JP5042986B2 - 偏光板用接着剤およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、接着性を維持し、かつムラのない偏光板用接着剤およびその製造方法に関するものである。
本出願は２００６年１月２７日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２００６−０００９１１１号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
液晶表示装置、プラズマ表示装置、電界発光素子など各種画像表示装置に用いられる偏光板は、ポリビニルアルコール系フィルムからなる偏光子と偏光子の少なくとも一面に透明保護フィルムが形成された構造である。この時、偏光子と透明保護フィルムとの接着に用いられる偏光板用接着剤としては水系接着剤が用いられて、特にポリビニルアルコール水溶液に架橋剤を混合したポリビニルアルコール系接着剤が用いられている。
最近の画像表示装置は、薄型、軽量化、均一性、耐熱性、耐湿性、耐水性など高精密、高機能化の高品位が要求されている。したがって、画像表示装置に適用される接着剤も耐湿性、耐水性だけでなく、加湿環境下でも剥離が防止されるべきである。
これを解決するために日本国特開平第７−１９８９４５号では、アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂と架橋剤を含有する偏光板用接着剤を提案した。
しかし、提案した偏光板用接着剤は、アルカリ性のｐＨ条件ではムラが発生し、接着剤の保存安定性（ｐｏｔ ｌｉｆｅ）が短く、耐湿性、耐水性が充分でないばかりか、酸性のｐＨ条件では耐熱評価時に偏光板の色が変わる黄変現象が発生する問題がある。
韓国特許出願第１０−２００６−０００９１１１号
日本国特開平第７−１９８９４５号
本発明の目的は、接着性を維持し、かつムラのない偏光板用接着剤およびその製造方法を提供することにある。
上記のような目的を達成するための本発明の一実施状態は、アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂およびアミン系金属化合物の架橋剤を含む偏光板用接着剤を提供する。
本発明の他の一実施状態は、アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂およびアミン系金属化合物の架橋剤を混合して接着剤水溶液を製造する段階を含む偏光板用接着剤の製造方法を提供する。
本発明のまた他の一実施状態は、少なくとも一面に本発明に係る偏光板用接着剤で形成された接着剤層をさらに含む偏光子を提供する。
本発明のまた他の一実施状態は、偏光子、透明保護フィルム、および前記偏光子と前記透明保護フィルムとの間に位置して本発明に係る偏光板用接着剤で形成された接着剤層を含む偏光板を提供する。
本発明のまた他の一実施状態は、本発明に係る偏光板を含むディスプレイ装置を提供する。
以下では、本発明について詳しく説明する。
本発明の一実施状態として、偏光板用接着剤はアセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂およびアミン系金属化合物の架橋剤を含む。
前記偏光板用接着剤は、前記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂１００重量部および前記アミン系金属化合物の架橋剤１〜５０重量部を含むことができる。
前記ポリビニルアルコール系樹脂は、偏光子と透明保護フィルムを十分に接着することができ、光学的透視度に優れ、経時的な黄変などの変化がないものであれば特に限定されることはないが、特にアミン系金属化合物の架橋剤との円滑な架橋反応を考慮すれば、アセトアセチル基が含まれたポリビニルアルコール系樹脂を用いることが好ましい。
ここで、前記ポリビニルアルコール系樹脂の重合度および鹸化度は、アセトアセチル基を含有しただけで特に限定されることはないが、重合度は２００〜４，０００で、鹸化度は７０〜９９．９モル％であることが好ましい。分子の動きの自由度に伴う含有物質との柔軟な混合を考慮すれば、重合度は１，５００〜２，５００で、鹸化度は９０〜９９．９モル％であることがさらに好ましい。この時、前記ポリビニルアルコール系樹脂は前記アセトアセチル基を０．１〜３０モル％含むことが好ましい。前記範囲でアミン系金属化合物の架橋剤との反応を円滑にすることができ、目的とする接着剤の耐水性に十分に有意であり得る。
前記アミン系金属化合物の架橋剤は、前記ポリビニルアルコール系樹脂との反応性を有する官能基がある水溶性架橋剤としてアミン系配位子を含有する金属錯体形態であることが好ましい。可能な金属としては、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの遷移金属が可能で、中心金属に結合された配位子としては、一級アミン、二級アミン（ジアミン）、三級アミンや、水酸化アンモニウムなどの少なくとも１つ以上のアミン基を含むものであれば全て可能である。その使容量は、前記ポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して１〜５０重量部の範囲で調節されることが好ましい。前記範囲で目的とする接着剤に十分に有意な接着力を与えることができ、接着剤の保存安定性を向上させられる。
前記偏光板用接着剤は、前記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂および前記アミン系金属化合物の架橋剤を含む水溶液であり、前記水溶液のｐＨは９以下であり得る。前記水溶液のｐＨを９以下に調節する場合、保存安定性に優れた偏光板用接着剤を提供することができる。また、本発明に係る偏光板用接着剤を各種ディスプレイ装置に組み込まれる偏光板に用いる場合、素子間の接着性および耐水性が良くなり、高湿環境でも剥離が発生せず、ムラが発生しないようにすることができる。
前記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂と前記アミン系金属化合物の架橋剤を含有する接着剤水溶液は、ｐＨ調節剤を用いてそのｐＨを９以下に調節することが好ましい。より好ましくは、ｐＨが２を超え、９以下の範囲に調節することができ、さらに好ましくはｐＨを４〜８．５範囲に調節することができる。
ここで、ｐＨが２を超え、９以下の範囲に調節されれば、より優れたムラ改善効果を提供することができ、より優れた耐水性効果をも提供することができる。前記接着剤水溶液のｐＨを２以下に製造して偏光板を製作する場合でも、ムラがなく接着力に優れた偏光板を提供することができるが、この偏光板を高温に長時間放置する場合、偏光板が赤く変わる黄変現象が発生し、偏光板がその機能を果たし難くなる可能性がある。
前記ｐＨ調節は、水溶液中に酸を含有させることにより行うことができる。ここで、前記ｐＨ調節剤は強酸および弱酸を全て使用できる。例として、硝酸、塩酸、硫酸、および酢酸のうち選択される１種以上の酸を挙げられる。
前記接着剤水溶液のｐＨが９以下であれば、前記接着剤水溶液には各種カップリング剤、各種粘着付与剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、および各種安定剤などを配合することもできる。
本発明に係る偏光板用接着剤は、高品位の偏光子、偏光板、およびディスプレイ装置などの接着剤層に有用である。
具体的には、本発明に係る偏光板用接着剤は、偏光子と透明保護フィルムを接着することに用いられる。
ここで、前記透明保護フィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリカーボネート、およびシクロオレフィンのうち選択される１種以上で形成されたフィルムであり得る。
本発明の他の一実施状態として、偏光板用接着剤の製造方法は、アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂およびアミン系金属化合物の架橋剤を混合して接着剤水溶液を製造する段階を含む。本実施状態には上述した実施状態の内容が全て適用される。
前記接着剤水溶液を製造する段階では、前記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂１００重量部および前記アミン系金属化合物の架橋剤１〜５０重量部を混合して製造することができる。
本発明に係る偏光板用接着剤の製造方法は、ｐＨ調節剤を用いて前記接着剤水溶液のｐＨを９以下の範囲に調節する段階をさらに含むことができる。
前記ｐＨ調節剤は、硝酸、塩酸、硫酸、および酢酸のうち選択される１種以上の酸であり得る。
本発明のまた他の一実施状態として、偏光子は、少なくとも一面に本発明に係る偏光板用接着剤で形成された接着剤層をさらに含むことができる。
剥離可能な離型フィルムが形成された偏光子において、その少なくとも一面に本発明に係る偏光板用接着剤を用いて接着剤層を形成することができる。
本発明のまた他の一実施状態として、偏光板は、偏光子、透明保護フィルム、および前記偏光子と前記透明保護フィルムとの間に位置して本発明に係る偏光板用接着剤で形成された接着剤層を含むことができる。ここで、前記偏光板は、偏光子と透明保護フィルムを本発明に係る偏光板用接着剤を用いて接着することによって製造することができる。
前記偏光子としては、本発明が属する分野で通常的に用いられる全ての材料を用いて製造され得る。例として、ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体系フィルムなどを挙げられる。
前記透明保護フィルムは、透明高分子のフィルムであって、透明性や機械的強度、熱安定性、水分遮断性などに優れているものであれば特に限定されない。例えば、前記透明保護フィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリカーボネート、およびシクロオレフィンのうち選択される１種以上で形成されたフィルムであり得る。
本発明のまた他の一実施状態として、ディスプレイ装置は、本発明に係る偏光板を含むことができる。
ここで、ディスプレイ装置としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）、電界発光表示装置（ＥＬ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）などを例に挙げられるが、これに限定されることはない。
上記にて詳しく見たように、本発明に係る偏光板用接着剤は、保存安定性に優れ、液晶表示装置、電界発光表示装置、プラズマ表示装置などの各種画像表示装置に用いられる偏光板に適用される場合、素子間の接着性および耐水性が良好で、高湿環境でも剥離などが発生せず、耐熱における黄変現象などが発生せず、ムラのない有用な効果を提供することができる。
以下では、本発明を実施例によってより詳しく説明する。ただし、下記実施例は本発明の好ましい実施例を例示しただけで、本発明の範囲が下記実施例によってのみ限定されたり制限されたりしないことは勿論である。
＜実施例１＞
（ａ）偏光フィルム（偏光子）の製造
厚さ７５μｍのポリビニルアルコールフィルムをガイドロールを用いて動かしながら、ヨウ素とヨウ化カリウムの染色液に浸漬して染めた後、約３〜５倍延伸処理した。続いて、前記フィルムをホウ酸とヨウ化カリウムの槽中に投入して架橋処理して、８０℃で５〜８分間乾燥して偏光フィルムを得た。
（ａ）偏光フィルム（偏光子）の製造
厚さ７５μｍのポリビニルアルコールフィルムをガイドロールを用いて動かしながら、ヨウ素とヨウ化カリウムの染色液に浸漬して染めた後、約３〜５倍延伸処理した。続いて、前記フィルムをホウ酸とヨウ化カリウムの槽中に投入して架橋処理して、８０℃で５〜８分間乾燥して偏光フィルムを得た。
（ｂ）接着剤の製造
純水にアセトアセチル基（５％）を含有するポリビニルアルコール（平均重合度２０００、鹸化度９４％）を溶かして３．８％の水溶液を製造した。
純水にアセトアセチル基（５％）を含有するポリビニルアルコール（平均重合度２０００、鹸化度９４％）を溶かして３．８％の水溶液を製造した。
純水にジルコニウムアミン化合物（製品名−ＡＣ−７、会社名：第一稀元素化学工業）を溶かして３．８％の水溶液を製造した。このジルコニウムアミン化合物水溶液を上記で製造したポリビニルアルコール水溶液にポリビニルアルコール１００重量部当２０重量部の比率で添加して攪拌しながら混合した。この混合溶液に１Ｍの塩酸水溶液を添加してｐＨを８．５に調節して接着剤を製造した。
（ｃ）偏光板の製造
上記で製造した接着剤を用いて、ポリビニルアルコール系偏光フィルムの両面に保護フィルムとして厚さ８０μｍの鹸化処理されたトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを接着させてラミネートした後、乾燥して偏光板を製造した。
上記で製造した接着剤を用いて、ポリビニルアルコール系偏光フィルムの両面に保護フィルムとして厚さ８０μｍの鹸化処理されたトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを接着させてラミネートした後、乾燥して偏光板を製造した。
＜実施例２＞
実施例１の接着剤組成物のうち１Ｍの塩酸を用いて混合溶液のｐＨを４に調節することを除いては実施例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
実施例１の接着剤組成物のうち１Ｍの塩酸を用いて混合溶液のｐＨを４に調節することを除いては実施例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
＜実施例３＞
実施例１の接着剤組成物のうち架橋剤をチタニウムアミン錯体（製品名−ＴＹＺＯＲ ＴＥ、会社名−Ｄｕｐｏｎｔ）を用いることを除いては実施例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
実施例１の接着剤組成物のうち架橋剤をチタニウムアミン錯体（製品名−ＴＹＺＯＲ ＴＥ、会社名−Ｄｕｐｏｎｔ）を用いることを除いては実施例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
＜実施例４＞
実施例１の接着剤組成物をそのまま用いて偏光板は次のような方法によって製造した。
実施例１の接着剤組成物をそのまま用いて偏光板は次のような方法によって製造した。
ポリアルコール系偏光フィルムの一面は厚さ８０μｍの鹸化処理されたトリアセチルセルロースフィルムを接着させ、他面はコロナ処理された５０μｍのシクロオレフィンフィルム（Ｚｅｏｎ社のｚｅｏｎｏｒフィルム）を接着させてラミネートした後乾燥させた。耐水性評価のためのアクリレート系列の粘着剤はトリアセチルセルロースフィルム面に塗布した。
＜比較例１＞
接着剤組成物のうち塩酸を用いてｐＨを調節しないことを除いて、実施例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
接着剤組成物のうち塩酸を用いてｐＨを調節しないことを除いて、実施例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
＜比較例２＞
接着剤組成物のうち塩酸を用いてｐＨを調節しないことを除いて、実施例３と同一の方法によって偏光板を製造した。
接着剤組成物のうち塩酸を用いてｐＨを調節しないことを除いて、実施例３と同一の方法によって偏光板を製造した。
＜比較例３＞
比較例１の接着剤組成物のうち架橋剤としてエチレンジアミンを用いることを除いては比較例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
比較例１の接着剤組成物のうち架橋剤としてエチレンジアミンを用いることを除いては比較例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
＜比較例４＞
接着剤組成物として架橋剤を用いず、実施例１で提示したポリビニルアルコール水溶液だけを用いることを除いては実施例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
接着剤組成物として架橋剤を用いず、実施例１で提示したポリビニルアルコール水溶液だけを用いることを除いては実施例１と同一の方法によって偏光板を製造した。
＜実験例＞ムラ、保存安定性および耐水性評価
＜ムラ評価＞
実施例１〜４および比較例１〜４で得られた偏光板を１２０×１２０ｍｍ２の大きさで切った。２つの偏光板を重なるが、この時、偏光フィルムの延伸方向が互いに直交になるように重なった。以後、ＬＣＤパネルに入るバックライト上に直交になった偏光板を載せた後、ムラ発生の有無を評価した。
＜ムラ評価＞
実施例１〜４および比較例１〜４で得られた偏光板を１２０×１２０ｍｍ２の大きさで切った。２つの偏光板を重なるが、この時、偏光フィルムの延伸方向が互いに直交になるように重なった。以後、ＬＣＤパネルに入るバックライト上に直交になった偏光板を載せた後、ムラ発生の有無を評価した。
＜保存安定性−Ｐｏｔ ｌｉｆｅの評価＞
接着剤を調剤後１０分間攪拌し、接着剤５０ｍＬを１００ｍＬバイアルに入れてゲル化するにかかる時間を測定した。ゲル化の確認は接着剤が糸のように長く引き伸ばすような状態になることを目視確認した。保存安定性は長ければ長いほど好ましく、工程において容易に適用するためには最小２４時間以上、より好ましくは３日以上が必要である。
接着剤を調剤後１０分間攪拌し、接着剤５０ｍＬを１００ｍＬバイアルに入れてゲル化するにかかる時間を測定した。ゲル化の確認は接着剤が糸のように長く引き伸ばすような状態になることを目視確認した。保存安定性は長ければ長いほど好ましく、工程において容易に適用するためには最小２４時間以上、より好ましくは３日以上が必要である。
＜耐水性評価＞
ムラ評価と同様な方法によって偏光板を製造した後、アクリレート系列の粘着剤を偏光板のトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムの一面に塗布した。このように得られた偏光板を５０×８０ｍｍ２の大きさで切った。この時、偏光フィルムの延伸方向を長軸とし、それに直交する方向を短軸とした。前記塗布された粘着剤によって、前記偏光板をガラスに積層した後の耐水性は６０℃温度および１００％の相対湿度（恒温槽利用）で８時間放置した時の剥離程度を測定した。剥離程度は偏光板の端部から剥離した量を測定し、これをサンプルの大きさに対する比率で確認した。剥離程度は小さいほど好ましい。
ムラ評価と同様な方法によって偏光板を製造した後、アクリレート系列の粘着剤を偏光板のトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムの一面に塗布した。このように得られた偏光板を５０×８０ｍｍ２の大きさで切った。この時、偏光フィルムの延伸方向を長軸とし、それに直交する方向を短軸とした。前記塗布された粘着剤によって、前記偏光板をガラスに積層した後の耐水性は６０℃温度および１００％の相対湿度（恒温槽利用）で８時間放置した時の剥離程度を測定した。剥離程度は偏光板の端部から剥離した量を測定し、これをサンプルの大きさに対する比率で確認した。剥離程度は小さいほど好ましい。
上記の結果を下記表１に要約した。
比較例１の場合では保存安定性は長いが、３日経過の時、接着剤がぼやけるように変化する問題があり、比較例２の場合でも保存安定性は長いが、１日経過の時、接着剤が黄色く変わる黄変現象が発生する問題があった。
前記表１の結果から分かるように、実施例１〜４の偏光板ではムラが全く発生せず、耐水性評価で８時間放置時に剥離程度が２％以内で耐水性に非常に優れる。
一方、比較例１〜３の場合は、偏光板では偏光フィルムの延伸方向にムラが発生した。しかし、耐水性評価では剥離程度が３％以内で良好な水準を示した。
比較例４の場合は、保存安定性も長く、ムラも発生しなかったが、耐水性評価で剥離程度が１００％で完全剥離になった。
Claims (14)
- アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂およびアミン系配位子を含む金属錯体を含む偏光板用接着剤であって、ｐＨ２から９を有する水溶液であり、前記アミン系配位子を含む金属錯体において、前記金属はジルコニウム（Ｚｒ）またはチタニウム（Ｔｉ）である、接着剤。
- 前記偏光板用接着剤は、前記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂１００重量部および前記アミン系配位子を含む金属錯体１〜５０重量部を含む、請求項１に記載の偏光板用接着剤。
- 前記水溶液のｐＨは、硝酸、塩酸、硫酸、および酢酸のうち選択される１種以上の酸で調節される、請求項１に記載の偏光板用接着剤。
- 前記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂は、前記アセトアセチル基を０．１〜３０モル％含む、請求項１に記載の偏光板用接着剤。
- 前記金属錯体は、ジルコニウム（Ｚｒ）またはチタニウム（Ｔｉ）に一級アミン、二級アミン、三級アミン、および水酸化アンモニウムからなる群より選択される１種以上のアミン基を配位子として含む、請求項１に記載の偏光板用接着剤。
- アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂およびアミン系配位子を含む金属錯体を混合して接着剤水溶液を製造する段階；及び
ｐＨ調節剤を用いて前記接着剤水溶液のｐＨを２から９の範囲に調節する段階
を含み、
前記アミン系配位子を含む金属錯体において、前記金属はジルコニウム（Ｚｒ）またはチタニウム（Ｔｉ）である、偏光板用接着剤の製造方法。 - 前記接着剤水溶液を製造する段階では、前記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂１００重量部および前記アミン系配位子を含む金属錯体１〜５０重量部を混合して製造する、請求項６に記載の偏光板用接着剤の製造方法。
- 前記ｐＨ調節剤は、硝酸、塩酸、硫酸、および酢酸のうち選択される１種以上の酸である、請求項６に記載の偏光板用接着剤の製造方法。
- 前記アセトアセチル基を含有するポリビニルアルコール系樹脂は、前記アセトアセチル基を０．１〜３０モル％含む、請求項６に記載の偏光板用接着剤の製造方法。
- 前記金属錯体は、ジルコニウム（Ｚｒ）またはチタニウム（Ｔｉ）に一級アミン、二級アミン、三級アミン、および水酸化アンモニウムからなる群より選択される１種以上のアミン基を配位子として含む、請求項６に記載の偏光板用接着剤の製造方法。
- 少なくとも一面に請求項１による偏光板用接着剤で形成された接着剤層をさらに含む偏光子。
- 偏光子、透明保護フィルム、および前記偏光子と前記透明保護フィルムとの間に位置して請求項１による偏光板用接着剤で形成された接着剤層を含む偏光板。
- 請求項１２に記載の偏光板を含むディスプレイ装置。
- 前記透明保護フィルムが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリカーボネート、およびシクロオレフィンからなる群から選択される１つ又は複数から製造されるフィルムである、請求項１２に記載の偏光板。
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