KR20090112916A - 아크릴계 점착제 조성물, 이를 포함하는 편광판 및액정표시장치 - Google Patents

아크릴계 점착제 조성물, 이를 포함하는 편광판 및액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아크릴계 점착제 조성물, 이를 이용한 편광판 및 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 (A) 아크릴계 공중합체; 및 (B) 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물을 포함하는 아크릴계 점착제 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물은 용해도 및 점착 수지와의 상용성이 우수하여, 이를 포함하는 아크릴계 점착제 조성물은 편광판의 수축에 의하여 생기는 응력을 완화시키고, 음의 복굴절을 효과적으로 광학보상한다. 따라서 상기 아크릴계 점착제 조성물을 포함하는 편광판 및 액정표시장치는 장시간 사용하여도 응력 집중에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
아크릴계 점착제, 메소젠 코어, 광학 이방성, 액상, 광학보상, 응력 완화, 빛샘, 편광판.

Description

아크릴계 점착제 조성물, 이를 포함하는 편광판 및 액정표시장치{An acrylic pressure-sensitive adhesive composition, a polarizer and a liquid crystal display device comprising the same}
본 발명은 편광판용 아크릴계 점착제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 또는 고온고습조건 하에서 발생할 수 있는 내구신뢰성 등의 저하를 유발하지 않으면서 광학 보상 및 응력완화 특성이 부여된 아크릴계 점착제 조성물, 이를 포함하는 편광판 및 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치를 제조하기 위하여, 기본적으로 액정을 포함하고 있는 액정 셀과 편광판이 필요하며, 이를 접합하기 위한 적절한 접착층 또는 점착층이 사용되어야 한다. 또한 액정 표시 장치의 기능을 향상시키기 위하여 위상차판, 광시야각 보상판 또는 휘도향상 필름 등을 부가적으로 편광판에 부착하여 사용할 수 있다.
액정표시장치를 형성하는 주요 구조는 일정하게 배열되어 있는 액정층; 및 투명전극층을 포함하는 투명한 유리판 또는 플라스틱계 판상 소재로 구성되어 있는 액정 셀을 기준으로 하여 점착층 또는 접착층으로 합체되어 있는 다층구조의 편광판; 위상차판; 그리고 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 보호 필름 등을 사용하여 다층을 구성하게 된다. 또한, 편광판은 일방성 분자배열을 갖는 형상의 위상차 필름이나, 액정형 필름 등의 광시야각 보상필름을 부가적으로 포함할 수 있다.
상기 언급된 각 필름들은 서로 다른 분자구조 및 조성을 가지는 재료로 만들어지기 때문에 서로 상이한 물리적 특성을 가지고 있다. 특히 고온 또는 고온고습 조건 하에서는 일방성 분자 배열을 가진 재료들의 수축 또는 팽창에 따른 치수안정성이 부족하다. 따라서 편광판이 점착제에 의해 고정되어 있는 경우에 고온 또는 고온고습 조건하에서의 편광판 수축 또는 팽창에 의해 트리아세틸셀룰로오스(Triacetyl Cellulose, TAC)층에 응력이 집중되고, 복굴절이 발생되어 빛샘이 생기게 된다. 이러한 경우 통상적으로 수축된 트리아세틸셀룰로오스(Triacetyl Cellulose, TAC)층에 의하여 전체적으로 음의 복굴절이 나타나게 된다.
이러한 빛샘현상은 편광판에 고정되어 있는 점착제의 응력완화 특성을 조절하여 잔류응력이 남지 않도록 함으로써 억제할 수 있는데, 이는 사용되는 점착제가 미가교구조인 경우에 달성 가능하다.
그러나 점착층은 내구 신뢰성 유지하기 위해서 높은 고온 응집력을 필요로 하는데 이를 위하여 부분 가교된 점탄성체(viscoelastic materal)형태로 사용되고, 이에 따라 적합한 점착특성을 나타내게 된다.
따라서 부분 가교된 점탄성체 형태로 사용되고 있는 점착층은 주어진 응력하에서 잔류응력을 가지게 되고, 가교구조내의 고분자가 특정방향으로 배향되어 복굴절(Birefringence)을 나타내게 된다. 이러한 배향하에서 아크릴계 점착제는 음의 복굴절을 나타내게 되는 것이다.
최근 LCD 패널의 대형화에 따라 편광판도 대형화되고 이에 따라 내열 또는 내습열 조건에서 편광판의 수축도 커지고 점착층의 잔류응력도 커지게 되어, 전체적으로 음의 복굴절이 크게 되고, 빛샘현상이 보다 심하게 나타난다.
일본공개특허 제1998-279907호는 고분자량 아크릴계 폴리머와 분자량 30,000이하의 저분자량 아크릴계 폴리머를 혼합하여 편광판으로부터 발생되는 응력에 대한 완화특성을 부여함으로써 빛샘현상을 개선하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국공개특허 제2003-0069461호는 잔류 응력하에서 양수값의 복굴절을 나타내는 저분자량체를 혼입하여 잔류응력하에서 아크릴계 점착제층이 나타내는 음수값의 복굴절을 보정하는 방법이 개시되어 있다.
그러나 사용된 저분자량체가 점착제와의 상용성이 문제가 될 수 있어 과량을 사용하면 점착제와의 상분리 현상이 나타나고, 광투과성이나 내구성에 문제가 될 가능성이 있다.
미국 특허 제663978호, 일본 공개 특허 제2002-173656호 및 제2003-013029호는 측쇄에 방향족기를 함유한 아크릴계 단량체를 도입하여 점착제층의 굴절율을 조절하는 방법에 대해 기술하고 있다. 그러나 상기의 방법은 다량의 방향족 함유 아크릴계 단량체가 필요하고, 다량의 방향족 함유 아크릴계 단량체에 의해 점착제의 점착력이 크게 올라가게 되는 부작용이 있으며 이는 편광판용 점착제의 주요기능인 재박리성에 악 영향을 미치게 된다. 또한 다량의 방향족 함유 아크릴계 단량체의 도입을 통해 점착제의 내구성이 저하되게 된다.
따라서 편광판용 점착제의 주요기능인 내구신뢰성 및 재박리성 등의 주요 특성을 변화시키지 않으면서 빛샘을 최대한 억제하기 위해서는 점착층에 우수한 응력완화 기능을 부여함과 동시에 잔류응력에 의해 나타나는 점착제의 음의 복굴절을 양의 복굴절로 조절하는 광학 보상을 해줄 필요가 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 편광판의 수축 또는 팽창에 따른 잔류응력을 완화할 수 있고, 아크릴계 점착제와 상용성이 우수한 광학 이방성 화합물을 포함하여, 고온 또는 고온고습 조건 하에서 발생할 수 있는 점착 내구 신뢰성 등의 저하를 유발하지 않으면서 잔류응력의 불균일한 분포에 따른 빛샘 현상이 개선된 아크릴계 점착제 조성물, 상기 조성물을 포함하는 편광판 및 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, (A) 아크릴계 공중합체; 및 (B) 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물을 포함하는 아크릴계 점착제 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 편광필름; 및 상기 편광필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 본 발명에 따른 아크릴계 점착제 조성물을 함유하는 점착층을 포함하는 편광판을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 편광판을 액정 셀의 일면 또는 양면에 접합한 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물은 용해도 및 점착 수지와의 상용성이 우수하여, 이를 포함하는 아크릴계 점착제 조성물은 편광판의 수축에 의하여 생기는 응력을 완화시키고, 음의 복굴절을 효과적으로 광학보상한다. 따라서 상기 아크릴계 점착제 조성물을 포함하는 편광판 및 액정표시장치는 장시간 사용하여도 응력 집중에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
본 발명은 (A) 아크릴계 공중합체; 및 (B) 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물을 포함하는 아크릴계 점착제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 고체상의 광학 이방성 물질을 사용하는 경우에는 편광판의 수축에 의하여 생기는 복굴절 특성을 효과적으로 상쇄할 있다. 그러나, 고체상의 광학 이방성 물질은 용매에 대한 용해도가 낮고 점착제 수지와의 상용성에 문제가 있어 광학 이방성 물질은 소량을 사용하여야 하고, 이로 인한 응력 완화의 효과가 미미하다.
그러나 본 발명에 따른 구조 중에 메소젠 코어를 가지는 액상의 광학 이방성 화합물은 용매에 대한 용해도 및 수지와의 상용성이 우수하여, 이를 포함하는 점착제 조성물은 편광판의 수축에 의하여 발생하는 응력 완화 특성 및 광학 보상효과를 동시에 구현할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 조성물의 구성성분을 구체적으로 설명한다.
(A) 아크릴계 공중합체
본 발명에 따른 (A) 아크릴계 공중합체는 주성분으로 ⅰ) 알킬의 탄소수가 1 내지 14인 알킬(메타)아크릴산 에스테르 단량체 70 내지 99.9 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 ⅰ)알킬의 탄소수가 1 내지 14인 알킬(메타)아크릴산 에스테르 단량체의 구체적인 종류는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 또는 테트라 데실(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 알킬기의 탄소수가 상기 범위 외이면 점착제의 유리전이온도(Tg)가 높아지거나, 점착성의 조절이 어렵기 때문에 1 내지 14인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 아크릴계 공중합체는 상기의 알킬(메타)아크릴산 에스테르 단량체와 함께 하기 화학식 1로 표시되는 비닐계 단량체 20 중량부 이하를 공중합 성분으로 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112008029811968-PAT00001
상기 식에서,
R1은 수소 또는 알킬을 나타내고,
R2는 시아노, 알킬로 치환되거나 비치환된 페닐, 아세틸옥시, 또는 COR3를 나타내며, 여기서 R3는 알킬 또는 알콕시로 치환되거나 비치환된 아미노, 또는 글리시딜옥시를 나타낸다.
상기 식에서, R2 내지 R3의 정의 중 알킬 및 알콕시는 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 저급 알킬, 보다 바람직하게는 메틸, 에틸, 메톡시, 에톡시 또는 부톡시를 나타낸다.
상기 화학식 1로 표시되는 비닐계 단량체의 구체적인 예로는 스티렌 또는 알파 메틸 스티렌 등의 스티렌계 단량체; 비닐 아세테이트 등의 카르본산 비닐 에스테르; (메타)아크릴 아마이드 또는 N-부톡시 메틸(메타)아크릴 아마이드 등의 질소 함유 비닐계 단량체 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 비닐계 단량체의 함량이 20 중량부를 초과하는 경우에는 점착제 조성물의 유연성이 저하되고, 박리력이 저하될 우려가 있다.
또한 본 발명에 따른 아크릴계 공중합체는 상기 알킬기의 탄소수가 1 내지 14인 알킬(메타)아크릴산 에스테르 단량체와 함께 가교성 관능기 함유 단량체 0.1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 상기 가교성 관능기 함유 단량체의 양이 너무 많은 경우 점착성이 저하되고, 박리력이 저하될 수 있다.
상기 ⅲ) 가교성 관능기 함유 단량체의 구체적인 예로는 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 또는 2-하이드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트 등의 수산기를 포함하는 단량체; 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 또는 말레인산 등의 카르복실기를 포함하는 단량체; 및 아크릴 아미드, N-비닐 피롤리돈, 또는 N-비닐 카프로락탐 등의 질소 함유 단량체를 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 (A) 아크릴계 공중합체는 중량평균 분자량이 80만 내지 200만인 것이 바람직하다. 상기 중량평균 분자량이 80만 미만인 경우에는 응집력이 부족하여 내구신뢰성이 저하될 우려가 있고, 200만을 초과하는 경우에는 점착제의 가교도가 증가되어 응력완화 특성이 저하될 우려가 있다.
아크릴계 공중합체의 제조방법은 특별히 한정되지는 않으며, 용액중합법, 광중합법, 벌크중합법, 서스펜션중합법 또는 에멀전 중합법에 의하여 제조될 수 있다. 바람직하게는, 아크릴계 공중합체는 용액중합법에 의하여 제조하고, 중합온도는 50℃ 내지 140℃인 것이 바람직하며, 단량체들이 균일하게 혼합된 상태에서 중합 개시제를 첨가하는 것이 바람직하다.
이러한 중합 개시제는 아조비스이소부티로니트릴 또는 아조비스시클로헥산카르보니트릴 등의 아조계 중합개시제; 및 과산화벤조일 또는 과산화아세틸 등의 과산화물을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 가능하다.
(B) 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물
본 발명의 아크릴계 점착제 조성물은 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물을 포함하여, 편광판의 수축 또는 팽창에 따른 응력을 완화하고, 음의 복굴절을 광학 보상하여 빛샘현상을 개선하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광학 이방성 화합물은 구조 중에 메소젠 코어를 함유하여 양의 복굴절을 나타내고, 녹는점이 상온 이하, 즉 상온에서 액상이므로 용매에 대한 용해도 및 상용성이 우수하다.
상기 광학 이방성 화합물에 함유되는 메소젠 코어는 하기 화학식 2로 표시되는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112008029811968-PAT00002
상기 식에서,
Figure 112008029811968-PAT00003
는
Figure 112008029811968-PAT00004
또는
Figure 112008029811968-PAT00005
이고;
Figure 112008029811968-PAT00006
는
Figure 112008029811968-PAT00007
또는
Figure 112008029811968-PAT00008
이며;
Figure 112008029811968-PAT00009
는
Figure 112008029811968-PAT00010
또는
Figure 112008029811968-PAT00011
이고;
Figure 112008029811968-PAT00012
는
Figure 112008029811968-PAT00013
또는
Figure 112008029811968-PAT00014
이며;
Z는 C-W 또는 N 이고;
Q1 내지 Q16, 및 W는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노, -R4, -OR4, -NHR4, -NR4R4 , -C(=O)R4, -SR4, -SOR4, -SO2R4, -C(=O)NR4, -NR4C(=O)R4, -C(=O)OR4, -OC(=O)R4, 또는 -OC(=O)OR4이며;
l, m, n 및 o은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, l+m+n+o는 2 이상의 정수이며;
G1, G2, 및 G3은 각각 독립적으로 단일결합, -O-, -NR5-, -S-, -SO-, -SO2-, C1 내지 C6의 알킬렌, C2 내지 C6의 알케닐렌, C2 내지 C6의 알키닐렌, 또는 -U-T-V- 이고,
여기서 -T-는 카르보닐(-C(=O)-)이며, U 및 V는 각각 단일결합, -O-, -NR5-, -S-, -(CH2)p-, -O(CH2)p-, 또는 -(CH2)pO-이고, p는 1 내지 5의 정수이며,
R4은 수소, 하나 이상의 할로겐으로 치환되거나 비치환된 C1 내지 C20의 알킬(alkyl), 하나 이상의 할로겐으로 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐(alkenyl), 하나 이상의 할로겐으로 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐(alkynyl), 또는 -(R5O)qR6이고, 여기서 R5는 C1 내지 C6의 알킬렌이고, R6는 C1 내지 C4의 알킬이며, q는 1 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 2로 표시되는 메소젠 코어는 이에 제한되는 것은 아니나, 바이페닐, 톨레인 및/또는 벤젠링을 3개 이상 (바람직하게는 3개) 포함하는 것이 바람직하다.
아크릴계 점착제 조성물에 포함되는 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물의 함량은 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 점착제에 의한 광학 보상 효과가 떨어진다. 또한 상기 함량이 30 중량부를 초과하는 경우에는 과량 사용으로 인해 상용성이 떨어지고, 내구 신뢰성에 문제가 발생할 수 있으며, 양의 복굴절이 편광판의 수축에 의해 발생하는 음의 복굴절보다 커져 오히려 빛샘현상이 나타날 수 있다.
본 발명의 아크릴계 점착제 조성물은 상기 성분 이외에 아크릴계 공중합체를 가교시키기 위하여 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 다관능성 가교제 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.01 중량부 미만이면 점착제의 가교도가 낮아 내구신뢰성이 저하될 우려가 있고, 5 중량부를 초과하는 경우 점착제의 가교도가 높아 내구신뢰성이 저하될 우려가 있다.
상기 다관능성 가교제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물, 및 금속 킬레이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소시아네이트계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 이소시아네이트계 가교제로는 톨리렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포름 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트, 및 이들과 트리메틸올프로판 등의 폴리올과의 반응물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 에폭시계 가교제로는 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, N,N,N'N'-테트라글리시딜에틸렌디아민, 및 글리세린 디글리시딜에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 아지리딘계 가교제로는 N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사미드), N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사미드), 트리에틸렌멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘), 및 트리-1-아지리디닐포스핀옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 금속 킬레이트계 가교제로는 알루미늄, 철, 아연, 주석, 티탄, 안티몬, 마그네슘 및/또는 바나듐 등의 다가 금속이 아세틸아세톤 또는 아세토초산에틸에 배위한 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 다관능성 가교제는 아크릴계 점착제 조성물과 점착층의 형성을 위하여 배합하는 과정에서 가교제의 관능기에 의한 가교반응이 거의 일어나지 않아야만 균일한 코팅작업을 할 수 있다. 상기 코팅작업이 끝나고 건조 및 숙성과정을 거치면, 가교구조가 형성되어 탄성이 있고 응집력이 강한 점착층을 얻을 수 있게 된다.
또한 본 발명의 아크릴계 점착제 조성물은 유리판과 접착하는 경우에 접착 안정성을 향상시켜 내열내습 특성을 보다 향상시키기 위하여 실란계 커플링제를 추 가로 포함할 수 있다. 특히 실란계 커플링제는 고온 고습하에서 장시간 방치되었을 경우 접착 신뢰성을 향상시키는데 도움을 주는 역할을 한다.
상기 실란계 커플링제의 함량은 아크릴 공중합체 100 중량부에 대하여 0.005 내지 5 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.005 중량부 미만인 경우에는 점착 신뢰성 향상 효과가 미미할 우려가 있고, 5 중량부를 초과하는 경우 내구 신뢰성이 저하될 우려가 있다.
상기 실란계 커플링제 화합물로는 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-메르캅토 프로필 트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 또는 γ-아세토아세테이트프로필트리메톡시실란 등이 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용 할 수 있다.
본 발명은 점착 성능을 조절하기 위하여 점착성부여수지를 추가로 포함할 수 있으며, 그 함량은 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 1 중량부 미만이면 점착성 부여 기능이 저조하고, 100 중량부를 초과하면 점착제의 상용성 또는 응집력을 감소시킬 수 있다.
상기 점착성 부여 수지의 예로는 (수첨)하이드로카본계수지, (수첨)로진수지, (수첨)로진에스터수지, (수첨)터펜수지, (수첨)터펜페놀수지, 중합로진수지, 또는 중합로진에스터수지 등이 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이외에도, 본 발명의 조성물은, 발명의 효과에 영향을 미치지 않는 범위에서, 가소제, 에폭시 레진, 경화제, 자외선 안정제, 산화 방지제, 조색제, 보강제, 충진제, 소포제 및 계면활성제 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 적절히 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 편광 필름; 및 상기 편광필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 본 발명에 따른 아크릴계 점착제 조성물을 함유하는 점착층을 포함하는 편광판에 관한 것이다.
본 발명의 편광판은 편광 필름의 한쪽 또는 양쪽면에 상기 점착제 조성물로부터 형성되는 점착층을 포함하고, 편광판을 구성하는 편광필름 또는 편광소자는 특별히 제한되지는 않는다.
바람직하게, 상기 편광 필름의 예를 들면, 폴리비닐알콜계 수지로 된 필름에 요오드 또는 이색성 염료 등의 편광 성분을 함유시켜 연신하는 것에 의해 얻어진 필름 등이 있으며, 이들 편광 필름의 두께도 특별히 제한되지는 않으며, 통상적인 두께를 형성할 수 있다. 이때, 상기 폴리비닐알콜계 수지는 폴리비닐알콜, 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 및 에틸렌, 초산 비닐 공중합체의 검화물 등이 사용될 수 있다.
상기 편광 필름의 양면에는 트리아세틸 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름, 폴리에테르설폰계 필름, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계나 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀계, 에틸렌 프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 등의 보호필름이 적층된 다층 필름 등을 형성할 수 있다. 이때, 이들 보호필름의 두께도 특별히 제한되지는 않으며, 통상적인 두께를 형성할 수 있다.
본 발명에서 편광필름에 점착층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 편광필름 표면에 직접 바코터 등을 사용하여 상기 점착제를 도포하여 건조시키는 방법, 또는 상기 점착제를 일단 박리성 기재 표면에 도포하고 건조 시킨 후 이 박리성 기재표면에 형성된 점착제층을 편광 필름 표면에 전사하고 이어서 숙성시키는 방법을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 편광판에는 보호층, 반사층, 방현층, 위상차판, 광시야각 보상필름, 및 휘도향상필름 등의 추가기능을 제공하는 층이 1 종 이상 적층될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 상기 편광판을 액정 셀의 일면 또는 양면에 접합한 액정 패널을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 점착제가 적용된 편광판은 통상적인 액정표시장치에 모두 적용가능하며, 그 액정패널의 종류는 특별히 한정되지는 않는다. 바람직하게, 본 발명은 상기 점착편광판을 액정 셀의 일면 또는 양면에 접합한 액정패널을 포함하여 액정표시장치를 구성할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<아크릴계 공중합체>
제조예 1
질소가스가 환류되고 온도조절이 용이하도록 냉각장치를 설치한 1L 반응기에 하기 표 1에 나타낸 조성과 같이 n-부틸아크릴레이트(n-butylacrylate:BA) 98 중량부, 2-하이드록시에틸메타아클릴레이트(2-hydroxyethyl(metha)acrylate: 2-HEMA) 2 중량부로 구성되는 단량체들의 혼합물을 투입하였다. 그리고, 용제로서 에틸아세테이트(ethylacetate:EAc) 120 중량부를 투입하였다. 산소를 제거하기 위하여 질소가스를 60분간 퍼징(purging)한 후 온도는 60℃로 유지하고, 반응 개시제인 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile:AIBN) 0.03 중량부를 투입하고 8시간 동안 반응시켰다. 반응 후 에틸아세테이트(EAc)로 희석하여 고형분 20중량%, 중량 평균 분자량이 150만인 아크릴계 공중합체를 제조하였다.
제조예 2 내지 3
하기 표 1에 나타난 조성을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1의 경우와 동일하게 아크릴계 공중합체를 제조하였다.
[표 1]
조성성분 제조예 1 제조예 2 제조예 3
아크릴계 공중합체 조성 (중량부) n-BA 98 95 83
MA 15
2-HEMA 2 2
AA 5
AIBN 0.03 0.03 0.03
EAC 120 110 150
중량평균 분자량(만) 150 160 120
n-BA: n-부틸아크릴레이트 MA: 메틸아크릴레이트 2-HEMA: 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트 AA: 아크릴산 AIBN: 아조비스이소부티로니트릴, EAc: 에틸아세테이트
< 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물>
제조예 4
Figure 112008029811968-PAT00015
1.0 당량의 화합물 1을 DMF 용매에 녹인 후 1.2 당량의 2-ethylhexyl-1-bromide (2)와 1.5 당량의 K2CO3를 넣고 100℃에서 4시간 정도 교반한다. 반응 종료 후 에테르와 물을 이용하여 work-up하고 실리카겔을 이용하여 정제하면 약 87%의 수율로 화합물 3을 만들 수 있다. 이 1.0 당량의 화합물 3을 메탄올:물 = 1:1 혼합 용매에 녹인 후 2.0 당량의 NaOH를 넣고 80℃에서 1시간 정도 교반한다. 반응 종료 후 에테르와 물을 이용하여 work-up 하면 약 95%의 수율로 화합물 4를 만들 수 있다. 이 벤조산 화합물(4) 1.0 당량과 1.0 당량의 화합물 5를 CH2Cl2에 용해 시킨다. 여기에 1.2 당량의 EDC와 0.1 당량의 DMAP를 넣고 상온에서 15시간 정도 교반한다. 반응 종료 후 CH2Cl2로 work-up하고 실리카겔로 정제하여 최종 화합물 6을 85% 이상의 수율로 수득하고, 이를 1H-NMR로 확인하였다.
1H-NMR (400MHz, CDCl3): δ 0.85~1.00 (m, 6H), 1.40 (m, 4H), 1.42~1.60 (m, 4H), 1.80 (m, 1H), 3.98 (t, 2H), 7.22 (dd, 1H), 7.33 (d, 2H), 7.40 (t, 1H), 7.44 (d, 1H), 7.48 (t, 2H), 7.63 (d, 2H), 7.68 (t, 2H), 7.77 (t, 1H), 7.84 (d, 1H)
실시예 1
1) 배합
상기의 제조예 1에서 얻어진 고분자량 아크릴계 공중합체 100 중량부(고형분)와 제조예 4에서 얻어진 광학 이방성 화합물 5 중량부를 균일하게 혼합한 후 다관능성 가교제로 이소시아네이트계 트리메틸올프로판의 톨리렌디이소시아네이트 부가물 0.1 중량부 및 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 0.1 중량부를 투입하여 코팅성을 고려하여 적정의 농도로 희석하여 균일하게 혼합한 후 이형지에 코팅하여 건조한 후 25미크론의 균일한 점착층을 얻었다.
2) 합판 과정
상기에서 얻어진 점착층을 두께 185미크론의 요오드계 편광판에 점착 가공하 여 상온에서 7일간 에이징 하였다.
실시예 2 내지 4
하기 표 2에 나타난 조성을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 배합 및 합판 과정을 실시하였다.
비교예 1 내지 3
하기 표 2에 나타난 조성을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 배합 및 합판 과정을 실시하였다.
[표 2]
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
아크릴계 공중합체 제조예 1 100 100 - - 100 100 100
제조예 2 - - 100 - - - -
제조예 3 - - - 100 - - -
광학이방성화합물 제조예 4 8 10 15 25 0 3 35
가교제 0.1 0.13 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
(단위: 중량부)
시험예
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 점착제 조성물의 특성을 평가하기 위하여 하기와 같은 시험항목을 검토하고 그 결과를 하기 표 3 에 나타내었다.
1. 상용성
이형필름에 점착제를 코팅 및 건조 후 상용성이 나빠 점착제가 뿌옇게 되는지를 확인하였고, 이 점착제를 편광판에 부착한 후 상온, 저온(-20℃), 고온(50℃)에서 6개월간 보존하면서 광학 이방성 화합물의 결정화가 일어나는지를 확인하였다
2. 내구 신뢰성
실시예 및 비교예에서 제조된 점착제가 코팅된 편광판 (90㎜×170㎜)을 유리기판(110㎜×190㎜×0.7㎜)에 양면으로 광학 흡수축이 크로스된 상태로 부착시켰다. 이때 가해진 압력은 약 5㎏/cm2으로 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
3. 광투과 균일성( 빛샘 )
상기와 동일한 시편을 사용하여 광투과도의 균일성을 조사하기 위하여 백라이트를 이용하여 암실에서 빛이 새어 나오는 부분이 있는지를 관찰하였다. 광투과 균일성을 시험하는 방법으로는 코팅된 편광판(200㎜×200㎜)을 유리기판 (210㎜×210㎜×0.7㎜)에 90도로 교차하여 양면에 부착하여 관찰하는 방법을 채택하였다. 광투과성의 균일성은 다음과 같은 기준으로 평가하였다.
◎: 광투과성의 불균일현상이 육안으로 판단하기 어려움
○: 광투과성의 불균일현상이 약간 있음
△: 광투과성의 불균일현상이 다소 있음
×: 광투과성의 불균일현상이 다량 있음
[표 3]
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3
상용성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호
내구신뢰성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ △
광투과 균일성 (빛샘) ◎ ◎ ◎ ◎ △ ○ △
상기 표 3의 결과에서 보듯이, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 경우에는 상용성, 내구 신뢰성, 광투과 균일성(빛샘특성)이 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
반면, 비교예 1과 같이 광학 이방성 화합물을 첨가하지 않을 경우 광투과 균 일성이 불량하여 빛샘이 나타남을 알 수 있고, 비교예 2의 경우 광학 이방성 화합물의 함량이 적어 광투과 균일성을 만족할 만큼의 성능이 나오지 않음을 알 수 있다. 비교예 3의 경우에는 과량의 광학 이방성 화합물을 사용함에 따라 점착제의 응력완화 성질이 크게 작용하여 내구 신뢰성에 다소 문제가 있었고, 응력 완화 특성이 크게 작용함에 따라 광학 이방 성질이 잘 나타나지 않아, 점착제에 의한 복굴절 제어가 되지 않아 빛샘 현상이 나타났다.

Claims (21)

  1. (A) 아크릴계 공중합체; 및 (B) 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물을 포함하는 아크릴계 점착제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    아크릴계 공중합체는 알킬기의 탄소수가 1 내지 14인 알킬(메타)아크릴산 에스테르 단량체 70 내지 99.9 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    알킬(메타)아크릴산 에스테르 단량체는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 및 테트라 데실(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    아크릴계 공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 20 중량부 이하의 양으로 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112008029811968-PAT00016
    상기 식에서,
    R1은 수소 또는 알킬을 나타내고,
    R2는 시아노, 알킬로 치환되거나 비치환된 페닐, 아세틸옥시, 또는 COR3를 나타내며, 여기서 R3는 알킬 또는 알콕시로 치환되거나 비치환된 아미노, 또는 글리시딜옥시를 나타낸다.
  5. 제 4 항에 있어서,
    화학식 1로 표시되는 비닐계 단량체는 스티렌, 알파 메틸 스티렌, 비닐 아세테이트, (메타)아크릴 아마이드, 및 N-부톡시 메틸(메타)아크릴 아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    아크릴계 공중합체는 가교성 관능기 함유 단량체 0.1 내지 10 중량부를 포함 하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 공중합체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    가교성 관능기 함유 단량체는 수산기 함유 단량체, 카르복실기 함유 단량체 및 질소 함유 단량체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    수산기 함유 단량체는 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 및 2-하이드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  9. 제 7 항에 있어서,
    카르복실기 함유 단량체는 (메타)아크릴산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 및 말레인산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  10. 제 7 항에 있어서,
    질소 함유 단량체는 아크릴 아미드, N-비닐 피롤리돈, 및 N-비닐 카프로락탐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    (A) 아크릴계 공중합체는 중량평균분자량이 80만 내지 200만인 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    (B) 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물의 메소젠 코어는 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물:
    [화학식 2]
    Figure 112008029811968-PAT00017
    상기 식에서,
    Figure 112008029811968-PAT00018
    는
    Figure 112008029811968-PAT00019
    또는
    Figure 112008029811968-PAT00020
    이고;
    Figure 112008029811968-PAT00021
    는
    Figure 112008029811968-PAT00022
    또는
    Figure 112008029811968-PAT00023
    이며;
    Figure 112008029811968-PAT00024
    는
    Figure 112008029811968-PAT00025
    또는
    Figure 112008029811968-PAT00026
    이고;
    Figure 112008029811968-PAT00027
    는
    Figure 112008029811968-PAT00028
    또는
    Figure 112008029811968-PAT00029
    이며;
    Z는 C-W 또는 N 이고;
    Q1 내지 Q16, 및 W는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 시아노, -R4, -OR4, -NHR4, -NR4R4 , -C(=O)R4, -SR4, -SOR4, -SO2R4, -C(=O)NR4, -NR4C(=O)R4, -C(=O)OR4, -OC(=O)R4, 또는 -OC(=O)OR4이며;
    l, m, n 및 o은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, l+m+n+o는 2 이상의 정수이며;
    G1, G2, 및 G3은 각각 독립적으로 단일결합, -O-, -NR5-, -S-, -SO-, -SO2-, C1 내지 C6의 알킬렌, C2 내지 C6의 알케닐렌, C2 내지 C6의 알키닐렌, 또는 -U-T-V- 이고,
    여기서 -T-는 카르보닐(-C(=O)-)이며, U 및 V는 각각 단일결합, -O-, -NR5-, -S-, -(CH2)p-, -O(CH2)p-, 또는 -(CH2)pO-이고, p는 1 내지 5의 정수이며,
    R4은 수소, 하나 이상의 할로겐으로 치환되거나 비치환된 C1 내지 C20의 알킬(alkyl), 하나 이상의 할로겐으로 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐(alkenyl), 하나 이상의 할로겐으로 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐(alkynyl), 또는 -(R5O)qR6이고, 여기서 R5는 C1 내지 C6의 알킬렌이고, R6는 C1 내지 C4의 알킬이며, q는 1 내지 5의 정수이다.
  13. 제 12 항에 있어서,
    화학식 2로 표시되는 메소젠 코어는 바이페닐, 톨레인 또는 벤젠링 3개 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서,
    (B) 구조 중에 메소젠 코어를 함유하는 액상의 광학 이방성 화합물의 함량은 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  15. 제 1 항에 있어서,
    (A) 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 다관능성 가교제 0.01 내지 5 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  16. 제 15 항에 있어서,
    다관능성 가교제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물, 및 금속 킬레이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  17. 제 1 항에 있어서,
    (A) 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 실란계 커플링제 0.005 내지 5 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  18. 제 1 항에 있어서,
    (A) 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 점착성부여수지 1 내지 100 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 점착제 조성물.
  19. 편광 필름; 및
    상기 편광 필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 아크릴계 점착제 조성물을 함유하는 점착제 층을 포함하는 편광판.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 편광판은 보호층, 반사층, 위상차판, 광시야각 보상필름 및 휘도 향상필름으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편광판.
  21. 제 19 항의 편광판을 액정 셀의 일면 또는 양면에 접합한 액정패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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