KR101816330B1 - 디스플레이 패널을 접합하기 위한 열 활성화 광학 투명 접착제 - Google Patents

디스플레이 패널을 접합하기 위한 열 활성화 광학 투명 접착제 Download PDF

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Abstract

디스플레이 조립체의 제조 방법은(a) 광학 투명 열 활성화 접착제로 제1 기재와 제2 기재를 부착하여 라미네이트를 형성하는 단계를 포함한다. 제1 및 제2 기재의 각각은 대향하는 주표면들을 갖는다. 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나는 상기 기재의 주표면들 중 하나의 적어도 일부분을 커버하는 3차원 표면 토포그래피를 갖거나 또는 왜곡 민감성이다. 열 활성화 온도에서, 접착제는 감압성이다. 본 방법은 또한 라미네이트를 접착제의 열 활성화 온도로 가열하여 접착제를 유동시키는 단계를 포함한다. 활성화 온도는 40℃ 초과 및 120℃ 미만이다.

Description

디스플레이 패널을 접합하기 위한 열 활성화 광학 투명 접착제 {HEAT ACTIVATED OPTICALLY CLEAR ADHESIVE FOR BONDING DISPLAY PANELS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2010년 3월 9일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/311,961호 및 2010년 12월 10일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/421,935호의 이득을 주장하며, 이들의 개시 내용은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.
디스플레이 조립체에서, 터치 패널 또는 커버 유리를 광학 투명 접착제(optically clear adhesive)에 의해서 일부 액정 디스플레이(LCD) 또는 능동형 유기 발광 다이오드 디스플레이(AMOLED)와 같은 치수 왜곡 민감성 기재(dimensional distortion sensitive substrate)에 접합하는 것은 어려울 수 있다. 보다 최근의 디스플레이 디자인은 더 얇고 더 경량인 구성요소를 요구하고 있으며, 이는 또한 LCD 또는 AMOLED와 같은 실제 디스플레이 패널의 디자인에 즉각적인 영향을 미친다. 덜 깨지기 쉬운 더 얇은 유리가 얇은 LCD 유리 또는 AMOLED의 얇은 유리 층으로서 산업계에 의해 신속하게 채택되고 있지만, 이러한 얇은 유리 층을 치수적으로 변형하거나 뒤틀리게 하기가 또한 더 용이하며, 이는 최종 디스플레이 조립체에서 허용불가능한 광학 왜곡(즉, 무라(Mura))을 야기할 수 있다. 예를 들어, LCD 패널의 LCD 유리가 수 마이크로미터만큼 적게 국소적으로 변형되는 경우, 액정 재료로 충전된 실제 셀 갭(cell gap)이 또한 불균일하게 될 수 있다. 이는 디스플레이에서 더 밝거나 더 어두운 스폿(spot) 또는 밴드(band)로서 눈에 가시적으로 될 수 있는 다양한 광학 밀도를 초래할 수 있다. 일부 경우에, 능동 디스플레이 조립체 구성요소들(즉, LCD 또는 AMOLED와 터치 패널 또는 커버 유리, 또는 심지어 터치 패널 내지 커버 유리) 사이의 갭의 불균일성은 또한 광학 경로 길이가 더 이상 균일하지 않기 때문에 광학 왜곡을 초래할 수 있다.
광학 투명 접착제에 의해서 터치 패널 또는 디스플레이 패널(예를 들어, LCD 패널)을 3차원(3-D) 커버 유리에 접합하는 것이 또한 어려울 수 있다. 실제로, 보다 최근의 디자인은, 커버 유리의 주연부 또는 프레임 주위에 (50 마이크로미터에 가까운) 두꺼운 잉크 스텝(ink step)을 갖는 커버 유리를 사용하여, 더 이상 평평하지 않으며 그 평면에 대해 제3 치수를 갖는 기재를 생성한다 (즉, OCA는 커버 렌즈 기재의 z-치수에서의 상당한 차이에 정합(conform)하여야 한다). 잉크 스텝에 의해 둘러싸인 영역은 흔히 갭으로 지칭된다. 광학 투명 접착제(OCA)를 포함하는 일부 감압 접착제(PSA)는 잉크 영역 위에 정합할 만큼 충분히 순응적(compliant)이지 않을 수 있으며, 따라서 갭을 완전히 충전하지 않거나 또는 디스플레이의 상응하는 시야 영역(viewing area)의 표면을 완전히 습윤시키지 않는다.
큰 잉크 스텝에 더하여, 임의의 디스플레이 구성요소의 양호한 접착제 습윤을 필요로 할 수 있는 다른 3-D 특징부는 가요성 커넥터(flex connector)의 존재, 구성요소의 약간의 만곡, 더 두꺼운 ITO 패턴, 터치 패널 상의 융기된 집적회로의 존재 등과 같은 것들을 포함한다.
전형적인 PSA는 가교결합되어, 그의 유동 가능성이 최소화된다. 따라서, PSA는 사실상 압축불가능하여, 다른 디스플레이 조립체 구성요소에 접합하는 중에 그리고 그 후에 강제로 더 얇은 유리 패널을 변형시켜야 할 수도 있다. 마찬가지로, 이러한 유동의 결여는 커버 유리에 접합된 터치 패널과 같은 디스플레이 패널들 사이에 불균일한 갭을 초래할 수 있다. 대조적으로, 액체 광학 투명 접착제(LOCA)는 매우 잘 유동하며 그의 미경화된 상태에서는 매우 순응적인 것으로 생각될 수 있다. LOCA는 갭을 성공적으로 충전할 수 있지만, 이들은 고가의 분배 장비를 필요로 할 수 있다. LOCA는 또한 디스플레이 조립체 구성요소들 사이(즉, 커버 유리와 터치 (디스플레이) 패널, 터치 패널과 LCD, 커버 유리와 AMOLED 사이 등)의 갭 설정에 대한 주의깊은 관리를 필요로 할 수 있으며, 접착제 오버플로우(overflow)를 제어하기 위해 별도의 세정 공정을 필요로 할 수 있다. 추가적으로, 경화 수축이 왜곡 민감성 구성요소의 국부적인 응력 및 변형을 야기할 수 있으며, 이는 다시 디스플레이에서의 광학 왜곡을 야기할 수 있다. 일단 경화되면, LOCA는 일반적으로 가교결합되며, 이는 경화 및 조립 동안 생성되는 임의의 응력 및 왜곡을 고착시킬 수 있다.
이동식 핸드헬드 기기(mobile handheld; MHH) 제조사 및 이의 디스플레이 구성요소 제조사는 디스플레이 장치의 외관 및 장식적 특징을 향상시키기 위해 커버 유리의 프레임 주위의 잉크 높이(두께)를 증가시키고 디스플레이의 총 두께 및 중량을 감소시키고 있다. 최근에, 전형적인 잉크 스텝은 대략 5 내지 13 마이크로미터 두께이며, 이러한 디스플레이 구성요소의 부품으로서 사용되는 유리 구성요소는 0.5 내지 1 ㎜ 정도의 두께일 수 있다. 그러나, 최신 디스플레이 구성요소는 대략적으로 약 50 마이크로미터 두께 이상의 잉크 스텝을 가질 것이다. 동시에, MHH 제조사는 가능한 한 얇게 장치를 제조하고 싶을 것이므로, 매우 두꺼운 광학 투명 접착제 층은 전형적으로 바람직하지 않다. 통상적인 접근법은 프레임 내의 공기 갭을 피하기 위해서 접착제의 두께를 증가시키는 것이다. 이러한 공기 갭은 초기 조립 동안 갭 영역에서의 접착제의 불완전한 습윤으로부터 기인할 수 있고/있거나 이는 라미네이션 압력의 제거 시에 또는 디스플레이의 내구성 시험 동안 접착제가 기재로부터 서서히 들어올려져 떨어지게 하는 접착제 내의 과도한 잔류 응력으로부터 기인할 수 있다. 마찬가지로, 유리 상의 전자 구성요소는 두께가 10 내지 100 ㎛ 정도일 수 있어서, 이러한 특징부의 습윤을 어렵게 할 수 있다. 렌즈는 또한 뒤틀리고 구부러질 수 있어서, 렌즈와 제2 기재 사이의 갭을 가변적이게, 흔히 50 내지 100 ㎛ 정도로 만들 수 있다. 일부 경우에, 의도적으로 렌즈를 제어된 곡률(curvature)을 갖도록 제작하여, 렌즈와, 예컨대 더 이상 균일하지 않으나 본질적으로 그에 대해 3-D 특징부를 갖는 LCD 사이에 갭을 생성할 수 있다.
최신 디스플레이 구성요소는 또한 두께가 0.5 ㎜ 미만인 유리 층을 이용한다. 이러한 얇은 유리 층은 더욱 용이하게 변형가능하며, 상이한 층들을 결합하는 데 사용되는 조립 공정의 유형 및 광학 접착제의 선택이 매우 중요하게 된다. 예를 들어, 고 모듈러스 및 고 탄성 접착제는 쉽게 뒤틀릴 수 있거나 깨지기 쉬운 유리 패널에 라미네이팅될 수 있는데, 이는 아마도 유리를 덜 평평하게 하거나 부서지게 할 수 있다. AMOLED 디스플레이 패널의 경우에, 심지어 유리의 매우 작은 파손조차도 장치가 작동하는 데 필수적인 배리어 특성을 손상시킨다. LCD의 경우에, 유리의 평탄성의 국부적 손실은 액정 충전된 셀 갭을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 광학 투명 접착제가 라미네이션 응력을 신속하게 제거할 수 없거나, 또는 LCD와, 예컨대 두꺼운 잉크 경계선(ink border)이 인쇄된 커버 렌즈 사이의 두께의 차이를 적절히 수용할 수 없는 경우에, LCD 유리 변형의 용이성은 수 마이크로미터 정도의 국부적인 파형(waviness)을 나타낼 수 있다. 왜곡이 없는 광학 디스플레이 조립체를 갖기 위해서는, 유리 구성요소의 평탄성 및 패널들(예를 들어, 터치 유리 내지 커버 렌즈) 사이의 갭의 균일성이 약 5 마이크로미터 이하, 특히 2 마이크로미터 이하 이내에서 이상적으로 유지되어야 한다. 수 센티미터 이하와 같은 짧은 거리 내에서 마이크로미터-크기 편차가 나타나는 경우에, 이러한 평탄성 및 갭 균일성이 가장 중요하게 된다.
미국 특허 출원 공개 제2009/0029100A1호는 점착성 고온 용융 접착제 필름을 사용하여 2개의 경성 기재의 광학 등급 라미네이션을 생성하는 방법을 기술한다. 기술된 기재는 평평하며 3차원이 아니다. 추가적으로, 이 방법은 과량의 열 활성화 재료를 사용할 필요가 있으며, 따라서 이 재료는 기재들 사이로부터 스퀴즈-아웃(squeeze out)될 수 있으며 기포를 포획할 수 있다. 이 방법은 또한 기포 제거를 감안하여 적용 동안 불균일한 압력이 가해질 필요가 있다. 과량의 재료의 사용 및 불균일한 압력의 인가는 왜곡 민감성 또는 깨지기 쉬운 기재와의 조립을 어렵게 할 수 있다.
일 태양에서, 본 발명은 (a) 광학 투명 열 활성화 접착제로 제1 기재와 제2 기재를 부착하여 라미네이트를 형성하는 단계 - 여기서, 제1 및 제2 기재의 각각은 대향하는 주표면들을 가지고, 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나는 상기 기재의 주표면들 중 하나의 적어도 일부분을 커버하는 3차원 표면 토포그래피(topography)를 갖거나 또는 그의 시야 영역에서의 치수 왜곡에 민감하고, 열 활성화 온도에서 상기 접착제는 감압성임 - 와; (b) 접착제의 열 활성화 온도로 라미네이트를 가열하여 접착제를 유동시키는 단계 - 여기서, 활성화 온도는 40℃ 초과 및 120℃ 미만, 특히 40℃ 초과 및 80℃ 미만임- 를 포함하는, 디스플레이 조립체의 제조 방법에 관한 것이다. 접착제는 열가역성 가교결합성 접착제, 및 조사, 열경화 또는 수분 경화를 사용하여 사후-가교결합될 수 있는 접착제로부터 선택된다. 라미네이트를 가열한 후, 접착제는 표면 토포그래피 또는 왜곡 민감성 기재의 적어도 일부분을 커버한다.
다른 태양에서, 본 발명은 (a) 광학 투명 열 활성화 접착제로 제1 기재와 제2 기재를 부착하여 라미네이트를 형성하는 단계 - 여기서, 제1 및 제2 기재의 각각은 대향하는 주표면들을 가지고, 제1 및 제2 기재 사이의 갭 균일성은 그의 시야 영역에서 5 마이크로미터 이하이고, 열 활성화 온도에서, 접착제는 감압성임 - 와; (b) 접착제의 열 활성화 온도로 라미네이트를 가열하여 접착제를 유동시키는 단계 - 여기서, 활성화 온도는 40℃ 초과 및 120℃ 미만, 특히 40℃ 초과 및 80℃ 미만임 - 를 포함하는, 디스플레이 조립체의 제조 방법에 관한 것이다. 접착제는 열가역성 가교결합성 접착제, 및 조사, 열경화 또는 수분 경화를 사용하여 사후-가교결합될 수 있는 접착제로부터 선택된다. 라미네이트를 가열한 후, 접착제는 두 개의 기재 사이의 갭의 적어도 일부분을 커버한다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 열 활성화 광학 투명 접착제(HOCA)를 포함하는 이미지 디스플레이 장치의 실시 형태의 단면도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 HOCA를 포함하는 터치 패널 유닛의 실시 형태의 단면도.
<도 3a>
도 3a는 본 발명의 HOCA를 라미네이팅하는 제1 방법의 개략 단면도.
<도 3b>
도 3b는 도 3a에 도시된 HOCA를 라미네이팅하는 제1 방법의 대안적인 실시 형태의 개략 단면도.
<도 3c>
도 3c는 도 3a에 도시된 HOCA를 라미네이팅하는 제1 방법의 대안적인 실시 형태의 개략 단면도.
<도 4a>
도 4a는 본 발명의 HOCA를 라미네이팅하는 제2 방법의 개략 단면도.
<도 4b>
도 4b는 도 4a에 도시된 HOCA를 라미네이팅하는 제2 방법의 대안적인 실시 형태의 개략 단면도.
<도 5a>
도 5a는 본 발명의 HOCA을 라미네이팅하는 제3 방법의 개략 단면도.
<도 5b>
도 5b는 도 5a에 도시된 HOCA를 라미네이팅하는 제3 방법의 대안적인 실시 형태의 개략 단면도.
<도 5a>
도 6은 본 발명의 라미네이트의 단면도.
<도 7>
도 7은 가교결합성 HOCA를 갖는 라미네이트를 처리하여 가교결합된 감압 접착제(PSA)를 갖는 라미네이트를 형성하는 것의 개략 단면도.
<도 8a>
도 8a는 HOCA를 사용하여 제조된 라미네이트의 제1 실시 형태의 오토클레이브 처리 전의 3-D 단면도.
<도 8b>
도 8b는 HOCA를 사용하여 제조된 도 8a의 라미네이트의 제1 실시 형태의 오토클레이브 처리 후의 3-D 단면도.
<도 8c>
도 8c는 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 제1 비교 라미네이트의 오토클레이브 처리 전의 3-D 단면도.
<도 8d>
도 8d는 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 도 8c의 제1 비교 라미네이트의 오토클레이브 처리 후의 3-D 단면도.
<도 9a>
도 9a는 HOCA를 사용하여 제조된 라미네이트의 제1 실시 형태의 오토클레이브 처리 전의 토폴로지 맵(topology map).
<도 9b>
도 9b는 HOCA를 사용하여 제조된 도 9a의 라미네이트의 제1 실시 형태의 오토클레이브 처리 후의 토폴로지 맵.
<도 9c>
도 9c는 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 제1 비교 라미네이트의 오토클레이브 처리 전의 토폴로지 맵.
<도 9d>
도 9d는 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 도 9c의 제1 비교 라미네이트의 오토클레이브 처리 후의 토폴로지 맵.
<도 10a>
도 10a는 HOCA를 사용하여 제조된 라미네이트의 제2 실시 형태의 오토클레이브 처리 전의 3-D 단면도.
<도 10b>
도 10b는 HOCA를 사용하여 제조된 도 10a의 라미네이트의 제2 실시 형태의 오토클레이브 처리 후의 3-D 단면도.
<도 10c>
도 10c는 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 제2 비교 라미네이트의 오토클레이브 처리 전의 3-D 단면도.
<도 10d>
도 10d는 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 도 10c의 제2 비교 라미네이트의 오토클레이브 처리 후의 3-D 단면도.
<도 11a>
도 11a는 HOCA를 사용하여 제조된 라미네이트의 제2 실시 형태의 오토클레이브 처리 전의 토폴로지 맵.
<도 11b>
도 11b는 HOCA를 사용하여 제조된 도 11a의 라미네이트의 제2 실시 형태의 오토클레이브 처리 후의 토폴로지 맵.
<도 11c>
도 11c는 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 제2 비교 라미네이트의 오토클레이브 처리 전의 토폴로지 맵.
<도 11b>
도 11d는 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 도 11d의 제2 비교 라미네이트의 오토클레이브 처리 후의 토폴로지 맵.
본 명세서에서 모든 수는 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 간주된다. 종점들에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함한다(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함한다). 본 명세서에 언급된 모든 부는 달리 표시되지 않으면 중량 기준이다.
본 발명은 기재의 표면 상의 스텝 또는 범프(bump)와 같은 3차원(3-D) 특징부에 정합하여 사실상 결함이 없고 응력이 없는 라미네이션을 제공할 수 있는 열 활성화 광학 투명 접착제(HOCA)를 포함한다. 추가적으로, 기재가 가공으로 인한 변형 또는 응력에 민감한 경우에 HOCA는 라미네이트의 변형 및 응력을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 이것은 평평한 표면 및 토포그래피적으로 3-D인 표면 둘 모두에 적용가능하다. HOCA가 가교결합되기 전에, 열 및/또는 압력을 가함으로써, 사실상 결함이 없고 응력이 없으며 치수 왜곡이 없는 라미네이트의 조립이 달성된다. 라미네이트는 적어도 제1 기재, 제2 기재, 및 제1 기재와 제2 기재 사이에 위치된 HOCA를 포함하는 것으로 정의된다.
HOCA의 이로운 제품 특성은, 광학 왜곡(즉, 무라) 또는 깨지기 쉬운 구성요소의 파손을 야기할 수 있는 임의의 큰 치수 왜곡을 야기하지 않으면서, 디스플레이 구성요소들 사이의 갭으로 유동하여 이를 충전하지만, 제조 후의 다양한 신뢰도 시험 동안 탁월한 기계적 특성 및 광학 특성을 유지하는 능력을 포함한다. HOCA의 다른 유리한 제품 특성은, 조립 공정 그 자체에 또는 디스플레이 구성요소들 사이의 OCA 보조 접합에, 광학 투명 접착제로 침투하는 3-D 특징부를 도입하는 것으로 인한 접합 라인 내의 잔류 응력을 없애거나 또는 유의하게 감소시키는 능력이다. 그렇지 않다면, 3-D 특징부는 하나 이상의 기재의 치수 왜곡 또는 불균일한 갭 충전을 야기할 수 있어, 광학 왜곡 또는 파손을 가져온다. HOCA는, 예를 들어 곡면 렌즈와 같은 3-D 기재와, 예를 들어 LCD 모듈과 같은 제2 기재 사이의 불균일한 갭을 충전할 수 있다. 마지막으로, 조립 공정 동안 HOCA의 유동성으로 인해, 일단 기재가 접합되고 나면 HOCA를 가교결합하기 전에 기재를 정렬하여 조립체의 내구성을 추가로 향상시키는 것이 또한 가능하다. 이는 정렬이 중요한 조립체에서, 예를 들어 3-D 텔레비전에서와 같이, 3-D 이미징 디스플레이를 위해 사용되는, 왜곡-민감성 3-D 렌즈의 주의깊은 정렬을 필요로 하는 디스플레이에서 매우 유리할 수 있다.
본 발명은 높은 잉크 스텝 (통상적인 5 내지 13 마이크로미터 높이를 초과하며 약 50 마이크로미터에 가깝거나 그 이상임)이 사용되거나, 또는 기재의 치수 왜곡 및 디스플레이 구성요소들 사이의 갭의 균일성이 5 마이크로미터 미만, 특히 2 마이크로미터 미만으로 유지될 필요가 있는 응용을 위한 열 활성화 광학 투명 접착제를 제공한다. 본 명세서에 개시된 HOCA는 엄밀히 말하면 액체 광학 투명 접착제와, 완전히 경화되고 가교결합된 광학 투명 감압 접착제 필름 또는 시트 사이에 위치하는 것으로 설명될 수 있다. HOCA는 광학 투명 감압 접착제 필름 또는 시트의 형태를 갖지만, 더 높은 온도 (예를 들어, 약 60℃ 내지 80℃)에 노출될 때에는 액체와 더 유사하게 거동한다. 다시 말하면, 실온에서 HOCA는 시트 또는 필름으로서 그의 형상을 유지할 것이지만, 일단 더 높은 온도에 노출되면 유동하여, 민감성 기재의 임의의 치수 왜곡을 야기하지 않으면서 갭을 더욱 균일하게 충전할 수 있다. 이러한 독특한 특성은, HOCA가 터치 유리를 3-D 커버 유리에, LCD를 3-D 커버 유리에, LCD를 치수 왜곡 민감성 기재에, 또는 커버 유리를 치수 왜곡 민감성 기재에 (즉, 플랫 투 플랫(flat to flat)) 접합하는 데 적합하게 한다.
열 활성화 광학 투명 접착제는, 3-D 구조의 최신 커버 유리를 포함하는 디스플레이 구성요소들 사이의 갭으로 유동하고 이를 충전하는 능력을 갖는다. HOCA는 또한 약간 수정된 통상적인 광학 투명 감압 접착제 필름 방법을 사용하여 라미네이팅될 수 있다. 실온에서 HOCA는 완전히 경화된 광학 투명 접착제 필름의 형상 및 치수 안정성을 가지며, 다이 컷팅될 수 있고 건조 필름으로서 라미네이팅될 수 있다. 매우 적당한 열 및/또는 압력을 이용하여, 기재가 치수적으로 변형될 수 있게 하는, 기재에 대한 과도한 힘을 생성하지 않으면서 HOCA가 유동하여 기재를 완전히 습윤시킬 것이며, 접착제 내의 임의의 잔류 응력은 부품이 마무리 처리되기 전에 완화될 수 있다. 그 결과, 기재의 임의의 치수 왜곡 및 광학 투명 접착제로 충전된 갭의 임의의 불균일성은 x-y 평면에서 수 센티미터 이하의 거리 이내에서 z-방향으로 5 마이크로미터 미만으로 유지될 수 있다. 다시 말하면, 왜곡 또는 갭 충전 균일성을 파형으로 고려하는 경우, 대략 수 센티미터 이하의 파장에서 그러한 파형의 진폭은 5 마이크로미터 이하일 것이다. HOCA는 더 긴 파장들에 대해 파형의 진폭을 5 마이크로미터 미만으로 유지할 수 있으나, 실제로 이는 덜 중요한 것으로 밝혀졌다. 그렇게 요구되는 경우에, 일단 HOCA가 기재를 습윤시킬 기회를 가지면, 추가적인 공유 가교결합 단계를 사용하여 접착제를 "굳힐"(set) 수 있다. 그러한 가교결합 단계의 예에는: 방사선 유도 가교결합 (UV, e-빔, 감마선 조사 등), 열경화 및 수분 경화가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 대안적으로, 접착제는 그래프트 공중합체 또는 블록 공중합체에서 발견되는 것과 같은, 고 유리 전이 (Tg) 세그먼트의 상 분리로 인한 물리적 가교결합 또는 이오노머 가교결합과 같은 열가역성 가교결합 메커니즘을 사용하여 냉각 시에 자가-가교결합될 수 있다. 결정화가 또한 접착제의 응집성을 향상시키는 데 사용될 수 있으나, 더 큰 결정 도메인으로부터 야기되는 광 산란으로 인한 접착제의 탁도 증가를 피하도록 주의하여야 한다. 접합 접착제에서 확산 특성이 허용가능한 경우, 이러한 주의 사항은 더 이상 필요하지 않을 수 있다.
본 발명에서, 접착제, 기재, 또는 층과 같은 재료는, 실시예 부분에서 하기에 기재된 방식으로 25 마이크로미터 두께 샘플에 대해 측정 시, 약 90% 이상의 광투과율 및 약 5% 미만의 탁도 값을 나타내는 경우에 광학적으로 투명하다. 일부 실시 형태에서, 접착제는 또한, 예를 들어 적어도 하나의 3-D 특징부 또는 치수 왜곡 민감성 기재가 열 활성화 접착제에 의해 습윤될 필요가 있는 조립을 위해 확산 접착제가 요구되는 경우와 같이, 더 높은 탁도 (즉, 약 5% 초과)를 가질 수 있다.
한 가지 예시적인 응용에서, 본 명세서에 기재된 물품 및 물품의 제조 방법은, 이로 한정되지 않지만: TV LCD 패널, 휴대전화, 핸드헬드(handheld) 게임 장치, 내비게이션 시스템, 태블릿 PC, 및 랩톱 컴퓨터와 같은 전자 장치에 통합될 수 있다.
단층의 HOCA가 사용될 수 있지만, HOCA와 다른 층의 조합이 또한 적용될 수 있다. 예를 들어, HOCA를 다른 광학 투명 접착제 (OCA), 예를 들어 가교결합된 광학 투명 필름 접착제에 코팅 또는 라미네이팅하여 복합 HOCA/OCA 구조물을 제조할 수 있다. 복합 구조물에서, HOCA는 3-D 공간으로 유동하여 이를 충전할 수 있거나 왜곡을 피할 수 있는 반면에, OCA는 추가적인 갭 충전 높이를 제공하여 라미네이션 동안의 스퀴즈-아웃을 없애는 데 도움이 된다.
다른 실시 형태에서, 광학 투명 배킹과 OCA의 조합이 복합 이중 코팅 테이프 구조물 (필름 배킹의 한쪽 면은 HOCA이고, 다른 쪽 면은 표준 OCA임)을 제조하는 데 사용된다. 배킹은, 예를 들어 광학 투명 폴리에스테르일 수 있으나, 또한 본 출원인의 공히 계류 중인 미국 특허 출원 제61/184,213호 및 국제 특허 출원 PCT/US2009/030084호 (국제 특허 공개 WO 2009/089137호에 해당함)에 기재된 것과 같은 신장가능한 캐리어 필름일 수 있다.
다른 실시 형태에서, HOCA/광학 투명 필름/HOCA의 이중 코팅 구조물이 또한 사용될 수 있다. 다른 다층 구조물에는 HOCA/OCA/HOCA 또는 OCA/HOCA/OCA 다층 구조물이 포함된다.
디스플레이의 총 두께를 최소화하기 위해서, 두께가 175 마이크로미터 이하인 단층 HOCA가 바람직하다. 일반적으로, HOCA의 두께는, HOCA가 따라야 하는 임의의 3-D 특징부의 최대 높이와 동일하거나 더 크다. 이상적으로, HOCA 두께는 3-D 특징부 또는 이 3-D 특징부에 의해 야기되는 공동의 최대 높이보다 다소 더 크다. 그러나, 수 마이크로미터의 두께 차이가 충분할 수 있다. 오버플로우 및 스퀴즈-아웃을 최소화하기 위하여, 사용되는 HOCA의 부피는 전형적으로, 충전될 공동의 부피를 20% 미만으로 초과하며, 특히 공동의 부피를 10% 미만으로 초과한다. 예를 들어, 본질적으로 평평한 (즉, 금속 트레이스 또는 가요성 커넥터와 같은 유의한 3-D 특징부가 기재 상에 존재하지 않음) 왜곡 민감성 기재에 대한 라미네이션과 같은 일부 경우에, 2% 미만, 특히 1% 미만 및 더욱 특히 0.5% 미만으로 초과하는 부피가 요구된다. 원한다면, 더 많은 양의 HOCA가 사용될 수 있으나, 라미네이션 동안의 공정 능력(process capability)과 균형을 이루는 것이 필요하다.
다층 구조물에서, HOCA 층의 두께는 단일 HOCA 층과 동일한 가이드라인(guideline)을 따르며, 즉 HOCA 두께는 HOCA가 따라야 하는 3-D 특징부 또는 공동의 높이와 같거나 다소 더 높고, HOCA는 3-D 기재에 대한 라미네이션 동안 완전히 가교결합되지 않는다. 또한, HOCA 층의 두께는 치수 왜곡 또는 갭에서의 불균일성을 방지하기에 충분할 필요가 있다. 전형적으로, 다층 구조물의 HOCA 층을 위해는 약 10 마이크로미터의 최소 두께가 필요하다. 그래프트 및 블록 공중합체와 같은 중합체의 열가역성 가교결합은, 일단 실온으로 되돌아오면 HOCA가 가교결합되게 한다. 일단 라미네이팅되면, 다양한 유형의 HOCA를 필요한 가교결합 밀도로 공유적으로 가교결합하여 디스플레이 구조물이 산업에서 요구되는 내구성 시험을 통과하게 할 수 있다.
접착제 선택 및 가공:
다수의 상이한 HOCA가 본 발명에 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 이들은 감압 접착제 특성을 갖는다. 광학적으로 투명하며 충분히 높은 융점 또는 유리 전이 온도를 가져서 디스플레이 응용에서 내구성이 있다면, 진정한 열 활성화 접착제 (즉, 실온에서 점착성이 매우 낮거나 없는 것)가 또한 사용될 수 있다. 대부분의 디스플레이 조립체는 열에 민감하기 때문에, 전형적인 열 활성화 온도 (즉, 디스플레이를 성공적으로 함께 접합하기에 충분한 유동, 순응성, 및 점착이 달성되는 온도)는 120℃ 미만, 특히 100℃ 미만 및 더욱 특히 80℃ 미만이다. 전형적으로, 디스플레이 제작 공정은 40℃ 초과, 및 때때로 약 60℃ 초과에서 수행된다.
자외선(UV) 가교결합 전 HOCA의, 1 Hz의 주파수에서 측정된, 전단 저장 모듈러스(G')는 30℃에서의 5.0 × 104 Pa 이상과 80℃에서의 5.0 × 104 Pa 이하 사이이다. 30℃ 및 1 Hz에서의 전단 저장 모듈러스가 약 5.0 × 104 Pa 이상인 경우, HOCA는 가공, 취급, 형상 유지 등에 필요한 응집 강도를 유지할 수 있다. 또한, 30℃ 및 1 Hz에서의 전단 저장 모듈러스가 약 3 × 105 Pa 이하인 경우, HOCA를 적용하는 데 필요한 초기 접착성(점착성)이 감압 접착제에 부여될 수 있다. 80℃ 및 1 Hz에서의 전단 저장 모듈러스가 약 5.0 × 104 Pa 이하인 경우, HOCA는 미리결정된 시간에 (예를 들어, 수 초 내지 수 분에) 3-D 특징부에 정합할 수 있으며, 유동하여 그 부근에서 갭을 최소한으로 형성하는 내지 전혀 형성하지 않을 수 있다. 또한, 과도한 라미네이션 힘 또는 오토클레이브 압력을 피할 수 있는데, 그 둘 모두는 민감성 기재의 치수 왜곡을 야기할 수 있다.
UV 가교결합 후의 HOCA의 전단 저장 모듈러스는 130℃ 및 1 Hz에서 약 1.0 × 103 Pa 이상이다. 130℃ 및 1 Hz에서의 저장 모듈러스가 약 1.0 × 103 Pa 이상인 경우, 자외선 가교결합 후의 HOCA는 유동하는 것이 방지될 수 있으며 장기적 신뢰성을 갖는 접착이 실현될 수 있다.
본 발명의 HOCA는 공유 가교결합 이전 단계에서는 상기한 점탄성 특성을 가지므로, 보통의 작업 온도에서 HOCA와 피착체(adherend)를 함께 라미네이팅한 후에 열 및/또는 압력을 적용함으로써, HOCA가 표면 보호 층과 같은, 피착체의 표면 상의 3-D 특징부에 정합하게 할 수 있다. 유사하게, HOCA는 왜곡 민감성 표면에 적용될 수 있다. 그 후에, 공유 가교결합이 수행될 때, HOCA의 응집 강도가 증가되며 그 결과로 HOCA의 점탄성 특성의 변화로 인해 디스플레이 조립체의 고도로 신뢰할 수 있는 접착성 및 내구성이 실현될 수 있다.
적합한 HOCA의 예에는 폴리(메트)아크릴레이트 및 유래된 접착제, 실리콘과 같은 열가소성 중합체 (예를 들어, 실리콘 폴리우레아), 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 그 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 용어 (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함한다. (메트)아크릴레이트가 특히 적합한데, 그 이유는 제형하기 쉽고 비용이 적당한 경향이 있으며, 본 발명의 요건을 충족시키도록 리올로지를 조정할 수 있기 때문이다. 일 실시 형태에서, HOCA는 자외선 가교결합성 부위를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르를 포함하는 단량체의 (메트)아크릴 공중합체이다. 용어 (메트)아크릴은 아크릴 및 메타크릴을 포함한다.
(메트)아크릴레이트 접착제는 랜덤 공중합체, 그래프트 공중합체, 및 블록 공중합체로부터 선택될 수 있다. 이오노머 가교결합 접착제, 금속 이온을 사용하는 것, 또는 중합체를 사용하는 것이 또한 사용될 수 있다. 중합체성 이온성 가교결합의 예는 미국 특허 제6,720,387호 및 제6,800,680호 (스타크(Stark) 등)에서 찾아 볼 수 있다. 적합한 블록 공중합체의 예에는 미국 특허 제7,255,920호 (에버래어츠(Everaerts) 등) 및 제7,494,708호 (에버래어츠 등) 및 미국 특허 출원 공개 제2008/0011419A1호에 개시된 것들이 포함된다.
HOCA에 포함된 (메트)아크릴 공중합체는 자체로 자외선 가교결합을 수행할 수 있다. 따라서, 다작용성 단량체 또는 올리고머와 같이 저분자량을 갖는 가교결합성 성분이 일반적으로 HOCA에 첨가될 필요가 없다.
자외선 가교결합성 부위를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르와 관련하여, 상기에 정의된 바와 같이, 자외선 조사에 의해 활성화될 수 있으며 동일하거나 상이한 (메트)아크릴 공중합체 사슬 내의 다른 부분과 공유 결합을 형성할 수 있는 부위를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르가 사용될 수 있다. 자외선 가교결합성 부위로서 작용하는 다양한 구조가 있다. 예를 들어, 자외선 조사에 의해서 여기될 수 있으며 (메트)아크릴 공중합체 분자 내의 다른 부분으로부터 또는 다른 (메트)아크릴 공중합체 분자로부터 수소 라디칼을 추출할 수 있는 구조가 자외선 가교결합성 부위로서 이용될 수 있다. 그러한 구조의 예에는 벤조페논 구조, 벤질 구조, o-벤조일벤조산 에스테르 구조, 티옥산톤 구조, 3-케토쿠마린 구조, 안트라퀴논 구조 및 캄포르퀴논 구조가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 각각의 이들 구조는 자외선 조사에 의해 여기될 수 있으며 여기 상태에서 (메트)아크릴 공중합체 분자로부터 수소 라디칼을 추출할 수 있다. 이러한 방식으로, (메트)아크릴 공중합체에서 라디칼이 생성되어 시스템 내에서 다양한 반응, 예를 들어 생성된 라디칼 서로의 결합으로 인한 가교결합된 구조의 형성, 산소 분자와의 반응에 의한 퍼옥사이드 라디칼의 생성, 생성된 퍼옥사이드 라디칼을 통한 가교결합된 구조의 형성, 및 생성된 라디칼에 의한 다른 수소 라디칼의 추출을 야기하여, (메트)아크릴 공중합체가 최종적으로 가교결합되게 한다.
상기에 열거된 구조 중에서, 투명성 및 반응성과 같은 다양한 특성으로 인해 벤조페논 구조가 유리하다. 그러한 벤조페논 구조를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르의 예에는 4-아크릴로일옥시벤조페논, 4-아크릴로일옥시에톡시벤조페논, 4-아크릴로일옥시-4'-메톡시벤조페논, 4-아크릴로일옥시에톡시-4'-메톡시벤조페논, 4-아크릴로일옥시-4'-브로모벤조페논, 4-아크릴로일옥시에톡시-4'-브로모벤조페논, 4-메타크릴로일옥시벤조페논, 4-메타크릴로일옥시에톡시벤조페논, 4-메타크릴로일옥시-4'-메톡시벤조페논, 4-메타크릴로일옥시에톡시-4'-메톡시벤조페논, 4-메타크릴로일옥시-4'-브로모벤조페논, 4-메타크릴로일옥시에톡시-4'-브로모벤조페논, 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
자외선 가교결합성 부위를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르의 양은 단량체의 총 질량을 기준으로 한다. 일 실시 형태에서, 0.1 질량% 이상, 0.2 질량% 이상, 또는 0.3 질량% 이상, 및 2 질량% 이하, 1 질량% 이하, 또는 0.5 질량% 이하가 사용된다. 자외선 가교결합성 부위를 갖는 (메트)아크릴산 에스테르의 양을, 단량체의 총 질량을 기준으로 0.1 질량% 이상으로 설정함으로써, 자외선 가교결합 후 HOCA의 접착 강도가 향상될 수 있으며 고도로 신뢰할 수 있는 접착성 및 내구성이 달성될 수 있다. 양을 2 질량% 이하로 설정함으로써, 자외선 가교 결합 후 HOCA의 모듈러스가 적절한 범위로 유지될 수 있다 (즉, 전단 손실 및 저장 모듈러스가 균형을 이루어, 가교결합된 접착제에서의 과도한 탄성을 피할 수 있다).
일반적으로, HOCA에 적합한 점탄성을 부여하고 피착체에 대한 양호한 습윤성을 보장하기 위해, (메트)아크릴 공중합체를 구성하는 단량체는, 탄소수가 2 내지 26인 알킬 기를 갖는 (메트)아크릴산 알킬 에스테르를 포함한다. 그러한 (메트)아크릴산 알킬 에스테르의 예에는 탄소수가 2 내지 26인 알킬 기를 갖는 비-3차 알킬 알코올의 (메트)아크릴레이트, 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 특정 예에는 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 아이소부틸 아크릴레이트, 아이소부틸 메타크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 아이소아밀 아크릴레이트, 아이소옥틸 아크릴레이트, 아이소노닐 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 아이소데실 아크릴레이트, 아이소데실 메타크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 트라이데실 아크릴레이트, 트라이데실 메타크릴레이트, 테트라데실 아크릴레이트, 테트라데실 메타크릴레이트, 헥사데실 아크릴레이트, 헥사데실 메타크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 아이소스테아릴 아크릴레이트, 아이소스테아릴 메타크릴레이트, 에이코사닐 아크릴레이트, 에이코사닐 메타크릴레이트, 헥사코사닐 아크릴레이트, 헥사코사닐 메타크릴레이트, 2-메틸부틸 아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸 아크릴레이트, 4-tert-부틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 아이소보르닐 아크릴레이트, 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 특히, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 아이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 아이소스테아릴 아크릴레이트, 아이소보르닐 아크릴레이트, 또는 그 혼합물이 적합하게 사용된다.
탄소수가 2 내지 26인 알킬 기를 갖는 (메트)아크릴산 알킬 에스테르의 양은 단량체의 총 질량을 기준으로 한다. 일 실시 형태에서, 60 질량% 이상, 70 질량% 이상, 또는 80 질량% 이상, 및 95 질량% 이하, 92 질량% 이하, 또는 90 질량% 이하가 사용된다. 탄소수가 2 내지 26인 알킬 기를 갖는 (메트)아크릴산 알킬 에스테르의 양을, 단량체의 총 질량을 기준으로 95 질량% 이하로 설정함으로써, HOCA의 접착 강도가 충분히 보장될 수 있는 한편, 양을 60 질량% 이상으로 설정함으로써, 감압 접착제 시트의 모듈러스를 적절한 범위로 유지할 수 있고 HOCA가 피착체에 대해 양호한 습윤성을 가질 수 있다.
친수성 단량체가 (메트)아크릴 공중합체를 구성하는 단량체에 포함될 수 있다. 친수성 단량체를 사용함으로써, HOCA의 접착 강도가 향상될 수 있고/있거나 HOCA에 친수성이 부여될 수 있다. 예를 들어, 이미지 디스플레이 장치에서, 친수성이 부여된 HOCA가 사용되는 경우에, 감압 접착제 시트가 이미지 디스플레이 장치 안쪽의 수증기를 흡수할 수 있기 때문에, 그러한 수증기의 결로로 인한 백화(whitening)가 억제될 수 있다. 이는 표면 보호 층이 유리판 또는 무기 침착 필름과 같은 저 투습성 재료인 경우에 및/또는 감압 접착제 시트를 사용하는 이미지 디스플레이 장치 등이 고온 고습 환경에서 사용되는 경우에 특히 유리하다.
적합한 친수성 단량체의 예에는 카르복실산 및 설폰산과 같은 산성 기를 갖는 에틸렌계 불포화 단량체, 비닐아미드, N-비닐 락탐, (메트)아크릴아미드 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 이의 특정 예에는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 스티렌설폰산, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, N,N-다이메틸(메트)아크릴아미드, N,N-다이에틸(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴로니트릴 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
(메트)아크릴 공중합체의 모듈러스를 조절하고 피착체에 대한 습윤성을 보장하는 관점에서, 탄소수가 4 이하인 알킬 기를 갖는 (메트)아크릴산 하이드록시알킬 에스테르, 옥시에틸렌 기, 옥시프로필렌 기, 옥시부틸렌 기, 또는 복수의 이들 기의 조합을 연결하여 형성되는 기를 포함하는 (메트)아크릴레이트, 알코올 잔기에 카르보닐 기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 및 그 혼합물이 또한 친수성 단량체로서 사용될 수 있다. 이의 특정 예에는 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트, 2-하이드록시부틸 아크릴레이트, 2-하이드록시부틸 메타크릴레이트, 4-하이드록시부틸 아크릴레이트, 및 하기 화학식으로 나타내어지는 (메트)아크릴레이트:
[화학식 1]
CH2=C(R)COO-(AO)p-(BO)q-R'
(여기서, 각각의 A는 독립적으로 (CH2)rCO, CH2CH2, CH2CH(CH3) 및 CH2CH2CH2CH2로 이루어진 군으로부터 선택되는 기이고, 각각의 B는 독립적으로 (CH2)rCO, CO(CH2)r, CH2CH2, CH2CH(CH3) 및 CH2CH2CH2CH2로 이루어진 군으로부터 선택되는 기이고, R은 수소 또는 CH3이고, R'는 수소 또는 치환되거나 비치환된 알킬 기 또는 아릴 기이고, 각각의 p, q 및 r은 1 이상의 정수임)가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
화학식 1에서, 산업에서의 용이한 입수가능성 및 얻어지는 감압 접착제 시트의 투습성의 제어의 관점에서, A는 특히 CH2CH2 또는 CH2CH(CH3)이다. A와 유사하게, 산업에서의 용이한 입수가능성 및 얻어지는 감압 접착제 시트의 투습성의 제어의 관점에서, B는 특히 CH2CH2 또는 CH2CH(CH3)이다. R'가 알킬 기인 경우에, 알킬 기는 선형, 분지형 또는 환형 중 임의의 것일 수 있다. 일 실시 형태에서, 탄소수가 2 내지 12인 알킬 기를 갖는 (메트)아크릴산 알킬 에스테르와 탁월한 상용성(compatibility)을 나타내며, 탄소수가 1 내지 12 또는 1 내지 8인 알킬 기 (구체적으로, 메틸 기, 에틸 기, 부틸 기, 또는 옥틸 기)가 R'로서 사용된다. p, q 및 r의 수치는 그의 상한이 특별히 제한되지 않으나, p가 10 이하이고, q가 10 이하이고 r이 5 이하인 경우에, 탄소수가 2 내지 12인 알킬 기를 갖는 (메트)아크릴산 알킬 에스테르와의 상용성이 더욱 향상될 수 있다.
아미노 기와 같은 염기성 기를 갖는 친수성 단량체가 또한 사용될 수 있다. 염기성 기를 갖는 친수성 단량체를 포함하는 단량체로부터 얻어진 (메트)아크릴 공중합체와 산 기를 갖는 친수성 단량체를 포함하는 단량체로부터 얻어진 (메트)아크릴 공중합체의 블렌딩은 코팅 용액의 점도를 증가시킬 수 있으며 그에 의해 코팅 두께를 증가시킬 수 있어서, 접착 강도 등을 제어할 수 있다. 더욱이, 심지어 염기성 기를 갖는 친수성 단량체를 포함하는 단량체로부터 얻어진 (메트)아크릴 공중합체 내에 자외선 가교결합성 부위가 포함되지 않은 경우에도, 상기 블렌딩의 효과가 얻어질 수 있으며 그러한 (메트)아크릴 공중합체는 다른 (메트)아크릴 공중합체의 자외선 가교결합성 부위를 통해 가교결합될 수 있다. 이의 특정 예에는 N,N-다이메틸아미노에틸 아크릴레이트, N,N-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트 (DMAEMA), N,N-다이에틸아미노에틸 메타크릴레이트, N,N-다이메틸아미노에틸아크릴아미드, N,N-다이메틸아미노에틸메타크릴아미드, N,N-다이메틸아미노프로필아크릴아미드, N,N-다이메틸아미노프로필메타크릴아미드, 비닐피리딘 및 비닐이미다졸이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
친수성 단량체와 관련하여, 한 종류가 사용될 수 있거나, 또는 복수의 종류가 조합하여 사용될 수 있다. 용어 "친수성 단량체"는 물에 대해 고도의 친화성을 갖는 단량체, 구체적으로, 20℃에서 물 100 g 당 5 g 이상의 양으로 용해되는 단량체이다. 친수성 단량체를 사용하는 경우에, 친수성 단량체의 양은, 단량체의 총 질량을 기준으로, 일반적으로 약 5 내지 약 40 질량%, 및 특히 약 10 내지 약 30 질량%이다. 후자의 경우에, 상기에 기재된 백화가 더욱 효과적으로 억제될 수 있으며, 동시에 고도의 가요성 및 고도의 접착 강도가 얻어질 수 있다.
감압 접착제 시트의 특성을 손상시키지 않는 범위 내에서 다른 단량체가 (메트)아크릴 공중합체에 사용되는 단량체로서 포함될 수 있다. 예에는, 상기한 것 이외의 (메트)아크릴 단량체, 및 비닐 단량체, 예를 들어 ,비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 스티렌이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.
(메트)아크릴 공중합체는 상기에 기재된 단량체를 중합 개시제의 존재 하에 중합하여 형성될 수 있다. 중합 방법은 특별히 제한되지 않으며 단량체는 보통의 라디칼 중합, 예를 들어 용액 중합, 유화 중합, 현탁 중합 및 벌크 중합에 의해 중합될 수 있다. 일반적으로, 자외선 가교결합성 부위의 반응을 허용하지 않도록, 열 중합 개시제를 사용하는 라디칼 중합이 이용된다. 열 중합 개시제의 예에는 유기 퍼옥사이드, 예를 들어 벤조일 퍼옥사이드, tert-부틸 퍼벤조에이트, 쿠밀 하이드로퍼옥사이드, 다이아이소프로필 퍼옥시다이카르보네이트, 다이-n-프로필 퍼옥시다이카르보네이트, 다이(2-에톡시에틸) 퍼옥시다이카르보네이트, tert-부틸 퍼옥시네오데카노에이트, tert-부틸 퍼옥시피발레이트, (3,5,5-트라이메틸헥사노일) 퍼옥사이드, 다이프로피오닐 퍼옥사이드 및 다이아세틸 퍼옥사이드; 및 아조계 화합물, 예를 들어 2,2'-아조비스아이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 1,1'-아조비스(사이클로헥산-1-카르보니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-다이메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-다이메틸-4-메톡시발레로니트릴), 다이메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산), 2,2'-아조비스(2-하이드록시메틸프로피오니트릴) 및 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판]이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 얻어진 (메트)아크릴 공중합체의 평균 분자량은 일반적으로 30,000 이상, 50,000 이상, 또는 100,000 이상, 및 1,000,000 이하, 500,000 이하, 또는 300,000 이하이다. 유리 전이 온도가 더 높은 경우에, 접착제는 실온에서 더 이상 점착성이 아니지만, 상기에 명시된 온도 범위 내에서 활성화되어 기재에 접합할 수 있다면, 열 활성화 접착제로서 여전히 사용될 수 있다.
HOCA는 상기에 기재된 (메트)아크릴 공중합체보다는 다이페닐(2,4,6-트라이메틸벤조일)포스핀 옥사이드 (TPO)를 광개시제로서 추가로 포함할 수 있다. TPO를 HOCA에 첨가함으로써, 자외선 가교결합을 위해 필요한 자외선 조사량이 감소될 수 있다. 그 결과, 예를 들어 공정 시간(tact time) (취급을 감안하여 기재들을 함께 접합하기 위한 시간)의 단축 또는 에너지 절약이 가능해지며 피착체를 라미네이팅하는 공정이 더 효율적일 수 있다. TPO의 첨가는, 특히 피착체가 자외선 흡수제를 함유하고 자외선이 피착체를 통과하여 감압 접착제 시트 상에 조사되는 경우에 유리하다.
HOCA는 상기에 기재된 (메트)아크릴 공중합체 이외에 충전제 및 산화방지제와 같은 부가적인 성분을 함유할 수 있다. 그러나, (메트)아크릴 공중합체 자체가 HOCA로서의 사용을 위해 필요한 특성을 가지므로, 부가적인 성분이 첨가되지 않는 경우가, (메트)아크릴 공중합체 이외의 성분의 블리드 아웃(bleed-out)에 의한 오염 또는 HOCA의 특징의 변화가 야기되지 않는다는 점에서 유리하다.
감압 접착제 시트의 저장 모듈러스는, 감압 접착제 시트에 포함되는 (메트)아크릴 공중합체를 구성하는 단량체들의 종류, 분자량 및 블렌딩 비, 및 (메트)아크릴 공중합체의 중합도를 적절히 변화시켜 조절할 수 있다. 예를 들어, 산성 기를 갖는 에틸렌계 불포화 단량체가 사용되는 경우에는 저장 모듈러스가 증가하며, 탄소수가 2 내지 26일 알킬 기를 갖는 (메트)아크릴산 알킬 에스테르, 탄소수가 4 이하인 알킬 기를 갖는 (메트)아크릴산 하이드록시알킬 에스테르, 옥시에틸렌 기, 옥시프로필렌 기, 옥시부틸렌 기, 또는 복수의 이들 기의 조합을 연결하여 형성되는 기를 포함하는 (메트)아크릴레이트, 또는 알코올 잔기에 카르보닐 기를 갖는 (메트)아크릴레이트의 양이 증가하는 경우에는 저장 모듈러스가 감소한다. (메트)아크릴 공중합체의 중합도가 증가하는 경우에는, 승온에서 저장 모듈러스가 증가하는 경향이 있다 (즉, 고무질 평탄역 모듈러스(rubbery plateau modulus)가 더 높은 온도 쪽으로 연장된다).
예를 들어, 블록 공중합체와 랜덤 공중합체, 또는 이오노머 가교결합된 중합체와 그래프트 공중합체와 같은 이들 중합체의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 마찬가지로, 중합체는 중합체 내의 고 Tg 그래프트 또는 블록으로 인한 물리적 가교결합 및 이오노머 가교결합과 같은 가교결합 방법들을 조합할 수 있다. 선택적으로, 이들 중합체는 광학 투명 접착제 조성물을 산출하는 광학 투명 점착부여제(tackifier) 및 가소제와 함께 제형될 수 있다. 물리적으로 가교결합되는 그래프트 및 블록 공중합체의 경우에, 부가적인 가교결합제는 필요하지 않을 수 있다. 그러나, 물리적으로 가교결합되지 않는 랜덤 공중합체의 경우와 같이, 부가적인 가교결합제가 접착제 제형에 포함될 수 있다. 그 예에는: UV 광에 의해 활성화되는 수소 제거(abstraction) 유형 가교결합제 (예를 들어, 벤조페논 및 그 유도체), 수분 경화 가능한 실란, 및 다작용성 아크릴레이트와 광개시제의 배합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
HOCA의 두께는 용도에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어 5 ㎛ 내지 약 1 ㎜일 수 있다. HOCA의 두께를 결정하기 위한 기준 중 하나는 피착체 표면 상에 존재하는 3-D 특징부의 높이이다. 상기한 바와 같이, HOCA의 두께는 3-D 특징부의 높이와 사실상 동일한 수준으로 감소될 수 있다. 피착체가 사실상 평면인 일 실시 형태에서, 피착체 표면 상의 3-D 특징부의 높이가 피착체에 적용되는 HOCA의 펴발라진(spread-out) 평면 표면에 수직한 방향(HOCA의 두께 방향)을 따라 결정되는 경우, HOCA의 두께는 3-D 특징부의 최대 높이의 0.8배 이상, 1배 이상, 또는 1.2배 이상, 및 5배 이하, 3배 이하, 또는 2배 이하가 되게 할 수 있다. 그러한 두께를 갖는 HOCA를 제공함으로써, 피착체를 포함하는 라미네이트의 두께가 작게 유지될 수 있고, 예를 들어 이미지 디스플레이 장치의 크기 및 두께를 감소시킬 수 있거나 또는 터치 패널의 민감성을 향상시킬 수 있다.
접착제를 용매에 용해시킬 수 있으나, 이는 일반적으로 최종 접착제 두께를 75 마이크로미터 이하, 더욱 전형적으로는 50 마이크로미터 이하로 제한한다. 더 큰 코팅 두께에서는, 흔히 건조 단계가 접착제 층 내에 바람직하지 못한 기포를 도입한다. 따라서, 75 마이크로미터 초과인 임의의 3-D 특징부는 이러한 얇은 접착제 층으로 커버될 수 없다. 더 두꺼운 두께를 얻기 위한 한 가지 방법은 적어도 2개의 이러한 용매 캐스트 접착제 층을 함께 라미네이팅하는 것이나, 더욱 바람직한 방법은 본 발명의 접착제를 고온-용융 처리하는 것이다. 고온-용융 코팅은 페일(pail) 또는 드럼 언로더(drum unloader), 그리드 용융기(grid melter) 등과 같은 용융 장치에 연결된 다이를 사용하여 행해질 수 있다. 대안적으로, 다이에 열 활성화 접착제를 공급하기 위해 압출기가 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 또 다른 공정은 캘린더링 기술이다. 원한다면, 라미네이션 단계 전에 HOCA를 또한 원하는 두께로 프레싱할 수 있다. 각각의 이러한 경우에서, 열 활성화 접착제는 적어도 하나의 이형 라이너 상에, 그리고 대부분의 경우에 2개의 이형 라이너 사이에 코팅된다.
접착제의 열 활성화는 디스플레이 구성요소에 대한 손상을 피하기 위해서 흔히 온건한 온도를 필요로 한다. 마찬가지로, 대부분의 열 활성화 접착제 응용은 재료의 적어도 일부분을 디스플레이의 시야 영역에 노출시키므로, 광학 투명성이 필수적이다. 또한, 조립 공정의 온도에서의 접착제의 과도한 강성(stiffness) 또는 유동 저항성은 과도한 응력이 생기게 할 수 있어서, 구성 요소의 기계적 손상이나 치수 왜곡 또는 디스플레이의 광학 왜곡을 야기한다. 따라서, 공정 온도에서의 접착제의 고무질 평탄역 전단 저장 모듈러스(G')는 105 파스칼 미만, 특히 104 파스칼 미만이다. 추가적으로, 낮은 용융 탄성을 갖는 접착제가 바람직하므로, 더 낮은 분자량을 갖는 중합체가 선호된다. 전형적인 중합체는 중량평균 분자량이 700,000 이하, 특히 500,000 이하일 것이다. 이 때문에, 미국 특허 제5,637,646호 (엘리스(Ellis)), 제6,806,320호 (에버래어츠), 및 제7,255,920호 (에버래어츠)에 기재된 것과 같은, 더 낮은 분자량의 아크릴 고온 용융 접착제가 요구된다.
HOCA는 용매 캐스팅 또는 압출 처리와 같은 통상적인 방법을 사용하여 (메트)아크릴 공중합체 단독 또는 (메트)아크릴 공중합체와 선택적인 성분 (TPO 및 기타 부가적인 성분)의 혼합물로부터 형성될 수 있다. 감압 접착제 시트는 하나 또는 둘 모두의 표면 상에 이형 필름, 예를 들어 실리콘-처리된 폴리에스테르 필름 또는 폴리에틸렌 필름을 가질 수 있다.
HOCA를 사용하는 디스플레이 조립체의 제조 방법은 광학 투명 열 활성화 접착제로 제1 기재와 제2 기재를 부착하여 라미네이트를 형성하는 단계 및 접착제의 열 활성화 온도로 라미네이트를 가열하여 접착제를 유동시키는 단계를 포함한다. 열 활성화 온도에서, 접착제는 감압성이다. 접착제는 열가역성 가교결합성 접착제 또는 조사, 열경화 또는 수분 경화를 사용하여 사후-가교결합될 수 있는 접착제이다. 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나는 그의 주표면 중 하나의 적어도 일부분을 커버하는 3차원 표면 토포그래피를 갖거나 또는 왜곡 민감성이다.
일 실시 형태에서, 라미네이트는 적어도 하나의 표면 상에 3-D 특징부를 갖는 제1 기재, 제2 기재, 및 제1 기재와 제2 기재 사이에 배치된 상기한 HOCA를 포함한다. 제1 기재의 적어도 하나의 표면은 HOCA과 접촉한다. 이러한 라미네이트에서, HOCA는 3-D 특징부를 갖는 제1 기재 표면과 접촉하며 3-D 특징부에 정합하므로, 3-D 특징부의 부근이 HOCA로 충전되어, 3-D 특징부 근처에서 갭의 형성을 허용하지 않는다.
그러한 라미네이트는, 자외선 가교결합성 감압 접착제 시트를 제1 기재에 인접하도록 3-D 특징부 함유 표면 측에 배치하는 단계; 제2 기재를 HOCA에 인접하도록 배치하는 단계; HOCA를 가열 및/또는 가압하여 3-D 특징부에 정합하게 하는 단계; 및 HOCA 상에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 방법에 의해 생성될 수 있다. 이들 단계는 다양한 순서로 수행될 수 있다.
왜곡 민감성 기재를 포함하는 라미네이트가 유사하게 생성될 수 있다. 라미네이트는 자외선 가교결합성 감압 접착제 시트를 왜곡 민감성 기재에 인접하도록 배치하는 단계; 제2 기재를 HOCA에 인접하도록 배치하는 단계; HOCA를 가열 및/또는 가압하는 단계; 및 HOCA 상에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 방법에 의해 생성될 수 있다. 이들 단계는 다양한 순서로 수행될 수 있다.
일 실시 형태에서는, 우선, HOCA를 제1 기재에 인접하도록 3-D 특징부 함유 표면 측에 배치하고, 제2 기재를 HOCA에 인접하도록 배치한다. 다시 말하면, 3-D 특징부를 갖는 표면이 HOCA에 면하도록, HOCA를 제1 기재와 제2 기재 사이에 개재한다. 다음으로, HOCA를 가열 및/또는 가압하여, HOCA가 3-D 특징부에 정합하게 한다. 그 후에, 제1 기재 측 및/또는 제2 기재 측으로부터 기재를 통해 HOCA 상에 자외선을 조사하여 HOCA를 가교결합한다. 이러한 방식으로, 제1 기재의 3-D 특징부 부근에서 갭을 형성하지 않으면서 제1 기재와 제2 기재를 접착할 수 있다. 이러한 실시 형태에서는, 제1 기재 및 제2 기재를 HOCA에 인접하도록 배치한 후에 HOCA를 가열 및/또는 가압하므로, 3-D 특징부가 접착될 제2 기재 표면 상에 존재하는 경우에, 예를 들어 HOCA가 이미지 디스플레이 모듈에 접착될 편광판 상에 적용되는 경우에, HOCA가 제2 기재의 3-D 특징부에 정합할 수 있으며 그러한 3-D 특징부 부근에서 갭의 형성이 또한 방지될 수 있다. 이러한 방법은 또한 왜곡 민감성 표면을 갖는 기재에 적용가능하다.
상기 실시 형태에서, 제1 기재 및 제2 기재 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 투명하여, HOCA를 가교결합하는 데 필요한 자외선이 기재를 통해 조사될 수 있다. 제1 기재의 3-D 특징부가 자외선을 투과하지 않는 경우에, 제1 기재 측으로부터 조사될 때 자외선이 3-D 특징부 아래로는 조사되지 않으나, 조사된 부분에서 생성된 라디칼의 이동 등으로 인해, 조사되지 않은 부분에서도 HOCA의 가교결합이 또한 어느 정도 진행된다. 그러한 경우에, 제2 기재가 터치 패널과 같은 투명한 기재라면, 자외선이 제2 기재 측으로부터 조사될 수 있으며, 그에 의해서 자외선이 또한 3-D 특징부에 상응하는 부분에서 HOCA 상에 조사될 수 있고 HOCA가 더욱 균일하게 가교결합될 수 있다.
다른 실시 형태에서는, HOCA를 제1 기재에 인접하도록 3-D 특징부 함유 표면 측에 배치한 후에, HOCA를 가열 및/또는 가압하고, 그에 의해서 HOCA가 3-D 특징부에 정합하게 한다. 그 후에, HOCA의 개방 표면 상에 자외선을 조사하여 HOCA를 가교결합한다. 더욱이, 제2 기재를 HOCA에 인접하도록 배치하고 제2 기재를 HOCA에 라미네이팅한다. 이러한 방법은 또한 왜곡 민감성 표면을 갖는 기재에 적용가능하다. 이형 필름이 투명한 경우에, 자외선은 또한 이형 필름을 통해 HOCA 상에 조사될 수 있다. 이러한 실시 형태에서는, 자외선이 HOCA의 전체 표면 상에 조사될 수 있으므로 HOCA가 더욱 균일하게 가교결합될 수 있다. 제1 기재가 적어도 부분적으로 투명하여 HOCA를 가교결합하는 데 필요한 자외선이 그를 통해 조사될 수 있는 경우에, 자외선은 또한 제1 기재 측으로부터 조사될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 기재의 3-D 특징부 부근에서 갭을 형성하지 않으면서 제1 기재와 제2 기재를 접착할 수 있다.
가열 단계는 컨벡션 오븐, 핫 플레이트, 가열 라미네이터(heat laminator), 오토클레이브 등을 사용하여 수행될 수 있다. HOCA의 유동을 촉진하고 HOCA가 더욱 효율적으로 3-D 특징부에 정합하게 하기 위해서, 가열 라미네이터, 오토글레이브 등을 사용하여 가열하는 동시에 압력을 가하는 것이 바람직하다. 오토클레이브를 사용하는 가압이 특히 HOCA에서 거품을 제거하는 데 유리하다. HOCA의 가열 온도는 HOCA가 3-D 특징부에 충분히 정합하도록 연화되거나 유동하는 온도일 수 있으며, 가열 온도는 일반적으로 30℃ 이상, 40℃ 이상, 또는 60℃ 이상, 및 150℃ 이하, 120℃ 이하, 또는 100℃ 이하일 수 있다. HOCA를 가압하는 경우에, 가해지는 압력은 일반적으로 0.05 ㎫ 이상, 특히 0.1 ㎫ 이상, 및 2 ㎫ 이하, 특히 1 ㎫ 이하일 수 있다.
자외선 조사 단계는 일반적인 자외선 조사 장치, 예를 들어 저압 수은 램프, 중압 수은 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 제논 램프, 금속 할라이드 램프, 무전극 램프 등이 광원으로서 사용되는, 컨베이어 벨트형 자외선 조사 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 자외선 조사량은 일반적으로 약 1,000 내지 약 6,000 mJ/㎠이다.
예시의 목적으로, 제1 기재가 표면 상에 3-D 특징부를 갖는 표면 보호 층이고 제2 기재가 평면 이미지 디스플레이 모듈 또는 터치 패널인 실시 형태를 도 1 및 도 2를 참조하여 하기에 설명한다.
표면 보호 층은 이미지 디스플레이 모듈 또는 터치 패널의 최외측 표면 상에 배치되어 외부로부터 그것을 보호한다. 표면 보호 층은 이미지 디스플레이 모듈 또는 터치 패널의 보호 재료로서 통상적으로 사용되는 층이기만 하다면 특별히 제한되지 않는다. 표면 보호 층은, 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)와 같은 아크릴 수지 필름, 폴리카르보네이트 수지 필름, 또는 유리판일 수 있다. 필름 또는 유리판의 두께는 일반적으로 약 0.1 ㎜ 내지 약 5 ㎜이나, 이로 한정되지 않는다.
이미지 디스플레이 모듈의 관찰자 측 또는 터치 패널의 사용자 측의 표면 보호 층에는 내마모성, 내스크래치성, 오염방지 특성, 반사방지 및 정전기방지 특성과 같은 기능 또는 특성을 부여하기 위한 층이 제공될 수 있다. 내마모성 및 내스크래치성을 부여하기 위한 층은 하드코트를 형성할 수 있는 경화성 수지 조성물을 코팅하고 경화함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 주성분으로서의 알킬트라이알콕시실란, 및 콜로이드성 실리카를 함유하는 실란 혼합물의 부분 축합 반응 생성물로 구성된 코팅 재료를 코팅한 다음 가열해 경화하여 경화된 필름을 형성하거나, 또는 주성분으로서 다작용성 아크릴레이트를 함유하는 코팅 재료를 코팅하고 코팅에 자외선을 조사하여 경화된 필름을 형성할 수 있다. 오염방지 특성을 보장하기 위해서, 유기 규소 화합물 또는 불소계 화합물을 함유하는 수지 층을 형성할 수 있다. 더욱이, 정전기 방지 특성을 얻기 위해서, 계면활성제 또는 전기 전도성 미세 입자를 함유하는 수지 층을 형성할 수 있다. 그러한 기능 또는 특성을 부여하기 위한 층은 바람직하게는 표면 보호 층의 투명성을 방해하지 않는 층이며, 바람직하게는 기능을 잃지 않으면서 가능한 한 얇다. 기능 또는 특성을 부여하기 위한 층의 두께는 일반적으로 약 0.05 ㎛ 내지 약 10 ㎛이나, 이로 한정되지 않는다.
본 명세서에 기재된 실시 형태에서, 인쇄 층 또는 침착 층과 같은 부가적인 층이 표면 보호 층의, HOCA에 인접한 표면의 부분 영역에 부여되며, 3-D 특징부가 표면 보호 층의 표면 상에 형성된다. 인쇄 층 또는 침착 층은 프레임 형상으로, 예를 들어 이미지 디스플레이 모듈의 최외측 주변부에 형성되며, 차광 층으로서 기능하여 그 부분을 보이지 않게 은폐한다. 그러한 차광 층으로서 사용되는 인쇄 층 또는 침착 층의 두께는 높은 차광 효과를 갖는 흑색에 대해서는 일반적으로 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛이고 백색과 같은 광투과성 색상에 대해서는 약 40 ㎛ 내지 약 50 ㎛이다.
이미지 디스플레이 모듈의 예에는 반사형 또는 백라이트형 액정 디스플레이 유닛, AMOLED, 플라즈마 디스플레이 유닛, 전계발광 (EL) 디스플레이 및 전자 종이를 위한 이미지 디스플레이 모듈이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 이미지 디스플레이 모듈의 디스플레이 표면 상에, 부가적인 층 (하나의 층 또는 다중 층일 수 있음), 예를 들어 편광판 (때때로 불균일한 표면을 가짐)이 제공될 수 있다. 또한, 하기에 설명되는 터치 패널이 이미지 디스플레이 모듈의 디스플레이 표면 상에 존재할 수 있다.
터치 패널은 투명한 박막-형상의 장치이며, 사용자가 손가락 또는 펜으로 터치 패널 상의 한 위치를 터치하거나 누를 때, 그 위치가 감지되고 지정(specified)될 수 있다. 일반적인 위치 감지 시스템의 예에는 터치 패널에 가해지는 압력에 의해 작동하는 저항 필름 시스템 및 손가락 끝과 터치 패널 사이의 캐패시턴스 차이를 감지하는 캐패시턴스 시스템이 포함된다. 터치 패널은 CRT 디스플레이 또는 액정 디스플레이와 같은 이미지 디스플레이 장치 상에 탑재되며, ATM, PC (개인용 컴퓨터), 및 휴대 단말기, 예를 들어 휴대전화 및 PDA에 사용된다.
도 1은 HOCA를 포함하는 이미지 디스플레이 장치의 일 실시 형태의 단면도를 예시한다. 이미지 디스플레이 장치(10)는 HOCA(12) 및 표면 보호 층(14)이 이미지 디스플레이 모듈(16)의 디스플레이 표면 상에 이러한 순서로 적층된 구조를 갖는다. 표면 보호 층(14)은 연속 층(18), 및 연속 층(18)의 밑면 (감압 접착제 시트 측)의 일부 영역에 제공되는 차광 층(20)으로 구성되며, 3-D 특징부가 그 표면 상에 형성된다. 부수적으로, 차광 층(20)은 경화성 수지 조성물을 포함하는 코팅 용액 중에 착색제를 혼합하고, 생성된 용액을 스크린 인쇄와 같은 적절한 방법으로 연속 층(18)의 미리 결정된 영역 상에 코팅하고, 코팅을 자외선 조사와 같은 적절한 경화 방법에 의해 경화하여 형성된다. HOCA(12)가 표면 보호 층(14)의 3-D 특징부 함유 표면 상에 적용된다. 자외선 조사 전에 열 및/또는 압력을 가함으로써 HOCA(12)가 차광 층(20)에 의해 제공되는 3-D 특징부에 정합하며, 그러므로 3-D 특징부 근처에 갭이 생성되지 않는다. 또한, HOCA(12)의 내부 잔류 응력이 제거되어 이미지 디스플레이 장치에서의 디스플레이 불균일성이 방지될 수 있다. 이미지 디스플레이 장치(10)는, 예를 들어 표면 보호 층(14) 및 HOCA(12)로 구성된 라미네이트(22)를 이미지 디스플레이 모듈(16)의 디스플레이 표면에 적용함으로써 얻어진다.
도 2는 HOCA를 포함하는 터치 패널 유닛의 실시 형태의 단면도이다. 터치 패널 유닛(30)은 HOCA(12) 및 표면 보호 층(14)이 터치 패널(32) 상에 이러한 순서로 적층된 구조를 갖는다. HOCA(12) 및 표면 보호 층(14)을 이러한 순서로 적층하여 얻어진 라미네이트(22)의 구조는 도 1에 도시된 것과 동일하다. 자외선 조사 전에 열 및/또는 압력을 가함으로써 HOCA(12)가 차광 층(20)에 의해 제공되는 3-D 특징부에 정합한다. 그러므로, 3-D 특징부 근처에 갭이 생성되지 않는다. 터치 패널 유닛(30)은, 예를 들어 표면 보호 층(14) 및 HOCA(12)로 구성된 라미네이트(22)를 터치 패널(32)에 적용함으로써 얻어진다. 또한, 위쪽에 디스플레이 표면을 갖는 이미지 디스플레이 모듈(도시하지 않음)이 터치 패널(32)의 아래쪽에 직접적으로 또는 다른 HOCA를 통해 부착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에서, 상기에 기재된 이미지 디스플레이 모듈을 포함하는 전자 장치가 제공된다. 전자 장치의 예에는 휴대전화, 개인용 휴대 단말기 (PDA), 휴대용 게임기, 전자 책 단말기, 자동차 내비게이션 시스템, 휴대용 음악 플레이어, 시계, 텔레비전 (TV), 비디오 카메라, 비디오 플레이어, 디지털 카메라, 위성 위치 확인 시스템 (GPS) 장치 및 개인용 컴퓨터 (PC)가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
실시예
본 발명은, 본 발명의 범주 내에 있는 많은 변형 및 변경이 당업자에게는 명백할 것이기 때문에 단지 예시로서 의도된 하기의 실시예에서 더욱 상세하게 설명된다. 달리 언급되지 않는다면, 하기 실시예에서 보고된 모든 부, 백분율, 및 비는 중량 기준이다.
3-D 기재 실시예
탁도 및 투과율 시험
OCA의 25 마이크로미터 두께 샘플을, 필름과 접착제 층 사이에 기포가 전혀 포획되지 않는 것을 보장하는 방식으로, 25 마이크로미터 두께 멜리넥스(Melinex)(등록상표) 폴리에스테르 필름 454 (미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰 컴퍼니(DuPont Company))에 라미네이팅하였다. 아이소프로판올로 3회 닦아낸 75 ㎜ × 50 ㎜ 평면 마이크로 슬라이드 (미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝(Dow Corning)으로부터의 유리 슬라이드)를, 접착제와 유리 슬라이드 사이에 기포가 전혀 포획되지 않는 것을 보장하도록 핸드 롤러를 사용하여 접착제 샘플에 라미네이팅하였다. 투과율 및 탁도(%)를 모델 9970 BYK 가드너(Gardner) TCS 플러스(Plus) 분광광도계 (미국 메릴랜드주 콜럼비아 소재의 비와이케이 가드너(BYK Gardner)로부터)를 사용하여 측정하였다. 멜리넥스(등록상표) 폴리에스테르 필름 454 및 유리 슬라이드의 샌드위치를 사용하여 백그라운드(background) 측정을 행하였다. 그 다음, 접착제 샘플의 %투과율 및 탁도를 분광광도계에서 필름/접착제/유리 라미네이트 상에서 직접적으로 얻었다.
열 활성화 접착제
기재된 발명을 입증하기 위해서, 저분자량인, 90/10 (wt./wt.) 아이소옥틸아크릴레이트/아크릴산 공중합체 (접착제 1로 지칭함) 및 95/5 (wt./wt.) 아이소옥틸아크릴레이트/아크릴산 공중합체 (접착제 2로 지칭함)를 둘 모두 사용하였다. 중합체 둘 모두는 미국 특허 제5,637,646호(엘리스)에 기재된 벌크 중합 방법을 사용하여 제조하였다. 접착제 1의 고유 점도는 0.51 dl/g (0.2 dl/g의 농도 및 25℃의 온도에서 에틸 아세테이트 중에서 측정함)이었고 접착제 2의 고유 점도는 약 0.45 dl/g이었다.
제3 접착제인, UV 가교결합성 접착제 (접착제 3으로 지칭함)를 또한 사용하였다. 접착제 3은 하기와 같이 3가지 단량체를 공중합하여 제조하였다: 87.5 중량부의 2-에틸헥실 아크릴레이트, 12.5부의 아크릴산 및 0.35부의 4-아크릴로일옥시벤조페논을 에틸 아세테이트/메틸 에틸 케톤의 50/50 중량% 용매 용액과 함께 혼합하여, 단량체들의 총량이 용매 용액에 대해 40 중량%가 되게 하였다. 열개시제인, 2,2'-아조비스(2.4-다이메틸발레로니트릴) (일본 오사카 소재의 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈, 리미티드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)로부터 상표명 V-65로 입수가능)을, 단량체 함량을 기준으로 0.2 중량%의 개시제로, 단량체 용액에 첨가하였다. 이 용액을 질소로 10분 동안 퍼징하였다. 50℃에서 24시간 동안 중합을 수행하여 점성 중합체 용액을 생성하였다. 생성된 공중합체의 분자량 (Mw)을 GPC로 측정하였고 210,000 g/mol이었다. GPC는 테트라하이드로푸란을 용매로 사용하였고 단분산 폴리스티렌 표준물을 이용하였다.
전사 접착제(transfer adhesive)의 제조
이형 라이너들 사이의 접착제 필름, 즉, 전사 접착제를 하기 방식으로 접착제 1 및 접착제 2로부터 제조하였다. 약 25 g의 접착제 1을, 15.24 ㎝ (6 인치) 길이 × 30.48 ㎝ (12 인치) 폭으로 절단한 2개의 실리콘 처리된 폴리에스테르 이형 라이너, 0.051 ㎜ (2 mil) 클리어실(CLEARSIL) T10 "이지(easy)" 이형 라이너와 0.13 ㎜ (5 mil) 클리어실 T50 "타이트(tight)" 이형 라이너 (둘 모두 미국 버지니아주 필데일 소재의 시피필름스 인크.(CPFilms, Inc.)로부터 입수가능) 사이에 위치시켰다. 접착제와 이형 라이너를 2개의 유리판 (각각 약 300 ㎝ 길이 × 190 ㎝ 폭 × 3.5 ㎜ 두께임) 사이에 위치시켜 층상 구조체를 형성하였다. 층상 구조체를 카버(Carver) 프레스 (미국 인디애나주 와바시 소재의 카버, 인크.(Carver, Inc.)로부터 입수가능한 모델 번호 2699)의 압반들 사이에 위치시켰다 압반들을 약 82℃ (180℉)로 가열하고 층상 구조체에 매우 약한 압력을 가하였다. 약 5분 후에, 프레스를 열고 층상 구조체를 프레스로부터 꺼내어 냉각되게 하였다. 이형 라이너가 부착되어 있는 접착제를 층상 구조체로부터 떼어내어 전사 접착제 1을 형성하였다. 25 g의 접착제 2를 사용하여, 동일한 절차를 사용해 전사 접착제 2를 형성하였다. 상기 프레싱 절차는 두께가 60 내지 100 ㎛ 범위인 매끄러운 표면 마무리를 갖는 전사 접착제를 생성하였다.
전사 접착제 3을 접착제 3으로부터 제조하였다. 접착제 3을 나이프 코팅기를 사용하여 50 ㎛ 두께 PET 이형 라이너 (일본 도쿄 소재의 토레이 어드밴스드 필름 컴퍼니 리미티드(Toray Advanced Film Co., Ltd.)로부터 상표명 세라필(Cerapeel) MIB(T)로 입수가능함)의 고 이형력 이형면(heavy release side) 상에 코팅하였다. 코팅기의 갭은 100 ㎛로 설정하였다. 코팅 후에, 접착제 필름을 100℃에서 8분 동안 건조하여 용매를 제거하였다. 건조된 접착제 두께는 약 25 ㎛였다. 다른 이형 라이너, 38 ㎛ 두께 라이너 (일본 도쿄 소재의 테이진 듀폰 필름스, 재팬 리미티드(Teijin DuPont Films, Japan Ltd.)로부터 상표명 퓨렉스(PUREX) A-31로 입수가능함)를 접착제 3의 노출된 표면에 라미네이팅하여 전사 접착제 3을 생성하였다.
실시예 1
한 쌍의 전사 접착제를 사용하여 0.5 ㎜ 두께 유리 패널을, 약 40 ㎛ 두께의 인쇄된 잉크 경계선, 즉, 잉크 스텝을 갖는 1 ㎜ 두께 커버 렌즈에 라미네이팅하였다. 잉크 경계선은 커버 렌즈의 전체 주연부를 둘러싼다. 하나의 전사 접착제는 전사 접착제 1이었고 다른 것은 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 상표명 "3M 광학 투명 접착제(Optically Clear Adhesive) 8186"으로 입수가능한 광학 투명 감압 전사 접착제였다. 약 150 마이크로미터 두께의 3M 광학 투명 접착제 8186의 시트를 유리 패널의 길이 및 폭 치수로 절단하였다. "이지" 이형 라이너를 제거하고 고무 롤러를 사용하여 접착제를 유리 패널에 손으로 라미네이팅하였다. 잉크 경계선에 의해 형성된 공동을 완전하게 충전하도록, 전사 접착제 1의 조각을 면도날을 사용하여 잉크 경계선의 안쪽 치수의 크기로 정확하게 절단하였다. "이지" 이형 라이너를 제거한 후에, 접착제 1을 잉크 경계선 내에 조심스럽게 정렬하고 커버 렌즈에 손으로 라미네이팅하였다. 이어서, "타이트" 이형 라이너를 접착제 둘 모두로부터 제거하고 두 접착제를 함께 접촉시켜 유리 패널 및 커버 렌즈를 함께 라미네이팅하였다. 진공 접합 기기, 일본 카시하라시 소재의 타카토리 코포레이션(Takatori Corporation)으로부터 입수가능한 모델 번호 TPL-0209MH를 실온 라미네이션을 위해 사용하였다. 라미네이션 조건은 다음과 같았다: 압력 0.5 ㎫, 라미네이션 시간 약 5초 및 30 Pa의 진공. 이어서, 유리 패널/커버 렌즈 라미네이트를 약 60℃의 온도 및 약 709 kPa (7 atm)의 압력에서 30분 동안 오토클레이브 내에 두었다. 오토클레이브로부터 꺼낸 후에, 유리 패널/커버 렌즈 라미네이트는, 특히 잉크 경계선의 코너에서 단지 몇 개의 기포만을 가졌다. 전사 접착제 1을 사용하지 않고, 동일한 라미네이션 공정에 (단독으로) 사용된 8186 전사 접착제는 잉크 스텝의 전체 주연부 주위에서 유의하게 더 많은 기포를 생성하였다.
전사 접착제 1을 사용하여 얻은 것과 유사한 결과가, 상기한 절차를 사용하여 전사 접착제 1 대신에 전사 접착제 2를 사용한 경우에 얻어졌다.
접착제 1을 잉크 경계선을 갖는 기재에 라미네이팅하고 이어서 약 5분 동안 약 80℃에서 가열하여 접착제가 갭 영역을 습윤시키고 이어서 8186 접착제에 라미네이팅하면, 잔류 기포가 제거되는 것으로 여겨진다.
실시예 1의 라미네이션 방법의 개략 단면도를 도 3a에 도시하며, 2가지 대안적인 방법 도 3b 및 도 3c를 함께 도시한다. 도 3a에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 기재(46)를 잉크 스텝(48)을 갖는 제2 기재(44) 위에 위치시킨다. 제1 기재(46)를 제2 기재(44)에 접촉시키기 전에, OCA(42)를 제1 기재(46)에 라미네이팅하고 HOCA(40)을 제2 기재(44) 상에 침착하여, 잉크 스텝(48)에 의해 한정되는 갭 영역을 충전한다.
도 3b의 실시 형태에서는, 제2 기재(44)에 라미네이팅하기 전에, OCA(42)를 제1 기재(46)에 라미네이팅하고 HOCA(40)을 OCA(42)에 부착한다.
도 3c의 실시 형태에서는, 제1 기재(46)에 라미네이팅하기 전에, HOCA(40) 및 OCA(42)를 제2 기재(44)에 라미네이팅한다.
도 3a 및 3b에 예시된 실시 형태에서, HOCA(40)의 부피는 잉크 스텝(48)에 의해 한정되는 갭 영역의 부피보다 더 크다. 도 3a 및 3b에 도시된 최종 구조체는 HOCA(40)가 잉크 스텝(48) 위로 유동함을 나타낸다. 도 3c에 예시된 실시 형태에서, HOCA(40)의 부피는 잉크 스텝(48)에 의해 한정되는 갭 영역의 부피와 대략 동일하다. 따라서, 도 3c의 최종 구조체에서는, OCA(42)가 잉크 스텝(48)과 직접 접촉한다. 선택적으로, HOCA(40)가 잉크 스텝(48)보다 약간 더 높을 수 있으며, 이는 잉크 스텝(48) 위로 유동하는 HOCA(40)를 갖는 최종 구조체를 야기한다.
실시예 2
접착제 1을 45 중량% 용액의 농도로 에틸 아세테이트에 용해시켰다. 용액을 15.24 ㎝ (6 인치) 폭 나이프 코팅기를 사용하여 15.24 ㎝ × 60.96 ㎝ (6 인치 × 24 인치), 0.13 ㎜ (5 mil) 클리어실 T50 "타이트" 이형 라이너 상에 코팅하여 62 ㎛ 두께의 접착제 층을 형성하였다. 오븐에서 70℃에서 15분 동안 건조하여 용매를 제거하였다. 이어서, 제2 이형 라이너, 0.051 ㎜ (2 mil) 클리어실 T10 "이지" 이형 라이너를 고무 핸드 롤러를 사용하여 접착제의 노출된 면 상에 손으로 라미네이팅하였다. 라이너와 접착제 사이에 기포가 확실하게 전혀 포획되지 않도록 주의하였다. 전사 접착제 1과 3M 광학 투명 접착제 8186의 시트를, 둘 모두로부터 "이지" 이형 라이너를 제거한 후에, 손으로 함께 라미네이팅하였다. 이러한 다층 접착제를 유리 패널의 길이 및 폭 치수로 절단하였다. "타이트" 이형 라이너를 3M 광학 투명 접착제 8186으로부터 제거하고 고무 롤러를 사용하여 유리 패널에 손으로 라미네이팅하였다. 이어서 타이트 이형 라이너를 다층 접착제의 접착제 1로부터 제거하고 실시예 1에 대해 기재된 것과 동일한 접합 기기 및 공정 조건을 사용하여 접착제를 커버 렌즈에 라미네이팅하였다. 기재는 실시예 1에 기재된 것과 동일하였다. 이어서, 유리 패널/커버 렌즈 라미네이트를 실시예 1에 기재된 바와 같은 오토클레이브에 넣고 실시예 1의 오토클레이브 조건에 따라 처리하였다. 오토클레이브로부터 꺼낸 후에, 유리 패널/커버 렌즈 라미네이트에는 기포가 없었으며 잉크 스텝의 완전한 습윤을 나타내었다.
실시예 2의 라미네이션 방법의 개략 단면도를 도 4a에 도시하며 대안적인 방법을 도 4b에 도시한다. 도 4a에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 기재(44)에 접촉시키기 전에, OCA(42)를 제1 기재(46)에 부착하고 HOCA(40)를 OCA(42)에 부착한다.
도 4b에 나타낸 실시 형태에서는, OCA(42)를 제1 기재(46)에 라미네이팅하고, 제1 기재(46)에 접촉시키기 전에 HOCA(40)를 제2 기재(44)의 잉크 스텝(48) 내에 라미네이팅한다. 시간 및/또는 시간/온도 증가 시에, HOCA(40)가 유동하여 갭 영역을 충전한다.
이러한 방식으로 2개의 유리 패널/커버 렌즈 라미네이트를 제조하였다. 라미네이트를 후속하여 내구성에 대해 시험하였다. 하나의 라미네이트는 85℃의 설정점에서 약 72시간 동안 오븐을 통과하는 기류 내에 두었다. 두번째 라미네이트는 60℃ 및 90% 상대 습도에서 72시간 동안 오븐 내에 두었다. 내구성 시험 후에, 라미네이트 둘 모두는 기포가 없이, 그리고 잉크 스텝 근처에 형성된 공기 갭이 없이 유지되었다.
실시예 3
실시예 3에서는, 실시예 2에 기재된 절차에 따라 접착제 1을 용매 코팅하여 HOCA의 75 ㎛ 두께 단일 층을 제조하였다. 원하는 접착제 두께를 감안하여 나이프 코팅기의 갭을 증가시켰다. 75 ㎛ 전사 접착제 1을 사용하여 제1 기재(46)와 제2 기재(44)를 접합하였다. 라미네이션 절차는 다음과 같았다. "이지" 이형 라이너를 우선 제거하고 접착제를 제1 기재(46)에 손으로 라미네이팅하였다. 이어서, "타이트" 이형 라이너를 제거하고 노출된 접착제를 제2 기재(44)에 적용한 다음, 실시예 1에 따라 진공 라미네이션 및 오토클레이빙하였다.
실시예 3의 라미네이션 방법의 개략 단면도를 도 5a에 도시하며 대안적인 방법을 도 5b에 함께 도시한다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 5a에 도시된 실시 형태에서는, 제2 기재(44)에 라미네이팅하기 전에 HOCA(40)을 제1 기재(46)에 라미네이팅하였다. 도 5b에 도시된 실시 형태에서는, 제1 기재(46)에 라미네이팅하기 전에 HOCA(40)을 제2 기재(44)의 갭 영역 내에 침착하고 라미네이팅하였다.
실시예 4
실시예 4의 라미네이션 절차는 실시예 3에서와 동일하였다. 그러나, 유리 패널 상의 잉크 스텝 대신에, 50 ㎛ 두께 폴리에스테르 테이프를 유리 패널의 주연부에 적용하여 50 ㎛의 스텝 높이를 달성하였다. 단층의, 62 ㎛ 두께 전사 접착제 (실시예 2에 기재된 바와 같은 용매 코팅을 통해 접착제 1로부터 제조함)를 사용하여 기재들을 라미네이팅하였다. 진공 라미네이션 및 오토클레이빙 후에, 기포가 전혀 관찰되지 않았다.
실시예 5
실시예 5는, 단층의, 75 ㎛ 두께 전사 접착제 (실시예 3에 기재된 바와 같은 용매 코팅을 통해 접착제 1로부터 제조함)를 사용하여 기재들을 라미네이팅한 점을 제외하고는, 실시예 4와 동일하였다. 진공 라미네이션 및 오토클레이빙 후에, 기포가 전혀 관찰되지 않았다.
실시예 6
실시예 6은 오토클레이브 절차를, 80℃에서 5분 동안 단기 어닐링하는 단계로 대체한 점을 제외하고는, 실시예 4와 동일하였다. 어닐링 후에, 기포가 전혀 관찰되지 않았다.
실시예 7
실시예 7은 오토클레이브 절차를, 80℃에서 5분 동안 단기 어닐링하는 단계로 대체한 점을 제외하고는, 실시예 5와 동일하였다. 어닐링 후에, 기포가 전혀 관찰되지 않았다.
실시예 8
다음과 같이 전사 접착제 3 및 150 ㎛ 두께 접착제 전사 테이프, 8196 (미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 3M 접착제 전사 테이프(Adhesive Transfer Tape) 8196으로 입수가능)을 사용하여, 잉크 스텝을 갖는 아크릴 시트를 유리 기재에 라미네이팅하였다. 전사 접착제 3으로부터 라이너를 제거하고, 한쪽 이형 라이너가 또한 제거된 접착제 전사 테이프 8196의 조각에 라미네이팅하여, 대향하는 표면들에 이형 라이너를 갖는 다층 접착제를 형성하였다. 45 ㎜ × 65 ㎜ × 0.8 ㎜의 아크릴 시트 (일본 도쿄 소재의 미츠비시 레이온 컴퍼니 리미티드(Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)로부터 상표명 아크릴라이트(ACRYLITE) MR-200으로 입수가능함)에 그 외부 주연부를 따라 인쇄 갭(print gap)을 인쇄하여, 아크릴 시트의 표면 상에 직사각형 형상의 공동을 형성하였다. 시트의 각각의 길이를 따라서 인쇄 갭은 폭이 약 5 ㎜이었다. 시트의 한쪽 폭을 따라서 인쇄 갭은 폭이 약 2 ㎜인 반면에, 반대쪽 에지를 따라서 인쇄 갭은 폭이 약 6 ㎜이었다. 인쇄 갭의 두께는 약 20 ㎛였다. 유리 패널, 50 ㎜ × 80 ㎜ × 0.7 ㎜ (미국 뉴욕주 코닝 소재의 코닝 인크.(Corning Inc.)로부터 상표명 이글(EAGLE) 2000 글래스(GLASS)로 입수가능)을 유리 기재로서 사용하였다. 다층 접착제 테이프를 유리 패널의 크기로 절단하였다. 다층 접착제 테이프의 이형 라이너를 제거하여, 접착제 전사 테이프 8196을 노출시키고, 다층 접착제 테이프를 고무 롤러를 사용하여 유리 패널에 손으로 라미네이팅하였다. 나머지 이형 라이너를 다층 접착제 테이프로부터 제거하여 접착제 3을 노출시키고, 잉크 스텝을 갖는 아크릴 시트를 진공 라미네이터 TPL-0209 MH (일본 카시하라시 소재의 타카토리 코포레이션으로부터 입수가능함)를 사용하여 이러한 접착제 3에 라미네이팅하였다. 라미네이터 공정 조건은 다음과 같았다: 압력 0.01 ㎫, 라미네이션 시간 약 5 초 및 30 Pa의 진공. 라미네이션 후에, 라미네이팅된 구조물을 오토클레이브에 넣고 0.5 ㎫에서 30분 동안 처리하였다. 오토클레이브 처리 후, 라미네이트의 시각적 검사에서는 라미네이트에 결함이 없으며 기포가 전혀 관찰되지 않는 것으로 나타났다.
아크릴 시트를 통한 조사에 의해 라미네이트를 UV 방사선에 노출시켰다. UV 경화 시스템, H-전구 (120W/㎝)를 갖는 모델 F300 (일본 도쿄 소재의 퓨젼 UV 시스템즈 인크.(Fusion UV Systems Inc.)로부터 입수가능함)을 이러한 절차에 사용하였다. UV 파워 퍽(POWER PUCK)(등록상표) II (미국 버지니아주 스터링 소재의 이아이티, 인크.(EIT, Inc.)로부터 입수가능함)에 의해 측정할 때, UV-B (280 내지 320 ㎚)에 대해서 810 mJ/㎠ 및 UV-C (250 내지 260㎚)에 대해서 141 mJ/㎠에 라미네이트를 노출시켰다. UV 노출 후에, 라미네이트를 하룻밤 실온에 두었다. 이어서, 7일 동안 65℃ 및 90% 상대 습도의 항온항습 챔버 내에 두었다. 챔버로부터 꺼냈을 때, 라미네이트의 시각적 검사에서는 라미네이트에 결함이 없으며 기포가 전혀 관찰되지 않는 것으로 나타났다. 상기에 기재된 바와 같이, 두번째 라미네이트 샘플을 제조하였다. 두번째 라미네이트는 온도/습도 챔버 대신에 7일 동안 85℃에서 오븐 내에 두었다. 오븐으로부터 꺼냈을 때, 라미네이트의 시각적 검사에서는 라미네이트에 결함이 없으며 기포가 전혀 관찰되지 않는 것으로 나타났다.
비교예 CE-1
비교예 CE-1은 실시예 8에 기재된 것과 유사한, 라미네이팅된 구조물이었다. 기재 재료, 유리판, 및 잉크 갭을 갖는 아크릴 시트를 사용하였다. 다층 접착제를 175 ㎛ 두께 단층 접착제, 8197 (쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 3M 접착제 전사 테이프 8197로 입수가능함)로 대체하였다. 실시예 8과 동일한 라미네이션 장치 및 상응하는 공정 파라미터와 오토클레이브 장치 및 상응하는 공정 파라미터를 사용하였다. 오토클레이브로부터 꺼낸 후에, 유리/8197/아크릴 시트 라미네이트를 시각적으로 관찰하였고, 특히, 잉크 갭의 코너에서, 공기 갭/기포를 포함하는 약간의 결함이 있었다. 라미네이트를 7일 동안 65℃ 및 90% 상대 습도에서 온도 및 습도 챔버 내에 두었다. 7일 후에, 시각적 검사에서는 결함이 오토클레이빙 단계 이후보다 더 크고 더 많은 기포가 잉크 갭 근처에서 관찰된 것으로 밝혀졌다.
상기에 기재된 바와 같이 두번째 라미네이트 샘플을 제조하였다. 오토클레이브로부터 꺼낸 후에, 유리/8197/아크릴 시트 라미네이트를 시각적으로 관찰하였고, 특히, 잉크 갭의 코너에서, 공기 갭/기포를 포함하는 약간의 결함이 있었다. 이어서, 두번째 라미네이트를 온도/습도 챔버 대신에 7일 동안 85℃에서 오븐 내에 두었다. 7일 후에, 시각적 검사에서는 오토클레이빙 후에 존재한 것과 동일한 결함이 열노화 후에도 여전히 존재하는 것으로 나타났다.
왜곡 제어 실시예
[표 1]
Figure 112012080249190-pct00001
PSA 시트(100)의 제조
UV 가교결합성 PSA 시트(100)를 제조하기 위해서, UV 가교결합성 부위를 갖는 아크릴산 에스테르를 함유하는 단량체의 아크릴 공중합체를 우선 합성하였다. 4-아크릴로일옥시에톡시벤조페논 (AEBP)을 UV 가교결합성 부위를 갖는 아크릴산 에스테르로서 사용하였다. 37.5/50.0/12.5/0.95 (질량부)인 2EHA/ISTA/AA/AEBP의 혼합물을 제조하고 에틸 아세테이트/메틸 에틸 케톤 (EtOAc/MEK = 20 질량%/80 질량%)의 혼합 용매로 희석하여 45 질량%의 단량체 농도를 형성하였다. 단량체 성분들을 기준으로 0.2 질량%의 비로 V-65를 개시제로서 첨가하고 시스템을 10분 동안 질소 퍼징하였다. 후속하여, 50℃ 항온조에서 24 시간 동안 반응이 진행되게 하였다. 그 결과, 투명한 점성 용액을 얻었다. 얻어진 아크릴 공중합체의 중량평균 분자량은 (젤 투과 크로마토그래피에 의해, 폴리스티렌에 대해서) 210,000이었다.
나이프 코팅기의 갭을 220 ㎛로 조정하여 이러한 중합 용액을 50 ㎛ 두께 이형 필름 (토레이 어드밴스드 필름 컴퍼니 리미티드에 의해 생산되는 세라필 MIB(T)의 고 이형력 이형 표면) 상에 코팅하고 8분 동안 100℃에서 오븐에서 건조하였다. 건조 후 PSA의 두께는 50 ㎛였다. 후속하여, 이러한 PSA 표면을 38 ㎛ 두께 이형 필름 (테이진 듀폰 필름스, 재팬 리미티드에 의해 생산되는 퓨렉스 (등록 상표) A-31)과 라미네이팅하여 UV 가교결합성 PSA 시트를 얻었다.
PSA 시트(200)의 제조
상기에서 제조된 PSA 시트(100)를 3M 8195 테이프 (예비-가교결합된 PSA)와 라미네이팅하여 복합 PSA 시트(200)를 제조하였다. 복합 PSA의 총 두께는 175 ㎛ (7 mil)였다.
비교 PSA 시트 A의 제조
상기에서 제조된 PSA 시트(100)에 UV를 조사하여 비교 PSA 시트 A를 제조하였다. 퓨젼 H-전구 (3000mJ/㎠)를 UV 공급원으로 사용하였다. PSA 시트(100)를 UV 조사에 의해 가교결합하였기 때문에, 비교 PSA 시트-A는 가교결합된 PSA 시트이다.
비교 PSA 시트 B의 제조
3장의 PSA 시트(100)와, PSA 시트(100)와 동일한 방법으로 제조된 1장의 25 ㎛ PSA 시트를 라미네이팅하여 175 ㎛ 비교 PSA 시트 B를 제조하였다. PSA 시트(100)로 제조된 이러한 175 마이크로미터 두께 라미네이트에 퓨젼 H-전구 (3000mJ/㎠)를 사용해 UV를 조사하여 비교 PSA 시트 B를 제조하였다.
실시예 9
우선 53 ㎜ × 100 ㎜ × 2.0 ㎜ 유리판(50)의 표면을 세정하여 라미네이트를 제조하였다. 이어서, 편광기 (PL) 시트(52)를 유리판(50) 상에 라미네이팅하고 PSA 시트(100)를 편광기에 적용하였다. 이어서, 현미경 커버 유리(54) (24 ㎜ × 32 ㎜ × 0.15 ㎜)를 PSA 시트(100) 상에 놓아서 라미네이트를 형성하였다. 이어서, 라미네이트 (커버 유리/PSA/PL-라미네이팅된 유리판)를 오토클레이브 챔버에 넣고 0.5 ㎫/60℃에서 30분 동안 처리하였다. 마지막으로, 퓨젼 H-전구 (3000mJ/㎠)를 사용하여 라미네이트에 UV를 조사하였다.
비교예 A
PSA 시트(100) 대신에 비교 PSA 시트 A를 사용하고, 비교 PSA 시트 A는 이미 가교결합되었기 때문에, UV 조사 단계를 생략한 점을 제외하고는 실시예 9와 유사한 방식으로 비교예 A의 라미네이트를 제조하였다.
실시예 10
PSA 시트(200)를 PSA 시트(100) 대신에 사용한 점을 제외하고는 실시예 9의 라미네이트와 유사한 방식으로 실시예 10의 라미네이트를 제조하였다. 이러한 라미네이트에서, UV 가교결합성 PSA 측은 편광기를 향하는 반면, 예비-가교결합된 PSA 측은 커버 유리를 향한다.
비교예 B
비교 PSA 시트 B를 PSA 시트(100) 대신에 사용하고, 비교 PSA 시트 B는 이미 가교결합되었기 때문에, UV 조사 단계를 생략한 점을 제외하고는 실시예 9의 라미네이트와 유사한 방식으로 비교예 B의 라미네이트를 제조하였다.
도 6은 실시예 9 및 실시예 10과 비교예 A 및 비교예 B의 라미네이트의 단면도를 나타낸다.
도 7은 가교결합성 HOCA(60)가 유리판(62)과 커버 유리(64) 사이에 위치된 라미네이트를 처리하여 가교결합된 감압 접착제(PSA; 66)를 갖는 라미네이트를 형성하는 것의 개략 단면도를 나타낸다.
따라서, 가교결합성 HOCA (실시예 9 및 실시예 10)를 사용하여 제조된 라미네이트는 유리판과 커버 유리 사이에 가교결합된 PSA가 위치할 것인 반면, 예비-가교결합된 PSA (비교예 A 및 비교예 B)를 사용하여 제조된 라미네이트는 유리판과 커버 유리 사이에 예비-가교결합된 PSA가 위치할 것이다.
실시예 9 및 비교예 A의 변형 분석
실시예 9 및 비교예 A의 접착제의 성능을 비교하기 위하여, 오토클레이브 처리 전 및 후에 광학 3-D 프로파일러, 탈리서프(Talysurf) CCI 6000 (타일러 홉슨 프리시즌(Taylor Hobson Precision))을 사용하여 라미네이트의 변형을 측정하였다.
라미네이트를 샘플 스테이지에 놓고 커버 유리의 상부 표면의 변형을 측정하였다. 17.5 ㎜ × 7 ㎜의 영역에서 3-D 프로파일을 분석하였다. 결과가 도 8a 내지 도 8d 및 도 9a 내지 도 9d에 나타나있다. 도 8a 및 도 9a는 각각 HOCA를 사용하여 제조된 실시예 9의 라미네이트의 오토클레이브 처리 전의 3-D 단면 및 토폴로지 프로파일이다. 도 8b 및 9b는 각각 실시예 9의 라미네이트의 오토클레이브 처리 후의 3-D 단면 및 토폴로지 프로파일이다. 도 8c 및 9c는 각각 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 비교예 A의 라미네이트의 오토클레이브 처리 전의 3-D 프로파일이다. 도 8d 및 9d는 각각 비교예 A의 라미네이트의 오토클레이브 처리 후의 3-D 프로파일이다. 도 8a 및 도 8c와 도 9a 및 도 9c에 나타난 바와 같이, 오토클레이브 처리 전에는, 실시예 9 및 비교예 A 둘 모두의 상부 표면이, 각각, 약간의 파형을 갖는다. 그러나, 각각 도 8b 및 도 8d와 도 9b 및 도 9d에 나타난 바와 같이, 오토클레이브 처리 후에는, 실시예 9의 접착제 (UV 가교결합성 PSA)의 상부 표면이 비교예 A의 접착제 (예비-가교결합된 PSA)의 상부 표면보다 상당히 더 매끄러운 표면을 형성하였다. 특히, 실시예 9의 접착제의 표면 조도(roughness)는 Sa = 179.7 ㎚ 및 Ra = 1.243 ㎚로부터 Sa = 53.4 ㎚ 및 Ra = 0.447 ㎚로 개선된 반면, 비교예 A의 접착제의 표면 조도는 거의 동일하였다 (전: Sa = 178.6 및 Ra = 1.216 ㎚, 후: Sa = 220.0 ㎚, Ra = 0.866 ㎚). 이러한 결과는, UV 가교결합성 PSA는 효과적으로 작용하여 응력 및 라미네이트의 변형을 제거하는 반면에 예비-가교결합된 PSA는 상당한 응력을 그 안에 유지하였음을 나타낸다.
실시예 10 및 비교예 B의 변형 분석
17.5 ㎜ × 7 ㎜의 영역에서의, 실시예 10 및 비교예 B의 라미네이트의 3-D 프로파일을 오토클레이브 처리 전 및 후에 분석하였다. 결과가 도 10a 내지 도 10d 및 도 11a 내지 도 11d에 나타나있다. 도 10a 및 도 11a는 각각 HOCA를 사용하여 제조된 실시예 10의 라미네이트의 오토클레이브 처리 전의 3-D 단면 및 토폴로지 프로파일이다. 도 10b 및 도 11b는 각각 실시예 10의 라미네이트의 오토클레이브 처리 후의 3-D 단면 및 토폴로지 프로파일이다. 도 10c 및 도 11c는 각각 예비-가교결합된 PSA를 사용하여 제조된 비교예 B의 라미네이트의 오토클레이브 처리 전의 3-D 프로파일이다. 도 10d 및 11d는 각각 비교예 B의 라미네이트의 오토클레이브 처리 후의 3-D 프로파일이다. 도 10a 및 도 10c와 도 11a 및 도 11c에 나타난 바와 같이, 오토클레이브 처리 전에는, 실시예 10 및 비교 PSA 시트 B 둘 모두의 상부 표면이, 각각, 약간의 파형을 가졌다. 그러나, 각각 도 10b 및 도 10d와 도 11b 및 도 11d에 나타난 바와 같이, 오토클레이브 처리 후에는, PSA 시트의 두께가 175 ㎛ 두께로 동일하였음에도 불구하고, 실시예 10의 접착제 (복합 PSA)의 상부 표면이 비교예 B의 접착제 (예비-가교결합된 PSA)의 상부 표면보다 상당히 더 매끄러운 표면을 형성하였다. 실시예 10의 접착제의 표면 조도는 Sa = 244.0 ㎚ 및 Ra = 1.885 ㎚로부터 Sa = 78.6 ㎚ 및 Ra = 0.689 ㎚로 개선된 반면, 비교예 B의 접착제는 거의 동일하였다 (전: Sa = 237.8 ㎚ 및 Ra = 1.362㎚, 후: Sa = 139.0 ㎚, Ra = 1.075 ㎚). 이는 또한, UV 가교결합성 PSA는 효과적으로 작용하여 응력 및 라미네이트의 변형을 제거하는 반면에 예비-가교결합된 PSA는 상당한 응력을 그 안에 유지하였음을 나타낸다.
실시예 9 및 실시예 10과 비교예 A 및 비교예 B의 접착제의 표면 조도를 하기 표 2에 요약한다.
[표 2]
Figure 112012080249190-pct00002
본 발명은 바람직한 실시 형태들을 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 상세 사항에 있어서 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (22)

  1. 디스플레이 조립체 제조 방법으로서,
    (a) 광학 투명 열 활성화 접착제로 제1 기재와 제2 기재를 부착하여 라미네이트를 형성하는 단계 - 제1 및 제2 기재 각각은 대향하는 주표면들을 갖고, 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나는 상기 기재의 주표면들 중 하나의 적어도 일부분을 커버하는 3차원 표면 토포그래피(topography)를 갖고, 열 활성화 온도에서 접착제는 감압성이고, 80℃ 및 1 Hz에서 접착제는 5 × 104 Pa 이하의 전단 저장 모듈러스를 가짐 -; 및
    (b) 접착제의 열 활성화 온도로 라미네이트를 가열하여 접착제를 유동시키는 단계
    를 포함하고,
    활성화 온도는 40℃ 초과 80℃ 미만이고, 접착제는 열가역성 가교결합성 접착제, 및 조사, 열경화 또는 수분 경화를 이용하여 사후-가교결합될 수 있는 접착제로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    라미네이트를 가열한 후, 접착제는 표면 토포그래피의 적어도 일부분을 커버하는, 디스플레이 조립체 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 기재 및 제2 기재 중 적어도 하나는 터치 패널 또는 액정 디스플레이인, 디스플레이 조립체 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 접착제는 다층 접착제인, 디스플레이 조립체 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 가열 단계 후 접착제를 가교결합하는 단계를 추가로 포함하고, 가교결합은 열 가교결합, 방사선 가교결합, 및 전자 빔 가교결합 중 하나를 포함하는, 디스플레이 조립체 제조 방법.
  5. 디스플레이 조립체 제조 방법으로서,
    (a) 광학 투명 열 활성화 접착제로 제1 기재와 제2 기재를 부착하여 라미네이트를 형성하는 단계 - 제1 및 제2 기재 각각은 대향하는 주표면들을 갖고, 제1 및 제2 기재 중 적어도 하나는 왜곡 민감성(distortion sensitive)이고, 열 활성화 온도에서 접착제는 감압성이고, 80℃ 및 1 Hz에서 접착제는 5 × 104 Pa 이하의 전단 저장 모듈러스를 가짐 -; 및
    (b) 접착제의 열 활성화 온도로 라미네이트를 가열하여 접착제를 유동시키는 단계
    를 포함하고,
    활성화 온도는 40℃ 초과 80℃ 미만이고, 접착제는 열가역성 가교결합성 접착제, 및 조사, 열경화 또는 수분 경화에 의해 사후-가교결합될 수 있는 접착제로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    라미네이트를 가열한 후, 접착제는 왜곡 민감성 기재의 적어도 일부분을 커버하는, 디스플레이 조립체 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 제1 기재 및 제2 기재 중 적어도 하나는 터치 패널 또는 액정 디스플레이인, 디스플레이 조립체 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 접착제는 다층 접착제인, 디스플레이 조립체 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서, 가열 단계 후 접착제를 가교결합하는 단계를 추가로 포함하는, 디스플레이 조립체 제조 방법.
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