KR101988085B1 - 광학 접착제용 광경화성 조성물, 이를 적용한 화상 표시 장치 및 화상 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

광학 접착제용 광경화성 조성물, 이를 적용한 화상 표시 장치 및 화상 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

단관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머, 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들 모두를 포함하는 (메타)아크릴레이트 올리고머; 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머; 및 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머를 포함하는 광학 접착제용 광경화성 조성물을 제공한다.

Description

광학 접착제용 광경화성 조성물, 이를 적용한 화상 표시 장치 및 화상 표시 장치의 제조 방법{OPTICALLY CLEAR ADHESIVE PHOTO CURABLE COMPOSITION, IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND METHOD FOR PREPARING IMAGE DISPLAY DEVICE}
광학 접착제용 광경화성 조성물과 이를 적용한 화상 표시 장치 및 상기 화상 표시 장치의 제조방법에 관한 것이다.
텔레비젼(TV), 컴퓨터, 모바일 기기 등 다양한 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 패널과 유리 커버 사이의 공간에는 공기층이 존재한다. 이러한 공기층은 시인성을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 이와 같은 공기층을 밀봉하기 위하여 통상적으로 투명한 점착 필름 또는 점착 시트가 적용되고 있다. 구체적으로, 디스플레이 패널 상에 투명한 점착 필름 또는 시트가 부착되고, 이어서 유리 커버가 상기 점착 필름 또는 시트 상에 부착되어 디스플레이 패널 및 유리 커버 사이에 투명한 경화물을 개재시킨다.
다만, 디스플레이 패널 및 유리 커버 사이에 공기층을 실링함에 있어서 필름 또는 시트 형태의 점착 재료를 적용하는 것은, 단차 흡수 기능이 우수하지 못한 문제가 있어 복잡하고 다양한 계면 구조를 갖는 층들 사이에 적용하기에는 한계가 있다. 또한, 점착 시 생기는 기포의 제거가 어려운 문제가 있다.
따라서, 디스플레이 패널 및 유리 커버 사이에 개재될 때 향상된 단차 흡수 성능 및 기포 제거 성능을 구현하기 위한 점착제의 개발에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 화상 표시 장치에 적용되어 우수한 부착성 및 단차 흡수 성능을 구현하며, 경화 수축의 완화 성능이 향상되고, 시인성 및 터치 민감도를 우수하게 구현하는 광학 접착제용 광경화성 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 구현예는 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 적용된 화상 표시 장치로서, 대면적 및 얇은 두께에도 불구하고 내구성이 우수하며, 휨 현상이 없고 시인성 및 터치 민감도가 우수한 화상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 화상 표시 장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 단관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머, 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들 모두를 포함하는 (메타)아크릴레이트 올리고머; 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머; 및 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머를 포함하는 광학 접착제용 광경화성 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 화상 표시부; 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물의 광경화물을 포함하는 접착층; 및 보호부를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 화상 표시부 상에 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물을 도포하고, 이어서 도포된 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물 상에 보호부를 밀착시키는 단계; 및 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물을 광경화시켜 접착층을 형성하는 단계;를 포함하는 화상 표시 장치의 제조방법을 제공한다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 경화 수축이 적고, 경화 후 적절한 경도를 확보할 수 있다. 또한, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 높은 단차 흡수 성능이 요구되는 위치에 적용되어 우수한 효과를 나타내며, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 적용된 화상 표시 장치에 향상된 시인성 및 터치 민감도를 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 화상 표시 장치의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 화상 표시 장치의 제조방법의 개략적인 공정 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명의 일 구현예에서, 단관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머, 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들 모두를 포함하는 (메타)아크릴레이트 올리고머; 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머; 및 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머를 포함하는 광학 접착제용 광경화성 조성물을 제공한다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 LCD TV 또는 OLED TV와 같은 대면적 화상 표시 장치에서 강화 유리와 같은 최외각의 투명 기판으로 형성되는 보호부와 화상 표시부를 접착하는 접착층을 형성할 수 있다.
통상적으로 디스플레이 등의 화상 표시 장치에서, 화상 표시부 및 보호부의 사이에 투명한 아크릴계 경화물이 점착 필름 또는 점착 시트의 형태로 개재되는데 점착 필름 또는 점착 시트를 부착하는 과정에서 기포를 완전히 제거하는 것이 어려워 단차 흡수성이 저하되고, 대면적이나 다양한 형태의 구조에 적용하는 것이 쉽지 않다.
이에, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 액상으로 형성된 뒤, 화상 표시부 및 보호부의 사이를 상기 액상의 광학 접착제용 광경화성 조성물로 채운 후 광경화시켜 접착층을 형성한다. 이와 같이, 액상으로 적용함으로써, 기포 발생을 방지하여 단차 흡수성을 향상시킬 수 있다.
액상의 접착제는 경화 시에 경화 수축을 일으키는데, 화상 표시부 및 보호부 사이에 개재되는 접착제의 경화 수축이 높은 경우에는, 화상 표시부와 보호부에 발생하는 응력이 증가하여 휨이 발생할 수 있고, 그에 따라 화상 표시부 상에 황변 현상 또는 얼룩이 발생할 우려가 있다.
?본 발명의 일 구현예에 따른 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 액상으로 적용된 후에 경화될 때 경화 수축을 크게 낮출 수 있고, 이로써 화상 표시 장치에 적용되어 휨 현상을 현저히 억제하며, 그에 따른 황변 현상 또는 얼룩을 방지하여 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 적절한 유전율을 구현하여 이를 적용한 화상 표시 장치가 향상된 터치 민감도를 갖도록 할 수 있다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물의 이점은 하기 후술하는 각 성분의 조합에 의해 극대화될 수 있다. 이하, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물의 각 성분에 대하여 상세히 설명한다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 크게 올리고머 및 모노머를 포함하며, 상기 올리고머는 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 폴리부타디엔 우레탄 올리고머를 혼합하여 포함한다.
구체적으로, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 단관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머, 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들 모두를 포함하고, 상기 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 (메타)아크릴레이트 관능기를 갖지 않는 무관능 올리고머이다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 올리고머로서 이들을 혼합하여 사용함으로써 경화 후의 적절한 경도(hardness)를 확보할 수 있고, 단차 구조가 복잡한 위치에 적용되어 우수한 단차 흡수 성능을 구현할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 화학적 구조 내에 (메타)아크릴레이트 관능기를 함유하는 것으로서, 상기 (메타)아크릴레이트 관능기는 광경화성을 갖는다. 즉, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 (메타)아크릴레이트 관능기를 통하여 광경화 시에 화학 반응을 통해 적절한 경화도를 구현하는 역할을 한다.
구체적으로, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 화학적 구조의 양 말단 중 적어도 하나에 (메타)아크릴레이트 관능기를 포함할 수 있다. 이와 같이, (메타)아크릴레이트 관능기가 올리고머의 말단에 위치함으로써 주쇄 구조에 그래프트된 경우에 비하여 경화 속도를 높일 수 있고, 경화 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머는 양 말단 중 어느 한 말단에 (메타)아크릴레이트 관능기를 1개 함유하는 화학 구조를 갖는 올리고머이며, 상기 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머는 양 말단에 각각 (메타)아크릴레이트 관능기를 함유하여 총 2개의 (메타)아크릴레이트 관능기를 갖는 올리고머이다.
상기 (메타)아크릴레이트 올리고머가 단관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함함으로써, 적절한 경화도로 경화되어 우수한 부착 성능을 나타낼 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머가 2개 초과의 관능기를 갖는 경우, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 경화되어 적절한 모듈러스를 구현하지 못하며, 과도한 경화 수축에 의해 황변 현상을 야기할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 상기 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머를 모두 포함할 수 있고, 이 경우 상기 광경화성 조성물이 경화 후에 소프트(soft)한 물성을 갖게 되고 이를 통해 전체적인 물성의 제어가 용이한 이점을 얻을 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 상기 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머만 포함할 수 있고, 이 경우에는 상기 광경화성 조성물의 경화 속도가 빠르며, 경화 이후 상대적으로 높은 접착력을 구현할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 예를 들어, 폴리부타디엔 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 에폭시 (메타)아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 즉, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 전술한 종류의 화학적 구조를 갖는 주쇄의 말단에 (메타)아크릴레이 관능기가 1개 또는 2개 포함될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 폴리부타디엔 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머와 동일 또는 유사한 화학 구조 단위를 포함하여 상용성을 향상시킬 수 있고, 굴절률 등의 물성이 저하되지 않는 범위에서 경도 조절이 용이한 이점을 얻을 수 있다.
즉, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머와 상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 모두 폴리부타디엔 유래 구조 단위를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 적절한 유전율을 구현할 수 있고, 우수한 점착력 및 적절한 점도 확보에 유리할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량(Mw)은 약 50,000 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 500 내지 약 50,000일 수 있고, 예를 들어, 약 6000 내지 약 35000일 수 있다. 이를 통해, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 적절한 점도를 확보할 수 있고, 경화 이후에도 적절히 소프트(soft)한 물성을 구현하여 우수한 점착성을 나타낼 수 있다.
상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 화학적 구조 내에 광경화성 관능기를 갖지 않으면서, 폴리부타디엔 우레탄 화학 구조를 갖는 올리고머이다.
보다 구체적으로, 상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 에스테르계 올리고머일 수 있다. 즉, 그 화학적 구조 내에 폴리부타디엔 구조, 우레탄 구조 및 에스테르 구조를 모두 포함할 수 있다. 이와 같은 화학 구조는 에폭시, 에테르 등의 다른 화학 구조를 포함하는 올리고머에 비하여 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물에 높은 점착 물성을 부여할 수 있고, 향상된 점착력을 발휘하며, 기계적 강도와 내구성을 높이는 데 유리할 수 있다.
상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 광경화성 관능기를 갖지 않으므로, 경화 시에 반응에 참여하지 않으며, 최종 경화물 내에서 올리고머의 형태를 그대로 유지하게 된다. 이로써, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 경화 후 적절한 경도를 확보할 수 있고, 가소제 등의 첨가제 사용량을 낮추어 우수한 내구성 및 점착력 확보에 유리할 수 있다.
구체적으로, 상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는, 양 말단에 히드록시기(-OH)를 갖는 폴리부타디엔계 디올(diol) 화합물 1몰 대비 디이소시아네이트 화합물을 2몰 반응시켜 우레탄 결합을 형성함으로써, 폴리부타디엔 화학 구조 및 우레탄 화학 구조를 포함하고, 양 말단에 이소시아네이트기를 갖는 중간체를 합성한 후, 다른 폴리올 화합물을 상기 중간체의 양 말단의 이소시아네이트기와 반응시켜 합성한 올리고머이다.
이때, 상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 상기 중간체의 양 말단의 이소시아네이트기와 반응시킨 폴리올 화합물로부터 유래된 구조 단위로서, 탄소수 12 내지 30의 선형 또는 분지형 알킬기를 가질 수 있다. 즉, 상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 폴리부타디엔 유래 구조 단위와 우레탄 결합을 통해 연결된 탄소수 12 내지 30의 선형 또는 분지형 알킬기를 포함할 수 있다. 상기 탄소수 범위의 알킬기를 가짐으로써 적절한 유전율을 구현할 수 있고, 경화 후 시간이 지남에 따라 황변 현상이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 탄소수 12 내지 30의 선형 또는 분지형 알킬기는 이소스테아릴기, 라우릴기, 스테아릴기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 중량평균분자량(Mw)이 약 6,000 내지 약 20,000일 수 있다. 이를 통해, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 적절한 점도를 가질 수 있고, 경화 이후 적절한 경도를 구현하여 점착력 및 내구성 측면에서 유리할 수 있다. 상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머의 중량평균분자량(Mw)이 지나치게 높은 경우에는 상기 광경화성 조성물의 경화 속도가 느려져 공정 효율상 좋지 않다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 전술한 바와 같은 올리고머와 함께 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머를 포함한다. 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 광경화성 관능기로서 (메타)아크릴레이트 관능기를 1개 갖는 모노머로서, 경화 시에 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머와 화학적으로 반응하여 적절한 경화도를 구현하는 역할을 수행한다.
이와 같이 1개의 광경화성 관능기를 갖는 모노머를 사용함으로써, 상기 단관능성 또는 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머와 상용성이 우수할 수 있고, 다관능 모노머를 사용하는 경우에 비하여 상기 광경화성 조성물이 경화되어 적절한 경도 및 점착력을 나타낼 수 있다.
상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 탄소수 1 내지 14의 선형 또는 분지형 알킬기를 갖는 알킬(메타)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 상기 탄소수 범위의 알킬기를 통하여 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 적절한 점도를 확보할 수 있고, 경화 이후에 적절한 경화도 및 경도를 구현할 수 있으며, 그 결과, 점착력 및 단차 흡수 성능의 확보에 유리할 수 있다.
예를 들어, 상기 알킬(메타)아크릴레이트는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 테트라데실(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 카르복실기 함유 (메타)아크릴레이트 모노머 또는 히드록시기 함유 (메타)아크릴레이트 모노머를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 카르복실기 또는 히드록시기를 통하여 적절한 접착력을 부여할 수 있고, 고온 고습 환경 하에서 백탄 현상을 효과적으로 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 카르복실기 또는 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 유리전이온도(Tg)가 약 -60℃ 내지 약 100℃일 수 있다. 상기 범위의 유리전이온도(Tg)를 갖는 단관능성 아크릴계 광경화성 모노머를 사용하여, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 낮은 경화 수축률을 구현할 수 있다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 상기 단관능성 또는 이관능성 올리고머를 포함하는 (메타)아크릴레이트 올리고머와 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머를 적절한 중량비로 함유함으로써 경화 이후의 경도(hardness)를 목적하는 수준으로 구현할 수 있고, 경화 수축률을 적절한 수준은로 조절하여 광학 장치 등에 적용되어 우수한 신뢰성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 대 상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머의 중량비가 약 6 : 1 내지 1 : 2일 수 있고, 예를 들어, 약 3 : 1 내지 약 1 : 2일 수 있다.
또한, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 크게 올리고머 및 모노머를 포함하며, 올리고머와 모노머의 중량비를 일정 범위로 제어함으로써 경화 수축률을 소정의 수준으로 낮출 수 있고, 단차 흡수성 및 점착성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머의 총 함량 100 중량부에 대하여, 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머를 약 20 내지 약 40 중량부 포함할 수 있다.
상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량이 지나치게 높아지면 접착력은 향상되지만 경화 수축률이 커지는 문제가 있고, 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량이 지나치게 낮아지면 경화 수축률은 낮출 수 있지만 접착력 및 경화 효율이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량을 올리고머 대비 전술한 범위로 제어하여 접착력 및 낮은 경화 수축률을 동시에 목적하는 수준으로 확보할 수 있다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 상기 범위의 함량으로 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머를 사용하여, 낮은 경화 수축률을 구현하면서도, 우수한 접착력을 구현하고자 하며, 이러한 목적에 부응하기 위해, 별도의 다관능성 가교제는 포함하지 않는 것이 좋다. 왜냐하면, 다관능성 가교제는 상기 범위의 함량으로 포함된 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머의 작용 및 효과를 방해하기 때문이다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 전술한 올리고머 및 모노머와 함께 가소제를 더 포함할 수 있다. 상기 가소제는 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 액상 형태로 화상 표시 장치에 적용될 때 적절한 점도를 확보하도록 하며, 적절한 유전율을 구현하고 과도한 경화 수축을 방지하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 상기 가소제는 화학적 구조 내에 광경화성 관능기를 포함하지 않으면서, 상기 올리고머 및 모노머와 상용성이 우수한 종류를 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 가소제는 에폭시계 가소제, 지방산 에스테르계 가소제, 폴리에스테르계 가소제, 폴리부타디엔계 가소제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머 대 상기 가소제의 중량비가 약 1:1 내지 약 1:20 일 수 있다. 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 상기 함량비로 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머와 상기 가소제를 포함함으로써, 대면적 화상 표시 장치에 적용하기 적합한 수준의 낮은 경화 수축률을 구현하면서도, 우수한 접착력을 확보할 수 있다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물 내의 가소제 함량이 지나치게 높아지게 되면, 제품에 적용된 이후 가소제가 표면으로 이동하는 이동(migration) 현상이 일어나 표면에 접착제의 찐(residual adhesive), 오물 등이 발생하여 표면 외관 및 접착 성능이 저하될 우려가 있고, 상기 가소제의 함량이 지나치게 낮아지게 되면 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물이 적절한 점도를 확보하지 못하여 최종 위치에 적용될 때 단차 흡수 성능이 저하될 우려가 있다. 따라서, 올리고머의 총 함량 100 중량부 대비 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량 범위와, 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머 대비 가소제의 중량비 범위가 동시에 만족되는 경우, 우수한 접착 성능 및 단차 흡수 성능을 동시에 확보하기 유리할 수 있다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 광 조사에 의해 경화 반응을 수행하기 위하여 광개시제를 더 포함할 수 있다.
상기 광개시제는 히드록시케톤계 화합물, 페닐글리옥실레이트계 화합물, 벤질디메틸케탈계 화합물, α-아미노케톤계 화합물, 모노아실포스핀계 화합물, 비스아실포스펜계 화합물, 포스핀옥시드계 화합물, 메탈로센계 화합물, 아이오도늄염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 광개시제를 더 포함하는 경우, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머의 총 함량 100 중량부에 대하여, 약 0 중량부 초과, 약 1중량부 이하로 포함할 수 있고, 이로써 경화 이후 광개시제의 잔류에 의한 경시 변화를 효과적으로 방지하면서, 광경화 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광학용 접착제용 광경화성 조성물은 목적하는 물성을 저하시키지 않는 범위에서 필요에 따라, 표면 윤활제, 레벨링제, 연화제, 산화 방지제, 노화 방지제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 중합 억제제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 흡수제는 예를 들어, 벤조트리아졸계, 벤조페논계, 살리실산계, 또는 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제 등을 사용할 수 있고, 상기 산화 방지제로는 예를 들어, 힌더드 페놀계, 황계, 또는 인계의 산화 방지제 등을 사용할 수 있으며, 상기 광안정제는 예를 들어, 힌더드 아민계 광안정제 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 이 기술분야에서 공지된 종류를 발명의 목적 및 용도에 따라 적절히 사용할 수 있다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 대면적 화상 표시 장치에서 대면적의 화상 표시부와 보호부를 접착하는 접착제로 사용되기 위해서 점도가 조절될 필요가 있다.
구체적으로, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물의 점도는, 약 25℃에서 약 2,000cps 내지 약 40,000cps일 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 3,000cps 내지 약 20,000cps일 수 있다. 상기 범위 내의 점도를 통하여 대면적에 적용하여도 상기 화상 표시부 및 상기 보호부의 밀착 시 넘쳐 흐르지 않으면서도 이들을 우수한 수준으로 접착시킬 수 있다.
일 구현예에서, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 액상의 무용제 타입으로 사용하여, 이로써 LCD 또는 OLED 등의 화상 표시 장치의 화상 표시부와 보호부를 접착시키는 액상 접착제로서 적용 시 효과적으로 경화 수축률을 감소시켜 황변, 황테 또는 얼룩 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다른 구현예에 따른 화상 표시 장치(100)의 개략적인 단면도를 도시한 것이다.
본 발명의 다른 구현예에서, 화상 표시부(110); 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물을 광경화시켜 형성한 접착층(130); 및 보호부(120)를 포함하는 화상 표시 장치(100)를 제공한다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
상기 화상 표시부(110)가 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD) 또는 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED)일 수 있고, 예를 들어, 상기 화상 표시부(110)의 최상부층이 편광 필름일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 보호부(120)는 유리 기판 또는, 투명 플라스틱 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 보호부(120)의 테두리에는 차광부(121)가 형성될 수 있다.
상기 접착층(130)은 상기 화상 표시부(110) 및 상기 보호부(120)의 사이에 개재되고, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물을 광경화시켜 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 화상 표시부(110)의 최상부층인 편광 필름의 상부에 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물을 도포하고, 이어서 도포된 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물 상에 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 덮어 밀착시켜 상기 화상 표시부(110) 및 상기 보호부(120) 사이의 빈 공간을 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물로 채운 이후 액상의 상태로부터 광경화시켜 상기 접착층(130)을 형성할 수 있다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물의 도포 방법은 예를 들어, 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 나이프 코팅법 및, 바 코팅법 중 하나를 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 액상의 광학 접착제용 광경화성 조성물은 약 2,000mJ/㎠ 내지 약 6,000mJ/㎠의 광량 조건으로 광경화시킬 수 있다. 상기 범위 내의 광량으로 광경화시킴으로써 상기 화상 표시부(110) 및 상기 보호부(120)를 우수한 수준으로 접착시킬 수 있으면서 경화 수축률을 낮은 수준으로 구현할 수 있다.
상기 광경화는 예를 들어, 메탈 할라이드 램프(metal halide lamp) 등을 사용하여 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광학 접착제용 광경화성 조성물의 경화 수축률은 예를 들어, 약 3.0% 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 1% 내지 약 2.5%일 수 있고, 예를 들어 약 1% 미만일 수 있다. 상기 범위 내의 낮은 경화 수축률을 가짐으로써 상기 화상 표시부(110) 및 상기 보호부(120)에 발생하는 응력을 더욱 저감시킴과 동시에 전술한 바와 같이 가소제의 함량을 감소시킬 수 있어, 우수한 표면 외관 및 장기간 균일한 접착 성능을 구현할 수 있다.
일반적으로 이러한 경화 수축률이 증가할수록 상기 화상 표시부(110) 및 상기 보호부(120)에 발생하는 응력이 증가할 수 있고, 이와 같이 응력이 증가하면 휨 현상이 발생하여 황변, 황테 또는 얼룩이 발생할 수 있다. 상기 접착층(130)은 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물로부터 형성됨으로써 이러한 문제점이 최소화되거나 실질적으로 발생하지 않으며, 이로써 대면적의 두께가 얇은 화상 표시 장치에 적용되어 우수한 물성을 구현할 수 있다.
상기 접착층(130)의 두께는 약 50㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 우수한 접착력을 구현함과 동시에 상기 화상 표시부(110) 및 상기 보호부(120) 간의 간극을 충분히 메울 수 있다.
또한, 상기 화상 표시 장치(100)은 상기 보호부(120) 등을 고정시키는 고정 지그(140)를 더 포함할 수도 있다. 상기 고정 지그(140)는 이 기술분야에서 공지된 종류를 사용할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
도 2은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 화상 표시 장치의 제조 방법의 공정 흐름도를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 또 다른 구현예는 화상 표시부 상에 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물을 도포하고, 이어서 도포된 광학 접착제용 광경화성 조성물 상에 보호부를 밀착시키는 단계(S1); 및 상기 액상의 광학용 접착 조성물을 광경화시켜 접착층을 형성하는 단계(S2);를 포함하는 화상 표시 장치의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법에서 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 액상의 무용제 타입으로 화상 표시부 상에 도포될 수 있고, 이로써, 우수한 단차 흡수 성능을 구현할 수 있다.
상기 화상 표시부, 상기 보호부 및 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물은 본 발명의 일 구현예 및 다른 구현예에서 전술한 바와 같다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
각각의 실시예 및 비교예의 경우, 중량평균분자량(Mw)이 14000인 단관능성 폴리부타디엔 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 중량평균분자량(Mw)이 14000인 이관능성 폴리부타디엔 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 중량평균분자량(Mw)이 12000이고, 탄소수 18의 이소스테아릴 알킬기를 갖는 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머, 및 라우릴아크릴레이트 모노머 (유리전이온도 -30℃)와 폴리부타디엔 가소제, 테르펜계 점착증진제, 광개시제 및 산화방지제를 각각 하기 표 1에 기재된 함량으로 혼합 및 교반하여 광학 접착제용 광경화성 조성물을 제조하였다.
실시예 [중량부] 비교예 [중량부]
1 2 3 4 5 6 7 1 2
올리
고머		 무관능 7.5 10 12 15 28 10 20 - -
1관능 - - - - - 17 20 - 20
2관능 44.5 42 40 37 24 25 12 52 32
계 52 52 52 52 52 52 52 52 52
단관능 모노머 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5
가소제 20 20 20 20 20 20 20 20 20
점착증진제 10 10 10 10 10 10 10 10 10
광개시제 1 1 1 1 1 1 1 1 1
산화방지제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
<평가>
실험예 1: 경화 수축률 평가
상기 실시예 및 상기 비교예에 따른 광학 접착제용 광경화성 조성물을 각각 LCD의 최상부층인 편광 필름 상에 도포한 후 도포된 광학용 투명 접착제용 조성물의 상부에 유리 기판을 덮고, 이어서, 메탈 할라이드 램프(Dymax, 5000 EC)를 사용하여 3000mJ/㎠으로 광경화시켜 접착층을 형성함으로써 상기 접착층을 매개로 상기 편광 필름 및 상기 유리 기판이 접착된 화상 표시 장치를 제조하였다. 상기 각각의 접착층은 두께가 200㎛였고, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광학용 투명 접착제용 조성물을 사용하여 상기와 같이 제조된 화상 표시 장치에 대하여 경화 수축률을 하기 방법으로 평가하였다. 그 결과는 표 2이 기재한 바와 같다.
<측정 방법>
25℃에서, 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물의 비중 및 이들의 광경화물의 비중을 측정하고, 이들을 하기 계산식 1에 대입하여 계산하였다:
[계산식 1]
경화 수축률(%) = (B-A)/B ×100
상기 계산식 1에서, 상기 A는 광경화 이전 조성물의 비중이고, 상기 B는 상기 광학용 투명 접착제용 조성물이 광경화되어 형성된 경화물의 비중이다. 평가 결과는 하기 표 2에 기재하였다.
실험예 2: E형 경도 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광학 접착제용 광경화성 조성물 각각에 대하여 E형 경도를 하기 방법으로 평가하였다.
이형필름 사이에 지름 2cm, 두께 6mm 테프론 틀을 놓고 각각의 광학용 투명 접착제용 조성물을 도포한다. 메탈 할라이드 램프(Dymax, 5000 EC)를 사용하여 3,000mJ/㎠ 광량으로 앞뒤에 빛을 조사한다. 테프론 틀에서 고상 점착제를 분리한 후에 상온이 되도록 식힌 후, ASKER E형 경도계로 경도를 측정한다. 평가 결과는 하기 표 2에 기재하였다.
실험예 3: 신뢰성 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광학 접착제용 광경화성 조성물을 사용하여 상기 실험예 1과 같이 제조된 화상 표시 장치에 대하여 신뢰성을 하기 방법으로 평가하였다.
<측정 방법>
상기 각각의 화상 표시 장치가 제조된 시점으로부터 60℃, 90% 상대 습도의 고온 고습에서, 적어도 240시간 동안 방치하고, 이어서 상기 각각의 화상 표시 장치를 구동시킨 후 상기 유리 기판의 테두리부를 육안으로 관측하여 황색으로 변색이 일어난 부분이 있는지 여부를 관찰하였고, 색이 황색으로 변색되어 황변 현상이 발생한 경우를 "NG"로 기재하고, 발생하지 않은 경우를 "OK"로 기재하였다. 평가 결과는 하기 표 2에 기재하였다.
??
　 경화 수축률[%] E형 경도 신뢰성
실시예 1 2.60% 20 NG
실시예 2 2.42% 17 NG
실시예 3 2.14% 14 OK
실시예 4 2.00% 11.5 OK
실시예 5 1.80% 9 OK
실시예 6 1.92% 11 OK
실시예 7 1.80% 8.5 OK
비교예 1 2.80% 32 NG
비교예 2 2.78% 18.2 NG
상기 표 2의 결과를 참조할 때, 상기 실시예 1-7의 광학 접착제용 광경화성 조성물은 경화 수숙률이 약 2.80% 미만, 예를 들어, 약 2.60% 이하, 예를 들어 약 2.15% 이하, 예를 들어, 약 1.95% 이하인 것으로서, 상기 비교예 1-2에 비하여 경화 수축률이 낮게 나타나며, 이로써 액상으로 화상 표시 장치에 적용되어 우수한 단차 흡수 성능을 나타냄과 동시에 경화 이후 화상 표시부에 얼룩을 발생시키는 등의 문제를 효과적으로 방지함을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1-7의 광학 접착제용 광경화성 조성물은 E형 경도가 30 미만, 예를 들어, 20 이하, 예를 들어, 5 내지 15, 예를 들어, 8 내지 12인 것으로서, 상기 범위의 경도를 통해 적절한 점착력 및 내구성을 함께 구현할 수 있다.
또한, 상기 실시예 1-7의 광학 접착제용 광경화성 조성물은 대체로 상기 비교예 1-2의 경우에 비하여 고온 고습 환경에서 우수한 신뢰성을 나타내는 것을 알 수 있다.
100: 화상 표시 장치
110: 화상 표시부
120: 보호부
121: 차광부
130: 접착층
140: 고정 지그

Claims (20)

  1. 단관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머, 이관능성 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들 모두를 포함하는 (메타)아크릴레이트 올리고머;
    무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머; 및
    단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머를 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는,
    폴리부타디엔 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 에폭시 (메타)아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 중량평균분자량(Mw)이 50,000 이하인
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 탄소수 12 내지 30의 선형 또는 분지형 알킬기를 갖는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머는 중량평균분자량(Mw)이 6000 내지 20,000인
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 탄소수 1 내지 14의 선형 또는 분지형 알킬기를 갖는 알킬(메타)아크릴레이트를 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 테트라데실(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 카르복실기 함유 (메타)아크릴레이트 또는 히드록시기 힘유 (메타)아크릴레이트를 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 대 상기 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머의 중량비가 6 : 1 내지 1 : 2인
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 무관능 폴리부타디엔 우레탄 올리고머의 총 함량 100 중량부에 대하여, 상기 단관능성 (메타)아크릴레이트 모노머를 20 내지 40 중량부 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    가소제를 더 포함하고,
    상기 가소제는 에폭시계 가소제, 지방산 에스테르계 가소제, 폴리에스테르계 가소제, 폴리부타디엔계 가소제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    광개시제를 더 포함하고,
    상기 광개시제는 히드록시케톤계 화합물, 페닐글리옥실레이트계 화합물, 벤
    질디메틸케탈계 화합물, α-아미노케톤계 화합물, 모노아실포스핀계 화합물, 비스아실포스펜계 화합물, 포스핀옥시드계 화합물, 메탈로센계 화합물, 아이오도늄염 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    윤활제, 레벨링제, 연화제, 산화 방지제, 노화 방지제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 중합 억제제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 첨가제를 더 포함하는
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    액상의 무용제 타입인
    광학 접착제용 광경화성 조성물.
  16. 화상 표시부; 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 광학 접착제용 광경화성 조성물의 광경화물을 포함하는 접착층; 및 보호부를 포함하는 화상 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 접착층의 두께가 50㎛ 내지 300㎛인
    화상 표시 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 화상 표시부는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD) 또는 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED)인
    화상 표시 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 보호부는 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판인
    화상 표시 장치.
  20. 화상 표시부 상에 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 광학 접착제용 광경화성 조성물을 도포하고, 이어서 도포된 상기 광학 접착제용 광경화성 조성물 상에 보호부를 밀착시키는 단계; 및
    상기 광학 접착제용 광경화성 조성물을 광경화시켜 접착층을 형성하는 단계;를 포함하는
    화상 표시 장치의 제조방법.
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