间的折射率的差异很小时，量测物件的雾度会下降。
本发明提供的接着性高分子组合物是由丙烯酸树脂(A)、含羟基的烯酸烷基酯(B)及聚合起始剂(C)所组成。丙烯酸树脂(A)具有如下式(I)所示的结构：
式(I)中，R1代表氢基或甲基，R2代表碳数为1至10的烷基或如下式(II)所示的结构：
式(II)中，a代表1至100的整数。
上述的含羟基的烯酸烷基酯(B)具有如下式(III)所示的结构：
式(III)中，R1代表氢基或甲基。
基于丙烯酸树脂(A)的总重为100重量份，含羟基的烯酸烷基酯(B)的重量为2重量份至25重量份。由于含羟基的烯酸烷基酯(B)具有氢氧官能基，而可提高接着性高分子的亲水性，使得水气于透明组件之间呈水膜分布而不会影响光线透过性，进而可降低影像显示装置的雾度。倘若含羟基的烯酸烷基酯(B)的重量小于2重量份时，接着性高分子的亲水性不足以使水气于透明组件之间呈水膜分布，而降低接着性高分子的抗雾化效果。若含羟基的烯酸烷基酯(B)的重量大于25重量份时，虽可有效降低影像显示装置的雾度，但接着性高分子的制造成本将提升。
含羟基的烯酸烷基酯(B)的表面能是40mJ/m2至57mJ/m2。若含羟基的烯酸烷基酯(B)的表面能小于40mJ/m2时，接着性高分子的亲水性降低，而降低接着性高分子抗雾化的效果。若含羟基的烯酸烷基酯(B)的表面能大于57mJ/m2时，接着性高分子的极性过大，而增加接着性高分子的电性，并降低电容，进而影响接着性高分子传输电场的能力，因此使得接着性高分子无法应用于影像显示装置。
在一实施例中，含羟基的烯酸烷基酯(B)可为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、其他合适的含羟基的烯酸烷基酯(B)或上述材料的任意混合。在另一实施例中，含羟基的烯酸烷基酯(B)是由等比例的甲基丙烯酸羟乙酯与丙烯酸羟乙酯所组成。
基于丙烯酸树脂(A)的总重为100重量份时，上述的聚合起始剂(C)的重量为0.5重量份至5重量份。聚合起始剂(C)是用以使丙烯酸树脂(A)及含羟基的烯酸烷基酯(B)产生聚合反应。倘若聚合起始剂(C)的重量小于0.5重量份时，接着性高分子的聚合度不足，而不具有粘着的效果。若聚合起始剂(C)的重量大于5重量份时，接着性高分子的聚合度过高，而降低接着性高分子的粘着力。
本发明的接着性高分子的具体例可为如下式(IV)或式(V)所示的结构：
式(IV)中，R1代表氢基或甲基，R2代表碳数为1至10的烷基，b代表1至10的整数，且c代表500至2000的整数。
式(V)中，R1代表氢基或甲基，R3代表如下式(VI)所示的结构，且d代表30至250的整数：
本发明的接着性高分子是由前述的接着性高分子组合物所形成。此接着性高分子的酸价小于或等于3，初期雾度是小于或等于1%，全光线透过率大于或等于99%，且折射率是1.46至1.52。若接着性高分子的折射率小于1.46或大于1.52时，通过影像显示装置的光线会由于折射率的差异，而增加透过影像显示装置的散射的光通量，并减少透过的光通量，进而提高影像显示装置的雾度。
倘若上述接着性高分子的酸价大于3时，接着性高分子的丙烯酸官能基会腐蚀影像显示装置的电极层，而提高影像显示装置的阻抗值，进而影响影像显示装置的效能。请参阅表1，其是表列甲基丙烯酸酯共聚物的例示1至3及比较例示1至3的酸价与阻抗上升率，其中各例示的甲基丙烯酸酯共聚物的酸价是藉由CNS14906石油产品酸价试验法(电位滴定法)来量测。表1所载的阻抗上升率是将各例示与比较例示的甲基丙烯酸酯共聚物涂布于聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)薄膜或玻璃上，其中PET薄膜或玻璃的长宽分别为6厘米与10厘米。然后，将长宽均为10厘米的氧化铟锡(indium tinoxide；ITO)玻璃贴合于甲基丙烯酸酯共聚物上，且ITO玻璃的两端分别保留长宽为2厘米与10厘米的量测面。接着，利用封装胶封装ITO玻璃与PET薄膜或玻璃，以形成检测装置，并藉由三用电表量测检测装置的阻抗值(Zsi)。
另外，利用上述检测装置的制作方法及相同的材料来制作空白检测装置，但空白检测装置于ITO玻璃及PET薄膜或玻璃之间不涂布甲基丙烯酸酯共聚物。相同地，利用三用电表量测空白检测装置的阻抗值(Zbi)。
接着，将检测装置与空白检测装置放置于温度为60℃，湿度为90%的环境，经过500小时后，分别量测检测装置与空白检测装置的阻抗值，并利用下式(VII)计算检测装置的阻抗上升率：
式(VII)中，Zsf表示检测装置经过高温高湿环境后的阻抗值，且Zbf表示空白检测装置经过高温高湿环境后的阻抗值。
根据下述表1的结果可知，当甲基丙烯酸酯的酸价大于3时，检测装置的阻抗上升率大于10%。据此，当接着性高分子的酸价大于3时，接着性高分子的酸性官能基会腐蚀影像显示装置的电极层，而影响影像显示装置的效能。
表1
请参照图1，其是绘示根据本发明的一实施例的影像显示装置的剖面图。在一实施例中，本发明的影像显示装置100包含第一透明组件110、第二透明组件120、接着层130与封装胶140。第一透明组件110可为第一玻璃、第一触控感测元件、第一薄膜或第一塑胶板，而第二透明组件120可为第二玻璃、第二触控感测元件、第二薄膜、第二塑胶板或显示元件。在一实施例中，第一透明组件110与第二透明组件120是相同或不同的透明组件。前述的接着层130是设置于第一透明组件110与第二透明组件120之间，且接着层130是由粘着材料所形成，其中此粘着材料是由前述的接着性高分子组合物所形成。封装胶140是用以封装影像显示装置100，以隔绝大气中的水氧的影响。
前述的影像显示装置130的初期雾度值是小于或等于1%，而当影像显示装置130放置于温度为80℃且湿度为90%的环境下，并经过500小时后，影像显示装置130的雾度上升率是小于或等于1%。在一实施例中，影像显示装置130的雾度上升率是等于0%。
以下利用实施例以说明本发明的应用，然其并非用以限定本发明，本发明技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。
制备接着性高分子
实施例1
将100重量份的丙烯酸树脂(型号为TSH02，综研化学株式会社制；以下简称A-1)、2重量份的含羟基的烯酸烷基酯(B)及0.5重量份的聚异氰酸酯(polyisocyanate，综研化学株式会社制；以下简称C-1)于常温(例如：25℃)下搅拌混合，经过30分钟后，即制得实施例1的接着性高分子，其中含羟基的烯酸烷基酯(B)是由等比例的丙烯酸羟乙酯(hydroethylacrylate；以下简称B-1)与甲基丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl methacrylate；以下简称B-2)所混合而成。
实施例2至6及比较例1至9
同实施例1的接着性高分子的制备方法，不同处在于实施例2至6及比较例1至9是改变接着性高分子的反应物的种类及使用量，其配方如表2所示，此处不另赘述。
制备接着层及影像显示装置
将上述的接着性高分子溶解于溶剂中，以形成粘着材料，并涂布于离型膜上。接着，于105℃下烘干以去除溶剂，并将另一层离型膜贴附于烘干的粘着材料上，以形成接着层。然后，移除上述的接着层的两层离型膜，且将接着层贴合于两片玻璃之间，并使用封装胶封装两片玻璃，以形成影像显示装置。所制得的接着层或影像显示装置则分别以下列各评价方式进行评价，其结果如表2所述，其中折射率、初期光学特性、外观特性、黄化测试、粘着力及影像显示装置的初期雾度与雾度上升率的检测方法容后再述。
评价方式
1.折射率
首先，将长宽分别为14毫米(mm)至40mm及6mm至8mm的辅助片放入阿贝式屈折度计(爱宕株式会社制造，型号为DR-M2/1550)。辅助片的光滑亮面是朝向棱镜，且光线由辅助片的磨砂面进入，其中射入辅助片的光线尽可能垂直于光滑面。然后，选择适当的接触液，接触液的折射率是高于待量测样品的折射率。接着，打开次棱镜，滴入一小滴接触液，并将长宽分别为40mm及8mm的上述的接着层放入屈折度计中。滑动接着层，以使接触液布满接触面。之后，对准光源，将界线调至交叉线的交叉点上，并直接读取仪器荧幕所显示的数值，即可测得折射率，其结果如表1所示。
2.初期光学特性
初期光学特性的雾度及全光线透过率的评价方式是利用日本电色工业株式会社所制造的雾度计来量测上述的接着层，其中接着层的厚度为100μm，并根据以下基准进行评价：
雾度：
○：雾度≦1%。
╳：1%＜雾度。
全光线透过率：
○：99%≦全光线透过率。
╳：全光线透过率＜99%。
3.气泡状缺陷
首先，将上述的影像显示装置放置于Espec公司所生产的烤箱中，其中烤箱的温度设定为80℃且湿度设定为90%，经过500小时后，以肉眼观察影像显示装置的接着层是否产生气泡状缺陷，并根据以下基准进行评价：
○：无气泡状缺陷。
╳：有气泡状缺陷。
4.收缩率
收缩率的评价方式是相同于前述的气泡状缺陷的评价方式。不同的是，收缩率是根据下式(VIII)进行评价：
式(VIII)中，Li表示经烘烤前，影像显示装置的接着层的长度，Lf表示经烘烤后，影像显示装置的接着层的长度，并根据以下基准进行评价：
○：收缩率≦3%。
╳：3%＜收缩率。
5.黄化测试
将前述的影像显示装置放置于紫外线耐候试验箱(型号为QUV-SE，Q-LAB公司制)中，其中温度设定为60℃且照射功率为0.89W，照射500小时后，利用分光光度计(型号为UV-2450，岛津公司制)量测接着层的b值。并根据以下基准进行评价：
○：b＜0.2。
╳：0.2≦b。
6.粘着力
将宽度固定为25mm的接着层粘附于厚度为100μm的聚对苯二甲二乙酯(polyethylene terephthalate；PET)薄膜上，并利用2千克的滚轮来回滚压两次，以使接着层与被着体紧密贴合。然后，进行加压脱泡制程，其中温度设定为50℃且压力为0.5MPa。经过20分钟后，将前述的被着体于温度为23℃及湿度为65%的环境下静置24小时。接着，藉由岛津制作所制造的万能拉力机量测宽度为25mm的光学胶层的粘着力，其中拉伸速度设定为300mm/min且拉伸角度为180度，并根据以下基准进行评价：
○：4N/25mm＜粘着力。
╳：粘着力≦4N/25mm。
7.影像显示装置的初期雾度及雾度上升率
显示装置的初期雾度值是利用前述的雾度计，于温度为20℃至30℃且湿度为55%至65%的环境下量测影像显示装置的初期雾度值。然后，将此影像显示装置放置于温度为80℃且湿度为90%的环境。经过500小时后，利用前述的雾度计来量测此影像显示装置的雾度值，并扣除初期雾度值，即可得知影像显示装置的雾度上升率。
请参阅表2，其是表列各实施例及比较例的组成成份、组成比例与上述的评价结果。
根据表2的结果可知，相较于比较例8，实施例4至实施例6所添加的含羟基的烯酸烷基酯(B)可有效抑制影像显示装置于高温高湿的环境的雾度上升率。当含羟基的烯酸烷基酯(B)的重量是小于2重量份或大于25重量份，且聚合起始剂(C)的重量是小于0.5重量份或大于5重量份时，接着性高分子无法抑制影像显示装置于高温高湿环境下的雾度上升率，进而降低影像显示装置的效能。
再者，根据比较例1与2的结果可知，当接着性高分子组合物不添加含羟基的烯酸烷基酯(B)时，于高温高湿的环境下，影像显示装置会产生雾化现象，而降低影像显示装置的使用效能。
比较例10
另外，同实施例1的接着性高分子的制备方法，比较例10是使用100重量份的丙烯酸树脂(东海青科技股份有限公司制造，型号为R728；以下简称A-3)，2重量份的含羟基的烯酸烷基酯(B)及3重量份的聚合起始剂(C-2；CIBA公司制造，型号为C-184)与3重量份的聚合起始剂(C-3；CIBA公司制造，型号为TPO)来聚合形成接着性高分子。比较例10的折射率为1.53，并依据上述的评价方式评价雾度，所得的雾度表现为╳。
由本发明上述实施例可知，本发明的接着性高分子组合物的优点在于藉由添加含羟基的烯酸烷基酯来提高接着性高分子的亲水性，而可抑制影像显示装置于高温高湿的环境时的雾度上升率且可维持接着性高分子与透明组件之间的粘着力，进而可提高影像显示装置的效能。
其次，本发明的接着性高分子组合物利用具有低酸价的丙烯酸树脂作为接着性高分子组合物的主成份，而可避免接着性高分子组合物的酸性官能基腐蚀影像显示装置的电极层，进而可降低电极层的阻抗上升率。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属技术领域中任何具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种接着性高分子组合物，由以下成份所组成：
丙烯酸树脂(A)，其中所述丙烯酸树脂(A)具有如下式(I)所示的结构；
式(I)中，R1代表氢基或甲基，R2代表碳数为1至10的烷基或如下式(II)所示的结构：
式(II)中，a代表1至100的整数；
含羟基的烯酸烷基酯(B)，其中所述含羟基的烯酸烷基酯(B)的表面能是40-57mJ/m2，且该含羟基的烯酸烷基酯(B)具有如下式(III)所示的结构：
式(III)中，R1代表氢基或甲基；以及式(III)
聚合起始剂(C)，且
基于所述丙烯酸树脂(A)的总重为100重量份，所述含羟基的烯酸烷基酯(B)的重量为2重量份至25重量份，而所述聚合起始剂(C)的重量为0.5重量份至5重量份。
2.如权利要求1所述的接着性高分子，其中所述含羟基的烯酸烷基酯(B)是甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟乙酯。
3.一种接着性高分子，具有如下式(IV)所示的结构：
其中R1代表氢基或甲基，R2代表碳数为1至10的烷基，b代表1至10的整数，c代表500至2000的整数，且所述接着性高分子的折射率是1.46至1.52。
4.如权利要求3所述的接着性高分子，其中所述接着性高分子的酸价是小于或等于3。
5.一种接着性高分子，具有如下式(V)所示的结构：
式(V)中，R1代表氢基或甲基，R3代表如下式(VI)所示的结构，且d代表30至250的整数：
式(VI)中，a代表1至100的整数，且所述接着性高分子的折射率是1.46至1.52。
6.如权利要求5所述的接着性高分子，其中所述接着性高分子的酸价小于或等于3。
7.一种粘着材料，由如权利要求1或2所述的接着性高分子组合物所形成。
8.一种粘着材料，由如权利要求3至6中任一项所述的接着性高分子所形成。
9.一种影像显示装置，包含：
一第一透明组件，该第一透明组件是第一玻璃、第一触控感测元件、第一薄膜或第一塑胶板；
一第二透明组件，该第二透明组件是第二玻璃、第二触控感测元件、第二薄膜、第二塑胶板或显示元件；以及
一接着层，设置于所述第一透明组件与所述第二透明组件之间，其中所述接着层是由如权利要求7或8所述的粘着材料所形成。
10.如权利要求9所述的影像显示装置，其中所述影像显示装置放置于温度为80℃且湿度为90%的环境下，并经过500小时后，所述影像显示装置的雾度上升率是小于或等于1%。
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