KR102052196B1 - 편광판용 접착제 조성물, 편광판 및 광학표시장치 - Google Patents

편광판용 접착제 조성물, 편광판 및 광학표시장치 Download PDF

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Abstract

에폭시계 화합물, (메트)아크릴레이트계 화합물, 및 광개시제를 포함하는 편광판용 접착제 조성물이고, 상기 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물 및 호모폴리머의 유리전이온도가 100℃ 이하인 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물을 포함하고, 상기 (메트)아크릴레이트계 화합물은 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함하고, 상기 편광판용 접착제 조성물은 식 1의 경화수축률이 10% 이하이고, 상기 편광판용 접착제 조성물은 광경화 후 유리전이온도가 110℃ 이상인 편광판용 접착제 조성물, 편광판 및 광학표시장치가 제공된다.

Description

편광판용 접착제 조성물, 편광판 및 광학표시장치{ADHESIVE COMPOSITION FOR POLARIZING PLATE, POLARIZING PLATE AND OPTICAL DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 편광판용 접착제 조성물, 편광판 및 광학표시장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 편광판용 광경화형 접착제 조성물, 편광판 및 광학표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정패널 및 액정패널의 양면에 각각 형성된 편광판을 포함한다. 편광판은 편광자 및 편광자의 양면에 각각 형성된 광학필름을 포함한다. 최근, 편광자의 일면에는 광학필름을 형성하고 편광자의 다른 일면에는 코팅층을 형성함으로써 편광판을 박형화하고 있다.
편광판용 접착제는 PVA 필름과 셀룰로오즈계 광학필름과의 접착성을 부여하기 때문에 친수성 및 수용성의 PVA 접착제가 널리 이용된다. 수계 접착제를 이용한 편광판에서는 백라이트의 열에 의해 편광판의 치수가 변하고, 그 치수 변화에 기인한 뒤틀림이 화면의 일부에 국재화(局在化)되고, 그 결과, 본래의 화면 전체가 검게 표시되어야 하는 경우에, 부분적으로 빛이 새어 버리는 소위 빛샘(얼룩)이 현저해져 버리는 문제가 있다. 그래서 수계 접착제 대신 양이온 중합성 자외선 경화형 접착제를 사용하는 것이 제안되고 있다(일본공개 2008-233874 등 참조)
양이온 중합성 자외선 경화형 접착제에서는 자외선 조사 후에 암반응(후중합)이 일어나므로, 경화물을 권취 롤 형상으로 하는 경우 보관 시 쉽게 말린다는 문제가 있다. 뿐만 아니라 양이온 중합성 자외선 경화형 접착제는, 경화시의 습도의 영향을 받기 쉬우며, 경화 상태의 편차가 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 그러므로 균일한 경화 상태를 발현시키기 위해서는 환경 습도는 물론 PVA계 편광자의 함수율을 엄격히 관리해야 할 필요가 있다.
라디칼 중합성 자외선 경화형 접착제에는 이와 같은 문제가 비교적 적다는 점에서 우수하다. 라디칼 중합성 자외선 경화형 접착제를 이용한 경우는 습열 환경 하에 장시간 폭로되면 편광 성능이 저하되기 쉬우며 절단 단부에서는 요오드나 염료로 착색된 편광자의 빛샘 현상이 발생되기 쉽다는 문제가 있다. 또한, 습열 환경하인 경우보다도 더 가혹한 조건(예를 들어, 60의 온수에 침지)에서는 편광자의 빛샘 현상이 현저하게 발생한다. 즉, 편광판의 사용 환경이 더욱 가혹지고 있는 오늘날 종래의 편광판 보다 더 우수한 내습열성을 갖는 편광판이 요망되고 있는 실정이다. 또한, 편광판 폴리비닐알코올계 필름과 플라스틱 필름을 간편하게 충분한 강도로 접착시키기 위해 (메타)아크릴계 라디칼 중합성 화합물과 양이온 중합성 화합물을 병용하는 접착성 조성물도 제안되고 있다(일본공개특허 2008-260879 등 참조).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지환족 에폭시계 화합물과 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물을 모두 포함함으로써 접착제의 경화 속도를 조절하고 경화 수축률을 낮출 수 있으며 TAC 필름, PET 필름, COP 필름에 각각에 대한 접착력이 우수한 편광판용 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 열 충격시 편광자의 크랙 발생을 차단할 수 있는 편광판용 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 편광자와 PET 필름, COP 필름, TAC 필름 각각에 대하여 고온 고습에서 방치한 후에도 접착력이 우수한 편광판용 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 도포가 용이하여 박막의 접착층을 구현할 수 있는 편광판용 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 평활성이 우수하여 적층되는 필름에 코팅 시 코팅성이 우수한 편광판용 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 편광판용 접착제 조성물은 에폭시계 화합물, (메트)아크릴레이트계 화합물, 광개시제를 포함하고, 상기 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물 및 호모폴리머의 유리전이온도가 100℃ 이하인 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물을 포함하고, 상기 (메트)아크릴레이트계 화합물은 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함하고, 상기 편광판용 접착제 조성물은 하기 식 1의 경화수축률이 10% 이하이고, 상기 편광판용 접착제 조성물은 광경화 후 유리전이온도가 110℃ 이상이 될 수 있다:
<식 1>
경화수축률 = [|(경화시키기 전 편광판용 접착제 조성물의 밀도 - 광경화시킨 후 얻은 경화물의 밀도)|/경화시키기 전 편광판용 접착제 조성물의 밀도] x 100
본 발명의 편광판은 본 발명의 편광판용 접착제 조성물로 형성된 접착층을 포함할 수 있다.
본 발명의 광학표시장치는 본 발명의 편광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 지환족 에폭시계 화합물과 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물을 모두 사용함으로써 접착제의 경화 속도를 조절하고 경화 수축률을 낮출 수 있으며 TAC 필름, PET 필름, COP 필름에 각각에 대한 접착력이 우수한 편광판용 접착제 조성물을 제공하였다.
본 발명은 열충격시 편광자의 크랙 발생을 차단할 수 있는 편광판용 접착제 조성물을 제공하였다.
본 발명은 편광자와 PET 필름, COP 필름, TAC 필름 각각에 대하여 고온 고습에서 방치한 후에도 접착력이 우수한 편광판용 접착제 조성물을 제공하였다.
본 발명은 도포가 용이하여 박막의 접착층을 구현할 수 있는 편광판용 접착제 조성물을 제공하였다.
본 발명은 평활성이 우수하여 적층되는 필름에 코팅 시 코팅성이 우수한 편광판용 접착제 조성물을 제공하였다.
이하, 본 발명을 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 구성요소를 지칭한다.
본 명세서에서 "(메트)아크릴"은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미한다.
본 명세서에서 "광학필름"은 접착층에 의해 편광자에 적층되는 것으로, 보호필름을 포함하며, 위상차가 없는 무연신 필름 또는 소정 범위의 위상차를 갖는 연신 필름을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 "호모폴리머의 유리전이온도(Tg)"는 측정 대상 단량체의 호모폴리머에 대하여 TA Instrument사의 DSC Discovery를 이용하여 측정한 유리전이온도를 의미할 수 있다. 구체적으로, 측정 대상 단량체의 호모폴리머에 대하여 20℃/분의 속도로 400℃까지 온도를 올린 후, 동일한 속도로 -80℃까지 냉각시킨 후, 10℃/분의 속도로 400℃까지 승온하였을 때의 흡열 전이 곡선을 데이터를 얻은 후, 상기 흡열 전이 곡선의 변곡점을 유리전이온도로 결정할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판용 접착제 조성물을 설명한다.
본 실시예에 따른 편광판용 접착제 조성물은 에폭시계 화합물, (메트)아크릴레이트계 화합물, 광개시제를 포함하고, 상기 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물 및 호모폴리머의 유리전이온도가 100℃ 이하인 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물을 포함하고, 상기 (메트)아크릴레이트계 화합물은 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함할 수 있다.
지환족 에폭시계 화합물은 광 에너지에 의해 개시되는 양이온에 의해 중합될 수 있다. 지환족 에폭시기는 C3 내지 C20의 지환족기가 에폭시화된 작용기, C3 내지 C20의 지환족기가 에폭시화된 작용기를 갖는 C2 내지 C20의 지환족기, 또는 C3 내지 C20의 지환족기가 에폭시화된 작용기를 갖는 C1 내지 C10의 알킬기를 의미한다. 구체적으로, 지환족 에폭시기는 에폭시시클로헥실기, 에폭시시클로펜틸기, 글리시딜기 중 하나 이상을 의미한다.
지환족 에폭시계 화합물 중 2관능 지환족 에폭시계 화합물이 사용될 수 있다. 2관능 지환족 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시기를 2개 갖는 화합물이다. 2관능 지환족 에폭시계 화합물은 호모폴리머의 유리전이온도가 높아 편광자, 접착층, 및 광학필름의 적층 구조를 지지하여 내구성을 높이고, 반응시 발생하는 수산기에 의해 화학 결합 및 우수한 젖음성으로 편광자와 광학필름 간의 계면 접착력을 높일 수 있다. 2관능 지환족 에폭시계 화합물은 호모폴리머의 유리전이온도가 150℃ 이상, 예를 들면 150℃ 내지 400℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 열 충격시 편광자의 크랙 발생을 차단할 수 있는 효과가 있을 수 있다.
일 구체예에서, 2관능 지환족 에폭시계 화합물은 에폭시시클로헥실메틸 에폭시시클로헥산카르복실레이트계, 알칸디올의 에폭시시클로헥산 카르복실레이트계, 디카르복시산의 에폭시시클로헥실메틸 에스테르계, 폴리에틸렌글리콜의 에폭시시클로헥실메틸에테르계, 알칸디올의 에폭시시클로헥실메틸 에테르계, 디에폭시트리스피로계, 디에폭시모노스피로계, 비닐시클로헥센 디에폭시드계, 에폭시시클로펜틴 에테르계, 디에폭시 트리시클로데칸계 화합물이 될 수 있다.
2관능 지환족 에폭시계 화합물은 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산 카르복실레이트, 3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸-3',4'-에폭시-6'-메틸시클로헥산카르복실레이트, 비스(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실)아디페이트, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexanecarboxylate modified epsilon-caprolactone 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 2관능 지환식 에폭시계 화합물은 상품명 CELLOXIDE 2021P(DIACEL社), CELLOXIDE 8000(DIACEL社) 등을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
지환족 에폭시계 화합물로, 1관능 지환족 에폭시계 화합물, 3관능 이상의 지환족 에폭시계 화합물을 더 사용될 수도 있다.
본 발명은 에폭시계 화합물로 지환족 에폭시계 화합물과 함께 호모폴리머의 유리전이온도(Tg)가 100℃ 이하이고 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물을 포함하여, 접착제의 반응 속도를 조절하여 피착제간의 접착력을 향상시켜 접착제 조성물의 경화 수축률을 낮출 수 있다. 구체적으로, 편광판용 접착제 조성물은 하기 식 1의 경화 수축률이 10% 이하, 예를 들면 1% 내지 9%가 될 수 있다: 상기 범위에서, 접착층과 접합되는 편광자 또는 광학필름의 변형을 막아 편광판의 편광도, 투과도 등에 대한 영향을 최소화할 수 있다:
<식 1>
경화수축률 = [|(경화시키기 전 편광판용 접착제 조성물의 밀도 - 광경화시킨 후 얻은 경화물의 밀도)|/경화시키기 전 편광판용 접착제 조성물의 밀도] x 100
상기에서, 밀도의 단위는 g/cm3이다.
수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물은 호모폴리머의 유리전이온도(Tg)가 100℃ 이하, 예를 들면 10℃ 내지 90℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 경화 후 적층체의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있을 수 있다.
수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물은 수소 첨가된 방향족기 및 에폭시기를 갖는 에폭시계 화합물을 포함할 수 있다. 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물은 에폭시기를 2개 갖는 화합물일 수 있다. 일 구체예에서, 상기 수소 첨가된 방향족기는 지환족기가 될 수 있고, 상기 에폭시기는 에폭시시클로헥실기, 에폭시시클로펜틸기, 글리시딜기 중 하나 이상이 될 수 있다. 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물은 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물 100중량부에 대하여 5중량부 내지 40중량부, 예를 들면 5중량부 내지 35중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 접착층의 접착력 및 편광판을 60℃ 및 90% 상대습도에서 1000 시간 방치 후 내구성이 저하되는 것을 막을 수 있으며, 편광판 접착제의 반응 속도를 조절할 수 있다.
예를 들면, 편광판용 접착제 조성물을 PET 필름, TAC 필름, COP 필름 각각에 도포하고 편광자를 접합하고 경화시킨 후 60℃ 및 90% 상대습도에서 1000시간 동안 방치한 후 측정한 접착력이 150gf/25mm 이상, 예를 들면 150gf/25mm 내지 1,000gf/25mm이 될 수 있다. 이때, 편광자는 60㎛ 두께의 폴리비닐알코올 필름(검화도:99.5, 중합도:2000)을 0.3% 요오드 수용액에 침지시켜 염착한 후, 연신 배율이 5.7이 되도록 연신하고, 연신된 기재필름을 3% 농도의 붕산 용액과 2% 요오드화 칼륨 수용액에 침지시켜 색상 보정을 한 후, 50℃에서 4분간 건조하여 제조된 편광자(두께 23㎛)일 수 있다. PET 필름은 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 바람직하게는 TOYOBO사(Primer 처리)의 두께 80㎛의 PET 필름이 될 수 있다. TAC 필름은 통상의 트리아세틸셀룰로스 필름 바람직하게는 KONICA사의 Zero 위상차로 두께 40㎛의 TAC 필름일 수 있다. COP 필름은 통상의 시클로올레핀폴리머 필름 바람직하게는 Zeon사의 ZEONE, 두께 52㎛의 COP 필름이 될 수 있다. 접착력은 PET 필름, TAC 필름, COP 필름 일면(Primer 미처리 필름의 경우 Corona 처리)에 접착층용 조성물을 두께 1~4㎛로 도포하고 상기 제조한 편광자를 접착시키고, UVA : 1000mJ/cm2 및 UVB : 400mW/cm2 조건하에서 광경화시켜 편광판을 제조하였다. 제조한 편광판을 길이 x 폭(100mm x 25mm)으로 절단하고, 60℃ 및 90% 상대습도에서 1000시간 동안 방치하였다. 그런 다음, 편광판 단부의 광학필름과 편광자 사이에 커터 칼끝을 삽입하고 박리한 후 광학필름과 편광자의 양끝을 UTM(TA XT Plus, Texture Technologies) 양측에 물려서 300mm/min 속도로 박리시켜 편광자와 광학필름 간의 접착력을 90° 박리 방법으로 평가하였다.
에폭시계 화합물은 1관능 방향족 에폭시계 화합물을 더 포함할 수도 있다.
1관능 방향족 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물로 인한 조성물의 점도와 반응 속도의 급격한 상승을 막을 수 있다.
1관능 방향족 에폭시계 화합물은 페닐글리시딜에테르, 크레실글리시딜에테르, 노닐페닐글리시딜에테르 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
1관능 방향족 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물 100중량부에 대하여 1중량부 내지 20중량부, 예를 들면 5중량부 내지 10중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 접착제 전체의 점도 저하, 반응 조절 및 COP 필름에 대한 접착력 향상 효과가 있을 수 있다.
에폭시계 화합물은 에폭시계 화합물과 (메트)아크릴레이트계 화합물의 총합 중 50중량% 내지 90중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시계 화합물이 brittle해지는 현상을 막아 열충격에 의한 크랙 발생을 억제하고, 재단성 저하를 막을 수 있으며, 접착제 조성물의 점도 상승을 방지하여 광학필름에 대한 젖음성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. 예를 들면, 에폭시계 화합물은 50중량% 내지 85중량%, 60중량% 내지 85중량%로 포함될 수 있다.
(메트)아크릴계 화합물은 에폭시계 화합물 및 (메트)아크릴레이트계 화합물의 총합 중 10중량% 내지 50중량%, 예를 들면, 15중량% 내지 50중량%, 15중량% 내지 40중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, TAC 필름, PET 필름 및 COP 필름에 대한 우수한 접착력 및 초기 경화도 상승 효과가 있을 수 있다.
편광판용 접착제 조성물은 (메트)아크릴레이트계 화합물로 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함함으로써 지환족 에폭시계 화합물의 함량 감소로 인한 상쇄된 경화 속도를 높이고 경화 후 유리전이온도를 높여 접착력을 높이고, 열충격시 편광자의 크랙 발생을 차단할 수 있었다. 구체적으로, 편광판용 접착제 조성물은 광경화 후 유리전이온도가 110℃ 이상, 예를 들면 110℃ 내지 180℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 열 충격시 편광자의 내크랙특성이 우수하고, 피착체의 열에 대한 변형을 줄일 수 있는 효과가 있을 수 있다. 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 편광판용 접착제 조성물의 초기 접착력도 높일 수 있다.
2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 광에너지에 의해 개시되는 라디칼에 의해 중합된다. 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 수분에 의한 경화 반응 저해가 없어 편광자 내 수분에 의한 반응 저해를 받지 않고 안정적으로 광 에너지에 의해 반응할 수 있으며, 편광자의 광학필름에 대한 접착력이 좋고 경화시 암반응할 경우 단축 효과가 있고, 경화수축이 되지 않아 접착성과 재단성이 좋을 수 있다.
구체적으로, 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 모노알킬렌글리콜 또는 폴리알킬렌글리콜 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물이 될 수 있다. 이들은 25℃에서 30cps 이하의 점도를 가져 접착제 조성물의 25℃에서의 점도를 낮춤으로써 박막의 접착층 형성에 유리할 수 있다. 또한, 이들은 호모폴리머의 유리전이온도가 30℃ 이상 예를 들면 30℃ 내지 80℃가 됨으로써 접착제 조성물 또는 접착층의 유리전이온도를 높여 열충격에 의한 편광자의 크랙 발생을 낮출 수 있다. 또한, 이들은 경화 반응 속도가 현저하게 높아서 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 트리아세틸셀룰로스 필름, 또는 시클로올레핀폴리머 필름에 대해 우수한 접착력을 나타낼 수 있다. 바람직하게는, 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 폴리알킬렌글리콜 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물이 될 수 있다. 예를 들면, 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 디(프로필렌글리콜) 디(메트)아크릴레이트, 트리(프로필렌글리콜) 디(메트)아크릴레이트, 디(에틸렌글리콜) 디(메트)아크릴레이트, 트리(에틸렌글리콜) 디(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 편광판용 접착제 조성물로 형성된 접착층을 포함하는 편광판은 열충격 하에서의 편광자의 크랙 길이가 10mm 이하, 예를 들면 0.1mm 내지 9mm, 0.1mm 내지 5mm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 열 충격에서의 편광자의 크랙 발생이 낮아서 편광판의 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 화합물은 모두 2관능 (메트)아크릴레이트일 수 있지만, 접착제 조성물의 기능에 따라 2관능 (메트)아크릴레이트 대비 다른 관능기 수의 (메트)아크릴레이트계 화합물을 더 포함할 수 있다.
일 구체예에서, (메트)아크릴레이트계 화합물은 1관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물을 더 포함할 수 있다.
1관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 호모폴리머의 유리전이온도(Tg)가 0℃ 이하가 될 수 있다. 호모폴리머의 유리전이온도가 0℃ 이하인 1관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함함으로써, 호모폴리머의 유리전이온도가 높은 에폭시계 화합물을 과량으로 포함하더라도 열충격에 의한 편광자의 크랙 발생을 막고 고온에서 적정 모듈러스를 확보하여 접착층의 brittle 해지는 현상을 막을 수 있다. 바람직하게는, 1관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 호모폴리머의 유리전이온도가 -80℃ 내지 -10℃가 될 수 있다.
1관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 (메트)아크릴레이트계 화합물의 에스테르 부위에서 소수성인 관능기를 갖는 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함할 수 있다. 소수성 관능기는 편광판용 접착제로 광학필름과 편광자를 접착시 외부의 수분에 의해 광학필름 또는 편광자에 대한 접착층의 밀착력이 저하되는 것을 막을 수 있다. 또한, 본 발명의 편광판용 접착제 조성물에 있어서, 소수성 관능기는 외부 수분에 의해 편광자와 접착층 또는 광학필름과 접착층간에 접착층 면에서 접착력의 산포가 커지는 것도 막을 수 있다. 바람직하게는, 소수성인 관능기는 탄소수 10 내지 20의 선형 또는 분지형의 알킬기, 예를 들면, 라우릴기, 이소데실기 등이 될 수 있다. 구체적으로, 1관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 라우릴(메트)아크릴레이트(호모폴리머의 유리전이온도가 -30℃), 이소데실(메트)아크릴레이트(호모폴리머의 유리전이온도가 -60℃) 등을 포함할 수 있다.
1관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물 100중량부 대비 0중량부 내지 15중량부, 예를 들면 0중량부 초과 15중량부 이하, 1중량부 내지 10중량부로 포함될 수 있다.
광개시제는 광산 발생제, 광 라디칼 개시제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
광산 발생제는 양이온과 음이온을 포함하는 오늄염(onium salt)을 사용할 수 있다. 구체적으로, 양이온은 트리페닐술포늄, 디페닐-4-(페닐티오)페닐 술포늄, 디페닐-4-티오페녹시페닐술포늄 등의 트리아릴술포늄, 비스[4-(디페닐술포니오)페닐]술피드 등을 들 수 있다. 구체적으로, 음이온은 헥사플루오로포스페이트(PF6 -), 테트라플루오로보레이트(BF4 -), 헥사플루오로안티모네이트(SbF6 -), 헥사플루오로아르세네이트(AsF6 -), 헥사클로로안티모네이트(SbCl6 -) 등을 들 수 있다.
광산 발생제는 에폭시계 화합물과 (메트)아크릴레이트계 화합물의 총합 100중량부에 대해 0.1중량부 내지 10중량부, 예를 들면 1중량부 내지 6중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시계 화합물이 충분히 경화될 수 있고, 접착력 저하 현상이 발생되지 않으며, 잔량의 광산 발생제가 남아서 접착층의 투명도가 저하되거나 광산 발생제의 블리드 아웃을 막을 수 있다.
광 라디칼 개시제는 광산 발생제와 함께 사용시 접착층의 색좌표 bs 값이 낮아지게 하고, (메트)아크릴레이트계 화합물을 경화시킬 수 있다. 광개시제는 광 당업자에게 통상적으로 알려진 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 광개시제는 인계, 트리아진계, 아세토페논계, 벤조페논계, 벤조인계, 옥심계 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 본 발명의 편광판용 접착제 조성물로 형성된 접착층을 포함하는 편광판은 색좌표 bs 값이 3 이하, 예를 들면 0 내지 2.8이 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판을 광학표시장치 사용 시 노란색이 시인되지 않아 시감이 우수하다.
광 라디칼 개시제는 에폭시계 화합물과 (메트)아크릴레이트계 화합물의 총합 100중량부에 대해 0.1중량부 내지 10중량부, 예를 들면 1중량부 내지 7중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, (메트)아크릴레이트계 화합물이 충분히 경화될 수 있고, 잔량의 광 라디칼 개시제가 남아서 접착층의 투명도가 저하되거나 광 라디칼 개시제의 블리드 아웃을 막을 수 있다.
편광판용 접착제 조성물은 용제를 포함할 수도 있지만, 용제를 포함하지 않는 무용제형 접착제 조성물이 될 수 있다. 무용제형 접착제 조성물을 사용함으로써 광학필름에 대한 영향을 최소화할 수 있다.
편광판용 접착제 조성물은 산화방지제, 부착 증진제, 대전방지제, 레벨링제, 소포제, UV 흡수제 등의 통상의 첨가제를 더 포함함으로써, 첨가제의 효과를 낼 수도 있다.
편광판용 접착제 조성물은 25℃에서의 점도가 20cps 내지 100cps가 될 수 있다. 상기 범위에서, 접착제 조성물의 도포가 용이할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 설명한다.
편광판은 편광자, 편광자의 적어도 일면에 형성된 광학필름을 포함하고, 광학필름은 본 발명의 편광판용 접착제 조성물에 의해 형성된 접착층에 의해 편광자에 접착될 수 있다.
편광자는 편광판으로 입사되는 외광을 편광시킬 수 있다. 편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름으로 제조된 편광자를 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름에 요오드, 이색성 염료 중 하나 이상이 흡착된 폴리비닐알콜계 편광자가 될 수 있다. 다른 구체예에서, 편광자는 폴리비닐알콜계 수지 필름을 탈수시켜 제조된 폴리엔계 편광자가 될 수 있다. 편광자는 두께가 5㎛ 내지 100㎛, 구체적으로 5㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
광학필름은 편광자의 일면 또는 양면에 형성되어 편광자를 보호할 수 있다.
광학필름은 트리아세틸셀룰로스(TAC) 등의 셀룰로스계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지, 비정성 환상 폴리올레핀(cyclic olefin polymer, COP) 등을 포함하는 고리형 폴리올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 비환형-폴리올레핀계 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트 수지 등을 포함하는 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지 중 하나 이상을 포함하는 필름일 수 있다. 광학필름은 두께가 5㎛ 내지 200㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 150㎛, 더 구체적으로 50㎛ 내지 120㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 광학필름은 PET 필름, COP 필름, 또는 TAC 필름이 될 수 있다.
본 발명의 편광판용 접착제 조성물은 광경화형 조성물이다. 따라서, 광학필름에 도포하고 편광자를 라미네이트하고 광경화시켜 접착층을 형성한다. 접착층의 두께는 0.5㎛ 내지 10㎛, 예를 들면 1㎛ 내지 10㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 편광판에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학표시장치는 본 발명의 실시예들에 따른 편광판을 포함할 수 있다. 광학표시장치는 본 발명의 편광판용 접착제 조성물로 형성된 접착층을 포함할 수 있다. 광학표시장치는 액정표시장치가 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다.
이하, 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다
①2관능 지환족 에폭시계 화합물: cycloaliphatic diepoxide, CELLOXIDE 2021P, Daicel사
②2관능 지환족 에폭시계 화합물: cycloaliphatic diepoxide, CELLOXIDE 8000, Daicel사
③1관능 방향족 에폭시계 화합물: 페닐글리시딜에테르, EX-141, Nagase사
④수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물: 1,4-시클로헥산 디메탄올 디글리시딜에테르, EX-216L, Nagase)
⑤2관능 (메트)아크릴레이트계 화합물: 트리(프로필렌글리콜) 디아크릴레이트, M-220, 미원스페셜티케미컬사
⑥2관능 (메트)아크릴레이트계 화합물: 디(프로필렌글리콜) 디아크릴레이트, M-222, 미원스페셜티케미컬사
⑦3관능 (메트)아크릴레이트계 화합물: M-301, 미원스페셜티케미칼사
⑧1관능 (메트)아크릴레이트계 화합물: M-181, 미원스페셜티케미칼사
⑨광산 발생제: 디페닐-4-(페닐티오)페닐 술포늄 헥사플루오로포스페이트, CPI-100P, San-Apro사
⑩광산 발생제: 요오드늄, (4-메틸페닐)[4-(2-메틸프로필)페닐]-헥사플루오로포스페이트, Irgacure 250, BASF사
⑪광 라디칼 개시제: 1-히드록시-시클로헥실페닐케톤, Irgacure-184, BASF사.
⑫광증감제: 2,4-디에틸티오크산톤(DETX-S, Nipponkayaku사)
실시예 1
2관능 지환족 에폭시계 화합물 70중량부, 1관능 방향족 에폭시계 화합물 5중량부, 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물 5중량부, 2관능 (메트)아크릴레이트계 화합물 20중량부, 광산 발생제 2중량부, 광 라디칼 개시제 1중량부를 배합하여 접착층용 조성물을 제조하였다.
실시예 2 내지 실시예 3
실시예 1에서, 2관능 지환족 에폭시계 화합물, 1관능 방향족 에폭시계 화합물, 2관능 (메트)아크릴레이트계 화합물, 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물, 광산 발생제, 광 라디칼 개시제의 종류 또는 함량을 하기 표 1(단위:중량부)과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 접착층용 조성물을 제조하였다.
비교예 1 내지 비교예 6
실시예 1에서, 2관능 지환족 에폭시계 화합물, 1관능 방향족 에폭시계 화합물, 2관능 (메트)아크릴레이트계 화합물, 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물, 광산 발생제, 광 라디칼 개시제, 광증감제의 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 접착층용 조성물을 제조하였다.

에폭시계 (메트)아크릴레이트계 광산발생제 광라디칼개시제 광증감제
실시예 1 70 - 5 5 20 - - - 2 - 1 -
실시예 2 60 - 5 20 - 15 - - 2 - 1 -
실시예 3 - 65 5 10 20 - - - 2 - 1 -
비교예 1 95 - - - 5 - - - 2 - 1 -
비교예 2 70 - 30 - - - - - 2 - 1 -
비교예 3 50 - - - 50 - - - 2 - 1 -
비교예 4 70 - - - 30 - - - - 2 - 1
비교예 5 70 - 5 5 - - 20 - 2 - 1 -
비교예 6 70 - 5 5 - - - 20 2 - 1 -
실시예와 비교예의 접착층용 조성물에 대해 하기 표 2의 물성을 평가하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1)접착력: 60㎛ 두께의 폴리비닐알코올 필름(검화도:99.5, 중합도:2000)을 0.3% 요오드 수용액에 침지시켜 염착한 후, 연신 배율이 5.7이 되도록 연신하였다. 이어서 연신된 기재필름을 3% 농도의 붕산 용액과 2% 요오드화 칼륨 수용액에 침지시켜 색상 보정을 한 후, 50℃에서 4분간 건조하여 편광자(두께 23㎛)를 제조하였다.
PET 필름(TOYOBO사(Primer 처리됨) 두께:80㎛)을 편광자 보호필름으로 사용하였다. COP 필름(Zeon사의 ZEONE, 두께:52㎛) 일면을 250mJ/cm2으로 코로나처리하고 편광자 보호필름으로 사용하였다. 상기 필름 각각에 접착층용 조성물을 두께 2㎛로 도포하고 상기 제조한 편광자를 접착시키고, 온도 22℃ ~ 25℃, 습도 20% ~ 60% 환경에서 합지하여 Metal halide lamp 400mW/cm2, 1000mJ/cm2 조건으로 광경화시켜 편광판을 제조하였다.
제조한 편광판을 길이 x 폭(100mm x 25mm)으로 절단하고, 편광판 단부의 광학필름과 편광자 사이에 커터 칼끝을 삽입하였다. 칼끝이 광학필름과 편광자 사이에 들어가지 않는 것을 ◎, 칼끝이 조금 들어간 것은 ○, 칼끝이 조금 들어갔지만 일정한 강도가 있어 도중에 광학필름이 찢어진 것을 △, 칼끝이 용이하게 들어간 것을 ×로 평가하였다.
(2)내크랙성: 편광판의 열충격 하에서의 내크랙성을 평가하였다. (1)과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 길이x폭(50㎜ x 50㎜)의 편광판을 유리판에 라미네이션시켜 시료를 준비하였다. 시료를 -40℃에서 30분 방치하고 -40℃에서 85℃로 승온시키고, 85℃에서 30분 방치하는 것을 1cycle로 하여 200cycle 수행하여 열충격을 주었다. 시료를 형광등 아래의 반사 모드 및 Back Light 모드에서 편광자의 MD로 크랙이 발생하였는지 여부를 육안으로 확인하였다. 발생한 크랙 중 최대 길이를 평가하였다.
(3)광 특성: (1)과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 편광판을 길이 x 세로 (3cm x 3cm)로 절단하고, PET 필름 면이 V-7100의 광이 발사하는 면을 향하게 하고 파장 380nm 내지 780nm에서 bs값을 측정하였다.
(4)재단성: (1)과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다. 편광판을 커터날을 사용하여 가로x세로(500mm×500mm)의 크기로 광학필름 측으로부터 펀칭하였다. 펀칭된 편광판 4면의 끝부분 박리 상태를 육안으로 관찰하였다. 광학필름이 박리되지 않은 것을 ◎, 광학필름이 1mm 이하 박리된 것을 ○, 광학필름이 1mm 초과 2mm 이하 박리된 것을 △, 광학필름이 2mm 초과로 박리된 것을 X로 평가하였다.
(5)경화수축률: 실시예와 비교예의 액상의 편광판용 접착제 조성물에 대해 경화시키기 전 밀도를 측정한다. 접착제 조성물을 PET 이형 필름 위에 200㎛ 두께로 코팅하고 3000mJ/cm2으로 경화시킨 후 200㎛ 두께를 갖는 접착층을 형성한다. 이형 필름을 제거하고, 200㎛ 두께의 접착층에 대해 밀도를 측정한다. 밀도는 디지털 비중계 DME-220E(Shinko사)로 25℃에서 측정한다. 하기 식 1에 따라 경화수축율을 계산한다.
<식 1>
경화수축률 = [|(경화시키기 전 편광판용 접착제 조성물의 밀도 - 광경화시킨 후 얻은 경화물의 밀도)|/경화시키기 전 편광판용 접착제 조성물의 밀도] x 100
(6)유리전이온도: (5)와 동일한 방법으로 접착층을 형성하였다. 접착층에 대하여 DMA Q800(TA Instrument)을 이용하여 측정하였다. DMA Data 상에서의 tan δ MAX가 나오는 값으로 확인한다.

접착력 내크랙성
(mm)
광특성
재단성
경화수축률(%)
유리전이온도(℃)
PET 필름 COP 필름
실시예 1 2.5 2.5 3.9 120
실시예 2 1.5 2.5 4.2 122
실시예 3 2.2 2.6 5.1 166
비교예 1 × 8.8 2.5 × 3.3 160
비교예 2 × × 22.6 2.0 × 3.2 155
비교예 3 × × 28.5 2.3 × 13.8 81
비교예 4 2.5 4.6 12.2 118
비교예 5 × 10.0 2.7 10.2 133
비교예 6 × 3.8 2.6 10.1 130
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 편광판용 접착제 조성물은 경화 수축률을 낮출 수 있으며 필름에 대한 접착력이 우수하고 열 충격시 편광자의 크랙 발생을 차단할 수 있다. 또한, 본 발명의 편광판용 접착제 조성물은 광 경화 후 유리전이온도가 높아서 내 크랙성이 우수하고, 경화수축률이 낮은 효과가 있을 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (15)

  1. 에폭시계 화합물, (메트)아크릴레이트계 화합물, 및 광개시제를 포함하는 편광판용 접착제 조성물이고,
    상기 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물 및 호모폴리머의 유리전이온도가 100℃ 이하인 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물을 포함하고,
    상기 (메트)아크릴레이트계 화합물은 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함하고,
    상기 편광판용 접착제 조성물은 하기 식 1의 경화수축률이 10% 이하이고,
    상기 편광판용 접착제 조성물은 광경화 후 유리전이온도가 110℃ 이상이고,
    <식 1>
    경화수축률 = [|(경화시키기 전 편광판용 접착제 조성물의 밀도 - 광경화시킨 후 얻은 경화물의 밀도)|/경화시키기 전 편광판용 접착제 조성물의 밀도] x 100,
    상기 에폭시계 화합물은 1관능 방향족 에폭시계 화합물을 더 포함하고,
    상기 1관능 방향족 에폭시계 화합물은 상기 지환족 에폭시계 화합물 100중량부에 대하여 1중량부 내지 20중량부로 포함되는 것인, 편광판용 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지환족 에폭시계 화합물은 2관능 지환족 에폭시계 화합물을 포함하는, 편광판용 접착제 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물은 1,4-시클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르를 포함하는 편광판용 접착제 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에폭시계 화합물 50중량% 내지 90중량%, 상기 (메트)아크릴레이트계 화합물 10중량% 내지 50중량%로 포함되는, 편광판용 접착제 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수소 첨가된 방향족 에폭시계 화합물은 상기 지환족 에폭시계 화합물 100중량부에 대하여 5중량부 내지 40중량부로 포함되는, 편광판용 접착제 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 편광판용 접착제 조성물을 PET 필름, TAC 필름, COP 필름 각각에 도포하고 편광자를 접합하고 경화시킨 후 60℃ 및 90% 상대습도에서 1000시간 동안 방치한 후 측정한 접착력이 150gf/25mm 이상인 편광판용 접착제 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 모노알킬렌글리콜 또는 폴리알킬렌글리콜 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함하는, 편광판용 접착제 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 디(프로필렌글리콜) 디(메트)아크릴레이트, 트리(프로필렌글리콜) 디(메트)아크릴레이트, 디(에틸렌글리콜) 디(메트)아크릴레이트, 트리(에틸렌글리콜) 디(메트)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함하는, 편광판용 접착제 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 화합물은 1관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물을 더 포함하는, 편광판용 접착제 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 1관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물은 상기 2관능성 (메트)아크릴레이트계 화합물 100중량부 대비 0중량부 초과 15중량부 이하로 포함되는, 편광판용 접착제 조성물.
  13. 편광자, 상기 편광자의 적어도 일면에 형성된 광학필름을 포함하고,
    상기 광학필름은 제1항 내지 제6항, 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항의 편광판용 접착제 조성물에 의해 형성된 접착층에 의해 적층된 편광판.
  14. 제13항에 있어서, 상기 편광판은 색좌표 bs 값이 3 이하인, 편광판.
  15. 제13항의 편광판을 포함하는 광학표시장치.
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