KR100431441B1 - 편광판용 아크릴계 점착제 조성물 및 이를 적용한 편광판 - Google Patents
편광판용 아크릴계 점착제 조성물 및 이를 적용한 편광판 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분을 포함하는 편광판용 아크릴계 점착제 조성물 및 이를 적용하여 제조된 편광판에 관한 것으로, 본 발명의 점착제 조성물 및 편광판은 액정 표시판에 부착된 편광판의 수축응력에 의하여 각각의 구성층에서 발생하는 복합적인 복굴절 현상을 감소시켜 액정 표시판의 빛샘 현상을 개선시킨다.
Description
본 발명은 편광판용 점착제 조성물 및 이를 적용하여 제조된 편광판에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시판을 제조하기 위하여는 기본적으로 액정을 포함하고 있는 액정 셀과 편광판이 필요한데 이를 합체하기 위하여는 적절한 접착층 또는 점착층이 사용되어야 한다. 또한 액정 표시판의 기능을 향상시키기 위하여 추가의 위상차판,광시야각 보상판 또는 휘도향상 필름 등을 부가적으로 편광판에 부착하여 사용할 수 있다.
먼저 액정표시판을 이루는 주요 구조물을 보면 1) 일정하게 배열되어 있는 액정층, 투명전극층을 포함하는 투명한 유리판 또는 플라스틱계 판상 소재로 구성되어 있는 액정 셀을 기준으로 하여 2) 점착층 또는 접착층으로 합체되어 있는 다층구조의 편광판, 위상차판, 그리고 추가의 기능성 필름층 들을 포함하여 구성되어 있는 것이 일반적이다. 편광판은 폴리비닐알콜(Polyvinyl Alcohol)계 분자사슬을 연신하여 일정한 방향으로 배열된 요오드계 화합물 또는 이색성 편광물질을 포함하는 구조이거나, 폴리비닐알콜 필름의 탈수반응 또는 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl Chloride, PVC) 필름의 탈염산 반응에 의해 폴리엔(polyene)을 형성한 구조로서, 일반적으로 이들 편광소자를 보호하기 위하여 적어도 어느 한쪽에 보호 필름, 전형적인 예로서 트리아세틸 셀룰로즈 (Triacetyl Cellulose, TAC) 필름을 사용하여 다층 형상으로 구성되어 있는 것이 일반적이다. 일방성 분자배열을 갖는 형상으로 된 위상차 필름이나, 액정형 필름등의 광시야각 보상필름을 부가적으로 포함할 수도 있다..
여기서 언급된 각 필름들은 서로 다른 분자구조 및 조성을 가지고 있는 재료로 만들어지기 때문에 각각 서로 상이한 물리적, 광학적 특성을 가지고 있다. 특히 액정 표시판을 오랫동안 사용할 경우에 나타나는 재료의 에이징(aging) 특성에 의하여 분자구조의 경시변화가 일어나게 된다. 예를 들면 1) 재료의 선팽창계수의 차이로 인하여 온도변화에 따른 필름과 필름사이의 지속적인 변형응력의 작용, 2) 일방성 분자배열을 가진 재료들이 장시간 경과 후 받는 응력 완화작용에 의한 수축 등이 나타나게 된다.
상기 빛샘현상을 개선시키기 위한 한가지 방법으로서 장시간 사용 시 편광판의 수축현상을 줄이는 것이 필요하지만, 서로 다른 물리, 화학적 특성을 가진 물질들을 이용하여 가공을 거친 제품이 부착된 액정 판넬에서 발생되는 응력을 제거하는 것은 매우 어려운 일이다.
미국 특허 제 5,795,650 호에서는 점착제층에 가소제를 첨가하여 점착제에 응력을 완화시키는 기능을 부여하여 이를 해결하려고 하였다. 그러나 가소제의 첨가로 빛샘 현상을 크게 개선시킬 수가 없으며, 또한 그의 표면 이행 특성 때문에 점착제의 성능을 크게 손상시키는 것이 문제점으로 나타나 기포나 박리현상과 같은 내구신뢰성을 만족시키기 어려운 단점이 있다. 또한 점착제의 유연성이 동시에 증가하기 때문에 제품을 절단할 경우 나이프에 점착제가 심각하게 오염되는 문제를 안고 있다.
역시 유사한 방법으로 일본 특허공개공보 평10-279907에는 고분자량 아크릴계 폴리머와 분자량 30,000 이하의 저분자량 아크릴계 폴리머를 혼합하여 편광판으로부터 발생되는 응력에 대한 완화 특성을 부여함으로써 빛샘 현상을 개선하는 방법을 제안하였다. 그러나 상기 미국특허 제 5,795,650 호의 경우와 마찬가지로 빛샘 현상의 개선효과는 미미하며, 장시간 사용 시 점착 내구 신뢰성이 대폭적으로 감소하고 절단특성이 나빠지는 단점이 발견되었다.
일반적으로 점착제로는 고무계, 아크릴계, 그리고 실리콘계 등이 있는데 이 중에서 아크릴계 점착제가 다양한 응용특성에 있어 고기능 점착제 조성물의 제조에 가장 널리 사용되어 지고 있다. 일반적인 아크릴계 점착제는 주로 상온에서 가벼운 압력을 가해주면 우수한 점착특성을 나타내는데 이는 점착제를 구성하는 폴리머 분자가 유동특성을 가지고 있어 압력에 민감하게 작용하여 피착제에 접착하게 되는 것을 이용한 것이다. 통상 100 ~ 3000 gm/in 의 부착력을 나타내는 것이 일반적이다. 또한 내구신뢰성을 부여하기 위하여 점착제의 구성 성분, 분자량 분포, 가교 밀도 등과 같은 적절한 분자구조 특성이 필요한데 이를 위하여 제조된 점착제는 통상 높은 응집력을 필요로 하게 된다. 따라서 이와 같이 제조된 점착층을 사용하여편광판을 제조하게 되면 액정 판넬에 부착하여 사용 시 장시간 사용에 따라 나타나는 편광판 수축작용에 의하여 응력이 작용하게 되고 이를 해소하기 위하여는 점착제층의 응력완화 기능을 부여하는 것이 필요하게 된다.
그러나 일반적으로 응력완화 기능을 가지는 점착제는 너무 유연성이 높아 장시간 사용 시 또한 고온 고습상태에서 발생되는 응력하에서 기포가 발생하거나 박리되는 액정 표시기능에 치명적인 문제점을 안고 있다. 또한 유연성이 높은 점착층을 사용하면 편광판 점착제품을 정밀하게 절단시킬 때 점착제가 쉽게 빠져나가 오염되는 등의 문제점을 가지고 있다.
따라서, 점착내구성, 절단성 등의 편광판 제품의 주요 특성을 거의 변화시키지 않으면서 빛샘 현상을 개선시킬 수 있는 편광판용 점착제 및 이를 적용한 평광판이 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 기존 점착제의 점착내구성, 절단성 등의 주요 특성을 변화시키지 않으면서 빛샘 현상을 대폭적으로 개선시킬 수 있는 편광판용 아크릴계 점착제 조성물을 제공함을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 점착제 조성물로부터 제조된 편광판을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분을 포함하는 편광용 아크릴계 점착제 조성물 및 이를 적용하여 제조된 편광판에 관한 것이다.
액정표시 장치를 장시간 사용시, 액정표시판에 부착된 편광판의 수축에 의하여 발생되는 응력에 의해 편광판을 구성하고 있는 각각의 구성층에서 발생하는 복합적인 복굴절현상(positive birefringence), 즉 빛샘 현상이 발생된다. 본 발명자들은 상기 빛샘 현상을 근원적으로 개선하기 위하여, 편광판, 액정 패널, 점착제 등 제반 요소를 검토하였다. 그 결과, 빛샘 현상이 서로 상이한 기재들의 접합 과정에서 나타나는 응력 발생으로부터 각각의 층간에 야기된 복합적인 복굴절 문제로부터 야기된다는 것을 발견하였다. 상기 빛샘 현상을 개선하기 위한 방안으로 상응하는 응력이 작용하는 점착층의 광학 특성을 조절하여 보상하는 것에 착안하여 점착제층에 복굴절 현상을 상쇄시킬 수 있는 성분을 포함시켜 상기 문제점을 해결하게 되었다.
점착제층은 내구신뢰성을 가지기 위하여 높은 고온 응집력을 필요로 하는데 이를 위하여 가교된 점탄성체(viscoelastic material)형태로 적합한 점착특성을 나타낼 수 있다. 따라서 분자구조 중에 부분적인 가교구조를 포함하고 있는 경우가 대부분이기 때문에 주어진 응력 하에서 응력이 충분히 완화되지 않아 고분자 주쇄가 특정방향으로 응력을 받는 부분이 생기게 된다. 여기서 점착제는 고무 또는 탄성체와 같은 특성을 나타내는데 점착제을 구성하는 폴리머 주쇄들은 응력을 받는 방향으로 배열하게 된다. 따라서, 이 경우 일반적인 물질들은 복굴절을 형성하게 되는데, TAC 보호필름층은 양수값의 광탄성 계수를 나타내고, 대부분의 아크릴계 점착제 선형 분자구조들은 음수값의 광탄성계수(stress optical coefficient)를 나타내게 된다.
본 발명에서 고안된 고기능성 점착제는 응력이 작용하지 않았을 경우에는 광학적으로 방향성을 갖지 않는 등방성 (isotropic)을 나타내어 표시 기능을 변화시키지 않으며, 단지 임의의 응력이 작용하고 있을 경우에만 복굴절상쇄작용을 나타내는 이른바 반사반응을 보이는 특징을 가지고 있어 매우 효과적인 광보상 특성을 나타낼 수 있는 것이 특징이다.
또한, 본 발명의 점착제 및 이를 적용한 편광판은 기존에 일반적으로 사용하는 점착제 제조공정 및 편광판 제조 개념을 크게 변경할 필요가 없는 것이 또 하나의 큰 장점이 된다.
본 발명은 편광판용 아크릴계 점착제 조성물에 있어서, 양수값의 광탄성 계수를 가지는 성분을 포함하는 점착제 조성물에 관한 것이다.
상기 편광판용 아크릴계 점착제 조성물은 a) 가교구조를 형성하는 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 b) 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분을 0.01 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 점착제 조성물을 제공한다. 본 발명에서 점착제에 공중합되거나 블렌딩하여 사용될 수 있는 양수값의 복굴절을 나타내는 물질은 매우 다양한데, 대표적으로는 축방향으로 비대칭 분자구조를 가지는 성분이 바람직하다.
그러나 본 발명에서는 점착제 또는 접착제의 성능을 거의 그대로 유지하는 것이 필요하기 때문에 소량을 사용하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 축방향으로 비대칭 구조를 가지는 단량체를 사용한다. 따라서 점착제 수지에 양수값의 광탄성 계수를 갖는 물질을 적절한 농도로 공중합하여 주쇄로 부터 가지를 형성하는측쇄구조로 만들거나, 기존에 잘 알려진 블렌딩기술을 이용하여 배합함으로써 손쉽게 사용할 수 있고, 이로부터 만들어진 점착제 조성물은 점착제 코팅 및 합판 과정에서 기존에 사용하던 점착제와 거의 동일한 성능을 나타내며 매우 안정된 점착층을 얻을 수 있는 것이 특징이다.
본 발명에 있어서, 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분은 비대칭성 분자구조를 가지며 장축 방향으로 양수 값의 광탄성 계수를 갖는 화합물중 단독 또는 두 가지 이상의 혼합물일 수 있다. 본 발명에서 사용한 양수 값의 광탄성 계수값을 갖는 물질은 또한 아크릴계 점착제와의 상용성이 우수하고, 점착제의 유리전이온도 변화를 최소화한다는 것이다. 성분 b)는 점착제와의 상용성을 고려하여 선택한 후 적절한 양을 첨가하여 사용할 수 있다.
성분 b)는 점착제 내부에 단독 또는 두가지 이상의 혼합물로 사용될 수 있는데, 점착제 내부에 균일하게 분포하였을 때 양수값의 광탄성 계수를 나타내는 성분이다. 특히 응력하에서 점착제의 주쇄가 특정한 방향으로 배열되었을 경우 주쇄(main chain) 방향으로 배열되어 점착제층의 복굴절율 특성을 변화시키는 물질이다. 특히 복합필름층들이 응력하에서 임의의 복굴절율을 나타낼 때 성분 b)에 의하여 각 필름층의 복굴절율이 상쇄됨을 특징으로 한다. 특히 본 발명에서는 상기 b) 성분을 보다 적은 양을 사용하면서 큰 효과를 나타내기 위해 큰 복굴절율을 가진 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 축방향으로 비유연성 및 비대칭성 분자구조를 가지는 물질이 효과적으로 사용되는 이유는 주어진 응력에 따라, 또한 점착제의 변형에 따라 효과적으로 배향될 수 있는 특징이 있기 때문이다. 즉, 강한 비등방성 분자구조를 가지는 비유연성, 비등방성 분자들의 분자 배열상태가 주어진 응력 하에서 점착제의 주쇄방향으로 쉽게 변화하여 강한 양수값의 복굴절을 나타내는 것을 발견하였으며, 이에 따라 효과적으로 보호필름층과 점착제층 등 편광판의 구성층에서 발생하는 복합적인 복굴절 현상을 조절할 수 있게 되는 것이다.
또한, 저분자량 물질인 경우 점착제의 탄성 및 복원특성을 향상시켜줄 수 있기 때문에, 상기 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분이, 2,000이하의 분자량을 갖는 물질인 것이 바람직하다.
상기 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분이 아로메틱계 화합물 또는 알리사이클릭계 화합물일 수 있으며, 또한 아로메틱계 화합물은 방향족 고리의 치환체의 유무 또는 종류에 따라 아로메틱계 결정성 화합물과, 콜레스테릭계 화합물 및 스메틱계 화합물등과 같은 아로메틱계 액정성 화합물로 구분될 수 있다.
상기 양수값의 광탄성계수를 나타내는 물질의 대표적인 예로서 아로마틱계 화합물을 들 수 있는데 하기 화학식 1을 갖는 화합물이 바람직하다.
상기 식에서, X 및 Y, 그리고 R1및 R2는 1-20개 탄소수를 가지는 알킬, 알콕시, 아릴, 그리고 수소, 시아노기, 염소, 브롬, 하이드록시, 디메틸아민, 및 큐밀 중에서 선택되는 치환기이고;
A-B는 코어 구조를 연결하는 -CH=N-, -N=N-, -N=N(O)-, -COO-, -CH2O-, -C(R1)-CO-, -COO-CH2-, -C=C-, -C≡C-, -S-, -SO2-, -φ(R1)-, -CH=N-φ(R1)-N=CH-, -C=C-φ(R1)-N=C-, -C=C-φ(R1)-C=C-, -C=C-φ(R1)-φ(R2)-C=C-, -C=N-φ(R1)-φ(R2)-N=C-, -C=N-φ(R1)-φ(R2)-C=C-, 또는 나프탈렌이나 안트라센의 코어구조를 갖거나,
A-B 가 없이 상기 코어구조가 직접 연결되고;
a가 1 내지 3의 정수일 때, b는 0 내지 3의 정수이고, a가 0일 경우에 b 는 1 내지 3의 정수이다.
상기 아로마틱계 화합물은 바이페닐, 트란스스틸벤, 아조벤젠, p-터페닐, m-터페닐, 큐밀페닐벤조에이트, 디페닐아세틸렌, 4-에틸바이페닐, 4’-펜틸-4-바이페닐카보니트릴, 4-바이페닐카보니트릴, 4’-펜틸바이페닐, 4’-펜톡시-4-바이페닐카보니트릴, 4’-헥실-4-바이페닐카보니트릴, 4’-옥틸-4-바이페닐카보니트릴, 트란스-4-옥틸-4’-에톡시스틸벤, 나프탈렌, 안드라센, 4’-메톡시벤질리덴아미노스틸벤, 4’-메톡시벤질리덴아미노아조벤젠 및 이들의 유도체 등을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 아로메틱계 화합물은 X나 Y 의 치환체가 없거나 작은 경우에는 주로 결정성 물질로서 트란스스틸벤, 터페닐, 디페닐아세틸렌 또는 바이페닐등을 예로 들 수 있다. X나 Y의 치환체가 적절한 극성/비극성의 조합을 갖거나 카이랄 그룹을 포함하면 주로 스메틱계 또는 콜레스테릭계 액정성 화합물로 알려져 있는 액정성 물질로 구분되며, 아로메틱계 화합물과 알리사이클릭계 화합물의 구분도 잘 알려져 있다(Polymer Liquid Crystals, A. C. Cifferri, W.R. Krigbaum, R. B. Meyer, Academic Press (1982)).
본발명의 점착제 조성물에 있어서, 성분 b)에 요구되는 특성은 화합물들의 액정성 및 결정성 여부에 있는 것이 아니라, 상기 물질들을 이용한 점착제 조성물의 광탄성 계수값이 양수가 되어야 한다는 것이다. 따라서, 양의 광탄성계수값을 갖는 성분을 제공하기 위해서는, 화합물의 분자구조적인 측면과 조성물 들의 상용성이 주요 인자가 되며, 이러한 특성을 만족하는 화합물은 모두 본 발명에 성분 b)로 사용가능하며, 특히 상기에서 예를 든 아로메틱계 화합물 또는 알리사이클릭계 화합물이다. 즉, 분자구조상 비대칭 전자구조(anisotropy)를 가지는 성분들이라면 물성균형에 따라 제한 없이 본발명의 성분 b)로 사용될 수 있다.
성분 b)의 함량은 복굴절특성 및, 점착 또는 접착물성을 고려하여 다양하게 선택될 수 있다. 점착제나 접착제의 기본 물성을 보유하기 위하여는 사용량을 0.001 내지 40 중량부, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 30 중량부, 가장 바람직하게는 0.05 내지 25 중량부의 범위에서 사용할 수 있다. 상기 성분은 점착제와 단순 블렌딩하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 성분을 점착제 내에 다층 구조로 포함시킬 수도 있다.
상기 a) 아크릴계 공중합체는 분자량 200,000 내지 2,000,000 , 또는 바람직하게는 600,000 내지 1,500,000 범위의 값을 가지며, i) 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르 단량체 75 내지 99.89 중량%, 바람직하게는 탄소수가 2 ~ 8 인 알킬 에스테르. 및 ii) 가교제에 대해 반응성을 가지는 관능성단량체를 포함한다. (메타)아크릴산 에스테르 단량체는 아크릴계 공중합체 중량의 75 내지 99.89 중량% 범위에서, 보다 바람직하게는 80 내지 98 중량%가 효과적이다.
상기 알킬(메타)아크릴레이트는 알킬기가 장쇄 형태로 되면 점착제의 응집력이 낮아지기 때문에 고온하에서 응집력을 유지하기 위하여는 알킬기의 탄소수가 2 ~ 8의 범위에서 선택하는 것이 좋다. 상기 알킬(메타)아크릴레이트가 과도하게 사용될 경우 응집력이 떨어지게 된다. 75 중량% 미만인 경우 점착제의 초기점착 특성이 떨어지게 되고 가격이 상승하는 요인이 된다.
상기 아크릴계 공중합체는 용액중합법, 광중합법, 벌크중합법, 서스펜션중합법 또는 에멀젼 중합법에 의하여 제조될 수 있다. 특히 본 발명에서 고기능성 점착제는 용액중합하는 것이 바람직한데, 중합온도는 50 ~ 140 ℃ 가 좋으며, 단량체들을 균일하게 혼합된 상태에서 개시제를 첨가하는 것이 바람직하다. 점착제의 특성 중 가장 중요한 것은 점탄성인데 주로 고분자 사슬의 분자량 및 분자량 분포, 그리고 분지구조의 존재량에 의존하게 된다. 이 중에서도 주로 분자량 및 분자량 분포가 중요하다고 알려져 있다. 본 발명에 사용된 아크릴계 공중합체의 분자량은 점착 특성 및 코팅성 등을 고려하여 200,000 ~ 2,000,000 정도가 바람직하며, 600,000 내지 1,500,000 범위 정도가 더욱 바람직하며, 일반적으로 잘 알려진 라디칼 공중합 과정을 거쳐 제조할 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체의 단량체 성분인 (메타)아크릴산 단량체는 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트 t-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 점착제의 유리전이온도를 조절할 목적 및 기타 기능 특성을 부여하기 위하여 공중합 단량체를 사용할 수가 있는데, 예를 들면 아크릴로 니트릴, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 비닐아세테이트, 스티렌 등의 비닐계모노머들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이외에도 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 여러가지 형태의 아크릴계 또는 비닐계 모노머유도체들을 사용할 수 있다.
상기 ii) 관능성 단량체는 α,β불포화 카르복실산 단량체.1 내지 20 중량% 또는 수산기를 포함하는 중합성 단량체 0.01 내지 5 중량%을 단독 또는 혼합물로 사용가능하다. 상기 ii) α,β불포화 카르복실산 단량체는 보다 바림직하게는 0.5 내지 15 중량%가 좋다. 이 성분은 접착강도 또는 응집력을 부여하는 성분이다. 이를 0.1 중량% 미만 사용하면 접착력 향상 효과가 저하되고, 20 중량%를 초과하여 사용하면 응집력 상승에 의하여 유동특성 감소에 의하여 점착력이 저하된다. 그 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레인산, 말레인산 무수물 및 이들의 혼합물 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 ii) 수산기를 포함하는 관능성 단량체는 단독으로 또는 가교제와 반응하여 승온시 점착제의 응집파괴가 일어나지 않도록 화학결합에 의한 응집력을 부여하는 성분이며, 0.01 내지 5 중량%를 사용한다. 이를 0.01 중량% 미만 사용하게 되면 승온시 응집파괴가 일어나기 쉬우며, 5 중량% 초과 사용하게 되면 승온 유동특성을 감소시키게 된다. 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 이외에도 수산기를 포함하는 비닐계 단량체들을 본 발명의 목적에 부합하는 한 모두 사용될 수 있다. 상기 예시된 성분들은 필요시 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 성분 ii) α,β불포화 카르복실산 단량체 및 수산기를 포함하는 관능성 단량체는 접착력과 응집력 그리고 가교구조의 형성기능을 하는데, 점착제의 가교구조나 응집력이 형성되어 있는 한 필요한 경우 사용하지 않아도 본 발명의 주요 목적인 복굴절율 상쇄작용을 가능하게 할 수 있다. 그러나 수산기를 포함하는 관능성 단량체를 사용함으로써 점착내구성 및 복굴절 상쇄작용이 보다 안정하게 구현될 수 있다.
본 발명의 목적에 부합하는 한 성분 α,β불포화 카르복실산 단량체 및 수산기를 포함하는 관능성 단량체는 다른 화학구조로 변경될 수 있다. 예를 들어 가교구조의 형성을 위하여 다관능성 에폭시계 화합물의 관능기와 카르복실산과의 반응을 이용하는 방법, 또는 다관능성 아지리딘계 화합물의 관능기와 카르복실산 관능기의 반응을 이용하는 방법, 또는 UV 경화기구를 사용하는 방법 등 공지된 방법을 다양하게 적용 할 수 있다. 또한, 접착력의 형성을 위하여 상기 α,β불포화 카르복실산 단량체 이외에도 기재와의 표면 에너지를 고려하여 극성(polar)인 물질들을 사용할 수 있다. 상기 관능성 단량체 화합물은 가교구조의 형성을 통하여 점착제의응집력을 유지시켜 부착신뢰성을 향상시키는 역할을 한다.
본 발명의 일례에서, 상기 편광판용 아크릴계 점착제 조성물은 a) 가교구조를 형성하는 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 b) 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분을 0.01 내지 30중량부, 및 c) 다관능성 가교제 화합물을 상기 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 함유할 수 있다.
또한, 상기 c) 성분은 본 발명에서는 가교구조의 형성을 통하여 응력 하에서 주쇄 및 측쇄 구조를 배향시키는 역할을 하며, 탄성체로서의 점착제에서는 고무탄성 효과에서 주쇄 및 측쇄의 배향을 도와주는 역할을 한다.
상기 다관능성 가교제 화합물이 이소시아네이트 가교제, 에폭시계 가교제, 아지리딘계 가교제 또는 금속킬레이트계 가교제을 포함할 수 있다. 상기 이소시아네이트계 가교제는 예를 들면, 톨리렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 톨리렌디이소시아네이트등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 여기서 성분 c)는 가교구조를 제공하여 본 발명의 효과를 더욱 확실히 하며, ii) 수산기를 갖는 관능성 물질과 함께 조합되어 다양하게 선택되어질 수 있다.
상기 다관능성 가교제는 점착층의 형성을 위하여 실시하는 배합과정에서는 가교제의 관능기 가교반응이 거의 일어나지 않아 균일한 코팅작업을 할 수 있다. 또한 코팅작업이 끝나고 건조 및 숙성과정을 거치면 가교구조가 형성되어, 탄성이 있으며 응집력이 강한 점착층을 얻을 수 있게 된다. 이때 점착제의 강한 응집력에 의하여 점착제품의 내구신뢰성 등의 점착물성 및 절단 작업성(cuttability)이 향상된다. 또한 UV 또는 EB등을 이용하는 공지된 가교방법도 사용이 가능하다. 이에 따라 성분 b) 와 c)에 의하여 최종 제품의 점착물성, 고온고습 하에서의 내구신뢰성 및 절단성이 손상되지 않으면서 응력하에서 복합적인 복굴절현상을 효과적으로 상쇄시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 점착제 조성물은 광보상특성 및 최적의 물적 균형을 고려할 때, 본 발명의 점착제 조성물의 가교밀도가 1 내지 95 %이고, 바람직하게는 30-90 중량%, 더욱 바람직하게는 40-80 중량%이다. 상기 언급된 가교밀도는 일반적으로 알려진 아크릴계 점착제의 겔함량 측정법을 통하여 용매에 용해되지 않은 가교구조를 형성한 부분의 양을 중량%로 얻은 수치를 말한다.
이외에도 점착성능을 조절하기 위하여 사용하는 점착성부여수지를 첨가 할 수 있는데, 이는 1 내지 100 중량부의 범위에서 사용할 수 있다. 상기 성분을 과량 사용하면 점착제의 응집력을 감소시키는 경우가 있어 주의하여 적절하게 첨가하여야 한다. 상기 점착성 부여 수지의 예로서, (수첨)하이드로카본계수지, (수첨)로진수지, (수첨)로진에스터수지, (수첨)터펜수지, (수첨)터펜페놀수지, 중합로진수지, 중합로진에스터수지 등을 사용할 수 있는데, 이들은 단독 또는 2종이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이 외에도 특정한 목적을 위하여 에폭시레진 및 경화제 등을 혼합 사용할 수 있고, 실란계 커플링제, 가소제, 자외선 안정제, 산화 방지제, 조색제, 보강제, 충진제 등을 일반적인 목적에 따라 적절히 첨가하여 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물은 랜덤 공중합 방법, 그라프트 공중합 방법, 블록 공중합방법과 같은 여러 가지 중합 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 본 발명의 점착제 조성물은 일반적으로 잘 알려진 적절한 광개시제의 선정에 의하여 광중합 경화방법에 의하여 제조되어질 수도 있다.
또한 본 발명은 여기서 예로 들고 있는 점착제에만 국한되는 것이 아니며, 여러가지 형태의 실리콘계, 고무계, 우레탄계, 폴리에스터계, 에폭시계 등의 접착제, 점접착제, 가열활성 점착제 또는 접착제, UV 경화형 점착제 또는 접착제, 핫멜트 접착제등 광학적으로 사용되는 제반 점착, 접착소재에 제한없이 적용될 수 있는 특징을 가지고 있다. 즉, 본 발명은 다음에 언급되는 아크릴계 점착제의 실시예에만 국한되는 것이 아니고 빛샘현상과 같은 복굴절율의 보상을 필요로 하는 제반 광학소재의 접합에 사용되어지는 여러가지 유형의 점착제, 접착제 등에 제한없이 적용되어질 수 있는 것이다.
본 발명은 상기 편광판용 점착제 조성물을 적용한 편광판에 관한 것이다.
본 발명의 편광판은 편광 필름의 한쪽 면에 상기 점착제로부터 형성되는 점착제층을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 편광필름 또는 편광소자는 종래 공지의 것을 사용 가능하다. 예를 들면,폴리비닐알콜, 폴리비닐폴르말, 폴리비닐아세탈 및 에틸렌, 초산 비닐 공중합체의 검화물 등의 폴리비닐알콜계 수지로된 필름에 요오드 또는 이색성 염료 등의 편광 성분을 함유시켜 연신하는 것에 의해 얻어진 필름에, 트리아세틸 셀룰로스등의 셀룰로스계 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리에테르설폰계 필름, 등의 보호필름이 적층된 다층 필름 등을 사용할 수 있다.
이와 같은 편광필름에 점착제층을 형성하는 방법은 특별한 제한이 없고, 이편광 필름 표면에 직접 바코터 등을 사용하여 상기 점착제를 도포하여 건조시키는 방법, 또는 상기 점착제를 일단 박리성 기재 표면에 도포하고 건조시킨 후 이 박리성 기재표면에 형성된 점착제층을 편광 필름 표면에 전사하고 이어서 숙성시키는 방법을 채용할 수도 있다.
본 발명의 편광판에 사용되는 보호 필름은 양수값의 양탄성 계수를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 트리아세틸 셀룰로스로 이루어진 것이 더욱 바람직하다.보호 필름의 종류 및 제조법은 당업계의 기술 전문가에게 알려진 모든 방법을 사용할 수 있다.
이러한 점착제층을 편광필름의 적어도 한쪽 면에 형성되어 있고, 본 발명에서 편광 필름의 양면에 상기 점착제층을 형성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 편광판에는 보호층, 반사층, 방현층, 위상차판, 광시야각 보상필름, 또는 휘도향상필름 등 추가기능을 제공하는 층이 적층되어 있을 수도 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 특별한 언급이 없는 한 함량은 중량부로 표기한다.
[실시예]
본 발명에서 사용된 물질의 약어는 아래와 같다.
n-BA : 부틸아크릴레이트
MA: 메틸아크릴레이트
AA : 아크릴산
2-HEMA : 하이드록시에틸메타아크릴레이트
AIBN : 아조비스이소부티로니트릴
EA : 에틸아세테이트
LC-1: 액정-1
LC-2: 액정-2
C-1 : 디페닐아세틸렌 (tolan)
C-2 : 터페닐 (terphenyl)
[실시예 1]
공중합체의 제조과정
질소가스가 환류되고 온도조절이 용이하도록 냉각장치를 설치한 1000 cc 반응기에 n-부틸아크릴레이트(BA) 94.5 중량부, 아크릴산(AA) 5 중량부, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트(2-HEMA) 0.5 중량부로 구성되는 단량체들의 혼합물을 투입하였다. 그리고 용제로서 에틸아세테이트(EAc) 100 중량부를 투입하였다. 다음에 산소를 제거하기 위하여 질소가스를 20 분간 퍼징한 후, 65 ℃로 유지한 후 균일하게 한 후 반응개시제 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 0.03 중량부를 50% 농도로 에틸아세테이트에 희석시켜 투입하여 10시간 동안 반응시킨 후 최종 아크릴계폴리머(PA-1)를 얻었다. 상기의 폴리머 물질의 분자량은 폴리스티렌 표준샘플을 이용하여 측정한 바 600,000 내지 1,000,000 범위의 값을 가졌다. 상기와 같이 얻어진 아크릴계폴리머를 다음 표 1에 나타내었다.
배합과정
상기 공중합 과정으로부터 얻어진 아크릴계 폴리머 점착제용액 (50% 고형분) 100 중량부에 대하여 LC-1의 3 중량부를 첨가한 후 잘 혼합하였다. 다음에 이소시아네이트계 가교제인 트리메틸올프로판의 톨리렌디이소시아네이트부가물(TDI-1) 1.2 중량부를 각각 에틸아세테이트 용액에 10 중량퍼센트로 희석한 것을 투입하고 코팅성을 고려하여 적정의 농도로 희석하여 균일하게 혼합한 후 이형지에 코팅하여 건조한 후 30 미크론의 균일한 점착층을 얻었다.
합판과정
상기와 같이 얻어진 점착층을 라미네이터를 사용하여 두께 185 미크론의 요오드계 편광판에 점착 가공하였다. 얻어진 편광판을 적절한 크기로 절단하여 평가에 사용하였다. 제조된 점착제 조성물의 특성을 평가하기 위하여 다음과 같은 시험항목을 검토하였다.
<평가시험>
내구신뢰성
상기 제조된 점착제가 코팅된 편광판 (90mm x 170mm)을 유리기판 (110mm x 190mm x 0.7mm)에 양면으로 광학 흡수축이 크로스된 상태로 부착시켰다. 이때 가해진 압력은 약 5 kg/cm2으로 기포나 이물이 생기지 않도록 크린룸 작업을 하였다. 이 시편들을 내습열 특성을 파악하기 위하여 60 ℃, 90 % 상대습도 조건하에서 1000 시간 방치한 후 기포나 박리가 발생하였는지 관찰하였다. 내열특성은 80 ℃, 1000 시간 방치한 후 기포나 박리 여부를 관찰하였다. 시편의 상태를 평가하기 직전에 상온에서 24 시간 방치한 후 실시하였다. 신뢰성에 대한 평가기준은 다음과 같다.
O: 기포나 박리현상 없음
△: 기포나 박리현상 다소 있음
X : 기포나 박리현상 있음
광투과 균일성
상기와 동일한 시편을 사용하여 광투과도의 균일성을 조사하기 위하여 백라이트를 이용하여 암실에서 빛이 새어 나오는 부분이 있는지를 관찰하였다. 광투과 균일을 실험하는 방법으로는 코팅된 편광판 (90mm x 170mm)을 유리기판 (110mm x 190mm x 0.7mm)에 부착하여 관찰하는 실험방법 A와, 코팅된 편광판 (130mm x 240mm)을 유리기판 (150mm x 260mm x 0.7mm)에 부착하여 관찰하는 실험방법 B을 채택하였다.
광투과성의 균일성은 다음과 같은 기준으로 평가 하였다.
O: 광투과성의 불균일현상 육안으로 판단하기 어려움
△: 광투과성의 불균일현상 다소 있음
: 광투과성의 불균일현상 있음
절단성
상기의 점착제가 적용된 편광판을 톰슨카터를 이용하여 절단성 시험을 하였다. 점착층의 잘려진 단면을 관찰하여 다음과 같은 기준으로 평가 하였다.
O: 절단면의 점착제 잔류물 및 점착제가 빠져나간 정도가 양호함 (0.2 mm 미만)
△: 절단면의 점착제 잔류물 및 점착제가 빠져나간 정도가 다소불량 (0.2 mm ~0.5mm)
: 절단면의 점착제 잔류물 및 점착제가 빠져나간 정도가 심함 (0.5mm 이상)
[실시예 2-5]
상기 실시예 1을 기준으로 하여 LC-1, LC-2의 함량비율에 대한 효과를 관찰하기 위하여 표 2에서와 같이 조성을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 시험하여 결과를 얻었다.
[실시예 6-8]
상기 실시예 1을 기준으로 하여 LC-1, LC-2의 함량비율에 대한 효과를 관찰하기 위하여 표 3에서와 같이 조성을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 시험하여 결과를 얻었다.
[실시예 9-10]
상기에 언급된 실시예 1을 기준으로 하여 C-1, C-2에 대한 효과를 관찰하기 위하여 표 3에서와 같이 조성을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 시험하여 결과를 얻었다.
[비교예 1-2]
상기 언급된 실시예 1을 기준으로 하여 폴리아크릴레이트 중합체 조성 및 가교구조, LC-1, LC-2의 미첨가시 그 효과를 관찰하기 위하여 점착제의 중합조성을 변화한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1을 기준으로 하여 폴리아크릴레이트 중합체 조성 및 C-1의 함량을 변화한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기와 같이 얻어진 아크릴계 점착제의 조성 및 각 실시예 및 비교예의 시험결과를 표 2, 및 3에 나타내었다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 점착제 조성물은 내구신뢰성 및 절단성과 같은 주요 점착 특성을 거의 변화시키지 않으면서 장시간 사용 시 또는 고온 고습 조건 하에서 발생하는 응력 상태에서 복굴절 상쇄 효과를 이용하여 빛샘 현상을 대폭적으로 개선시킬 수 있다.
본 발명은 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분을 포함하는 편광판용 아크릴계 점착제 조성물 및 이를 적용하여 제조된 편광판을 제공하여, 편광판의 수축에 의해 발생되는 응력에 의하여 각각의 구성층에서 발생하는 복합적인 복굴절 현상을 감소시켜 액정 표시판의 빛샘 현상을 개선시킨 장점이 있다.
Claims (13)
- 삭제
- a) 가교구조를 형성하는 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여;b) 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분을 0.01 내지 30 중량부를포함하는 것을 특징으로 하는 편광판용 아크릴계 점착제 조성물.
- 제 2 항에 있어서,상기 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분이 비대칭성 분자구조를 가지며 장축 방향으로 양수 값의 광탄성 계수를 갖는 화합물중 단독 또는 두 가지 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
- 제 3 항에 있어서,상기 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분이, 2,000 이하의 분자량을 갖는 물질인 점착제 조성물
- 제 4 항에 있어서, 상기 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분이 아로메틱계화합물 또는 알리시클릭계 화합물인 점착제 조성물.
- 제 5 항에 있어서,상기 양수 값의 광탄성 계수를 가지는 성분이 하기 화학식 1을 갖는 아로마틱계 화합물인 점착제 조성물.[화학식 1]상기 식에서, X 및 Y, 그리고 R1및 R2는 1-20개 탄소수를 가지는 알킬, 알콕시, 아릴, 그리고 수소, 시아노기, 염소, 브롬, 하이드록시, 디메틸아민, 및 큐밀 중에서 선택되는 치환기이고;A-B는 코어 구조를 연결하는 -CH=N-, -N=N-, -N=N(O)-, -COO-, -CH2O-, -C(R1)-CO-, -COO-CH2-, -C=C-, -C≡C-, -S-, -SO2-, -φ(R1)-, -CH=N-φ(R1)-N=CH-, -C=C-φ(R1)-N=C-, -C=C-φ(R1)-C=C-, -C=C-φ(R1)-φ(R2)-C=C-, -C=N-φ(R1)-φ(R2)-N=C-, -C=N-φ(R1)-φ(R2)-C=C-, 또는 나프탈렌이나 안트라센의 코어구조를 갖거나,A-B 가 없이 상기 코어구조가 직접 연결되고;a가 1 내지 3의 정수일 때, b는 0 내지 3의 정수이고, a가 0일 경우에 b 는 1 내지 3의 정수이다.
- 제 6 항에 있어서,상기 아로마틱계 화합물은 바이페닐, 트란스스틸벤, 아조벤젠, p-터페닐, m-터페닐, 큐밀페닐벤조에이트, 디페닐아세틸렌, 4-에틸바이페닐, 4’-펜틸-4-바이페닐카보니트릴, 4-바이페닐카보니트릴, 4’-펜틸바이페닐, 4’-펜톡시-4-바이페닐카보니트릴, 4’-헥실-4-바이페닐카보니트릴, 4’-옥틸-4-바이페닐카보니트릴, 트란스-4-옥틸-4’-에톡시스틸벤, 나프탈렌, 안드라센, 4’-메톡시벤질리덴아미노스틸벤, 4’-메톡시벤질리덴아미노아조벤젠 및 이들의 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 점착제 조성물.
- 제 2 항에 있어서,상기 점착제 조성물에 추가로 c) 다관능성 가교제 화합물을 상기 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 함유하는 점착제 조성물.
- 제 2 항에 있어서,상기 점착제 조성물의 가교밀도가 1 내지 95%인 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
- 제 2 항에 따른 편광판용 아크릴계 점착제 조성물을 적용한 편광판.
- 제 10 항에 있어서,양수 값의 광탄성 계수를 가진, 편광소자 보호 필름을 포함하는 편광판.
- 제 11 항에 있어서,상기 편광소자 보호필름은 트리아세틸 셀룰로스를 포함하는 것이 특징인 편광판.
- 제 10 항에 있어서,위상차판, 광시야각 보상필름, 및 휘도향상필름으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상이 추가로 포함된 편광판.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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