KR20090075456A - 아크릴계 점착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴계 점착제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가교성 관능기 함유 단량체를 포함하는 아크릴계 공중합체(A) 및 가교성 관능기를 갖지 않는 공중합체(B)를 1:9 내지 5:5의 비율로 혼합하여 일정 하중에서 편광판에 사용하는 점착제의 밀린 거리가 200㎛ ∼ 600㎛ 이도록 하여, 치밀한 가교구조로 인해 내구신뢰성 및 절단성이 우수하면서 휨에 의한 빛샘 현상을 개선할 수 있는 점착제 조성물에 관한 것이다.
아크릴계 점착제, 밀린 거리, 편광판, 액정표시장치

Description

아크릴계 점착제 조성물{Acrylic pressure-sensitive adhesive composition}
본 발명은 아크릴계 점착제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가교성 관능기 함유 단량체를 포함하는 아크릴계 공중합체(A) 및 가교성 관능기를 갖지 않는 공중합체(B)를 1:9 내지 5:5의 비율로 혼합하여 일정 하중에서 편광판에 사용하는 점착제의 밀린 거리가 200㎛ ∼ 600㎛ 이도록 하여, 치밀한 가교구조로 인해 내구신뢰성 및 절단성이 우수하면서 휨에 의한 빛샘 현상을 개선할 수 있는 점착제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치를 제조하기 위하여, 기본적으로 액정을 포함하고 있는 액정 셀과 편광판이 필요하며, 이를 접합하기 위한 적절한 접착층 또는 점착층이 사용되어야 한다. 또한 액정표시장치의 기능을 향상시키기 위하여 위상차판, 광시야각 보상판 또는 휘도향상 필름 등을 부가적으로 편광판에 부착하여 사용할 수 있다.
액정표시장치를 형성하는 주요 구조는 일정하게 배열되어 있는 액정층; 투명 전극층을 포함하는 투명한 유리판 또는 플라스틱계 판상 소재로 구성되어 있는 액정 셀을 기준으로 하여 점착층 또는 접착층으로 합체되어 있는 다층구조의 편광판; 위상차판; 및 추가의 기능성 필름층 등을 포함하는 것이 일반적이다.
이때, 편광판은 일정한 방향으로 배열된 요오드계 화합물 또는 이색성 편광물질을 포함하는 구조로서, 이들 편광소자를 보호하기 위하여 양면에 트리아세틸셀룰로오스(Triacetyl Cellulose, TAC)계 등의 보호 필름을 사용하여 다층을 구성하게 된°다. 또한, 편광판은 일방성 분자배열을 갖는 형상의 위상차 필름, 액정형 필름 등의 광시야각 보상필름, 휘도 향상 필름, 반사층, 또는 방연층을 부가적으로 포함할 수 있다.
상기 각 필름들은 서로 다른 분자구조 및 조성을 가지는 재료로 만들어지기 때문에 서로 상이한 물리적 특성을 가지고 있다. 특히 열 또는 습열 조건 하에서는 일방성 분자 배열을 가진 재료들의 수축 또는 팽창에 따른 치수안정성이 부족하다.
TN(Twisted Nematic)형 또는 STN(Super Twisted Nematic)형 액정 표시 방식은 일반적으로 액정 패널의 양쪽 면에 편광판의 광축을 45°및 135°로 크로스하여 부착한다. 상기 액정 표시 방식에서는 편광판이 점착제에 의해 고정되어 있는 경우에 열 또는 습열 환경에 의한 변형응력이 잔류한 상태로 남아있게 되며, 이로 인해 응력이 집중된 부분에서 빛샘이 발생하게 된다.
그러나, 주로 대형 TV로 이용되고 있는 IPS(In-Plane Switching), 또는 VA(Vertical Alignment)등의 액정표시장치는 액정 패널의 양쪽 면에 편광판의 광축 을 0° 및 90° 로 크로스하여 부착한다. 이와 같은 액정표시장치는 열 또는 습열 환경에서 응력 집중에 의한 빛샘도 발생하나, 이보다 액정 패널의 휨이 빛샘 발생의 중요한 원인으로 알려져 있다. 상기 액정 패널의 휨은 열 또는 습열 조건에서 위치에 따른 편광판의 수축률의 차이(특히 연신축 방향)에 의해 발생한다. 즉, TN 또는 STN 액정표시장치는 편광판의 광축을 45° 및 135° 로 크로스하여 부착하여 상부와 하부 편광판의 연신축 방향이 대칭 또는 균형적으로 위치하고 있는 반면, IPS 또는 VA등의 액정표시장치는 편광판의 광축을 1° 및 90° 로 크로스하여 부착하기 때문에 상부와 하부 편광판의 연신축 방향이 비대칭적이다. 따라서 IPS 또는 VA등의 액정표시장치는 상부 편광판에 의한 휨과 하부 편광판에 의한 휨이 상이하기 때문에 전체적으로 휨이 큰 방향으로 액정 패널의 휨이 발생한다. 이러한 액정 패널의 휨 때문에 액정 패널을 고정할 때 사용되는 탑 케이스에 의해 액정 패널이 눌려지게 되고, 이로 인해 액정의 불균일에 따른 빛샘이 발생하게 된다. 그러나, 열 또는 습열의 조건에 따라 그 휨 정도가 다르기 때문에 각각 상부 편광판과 하부 편광판의 휨을 유사하게 조절하여 패널 자체의 휨을 줄인다는 것은 기술상 어려운 점이 많다.
대한민국 공개특허 제10-2006-0060264호에서는 상부 편광판 및 하부 편광판은 각각의 점착층을 포함하며, 상부 편광판의 점착층 및 하부 편광판의 점착층은 액정 패널의 휨 방향에 따라 각기 서로 다른 점착력을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공함으로써 휨 현상을 개선할 수 있음을 개시하였다. 그러나, 이 방법으로는 환경(열 또는 습열 조건)에 따른 상부 편광판과 하부 편광판의 휨 정도 를 조절하여 개선하기는 어렵다.
따라서, 상부와 하부 편광판의 휨을 각각 조절하기보다는 모든 열 또는 습열 조건에서 각각 상부 편광판과 하부 편광판의 휨이 작게 설계되어야 한다. 이를 해결하기 위해서는 열 또는 습열 환경하에서 편광판에 걸리는 응력을 줄여 휨을 줄일 수 있는 방법이 필요하다.
일본 특허공개 제2006-58718호는 IPS, MVA 방식 등의 액정표시장치의 빛샘을 억제하기 위해 가교 후 0∼50℃에서의 저장 탄성률 105∼109 Pa 및 유리전이온도 -20℃이상인 편광판용 점착제를 제공함으로써, 기존보다 점착제의 탄성률 및 유리전이온도를 높게 하여 이를 달성할 수 있다고 개시하였다. 그러나, 이는 IPS, MVA 방식의 액정 패널의 휨에 대한 개선은 언급하고 있지 않을 뿐만 아니라, 이 방법으로는 액정 패널의 휨에 의한 빛샘을 개선하기 어렵다.
이러한 응력을 줄일 수 있는 방법으로 가소제 또는 저분자량체를 첨가함으로써 유동성을 부여하는 방법이 있으나 이는 이들의 표면 이행 특성 때문에 점착제의 성능을 크게 손상시키는 문제점이 있을 수 있다.
또한, 가교제의 함량을 조절하여 가교밀도를 조절하는 방법이 있는데, 이는 휨을 개선시킬 정도로 가교밀도를 줄이게 되면 내구신뢰성 및 절단성이 취약해지는 결과를 줄 수 있다.
일본 특허공개 소60-207101호 가교 가능한 관능기를 포함하는 아크릴계 공중합체(A), 가교 가능한 관능기를 포함하지 않는 아크릴계 공중합체(B) 및 관능기 2 개 이상의 다관능성 가교제를 혼합하여 상기 A/B의 중량 비율이 1/4∼4/1의 영역에서 점착제를 제조하는 기술을 개시하고 있다. 그러나 이 특허는 가교 시 가교 가능한 관능기 양에 대해 상응하는 다관능성 가교제 양을 첨가하여 유리된 관능기를 잔존하지 않게 함으로써 제조된 편광판의 장기 보관성이 우수한 기술적 사상을 나타내고 있으나, 사용되는 아크릴계 중합체의 분자량에 대한 조건이나 그 가교구조에 대한 기술적 사상은 표현되어 있지 않으며, 특히 휨에 대해 관련된 점착제의 응력완화 특성에 대한 기술적 사상은 기술되어 있지 않다.
따라서, 열 또는 습열조건에서 뿐만 아니라, 장기간 사용시 발생할 수 있는 내구신뢰성, 절단성 등의 편광판 제품의 주요 특성을 거의 변화시키지 않으면서 액정 패널의 휨에 의한 빛샘 현상을 개선시킬 수 있는 새로운 편광판용 점착제의 개발 및 이를 적용한 편광판이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 편광판용 아크릴계 점착제의 가교밀도를 조절하여 고온고습 조건에서 내구신뢰성 및 절단성이 우수하고, 휨에 의한 빛샘 현상을 개선할 수 있도록 한 점착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 우수한 물성을 가지는 점착제 조성물을 함유하는 점착층을 포함하는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
(메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체를 함유하는 중량 평균분자량이 100만 이상인 가교성 아크릴계 공중합체(A); 및
(메타)아크릴산 에스테르계 단량체를 함유하는 중량 평균분자량이 100만 이상인 비가교성 아크릴계 공중합체(B)를 포함하되, 상기 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B)의 혼합비율이 1:9 내지 5:5 이고,
하기 일반식 1의 조건을 만족하는 점착제 조성물을 제공한다.
[일반식 1]
ΔX = 200㎛ ∼ 600㎛
상기 식에서,
ΔX는 상기 점착제 조성물을 함유하는 점착층이 형성된 편광판을 접착 면적 1cm×1cm로 유리판에 부착 후 실온에서 1000gf의 하중을 1000초 동안 걸었을 때의 점착제의 밀린 거리를 나타낸다.
본 발명은 또한 편광필름; 및 상기 필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 본 발명에 따른 점착제 조성물을 함유하는 점착층을 포함하는 편광판을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 편광판이 액정 셀의 일면 또는 양면에 접합된 액정패널을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 점착제 조성물에 있어서, 아크릴계 공중합체의 가교성 고분자가 치밀한 가교구조를 형성하고, 비가교성 고분자들이 상기 가교구조에 서로 연결하여 내구성과 유동성을 충족시킴으로써, 고온고습 조건 하에서 발생할 수 있는 내구신뢰성 및 절단성이 우수하고, 액정 패널의 휨에 의한 빛샘 현상을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명자들은 휨에 의한 빛샘을 개선함에 있어서, 점착제의 비가교된 부분을 가교된 부분보다 크도록 고분자량에 저분자량체를 첨가하거나, 가교제 함량을 조절함으로써 내구신뢰성이 취약해지는 종래기술의 단점을 해결하기 위해, 가교성 관능기를 가진 고분자량체의 아크릴계 공중합체(A)의 함량이 가교성 관능기를 가지지 않은 고분자량체의 아크릴계 공중합체(B)보다 적도록 혼합비율을 1:9 내지 5:5 로 하고, 일정 하중에서 밀린 거리를 특정하는 경우 휨에 의한 빛샘을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 작은 가교밀도를 가지더라도 내구신뢰성 및 절단성이 우수함을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은
(메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체를 함유하는 중량 평균분자량이 100만 이상인 가교성 아크릴계 공중합체(A); 및
(메타)아크릴산 에스테르계 단량체를 함유하는 중량 평균분자량이 100만 이상인 비가교성 아크릴계 공중합체(B)를 포함하되, 상기 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B)의 혼합비율이 1:9 내지 5:5 이고,
하기 일반식 1의 조건을 만족하는 점착제 조성물을 제공한다.
[일반식 1]
ΔX = 200㎛ ∼ 600㎛
상기 식에서, ΔX는 상기 점착제 조성물을 함유하는 점착층이 형성된 편광판을 접착 면적 1cm×1cm로 유리판에 부착 후 실온에서 1000gf의 하중을 1000초 동안 걸었을 때의 점착제의 밀린 거리를 나타낸다.
본 발명에 따른 점착제 조성물에 있어서, 각 구성 성분은 하기에 의하여 구체화된다.
a) 아크릴계 공중합체
아크릴계 공중합체는 당업계에서 통상 점착제로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으나,
(메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체를 함유하는 가교성 아크릴계 공중합체(A); 및
(메타)아크릴산 에스테르계 단량체를 함유하는 비가교성 아크릴계 공중합체(B)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B) 각각은 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체로 아크릴산(또는 메타크릴산)의 탄소수가 1∼12인 알킬 에스테르를 사용할 수 있다. 알킬의 탄소수가 상기 범위를 벗어난 경우, 특히 알킬기가 장쇄 형태로 되면 점착제의 응집력이 낮아지기 때문에 고온 하에서 응집력을 유지하기 위하여 아크릴산(또는 메타크릴산)의 탄소수가 2∼8인 알킬 에스테르를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체로 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴 레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트 또는 이소노닐(메타)아크릴레이트 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 탄소수 1∼12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르 단량체는 아크릴계 공중합체 (A)는 100 중량부에 대하여 90 내지 99.9 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. (메타)아크릴산 에스테르 단량체의 함량이 90 중량부 미만일 경우에는 초기 접착력이 저하된다는 문제점이 있으며, 99.9 중량부를 초과할 경우에는 응집력 저하로 인해 내구성에 문제가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 상기 아크릴계 공중합체(A)는 가교성 관능기 함유 단량체를 포함하는데, 다관능성 가교제와 반응하여 고온 또는 고습 조건하에서 접착제의 응집력 파괴가 일어나지 않도록 화학결합에 의한 응집력 또는 접착강도를 부여하는 작용을 한다.
상기 가교성 관능기 함유 단량체는 히드록시기 함유 단량체, 카르복실기 함유 단량체, 또는 그의 무수물이 바람직하다. 상기 가교성 관능기 함유 단량체는 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레인산 및 말레인산 무수물 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
상기 가교성 관능기 함유 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 또는 비닐계 단 량체는 아크릴계 공중합체(A)에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 고온 또는 고습 조건하에서 응집파괴가 일어나기 쉽고, 접착력 향상 효과가 저하된다는 문제점이 있으며, 10 중량부를 초과할 경우에는 상용성이 감소되어 표면이행이 심하게 일어나게 되는 원인이 되며, 유동특성이 감소되고, 응집력 상승으로 응력 완화성이 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 본 발명은 아크릴계 공중합체 제조 시 점착제의 유리전이온도를 조절하거나 또는 기타 기능성을 부여하기 위하여, 임의성분으로서 높은 유리전이온도를 가지는 공단량체를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 공단량체로는 통상의 공중합 가능한 비닐기를 가진 단량체로, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure 112008000779364-PAT00001
상기 식에서,
R1은 수소 또는 알킬을 나타내고,
R2는 시아노; 알킬로 치환 또는 비치환된 페닐; 아세틸옥시; 또는 COR3를 나타내며, 여기서, R3는 탄소수 1∼4의 알킬 또는 알콕시로 치환 또는 비치환된 아미 노 또는 글리시딜옥시를 나타낸다.
상기 비닐계 단량체는 아크릴로니트릴, (메타)아크릴아미드, N-메틸 (메타)아크릴아미드, 스티렌, 메틸 스티렌, 글리시딜 (메타)아크릴레이트 또는 비닐 아세테이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체 중의 비닐기 함유 단량체의 양이 너무 많은 경우, 점착제 조성물의 유연성이 저하되고, 박리력이 저하되기 때문에 전체 단량체 성분 중 20 중량부 이하로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 점착제 조성물에 있어서, 상기 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B)는 각각 용액중합법, 광중합법, 벌크중합법, 서스펜션중합법, 또는 에멀젼중합법 등의 통상의 방법으로 제조할 수 있으며, 특히 용액중합법으로 제조하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 중합온도는 50∼140℃이고, 단량체가 균일하게 혼합된 상태에서 개시제를 혼합하는 것이 좋다.
이러한 중합 개시제는 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스시클로헥산카르보니트릴 등의 아조계 중합개시제와 과산화벤조일, 과산화아세틸 등의 과산화물을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 저분자량체를 얻기 위해 중합개시제와 동시에 라우릴메르캅탄, n-도데실메르캅탄, n-옥틸메르캅탄 등의 메르캅탄계와 알파 메틸 스틸렌 다이머 등의 연쇄이동제가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B)는 각각 중량 평균분자량이 100만 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100만∼200만인 것이 좋다. 중량 평균분자량이 100만 이하인 경우는 응집력이 부족하여 고온 고습 조건하에서 기포 또는 박리로 인한 내구 신뢰성에서 문제가 될 수 있으며, 200만 이상인 경우는 응력 집중을 완화시키는 것이 가능하지 않다.
또한, 본 발명의 점착제 조성물에 있어서, 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B)의 혼합비율은 휨에 의한 빛샘을 개선하고, 동시에 내구신뢰성 및 절단성이 우수한 1:9 내지 5:5가 바람직하다. 이는 비가교성 고분자가 가교성 고분자보다 많은 경우 가교밀도는 낮더라도 가교성 고분자가 상대적으로 치밀한 가교구조를 형성하며, 이러한 가교구조를 점착제의 비가교성 고분자들이 서로 연결하여 내구성과 유동성 등의 특성을 동시에 만족시키기 때문이다. 공중합체 (A) 및 (B)의 혼합비율이 1:9 이하인 경우 즉, 가교성 고분자인 공중합체 (A)의 함량이 작게 되면 응집력이 줄어 들어 내구신뢰성 및 절단성이 취약하며, 공중합체 (A) 및 (B)의 혼합비율이 5:5 이상, 즉 가교성 고분자의 함량이 커지게 되면 상대적으로 비가교 고분자의 유동성이 줄어들어 휨에 의한 빛샘을 개선할 수 없다.
b) 가교제
상기와 같은 성분으로 이루어지는 본 발명의 점착제 조성물은 필요에 따라 다관능성 가교제를 추가로 사용할 수 있다. 상기 다관능성 가교제는 아크릴계 공중 합체의 관능기와 반응하여 접착제의 응집력을 높여주는 작용을 한다.
상기 다관능성 가교제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물 또는 금속 킬레이트계 화합물 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 이소시아네이트계 화합물은 톨루엔디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포름디이소사이네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 메틸렌비스(4-페닐메탄)트리이소시아네이트 또는 이들의 트리메틸올프로판 등의 폴리올과의 반응물 등을 사용할 수 있다.
상기 에폭시계 화합물은 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, N,N,N',N'-테트라글리시딜에틸렌디아민, 또는 글리세린 디글리시딜에테르 등을 사용할 수 있다.
상기 아지리딘계 화합물은 N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사이드), N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사이드), 트리에틸렌멜라민, 또는 트리-1-아지리디닐포스핀옥사이드 등을 사용할 수 있다.
상기 금속 킬레이트계 화합물은 알루미늄, 철, 아연, 주석, 티탄, 안티몬, 마그네슘, 또는 바나듐 등의 다가 금속이 아세틸아세톤 또는 아세토초산에틸에 배위한 화합물 등을 사용할 수 있다.
상기 다관능성 가교제는 점착층의 형성을 위하여 실시하는 배합과정에서 가교제의 관능기 가교반응이 거의 일어나지 않아야만 균일한 코팅작업을 할 수 있다. 상기 코팅작업이 끝나고 건조 및 숙성과정을 거치면, 가교구조가 형성되어 탄성이 있으며 응집력이 강한 점착층을 얻을 수 있게 된다. 이때, 점착제의 강한 응집력에 의하여 점착제품의 내구신뢰성 등의 점착물성 및 절단성이 향상된다.
상기와 같은 다관능성 가교제는 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B) 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 점착제의 응집력이 우수하고, 기포 또는 박리와 같은 점착내구성에 문제가 발생되지 않으며, 들뜸 등이 발생하지 않아 내구신뢰성이 우수하다는 효과가 있다.
c) 첨가제
상기와 같은 성분으로 이루어지는 본 발명의 점착제 조성물은 필요에 따라 실란계 커플링제 또는 점착성부여수지를 추가로 사용할 수 있다.
상기 실란계 커플링제는 아크릴계 점착제가 유리판과 접착하는 경우 접착안정성을 향상시켜 내열, 내습 특성을 보다 향상시키는 작용을 한다. 특히, 상기 실란계 커플링제는 고온고습 하에서 장시간 방치되었을 경우 접착신뢰성을 향상시키는데 도움을 주는 작용을 한다.
상기 실란계 커플링제는 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실 란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 또는 γ-아세토아세테이트프로필트리메톡시실란 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 실란계 커플링제는 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B) 100 중량부에 대하여 0.005 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 고온 고습 하에서 접착안정성 및 접착신뢰성 향상에 있어 더욱 좋다.
한편, 상기 점착성부여수지는 아크릴계 점착제의 점착성능을 조절하는 작용을 한다.
상기 점착성부여수지는 (수첨)히드로카본계 수지, (수첨)로진수지, (수첨)로진 에스테르 수지, (수첨)테르펜 수지, (수첨)테르펜페놀 수지, 중합 로진 수지, 또는 중합 로진 에스테르 수지 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 점착성부여수지는 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B) 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 점착제의 상용성 및 응집력 향상에 있어 더욱 좋다.
또한, 본 발명의 아크릴계 점착제 조성물은 필요에 따라 아크릴계 저분자량체, 에폭시 레진, 경화제, 자외선안정제, 산화방지제, 조색제, 보강제, 충진제, 소포제, 계면활성제, 또는 가소제 등의 첨가제를 추가로 사용할 수 있다.
상기와 같은 성분으로 이루어지는 본 발명의 아크릴계 점착제 조성물은 통상의 방법에 따라 제조할 수 있음은 물론이며, 구체적으로 열경화 또는 광경화 등의 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명은 또한 편광필름; 및
상기 필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 본 발명에 따른 상기 점착제 조성물을 함유하는 점착층을 포함하는 편광판을 제공한다.
상기 편광판을 구성하는 편광필름은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 상기 편광필름은 폴리비닐알콜계 수지로 된 필름에 요오드 또는 이색성 염료 등의 편광성분을 함유시켜 연신하여 제조된 필름 등을 사용할 수 있으며, 이들 편광필름의 두께 또한 특별히 제한되지 않으며, 통상적인 두께를 형성할 수 있다. 이때, 상기 폴리비닐알콜계 수지는 폴리비닐알콜, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 및 에틸렌, 또는 초산비닐 공중합체의 검화물 등이 사용될 수 있다.
상기 편광필름의 양면에는 트리아세탈 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트 필름, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 폴리에테르설폰계 필름; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계나 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀계 필름; 또는 에틸렌 프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 필름 등의 보호필름이 적층된 다층 필름 등을 형성할 수 있다. 이때, 이들 보호필름의 두께도 특별히 제한되지는 않으며, 통상적인 두께를 형성할 수 있다.
상기와 같은 편광필름에 점착제층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으 며, 예를 들어 편광필름 표면에 직접 바코터 등을 사용하여 점착제를 도포, 건조시키는 방법, 또는 점착제를 박리성 기재 표면에 도포하고 건조시킨 후, 상기 박리성 기재 표면에 형성된 점착제층을 편광필름 표면에 전사하고 숙성시키는 방법 등이 적용될 수 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 편광판에는 보호층, 반사층, 방현층, 위상차판, 광시야각 보상필름, 또는 휘도향상필름 등의 추가기능을 제공하는 층이 1 종 이상 적층될 수 있으며, 본 발명에 따른 점착층은 상기 기능층에도 형성될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 편광판을 액정 셀의 일면 또는 양면에 접합한 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 점착제가 적용된 편광판은 통상의 액정 표시 장치에 모두 적용가능하며, 그 액정패널의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게, 상기 점착제가 적용된 편광판을 액정 셀의 일면 또는 양면에 접합한 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 구성할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 점착제 조성물은 고온 고습 조건 하에서 발생할 수 있는 내구 신뢰성 및 절단성이 우수하며 액정 패널의 휨에 의한 빛샘 현상을 개선하는 효과를 줄 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술서 상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
<제조예 1> 아크릴계 공중합체 A-1 제조
질소가스가 환류되고 온도조절이 용이하도록 냉각장치를 설치한 1L의 반응기에 n-부틸아크릴레이트(BA) 98.1 중량부, 하이드록시에틸메타아크릴레이트(2-HEMA) 1.9 중량부로 이루어진 단량체 혼합물을 투입한 후, 용제로 에틸아세테이트(EAc) 100 중량부를 투입하였다. 다음으로, 산소를 제거하기 위하여 질소가스를 1시간 동안 퍼징한 후, 62℃로 유지하였다. 상기 혼합물을 균일하게 한 후, 반응개시제로 에틸아세테이트에 50% 농도로 희석시킨 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.03 중량부를 투입하고, 8시간 동안 반응시켜 아크릴계 공중합체를 제조하였다.
<제조예 2> 아크릴계 공중합체 A-2 내지 B-3 제조
상기 아크릴 공중합체 A-1 제조에서 표 1과 같은 성분과 조성비로 사용한 것을 제외하고는 아크릴 공중합체 A-1 제조에서와 동일한 방법으로 실시하였다. 이때, 표 1의 단위는 중량부이다.
아크릴 공중합체 제조
구분 A-1 A-2 A-3 B-1 B-2 B-3
아크릴계 공중합체 조성 n-BA 98.1 72.3 98.0 100 74.6 100
EA 22.3 25.4
AA 5.1 0.5
2-HEMA 1.9 0.3 1.5
AIBN 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
n-DDM 1.5
중량평균분자량(만) 180 120 160 160 120 10
n-DDM: n-도데실메르캅탄 n-BA : n-부틸아크릴레이트 EA : 에틸아크릴레이트 AA : 아크릴산 2-HEMA: 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트 AIBN : 아조비스이소부티로니트릴
<실시예 1>
(배합과정)
상기에서 제조한 아크릴계 공중합체 A-1 20 중량부와 아크릴 공중합체 B-1 80 중량부를 균일하게 혼합한 후, 가교제로 이소시아네이트계 트리메틸올프로판의 톨리렌디이소시아네이트 부가물(TDI-1) 0.2 중량부를 투입하고 적정의 농도로 희석하여 균일하게 혼합한 후, 이형지에 코팅하여 건조한 후 25㎛의 균일한 점착층을 제조하였다.
(합판과정)
상기에서 제조된 점착층을 편광판에 점착 가공하였다. 얻어진 편광판을 적절한 크기로 절단하여 평가에 사용하였으며, 상기 점착제가 적용된 편광판에 관하여 이하의 평가를 한 결과를 표 2에 나타내었다.
(물성 평가)
상기에서 제조한 편광판을 이용하여 하기의 방법으로 점착제의 밀린 거리, 내구신뢰성, 절단성, 빛샘을 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(밀린 거리 측정)
상기에서 제조된 점착제가 부착된 상부 또는 하부 편광판을 유리판에 25㎛의 점착면을 1cm×1cm로 부착한 후 실온에서 24시간 에이징(aging)후 1000gf 하중에서 1000초 동안 유지하면서 점착제가 밀린 거리(㎛)를 측정하였다.
(내구신뢰성 평가)
상기 실시예 1에서 제조된 점착제가 코팅된 편광판(90㎜×170㎜)을 유리기판(110㎜×190㎜×0.7㎜)에 양면으로 광학 흡수축이 크로스된 상태로 부착시켰다. 이때 가해진 압력은 약 5㎏/㎠으로 기포나 이물이 생기지 않도록 크린룸 작업을 하였다. 이 시편들을 내습열 특성을 파악하기 위하여 60℃의 온도 및 90%의 상대습도 조건하에서 1000시간 방치한 후에 기포나 박리의 발생 여부를 관찰하였다. 내열특성은 80℃의 온도에서 1000시간 동안 방치한 후에 기포나 박리의 발생 여부를 관찰하였다. 시편의 상태를 평가하기 직전에 상온에서 24시간 방치한 후 실시하였다. 신뢰성에 대한 평가기준은 다음과 같다.
○: 기포나 박리현상 없음
△: 기포나 박리현상 약간 발생
×: 기포나 박리현상 다량 발생
(절단성 평가)
상기의 점착제가 적용된 편광판을 톰슨 카터를 이용하여 절단성 시험을 하였다. 점착층의 잘려진 단면을 관찰하여 다음과 같은 기준으로 평가하였다.
○: 절단면의 점착제 잔류물 및 점착제가 빠져나간 정도가 양호함 (0.2 mm 미만)
△: 절단면의 점착제 잔류물 및 점착제가 빠져나간 정도가 다소불량 (0.2mm∼0.5mm)
×: 절단면의 점착제 잔류물 및 점착제가 빠져나간 정도가 심함 (0.5mm 이상)
(광투과 균일성(빛샘) 평가)
상기와 동일한 시편을 사용하여 광투과도의 균일성을 조사하기 위하여 백라이트를 이용하여 암실에서 빛이 새어 나오는 부분이 있는지를 관찰하였다. 광투과 균일성을 시험하는 방법으로는 점착 코팅된 연신 방향이 0°인 상부 편광판(400㎜×200㎜)과 점착 코팅된 연신 방향이 90°인 하부 편광판(400㎜×200㎜)을 유리기판 (410㎜×210㎜×0.7㎜)에 광축을 교차하여 양면에 부착하였다. 이 시편은 60℃, 500시간 또는 40℃, 70% R.H, 500시간 동안 방치 후 상온에서 꺼내어 상부 편광판을 위쪽으로 하게 놓고 시료의 사면을 누른 후(액정 패널의 탑 케이스와 유사하게) 관찰하는 방법을 채택하였다. 광투과성의 균일성은 다음과 같은 기준으로 평가하였다.
○: 광투과성의 불균일현상 육안으로 판단하기 어려움
△: 광투과성의 불균일현상 약간 있음
×: 광투과성의 불균일현상 다량 있음
<실시예 2∼3 및 비교예 1∼5>
표 2과 같은 점착층을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 또한, 제조한 편광판을 이용하여 점착제의 밀린 거리, 내구신뢰성, 절단성, 휨에 의한 빛샘을 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
아크릴계 공중합체의 배합 조성 및 물성
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
공중합체 (A) (중량부) A-1 20 100 80 20
A-2 45
A-3 25 100
공중합체 (B) (중량부) B-1 80 75 20
B-2 55 100
B-3 80
가교제(중량부) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.01 0.1 0.1 0.2
밀린 거리(㎛) 450 200 570 200 1200 -(탈락) 400 -(탈락)
내구신뢰성 ○ ○ ○ ○ × × ○ ×
절단성 ○ ○ ○ ○ × × ○ ×
빛샘 ○ ○ ○ × ○ ○ × ○
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 실시된 실시예 1 내지 3의 편광판은 비교예 1 내지 5과 비교하여 내구신뢰성, 절단성 및 빛샘이 우수함을 확인할 수 있다.

Claims (17)

  1. (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체를 함유하는 중량 평균분자량이 100만 이상인 가교성 아크릴계 공중합체(A); 및
    (메타)아크릴산 에스테르계 단량체를 함유하는 중량 평균분자량이 100만 이상인 비가교성 아크릴계 공중합체(B)를 포함하되, 상기 아크릴계 공중합체 (A) 및 (B)의 혼합비율이 1:9 내지 5:5 이고,
    하기 일반식 1의 조건을 만족하는 점착제 조성물:
    [일반식 1]
    ΔX = 200㎛ ∼ 600㎛
    상기 식에서,
    ΔX는 상기 점착제 조성물을 함유하는 점착층이 형성된 편광판을 접착 면적 1cm×1cm로 유리판에 부착 후 실온에서 1000gf의 하중을 1000초 동안 걸었을 때의 점착제의 밀린 거리를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    (메타)아크릴산 에스테르계 단량체가 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이 트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트 및 이소노닐(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    가교성 관능기 함유 단량체가 히드록시기 함유 단량체, 카르복실기 함유 단량체 및 그의 무수물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    가교성 관능기 함유 단량체가 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레인산 및 말레인산 무수물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    가교성 관능기 함유 단량체가 아크릴계 공중합체 (A) 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    아크릴계 공중합체 (A) 또는 (B)는 하기 화학식 1로 표시되는 기능성 단량체를 추가로 포함하는 점착제 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112008000779364-PAT00002
    상기 식에서,
    R1은 수소 또는 알킬을 나타내고,
    R2는 시아노; 알킬로 치환 또는 비치환된 페닐; 아세틸옥시; 또는 COR3를 나타내며, 여기서, R3는 탄소수 1∼4의 알킬 또는 알콕시로 치환 또는 비치환된 아미노 또는 글리시딜옥시를 나타낸다.
  7. 제6항에 있어서,
    기능성 단량체가 아크릴로니트릴, (메타)아크릴아미드, N-메틸 (메타)아크릴아미드, 스티렌, 메틸 스티렌, 글리시딜 (메타)아크릴레이트 및 비닐 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    아크릴계 공중합체 (A) 및 (B) 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부의 다관능성 가교제를 추가로 포함하는 점착제 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    다관능성 가교제가 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물 및 금속 킬레이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    아크릴계 공중합체 (A) 및 (B) 100 중량부에 대하여 0.005 내지 5 중량부의 실란 커플링제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    아크릴계 공중합체 (A) 및 (B) 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부의 점착성 부여 수지를 추가로 포함하는 점착제 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    점착성 부여 수지가 (수첨) 히드로카본계 수지, (수첨) 로진 수지, (수첨) 로진 에스테르 수지, (수첨) 테르펜 수지, (수첨) 테르펜 페놀 수지, 중합 로진 수지 및 중합 로진 에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 점착제 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    아크릴계 저분자량체, 에폭시 수지, 경화제, 자외선안정제, 산화방지제, 조색제, 보강제, 충진제, 소포제, 계면 활성제 및 가소제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 점착제 조성물.
  14. 편광필름; 및
    상기 필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 점착제 조성물을 함유하는 점착층을 포함하는 편광판.
  15. 제14항에 있어서,
    편광 필름의 양면에 셀룰로오스계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리에테르설폰계 필름 및 폴리올레핀계 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 보호 필름이 추가로 형성되어 있는 편광판.
  16. 제14항에 있어서,
    보호층, 반사층, 방현층, 위상차판, 광시야각 보상필름 및 휘도 향상 필름으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 기능성층을 추가로 포함하는 편광판.
  17. 제14항의 편광판이 액정 셀의 일면 또는 양면에 접합된 액정패널을 포함하는 액정표시장치.
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