KR20060105296A - 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물, 이를 이용한편광필름 및 이를 이용한 화상표시장치 - Google Patents

광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물, 이를 이용한편광필름 및 이를 이용한 화상표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물, 이를 이용한 편광필름 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 광확산 미립자와 아크릴계 점착 조성물이 효과적으로 응집하여 광확산 기능을 갖도록 저온 중합 개시제인 ADMVN[2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)]을 이용하여 아크릴계 고분자의 분자량을 높일 수 있는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물, 이를 이용한 편광필름 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것이다. 본 발명은 아크릴계 고분자, 광확산 미립자, 중합 개시제, 경화제 및 커플링제를 포함하는 점착 조성물의 제공을 통하여 달성될 수 있다.
아크릴계 고분자, 점착 조성물, 광확산, 미립자, 편광필름, 액정표시장치, ADMVN, AIBN

Description

광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물, 이를 이용한 편광필름 및 이를 이용한 화상표시장치{ACRYLIC ADHESIVE COMPOUND WITH LIGHT-DIFFUSING FUNCTION, POLARIZING FILM USING THEREOF AND PICTURE DISPLAY APPARATUS USING THEREOF}
도 1은 본 발명에 의한 아크릴계 점착 조성물이 적용된 편광필름과 유리기판의 구조도,
도 2는 본 발명에 의한 아크릴계 점착 조성물이 적용된 편광필름과 유리기판의 또다른 구조도이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 편광필름 200 : STN LCD 유리기판층
300 : TFT LCD 유리기판층 400 : 액정필름
500 : 연신필름
본 발명은 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물, 이를 이용한 편광필름 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광확산 미립자와 아크릴계 점착 조성물이 효과적으로 응집하여 광확산 기능을 갖도록 저온 중합 개시 제를 이용하여 아크릴계 고분자의 분자량을 높일 수 있는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물, 이를 이용한 편광필름 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것이다.
대표적인 화상표시장치인 액정표시장치는 한 쌍의 투명 기판 사이에 액정셀이 위치하고, 투명기판 내면으로 액정을 배향하기 위한 배향층을 형성하고, 외면에 편광판을 구비하고 있다. 일반적으로 액정표시장치에 사용되는 편광판은 요오드계 화합물 또는 이색성 편광물질을 포함하는 기재필름과 이러한 기재필름을 보호하기 위한 투명보호필름으로 구성된다. 보다 구체적으로 편광판은 폴리비닐알콜(poly vinyl alcohol) 필름에 요오도계 또는 이색성 편광물질을 함유시킨 후 연신하여 기재필름을 제조하고 기재필름 양측에 트리아세테이트 셀룰로오즈(Tri-acetyl-cellulose) 투명 보호필름을 합지한다. 투명보호필름의 일면에 액정셀 등의 광학 부품에 접착하기 위한 점착제를 도포하여 점착층을 형성하고 점착층의 일면에 이형 필름을 부착하여 일정크기의 쉬트로 적재하거나 롤 또는 드럼 형태의 지지체에 감는다.
점착제를 도포한 편광판의 적층시, 편광판에 인가되는 압력 또는 무게에 의해 점착층에 눌림 자국이 발생하거나 편광판 사이에 존재하는 이물질로 인한 눌림 자국이 발생하여 편광판 및 액정표시장치의 불량률이 증가한다. 눌림자국은 점착제의 응집력에 관련되는 바, 이러한 문제점을 해결하기 위해 점착제의 조성 및 제조방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
점착제에 사용되는 고분자로는 아크릴계 고분자, 실리콘계 고분자, 폴리에스 테르 고분자, 폴리우레탄, 폴리에테르 등을 단독 또는 혼합하여 사용하며, 이 중에서 응집력 및 투명성 등이 우수한 아크릴계 고분자를 가장 많이 사용한다.
점착제를 편광판에 도포하기 위해서는 응집력 이외에 여러가지 특성을 만족하여야 한다. 액정표시장치 또는 편광판이 고온 환경에 노출되더라도 편광판의 광투과율이나 위상차 등의 광학 특성을 저해하지 않도록 광학 기능 유지성이 우수해야 한다.
그리고 편광판을 소정크기의 액정표시장치에 맞도록 하는 절단 공정에서도 점착제가 깨끗하게 절단되는 결여성이 우수하여야 한다. 만약 이러한 결여성이 부족하게 되면 절단되는 점착제의 일부가 표시장치의 투명기판 등에 부착되어 오염이 발생하는 등의 문제가 발생한다.
그 밖에 편광판을 표시장치의 투명기판에 부착한 이후 다양한 외부 조건, 예컨대 고온, 고습 및 건열 등에서도 편광판의 박리 또는 기포가 발생하지 않아야 한다.
전술한 조건을 만족하기 위하여 열거한 점착제에 가교제, 난연제 및 가소제 등의 각종 첨가제를 포함하여 점착제를 제조하고 있으나, 아직까지 뚜렷하게 상기한 요건을 만족시킬 만한 점착제의 제조방법을 제시하지 못하고 있는 실정이다. 더욱이 최근에 사용되고 있는 편광판은 표시장치의 기능을 향상시키고 표시장치 조립시 효율을 증대시키고 품질 변화를 방지할 목적으로 필름들 외에 다양한 기능성 필름이 연구되고 있으며 이에 따른 새로운 점착제의 제안이 시급한 실정이다.
이와 더불어 점착제의 성분으로 널리 사용되고 있는 아크릴계 고분자에 대한 연구 또한 진행되고 있는 바, 아크릴계 고분자의 조성, 분자량, 중합도 등이 점착제의 응집력 및 결여특성 등과 같은 최종 물성에 직접적으로 관련되어 있다.
반사형의 액정표시장치 또는 반투과형의 액정표시장치에서는 일반적으로 입사광이 액정층을 투과하여 반사막으로 반사되고 다시 액정층을 투과하여 보는 사람의 눈에 표시화상이 들어갈 때에 액정층의 표면 또는 액정층과 반사막 사이에 광학 필름을 배치하여 광을 확산시킴으로써 넓은 시야각으로 화상을 눈으로 인식할 수 있다. 이러한 광확산은 광산란이라고도 한다.
동일한 BLU(BackLight Unit)를 이용하여 더 밝은 밝기(brightness)를 얻기 위하여 광확산 현상을 이용한다.
광확산을 얻기 위한 방법으로는 플라스틱 필름에 투명한 광확산 미립자를 분산 함유시켜 광을 산란시키는 방법 또는 플라스틱 필름의 표면을 조면화하여 산란시키는 방법 등이 있다.
고분자 필름 중에 광확산 미립자가 분산 분포되어 이루어지고, 광확산 미립자 영역과 바깥 부분의 굴절율이 상이하여 광확산을 나타내는 필름에 대한 선행기술은 몇가지가 제시하고 있다.(일본 공개특허공보 제(평)11-326610호, 일본 공개특허공보 제2000-266936호, 일본 공개특허공보 제2000-275437호 등)
전술한 점착제의 응집력은 이러한 광확산 미립자를 갖는 점착 조성물에서 더더욱 중요하다. 점착제의 응집력이 떨어지게 되면 점착 조성물과 광확산 미립자간에 밀착하지 못하고 둘 사이에 틈 또는 공간을 만들게 된다. 즉, 광확산 기능을 하는 고분자 비드(bead), 유기 또는 무기 안료 등의 미립자가 점착제와 혼합하면서 밀착하지 못하고 공간을 형성한다. 이렇게 점착제와 광확산 미립자간의 틈 또는 공간이 만들어지면 편광필름은 원하는 수준의 광확산 기능을 갖지 못한다.
광확산 미립자와 점착제 사이의 공간 또는 틈을 최소화하기 위해서는 점착제에 사용하는 아크릴계 고분자의 분자량이 커야 한다.
일반적으로 아크릴계 고분자는 제조시 발열 반응의 제어 및 최종 중합물의 높은 점도 등과 같은 문제점으로 인해 통상 용액 중합(solution polarization)으로 생산된다. 그러나, 실제 아크릴계 고분자의 제조 공정시 분자량이 큰 고분자 중합물을 얻기 위해서는 용매 대비 아크릴계 단량체의 사용량을 늘리거나 개시제의 함량을 낮추어 장시간 반응을 수행하여야 한다.
일반적으로 사용하는 중합 개시제인 아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobis(isobutyronitrile), AIBN) 또는 벤조일퍼옥사이드(benzoylperoxide, BPO) 등은 라디칼 상태로 전환되는 분해 온도가 최소 50℃ 이상이고, 안정적인 중합 개시반응와 반응속도에 의한 상업적 생산성을 고려할 때 통상 60℃ 내지 80℃의 범위에서 반응이 진행된다. 하지만, 이러한 고온에서 장시간 반응을 수행하는 경우 급격하게 일어나는 발열반응을 제어하기 어려워진다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 저온 중합 개시제를 이용하여 분자량이 큰 아크릴계 고분자를 얻어서, 광확산 미립자와 점착 조성물이 서로 잘 응집할 수 있도록 하는 점착 조성물, 이를 이용한 편광 필름 및 이를 이용한 화상표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아크릴계 고분자, 광확산 미립자, 중합 개시제, 경화제 및 커플링제를 포함하는 점착 조성물을 제공한다.
이하 본 발명의 구성을 중심으로 실시예를 참고하여 본 발명을 설명한다.
본 발명은 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물, 이를 이용한 편광필름 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 아크릴계 점착 조성물은 분자량이 200만 내지 300만이고, 분산도가 4.5이하인 아크릴계 고분자, 광확산 미립자, 중합 개시제, 경화제 그리고 커플링제를 포함하여 이루어진다. 본 발명에 의한 아크릴계 점착 조성물를 이용하여 점착제를 만들 수 있다. 본 발명에 의하여 만들어지는 점착제는 용액을 이용하며 합지시키는 접착제와는 구별된다.
이하 본 발명의 각 구성요소에 대하여 구체적으로 설명한다.
(1) 아크릴계 고분자
본 발명에서 사용하는 아크릴계 고분자는 점착 조성물에 응집력, 점착력 및 결여성을 부여할 뿐만 아니라 투명성, 내후성 및 내열성이 우수하여 액정표시장치의 편광판에 적합하다.
특히, 본 발명에서 미립자와 혼합되어 원하는 광확산 기능을 확보하기 위해서는 점착 조성물로 사용하는 고분자의 응집력이 중요한 요소가 된다.
점착 조성물의 응집력이 낮게 되면 편광판 사이의 이물질로 인해 눌림 자국이 남게 되거나, 편광판 자체 무게에 의해 눌린 자국이 점착제 또는 점착층에 발생하여 액정표시장치의 구동시 치명적인 결점으로 작용하게 된다. 또한, 편광판을 일정 크기로 절단하는 경우 편광판의 일면에 위치한 점착제가 깨끗하게 절단되는 결여 특성이 필요하다. 이러한 결여 특성이 원하는 수준에 미치지 못하면 편광판을 액정표시장치의 유리기판에 부착시키는 공정에서 유리를 오염시킨다.
언급한 점착 조성물의 응집력과 결여 특성을 만족하는 아크릴계 점착 조성물은 아크릴계 화합물 단독의 단량체로 이루어진 아크릴계 점착 조성물, 아크릴계 화합물 2 이상의 단량체로 이루어진 아크릴계 점착 조성물, 아크릴계에 작용기가 포함된 단량체로 이루어진 아크릴계 화합물을 단독 또는 혼합하여 사용한 아크릴계 점착 조성물을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에서 사용하는 아크릴계 점착 조성물의 구성물질은 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 아밀 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 사이클로 헥실 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트 등과 같은 아크릴산 알킬 에스테르와 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 헥실 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트 등과 같은 메타크릴산 알킬 에스테르, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메 타크릴레이트, 벤질 메카크릴레이트, 비닐 아세테이트, 스티렌, 아크릴로니트릴, 아크릴산, 메타크릴산, 무수마레이산, 이타콘산과 같은 카르복실산 그룹을 함유하는 단량체, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 4-하이드록시 부틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트와 같은 히드록시 그룹을 함유하는 단량체, N-메틸올아크릴아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 글리시딜아미드 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한 아크릴계 점착 조성물의 구성물질로 라우릴아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시아크릴레이트 등의 단일작용기 아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리틀테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 트리메틸올프로판아크릴산벤조에이트 등의 다작용기 아크릴레이트 등의 아크릴산 유도체, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, n-스테아릴메타아크릴레이트, 시클로헥실메타아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타아크릴레이트 등의 단일 작용기 메타아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트, 글리세린디메타아크릴레이트 등의 다작용기 메타아크릴레이트 등의 메타아크릴산 유도체, 글리세린디메타아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트헥 사메틸렌디이소시아네이트 등의 우레탄 아크릴레이트 등의 단량체 또는 올리고머를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
아크릴계 고분자의 수평균 분자량은 200만 내지 300만인 것이 바람직하다. 분자량이 높은 아크릴계 고분자를 얻는 방법은 후술한다.
아크릴계 고분자의 수평균 분자량이 200만 이하면 본 발명이 원하는 응집력을 얻을 수 없으며, 수평균 분자량이 300만 이상이면 중합 개시하는 시간이 많이 들어 경제성이 현저히 떨어지는 단점이 있다.
또한, 아크릴계 고분자의 분산도는 4.5이하가 바람직하고 보다 바람직하게는 분산도가 4.0 이하이고, 유리전이온도 Tg는 -50℃ 이하인 아크릴계 고분자를 사용하는 것이 바람직하다. Tg가 -50℃보다 크면 중합 반응을 조절하는 것이 쉽지 않고, 갑작스런 발열 반응이 일어날 수 있다. 또한 아크릴계 고분자의 분산도가 4.5 이상이 되면 반응 후 거품(bubble)이 많이 생길 수 있다.
(2) 광확산 미립자
본 발명에서의 광확산 미립자는 실리카, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 점토, 활석, 이산화티타늄, 산화세슘 등의 무기계 백색안료, 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등의 유기계의 투명 또는 백색 안료를 사용한다. 또한 아크릴계 고분자를 점착 조성물의 주성분으로 하는 경우 광확 산에 필요한 굴절율 및 확산 정도를 만족하는 고분자 비드가 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 고분자 비드로는 멜라민 비드(굴절율 : 1.57), 아크릴 비드(굴절율:1.47), 아크릴-스티렌 비드(굴절율 : 1.54), 폴리카보네이트 비드, 폴리에틸렌 비드, 염화비닐 비드 등이 있다.
필요에 따라서 광확산 미립자는 천연물이나 합성물의 수지류, 특히 점착성 부여 수지나, 유리섬유, 유리비드, 금속가루, 그 밖의 무기분말 등으로 이루어지는 충전제나 안료, 착색제, 산화방지제 등을 점착 조성물에 첨가하도록 하는 것도 가능하다.
본 발명에서 사용하는 광확산 미립자를 통하여 분산성이 우수하고 균일하고 높은 광확산성을 얻을 수 있다. 또한 광확산 미립자의 형상은 균일한 구상 또는 침상인 것이 바람직하다.
광확산 미립자의 입자 직경은 0.3㎛ 내지 25㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8㎛ 내지 15㎛이다. 더더욱 바람직하게는 1.5㎛ 내지 8㎛이다. 광확산 미립자의 입자 직경이 0.3㎛보다 작으면 만족스러운 광확산 효과를 얻기가 힘들고, 광확산성이 저하되어 화상이 알루미늄 색상으로 변색되는 단점이 있다. 또한 광확산 미립자의 입자 직경이 25㎛보다 크면 점착 조성물에서 광확산 미립자로 인해 화면의 배경이 거칠어지기 쉽고 화상 콘트라스트가 악화된다.
본 발명에서 광확산 미립자의 굴절율은 점착 조성물의 굴절율에 대하여 0.01 내지 0.4 의 차이를 가지는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 굴절율 차이는 0.07 내지 0.3이다. 굴절율 차이가 0.01 보다 작으면 광확산이 이루어지지 않고 굴절율차가 0.4보다 크면 내부 산란이 지나치게 크고 전체 광선 투과율이 악화되는 문제가 있다. 또한, 광확산 미립자의 굴절율은 점착 조성물의 굴절율보다 낮아야 굴절율 조정이 용이하고 생산성이 향상된다.
(3) 중합 개시제
통상적으로 점착 조성물을 중합시키기 위하여 사용하는 중합 개시제는 열, 자외선, 가시광선 등의 발산에 의하여 활성 라디칼을 생성할 수 있다면 그 종류에 제한을 받지 않는 것이 일반적이다. 하지만, 본 발명에서는 아크릴계 고분자의 분자량을 높임과 동시에 저온에서 중합 개시할 수 있는 중합 개시제를 이용하여 갑작스런 발열반응을 억제할 수 있어야 한다. 이러한 요건을 만족하는 중합 개시제로 본 발명에서는 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)[2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)](이하 'ADMVN'이라 함)을 사용한다.
ADMVN은 저온 중합 개시제로서, 본 발명에서는 부가 중합 개시제로 많이 사용되는 기존의 아조비스이소부틸로니트릴(azobis isobutyro nitrile)(이하 'AIBN'이라 함)이나 벤조일 포옥사이드(benzoyl peroxide)(이하 'BPO'라 함) 등에 비하여 상대적으로 낮은 개시 온도에서 분해되어 아크릴계 단량체의 중합 반응을 개시하는 ADMVN의 특성을 이용한다.
본 발명에서 ADMVN은 28℃ 내지 48℃의 저온에서 중합 개시하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 35℃ 내지 46℃이다. 또한, ADMVN은 아크릴계 고분자 100 중량부에 대하여 0.01중량부 내지 0.9중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.7중량부이다. 통상적인 용도에서는 아크릴계 고분자 100 중량부에 대하여 ADMVN은 0.05 내지 4 중량부를 사용한다. 하지만, 중합 개시제가 아크릴계 고분자 함량에 비하여 상대적으로 많으면 개시 반응을 수행하는 아크릴계 단량체가 다량 발생함에 따라 얻어지는 아크릴계 고분자의 분자량이 낮아지게 되므로, 본 발명에서는 아크릴계 고분자 100 중량부에 대하여 ADMVN의 함량을 최대 0.9 중량부 사용한다. ADMVN의 함량이 0.01 중량부보다 작을 경우는 원하는 수준의 중합 개시를 얻을 수 없다.
본 발명에서는 중합 반응을 개시하는 개시제 외에도, 아크릴계 고분자의 중합 반응의 속도를 제어하거나 반응을 종료시키기 위하여 분자량 조절제 또는 연쇄이동제(chain-transfer)를 사용하는 것이 바람직하다. 프로필 머캅탄(propyl mercaptan), 부틸 머캅탄(butyl mercaptan) 등의 알킬 머캅탄(alkyl mercaptan)과, 페닐 머캅탄(phenyl mercaptan), 티오크레졸(thio cresol) 등의 방향족 글리콜(aromatic mercaptan)과, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol), 펜타에리트리톨(pentaerythritol), 솔비톨(sorbitol) 등의 다가 알콜을 사용하며 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 적절한 함량을 사용한다.
(4) 경화제
본 발명에서의 경화제는 아크릴 고분자에 존재하는 관능기의 형태에 따라 적절히 선택 및 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕사이드 금속염, 아민 화합물, 히드리진 화합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
본 발명에서의 이소시아네이트계 화합물은 디페닐메탄 이소시아네이트(diphenylmethane isocyanate), 자이렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate) 등의 방향족 디이소시아네이트계 화합물, 헥사메틸 디이소시아네이트(hexamethyl diisocyanate) 등의 지방족 디이소시아네이트 화합물(aliphatic diisocyanate) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
또한, 본 발명에서의 에폭시계 화합물은 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether), 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르(trimethylol propane triglycidyl ether) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
아크릴계 고분자간 가교 결합을 할 수 있도록 본 발명에서의 경화제는 아크릴계 고분자 100 중량부에 대하여 0.3중량부 내지 5.0중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.4중량부 내지 3.0중량부이다. 본 발명에서 경화제는 아크릴계 고분자의 중합과정에서 분자량 또는 사슬 구조를 제어하기 위하여 사용하 는 첨가제로서 전술한 범위에서 경화제를 사용하면 상 분리 현상 등을 억제할 수 있다.
(5) 커플링제
본 발명에서의 커플링제는 습열 조건 하에서도 액정셀에 대한 점착성이 향상되고 편광판 또는 위상차판이 부분적으로 분리되거나 벗겨지는 것을 방지하기 위하여 사용한다.
본 발명에서 사용하는 커플링제는 분자 내에 알콕시 실릴기(alkoxy silyl group)를 적어도 하나 가지는 화합물로 점착 조성물과 상용성이 양호하고 광투과성이 우수한 것이 바람직하다. 예컨대 커플링제는 비닐 트리메톡시 실란(vinyl-trimethoxy silane), 비닐 트리에톡시 실란(vinyl-triethoxy silane), 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란(vinyl tris(2-methoxyethoxy)silane), 3-메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(3-methacryloxypropyl trimethoxy silane), 3-아미노 프로필 트리에톡시 실란(3-aminopropyl triethoxy silane), N-페닐-3-아미노프로필 트리메톡시 실란(N-phenyl-3-aminopropyl trimethoxy silane) 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 커플링제는 아크릴계 고분자 100중량부에 대하여 0.6중량부 내지 6중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.9중량부 내지 5중량부이다. 커플링제의 함량이 0.6 중량부보다 작으면 편광판의 벗겨짐 현상을 방지하기 힘들고, 6 중량부보다 크면, 커플링제의 함량이 상대적으로 많아 전체적으로 점 착 조성물 또는 편광필름의 물성을 변화시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 아크릴계 고분자, 광확산 미립자, 중합 개시제, 경화제 및 커플링제를 포함하는 광확산 기능을 가지는 아크릴계 점착 조성물은 점착 조성물을 이용한 위상차 편광필름, 반투과 편광필름, 고반사 반투과 편광필름, 표면반사 편광필름, 반사형 편광필름 등 다양한 편광필름에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 점착 조성물을 이용한 편광필름은 브라운관(CRT), 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP) 및 유기전계발광 표시장치(OLED) 등의 화상표시장치에도 적용가능하다.
본 발명에 의한 점착 조성물 및 이를 이용한 편광필름은 화상표시장치 중 7inch 이하의 중소형 크기에 적용하는 것이 바람직하며, 투과, 반투과, 미반사 등의 특성을 갖는 STN LCD, Color STN LCD, TFT LCD, OLED 등에 적용하는 것이 가능하다.
편광판에 본 발명에 의한 점착 조성물을 도입하는 경우 편광판의 한 쌍의 투명 보호 필름 사이에 편광 물질이 함유된 기재필름을 형성하고, 투명보호필름의 한쪽 또는 양쪽 면에 본 발명의 점착 조성물을 도포하여 점착층을 형성한다.
점착층의 형성은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 수행될 수 있다. 톨루엔, 에틸 아세테이트 등의 용제 단독 또는 다양한 용매의 혼합 용매에 점착 조성물을 용해 또는 분산시켜서 점착액을 만든 다음, 적용하고자 하는 편광판의 일면에 도포하거나 별도의 이형 필름을 코팅한 다음 편광판과 합지한다.
도 1과 도 2는 본 발명에 의한 아크릴계 점착 조성물이 적용된 편광필름과 유리기판의 구조도를 나타낸 것이다.
도 1은 STN LCD 유리기판층(200) 상하에 일정한 위상차 값을 갖는 액정필름(400)이나 연신필름(500)이 적층되며 적층된 상하에 다시 편광필름(100)이 적층된 구조도이다.
본 발명에 의한 아크릴계 점착 조성물은 STN LCD 유리기판층(200)과 액정필름(400) 사이에 점착제(700)로 적용된다. 도 1에서 편광필름(100)은 액정필름(400)과 연신필름(500)의 외측에 감압점착제(상측은 600, 하측은 900)를 사용하여 접착한다. STN LCD 유리기판층(200)과 연신필름(500)도 감압점착제(800)를 사용하여 접착한다.
도 2는 TFT LCD 유리기판층(300)의 상하에 편광필름(100)이 적층된 구조도이다. TFT LCD 유리기판층(300)과 편광필름(100)은 감압접착제(상측은 1100, 하측은 1200)를 사용하여 접착한다.
본 발명에 의한 광확산 기능을 가지는 아크릴계 점착 조성물은 본 발명에서 사용하는 감압(感壓)점착제(Pressure Sensitive Adhesive)에 선택적으로 적용될 수도 있으며, 적용되는 감압점착제 모두에 사용하는 것도 가능하다. 또한 본 발명에 의한 점착조성물이 적용된 편광필름의 Haze 값은 5% 내지 95%이다.
이하에서는 본 발명에서의 아크릴계 고분자의 제조 및 아크릴계 고분자를 이용한 아크릴계 점착제의 제조를 통하여 본 발명의 바람직한 실시예와 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에서는 다음과 같이 성분을 포함한 점착 조성물을 이용하여 실험하였다. 아크릴계 고분자와 이를 이용한 점착제의 제조에 대하여 각각 살펴본다.
<아크릴계 고분자의 제조>
아크릴계 점착 조성물을 제조하기 위하여 질소 가스가 환류되고 온도 조절이 용이하고 발열반응을 제어하기 쉽도록 냉각 장치가 설치된 1,000㏄ 반응기에 에틸 아세테이트 용매 150g을 주입하고, 여기에 부틸아크릴레이트 33g, 메틸아크릴레이트 6g, 아크릴산 7g 및 하이드록시 부틸 아크릴레이트 0.3g을 포함한 단량체들의 혼합물을 투입하고, 산소를 제거하기 위하여 30분간 교반하였다. 이 후 질소 분위기 하에서 반응기 내의 온도를 45℃로 유지한 후 아조비스디메틸발레로니트릴(ADMVN) 0.017g을 투입하고, 4시간 내지 8시간 중합 반응을 수행하여 아크릴계 고분자를 얻었다. 실험의 재현성을 확인하기 위하여 동일한 실험을 5회 실시하였으며 상기 단량체가 고분자로 전화되는 전환율은 97% 내지 98%였다.
제조된 아크릴계 고분자를 GPC를 이용하여 수평균 분자량 및 분산도를 측정한 결과, 수평균 분자량이 200만 내지 250만 이었고, 분자량 분포도가 3.0 내지 3.5로 나타났다.
<아크릴계 점착 조성물의 점착층 형성>
위에서 만들어진 아크릴계 고분자 100g에 이소시아네이트계 경화제인 트리메틸올프로판의 톨리렌디이소시아네이트 부가물 2.7g과 실란 커플링제인 비닐트리메톡시 실란(vinyl trimethoxy silane) 1.5g을 균일하게 혼합하여 아크릴계 점착액을 제조하였다.
얻어진 아크릴계 점착액을 이형 필름에 코팅하여 건조시킨 후 두께 30㎛의 균일한 점착층을 얻었다. 얻어진 점착층을 편광판[Apolight (주)에이스디지텍]과 합지하고, 25℃, 60% R.H. 에서 5일간 숙성시켰다.
위의 아크릴계 고분자 및 점착 조성물을 이용하여 만들어진 본 발명의 실시예의 각 성분은 [표 1]에 나타나 있다. 또한, [표 1]에는 실시예와 동일 조건하에서 중합 개시제만을 달리하여 만들어진 비교예의 각 성분도 함께 나타나 있다.
조성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
아크릴계 단량체 부틸아크릴레이트 33g 33g 33g 33g 33g 33g
메틸아크릴레이트 6g 6g 6g 6g 6g 6g
아크릴산 7g 7g 7g 7g 7g 7g
4-하이드록시부틸아크릴레이트 0.3g 0.3g 0.3g 0.3g 0.3g 0.3g
중합 개시제1) 0.017g 0.017g 0.017g 0.034g 0.034g 0.034g
반응온도 45℃ 45℃ 45℃ 60℃ 60℃ 60℃
반응시간 9hr 7.5hr 7hr 5hr 4hr 3hr
아크릴계 고분자 수평균 분자량 240만 230만 200만 120만 100만 80만
분산도 3.2 3.3 3.3 3.2 3.2 3.3
함량 100g 100g 100g 100g 100g 100g
경화제2) 2.7g 2.7g 2.7g 2.7g 2.7g 2.7g
커플링제3) 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g
1) 실시예는 ADMVN, 비교예는 AIBN을 각각 사용하였다. 2) 경화제는 트리메틸올프로판 톨리렌디이소시아네이트를 사용하였다. 3) 커플링제는 비닐 트리메톡시 실란을 사용하였다.
[표 1]의 실시예와 비교예의 성분을 바탕으로 아크릴계 점착제의 물성을 다음과 같이 측정하였고, 측정 결과는 [표 2]와 같다.
A : 눌림특성
편광판에 25㎛ 두께의 점착층을 형성한 다음, 편광판의 상측에 60㎛ PET 투명보호필름(쎈에이사 제품)과 하측에 40㎛ PET 이형필름(미쯔비시사 제품)을 각각 부착하였으며, 그 결과 PET 보호필름/TAC/PVC/TAC/점착제/PET 이형필름이 순차적으로 적층된 편광판을 제조하였다.
다층 구조의 편광판의 눌림 특성은 지름 12인치 드럼에 800m를 권취하고, 3일간 상온 숙성한 다음, 각 5미터마다 눌림에 의한 불량 여부을 육안으로 확인하였다. 또한, 쉬트 적층 눌림 특성은 2미터 길이로 절단한 다음 100매씩 적층하여 3일간 상온 숙성한 후 불량 여부를 육안으로 확인하였다.
◎ : 육안으로는 눌림 불량이 전혀 확인되지 않음
○ : 육안으로는 눌림 불량이 거의 확인되지 않고, 확인되더라도 미미한 수준임
△ : 눌림 불량이 약간 확인됨
× : 눌림 불량이 육안으로 현저하게 확인됨
B : 고온 결여성
편광판의 25㎛ 두께의 점착제를 형성한 다음, 편광판의 상측에 보호필름과, 하측에 이형 필름을 각각 부착하였다.
적층구조의 편광판을 8m×15㎜의 일정한 크기로 절단한 다음, 85℃에서 48시간 동안 방치한 다음, 점착제가 깨끗하게 잘렸는지 육안으로 관찰하고, 아래의 판정 기준에 따라 평가하였다.
◎ : 육안으로는 잘린 자국이 전혀 확인되지 않음
○ : 육안으로는 잘린 자국이 거의 확인되지 않고, 확인되더라도 미미한 수준임
△ : 잘린 자국이 약간 확인됨
× : 잘린 자국이 육안으로 현저하게 확인됨
C : 필-오프 평가
편광판의 25㎛ 두께의 점착제를 형성한 다음, 편광판의 상측에 보호필름과, 하측에 이형 필름을 각각 부착하였다.
적층구조의 편광판을 25m×75㎜의 일정한 크기로 절단하여 유리기판에 합지시키고, 고온 다습한 환경(60℃/90% RH)에서 48시간 방치한 다음, 편광판이 유리기판에서 필-오프가 발생하였는지 여부를 육안으로 관찰하였다.
◎ : 육안으로는 필-오프가 전혀 확인되지 않음
○ : 육안으로는 필-오프가 거의 확인되지 않고, 확인되더라도 미미한 수준임
△ : 필-오프가 약간 확인됨
× : 필-오프가 육안으로 현저하게 확인됨
D : 기포발생
편광판의 25㎛ 두께의 점착제를 형성한 다음, 편광판의 상측에 보호필름과, 하측에 이형 필름을 각각 부착하였다.
적층구조의 편광판을 25m×75㎜의 일정한 크기로 절단하여 유리기판에 합지시키고, 건열 조건(85℃)에서 48시간 방치한 다음, 편광판의 점착제 표면에 기포가 발생하였는지 여부를 육안으로 관찰하였다.
◎ : 육안으로는 기포가 전혀 확인되지 않음
○ : 육안으로는 기포가 거의 확인되지 않고, 확인되더라도 미미한 수준임
△ : 기포가 약간 확인됨
× : 기포가 육안으로 현저하게 확인됨
E : 유리전사 여부
편광판의 25㎛ 두께의 점착제를 형성한 다음, 편광판의 상측에 보호필름과, 하측에 이형 필름을 각각 부착하였다.
적층구조의 편광판을 25m×75㎜의 일정한 크기로 절단하여 유리기판에 합지시키고, 상온에서 48시간 방치한 다음, 편광판을 유리기판에서 탈착시킨 후 유리기판에 잔류하는 점착제의 표면 상태를 육안으로 관찰하였다.
◎ : 육안으로는 유리전사가 전혀 확인되지 않음
○ : 육안으로는 유리전사가 거의 확인되지 않고, 확인되더라도 미미한 수준임
△ : 유리전사가 약간 확인됨
× : 유리전사가 육안으로 현저하게 확인됨
측정 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
고온결여성 ◎ ◎ ◎ ○ △ △
필-오프 ◎ ◎ ◎ △ × ×
기포발생 ○ ○ ○ ○ ○ △
유리전사 ○ ○ ○ ○ ○ ○
눌림특성 ◎ ○ ○ ○ △ ×
[표 1]과 [표 2]에서 살펴본 바와 같이 ADMVN 중합 개시제를 사용한 실시예는 AIBN 중합 개시제를 사용한 비교예보다 수평균 분자량이 큰 고분자를 얻을 수 있어 본 발명에서 요구되는 높은 응집력을 가지는 점착 조성물을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예는 고온 결여성 및 눌림 특성이 좋으며, 필-오프 현상이 발생하지 않음을 알 수 있다. 또한, 기포발생도 거의 확인되지 않고 유리전사도 거의 없는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
전술한 기술적 구성을 통하여 본 발명은 저온에서 분자량이 높은 아크릴계 고분자를 얻을 수 있도록 저온 중합 개시제를 이용하고, 이렇게 얻어진 아크릴계 고분자를 이용한 점착 조성물과 광확산 미립자의 응집이 잘 되도록 하는 광확산 기능을 가지는 점착 조성물, 이를 이용한 편광필름 및 이를 이용한 화상표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의한 점착 조성물은 저온 중합 개시제를 이용하여 종래 고온 중합 개시제를 사용하였을 때보다 높은 분자량을 통하여 응집력을 향상하여 고온 결여성, 필-오프 특성, 기포발생, 유리전사, 점착층 눌림 특성 등이 우수한 편광필름 및 화상표시장치를 얻는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 아크릴계 점착 조성물에 있어서,
    광확산 미립자를 포함하고,
    수평균 분자량이 200만 내지 300만이고, Tg가 -50℃ 이하이며, 분산도가 4.5 이하인 아크릴계 고분자 100 중량부에 대하여,
    저온개시제인 ADMVN[2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)] 중합개시제를 0.01 중량부 내지 0.9 중량부;
    경화제는 0.3 중량부 내지 5.0 중량부; 및
    커플링제는 0.6 중량부 내지 6 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크릴계 고분자는 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 아밀 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 사이클로 헥실 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 헥실 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 벤질 메카크릴레이트, 비닐 아세테이트, 스티렌, 아크릴로니트릴, 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, 이타콘산, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메 타)아크릴레이트, N-메틸올아크릴아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 글리시딜아미드, 라우릴아크릴레이트, 에톡시디에틸렌클리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리틀테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 트리메틸올프로판아크릴산벤조에이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, n-스테아릴메타아크릴레이트, 시클로헥실메타아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트, 글리세린디메타아크릴레이트, 글리세린디메타아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트의 단량체 또는 올리고머를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광확산 미립자는 입자 직경이 0.3㎛ 내지 25㎛인 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광확산 미립자는 굴절율이 상기 점착 조성물의 굴절율보다 0.01 내지 0.4 작은 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광확산 미립자는 무기계 안료, 유기계 안료, 고분자 비드 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광확산 미립자는 실리카, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 점토, 활석, 이산화티타늄, 산화세슘, 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 멜라민 비드, 아크릴 비드, 아크릴-스티렌 비드, 폴리카보네이트 비드, 폴리에틸렌 비드, 염화비닐 비드 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕사이드 금속염, 아민 화합물, 히드리진 화합물 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경화제는 디페닐메탄 이소시아네이트, 자이렌 디이소시아네이트, 헥사메틸 디이소시아네이트, 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 디글리시딜 에테르, 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플링제는 비닐 트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시 실란, 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란, 3-메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란, 3-아미노 프로필 트리에톡시 실란, N-페닐-3-아미노프로필 트리메톡시 실란 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크릴계 점착 조성물은 반응종료나 속도제어를 위하여 분자량 조절제 또는 연쇄 이동제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산 기능을 갖는 아크릴계 점착 조성물
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 아크릴계 점착 조성물을 사용하는 편광필름
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 아크릴계 점착 조성물을 적용되는 화상표시장치로서 상기 화상표시장치는 브라운관표시장치(CRT, cathode-ray tube), 액정표시장치(LCD, liquid crystal dispaly), 플라즈마표시장치(PDP, plasma display pannel) 및 유기전계발광 표시장치(OLED, organic light emitting diode)로 이루어진 그룹 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 화상표시장치
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