KR101948098B1 - 자외선 경화형 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조한 광학 부재 - Google Patents
자외선 경화형 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조한 광학 부재 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 비페닐계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체 또는 옥사졸계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체, 광중합성 화합물, 흡수 파장이 360 ~ 440nm인 광중합 개시제, 및 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 무기형광체를 포함하는 자외선 경화형 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조한 광학 부재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자외선 경화형 수지 조성물은 광원으로서 메탈 할라이드 램프뿐만 아니라 UV-LED를 사용하였을 때의 경화성능 또한 우수하여, 차광부가 존재하는 광학 기재에 대해 경화 공정의 추가 없이 자외선의 조사만으로도 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시킬 수 있어 접착제로서 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 자외선 경화형 수지 조성물은 광원으로서 메탈 할라이드 램프뿐만 아니라 UV-LED를 사용하였을 때의 경화성능 또한 우수하여, 차광부가 존재하는 광학 기재에 대해 경화 공정의 추가 없이 자외선의 조사만으로도 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시킬 수 있어 접착제로서 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 비페닐계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체 또는 옥사졸계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체(A), 광중합성 화합물(B), 흡수 파장이 360 ~ 440nm인 광중합 개시제(C), 및 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 무기형광체(D)를 포함하는 자외선 경화형 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조한 광학 부재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자외선 경화형 수지 조성물은 무기형광체의 사용으로 유기형광체가 석출되어 결정이 생기는 상용성 문제를 개선하고, 광원으로서 메탈 할라이드 램프뿐만 아니라 UV-LE를 사용하였을 때의 경화성능 또한 우수하여, 차광부가 존재하는 광학 기재에 대해 경화 공정의 추가 없이 자외선의 조사 만으로도 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시킬 수 있어 접착제로서 유용하게 사용될 수 있다.
자외선 경화형 수지 조성물은 일반적으로 자외선을 조사함으로써 광중합 개시제로부터 활성 라디칼 또는 산 등이 발생해 광중합성 화합물이 중합한다. 그러나, 차광부가 존재하는 광학 기재에서와 같이 자외선이 도달하지 않는 차광 영역에 위치하는 수지 조성물은 경화하지 않는다. 이처럼 차광 영역에 위치하는 미경화된 수지 조성물은 광학 기재와의 접착력을 충분히 발현하지 못하므로 박리문제가 발생하거나, 미경화된 수지 조성물이 차광층으로 침투해 차광층이 변색되는 등 여러가지 불량을 일으킨다.
차광영역에 위치하는 수지 조성물을 경화시키는 기술로서, 일본 등록특허 제5299544호는 유기 과산화물과 같은 열중합 개시제와 광중합 개시제를 병용하여 자외선 경화 후에 추가적인 가열 공정을 거쳐 차광 영역의 수지 조성물을 경화시키는 기술을 제시하고 있다. 그러나 가열 공정은 광학 기재 등이 손상을 받는 것이 우려될 뿐만 아니라, 수지를 충분히 경화시키기 위해서는 60분 이상 가열해야 하기 때문에 생산성이 현저히 낮아지게 된다.
또한, 한국 공개특허 제2014-111283호는 자외선을 흡수하여 발광하고, 특정한 흡수 극대 파장과 발광 극대 파장을 갖는 유기 화합물을 함유시키는 기술을 제시하고 있다. 구체적으로, 유기 화합물이 특정 파장대의 자외선을 흡수하면, 해당 유기 화합물로부터 방사 형상으로 특정한 발광 극대 파장을 갖는 광이 나온다. 그 발광된 광이 차광 영역에 도달하기 때문에, 차광 영역에 위치하는 수지 조성물 내 광중합 개시제가 개시되어 중합이 진행됨으로써 수지를 충분히 경화시킬 수 있다.
그러나 광원으로써 200 ~ 400nm의 넓은 파장대의 광선을 방출하는 메탈 할라이드 램프를 사용할 때에는 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 효과적으로 경화시키는 것이 가능하나, 365nm와 같은 단일 파장의 광선만을 방출하는 UV-LED를 사용하면 해당 경화 효과가 현저히 낮아지는 문제가 있다.
한편, 자외선 경화형 수지의 경화에 이용되는 UV 램프는 수은램프 또는 메탈 할라이드 램프에서 UV-LED로 대체되고 있는 추세이다. 수은램프 또는 메탈 할라이드 램프는 소비전력이 크고, 제논(Xe), 수은(Hg)와 같은 환경 유해 물질을 유발하며, 원치 않는 단파장을 방출하여 경화하고자 하는 수지 또는 도료에 황변 현상을 야기하는 문제점이 있다. 반면, UV-LED 장치는 수은램프 또는 메탈 할라이드 램프에 비해 설비의 크기와 전력소모량이 훨씬 작고 원하는 파장대의 UV만을 이용하여 수지를 경화시킬 수 있다. 또한, UV-LED는 환경 유해 물질의 발생이 없어 친환경적이고 비교적 수명이 긴 장점을 갖는다.
이에, 수은램프 또는 메탈 할라이드 램프를 광원으로 하였을 때뿐만 아니라, UV-LED를 광원으로 한 경우에도 경화성능이 우수하여 차광부가 존재하는 광학 기재에 대해 경화 공정의 추가 없이 자외선의 조사만으로도 차광 영역에 위치하는 수지 조성물이 충분히 경화되어 접착제로서의 역할을 수행하고, 나아가 효과적인 경화성능을 발현하기 위해 상용성이 개선된 자외선 경화형 수지 조성물의 제공이 필요한 실정이다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 고려해서 이루어진 것이고, 자외선 경화형 수지 조성물(접착제)를 이용하여 광학 기재를 접합할 때, 그 광학 기재에 차광부가 형성되어 있는 경우라도 액정 표시 장치 등에 손상이 가해지는 일 없이 자외선의 조사만으로도 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시킬 수 있는 자외선 경화형 접착제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 연구한 결과, 광중합성 화합물, 광중합 개시제를 포함하는 광경화성 수지 조성물에 비페닐계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420 nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440 nm 범위인 유기형광체 또는 옥사졸계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기 형광체 및 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 무기 형광체를 사용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성했다.
따라서, 본 발명의 목적은 메탈 할라이드 램프를 광원으로 하였을 때뿐만 아니라, UV-LED를 광원으로 한 경우에도 경화성능이 우수한 자외선 경화형 수지 조성물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 자외선 경화형 수지 조성물을 이용하여 제조한 광학 부재를 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (A) 비페닐계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420 nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440 nm 범위인 유기형광체이거나 옥사졸계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체; (B) 광중합성 화합물; (C) 광중합 개시제; 및 (D) 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 무기형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광학 기재 및 차광부를 갖는 광학 기재를 상기 광경화성 수지 조성물을 이용하여 접합한 후, 차광부를 갖는 광학 기재를 통해 자외선을 조사함으로써 수지 조성물을 경화시켜 얻은 광학 부재를 제공한다.
본 발명에 따른 자외선 경화형 수지 조성물은 메탈 할라이드 램프를 광원으로 하였을 때뿐만 아니라 UV-LED를 광원으로 한 경우에도 경화성능이 우수하여, 차광부가 존재하는 광학 기재에 대해 경화 공정의 추가 없이 자외선의 조사만으로도 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시킬 수 있어 접착제로서 유용하게 사용될 수 있다. 더욱이 무기형광체는 유기형광체가 석출되어 결정이 생기는 상용성 문제를 개선하여, 유기형광체만을 사용한 경우와 대비하여 경화 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광경화성 수지 조성물을 이용하여 접합한 차광부를 갖는 광학 기재는 차광 영역에 위치하는 수지 조성물과 광학 기재와의 접착력 불량에 의한 박리문제나, 미경화된 수지 조성물이 차광층으로 침투하여 발생되는 차광층의 변색문제 등 여러가지 불량을 일으키지 않으므로 신뢰성이 더욱 우수해 진다.
도 1은 본 발명에 따른 자와선 경화형 수지 조성물을 이용하여 접합한 광학 부재의 배열상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실험예에서 측정한 차광부 경화 거리의 측정 위치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실험예에서 측정한 차광부 경화 거리의 측정 위치를 나타낸 단면도이다.
이하에서 본 발명을 하나의 구현예로서 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 광학 부재에 손상이 가해지는 일 없이 자외선의 조사만으로도 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시키기 위해, (A) 비페닐계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체이거나 옥사졸계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체; (B) 광중합성 화합물; (C) 광중합 개시제; 및 (D) 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 무기형광체를 포함하는 자외선 경화형 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 수지 조성물은 메탈 할라이드 램프를 광원으로 하였을 때뿐만 아니라 UV-LED를 광원으로 한 경우에도 우수한 경화 성능을 갖기에, 광학 기재 및 차광부가 존재하는 광학기재를 접합하는데 유용한 접착제로 사용될 수 있다. 이때, 본 발명에서의 '차광부'는 광학 기재의 가장자리에 흑색 인쇄 처리 등으로 형성되어 광이 도달하지 않는 부분을 의미하는 것이다.
이하 각 성분에 대해서 설명한다.
종래에는 유기 형광체로서 안트라센 화합물, 쿠마린 화합물, 카르바졸 화합물, 벤조옥사졸 화합물, 스틸벤 화합물, 벤지딘 화합물, 옥사디아졸 화합물을 사용하였지만, 이들은 흡수 파장이 주로 270 ~ 340 nm 범위이므로 365nm와 같이 단일 파장의 광선만을 방출하는 UV-LED를 광원으로 사용하는 경우에는 발광 효과를 보기 어려울 뿐만 아니라 상기 계열에 해당하는 유기 형광체의 자외선 흡수율 및 발광 효율이 높지 않아 그 효과가 충분히 발현되지 않는다는 점에서 여전히 한계가 있다.
이에 본 발명에서 사용하는 유기 형광체(A)는 비페닐계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체이거나 옥사졸계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 것을 사용한다.
이들은 여기 파장이 365nm일 때의 형광 파장이 360 ~ 440nm범위인 것과 동시에 자외선 흡수율 및 발광 효율이 매우 우수한 것으로서, 흡수 파장이 360 ~ 440nm인 광중합 개시제와 병용하면 메탈 할라이드 램프 또는UV-LED의 광을 1차 광원으로, 유기 형광체의 형광을 2차 광원으로 이용할 수 있기 때문에 우수한 경화 성능을 나타내므로 접착제로서 더욱 적합하다.
먼저, 본 발명의 비페닐계 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물이 적합하다.
[화학식 1]
이때, 상기 식에서, R1은 각각 독립적으로 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지6의 알킬기 또는 알케닐기 또는 알콕시기, 페닐기, 카르바졸릴기를 나타낸다.
화학식1의 R1에 있어서의 페닐기는 구체적으로 하기 화학식1-1의 구조로 나타낼 수 있다.
[화학식1-1]
상기 식에서 R2는 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지6의 알킬기 또는 알케닐기 또는 알콕시기, 디페닐아민기, 디(4-메틸페닐)아민기, 카르바졸릴기를 나타낸다.
화학식1의 R1에 있어서의 카르바졸릴기는 구체적으로 하기 화학식1-2의 구조로 나타낼 수 있다.
[화학식 1-2]
상기 식에서 R3는 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지6의 알킬기를 나타낸다.
바람직한 비페닐계 화합물은4,4'-비스(2-메톡시스티릴)바이페닐(4,4'-bis(2-methoxystyryl)biphenyl), 또는 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)바이페닐(4,4'-bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl), 또는 4,4'-비스(2-(9-에틸-9H-카르바졸-3-일)비닐)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(2-(9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)vinyl)-1,1'-biphenyl), 또는 4,4'-비스(4-(9H-카르바졸-9-일)스티릴)바이페닐(4,4'-bis(4-(9H -carbazol-9-yl)styryl)biphenyl)을 사용하는 것이다.
더욱 바람직하게는, 하기 화학식 1a 구조의 4,4'-비스(2-메톡시스티릴)바이페닐을 사용하는 것이다.
[화학식 1a]
다음으로, 본 발명의 옥사졸계 화합물로서, 하기 화학식 2의 구조를 갖는 화합물은 다음과 같다.
[화학식 2]
이때, 상기 식에서, R4는 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지6의 알킬기를 나타내고, R5는 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지6의 알킬기, 페닐기, 디메틸아민기를 나타내고, R6은 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지6의 알킬기, 탄소수 6내지8의 아릴기, 비페닐기, 나프틸기를 나타내고, n은 1 내지3의 정수를 나타낸다.
바람직하게는, 2,5-디페닐옥사졸(2,5-Diphenyloxazole), 또는 1,4-디(5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠(1,4-di(5-phenyl-2-oxazolyl)benzene), 또는 2,5-비스(4-비페닐릴)옥사졸(2,5-Bis(4-biphenylyl)oxazole)이다.
더욱 바람직하게는, 하기 화학식 2a 구조의 1,4-디(5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠을 사용하는 것이다.
[화학식 2a]
아울러, 상기 유기형광체(A)는 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 0.001 ~ 0.1 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 유기형광체가 0.001 중량부 미만인 경우 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시킬 수 없고, 0.1 중량부 초과인 경우 유기형광체를 자외선 경화형 수지에 충분히 용해시키기에 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
다음으로, 상기 광중합성 화합물(B)는 자외선에 의해 중합하는 화합물이라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 (메타)아크릴레이트 올리고머(B-1) 및 (메타)아크릴레이트 모노머(B-2)를 포함하는 것이다.
상기 (메타)아크릴레이트 올리고머(B-1)로서는 예를 들면, 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머, 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔 골격을 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머, 아크릴 (메타)아크릴레이트 올리고머를 들 수 있다. 이들 중 특히 경화물의 유연성 및 접착력이 우수하고 광학 기재의 접착제로서 요구되는 기타 물성의 밸런스가 우수하다는 관점에서 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머가 가장 바람직하다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머(B-2)로서는 단관능 (메타)아크릴레이트 모노머, 또는 다관능 (메타)아크릴레이트 모노머 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 광중합개시제(C)는 흡수 파장이 360 ~ 440 nm인 것으로, 특별히 한정은 되지 않고, 공지의 라디칼중합 개시제 및 양이온 중합 개시제 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드(Irgacure 819:BASF사제), 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드(Irgacure TPO:BASF사제, 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐 포스피네이트(Irgacure TPO-L:BASF사제)을 사용할 수 있다.
아울러, 상기 광중합개시제(C)는 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 0.01 ~ 5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 광중합개시제가 0.01 중량부 미만인 경우 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시킬 수 없고, 5 중량부 초과인 경우 경화물에 황변이 발생하거나 광중합개시제를 자외선 경화형 수지에 충분히 용해시키기에 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 무기형광체(D)는 유기형광체가 수지 조성물 내에 과포화되어 있거나 수지 조성물의 보관 온도가 낮은 경우에 발생할 수 있는 유기형광체가 결정화되어 석출되는 문제를 개선하여, 유기형광체만을 사용한 경우와 대비하여 경화 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이때 본 발명에서 사용하는 무기형광체는 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 것으로, 무기결정 형광체 또는 QD(Quantum Dot) 를 사용할 수 있다.
무기결정 형광체는 고체 결정의 무기형광체로, 순수한 결정 그대로 발광하는 순수형과 활성화제로 불리는 미량의 불순물 첨가로 발광하는 활성화형이 있다. 순수형에는 대표적으로 전이금속이온의 염과 전이금속의 착이온염이 있으며, 활성화형은 활성화제의 종류로 분류하였을 때 격자 결함, 전이금속이온 이외의 중금속 이온 또는 원자, 전이금속이온, 전이금속의 착이온이 있다.
본 발명에서 사용하는 무기결정 형광체는 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 바람직한 일 구현예로서, 청색-발광 무기결정 형광체에는 ZnO, (Sr, Mg, Ca)10(PO4)6Cl2:Eu2 +, BaMgAl10O17:Eu2+, BaMg2Al16O27:Eu2 +, 및 (Sr,Ba)Al2O4:Eu2 + 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 들 수 있다.
또한, 바람직한 다른 구현예로서, QD(Quantum dot)는 양자 제한 효과를 가지는 1 ~ 100 nm의 직경의 반도체 나노 결정을 의미하며, 물질 종류의 변화 없이도 입자의 크기를 조절하여 원하는 파장의 발광을 얻을 수 있다. 광 발광 효율이 높고 발광 파장의 변조가 용이할 뿐만 아니라 기존 발광체보다 색 순도, 광 안정성 등이 높다는 장점이 있어 종래의 무기 벌크 형광체 및 유기형광물질을 대체하는 광 에미터로 각광받고 있다.
아울러, QD(Quantum dot)는 II-VI족, I-Ⅲ-VI족 또는 Ⅲ-V족의 나노 반도체 화합물을 포함한 것일 수 있고, 단일 구조 또는 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. 바람직하게, QD는 중심에 빛을 내는 코어 성분이 있고, 그 표면에 보호를 위해 쉘이 둘러싸고 있는 코어/쉘 구조를 가지며, 쉘 표면에는 용매에 분산을 위한 리간드 성분이 둘러싸고 있다.
또한, QD(Quantum dot)는 화학적 습식공정 또는 기상법에 의해 합성될 수 있는데, 이 중 화학식 습식공정은 유기 용매에 전구체 물질을 넣고 입자들을 성장시키는 방법으로, 화학적 습식방법에 의한 양자점의 합성방법은 종래에 알려진 기술을 이용하여 합성할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 QD(Quantum dot)는 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 것이라면 사용할 수 있다. 예를 들면, 청색-발광 QD(Quantum dot)로서는 Cd계 II-VI족 QD(예로서, CdZnS, CdZnSSe, CdZnSe, CdS, CdSe), 비-Cd계 II-VI족 QD(예로서, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgS), 또는 비-Cd계 -V족 QD(예로서, InP, InGaP, InZnP, GaN, GaAs, GaP)을 사용할 수 있다.
또한, 무기형광체는 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 0.001 ~ 0.1 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 무기형광체가 0.001 중량부 미만인 경우 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시킬 수 없고, 0.1 중량부 초과인 경우 무기형광체를 자외선 경화형 수지에 충분히 분산시키기에 한계가 있으며 또한 경화물의 투명성을 확보하기 위해서는 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 기술한 자외선 경화형 수지 조성물은, 필요하다면 본 발명의 수지 조성물에 가소제, 점착부여제, 실란커플링제, 광안정제, 산화방지제, 분산제, 광확산제, 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 임의로 첨가하여 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 자외선 경화형 수지 조성물은 메탈 할라이드 램프를 광원으로 하였을 때뿐만 아니라 UV-LED를 광원으로 한 경우에도 경화성능이 우수하여, 차광부가 존재하는 광학 기재에 대해 경화 공정의 추가 없이 자외선의 조사만으로도 차광 영역에 위치하는 수지 조성물이 충분히 경화되어 접착제로서 유용하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 광경화성 수지 조성물을 이용하여 접합한 차광부를 갖는 광학 기재는 신뢰성이 더욱 우수해 진다.
아울러, 본 명세서에 있어서, 광학 기재는 표면에 차광부를 갖지 않는 광학 기재와, 표면에 차광부를 갖는 광학 기재 모두를 포함한다. 표면에 차광부를 갖는 광학 기재에서 차광부는 광학 기재의 한쪽 면 또는 양면에 일부 또는 전부 형성될 수 있다. 또한, 광학 기재를 접합했을 때에 수지 조성물의 자외선 경화가 가능하도록 적어도 접합된 광학 기재의 일부는 차광부가 형성되어 있지 않은 노광부가 있는 것이 바람직하다.
또한, 광학 기재로서는 투명판, 시트, 터치 패널 및 표시제 등을 예시할 수 있으며, 패널의 표면의 재질로서는 유리, PET, PC, PMMA, PC와 PMMA의 복합체, COC 및 COP가 예시된다.
또한, 본 발명의 자외선 경화형 접착제를 이용하여 얻어지는 상기 표시 패널 등의 광학 부재는 텔레비전, 소형 게임기, 휴대전화 및 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기에 장착될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
1 ~ 2 및
비교예
1 ~ 5
[표 1]에 나타내는 조성으로 이루어지는 광경화성 수지 조성물을 혼합하여 광경화성 접착제를 제조하였다.
| 성분(단위: 중량부) | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예4 | 비교예5 | 실시예 1 | 실시예 2 | |
| 유기형광체(A) | 비페닐계 화합물1 ) | 0.03 | 0.03 | |||||
| 옥사졸계 화합물2 ) | 0.03 | 0.03 | ||||||
| 옥사이디아졸 화합물3) | 0.03 | |||||||
| 카르바졸 화합물4 ) | 0.03 | |||||||
| 광중합 화합물(B) | 우레탄 아크릴레이트 올리고머 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| IBXA5 ) | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 50 | 50 | |
| IDA6 ) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |
| 광중합 개시제(C) | Irgacure8197 ) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 무기형광체(D)8 ) | 0.03 | 0.03 | ||||||
| 합계 | 100.2 | 100.23 | 100.23 | 100.23 | 100.23 | 100.26 | 100.26 | |
| 1) 4,4'-비스(2-메톡시스티릴)바이페닐, 흡수 파장 361nm, 형광 파장 411nm 2) 1,4-디(5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠, 흡수 파장 360nm, 형광 파장 419nm 3) 2-(4-비페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 흡수 파장 305nm, 형광 파장 364nm 4) 4,4'-비스(9H-카르바졸-9-일)비페닐, 흡수 파장 318nm, 형광 파장 369nm 5) 이소보닐 아크릴레이트 6) 이소데실 아크릴레이트 7) 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 8) 청색-발광 QD(ZnSe가 코어 구조이고 ZnS가 쉘 구조인 'ZnSe/ZnS'로서, 365nm 파장을 흡수하였을 때 형광 파장 427nm임) |
||||||||
실험예
: 물성 측정
이상의 방법으로 얻어진 광경화성 접착제를 이용하여 이하의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
<
차광부의
경화길이 1>
도 1과 같이 유리판(75mmⅹ25mmⅹ1mm)의 한쪽 면의 전면에 흑색 인쇄 처리를 실시하여 자외선 차광부를 형성한 기판과, 유리판의 한쪽 면의 절반에 흑색 인쇄 처리를 실시하여 자외선 차광부를 형성한 기판을 준비했다. 이들 기판의 자외선 차광부가 형성된 면 위로 두께 200㎛의 스페이서를 배치하고, 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 자외선 경화형 접착제를 도포했다. 그 후, 각 기판에서 자외선 차광부가 형성된 면이 서로 마주 보도록 2장의 기판을 접합했다.
이어서, 한쪽 면의 절반에 흑색 인쇄 처리를 실시한 기판측으로 자외선을 전면에 조사했다. 이 때 광원으로는 메탈 할라이드 램프(UNILAM사제, UV 메탈(Fe) 램프, 조도 150mW/㎠)를 이용하였으며 적산광량은 3,000mJ/㎠이었다. 그 후, 도 2과 같이 흑색 인쇄 처리부의 끝으로부터 접착제의 경화가 진행된 거리(차광부 경화 거리1)를 측정했다.
각 실시예 및 비교예의 차광부 경화 거리의 측정 결과를 [표 2]에 나타낸다.
<
차광부의
경화길이 2>
도 1과 같이 유리판(75mmⅹ25mmⅹ1mm)의 한쪽 면의 전면에 흑색 인쇄 처리를 실시하여 자외선 차광부를 형성한 기판과, 유리판의 한쪽 면의 절반에 흑색 인쇄 처리를 실시하여 자외선 차광부를 형성한 기판을 준비하였다. 이들 기판의 자외선 차광부가 형성된 면 위로 두께 200㎛의 스페이서를 배치하고, 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 자외선 경화형 접착제를 도포했다. 그 후, 각 기판에서 자외선 차광부가 형성된 면이 서로 마주 보도록 2장의 기판을 접합했다.
이어서, 한쪽 면의 절반에 흑색 인쇄 처리를 실시한 기판측으로 자외선을 전면에 조사했다. 이 때 광원으로는 UV-LED(주은유브이텍사제, 365nm 파장, 조도 500mW/㎠)를 이용하였으며 적산광량은 3,000mJ/㎠이었다. 그 후, 도 2과 같이 흑색 인쇄 처리부의 끝으로부터 접착제의 경화가 진행된 거리(차광부 경화 거리2)를 측정했다.
각 실시예 및 비교예의 차광부 경화 거리의 측정 결과를 [표 2]에 나타낸다.
<투과율>
두께 50㎛의 경박 이형필름과 유리판(75mm25mmⅹ1mm)을 준비하였다. 그 중 경박 이형필름면 위로 두께 200㎛의 스페이서를 배치하고, 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 자외선 경화형 접착제를 도포했다. 그 후, 경박 이형필름면과 유리판이 서로 마주 보도록 접합했다. 이어서 유리판측으로 UV-LED(주은유브이텍사제, 365nm 파장, 조도 500mW/㎠)을 이용하여 적산광량 3,000mJ/㎠의 자외선을 조사했다. 그 후, 경박 이형필름을 박리함으로써 투과율 측정용 시편을 제작했다. 각 시편의 투과율에 대해 UV-Vis 분광광도계(제품명UV-2600, SHIMADZU제)를 이용하여 400~800㎚의 범위의 투과율을 측정했다. 각 실시예 및 각 비교예의 경화시편에 대한 400㎚에서의 투과율 측정 결과와 400 ~ 800nm에서의 투과율 평균값을 [표 2]에 나타낸다.
| 물성 측정 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예5 | 실시예 1 | 실시예 2 |
| 차광부의 경화 길이 1(mm)-광원(메탈 할라이드 램프) | 0.75 | 1.5 | 1.5 | 3.25 | 4 | 4.5 | 5 |
| 차광부의 경화 길이 2(mm)-광원(UV-LED) | 0.75 | 0.75 | 1 | 3.6 | 4.3 | 4.8 | 5.4 |
| 투과율(%)(400nm) | 90.3 | 89.7 | 89.9 | 81.5 | 86.9 | 81.3 | 86.7 |
| 투과율 평균값(%)(400~800 nm) | 91.6 | 91.0 | 91.4 | 91.4 | 91.5 | 91.4 | 91.4 |
상기 [표 2]의 결과를 살펴보면, 비교예 4 및 5의 경우, 비페닐계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체 또는 옥사졸계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체를 사용하는 경우, 유기형광체를 포함하지 않은 비교예 1보다 차광부 경화 성능이 매우 향상된 것을 알 수 있었다. 또한, 광원으로 메탈 할라이드 램프를 사용하거나 UV-LED를 사용한 경우 모두 경화성이 우수함을 확인할 수 있었다.
아울러, 시인성이 양호한 광학 부재를 얻기 위해 요구되는 경화 시편의 투과율은 400 ~ 800nm 파장 영역에서 80% 이상인 것이 바람직한데, 비교예 4 ~ 5 의 경우 광학 부재에서 요구되는 투과율을 만족시킴을 알 수 있다.
그러나, 본 발명에 따라 유기형광체와 무기형광체를 모두 사용한 실시예 1, 2의 경우에는 광원으로 메탈 할라이드 램프를 사용하거나 UV-LED를 사용한 경우 모두 비교예 4 ~ 5 보다 차광부 경화 성능이 더욱 우수함을 확인할 수 있다.
비교예 2 및 비교예 3 의 경우 투과율은 광학 부재에서 요구되는 수준을 만족시키고, 차광부의 경화 길이의 경우 광원으로 메탈 할라이드 램프를 사용하였을 때에는 1.5mm까지 가능하였으나, 광원으로 UV-LED를 사용하였을 때에는 최대 1mm에 불과하여 유기형광체를 함유하지 않은 비교예 1과 비교하였을 때 차광부 경화 효과가 전혀 없거나 미미한 수준임을 알 수 있다.
이와 같은 결과를 통해, 본 발명에 따라 광중합성 화합물에 대해 비페닐계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체 또는 옥사졸계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체와 흡수 파장이 360 ~ 440nm인 광중합개시제, 및 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 무기형광체를 소정의 비율로 혼합할 경우, 차광부가 존재하는 광학 기재에 대해 경화 공정의 추가 없이 자외선의 조사만으로도 차광 영역에 위치하는 수지 조성물을 충분히 경화시켜 신뢰성이 우수한 광학 부재를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 유리판
20: 자외선 차광부
30: 자외선
40: 자외선 경화형 수지 조성물
50: 경화된 자외선 경화형 수지 조성물
60: 차광부 경화 거리
Claims (13)
- (A) 비페닐계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체이거나 옥사졸계 화합물로서 흡수 파장이 340 ~ 420nm 범위이고, 형광 파장이 360 ~ 440nm 범위인 유기형광체;
(B) 광중합성 화합물;
(C) 광중합 개시제; 및
(D) 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 무기형광체;
를 포함하고,
상기 유기형광체(A)는 자외선을 흡수하여 발광하는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 비페닐계 화합물 또는 하기 화학식 2의 구조를 갖는 옥사졸계 화합물인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
[화학식 1]
(상기 식에서, R1은 각각 독립적으로 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 알케닐기 또는 알콕시기, 페닐기, 카르바졸릴기를 나타낸다.)
[화학식 2]
(상기 식에서, R4는 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고, R5는 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 디메틸아민기를 나타내고, R6은 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 6 내지 8의 아릴기, 비페닐기, 나프틸기를 나타내고, n은 1 내지 3의 정수를 나타낸다.)
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1에서 페닐기는 하기 화학식1-1를 나타내며, 상기 화학식 1에서 카르바졸릴기는 하기 화학식1-2를 나타내는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
[화학식1-1]
(상기 식에서 R2는 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지6의 알킬기 또는 알케닐기 또는 알콕시기, 디페닐아민기, 디(4-메틸페닐)아민기, 카르바졸릴기를 나타낸다.)
[화학식 1-2]
(상기 식에서 R3는 수소, 직쇄상 또는 분기쇄상의 탄소수 1 내지6의 알킬기를 나타낸다.)
- 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1a의4,4'-비스(2-메톡시스티릴)바이페닐인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
[화학식 1a]
- 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2a 구조의 1,4-디(5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
[화학식 2a]
- 제 1 항에 있어서, 상기 광중합성 화합물(B)는 (메타)아크릴레이트 올리고머(B-1) 및 (메타)아크릴레이트 모노머(B-2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
- 제 6 항에 있어서, 상기 광중합성 화합물(B)의 (메타)아크릴레이트 올리고머(B-1)는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 또는 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머, 또는 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔 골격을 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머, 또는 아크릴 (메타)아크릴레이트 올리고머인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
- 제 6 항에 있어서, 상기 광중합성 화합물(B)의 (메타)아크릴레이트 모노머(B-2)는 단관능 (메타)아크릴레이트 모노머, 또는 다관능 (메타)아크릴레이트 모노머, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광중합 개시제(C)는 흡수 파장이 360 ~ 440nm인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유기형광체(A)는 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 0.001 ~ 0.1 중량부를 포함하고,
상기 광중합개시제(C)는 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 0.01 ~ 5 중량부를 포함하고,
상기 무기형광체(D)는 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 0.001 ~ 0.1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무기형광체(D)는 365 nm 파장을 흡수하였을 때 370 ~ 440 nm 범위에서 발광하는 무기 결정 형광체 또는 QD(Quantum Dot)것을 특징으로 하는 자외선 경화형 수지 조성물.
- 광학 기재 및 그 차광부를 갖는 광학 기재를,
상기 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 11 항 중에서 선택된 어느 한 항에 기재된 광경화성 수지 조성물을 이용하여 접합한 후 차광부를 갖는 광학 기재를 통해 광조사하여 경화시켜 얻은 광학 부재.
- 제 12 항에 있어서, 상기 광조사는 자외선 엘이디(UV-LED)에 의해 조사되는 광학 부재.
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