KR20150023278A - 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제 - Google Patents

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마사오 가나리
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헨켈 유에스 아이피 엘엘씨
헨켈 아게 운트 코. 카게아아
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Abstract

하기를 포함하는 액체 광-경화성 접착제 조성물이 기재된다:
(a) 5 내지 30 중량% 의 우레탄 아크릴레이트,
(b) 30 내지 80 중량% 의 가소화제,
(c) 0.02 내지 5 중량% 의 광 개시제,
(d) 0 내지 30 중량% 의 아크릴레이트 단량체 및/또는 올리고머.

Description

액체 광학 투명성 광-경화성 접착제 {LIQUID OPTICALLY CLEAR PHOTO-CURABLE ADHESIVE}
본 개시물은 특정 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제 및 이 접착제의 여러 용도에 관한 것이다. 추가로, 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제에 의한 기판의 접착에 관한 것이고, 또한 이와 같은 광학 투명성 접착제를 포함하는 광학 어셈블리에 관한 것이다.
광학 투명성 접착제 및 특히 액체 광학 투명성 접착제는 광학 디스플레이에 널리 적용된다. 광학 접착 (bonding) 은 디스플레이 패널, 유리 플레이트, 터치 패널, 디퓨저, 리지드 (rigid) 보상기, 히터, 및 가요성 필름, 예컨대 편광판 및 지연기 등의 광학적 부재를 접착하는데 이용된다. 특히 터치 디스플레이, 예컨대 용량성 터치 디스플레이에서의 접착을 위한 이와 같은 접착제의 용도가 많은 흥미를 끌고 있다. 무선 판독 장치 등의 새로운 전자 디스플레이 제품의 지속적인 개발이 광학 투명성 접착제의 요구를 증가시키기 때문에 광학 투명성 접착제의 중요성은 여전히 증가하고 있다. 그러나, 여전히 정복해야할 몇몇 과제들이 존재한다. 핵심적인 문제는 무라 (Mura) 이다. "무라" 는 일본어로 "불균일함" 이다. 다크 스폿 또는 패치가 때때로 일부 액정 디스플레이 (LCD) 패널 상에 나타날 수 있다. 이러한 흐려짐 현상은 "무라" 로 인정된다. "무라" 는 특정 조건 하에서 불균일한 스크린 균일성을 야기하는 저-콘트라스트, 불규칙 패턴 또는 영역을 기술하는데 사용된다. 무라는 따라서 디스플레이 효과이며 LCD 에 부과된 스트레스에 의해 야기될 수 있다. 모든 종류의 스트레스는, 낮은 수준일지라도, LCD 에 무라를 야기시킬 수 있다. 무라는 복구가 가능하지 않기 때문에, 무라를 극복하기 위한 지속적인 요구가 존재한다. 디스플레이 두께가, 예컨대 스마트 폰에 있어서, 더욱 더 박형화되는 가운데, LCD/OLED 디스플레이와 탑 렌즈, 터치 패널 또는 기타 지지체 사이의 스트레스로 인한 무라 문제는 훨씬 더 중요해지고 있다.
상기 무라 문제는, 하기를 포함하는 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제인, 본 발명의 대상에 의해 해결된다:
(a) 5 내지 30 중량% 의 우레탄 아크릴레이트,
(b) 30 내지 80 중량% 의 가소화제,
(c) 0.02 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 5 중량% 의 광 개시제,
(d) 0 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 20 중량% 의 아크릴레이트 단량체 및/또는 올리고머.
이 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제는 광학 어셈블리의 부품의 접착, 예컨대 커버 렌즈를 LCD 모듈에 무라 문제 없이 또는 적어도 무라를 가능한 최선으로 방지하여 접착하는 것을 가능하게 한다.
용어 "액체 광학 투명성 광-경화성 접착제" 는 당업계에 잘 확립되어 있으며, 당업자에게 익히 공지되어 있다. 액체 광학 투명성 접착제 (LOCA) 는 터치 패널 및 디스플레이 소자에서 커버 렌즈, 플라스틱 또는 다른 광학 물질을 주요 센서 유닛에 또는 서로에 대해 결합시키기 위하여 널리 사용된다. 액체 광학 투명성 접착제는 일반적으로 소자의 광학적 특징의 개선 뿐만 아니라 내구성 등의 다른 성능을 개선시키는데도 사용된다. 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제는 통상 터치 패널을 주 액정 디스플레이에 접착하고, 또한 임의의 보호 커버, 예컨대 렌즈를 터치 패널에 접착시키는데 이용된다. 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 주요 적용으로서는 용량성 터치 패널, 3D 텔레비젼 및 유리 지연기를 들 수 있다. 특히 접착제는 광학 투과율이 85% 이상을 나타내는 경우 광학 투명성이 된다. 광학 투과율의 측정은 당업자에게 공지되어 있다. 이는 바람직하게는 100 μm 두께의 샘플에 대하여 하기의 바람직한 시험법에 따라 측정될 수 있다.
바람직한 투과율 시험 방법:
몇 방울의 광학 투명성 접착제를 75 mm x 50 mm 플레인 마이크로 슬라이드 (Dow Corning, Midland, MI 로부터의 유리 슬라이드) 상에 놓고, 이소프로판올로 3 회 닦아내었으며, 여기에는 2 개의 100 μm 두께 스페이서 테이프가 두 말단 위에 접착되어 있다. 두번째 유리 슬라이드를 가압 하에 접착제 위에 부착시킨다. 이후, 접착제를 UV 원 하에서 완전 경화한다. Agilent 로부터의 분광계 Cary 300 을 이용해 파장 380 nm 내지 780 nm 으로부터 광학적 투과율을 측정한다. 하나의 블랭크 유리 슬라이드를 백그라운드로 이용한다.
본 발명이 관련하는 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제 조성물은, 특히, 하기의 이점을 나타낸다. 초저 탄성률 뿐만 아니라 초저 경도를 나타내며 수축이 거의 없다. 가혹한 신뢰성 조건 하에서 우수한 광학 성능을 나타낸다. 극저 탄성률 및 경도로 인해, 접착제는 LCD 에 어떠한 무라도 부과하지 않으면서 LCD 디스플레이의 성능을 현저히 개선시킨다. 적어도 본 발명은 가능한 최선으로 무라를 방지할 수 있다. 접착제는 여러 신뢰성 조건 후에 황변을 나타내지 않는다. 접착제는 장기간의 저장 수명을 가지며 적층시 양호한 가공성을 나타낸다.
본 발명의 접착제는 불균일한 표면 상에의 적용에 있어서 적합하며, 대형 패널에 사용될 수 있고, 갭 충전에 이상적이며, 응축 및 흐려짐 (fogging) 을 회피하고, 극한 온도에 대한 저항성을 허용하며, 매우 얇은 디스플레이 디자인을 가능하게 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 우레탄 아크릴레이트는 바람직하게는 -80 ℃ 내지 -10 ℃ 의 Tg 값을 가져야 하고, 특히 알킬(메트)아크릴레이트의 UV-경화성 기를 지니고, 바람직하게는, 콘 플레이트 (35 mm 직경) 를 갖는 HAAKE Rotational Rheometer 에 의해 측정가능한, 25 ℃ 에서 2.55 s-1 의 전단 속도에서 5,000 내지 500,000 mPa·s 범위의 점도를 가져야 한다. 바람직한 우레탄 아크릴레이트는 지방족 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 또는 아크릴 에스테르이다.
Tg 는 유리 전이 온도이다. Tg 는 바람직하게는 시차 주사 열량계 (DSC) 에 의해 측정될 수 있다. 이러한 기술은 당업자에게 익히 공지되어 있다. 바람직한 구현예에서, 유리 전이 온도는 10 ℃/분의 가열 속도로 DSC 에 의해 측정된다.
우레탄 아크릴레이트는 바람직하게는 다관능성 폴리에테르 (메트)아크릴레이트 올리고머를 포함한다. 폴리에테르 (메트)아크릴레이트 올리고머는 1 개 이상의 (메트)아크릴레이트기, 예컨대 1 내지 4 개의 (메트)아크릴레이트기를 포함한다. 2 관능성 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 바람직하다.
예를 들어, 다관능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 디카르복실산, 예컨대 아디프산 또는 말레산과, 지방족 디올, 예컨대 디에틸렌 글리콜 또는 1,6-헥산 디올과의 축합으로부터 제조된 지방족 폴리에스테르 또는 폴리에테르 폴리올로부터 형성될 수 있다. 한 구현예에서, 폴리에스테르 폴리올은 아디프산 및 디에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다. 다관능성 이소시아네이트는 메틸렌 디시클로헥실이소시아네이트 또는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트를 포함할 수 있다. 히드록시-관능화된 아크릴레이트는 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 또는 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트 등의 히드록시알킬 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 다관능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 폴리에스테르 폴리올, 메틸렌 디시클로헥실이소시아네이트 및 히드록시에틸 아크릴레이트의 반응 생성물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는, 적합한 우레탄 아크릴레이트는, 예를 들어 지방족 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트, 특히 Bomar Specialties Co., Torrington, CT 로부터 입수가능한 BR-3042, BR-3641 AA, BR-3741 AB, 및 BR-344 이다. 다른 바람직한 지방족 우레탄 아크릴레이트는, 예를 들어 Sartomer Company Inc, Exton, PA 로부터 입수가능한 CN-9002, CN-980, CN-981, CN-9019 이다. 우레탄 아크릴레이트 수지, 예컨대 Rahn AG, Switzerland 로부터의 Genomer 4188/EHA, Genomer 4269/M22, Genomer 4425, 및 Genomer 1122, Genomer 6043 이 또한 바람직하다. 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 예컨대 Nippon Soda, Tokyo, Japan 로부터의 UV-3630ID80, UV-NS054, 및 UV-NS077 가 또한 바람직하다. 2 관능성 지방족 폴리에스테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머 그리고 2 관능성 지방족 폴리에스테르/에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머도 또한 바람직한 우레탄 아크릴레이트이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 가소화제는 폴리이소프렌 수지, 폴리부타디엔 수지, 수소화 폴리부타디엔, 자일렌 중합체, 히드록실-말단 폴리부타디엔 및/또는 히드록실-말단 폴리올레핀으로부터 선택된다. 테르펜 중합체 수지, 프탈레이트, 트리멜리테이트, 아디페이트, 벤조에이트 에스테르, 헥사노에이트 및/또는 디카르복실레이트가 또한 사용될 수 있다. 물론 시장에 판매되고 있는 다른 전문 가소화제도 또한 사용될 수 있다.
폴리이소프렌 수지, 폴리부타디엔 수지, 수소화 폴리부타디엔, 자일렌 중합체 등과 같은 적합한 가소화제는 바람직하게는 50 내지 50,000 의 수 평균 분자량 (Mn) 및 바람직하게는 0 내지 1 의 관능성을 가질 수 있다. 관능성이란 여기서 아크릴레이트의 경화 반응에 참여할 수 있는 관능기, 예컨대 아크릴레이트 이중 결합를 의미한다. 히드록실기는 이 경우 관능성으로서 카운팅되지 않는다.
바람직한 폴리이소프렌 수지 및/또는, 폴리부타디엔 수지는, 본 발명에 사용될 수 있으며, 예를 들어 Sartomer Company Inc, Exton, PA 로부터 입수가능한 폴리부타디엔 Polybd45CT, Polybd2000CT, Polybd3000CT, CN307, Kuraray Co. Ltd, Tokyo, Japan 로부터 입수가능한 폴리이소프렌 LIR-30, LIR-50, LIR-290, Nippon Soda Co Ltd, Tokyo, Japan 로부터 입수가능한 폴리부타디엔 TEA-1000, TE2000, GI-1000, GI-2000, GI-3000, BI-2000, BI-3000, JP-100 이다. BI-2000 은 예를 들어 대략 2100 의 수 평균 분자량을 갖는 수소화 1,2-폴리부타디엔 단독중합체이다. GI-2000 은 예를 들어 대략 2100 의 수 평균 분자량을 갖는 히드록시-말단 수소화 1,2-폴리부타디엔이다.
다른 바람직한 가소화제는 예를 들어 BASF Corporation, NJ, USA 로부터의 Palatinol 810P, Palatinol DPHP, Plastomoll DNA, 및 Eastman Chemical Company, TN, USA 로부터의 Admex 523 Polymeric Plasticizer, Admex 6996 Polymeric Plasticizer, TEG-EH 가소화제 (트리에틸렌 글리콜 비스 (2-에틸헥사노에이트)), DOP 가소화제 (비스(2-에틸헥실)프탈레이트) 를 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 광 개시제는 하기 중 어느 하나 또는 그의 조합으로부터 선택된다:
2,2-디메톡실-1,2-디페닐에틸-1-케톤; 트리메틸벤조일디-페닐 옥시포스페이트; 1-히드록실시클로헥실 벤조페논; 2-메틸-1-[4-메틸티아페닐]-2-디메틸티아프로필-1-케톤.
또한 다른 광 개시제의 사용도 가능하다.
아크릴레이트 단량체 및/또는 올리고머에 대한 성분의 적합한 예로서는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 모노아크릴레이트 올리고머, 우레아 구조를 갖는 모노아크릴레이트 올리고머, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸 메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 옥틸 아크릴아미드, 및 그 조합을 들 수 있다. 아크릴레이트 올리고머가 선택되는 경우, 바람직하게는 -80 ℃ 내지 100 ℃ 의 Tg 값을 가져야 한다.
아크릴레이트 올리고머는 바람직하게는 (메트)아크릴 단량체로부터 제조될 수 있고, 바람직하게는 약 1000 내지 15000 범위 내의 중량 평균 분자량 (Mw) 을 가질 수 있다. 바람직한 중량 평균 분자량 (Mw) 은 대략 2000 일 수 있다. Mw 는 GPC 에 의해 측정할 수 있다.
일반적으로, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 관능기 양방을 지칭한다. 일반적으로 "아크릴레이트" 는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 관능기 양방을 지칭한다. "아크릴 에스테르" 는 아크릴 에스테르 및 메타크릴 에스테르 관능기 양방을 지칭한다.
본 발명은 이미 앞서 지적한 바와 같은 극저 경도 및 극저 탄성 모듈러스를 갖는 접착제를 생성한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 경화된 접착제의 경도는, 바람직하게는 ASTM D 2240 에 따라 측정시, 0 내지 30 (쇼어 00), 바람직하게는 0 내지 10 (쇼어 00) 이다.
ASTM D 2240 에 따른 경도 측정은 당업자에게 익히 공지되어 있다. 바람직하게는, 경도의 측정은 하기와 같이 행해질 수 있다:
액체 광학 투명성 접착제는 편평한 바닥을 갖는 용기 내부에서 경화된다. 접착제의 양은 경화된 접착제가 약 6.4 mm 두께가 되도록 제어된다. 시편을 딱딱한 편평한 표면 위에 놓는다. 이 후, 듀로미터의 인덴터 (indentor) (Model 1600 Dial-OO from Rex Gauge Co. Inc, IL, USA) 를 프레스하여 시편을 표면과 확실하게 평행하게 되도록 만든다. 경도는 시편과 견고하게 접착하고 1 분 내에 측정한다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에 따르면, 경화된 접착제의 탄성 모듈러스는 < 5.0·104 Pa, 바람직하게는 < 1.0·104 Pa 이다.
탄성 모듈러스 측정은 당업자에게 익히 공지되어 있다. 바람직하게는, 탄성 모듈러스의 측정은 광유량측정 (photorheometry) 을 이용해 행할 수 있다. 이는 편리하고 탄성 모듈러스의 측정에 관하여 잘 확립된 기법이며 당업자에게 익히 공지되어 있다.
탄성 모듈러스를 측정하는데 바람직하게 적용될 수 있는 바람직한 광유량측정은 다음과 같이 시행한다:
바람직한 광유량측정은 Anton Paar GmbH, Germany 로부터의 Physica MCR301 Photorheometer 를 이용하여 행해진다. 광유량측정계는 한 쌍의 평행 판을 가지며, 하부 판은 석영으로 제조된다. 하부 판을 통해 고압 수은 아크 (HPMA) 램프로부터 UV 광 (93 mW/cm2 의 UVA 강도를 가짐) 을 비추어 평행 판 사이에 삽입된 (1.00 mm 의 초기 갭을 가짐) 접착제를 경화하고, 그 접착제를 진동 모드 하에서 시험한다 (30 rad/s 의 고정 각 진동수 및 0.5% 변형율을 가짐). 모듈러스를 UV 경화 시간에 따라 기록한다. 갭이 자동적으로 감소하여 경화시 샘플 수축을 수용하도록 제로 고정 수직 항력 (Fn) 이 이용된다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에 따르면, 경화된 접착제의 수축율은 < 1.5%, 바람직하게는 < 1% 이다. 이 경화 수축율은 바람직하게는 광유량측정을 이용해 측정될 수 있다. 이것은 편리하고 수축율 측정에 관하여 잘 확립된 기법이며 당업자에게 익히 공지되어 있다.
수축율을 측정하는데 바람직하게 적용될 수 있는, 바람직한 광유량측정은 다음과 같이 시행한다:
바람직한 광유량측정은 Anton Paar GmbH, Germany 로부터의 Physica MCR301 Photorheometer 를 이용하여 행해진다. 광유량측정계는 한 쌍의 평행 판을 가지며, 하부 판은 석영으로 제조된다. 하부 판을 통해 고압 수은 아크 (HPMA) 램프로부터 UV 광 (93 mW/cm2 의 UVA 강도를 가짐) 을 비추어 평행 판 사이에 삽입된 (1.00 mm 의 초기 갭을 가짐) 접착제를 경화하고, 그 접착제를 진동 모드 하에서 시험한다 (30 rad/s 의 고정 각 진동수 및 0.5% 변형율을 가짐). 모듈러스를 UV 경화 시간에 따라 기록한다. 갭이 자동적으로 감소하여 경화시 샘플 수축을 수용하도록 제로 고정 수직 항력 (Fn) 이 이용된다. 갭 대비 경화를 플롯하여 샘플의 선형 경화 수축율을 보고한다.
특히 경도, 수축율 및 탄성 모듈러스 면에서의 낮은 값은 하기를 포함하는 본 발명의 접착제 조성물에 의해 달성될 수 있다:
(a) 10 내지 25 중량% 의 우레탄 아크릴레이트 수지,
(b) 30 내지 70 중량% 의 가소화제(들),
(c) 1.2 내지 3.5 중량% 의 광 개시제,
(d) 4 내지 19 중량% 의 아크릴레이트 단량체.
본 발명의 바람직한 접착제 조성물은 따라서 하기를 포함한다:
(a) 10 내지 25 중량% 의 우레탄 아크릴레이트 수지,
(b) 30 내지 70 중량% 의 가소화제(들),
(c) 1.2 내지 3.5 중량% 의 광 개시제,
(d) 4 내지 19 중량% 의 아크릴레이트 단량체,
이때 경화된 접착제의 탄성 모듈러스는, 바람직하게는 광유량측정을 이용하여 측정시, < 5.0·104 Pa, 바람직하게는 < 1.0·104 Pa 임.
본 발명의 또다른 바람직한 접착제 조성물은 따라서 하기를 포함한다:
(a) 10 내지 25 중량% 의 우레탄 아크릴레이트 수지,
(b) 30 내지 70 중량% 의 가소화제(들),
(c) 1.2 내지 3.5 중량% 의 광 개시제,
(d) 4 내지 19 중량% 의 아크릴레이트 단량체,
이때 경화된 접착제의 수축율은, 바람직하게는 광유량측정을 이용하여 측정시, < 1.5%, 바람직하게는 < 1% 임.
본 발명의 또다른 바람직한 접착제 조성물은 따라서 하기를 포함한다:
(a) 10 내지 25 중량% 의 우레탄 아크릴레이트 수지,
(b) 30 내지 70 중량% 의 가소화제(들),
(c) 1.2 내지 3.5 중량% 의 광 개시제,
(d) 4 내지 19 중량% 의 아크릴레이트 단량체,
이때 경화된 접착제의 경도는, 바람직하게는 ASTM D 2240 에 따라 측정시, 0 내지 30 (쇼어 00), 바람직하게는 0 내지 10 (쇼어 00) 임.
본 발명의 또다른 바람직한 접착제 조성물은 하기를 포함한다:
(a) 10 내지 25 중량% 의 우레탄 아크릴레이트 수지,
(b) 30 내지 70 중량% 의 가소화제(들),
(c) 1.2 내지 3.5 중량% 의 광 개시제,
(d) 4 내지 19 중량% 의 아크릴레이트 단량체,
이때 경화된 접착제의 수축율은, 바람직하게는 광유량측정을 이용하여 측정시, < 1.5%, 바람직하게는 < 1% 이고, 경화된 접착제의 경도는, 바람직하게는 ASTM D 2240 에 따라 측정시, 0 내지 30 (쇼어 00), 바람직하게는 0 내지 10 (쇼어 00) 이고, 경화된 접착제의 탄성 모듈러스는, 바람직하게는 광유량측정을 이용하여 측정시, < 5.0·104 Pa, 바람직하게는 < 1.0·104 Pa 임.
본 발명에 따른 접착제 조성물은 물론 추가의 선택 성분을 함유할 수 있다. 당업자는 이에 대해 잘 알고 있다.
특히 바람직하게는 점착부여제, 소포제, 산화방지제, 및 접착 증진제로부터 선택된 추가 성분이다.
점착부여제는 익히 공지되어 있으며 접착제의 택성 (tack) 또는 기타 특성을 증가시키는데 이용된다. 수많은 다양한 종류의 점착부여제가 존재하나, 거의 모든 점착부여제는 우드 로진, 검 로진 또는 톨 오일 로진으로부터 유래된 로진 수지; 석유계 원료로부터 제조된 탄화수소 수지; 또는 나무 또는 특정 과일의 테르펜 원료로부터 유래된 테르펜 수지로 분류될 수 있다. 접착제는, 예컨대 0.001 중량% 내지 약 20 중량%, 0.01 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 의 점착부여제를 포함할 수 있다. 접착제층은 또한 실질적으로 점착부여제가 없을 수 있으며, 예컨대 0.001 중량% 내지 약 5 중량% 또는 약 0.001 중량% 내지 약 0.5 중량% 의 점착부여제 (모두 접착제의 총 중량 기준) 를 포함할 수 있다. 접착제는 또한 점착부여제가 완전히 없을 수 있다.
본 발명의 또다른 대상은
(a) 앞서 기재한 바와 같은, 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 베이스 기판의 상부 측에 적용하고,
(b) 단계 (a) 의 접착제 층 상에 탑 기판을 부착하고,
(c) 상기 접착제를 200 nm 내지 700 nm, 바람직하게는 250 nm 내지 500 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시켜 경화하는
탑 기판을 베이스 기판에 결합시키는 방법이다.
본 발명의 또다른 대상은
(a) 앞서 기재한 바와 같은, 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 베이스 기판의 상부 측에 적용하고,
(b) 상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 200 nm 내지 700 nm, 바람직하게는 250 nm 내지 500 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시켜 경화하고,
(c) 탑 기판을 단계 (b) 의 점착성 겔 층 위에 부착하고,
(d) 임의적으로, 상기 접착제를 200 nm 내지 700 nm, 바람직하게는 250 nm 내지 500 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시켜 완전 경화하는
탑 기판을 베이스 기판에 결합시키는 방법이다.
단계 (d) 는 경화 단계 (b) 이후 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 경화도가 적절한 접착 강도를 얻기에는 지나치게 낮은 경우 (예컨대 경화도 < 60%) 에만 필요하다. 본 발명에 따르면, 경화도는 바람직하게는 ATR (attenuated total reflectance) 픽스쳐, 예컨대 셀렌화아연 결정에 의해 푸리에 변환 적외 (FTIR) 분광기를 이용하여 측정할 수 있다. 경화도는 사용되는 상응하는 제형 화학물질에 특징적인 흡수 피크에서의 IR 흡광도의 감소를 측정함으로써 용이하게 구할 수 있다. 예를 들어 812 cm-1 에서의 IR 흡광도는 아크릴레이트 이중 결합에 상응하며, 아크릴레이트 화학물질의 경화도를 측정하는데 이용될 수 있다. 이것은 잘 확립되어 있으며 당업자에게 익히 공지되어 있다.
또한, 경화 단계 (b) 이후 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 완전 경화하는 것도 가능하다.
아크릴레이트계 UV 경화성 접착제의 경화도를 측정하는 상세한 단계의 예시 형태를 다음과 같이 제시한다:
첫번째로, 미경화 접착제를 ATR 픽스쳐 상에 코팅한 후, 812 cm-1 주위의 FTIR 스펙트럼을 수집한다.
두번째로, 미경화 접착제에 대한 상기 피크의 면적 (A0) 을 측정한다.
세번째로, 경화된 접착제 필름을 ATR 결정 표면 상에 위치시킨다.
네번째로, 동일 피크 주위의 FTIR 스펙트럼을 수집하고, 이 피크 (A1) 의 면적을 측정한다.
다섯번째로, 경화도를 하기와 같이 산출할 수 있다:
경화도 = [(A0 - A1) / A0] * 100
탑 기판을 베이스 기판에 결합시키는 두 가지 방법 모두, 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제는 50 μm 내지 600 μm 두께 층의 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제가 생성되도록 베이스 기판의 상부 측 상에 적용되어야 한다. 바람직하게는, 연속 층의 접착제가 적용되어야만 한다.
UV-방사선은 바람직하게는 고강도 연속 방출 시스템, 예컨대 Fusion UV Systems 로부터 입수가능한 것을 이용하여 공급될 수 있다. UV-방사선에는 금속 할로겐화물 램프, LED 램프, 고압 수은 램프, 제논 램프, Xenon 플래쉬 램프 등이 이용될 수 있다. UV 에너지는 대략 100 내지 5,000 mJ/cm2 이어야 한다.
본 발명의 맥락에서 "베이스 기판" 은 탑 기판이 위에 접착되어지는 기판을 의미한다. "베이스 기판" 은 예컨대 디스플레이 패널, 또는 LCD 일 수 있다. 광학 투명성 광-경화성 접착제는 바람직하게는 베이스 기판의 상부 측 위에 적용될 것이다. "탑 기판" 은 예컨대 커버 렌즈이다.
예컨대 디스플레이 패널일 수 있는, 베이스 기판의 상부 측 위에 대한 광학 투명성 광-경화성 접착제의 적용은, 예를 들어 싱글 또는 멀티 노즐 또는 슬릿 코터에 의해 통상의 방식으로 행해질 수 있다.
탑 기판은 실질적으로 투명한 기판인 것이 바람직하며, 주위 조건 하에 또는 진공 조건 하에 겔화 또는 액체 접착제층에 접착된다. 진공 조건은 가능한 최선으로 버블 없는 접착을 보장하는데 있어 특히 바람직하다. 진공 조건이 이용되는 경우, 진공 수준은 바람직하게는 대략 < 100 Pa, 바람직하게는 < 10 Pa 이어야한다.
본원에 이용된 바와 같이 "실질적으로 투명한" 이란 광학 적용에 적합한, 예컨대 380 nm 내지 780 nm 의 파장에 걸쳐 적어도 85% 투과율을 갖는 기판을 지칭한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 베이스 기판의 상부 측은 유리 및 중합체, 바람직하게는 플라스틱 필름, 예컨대 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리메틸 (메트)아크릴레이트, 및/또는 트리아세테이트 셀룰로오스 (TAC) 로부터 선택된다. 플라스틱 필름은 사물을 커버하는데 사용되는 (바람직하게는 중합체 및 바람직하게는 투명한) 물질로 된 얇은 시트이다. 바람직한 베이스 기판은 상부에 편광 필름을 갖는 LCD 모듈이다. 더욱 바람직한 경우에 있어서, TAC 가 편광판의 상부 표면이 된다. 따라서, 이러한 경우에는, 접착제가 TAC 표면에 바로 접착될 것이다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에 따르면, 상부 기판 측은 접착되어야만 하고, 투명 기판인 것이 바람직한 것으로서, 유리 및 중합체, 바람직하게는 플라스틱 필름, 예컨대 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리메틸 (메트)아크릴레이트 및/또는 TAC 로부터 선택된다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에 따르면, 베이스 기판은 디스플레이 패널일 수 있으며, 바람직하게는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 발광 다이오드 (LED) 디스플레이, 전기영동 디스플레이, 및 음극선관 디스플레이로부터 선택될 수 있다.
특히 바람직하게는 디스플레이 패널은 터치 기능을 지닌다.
또다른 바람직한 구현예에 따르면, 탑 기판은 반사기, 커버 렌즈, 터치 패널, 지연기 필름, 지연기 유리, LCD, 렌티큘러 렌즈, 미러, 번쩍임 방지 또는 반사 방지 필름, 스플린터 방지 필름, 확산기, 또는 전자기 간섭 필터로부터 선택된다. 예를 들어, 3D TV 적용에 있어서, 패시브 3D TV 의 경우에는 유리 또는 필름 지연기를 LCD 상에 접착하거나, 또는 육안 3D 의 경우에는 TN LCD 또는 렌티큘러 렌즈를 레귤러 TFT LCD 에 접착한다.
본 발명의 접착제 뿐만 아니라 본 발명의 방법은 임의의 터치 패널 센서 어셈블리에 이용될 수 있다. 바람직하게는 인듐 주석 산화물 코팅 유리로 된 2 층을 필요로 하는 터치 패널 센서를 접착하는데 사용될 수 있다. 바람직하게는 커버 렌즈 접착을 위해, 특히 커버 렌즈 (예컨대 투명 플라스틱 폴리메틸 (메트)아크릴레이트) 를 이용하는 터치 패널 및 유리 터치 패널 센서 내 에어 갭을 충전하기 위해 이용될 수 있다. 바람직하게는 직접 접착에, 바람직하게는 LCD 모듈에 커버 렌즈를 직접 접착하는데 사용될 수 있다.
물론 본 발명은 2 개 이상의 탑 기판이 베이스 기판 상에 잇따라 접착되는 것, 예컨대 베이스 기판인 LCD 에서 시작하여 이후 베이스 기판 위에 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 도움으로 인듐 주석 산화물 코팅 유리로 된 1 층을 접착하고, 이후 그 위에 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 도움으로 인듐 주석 산화물 코팅 유리로 된 또다른 층을 접착하고, 이후 그 위에 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 도움으로 커버 렌즈를 접착할 수 있다는 가능성을 포함한다.
본 발명의 추가의 대상은 하기를 포함하는 광학 어셈블리의 제조 방법이다.
(a) 디스플레이 패널 및 탑 기판을 제공하고,
(b) 상기 기재한 바와 같은, 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 디스플레이 패널 상에 배치하고,
(c) 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 200 nm 내지 700 nm, 바람직하게는 250 nm 내지 500 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시켜 겔 층을 형성하고,
(d) 단계 (c) 의 겔화된 접착제 층 위에 탑 기판을 적용하고,
(e) 임의적으로, 광학 어셈블리를 200 nm 내지 700 nm, 바람직하게는 250 nm 내지 500 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시켜 접착제를 완전 경화함.
상기 설명한 바와 같이, 단계 (e) 는 경화 단계 (c) 이후 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 경화도가 예컨대 < 60% 으로 지나치게 낮은 경우에만 필요하다.
또한 경화 단계 (b) 이후 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 완전 경화시키는 것도 가능하다.
본 발명의 추가의 대상은 하기를 포함하는 광학 어셈블리의 제조 방법이다:
(a) 디스플레이 패널 및 탑 기판을 제공하고,
(b) 상기 기재한 바와 같은, 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 디스플레이 패널 상에 배치하고,
(c) 단계 (b) 의 접착제 층 위에 탑 기판을 적용하고,
(d) 광학 어셈블리를 200 nm 내지 700 nm, 바람직하게는 250 nm 내지 500 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시켜 접착제를 완전 경화함.
본 발명의 또다른 대상은 베이스 기판 상에 터치 스크린을 고정시키기 위한 액정 디스플레이 상에서 본 발명의 액체 접착제 조성물의 용도이다. 베이스 기판은 디스플레이 패널일 수 있으며, 바람직하게는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 발광 다이오드 (LED) 디스플레이, 전기영동 디스플레이, 및 음극선관 디스플레이로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 또다른 바람직한 구현예에 따르면, 탑 기판은 반사기, 커버 렌즈, 터치 패널, 지연기 필름, 지연기 유리, LCD, 렌티큘러 렌즈, 미러, 번쩍임 방지 또는 반사 방지 필름, 스플린터 방지 필름, 확산기, 또는 전자기 간섭 필터로부터 선택된다. 예를 들어, 3D TV 적용의 경우에는, 패시브 3D TV 의 경우에는 유리 또는 필름 지연기를 LCD 상에 접착하거나, 또는 육안 3D 의 경우에는 TN LCD 또는 렌티큘러 렌즈를 레귤러 TFT LCD 에 접착한다.
광학 어셈블리의 부품 접착을 위한 상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 용도는 본 발명의 또다른 대상이다. 터치 패널 센서 어셈블리를 위한, 바람직하게는 ITO (인듐 주석 산화물) 코팅 유리로 된 2 층을 필요로 하는 터치 패널 센서를 접착시키기 위한 본 발명의 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 용도는 본 발명의 또다른 대상이다. 커버 렌즈 접착을 위한, 바람직하게는 커버 렌즈를 이용하는 터치 패널 센서 및 유리 터치 패널 센서 내 에어 갭을 충전시키기 위한 상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 용도는 본 발명의 또다른 대상이다. 커버 렌즈를 LCD 모듈에 직접 접착하기 위한 상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 용도는 본 발명의 또다른 대상이다.
광학 어셈블리에 있어서 무라의 방지를 위한 본 발명의 액체 접착제 조성물의 용도는 본 발명의 또다른 대상이다.
본 발명은 이동 전화, 태블릿 PC, TV, 노트북 PC, 디지털 카메라, 포토 프레임, 카 네비게이션, 옥외 디스플레이 등의 모든 분야에서 적용가능하다.
실시예:
광으로부터 멀리하여 모든 성분을 혼합하여 균일한 혼합물을 수득하여 이하의 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 제조하였다.
UV-3630ID80 15 중량%
(Nippon Gohsei 로부터의 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 20% 이소데실 아크릴레이트 중에 희석됨)
라우릴 아크릴레이트 10 중량%
이소보르닐 아크릴레이트 5.8 중량%
2-히드록시에틸 메타크릴레이트 3.0 중량%
BI-2000 55 중량%
(Nippon Soda Co. Ltd 로부터의 수소화 폴리부타디엔)
Palatinol® DPHP-I [가소화제] 10 중량%
(디-2-프로필 헵틸 프탈레이트, BASF 로부터의 CAS# 53306-54-0)
Speedcure TPO 0.3 중량%
(2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐 포스핀 옥시드)
Irgacure 184D 0.9 중량%
(1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤)
상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제가 하기를 포함하는 광학 어셈블리의 제조 방법에 이용되었다:
(a) 디스플레이 패널 및 커버 렌즈를 제공하고,
(b) 디스플레이 패널 위에 상기한 바와 같은 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 배치하고,
(c) 단계 (b) 의 접착제 층 상에 커버 렌즈를 적용하고,
(e) 광학 어셈블리를 200 nm 내지 700 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시킴.
상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제에 의해 커버 렌즈를 무라 문제 없이 디스플레이 패널에 접착하는 것이 가능하다. 디스플레이 패널에 스트레스가 가해지는 경우에도 무라가 검지되지 않을 수 있다.

Claims (21)

  1. 하기를 포함하는 액체 광-경화성 접착제 조성물:
    (a) 5 내지 30 중량% 의 우레탄 아크릴레이트,
    (b) 30 내지 80 중량% 의 가소화제,
    (c) 0.02 내지 5 중량% 의 광 개시제,
    (d) 0 내지 30 중량% 의 아크릴레이트 단량체 및/또는 올리고머.
  2. 제 1 항에 있어서, 우레탄 아크릴레이트가 지방족 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 또는 아크릴 에스테르인 접착제 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 우레탄 아크릴레이트가 -80 ℃ 내지 -10 ℃ 의 Tg 값을 갖고, 바람직하게는 25 ℃ 에서 2.55 s-1 의 전단 속도에서 5,000 내지 500,000 mPa·s 범위의 점도를 갖는 접착제 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 가소화제가 바람직하게는 폴리이소프렌 수지, 폴리부타디엔 수지, 수소화 폴리부타디엔, 자일렌 중합체, 히드록실-말단 폴리부타디엔 및/또는 히드록실-말단 폴리올레핀으로부터 선택되는 접착제 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 광 개시제가 하기 중 어느 하나 또는 그의 조합으로부터 선택되는 접착제 조성물:
    2,2-디메톡실-1,2-디페닐에틸-1-케톤; 트리메틸벤조일디-페닐 옥시포스페이트; 1-히드록실시클로헥실 벤조페논; 2-메틸-1-[4-메틸티아페닐]-2-디메틸티아프로필-1-케톤.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 아크릴레이트 올리고머가 바람직하게는 -80 ℃ 내지 100 ℃ 의 Tg 값을 갖는 접착제 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기를 포함하는 접착제 조성물:
    (a) 10 내지 25 중량% 의 우레탄 아크릴레이트,
    (b) 30 내지 70 중량% 의 가소화제,
    (c) 1.2 내지 3.5 중량% 의 광 개시제,
    (d) 4 내지 19 중량% 의 아크릴레이트 단량체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 경화된 접착제의 경도가, 바람직하게는 ASTM D 2240 에 따라 측정시, 0 내지 30 (쇼어 00), 바람직하게는 0 내지 10 (쇼어 00) 인 접착제 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 경화된 접착제의 탄성 모듈러스가, 바람직하게는 광유량측정 (photorheometry) 을 이용하여 측정시, < 5.0·104 Pa, 바람직하게는 < 1.0·104 Pa 인 접착제 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 경화된 접착제의 수축율이, 바람직하게는 광유량측정을 이용하여 측정시, < 1.5%, 바람직하게는 < 1% 인 접착제 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 점착부여제, 소포제, 산화방지제, 및 접착 증진제로부터 선택되는 추가 성분을 포함하는 접착제 조성물.
  12. (a) 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 베이스 기판의 상부 측 위에 적용하고,
    (b) 단계 (a) 의 접착제 층 위에 탑 기판을 부착하고,
    (c) 접착제를 200 nm 내지 700 nm, 바람직하게는 250 nm 내지 500 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시켜 경화하는,
    탑 기판을 베이스 기판에 결합시키는 방법.
  13. (a) 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 베이스 기판의 상부 측 위에 적용하고,
    (b) 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제를 200 nm 내지 700 nm, 바람직하게는 250 nm 내지 500 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시켜 경화하여 겔 층을 형성하고,
    (c) 단계 (b) 의 점착성 겔 층 위에 탑 기판을 부착하고,
    (d) 임의적으로는, 접착제를 200 nm 내지 700 nm, 바람직하게는 250 nm 내지 500 nm 범위의 파장을 포함하는 전자기 방사선에 노출시켜 완전 경화하는,
    탑 기판을 베이스 기판에 결합시키는 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 베이스 기판의 상부 측이 유리 및 중합체, 바람직하게는 특히 PET, PMMA, 및 트리아세테이트 셀룰로오스 (TAC) 를 비롯한 플라스틱 필름으로부터 선택되는 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 접착되어야 하는 탑 기판 측이 유리 및 중합체, 바람직하게는 특히 PET, PMMA 및 TAC 를 비롯한 플라스틱 필름으로부터 선택되는 방법.
  16. 광학 어셈블리의 부품 접착을 위한, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 용도.
  17. 터치 패널 센서 어셈블리를 위한, 바람직하게는 ITO (인듐 주석 산화물) 코팅 유리로 된 2 층을 필요로 하는 터치 패널 센서를 접착하기 위한, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 용도.
  18. 커버 렌즈 접착을 위한, 바람직하게는 커버 렌즈를 이용하는 터치 패널 센서 및 유리 터치 패널 센서 내 에어 갭을 충전하기 위한, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 용도.
  19. 커버 렌즈를 LCD 모듈에 직접 접착하기 위한, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 상기 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제의 용도.
  20. 베이스 기판 위에 터치 스크린을 고정시키기 위한 액정 디스플레이 상에서의 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 액체 광학 투명성 광-경화성 접착제 조성물의 용도로서, 상기 베이스 기판은 디스플레이 패널일 수 있으며, 바람직하게는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 발광 다이오드 (LED) 디스플레이, 전기영동 디스플레이, 및 음극선관 디스플레이로부터 선택될 수 있는 용도.
  21. 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 무라 (Mura) 방지를 위한 액체 접착제 조성물의 용도.
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