KR20050103387A

KR20050103387A - 아크릴계 점착 조성물 및 이의 용도

Info

Publication number: KR20050103387A
Application number: KR1020040028655A
Authority: KR
Inventors: 임경율; 김용운; 신진택
Original assignee: 주식회사 에이스 디지텍
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2005-10-31
Also published as: KR100587496B1

Abstract

본 발명은 편광판용 아크릴계 점착 조성물 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크릴계 모노머들을 저온 개시제를 이용하여 30 내지 50 ℃의 저온에서 중합하여, 수평균 분자량이 2,000,000∼2,500,000이고, Tg가 -40 ℃ 이하인 아크릴계 고분자를 제조하고, 상기 얻어진 아크릴계 고분자와 이소시아네이트 또는 에폭시계 경화제 및 실란 커플링제를 포함하여 제조되는 아크릴계 점착 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 아크릴계 점착 조성물은 우수한 응집력으로 인해 눌림 특성이 향상되고 결여성 또는 필-오프(peel-off)가 적어 편광판을 이용한 표시 장치에 부착되는 점착제로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

아크릴계 점착 조성물 및 이의 용도{COMPOSITION OF ADHESION CONTAINING ACRYLATES RESIN AND THE USE OF ITS}

본 발명은 저온 개시제를 이용하여 제조되는 아크릴계 고분자를 포함하는 점착 조성물 및 상기 조성물을 편광판의 점착제로 적용하는 용도에 관한 것이다.

액정 표시 장치(LIQUID CRYSTAL DISPLAY, LCD)는 한 쌍의 투명 기판 사이에 액정셀(LIQUID CELL)이 위치하고, 상기 투명 기판 내측으로 액정을 배향하기 위한 배향층을 형성하고, 외측에 편광판을 구비하고 있다.

일반적으로 상기 표시 장치에 사용되는 편광판은 요오드계 화합물 또는 이색성 편광 물질을 포함하는 기재 필름(BASE FILM)과, 상기 기재 필름을 보호하기 위한 투명 보호 필름으로 구성된다.

구체적으로, 상기 편광판은 폴리비닐알코올 필름에 요오드계 또는 이색성 편광 물질을 함유시킨 후 연신하여 기재 필름을 제조하고, 상기 기재 필름 양측에 트리아세테이트 셀룰로오즈(triacetate cellulose, TAC 필름) 투명 보호 필름을 합지한다.

상기 투명 보호 필름의 일측 면에 액정셀 등의 광학 부품에 접착하기 위한 점착제를 도포하여 점착층을 형성하고, 상기 점착층의 일측 면에 이형 필름을 부착하여 일정 크기의 쉬트로 적재하거나 롤 또는 드럼 형태의 지지체에 권취한 후 숙성시킨다. 이때, 상기 편광판의 점착층이 형성된 반대쪽 면에는 통상 표면 보호 필름이 형성되어 있다.

이러한 구조의 편광판을 액정셀에 첨부하는 경우에는 먼저, 상기 이형 필름을 벗기고 노출된 점착층을 개제해서 액정셀에 첨부한 뒤 반대측에 위치한 표면 보호 필름을 박리함으로써 수행한다.

이때, 점착제를 도포한 편광판의 숙성 공정에서 쉬트 적재 및 롤 또는 드럼 권취시 편광판에 인가되는 압력 또는 무게에 의해 상기 점착층에 눌림 자국이 발생하거나, 상기 편광판 사이에 존재하는 이물질로 인한 눌림 자국이 발생하여 상기 편광판 및 표시 장치의 불량률이 증가하게 된다. 이러한 눌림 자국은 점착제의 응집력에 관련하는 바, 이러한 문제점을 해결하기 위해 점착제의 조성 및 제조 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

공지된 바에 따르면, 상기 점착제로 아크릴계 고분자, 실리콘계 고분자, 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에테르(polyether) 단독 및 이들의 공중합체가 사용되고 있으며, 그중 응집력 및 투명성 등이 우수한 아크릴계 고분자가 가장 널리 사용되고 있다.

상기 점착제를 편광판에 도입하기 위해서는 응집력 이외에 여러 가지 특성을 만족시켜야 한다. 구체적으로, 상기 표시 장치 또는 편광판이 고온 분위기에 노출되더라도 상기 편광판의 광 투과율이나 위상차 등의 광학 특성을 저해하지 않도록 광학 기능 유지성이 우수하여야 한다.

그리고, 편광판을 소정 크기의 표시 장치 제작 시 절단 공정 후에도 상기 점착제가 깨끗하게 절단되는 결여성이 우수하여야 한다. 만약, 이러한 결여성이 부족하게 되면 절단되는 점착제의 일부가 표시 장치의 투명 기판 등에 부착되어 오염을 발생하는 등의 문제가 발생한다.

이외에도, 편광판을 표시 장치의 투명 기판에 부착한 이후 다양한 외부 조건, 일예로 고온, 고습 및 건열 등에서도 편광판의 박리 또는 기포 등의 발생하지 않아야 한다.

전술한 바의 다양한 요건을 만족시키기 위해 상기 열거된 점착제에 가교제, 난연제 및 가소제 등의 각종 첨가제를 포함시켜 점착제를 제조하고 있으나, 아직까지 뚜렷하게 상기한 요건을 만족시킬만한 점착제의 제조 방법을 제시하고 있지 못하는 실정이다. 더욱이 최근에 사용되고 있는 편광판은 표시 장치의 기능을 향상시키고, 상기 표시 장치 조립시 효율을 증대시키고 품질 변화를 방지할 목적으로 상기 필름들 외에 위상차 필름, 유기·무기 코팅 필름 및 액정 코팅 필름과 같은 다양한 기능성 필름을 더욱 구비하고 있어, 이에 따른 새로운 점착제의 제안이 시급하다.

이와 더불어, 상기 점착제의 선두 주자로서 가장 널리 사용되고 있는 아크릴계 고분자에 대한 연구 또한 진행되고 있는 바, 상기 아크릴계 고분자의 조성, 분자량, 중합도 등이 점착제의 응집력 및 결여 특성 등과 같은 최종 물성에 직접적으로 관련하고 있어 이러한 아크릴계 고분자의 제조 방법 또한 관심이 집중되고 있다.

공지된 바의 아크릴계 고분자는 점착제로서의 응집력 및 결여성을 부여하기 위해 일반적으로 수십??수백만의 높은 분자량을 갖도록 제조하는 것이 바람직하다.

일반적으로 아크릴계 고분자는 제조시 발열 반응의 제어 및 최종 중합물의 높은 점도 등과 같은 문제점으로 인해 통상 용액 중합으로 생산된다. 그러나, 실제 아크릴계 고분자의 제조 공정 시 고분자량의 중합물를 얻기 위해서는 용매 대비 아크릴계 단량체의 사용량을 늘이거나, 개시제의 함량을 낮추어 장시간 동안 반응을 수행하여야 한다.

이때, 개시제로 일반적으로 사용되는 아조비스이소부티로니트릴(2,2'-Azobis(isobutyronitrile), AIBN) 또는 벤조일퍼옥사이드(Benzoylperoxide, BPO) 등은 라디칼 상태로 전환하는 개시제의 분해 온도가 최소 50 ℃ 이상이고, 안정적인 개시 반응과 반응 속도에 의한 상업적 생산성을 고려할 때 통상 60 ~ 70 ℃의 범위에서 반응이 진행되는 바, 전술한 바와 같이 고분자량의 중합물을 얻기 위해 장시간 동안 반응을 수행하는 경우 급격한 일어나는 발열 반응을 제어하기 어려워진다.

따라서, 편광판의 점착제로서 아크릴계 점착 조성물을 도입하기 위해서는 상기 아크릴계 고분자의 제조방법에 대한 제안이 먼저 실행되어야 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 저온에서 중합 반응을 수행하여 얻어지는 아크릴계 고분자를 포함하고, 응집력 및 결여성이 우수한 아크릴계 점착 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 아크릴계 점착 조성물로 제조되어 고용량 롤 권취 및 고적층 시 눌림 특성 및 고온 결여성이 개선되어 편광판의 점착제로 유용하게 사용될 수 있는 용도를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

수평균 분자량(Mn)이 2,000,000∼2,500,000 이고, Tg가 -40 ℃ 이하인 아크릴계 고분자 100 중량부에 대하여, 이소시아네이트계 또는 에폭시계 경화제 0.5∼1.0 중량부 및 실란 커플링제 0.5∼5.0 중량부를 포함하는 아크릴계 점착 조성물을 제공한다. 이때, 상기 아크릴계 고분자는 3.0∼5.0의 분산도를 가지는 것이 바람직하다.

상기 아크릴계 고분자는 아크릴계 단량체 100 중량부에 대해 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile, ADMVN) 저온 개시제 0.01∼.0 중량부를 첨가하여 30∼50 ℃에서 중합 반응을 수행하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 아크릴계 점착 조성물을 이용하여 표시 장치의 편광판의 적어도 한쪽 면에 층을 형성한 점착제를 제공한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 아크릴계 점착 조성물은 아크릴계 고분자, 경화제 및 실란 커플링제를 포함하고, 표시 장치의 편광판의 적어도 한쪽 면에 필름 형태의 점착층을 형성하여 눌림 특성 및 고온 결여성이 매우 우수하고 필-오프 현상이 발생하지 않아 표시 장치의 품질을 증가시킬 뿐만 아니라 편광판의 불량률을 낮춘다.

본 발명에 따른 아크릴계 점착 조성물의 제 1 성분인 아크릴계 고분자는 상기 점착 조성물에 대해 응집력, 점착성 및 결여성을 부여할 뿐만 아니라 투명성, 내후성 및 내열성이 우수하여 표시 장치의 편광판에 바람직하게 적용할 수 있다.

특히, 상기 응집력은 표시 장치의 품질에 직접적으로 관여하는 것으로, 만약 점착 조성물의 응집력이 낮게 되면 편광판 사이의 이물로 인해 눌림 자국이 남게 되거나, 상기 편광판 자체 무게에 의해 눌린 자국이 점착제(또는 점착층)에 발생하여 표시 장치의 구동 시 치명적인 결점으로 작용하게 된다. 또한, 편광판을 소정 크기로 절단하는 경우 상기 편광판의 일측 면에 위치한 점착제가 깨끗하게 절단되는 결여 특성이 있어야 하는 데, 이때 상기 결여성이 낮게 되면 편광판을 표시 장치의 유리 기판에 부착시키는 공정에서 유리를 오염시킨다.

이에, 본 발명에서는 편광판에 적용되는 점착층이 적절한 수준의 응집력 및 결여 특성 등을 갖도록 수평균 분자량이 2,000,000∼2,500,000이고, 분산도가 3.0∼5.0이고, Tg(유리전이온도)가 -40 ℃ 이하인 아크릴계 고분자를 사용한다.

상기 아크릴계 고분자는 알킬 아크릴계 모노머를 중합하여 이루어지며, 일예로, 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 메틸 아크릴레이트(ethyl methyl acrylate), 프로필 아크릴레이트(propyl acrylate) 및 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate) 등의 알킬 아크릴레이트 모노머와.

메타크릴레이트(methacrylate), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate) 및 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate) 등의 알킬 메타크릴레이트 모노머로 이루어진 그룹 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 중합을 수행한다.

또한, 본 발명에서는 상기 알킬 아크릴계 고분자의 응집성 및 점착성을 증가시키고 가교 반응성을 부여하기 위해, 상기 알킬 아크릴계 모노머 100 중량부에 대해 하이드록시기 또는 카르복실기의 관능기를 포함하는 아크릴계 공중합 모노머를 0.5∼10 중량부로 혼합하여 중합 공정을 수행한다.

사용 가능한 아크릴계 공중합 모노머는 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(methacrylic acid), 이타콘산(itacoic acid), 말레인산(maleic acid), 카르복시 에틸 아크릴레이트(carboxy ethyl acrylate) 및 카르복시 펜틸 아크릴레이트(carboxy pentyl acrylate)과 같은 카르복실기가 함유된 아크릴계 모노머와, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트(2-hydroxy ethyl acrylate), 2-히드록시프로필 아크릴레이트(2-hydroxypropyl acrylate), 모노 글리세릴 아크릴레이트(mono glyceryl acrylate), 2-히드록시 메타크릴레이트(2-hydroxy methaxrylate) 및 히드록시 프로필 메타크릴레이트(hydroxy propyl methacrylate) 등의 하이드록시가 함유된 아크릴계 모노머 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 아크릴계 고분자의 제조는 여러 가지 방법이 채택될 수 있으며, 일예로 용액 중합법(solution polymerization), 유화 중합법(emulsion polymerization), 괴상 중합법(bulk polymerization) 및 현탁 중합법(suspension polymerization) 중에서 적절히 선택되어 이용될 수 있다.

일예로, 용액 중합법을 이용한 본 발명의 아크릴계 고분자의 제조는 교반 장치가 설치된 반응기 내에 아크릴계 단량체와 개시제를 첨가하고, 상기 교반 장치를 이용하여 반응기 내 조성물을 완전 혼합한 다음 열을 가하여 4 내지 15 시간, 바람직하기로 8 내지 15 시간 동안 중합 반응을 수행한다

특히, 본 발명에서는 개시제로서 50 ℃ 이하, 바람직하기로 30∼50 ℃의 저온에서 중합 반응을 개시시킬 수 있는 저온 개시제인 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), ADMVN)을 사용한다.

상기 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 저온 개시제는 부가 중합의 개시제로 많이 사용되는 기존의 아조비스이소부티로니트릴(AIBN)이나 벤조일 퍼옥사이드(BPO) 등에 비하여 상대적으로 낮은 개시 온도에서 분해되어, 아크릴계 모노머의 중합 반응을 개시하게 된다. 이에, 본 발명에서와 같이 2,000,000 이상의 높은 분자량의 고분자를 제조하는 데 장시간의 중합 반응이 요구되는 것을 고려하여 볼 때, 상기와 같은 낮은 개시 온도는 중합 반응의 조절이 용이하고, 중합에 따른 갑작스런 발열 반응을 제어할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 저온 개시제는 알킬 아크릴계 모노머 100 중량부에 대하여 0.01∼1.0 중량부로 혼합하여 사용한다. 이러한 저온 개시제의 함량(농도)은 최종 얻어지는 아크릴계 고분자의 분자량(중합도)에 관여하는 바, 일예로, 과량의 저온 개시제의 사용은 개시 반응을 수행하는 아크릴계 모노머가 다량 발생함에 따라 얻어지는 아크릴계 고분자의 분자량이 낮아지게 되므로, 상기 제한된 범위 내에서 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 필요에 따라, 상기 아크릴계 고분자의 중합 반응 시 반응의 종료를 위해 분자량 조절제 또는 연쇄 이동제(chain-transfer)를 사용한다. 일예로, 프로필 머캅탄(propyl mercaptan), 부틸 머캅탄(butyl mercaptan) 등의 알킬 머캅탄(alkyl mercaptan)과, 페닐 머캅탄(phenyl mercaptan) 및 티오크레졸(thio-cresol) 등의 방향족 머캅탄(aromatic mercaptan)과, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol), 펜타에리트리톨(pentaerythritol) 및 솔비톨(sorbitol) 등의 다가 알콜을 사용하며, 이 분야의 숙련된 기술자에 의해 적절한 함량으로 사용될 수 있다.

전술한 바의 아크릴계 고분자가 적절한 분자량 및 Tg를 가져 편광판에 점착층으로서 바람직하게 도입하고 쉬트 또는 필름 형태로 제조하기 위하여, 본 발명에서는 아크릴계 점착 조성물의 제 2 성분으로 분자간 가교 결합을 수행할 수 있도록 경화제를 아크릴계 고분자 100 중량부에 대하여 0.5∼1.0 중량부로 사용한다.

특히, 이러한 경화제는 아크릴계 고분자의 중합 과정에서 분자량 또는 사슬 구조를 제어하기 위해 사용되는 첨가제로 인해 발생하는 상 분리 현상 등을 효과적으로 억제할 수 있다.

상기 경화제는 상기 아크릴계 고분자에 존재하는 관능기의 형태에 따라 적절히 선택 및 사용될 수 있으며, 바람직하기로 이소시아네이트 화합물 및 에폭시 화합물이 사용될 수 있다.

사용 가능한 이소시아네트 화합물로는 디페닐메탄 이소시아네이트(diphenylmethane isocyanate), 자이렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate) 등 방향족 디이오시아네이트 화합물(aromatic diisocyanates), 헥사메틸디이소시아네이트(hexamethyl diisocyanate) 등의 지방족 디이소시아네이트 화합물(aliphatic diisocyanate) 등을 들 수 있다.

또한 상기 에폭시 화합물로는 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether) 및 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르(trimethylol propane triglycidyl ether) 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 아크릴계 점착 조성물의 제 3 성분으로 실란 커플링제를 사용한다. 상기 실란 커플링제는 습열 조건 하에서도 액정셀(유리)에 대한 점착성이 향상되고 편광판 또는 위상차판이 뜨거나 벗겨지는 등의 현상을 억제하는 바, 본 발명에서는 아크릴계 고분자 100 중량부에 대하여 0.5∼5.0 중량부로 사용한다.사용한다.

사용 가능한 실란 커플링제는 분자 내에 알콕시 실릴기(alkoxy silyl group)를 적어도 1개 가지는 화합물로 점착제 성분과 상용성이 양호하고 광 투과성이 우수한 것이 바람직하며, 일예로, 비닐트리에톡시 실란(vinyl-triethoxy silane), 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란(vinyl tris(2-methoxyethoxy)silane), 3-메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(3-methacryloxypropyl trimethoxy silane), 3-아미노프로필 트리에톡시 실란(3-aminopropyl triethoxy silane) 및 N-페닐-3-아미노프로필 트리메톡시 실란(N-phenyl-3-aminopropyl trimethoxy silane) 등이 사용될 수 있다.

추가로, 필요에 따라 상기 아크릴계 고분자 중합 시 천연물, 또는 합성 수지류; 유리 섬유, 비즈 등 무기 분말로 이루어지는 충전제, 안료, 착색제 및 산화 방지제 등의 첨가제를 이 분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 적절히 선택되고 배합할 수 있다.

따라서, 본 발명의 아크릴계 점착 조성물은 아크릴계 고분자, 경화제 및 실란 커플링제를 포함하여, 표시 장치의 광학 필름, 구체적으로 편광판(편광 필름), 위상차 필름, 편광 필름과 위상차 필름을 적층한 타원 편광 필름 및 반사형 편광 필름 의 적어도 한쪽 면에 점착제(또는 점착층)으로 도입된다.

일예로, 편광판에 도입되는 경우, 상기 편광판의 한 쌍의 투명 보호 필름 사이에 편광 물질이 함유된 기재 필름을 형성하고, 상기 투명 보호 필름의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 본 발명의 점착 조성물을 도포하여 점착층을 형성한다.

상기 점착층의 형성은 이 분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 수행될 수 있으며, 톨루엔, 에틸 아세테이트 등의 용제 단독 또는 다양한 용매의 혼합 용매에 상기 점착 조성물을 용해 또는 분산시켜 점착액을 제조한 다음, 도입하고자 하는 편광판의 일측 면에 도포하거나, 별도의 이형 필름에 코팅한 다음 편광판과 합지한다.

본 발명에 따른 점착제의 편광판으로의 도입은 상기 편광판의 한쪽 면 또는 양쪽 면 모두에 설치될 수 있으며, 양쪽 면에 설치하는 경우 조성을 변화시켜 형성할 수 있다. 이러한 점착제의 두께는 사용하고자 하는 목적에 따라 적당히 결정할 수 있으며, 일반적으로 1∼500 ㎛ 범위로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 아크릴계 고분자와 경화제 및 실란 커플링제를 포함하여 아크릴계 점착 조성물을 제조하고, 상기 수지 조성물을 편광판의 한쪽 면에 합지하여 점착제를 형성한 다음, 상기 점착제의 특성을 측정한 결과, 눌림 특성 및 고온 결여성이 매우 우수하고 필-오프 현상이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.

이러한 결과는, 결국 표시 장치의 품질을 증가시킬 뿐만 아니라 편광판의 불량률을 저하시키는 효과를 가져온다. 또한, 우수한 눌림 특성은 편광판 제조시 고용량의 롤 형태의 권취 공정과 고용량의 쉬트를 적층하여 보관하더라도 상기 편광판의 물성 및 품질 저하를 억제하여, 결과적으로 생산성을 증가시킨다.

특히, 최근 편광판을 액정 표시 장치(LCD)를 비롯하여 유기전계발광 표시 장치(OLED, Organo Electroluminescent Display) 및 플라즈마 표시 장치(PDP, Plasma Display) 등에 적용함으로써 대비도(Contrast) 향상의 기대 효과를 얻을 수 있는 바, 본 발명에 따른 점착 조성물의 이용 범위는 더욱 넓어진다.

이하 하기 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기 하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

A : 아크릴계 고분자의 제조

아크릴계 점착제를 제조하기 위하여 질소 가스가 환류되고 온도 조절이 용이하고 발열반응을 제어하기 용이하도록 냉각 장치가 설치된 1,000 cc 반응기에 에틸아세테이트 용매 150 g을 주입하고, 여기에 부틸아크릴레이트 35 g, 메틸아크릴레이트 5 g, 아크릴산 6 g 및 4-하이드록시부틸아크릴레이트 0.2 g을 포함한 단량체들의 혼합물을 투입하고, 산소를 제거하기 위하여 30분간 교반하였다. 이 후 질소 분위기 하에서 반응기 내의 온도를 45 ℃로 유지한 후 아조비스디메틸발레로니트릴(ADMVN) 0.015 g을 투입하고, 8시간 동안 중합 반응을 수행하여 아크릴계 고분자를 얻었다. 이때, 실험의 재현성을 알아보기 위해 각각의 실험을 5회 이상 수행하였으며 단량체가 고분자로 전환되는 전환율은 97∼98%로 나타났다.

상기 제조된 아크릴계 고분자를 GPC를 이용하여 수평균 분자량 및 분산도를 측정한 결과, 수평균 분자량이 2,000,000∼2,300,000이었고, 분자량 분포도가 3.0∼3.5로 나타났다.

B : 아크릴계 점착제의 점착층 형성

상기 A에서 제조된 아크릴계 점착제 100 g에 이소시아네이트계 경화제인 트리메틸올프로판의 톨리렌디이소시아네이트 부가물 2 g과 실란 커플링제인 비닐트리메톡시 실란 (vinyl-trimethoxy silane) 1 g을 균일하게 혼합하여 아크릴계 점착액을 제조하였다.

상기 얻어진 아크릴계 점착액을 이형 필름에 코팅하여 건조시킨 후 두께 30 ㎛의 균일한 점착층을 얻었다. 이어서, 상기 얻어진 점착층을 편광판(Apolight/(주)에이스디지텍)과 합지하고 25 ℃, 60 % R.H. 에서 5일간 숙성시켰다.

<실시예 2>

A : 아크릴계 고분자의 제조

아크릴계 점착제를 제조하기 위하여 질소 가스가 환류되고 온도 조절이 용이하고 발열반응을 제어하기 용이하도록 냉각 장치가 설치된 1,000 cc 반응기에 에틸아세테이트 용매 150 g을 주입하고, 여기에 부틸아크릴레이트 25 g, 메틸아크릴레이트 15 g, 아크릴산 6 g 및 4-하이드록시부틸아크릴레이트 0.2 g을 포함한 단량체들의 혼합물을 투입하고, 산소를 제거하기 위하여 30분간 교반하였다. 이 후 질소 분위기 하에서 반응기 내의 온도를 45 ℃로 유지한 후 아조비스디메틸발레로니트릴(ADMVN) 0.015 g을 투입하고, 8시간 동안 중합 반응을 수행하여 아크릴계 고분자를 얻었다. 이때, 실험의 재현성을 알아보기 위해 각각의 실험을 5회 이상 수행하였으며 단량체가 고분자로 전환되는 전환율은 97 ~ 98%로 나타났다.

B : 아크릴계 점착제 형성

<비교예 1>

반응을 5 시간 수행하여 수평균 분자량이 1,000,000∼1,200,000인 아크릴계 고분자를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 점착제를 제조하였다.

<비교예 2>

반응을 5 시간 수행하여 수평균 분자량이 1,000,000∼1,200,000인 아크릴계 고분자를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일한 방법을 수행하여 점착제를 제조하였다.

<비교예 3>

반응을 3 시간 수행하여 수평균 분자량이 500,000∼600,000인 아크릴계 고분자를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 점착제를 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 아크릴계 고분자 및 점착 조성물의 조성은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

조성			실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
아크릴계고분자	모노머	부틸 아크릴레이트	35 g	25 kg	35 g	25 g	35 g
		메틸아크릴레이트	5 g	15 g	5 g	15 g	5 g
		아크릴산	6 g	6 g	6 g	6 g	6 g
		4-하이드록시부틸아크릴레이트	0.2 g	0.2 g	0.2 g	0.2 g	0.2 g
	개시제	ADMVN¹⁾	0.013 g	0.013 g	0.013 g	0.013 g	0.013 g
	반응 온도		45 ??	45 ??	45 ??	45 ??	45 ??
	반응시간		8 시간	8 시간	5시간	5 시간	3 시간
아크릴계점착액	아크릴계 고분자	수평균 분자량	2,000,000∼2,300,000	2,000,000∼2,300,000	1,000,000∼1,200,000	1,000,000∼1,200,000	500,000∼600,000
		분산도	3.0~3.3	3.0~3.3	3.2~	3.5~4.0	4.0~4.5
		함량	100 g	100 g	100 g	100 g	100 g
	이소시아네이트계 경화제²⁾		2 g	2 g	2 g	2 g	2 g
	실란 커플링제³⁾		1 g	1 g	1 g	1 g	1 g
1) 아조비스디메틸발레로니트릴2) 경화제 : 니폰폴리우레탄사 제품, (50% solution) 트리메틸올프로판의 톨리렌디이소시아네이트 부가물3) 실란 커플링제 : Degussa 제품, 비닐트리메톡시 실란 (50%)

<시험예>

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 아크릴계 점착제의 물성을 하기와 같이 측정하였고, 얻어진 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.

A : 눌림 특성

편광판에 25 ㎛ 두께의 점착층을 형성한 다음, 상기 편광판의 상측(관찰자 기준)에 60 ㎛ PET 투명 보호 필름(썬에이사 제품)과, 하측에 40 ㎛ PET 이형 필름(미쯔비시사 제품)을 각각 부착하였으며, 그 결과 PET 보호필름/TAC/PVA/TAC/점착제/PET 이형 필름이 순차적으로 적층된 편광판을 제작하였다.

1. 상기 다층 구조의 편광판의 권취 눌림 특성은 지름 12 인치 드럼에 800 m 권취하고, 상온에서 3 일간 상온 숙성한 다음, 각 5 미터마다 눌림에 의한 불량을 육안으로 확인하여 하기 판정 기준에 따라 평가하였다.

2. 상기 다층 구조의 편광판의 쉬트 적층 눌림 특성은 2 미터 길이로 절단한 다음 100 매씩 적층하여 3 일간 상온 숙성을 수행한 다음, 상기 판정 기준에 따라 평가하였다.

B : 고온 결여성

편광판에 25 ㎛ 두께의 점착제를 형성한 다음, 상기 편광판의 상측(관찰자 기준)에 보호 필름과, 하측에 이형 필름을 각각 부착하였다.

이어서, 상기 적층 구조의 편광판을 8 m X 15 mm의 일정한 크기로 절단한 다음, 85 ℃에서 48 시간 동안 방치한 다음, 점착제가 깨끗하게 잘렸는지 육안으로 관찰하고, 하기 판정 기준에 따라 평가하였다.

◎ : 육안으로는 잘린 자국이 전혀 확인되지 않음.

○ : 육안으로는 잘린 자국이 거의 확인되지 않음.

△ : 잘린 자국이 약간 확인됨.

×: 잘린 자국이 현저하게 확인됨.

C : 필-오프 평가

이어서, 상기 적층 구조의 편광판을 25 m X 75 mm의 일정한 크기로 절단하여 유리 기판에 합지시키고, 고온 고습한 조건(60 ℃/90% RH)에서 48 시간 동안 방치한 다음, 상기 편광판이 유기 기판에서 필-오프가 발생하였는지의 여부를 육안으로 관찰하였다.

D : 기포 발생

이어서, 상기 적층 구조의 편광판을 25 m X 75 mm의 일정한 크기로 절단하여 유리 기판에 합지시키고, 건열 조건(85 ℃)에서 48 시간 동안 방치한 다음, 상기 편광판의 점착제 표면에 기포가 발생하였는지의 여부를 육안으로 관찰하였다.

E : 유리 전사 여부

이어서, 상기 적층 구조의 편광판을 25 m X 75 mm의 일정한 크기로 절단하여 유기 기판에 합지시키고, 상온에서 48 시간 동안 방치한 다음, 상기 편광판을 유리 기판에서 탈착시킨 후 상기 유리 기판에 잔류하는 점착제의 표면 상태를 유안으로 관찰하였다.

측정		실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
눌림 특성	롤 권취¹⁾	800m	800m	580~600m	600~620m	300~350m
눌림 특성	쉬트 적층²⁾	100매	100매	75~80매	80~85매	40~45매
고온 결여성		○	◎	△	△	×
필-오프		무	무	무	무	무
기포 발생		무	무	무	무	무
유리 전사 여부		무	무	무	무	유
1) 800m 드럼 권취시 눌림 불량이 발생하지 않은 m수2) 100매 적층시 눌림 불량이 발생하지 않은 쉬트의 매수

상기 표 2에 따르면, 본 발명에 의한 실시예의 점착제는 응집성과 관련된 눌림 특성과 고온 결여성이 비교예의 그것에 비하여 월등히 우수함을 알 수 있었으며, 필-오프 현상이 발생하지 않아 편광판의 불량률을 크게 낮출 수 있다.

비교예 1 내지 3의 점착제는 약 500,000∼1,200,000의 수평균 분자량을 가지는 아크릴계 고분자를 사용함에 따라 응집력이 낮아 육안으로 관찰하여도 다수의 눌린 자국을 확인할 수 있었다.

특히, 비교예 3의 점착제는 600,000 이하의 낮은 분자량의 아크릴계 고분자를 사용하여 눌림 특성 및 고온 결여성이 매우 부족할 뿐만 아니라 유리 기판에서 편광판의 탈착 시 다량의 점착제가 유리 기판에 잔류하여, 결국 표시 장치의 불량률을 증가시킴을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에 의해 수평균 분자량이 2,000,000∼2,500,000의 아크릴계 고분자와 경화제 및 실란 커플링제를 포함하는 아크릴계 점착 조성물을 제조하였고, 상기 조성물을 이용하여 표시 장치의 광학 부재인 편광판에 점착제로 도입한 결과, 눌림 특성 및 고온 결여성이 매우 우수하고 필-오프 현상이 발생하지 않아 표시 장치의 품질을 증가시킬 뿐만 아니라 편광판의 불량률을 저하시키는 효과가 있다.

이와 같이 눌림 특성이 우수하여 고용량의 롤 형태의 권취 공정 및 고용량의 쉬트 적층 보관 시에도 상기 편광판의 물성 및 품질 저하가 발생하지 않음에 따라 생산성이 증가된다.

또한, 상기 아크릴계 고분자 제조시 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)을 사용함에 따라 50 ℃ 이하의 저온에서 중합 반응을 수행함에 따라 반응 공정의 제어가 용이하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

수평균 분자량(Mn)이 2,000,000∼2,500,000인 아크릴계 고분자 100 중량부에 대하여, 이소시아네이트계 또는 에폭시계 경화제 0.5∼1 중량부 및 실란 커플링제 0.5∼5 중량부를 포함하는 표시 장치의 편광판용 아크릴계 점착 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 아크릴계 고분자는 분산도(Mw/Mn)가 3.0∼5.0인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 아크릴계 고분자는 Tg가 -40 ℃ 이하인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 아크릴계 고분자는 알킬 아크릴계 모노머 100 중량부에 대하여, 카르복실기 또는 하이드록시기를 포함하는 아크릴계 모노머 0.5∼10 중량부와, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 저온 개시제 0.01∼1.0 중량부를 30∼50 ℃의 반응 온도에서 중합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 4 항에 있어서, 상기 알킬 아크릴계 모노머는 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 메틸 아크릴레이트(ethyl methyl acrylate), 프로필 아크릴레이트(propyl acrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate) 및 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate) 등의 알킬 메타크릴레이트 모노머로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 4 항에 있어서, 상기 카르복실기를 포함하는 아크릴계 모노머는 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(methacrylic acid), 이타콘산(itacoic acid), 말레인산(maleic acid), 카르복시 에틸 아크릴레이트(carboxy ethyl acrylate) 및 카르복시 펜틸 아크릴레이트(carboxy penthyl acrylate)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 4 항에 있어서, 상기 하이드록시기를 포함하는 아크릴계 모노머는 2-히드록시 에틸 아크릴레이트(2-hydroxy ethyl acrylate), 2-히드록시프로필 아크릴레이트(2-hydroxypropyl acrylate), 모노 글리세릴 아크릴레이트(mono glyceryl acrylate), 2-히드록시 메타크릴레이트(2-hydroxy methaxrylate), 4-히드록시 부틸아크릴레이트(2-hydroxy butylacrylate) 및 히드록시 프로필 메타크릴레이트(hydroxy propyl methacrylate)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 이소시아네이트계 경화제는 톨리렌 디이소시아네이트 (Tolylene diisocyanate), 디페닐메탄 이소시아네이트(diphenylmethane isocyanate), 자이렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate), 헥사메틸디이소시아네이트(hexamethyl diisocyanate), 트리메틸올프로판의 톨리렌디이소시아네이트 부가물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 에폭시계 경화제는 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether),트리글리시딜 에테르 (triglycidyl ether) 및 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르(trimethylol propane triglycidyl ether), 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(ethyleneglycol diglycidyl ether)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 실란 커플링제는 비닐실란(vinyl silane), 에폭시실란(epoxy silane), 비닐트리메톡시 실란 (vinyl-trimethoxy silane), ??-글리시독시프로필트리메톡시실란(glycidoxypropyl trimethoxy silane), 비닐트리에톡시 실란(vinyl-triethoxy silane), 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란(vinyl tris(2-methoxyethoxy)silane), 3-메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(3-methacryloxypropyl trimethoxy silane), 3-아미노프로필 트리에톡시 실란(3-aminopropyl triethoxy silane) 및 N-페닐-3-아미노프로필 트리메톡시 실란(N-phenyl-3-aminopropyl trimethoxy silane) 로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
알킬 아크릴계 모노머 100 중량부에 대하여, 카르복실기 또는 하이드록시기를 포함하는 아크릴계 모노머 0.5∼10 중량부와 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 저온 개시제 0.01∼1.0 중량부를 혼합하는 단계; 및

상기 얻어진 혼합물을 30∼50 ℃의 반응 온도에서 중합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 고분자의 제조방법.
표시 장치의 편광판의 적어도 한쪽 면에 위치하고, 상기 청구항 1항 내지 6항의 어느 한 항에 따른 아크릴계 점착 조성물을 포함하는 편광판용 아크릴계 점착제.
제 12 항에 있어서, 상기 표시 장치는 액정 표시 장치(LCD), 유기전계발광 표시 장치(OLED) 및 플라즈마 표시 장치(PDP)로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 점착제.