JP2009519372A - アクリル系粘着剤組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、アクリル系粘着剤組成物に関するもので、特に、架橋可能な官能基を有するビニル系及び/またはアクリル系単量体を共重合してなり、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の４０〜１００倍である高分子量(メタ)アクリル系共重合体１００重量部と、架橋可能な官能基を有せず、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の２〜１５倍である低分子量(メタ)アクリル系共重合体５〜５０重量部と、多官能性架橋剤０．０１〜１０重量部とを含むアクリル系粘着剤組成物に関する。
本発明によるアクリル系粘着剤組成物は、高温、高湿条件下で生じ得る粘着耐久信頼性などの主要特性を満たすと共に、応力緩和特性を効果的に与え、光漏れ現象を改善でき、偏光板の裁断特性を向上することができる。

Description

本発明は、アクリル系粘着剤組成物に関するもので、さらに詳細には、高温、高湿条件下で生じ得る粘着耐久信頼性などの主要特性を満たすと共に、応力緩和特性を効果的に与え、光漏れ現象を改善でき、偏光板の裁断特性を向上できるアクリル系粘着剤組成物に関する。
一般に、液晶表示装置を製造するために、基本的に液晶を含んでいる液晶セルと偏光板が必要であり、これを接合するための適切な接着層または粘着層が必要である。また、液晶表示装置の機能を向上させるために、位相差板、広視野角補償板、または輝度向上フィルムなどを付加的に偏光板に付着して使用することができる。
液晶表示装置を形成する主要構造は、一定に配列されている液晶層；透明電極層を含む透明なガラス板またはプラスチック系板状素材から構成されている液晶セルを基準として、粘着層または接着層により合体されている多層構造の偏光板；位相差板；及び追加の機能性フィルム層などを含むことが一般的である。
ここで、偏光板は、一定な方向に配列されたヨード系化合物または二色性偏光物質を含む構造であって、これらの偏光素子を保護するために、両面にトリアセチルセルロース(triacetyl cellulose, TAC)系などの保護フィルムを使用して多層を構成するようになる。また、偏光板は、一方性分子配列を有する形状の位相差フィルムや、液晶型フィルムなどの広視野角補償フィルムをさらに含むことができる。
前述の各フィルムは、異なる分子構造及び組成を有する材料からなるため、相異なる物理的特性を有している。特に、熱または湿熱条件下では、一方性分子配列を有する材料の収縮または膨張による寸法安定性が乏しい。したがって、偏光板が粘着剤により固定されている場合、熱または湿熱環境による偏光応力が残留した状態で残ってしまい、これにより、応力が集中された部分から光漏れが発生するようになる。
上記のような光漏れ現象を改善するための一つの方法は、熱または湿熱条件下で偏光板の収縮現象を減らすことであるが、異なる物理的特性を有する物質からなる偏光板が付着された液晶パネルから発生する応力を除去することは、非常に難しいことである。
一般に、粘着剤は、ゴム系、アクリル系、及びシリコン系などがあるが、この中で、アクリル系粘着剤が、その特性上、高機能粘着剤組成物の製造に最も広く使用されている。また、耐久信頼性を付与するために、粘着剤の構成成分、分子量及び分子量分布、架橋密度などのような適切な分子構造特性が必要であるが、このために製造された粘着剤は、通常、高い凝集力を必要とする。
しかしながら、前記粘着層を付着して偏光板を製造し、これを液晶表示装置に付着した後、熱または湿熱条件下で長時間使用すると、偏光板収縮による応力が集中される現象が現れ、これを解決するためには、粘着剤層の応力緩和機能が必要となる。
これを解決するために、日本特開平１−６６２８３号は、偏光板の表面にアルキル基の炭素数が１〜１２の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とするアクリル系ポリマーからなる粘着剤層が設けられて製造される偏光板において、粘着剤層が重量平均分子量１０万以下のポリマー成分を１５重量％以下含有し、重量平均分子量が１００万以上のポリマー成分を１０重量％以上含有するアクリル系ポリマーからなることを特徴とする粘着偏光板について開示している。しかしながら、前記特許は、高分子量ポリマーの含有量が高い粘着剤を使用し、粘着耐久信頼性を満たすことはできたものの、粘着剤の凝集力(弾性率)が大きいため、偏光板の寸法変化による応力集中を緩和し難いという問題点があった。
大韓民国特許公開公報第１９９８−７９２６６号は、重量平均分子量が１００万以上である高分子量アクリル系共重合体１００重量部、重量平均分子量が３万以下である低分子量アクリル系共重合体２０〜２００重量部、及び多官能性架橋剤化合物０．００５〜５重量部からなる偏光板用粘着剤組成物を通じて応力緩和特性を付与することにより、光漏れ現象を改善しようとした。しかし、前記特許は、３万以下の低分子量アクリル系共重合体の添加量が多すぎて、且つ相溶性が乏しく、時間による低分子量体の表面移行性により、高温、高湿条件で発生する気泡または剥離現象のような耐久信頼性を満たし難いだけではなく、特に、長期間使用時、低分子量体の表面移行特性により生じ得る耐久信頼性の問題を防止するための低分子量体の組成物に係る技術的思考に関しては、全く開示していない。
また、日本特開２０００−１０９７７１号は、重量平均分子量が６０〜２００万の官能基を含む高分子量アクリル系共重合体、重量平均分子量が５０万以下の官能基を含むアクリル系共重合体０．１〜５０重量部、及び多官能性架橋剤化合物５重量部以下からなる偏光板用粘着剤組成物を通じて応力緩和特性を付与することにより、光漏れ現象を改善しようとした。しかしながら、前記特許は、官能基を有する中分子量体の使用により、架橋構造がさらに形成されるため、偏光板の寸法変化による応力集中を緩和し難いという問題点があった。
日本特開２００３−４９１４１号は、重量平均分子量が１００〜２００万の官能基を含むアクリル系共重合体と、重量平均分子量が３〜３０万の官能基が２個未満含有された中分子量アクリル系共重合体と、重量平均分子量が１，０００〜２０，０００(分散度１．０〜２．５)の官能基を有しない低分子量のアクリル系共重合体と、架橋剤とからなる偏光板用粘着剤組成物を通じて応力緩和特性を付与することにより、光漏れ現象を改善しようとした。しかしながら、官能基を有する中分子量体の使用により、架橋構造がさらに形成されるため、偏光板の寸法変化による応力集中を緩和し難いという問題点がある。また、官能基を有しない分子量が２万以下の低分子量アクリル系共重合体を長期間使用時、表面移行特性による耐久信頼性の問題が発生する可能性がある。
また、日本特開２００２−１２１５２１号は、重量平均分子量が１００〜２５０万の官能基を有する高分子量アクリル系共重合体１００重量部と、重量平均分子量が３〜１０万の低分子量アクリル系共重合体１０〜１００重量部と、官能基を２個以上含有する多官能性化合物と、シラン化合物とからなる偏光板用粘着剤組成物を通じて応力緩和特性を付与しようとした。しかしながら、前記特許では、単にアクリル系共重合体の重量平均分子量のみを言及している。
一般に、高分子の物理的挙動は、単純に重量平均分子量に依存するものではなく、高分子の絡み合い点間分子量(entanglement molecular weight)に対する相対的な大きさにより決定される。したがって、絡み合い点間分子量を考慮し、適切なアクリル系共重合体の組成を決定しなければならない。特に、応力緩和特性に大きい影響を及ぼす高分子の弾性率と粘度は、絡み合い点間分子量の２倍〜３倍を境として急激に変化し、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの場合、アルキル基の炭素数により、絡み合い点間分子量が大きく変化する。したがって、低分子量体を添加して応力緩和特性を付与する場合は、低分子量体の絡み合い点間分子量を必須的に考慮しなければならない。また、低分子量体の分子量が絡み合い点間分子量より小さい場合は、製造された偏光板の切断時、偏光板の断面から粘着剤が突出したり(はみ出す)、突出された粘着剤により偏光板が汚染され易いという問題点がある。また、添加された低分子量が、液晶パネルのガラスとＴＡＣの界面層への移動が容易になるため、高温、高温高湿条件において耐久性の低下が生じ易い。
したがって、偏光板の裁断特性が向上し、高温、高湿の条件のみならず、長期間使用時に生じ得る耐久信頼性などの偏光板製品の主要特性をほとんど変化させずに、光漏れ現象を改善できる、新しい偏光板用粘着剤の開発及びこれを適用した偏光板に関する研究が切実に求められている。
日本国特開平１−６６２８３号
上記のような従来技術の問題点を解決するために、本発明は、高温、高湿条件下で生じ得る粘着耐久信頼性などの主要特性を満たすと共に、応力緩和特性を効果的に与え、光漏れ現象を改善できるアクリル系粘着剤組成物を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、光漏れ現象を改善できる共に、偏光板の裁断特性を向上できる偏光板及び液晶表示装置を提供することである。
前記目的を達成するために、本発明は、
ａ)架橋可能な官能基を有するビニル系及び/またはアクリル系単量体を共重合してなり、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の４０〜１００倍である高分子量(メタ)アクリル系共重合体１００重量部と、
ｂ)架橋可能な官能基を有せず、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の２〜１５倍である低分子量(メタ)アクリル系共重合体５〜５０重量部と、
ｃ)多官能性架橋剤０．０１〜１０重量部と、を含むことを特徴とするアクリル系粘着剤組成物を提供する。
また、本発明は、前記アクリル系粘着剤組成物を、偏光フィルムの一面または両面の粘着剤層に含むことを特徴とする偏光板を提供する。
また、本発明は、前記偏光板を液晶セルの一面または両面に接合した液晶パネルを含むことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、低分子量共重合体の表面移行による耐久信頼性の問題を解決して、偏光板の製造時に発生する粘着剤の突出を抑えるために、低分子量共重合体の重量平均分子量が絡み合い点間分子量の２倍より大きいものを使用することにより、官能基を有しない低分子量体を使用するとしても、低分子量体の表面移行による耐久性低下の問題がなく、また、官能基を有している低分子量体を使用する場合に生じ得る低分子量体によるネットワーク構造を形成することがなく、応力集中を効果的に緩和することができ、耐久信頼性と光漏れ現象を同時に改善することができる。
本発明のアクリル系粘着剤組成物は、ａ)架橋可能な官能基を有するビニル系及び/またはアクリル系単量体を共重合してなり、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の４０〜１００倍である高分子量(メタ)アクリル系共重合体１００重量部と、ｂ)架橋可能な官能基を有せず、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の２〜１５倍である低分子量(メタ)アクリル系共重合体５〜５０重量部と、ｃ)多官能性架橋剤０．０１〜１０重量部とを含むことを特徴とする。
以下、本発明で説明する絡み合い点間分子量は、Rheometrics社製のＲＭＳ−８００を利用して測定したものである。具体的に、多官能性架橋剤を含まない(メタ)アクリル系共重合体を、直径８ｍｍの平行板(parallel plate)フィクスチャー(fixture)を利用して、試料の厚さ１ｍｍ、変形率１０％の条件下で周波数スウィープ(frequency sweep)し、貯蔵弾性率(storage modulus)、損失弾性率(loss modlus)を測定する。これを利用し、損失弾性率の貯蔵弾性率に対する比で定義されるｔａｎδ値を計算して、このｔａｎδ値が最小ピーク(peak)を表す時の周波数における貯蔵弾性率値からプラトーモジュラス(plateau modulus)値を得る。絡み合い点間分子量は、プラトーモジュラスから下記数学式１により計算する。
Figure 2009519372
 前記数学式１で、Ｍｅは、絡み合い点間分子量、ρは、高分子の密度、Ｒは気体常数、Ｔは、絶対温度、ＧＮは、プラトーモジュラスである。
本発明で使用される前記ａ)の高分子量(メタ)アクリル系共重合体は、i)炭素数１〜１２のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体９１．０〜９９．９重量％と、ii)架橋可能な官能基を有するビニル系及び/またはアクリル系単量体０．１〜９．０重量％とを共重合した共重合体を使用することができる。
前記ａ)ｉ)の(メタ)アクリル酸エステル単量体は、アルキル基が長鎖形態となると、粘着剤の凝集力が低下するため、高温下で凝集力を維持するために、炭素数１〜１２のアルキルエステル単量体であることが好ましく、さらに好ましくは、炭素数２〜８のアルキルエステル単量体であることが好ましい。
具体的に、前記炭素数１〜１２のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体は、ブチル(メタ)アクリレート、２−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ｎ−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ｔ−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ｎ−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、２−エチルブチル(メタ)アクリレート、またはベンジルアクリレートなどを単独または２種以上混合して使用できる。
前記炭素数１〜１２のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体は、アクリル系共重合体に９１．０〜９９．９重量％含まれることが好ましく、その含量が９１重量％未満の場合は、偏光板との密着性が低下し得るという問題点があり、９９．９重量％を超過する場合は、凝集力の低下により、耐久性に問題が発生し得るという問題点がある。
前記ａ)ｉｉ)の架橋可能な官能基を有するビニル系及び/またはアクリル系単量体は、多官能性架橋剤と反応し、高温または高湿条件で粘着剤の凝集力の破壊が起こらないように、化学結合による凝集力または接着強度を付与する作用をする。
前記架橋可能な官能基を有するビニル系及び／またはアクリル系単量体は、２−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、２−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、２−ヒドロキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、または２−ヒドロキシプロピレングリコール(メタ)アクリレートなどの水酸基を含む単量体や、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸二量体、イタコン酸、マレイン酸、またはマレイン酸無水物などのカルボキシル酸を含む単量体を、単独または２種以上混合して使用できる。
前記架橋可能な官能基を有するビニル系及び/またはアクリル系単量体は、アクリル系共重合体に０．１〜９．０重量％含まれることが好ましく、その含量が０．１重量％未満の場合は、高温または高湿条件で凝集破壊が起こり易く、接着力向上効果が低下するという問題点があり、９．０重量％を超過する場合は、相溶性が減少し、また流動特性を減少させて、凝集力上昇により応力緩和能力が低下するという問題点がある。
上記のような成分からなる高分子量(メタ)アクリル系共重合体は、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の４０〜１００倍であることが好ましく、さらに好ましくは、５０〜８０倍である。前記重量平均分子量が絡み合い点間分子量の４０倍未満の場合は、凝集力が乏しく、高温、高湿条件下で気泡または剥離による耐久信頼性が低下する恐れがあり、１００倍を超過する場合は、応力集中を緩和させる能力が低下するという問題点がある。
本発明に使用される前記ｂ)の低分子量(メタ)アクリル系共重合体は、炭素数１〜１２のアルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体からなり、具体的な種類は、前記高分子量(メタ)アクリル系共重合体に記載したものと同様である。
前記低分子量(メタ)アクリル系共重合体は、低分子量体の表面移行性による耐久性低下の問題を解決して、偏光板の製造時、粘着剤の汚染を減らすと共に、応力集中を効果的に緩和することができ、耐久性問題と光漏れ現象を同時に改善するためには、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の２〜１５倍のものを使用することが好ましく、さらに好ましくは、４〜１５倍のものを使用することが好ましい。
前記低分子量(メタ)アクリル系共重合体の重量平均分子量が絡み合い点間分子量の２倍未満の場合は、低分子量体の絡み合い効果が乏しく、製造された偏光板の切断時、切断する偏光板の断面から粘着剤が突出したり(はみ出す)、突出された粘着剤により偏光板が汚染され易いという問題点があり、１５倍を超過する場合は、柔軟性が低下し、光漏れ現象を改善し難いという問題点がある。
前記のような低分子量(メタ)アクリル系共重合体は、高分子量(メタ)アクリル系共重合体１００重量部に対し、５〜５０重量部含まれることが好ましい。その含量が５重量部未満の場合は、偏光板の応力集中を効果的に緩和できないという問題点があり、５０重量部を超過する場合は、耐久信頼性に問題が生じる恐れがある。
前記のような高分子量(メタ)アクリル系共重合体と低分子量(メタ)アクリル系共重合体の製造方法は、特に限定されないが、具体的に、溶液重合法、光重合法、バルク重合法、サスペンション重合法、またはエマルジョン重合法などの通常の方法により製造することができ、特に溶液重合法により製造することが好ましい。この際、前記重合温度は、５０〜１４０℃であり、単量体が均一に混合された状態で重合開始剤を混合することが好ましい。
前記高分子量(メタ)アクリル系共重合体と低分子量(メタ)アクリル系共重合体の製造時に使用される重合開始剤は、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリルなどのアゾ系重合開始剤や、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチルなどの過酸化物を単独または混合して使用することができる。
また、低分子量(メタ)アクリル酸共重合体を製造するためには、前記重合開始剤と共に連鎖移動剤を使用することが好ましく、その種類としては、ラウリルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタンなどのメルカプタン系と、α−メチルスチレンダイマーなどがある。
本発明に使用される前記ｃ)の多官能性架橋剤は、カルボキシル基、水酸基などと反応し、粘着剤の凝集力を高める作用をする。
前記多官能性架橋剤は、イソシアネート系化合物、エポキシ系化合物、アジリジン系化合物、及び金属キレート系化合物などを使用することができ、特に、イソシアネート系架橋剤を使用することが好ましい。
前記イソシアネート系化合物は、トルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホルムジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシネート、またはこれらのトリメチロールプロパンなどのポリオールとの反応物などを使用することができる。
前記エポキシ系化合物は、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ‘，Ｎ’−テトラグリシジルエチレンジアミン、またはグリセリンジグリシジルエーテルなどを使用することができる。
前記アジリジン系化合物は、Ｎ，Ｎ‘−トルエン−２，４−ビス(１−アジリジンカルボキシド)、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタン−４，４‘−ビス(１−アジリジンカルボキシド)、トリエチレンメラミン、ビスイソプロタロイル−１−(２−メチルアジリジン)、またはトリ−１−アジリジニルホスフィンオキシドなどを使用することができる。
また、前記金属キレート系化合物は、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、チタン、アンチモン、マグネシウム、バナジウムなどの多価金属がアセチルアセトンまたはアセト酢酸エチルに配位した化合物などを使用することができる。
前記のような多官能性架橋剤は、均一なコーティング作業のためには、接着層の形成のために施す配合過程において、架橋剤の官能基架橋反応がほとんど起こらない必要がある。前記コーティング作業が終了し、乾燥及び熟成過程を経ると、架橋構造が形成され、弾性があって、凝集力の強い粘着層を得ることができるようになる。この際、粘着剤の強い凝集力により、粘着製品の耐久信頼性などの粘着物性及び切断性が向上する。
上記のような多官能性架橋剤は、アクリル系共重合体１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部含まれることが好ましく、その含量が前記範囲内である場合は、粘着剤の凝集力に優れ、気泡または剥離のような粘着耐久性に問題が発生せず、耐久信頼性に優れるという効果がある。
上記のような成分からなる本発明のアクリル系粘着剤組成物は、必要に応じ、シラン系カップリング剤または粘着性付与樹脂をさらに含むことができる。
前記シラン系カップリング剤は、アクリル系粘着剤がガラス板と接着する場合、接着安定性を向上させ、耐熱、耐湿特性をより向上させる作用をする。特に、前記シラン系カップリング剤は、高温高湿下で長時間放置された場合、接着信頼性の向上を助ける作用をする。
前記シラン系カップリング剤が、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、またはγ−アセトアセテートプロピルトリメトキシシランなどを、単独または２種以上混合して使用することができる。
前記シラン系カップリング剤は、アクリル系共重合体１００重量部に対し、０．００５〜５重量部含まれることが好ましく、その含量が前記範囲内の場合は、高温、高湿下で、接着安定性及び接着信頼性の向上においてさらに好ましい。
前記粘着性付与樹脂は、アクリル系粘着剤の粘着性能を調節する作用をする。
前記粘着性付与樹脂は、(水添)ヒドロカーボン系樹脂、(水添)ロジン樹脂、(水添)ロジンエステル樹脂、(水添)テルペン樹脂、(水添)テルペンフェノール樹脂、重合ロジン樹脂、または重合ロジンエステル樹脂などを単独または２種以上混合して使用することができる。
前記粘着性付与樹脂は、アクリル系共重合体１００重量部に対し１〜１００重量部含まれることが好ましく、その含量が前記範囲内である場合は、粘着剤の相溶性及び凝集力の向上においてさらに好ましい。
また、本発明のアクリル系粘着剤組成物は、必要に応じて、アクリル系可塑剤、エポキシ樹脂、硬化剤、紫外線安定剤、酸化防止剤、調色剤、補強剤、充填剤、消泡剤、または界面活性剤などの添加剤をさらに使用することができる。
上記のような成分からなる本発明のアクリル系粘着剤組成物は、通常の方法により製造することができるが、具体的に熱硬化または光硬化などの方法により製造することができる。
上記のような成分からなる本発明のアクリル系粘着剤組成物は、最適の物的均衡を考慮すると、粘着剤の架橋密度が２０〜７５％であることが好ましく、さらに好ましくは、２５〜７０％である。ここで、前記架橋密度は、一般に知られたアクリル系粘着剤のゲル含量測定法を通じて、溶媒に溶解されない架橋構造を形成した部分の量を重量％で得た数値を意味する。前記粘着剤組成物の架橋密度が２０％未満の場合は、粘着剤の凝集力が低下して、気泡または剥離のような粘着耐久性に問題が生じて、７５％を超過する場合は、偏光板の収縮による応力集中を十分緩和できないという問題点がある。
また、本発明は、上記のようなアクリル系粘着剤組成物を偏光フィルムの粘着剤層として含む偏光板を提供するが、前記偏光板は、偏光フィルムの一面または両面に、前記粘着剤組成物から形成される粘着剤層を含んでなる。
前記偏光板を構成する偏光フィルムまたは偏光素子に特に制限はないが、例えば、前記偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂からなるフィルムにヨードまたは二色性染料などの偏光成分を含有させて延伸して製造されたフィルムなどを使用することができ、これらの偏光フィルムの厚さにも特に制限はなく、通常的な厚さを形成することができる。この際、前記ポリビニルアルコール系樹脂は、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマル、ポリビニルアセタル及びエチレン、酢酸ビニル共重合体の鹸化物などが使用できる。
前記偏光フィルムの両面には、トリアセチルセルロースなどのセルロース系フィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系フィルム、ポリエーテルスルホン系フィルム、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系やノルボルネン構造を有するポリオレフィン系、エチレンプロピレン共重合体のようなポリオレフィン系などの保護フィルムが積層された多層フィルムなどを形成することができる。この際、これらの保護フィルムの厚さにも特に制限はなく、通常的な厚さを形成することができる。
上記のような偏光フィルムに粘着剤層を形成する方法は、特に制限されるものではなく、例えば、偏光フィルム表面に直接バーコーターなどを使用して粘着剤を塗布、乾燥する方法、粘着剤を剥離性基材表面に塗布して乾燥させた後、前記剥離性基材表面に形成された粘着剤層を偏光フィルム表面に転写して熟成させる方法などが適用できる。
また、上記のような本発明の偏光板には、保護層、反射層、防眩層、位相差板、広視野角補償フィルム、または輝度向上フィルムなどの、追加機能を提供する層を１種以上積層することができる。
本発明の粘着剤が適用された偏光板は、通常の液晶表示装置に適用可能であり、その液晶パネルの種類は、特に限定されるものではない。好ましくは、前記粘着剤が適用された偏光板を、液晶セルの一面または両面に接合した液晶パネルを含む液晶表示装置を構成することができる。
上記のような本発明のアクリル系粘着剤組成物は、粘着耐久性を変化させずに、熱または湿熱下で長期間使用時も、偏光板の収縮により発生する応力を緩和し、光漏れの改善に大きい効果をもたらす。また、偏光板の裁断時、粘着剤のはみ出しを抑制する効果を有する。
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。
製造例１
窒素ガスが還流されて温度調節が容易になるように冷却装置を設けた１Ｌの反応器に、ｎ−ブチルアクリレート(n-butylacrylate、BA)８８重量部、エチルアクリレート(ethylacrylate、EA)１０重量部、及びアクリル酸(acrylic acid, AA)２重量部の単量体混合物を投入した後、溶剤としてエチルアセテート(ethylacetate、EAc)１２０重量部を投入した。その後、酸素を除去するために、窒素ガスを６０分間パージング(purging)した後、６０℃に維持した。前記混合物を均一にした後、反応開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(azobisisobutyronitrile、AIBN)０．０３重量部を４５％の濃度にエチルアセテートに希釈して投入し、８時間反応した。反応後、エチルアセテートで希釈し、固形分含量が１７重量％、絡み合い点間分子量が２５０００で、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の６４倍である高分子量(メタ)アクリル系共重合体(H-1)を製造した。
製造例２〜３
下記表１に示した成分と組成比を使用したことを除いては、前記製造例１と同様な方法により行って、高分子量(メタ)アクリル系共重合体を製造した。
製造例４
窒素ガスが還流されて温度調節が容易になるように冷却装置を設けた１Ｌの反応器に、ｎ−ブチルアクリレート(n-butylacrylate、BA)９６重量部及びエチルアクリレート(ethylacrylate、EA)４．０重量部の単量体混合物と、連鎖移動剤のドデシルメルカプタン(dodecylmercaptan、DDM)０．５重量部を投入した後、溶剤としてエチルアセテート(ethylacetate、EAc)１２０重量部を投入した。その後、酸素を除去するために、窒素ガスを６０分間パージング(purging)した後、６０℃に維持した。前記混合物を均一にした後、反応開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(azobisisobutyronitrile、AIBN)０．０３重量部を４５％の濃度にエチルアセテートに希釈して投入し、８時間反応して、固形分含量が４５重量％、絡み合い点間分子量が２２０００で、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の５．２倍である低分子量(メタ)アクリル系共重合体(L-1)を製造した。
製造例５〜９
下記表１に示した成分と組成比を使用したことを除いては、前記製造例４と同様な方法により行って、低分子量(メタ)アクリル系共重合体を製造した。
Figure 2009519372
実施例１
(配合過程)
前記製造例１で得られた高分子量(メタ)アクリル系共重合体(H-1、固形分含量)１００重量部に対し、前記製造例４で得られた低分子量(メタ)アクリル系共重合体(L-1、固形分含量)２０重量部になるように混合した。これに、多官能性架橋剤としてイソシアネート系トリメチロールプロパンのトリレンジイソシアネート付加物(TDI-1)０．５重量部を投入し、適正の濃度に希釈して均一に混合した後、離型紙にコーティングして乾燥し、３０μｍの均一な粘着層を製造した。
(合板過程)
前記製造された粘着層を１８５μｍ厚のヨード系偏光板に粘着加工した。
実施例２〜３及び比較例１〜６
下記表２に示した成分と組成比を使用したことを除いては、前記実施例１と同様な方法により粘着層を製造し、これを粘着加工した。
Figure 2009519372
前記実施例１〜３及び比較例１〜６で製造した粘着剤がコーティングされた偏光板を利用して、下記のような方法により、耐久信頼性、光漏れ現象(光透過均一性)、及び粘着剤のはみ出し現象を測定し、その結果を表３に示した。
(耐久信頼性)
前記実施例１〜３及び比較例１〜６で製造した粘着剤がコーティングされた偏光板(９０ｍｍ×１７０ｍｍ)を、それぞれガラス基板(１１０ｍｍ×１９０ｍｍ×０．７ｍｍ)の両面に、光学吸収軸がクロスされた状態として付着した。この時加えられた圧力は、５ｋｇ/ｃｍ２であって、気泡や異物が生じないようにクリーンルームで行った。これらの試片を６０℃、９０％の相対湿度条件下で１０００時間放置した後、気泡や剥離の発生有無を観察し、耐湿熱特性を評価した。また、耐熱特性は、８０℃の温度で１０００時間放置した後、気泡や剥離の発生有無を観察して評価した。
この際、試片の状態を評価する直前に、常温で２４時間放置してから行った。また、前記実施例１〜３及び比較例１〜６で製造した粘着剤がコーティングされた偏光板を５ヶ月以上放置した後、上記の方法により、信頼性(○：気泡や剥離現象無し、△：気泡や剥離現象が若干発生、×：気泡や剥離現象が多量発生)を評価した。
(光漏れ現象(光透過均一性))
前記耐久信頼性の評価時に使用した試片と同一な試片を使用し、光透過度の均一性を調べるために、バックライトを利用して、暗室で光が漏れてくる部分があるかどうかを観察した。光透過均一性を試験する方法として、前記実施例１〜３及び比較例１〜６で製造した粘着剤がコーティングされた偏光板(２００ｍｍ×２００ｍｍ)を、それぞれガラス基板(２１０ｍｍ×２１０ｍｍ×０．７ｍｍ)に、９０度交差させて両面に付着し、光透過性の均一性(○：光透過性の不均一現象を肉眼で判断し難い、△：光透過性の不均一現象が若干ある、×：光透過性の不均一現象が相当ある)を測定した。
(粘着剤のはみ出し現象)
前記実施例１〜３及び比較例１〜６で製造した粘着剤がコーティングされた偏光板をトンプソン(thompson)カットを利用して切断した後、各偏光板の切断面を顕微鏡で観察し、粘着剤のはみ出し現象(○：切断面の粘着剤のはみ出した程度が0.2mm未満で良好、△：切断面の粘着剤のはみ出した程度が0.2〜0.5mmで多少不良、×：切断面の粘着剤のはみ出した程度が0.5mm以上で極めて不良)を測定した。
Figure 2009519372
前記表３に示したように、本発明により製造した実施例１〜３の場合は、耐久信頼性及び光漏れ現象(光透過均一性)の両方とも良好であって、偏光板の裁断時、粘着剤がほとんどはみ出していないことを確認することができた。その反面、高分子量(メタ)アクリル系共重合体の重量平均分子量が絡み合い点間分子量の３５倍である比較例１、及び低分子量(メタ)アクリル系共重合体の重量平均分子量が絡み合い点間分子量の１．４倍である比較例２の場合は、耐久信頼性が不良であって、低分子量(メタ)アクリル系共重合体を５５重量部含む比較例３の場合も、耐久信頼性が不良であることが確認できた。また、低分子量(メタ)アクリル系共重合体の含量が３重量部である比較例４と、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の１７．１倍である比較例５の場合は、耐久信頼性は良好で、偏光板の裁断時、粘着剤がほとんどはみ出していなかったが、光漏れ現象が極めて不良であることを確認することができた。また、低分子量(メタ)アクリル系共重合体が作用基を含む比較例６の場合も、耐久信頼性が良好で、偏光板の裁断時、粘着剤がほとんどはみ出していなかったが、光漏れ現象が極めて不良であることが確認できた。
本発明を詳細に且つ特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本発明によるアクリル系粘着剤組成物は、高温、高湿条件下で生じ得る粘着耐久信頼性などの主要特性を満たすと共に、応力緩和特性を効果的に与え、光漏れ現象を改善できるだけではなく、偏光板の裁断特性を向上することができて、熱または湿熱下で長期間使用時も、偏光板の収縮により発生する応力を緩和し、光漏れの改善に大きい効果がある。

Claims (15)

  1. ａ)架橋可能な官能基を有するビニル系及び/またはアクリル系単量体を共重合してなり、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の４０〜１００倍である高分子量(メタ)アクリル系共重合体１００重量部と、
    ｂ)架橋可能な官能基を有せず、重量平均分子量が絡み合い点間分子量の２〜１５倍である低分子量(メタ)アクリル系共重合体５〜５０重量部と、
    ｃ)多官能性架橋剤０．０１〜１０重量部と、を含むことを特徴とする、アクリル系粘着剤組成物。
  2. 前記ａ)の高分子量(メタ)アクリル系共重合体が、i)炭素数１〜１２のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体９１．０〜９９．９重量％と、ii)架橋可能な官能基を有するビニル系及び/またはアクリル系単量体０．１〜９．０重量％とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  3. 前記ａ)i)の炭素数１〜１２のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体が、ブチル(メタ)アクリレート、２−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ｎ−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ｔ−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ｎ−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、２−エチルブチル(メタ)アクリレート、及びベンジルアクリレートからなる群から１種以上選択されることを特徴とする、請求項２に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  4. 前記a)ii)の架橋可能な官能基を有するビニル系及び／またはアクリル系単量体が、２−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、２−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、２−ヒドロキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、２−ヒドロキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸二量体、イタコン酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物からなる群から１種以上選択されることを特徴とする、請求項２に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  5. 前記ｂ)の低分子量(メタ)アクリル系共重合体が、炭素数１〜１２のアルキル基を有する(メタ)アクリル系単量体からなることを特徴とする、請求項１に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  6. 前記炭素数１〜１２のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体が、ブチル(メタ)アクリレート、２−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ｎ−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ｔ−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ｎ−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、２−エチルブチル(メタ)アクリレート、及びベンジルアクリレートからなる群から１種以上選択されることを特徴とする、請求項５に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  7. 前記ｃ)の多官能性架橋剤が、イソシアネート系化合物、エポキシ系化合物、アジリジン系化合物、及び金属キレート系化合物からなる群から１種以上選択されることを特徴とする、請求項１に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  8. 前記アクリル系粘着剤組成物が、シラン系カップリング剤または粘着性付与樹脂をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  9. 前記シラン系カップリング剤が、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、及びγ−アセトアセテートプロピルトリメトキシシランからなる群から１種以上選択されて、アクリル系共重合体１００重量部に対し、０．００５〜５重量部含まれることを特徴とする、請求項８に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  10. 前記粘着性付与樹脂が、(水添)ヒドロカーボン系樹脂、(水添)ロジン樹脂、(水添)ロジンエステル樹脂、(水添)テルペン樹脂、(水添)テルペンフェノール樹脂、重合ロジン樹脂、及び重合ロジンエステル樹脂からなる群から１種以上選択されて、アクリル系共重合体１００重量部に対し、１〜１００重量部含まれることを特徴とする、請求項８に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  11. 前記アクリル系粘着剤組成物が、アクリル系可塑剤、エポキシ樹脂、硬化剤、紫外線安定剤、酸化防止剤、調色剤、補強剤、充填剤、消泡剤、及び界面活性剤からなる群から１種以上選択される添加剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  12. 前記アクリル系粘着剤組成物の架橋密度が２０〜７５％であることを特徴とする、請求項１に記載のアクリル系粘着剤組成物。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか一つの項に記載のアクリル系粘着剤組成物を、偏光フィルムの一面または両面の粘着剤層に含むことを特徴とする偏光板。
  14. 前記偏光板が、保護層、反射層、防眩層、位相差板、広視野角補償フィルム、及び輝度向上フィルムからなる群から１種以上選択される層をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の偏光板。
  15. 請求項１３に記載の偏光板を液晶セルの一面または両面に接合した液晶パネルを含むことを特徴とする、液晶表示装置。
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