KR20170100561A - 전자 장치에서 잉크 스텝 베젤을 대체하기 위한 접착제 - Google Patents

전자 장치에서 잉크 스텝 베젤을 대체하기 위한 접착제 Download PDF

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KR20170100561A
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오드리 에이 셜먼
로버트 알 키슈케
스콧 엠 타피오
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물 및 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물을 실질적으로 둘러싸는 제2 광-차단성 접착제 조성물을 포함하는 2-부분 접착제 층이다.

Description

전자 장치에서 잉크 스텝 베젤을 대체하기 위한 접착제{ADHESIVES TO REPLACE INK STEP BEZELS IN ELECTRONIC DEVICES}
본 발명은 일반적으로 전자 장치에 사용되는 접착제에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전자 장치에서 접합 기능(bonding function) 및 광 차단(light blocking) 또는 미적 기능(aesthetic function) 둘 모두를 수행하는 접착제 층이다.
용량성 터치 기술(capacitive touch technology)이 증가하는 수의 응용에, 특히 모바일 핸드-헬드(mobile hand-held), 넷북(netbook) 및 랩톱(laptop) 컴퓨터에 관련되고 있다. 다른 터치 기술과 비교하여, 용량성 터치는 멀티-터치(multi-touch)와 같은 다른 특징뿐만 아니라 매우 민감한 응답도 가능하게 한다. 광학적으로 투명한 접착제(optically clear adhesive, OCA)는 흔히 용량성 터치 패널 조립체에서 접합 목적(예컨대, 상이한 전도성 층의 부착)을 위해 사용된다. OCA는 기계적 접합 기능을 제공할 뿐만 아니라, 그들은 또한 휘도(brightness) 및 콘트라스트(contrast)를 감소시키는 공기 갭(air gap)을 제거함으로써 디스플레이의 광학 품질을 크게 증가시킬 수 있다.
현재 연질(soft) OCA에 대한 필요성이 증가하고 있다. "연질" OCA는 동적 기계적 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)으로부터 낮은 모듈러스(modulus) 및 높은 탄젠트 델타(tan delta) 값을 갖는 것으로 정의된다. 이들 연질 OCA는 디스플레이 상에서의 농후한 잉크(thick ink)(예컨대, 50 μm)의 보다 우수한 습윤을 가능하게 하는 데 바람직하다. 또한, 디스플레이 모듈 조립 공정의 결과로서, 그들은 응력 완화(stress relief)를 개선할 수 있다. 그러한 응력 완화 특징은 액정 모듈(liquid crystal module)을 접합할 때 무라(Mura)와 같은 잠재적인 결함을 감소시키는 데 그리고 지연-버블(delayed-bubble) 형성을 최소화시키는 데 유리하다.
그러나, 연질 OCA가 정합하기에 충분히 연질이면서도 접합하기에 충분히 강하여야 하기 때문에, 그들은 공정 단점을 겪을 수 있다. 하나의 재료로 정합하기에 충분히 연질이면서도 접합하기에 충분히 강할 필요성의 균형을 맞추는 것은 어려울 수 있다. 액체 OCA(liquid OCA, LOCA)가 유리할 수 있는데, 이는 그들이 유동성이고, 추후에 경화되어 접합을 제공하기 위한 내부 강도를 확립할 수 있기 때문이다. 그러나, LOCA도 또한 소정의 공정 단점을 갖는다. 예를 들어, 그들이 원하는 영역 내로 쉽게 유동할 수 있지만, 그들은 또한 원하지 않는 영역 내로 쉽게 유동할 수 있다. 또한, 경화 단계는, 경화가 충분하지 않은 경우, 최종 조립 오차의 여지가 있음을 의미한다. 경화 단계는 또한 총 조립 공정의 시간을 증가시킨다.
일 실시예에서, 본 발명은 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물 및 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물을 실질적으로 둘러싸는 제2 광-차단성 접착제 조성물을 포함하는 2-부분 접착제 층(two-part adhesive layer)이다.
다른 실시예에서, 본 발명은 제1 기재(substrate), 제2 기재, 및 제1 기재의 적어도 하나의 주 표면과 제2 기재의 적어도 하나의 주 표면 사이에 그리고 상기 주 표면들과 접촉하여 위치되는 2-부분 접착제 층을 포함하는 라미네이트(laminate)이다. 2-부분 접착제 층은 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물 및 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물을 실질적으로 둘러싸는 제2 광-차단성 접착제 조성물을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 제1 접착제 조성물을 분배하는 단계 및 실질적으로 제1 접착제 조성물 주위에 제2 접착제 조성물을 분배하는 단계를 포함하는 2-부분 접착제 층을 형성하는 방법이다. 제1 접착제 조성물은 광학적으로 투명하고, 제2 접착제 조성물은 광-차단성이다.
도 1은 본 발명의 2-부분 접착제 층의 평면도.
도 2는 본 발명의 2-부분 접착제 층을 포함하는 라미네이트의 단면도.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 라미네이트를 형성하는 제1 단계의 사시도.
도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 라미네이트를 형성하는 제2 단계의 사시도.
도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 라미네이트를 형성하는 제3 단계의 사시도.
도 3d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 라미네이트를 형성하는 제4 단계의 사시도.
도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 라미네이트를 형성하는 제1 단계의 사시도.
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 라미네이트를 형성하는 제2 단계의 사시도.
도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 라미네이트를 형성하는 제3 단계의 사시도.
도 4d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 라미네이트를 형성하는 제4 단계의 사시도.
도 4e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 라미네이트를 형성하는 제5 단계의 사시도.
이들 도면은 축척대로 도시되지 않으며, 단지 예시의 목적으로 의도된다.
본 발명은 전자 장치에서 접합 기능 및 광 차단 또는 미적 기능 둘 모두를 수행하기 위한 신규한 2-부분 접착제 층을 기술한다. 2-부분 접착제 층은 별개의 잉크 층에 대한 필요성을 제거함으로써 재료가 디스플레이에 사용되는 잉크 스텝(ink step) 또는 표면 토포그래피(surface topography)에 정합할 필요성을 없앤다. 2-부분 접착제 층은 잉크 스텝의 잉크와 동일한 기능을 수행하면서 또한 접합을 제공한다. 본 발명은 2-부분 접착제 층의 색상 및 두께 둘 모두의 정밀한 제어를 허용한다. 또한, 2-부분 접착제 층을 사용하는 것은 별도로 적용되는 잉크 층 아래의 작은 치밀한 갭들을 충전하기 위해 '유동'할 필요성을 없앤다.
2-부분 접착제 층
도 1은 본 발명의 2-부분 접착제 층(10)의 평면도를 도시한다. 2-부분 접착제 층(10)은 제1 접착제 조성물(12) 및 제1 접착제 조성물(12)을 실질적으로 둘러싸는 제2 접착제 조성물(14)을 포함한다. 제1 접착제 조성물(12)은 광학적으로 투명하고, 2-부분 접착제 층(10) 내에 윈도우(window)를 형성한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "광학적으로 투명한"은 400 내지 700 nm 파장 범위에서, 약 90 퍼센트 초과의 광 투과율(luminous transmission), 약 2 퍼센트 미만의 탁도(haze), 및 약 1 퍼센트 미만의 불투명도(opacity)를 갖는 재료를 지칭한다. 광 투과율 및 탁도 둘 모두는, 예를 들어 ASTM-D 1003-95를 사용하여 결정될 수 있다.
제2 접착제 조성물(14)은 광-차단성이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "광-차단성"은 400 내지 700 nm 파장 범위에서, 약 90 퍼센트 미만의 광 투과율, 약 2 퍼센트 초과의 탁도, 및 약 1 퍼센트 초과의 불투명도를 갖는 재료를 지칭한다. 광 투과율 및 탁도 둘 모두는, 예를 들어 ASTM-D 1003-95를 사용하여 결정될 수 있다. 제2 광-차단성 접착제 조성물(14)은 부분적으로 광을 차단하는 기능을 하고, 또한 미적 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제2 광-차단성 접착제 조성물(14)은 임의의 수의 상이한 색상일 수 있다.
제1 및 제2 접착제 조성물(12, 14)은 감압 접착제(pressure sensitive adhesive), 액체 접착제, 경화성 액체 접착제, 고무, 겔(gel), 자가-습윤 층(self-wetting layer)을 이에 제한됨이 없이 포함하는 임의의 접착제일 수 있다. 유일한 제한은 제1 접착제 조성물(12)이 광학적으로 투명하다는 것이다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 접착제 조성물(12, 14)은, 제2 접착제 조성물(14)이 착색제, 안료 또는 다른 첨가제를 포함하는 것을 제외하고는, 유사한 접착 특성을 가진 동일한 조성물이다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 접착제 조성물(12, 14)은 상이한 조성물이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제2 접착제 조성물(14)은 제1 접착제 조성물(12)보다 강한 접착 특성을 갖는다. 제2 접착제 조성물(14)이 충분한 접합 강도를 제공하는 경우, 제1 접착제 조성물(12)은 접착 특성을 거의 또는 전혀 갖지 않을 수 있고, 단순히 공기 유입을 방지하기 위해 제2 접착제 조성물(14) 내의 영역을 충전하는 기능을 할 수 있다.
본 발명에 유용한 감압 접착제(PSA)는 문헌[The Handbook of Pressure Sensitive Adhesives, page 172, paragraph 1 1989]에 기술된 바와 같은 감압 접착 특성을 갖는 임의의 재료일 수 있다. 추가로, 유용한 감압 접착제는 고온-용융 처리가능하고, 사용 온도에서 달퀴스트 기준(Dahlquist criteria)을 충족시킨다. 또한, 각각의 감압 접착제 조성물은 단일 감압 접착제 또는 여러 감압 접착제의 혼합물일 수 있다.
특히 본 발명에 유용한 PSA는 천연 고무, 합성 고무, 스티렌 블록 공중합체, 폴리비닐 에테르, 아크릴, 폴리-o-올레핀, 및 실리콘을 포함한다. 고무계 PSA는 부틸 고무, 아이소부틸렌과 아이소프렌의 공중합체, 폴리아이소부틸렌, 아이소프렌의 단일중합체, 폴리부타디엔, 및 스티렌/부타디엔 고무를 포함한다. 이들 PSA는 내재적으로 점착성일 수 있거나 그들은 점착부여제(tackifier)를 필요로 할 수 있다. 점착부여제는 로진 에스테르 수지, 방향족 탄화수소 수지, 지방족 탄화수소 수지, 혼합 방향족/지방족 탄화수소 수지, 및 테르펜 수지를 포함한다.
다른 유용한 부류의 감압 접착제는 합성 고무를 포함하는 것들이다. 그러한 접착제는 일반적으로 고무질(rubbery) 탄성중합체이며, 이는 자가-점착성(self-tacky)이거나 비-점착성이며 점착부여제를 필요로 한다.
다른 유용한 PSA는 열가소성 탄성중합체를 포함한다. 이들 PSA는 폴리아이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리(에틸렌/부틸렌), 폴리(에틸렌-프로필렌)의 고무질 블록을 갖는 스티렌 블록 공중합체를 포함한다. 고무 상과 회합하는 수지는, 탄성중합체 그 자체가 충분히 점착성이 아닌 경우, 열가소성 탄성중합체 PSA와 함께 사용될 수 있다. 고무 상 회합 수지의 예는 지방족 올레핀-유래 수지, 수소화된 탄화수소, 및 테르펜 페놀 수지를 포함한다. 열가소성 상과 회합하는 수지는, 탄성중합체가 충분히 강성(stiff)이 아닌 경우, 열가소성 탄성중합체 PSA와 함께 사용될 수 있다. 열가소성 상 회합 수지는 다중방향족, 쿠마론-인덴 수지, 콜타르 또는 석유로부터 유래된 수지를 포함한다.
PSA는 PSA의 분자량 및 강도를 확립하기 위해 가교결합될 수 있다. 가교결합제는 화학적 가교결합, 물리적 가교결합 또는 이들의 조합을 형성하기 위해 사용될 수 있으며, 그들은 열, UV 방사선 등에 의해 활성화될 수 있다.
PSA는 신장 해제가능한 PSA일 수 있다. 신장 해제가능한 PSA는, 그들이 0도 각도에서 또는 거의 0도 각도에서 신장되는 경우, 기재로부터 제거될 수 있는 PSA이다. 일부 실시예에서, 신장 해제 PSA는 1 rad/sec 및 -17℃에서 측정될 때 약 10 Mpa 미만의, 또는 1 rad/sec 및 -17℃에서 측정될 때 약 0.03 내지 약 10 Mpa의 전단 저장 모듈러스(shear storage modulus)를 갖는다. 신장 해제가능한 PSA는 분해, 재작업, 또는 재활용이 요구되는 경우에 사용될 수 있다.
자가-습윤 접착제 조성물이 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 자가-습윤 접착제는, 추가되는 압력 없이 또는 단지 손가락 압력으로, 그의 자중을 사용하여 그 자체를 끌어내림으로써 디스플레이 패널을 자발적으로 습윤시키는 접착제이다. 접착제는 제거가능할 수 있는데, 즉 접착제는 그것이 재부착 또는 재작업을 위해 반복적으로 기재에 접합되고 그로부터 제거될 수 있도록 제거가능 특성을 가질 수 있다.
접착제 조성물은 또한 겔일 수 있다. 실리콘 겔 결합 재료는, 그들이 PBS 조립체 내에서 복굴절-유도 응력을 적절히 완화시키는 능력과 함께 허용가능한 광 안정성을 나타낼 수 있다는 점에서 주목할 만하다. 실리콘 겔 결합 재료는 또한 구조적으로 안정하다. 실리콘 겔 결합 재료는 경화될 때 팽창되거나 수축되지 않는다. 실리콘 겔 결합 재료는 높은 세기의 광에 노출된 후에 황색으로 변색되지 않는다. 실리콘 겔 결합 재료는 그들이 유동하지 않기 때문에 취급하기 쉽다. 경화될 때에도, 일부 실리콘 겔 제형은 조립체에 최소한의 응력을 유도한다.
본 명세서에 기술된 가교결합된 또는 가교결합성 실리콘 겔은, 예를 들어 다이메틸실리콘, 다이페닐실리콘, 또는 페닐메틸실리콘과 같은 임의의 유용한 실리콘 재료로 형성될 수 있다. 많은 실시예에서, 가교결합된 또는 가교결합성 실리콘 겔은 약 1.5 내지 약 1.6 또는 약 1.5 내지 약 1.58, 또는 약 1.51 내지 약 1.57 범위 내의 굴절률을 갖는다. 일 실시예에서, 가교결합된 또는 가교결합성 실리콘 겔은 약 1.51 내지 약 1.53 범위 내의 굴절률을 갖는다. 일 실시예에서, 가교결합된 실리콘 겔은 가교결합된 페닐메틸실리콘 모이어티(moiety)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 가교결합된 실리콘 겔은 가교결합된 페닐메틸실리콘 모이어티와 페닐메틸실리콘 오일을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 가교결합된 실리콘 겔은 가교결합된 페닐메틸실리콘 모이어티와 페닐메틸실리콘 오일을 약 1:5 내지 약 5:1, 특정하게는 약 1:4 내지 약 4:1, 더욱 특정하게는 1:3 내지 약 3:1의 중량비로 포함한다. 일 실시예에서, 가교결합된 실리콘 겔은 가교결합된 페닐메틸실리콘 모이어티와 페닐메틸실리콘 오일을 1:3 내지 1:1의 중량비로 포함한다.
일부 경우에, 접착제 조성물은 실리콘을 함유하지 않는 접착제를 포함한다. 실리콘은 Si-O 및/또는 Si-C 결합을 갖는 화합물을 포함한다. 예시적인 접착제는 본 명세서에 참고로 포함되는 국제 출원 공개 WO 2009/085662호에 기술된 바와 같은 경화성 비-실리콘 우레아계 올리고머로부터 제조되는 비-실리콘 우레아계 접착제를 포함한다. 적합한 비-실리콘 우레아계 접착제는 X-B-X 반응성 올리고머와 에틸렌계 불포화 단량체를 포함할 수 있다. X-B-X 반응성 올리고머는 에틸렌계 불포화 기로서 X를 그리고 적어도 하나의 우레아 기를 갖는 비-실리콘 세그먼트화(segmented) 우레아계 단위로서 B를 포함한다. 일부 실시예에서, 접착제 층은 미세구조화되지 않는다.
다른 예시적인 접착제는 본 명세서에 참고로 포함되는 국제 출원 공개 WO2010/132176호에 기술된 바와 같은 비-실리콘 우레탄계 접착제를 포함한다. 적합한 우레탄계 접착제는 X-A-B-A-X 반응성 올리고머와 에틸렌계 불포화 단량체를 포함할 수 있다. X-A-B-A-X 반응성 올리고머는 에틸렌계 불포화 기로서 X를, 5,000 그램/몰 이상의 수평균 분자량을 가진 비-실리콘 단위로서 B를, 그리고 우레탄 결합기로서 A를 포함한다.
예를 들어 오일, 가소제, 산화방지제, UV 안정제, 안료, 착색제, 경화제 및 중합체 첨가제를 포함하는 다른 재료가 특정 목적을 위해 접착제 조성물에 첨가될 수 있다. 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물에 대해, 제공되는 임의의 다른 첨가제는 감압 접착제의 광학 투명도(optical clarity)를 현저히 감소시키지 않아야 한다.
2-부분 접착제 층(10)의 제1 및 제2 접착제 조성물(12, 14)은 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 2-부분 접착제 층(10)의 두께는 2-부분 접착제 층(10)이 사용될 원하는 최종 제품에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 2-부분 접착제 층(10)은 약 5 마이크로미터 내지 약 2 밀리미터, 특정하게는 약 5 마이크로미터 내지 약 250 마이크로미터, 특정하게는 약 10 마이크로미터 내지 약 250, 더욱 특정하게는 약 25 마이크로미터 내지 약 150 마이크로미터, 더욱 특정하게는 약 25 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터, 가장 특정하게는 약 25 내지 약 75 마이크로미터의 두께를 갖는다.
실제로, 2-부분 접착제 층(10)은 중심에 투명 윈도우를 가진 베젤(bezel)을 형성한다. 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)은 투명 윈도우를 형성하고, 제2 광-차단성 접착제 조성물(14)에 의해 둘러싸인다. 제1 접착제 조성물(12)은 공기를 배제하고 반사를 감소시키며 콘트라스트를 증가시키는 기능을 한다. 일 실시예에서, 제1 접착제 조성물(12)은 콘트라스트 향상 재료로 고려될 수 있다.
라미네이트
2-부분 접착제 층(10)은 적어도 부분적으로 광학적으로 투명한 라미네이트(16) 내에 사용될 수 있다. 도 2에 단면도로 도시된 라미네이트(16)는 적어도 하나의 주 표면(22)을 갖는 제1 기재(18), 적어도 하나의 주 표면(24)을 갖는 제2 기재(20) 및 2-부분 접착제 층(10)을 포함한다. 광학적으로 투명한 접착제는 통상적으로 광학 필름, 예컨대 편광기(polarizer) 또는 지연 플레이트(retardation plate)를, 기재 디스플레이, 예컨대 LCD 응용에서의 액정 셀에 장착하는 데 사용된다. 따라서, 투명 윈도우를 포함하는 2-부분 접착제 층(10)은 필름을 기재 디스플레이에 라미네이팅하여 광학적으로 투명한 라미네이트를 형성하기 위해 사용된다. 라미네이트 내에 사용될 때, 2-부분 접착제 층(10)은 라미네이트(16)가 비-주위 온도 및 습도 조건에 노출된 후에 사실상 탁함 없이 또는 투명하게 유지되도록 허용한다. 2-부분 접착제 층(10)은 또한 바람직하게는 그것이 사용되는 물품의 수명에 걸쳐 광학 투명도, 접합 강도, 및 박리 저항성(resistance to delamination)을 유지시킨다.
실제로, 라미네이트(16)는 제1 광학 필름 또는 광학적으로 투명한 기재(18) 및 광학 필름 또는 기재(18)의 적어도 하나의 주 표면(22)에 인접한 2-부분 접착제 층(10)을 포함할 수 있다. 라미네이트(16)는 제2 기재(20)(예컨대, 2-부분 접착제 층(10)에 영구적으로 또는 일시적으로 부착됨), 다른 접착제 층, 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "인접한"은 2개의 층이 직접 접촉하거나 하나 이상의 얇은 층, 예컨대 프라이머(primer) 또는 하드 코팅(hard coating)에 의해 분리되어 있는 것을 지칭하기 위해 사용될 수 있다. 흔히, 인접한 층들은 직접 접촉한다. 또한, 2개의 기재들(18, 20) 사이에 위치되는 2-부분 접착제 층(10)을 포함하는 라미네이트(16)가 제공되며, 여기서 기재들 중 적어도 하나는 광학 필름이다. 광학 필름은 필름의 표면 상에 충돌하는 광을 의도적으로 향상, 조작, 제어, 유지, 투과, 반사, 굴절, 흡수, 지연, 또는 달리 변경시킨다. 라미네이트 내에 포함되는 필름은 광학 기능을 갖는 재료의 부류, 예컨대 편광기, 간섭 편광기, 반사 편광기, 확산기, 착색된 광학 필름, 거울, 루버형(louvered) 광학 필름, 광 제어 필름, 투명 시트, 휘도 향상 필름, 눈부심-방지 필름, 및 반사 방지 필름 등을 포함한다. 제공되는 라미네이트를 위한 필름은 또한 지연기 플레이트, 예컨대 1/4-파장 및 반-파장 위상 지연 광학 요소를 포함할 수 있다. 다른 광학적으로 투명한 필름은 파편-방지 필름(anti-splinter film) 및 전자기 간섭 필터를 포함한다.
일부 실시예에서, 생성되는 라미네이트는 광학 요소일 수 있거나 광학 요소를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "광학 요소"는 광학 효과 또는 광학 응용을 갖는 물품을 지칭한다. 광학 요소는, 예를 들어 전자 디스플레이, 건축 응용, 운송 응용, 프로젝션(projection) 응용, 포토닉스(photonics) 응용, 및 그래픽 응용에 사용될 수 있다. 적합한 광학 요소는, 글레이징(glazing)(예컨대, 윈도우 및 차량 앞유리), 스크린 또는 디스플레이, 음극선관, 및 반사기를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
예시적인 광학적으로 투명한 기재는 디스플레이 패널, 예컨대 액정 디스플레이, OLED 디스플레이, 터치 패널, 전기습윤 디스플레이(electrowetting display) 또는 음극선관, 윈도우 또는 글레이징, 광학 구성요소, 예컨대 반사기, 편광기, 회절 격자, 거울, 또는 커버 렌즈(cover lens), 다른 필름, 예컨대 장식 필름 또는 다른 광학 필름을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
광학적으로 투명한 기재의 대표적인 예는 유리 기재, 및 폴리카르보네이트, 폴리에스테르(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트), 폴리우레탄, 폴리(메트)아크릴레이트(예컨대, 폴리메틸 메타크릴레이트), 폴리비닐 알코올, 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 셀룰로오스 트라이아세테이트를 함유하는 것들을 포함하는 중합체 기재를 포함한다. 전형적으로, 커버 렌즈는 유리, 폴리메틸 메타크릴레이트, 또는 폴리카르보네이트로 제조될 수 있다.
다른 실시예에서, 기재들(18, 20) 중 적어도 하나는 이형 라이너(release liner)일 수 있다. 임의의 적합한 이형 라이너가 사용될 수 있다. 예시적인 이형 라이너는 종이(예컨대, 크래프트지(Kraft paper)) 또는 중합체 재료(예컨대, 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등)로부터 제조된 것들을 포함한다. 적어도 일부 이형 라이너는 실리콘-함유 재료 또는 플루오로카본-함유 재료와 같은 이형제의 층으로 코팅된다. 예시적인 이형 라이너는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 상에 실리콘 이형 코팅을 갖는, 씨피 필름(CP Film)(미국 버지니아주 마틴스빌)로부터 상표명 "T-30" 및 "T-10"으로 구매가능한 라이너를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
이형 라이너는 2-부분 접착제 층(10)을 다른 기재에 접착하기 위해 제거될 수 있다(즉, 이형 라이너의 제거는 후속하여 다른 기재 표면에 접합될 수 있는 접착제 층의 표면을 노출시킴). 흔히, 2-부분 접착제 층(10)은 이러한 다른 기재에 영구적으로 접합되지만, 일부 경우에 접착은 디스플레이의 재작업을 허용하기 위해 제한될 수 있다.
본 발명의 라미네이트(16)는 하기의 특성들 중 적어도 하나를 갖는다: 라미네이트(16)는 그것이 위치되는 물품의 유효 수명에 걸쳐 광학 투과율을 갖고, 2-부분 접착제 층(10)은 라미네이트(16)의 층들 사이의 충분한 접합 강도를 유지시킬 수 있으며, 2-부분 접착제 층(10)은 박리에 저항하거나 그것을 방지할 수 있고, 라미네이트(16)는 유효 수명에 걸쳐 2-부분 접착제 층의 버블링(bubbling)에 저항할 수 있다. 버블 형성에 대한 저항성 및 광학 투과율의 보유는 가속 시효 시험을 사용하여 평가될 수 있다. 흔히 라미네이트는, 일정 기간(예컨대, 1일 내지 1개월) 동안, 선택적으로, 상승된 습도 조건(예컨대, 80 내지 90 퍼센트 상대 습도) 하에, 상승된 온도(예컨대, 60 내지 90℃)에 대한 노출을 견딜 수 있다. 특히, 본 개시 내용의 라미네이트는 상승된 온도 및 상승된 습도(예컨대, 60 내지 90℃ 및 80 내지 90 퍼센트 상대 습도)에 적어도 약 72시간 동안 장기간 노출시킨 다음에 주위 조건으로 신속히 냉각(예컨대, 상승된 열 및 상승된 습도에 노출시킨 후에 수 분 내에 실온으로 냉각)시킨 후에도, 그들의 낮은 탁도 및 높은 투과율을 유지한다.
사용시, 본 개시 내용의 2-부분 접착제 층(10)은 편광기와 같은 광학 요소의 일면 또는 양면에 직접 적용될 수 있다. 편광기는 부가적인 층, 예컨대 눈부심-방지 층, 보호 층, 반사 층, 위상 지연 층, 광각 보상 층, 및 휘도 향상 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 개시 내용의 2-부분 접착제 층(10)은 액정 셀의 일면 또는 양면에 적용될 수 있다. 이는 또한 편광기를 액정 셀에 접착하는 데 사용될 수 있다. 광학 라미네이트의 또 다른 예시적인 세트는 커버 렌즈의 LCD 패널에의 적용, 터치 패널의 LCD 패널에의 적용, 커버 렌즈의 터치 패널에의 적용, 또는 이들의 조합을 포함한다.
방법
본 발명의 2-부분 접착제 층(10)을 포함하는 라미네이트(16)는 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)과 제2 광-차단성 접착제 조성물 사이의 경계가 한정되는 한 당업자에게 알려진 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 라미네이트(16)를 형성하는 제1 방법이 각각 공정의 4가지 단계를 도시하는 도 3a 내지 도 3d에 도시된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 단계에서, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)이 제1 기재(18)의 제1 주 표면(22) 상에 분배된다. 일 실시예에서, 제1 기재(18)는 액정 모듈 또는 터치 센서일 수 있다. 이어서, 제2 광-차단성 접착제 조성물(14)이 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12) 주위에 분배되어(도 3b), 2-부분 접착제 층(10)을 형성한다. 일 실시예에서, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)은 댐(dam)으로서 사용된다. 대안적으로, 제2 광-차단성 접착제 조성물(14)은 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)에 앞서 분배될 수 있다.
2-부분 접착제 층(10)을 형성할 때, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)과 제2 광-차단성 접착제 조성물(14) 사이의 에지가 유지되어야 한다. 당업자에게 알려진 임의의 방법이 한정된 에지를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)은 날카로운, 정밀한 에지를 가진 정밀 다이 컷(die cut) 재료일 수 있는 한편, 제2 광-차단성 접착제 층(14)은 분배되거나 고온 용융 재료일 수 있다. 제2 실시예에서, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)은 스텐실(stencil)에 의해 생성되는 에지를 갖고서 제위치에서 경화되거나 요변성(thixotropic)인 스텐실 인쇄된 액체의 광학적으로 투명한 접착제일 수 있는 한편, 제2 광-차단성 접착제 조성물(14)은 분배되거나 고온 용융 재료이다. 제3 실시예에서, 제2 광-차단성 접착제 조성물(14)은 정밀 다이 컷 재료일 수 있는 한편, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)은 제2 광-차단성 접착제 조성물(14) 내에 분배되는 액체의 광학적으로 투명한 접착제일 수 있다. 당업자가 인식할 바와 같이, 이들 기술은 또한 다른 에지 형상을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
일단 제1 및 제2 접착제 조성물(12, 14)이 제1 기재(18)의 제1 주 표면(22) 상에 침착되어 2-부분 접착제 층(10)을 형성하였으면, 제2 기재(20)의 제1 주 표면(24)이 2-부분 접착제 층(10)의 대향하는 표면 상에 위치된다(도 3c). 일 실시예에서, 제2 기재(20)는 유리 커버일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 기재(20)를 2-부분 접착제 층(10) 상에 위치시키기 전에, 임의의 개수의 특징부(26)가 2-부분 접착제 층(10) 내에, 특히 제2 광-차단성 접착제 조성물(14) 내에 제조되거나 형성될 수 있다. 예를 들어, 특징부(26)는 2-부분 접착제 층(10)으로부터 다이 커팅될 수 있다.
2-부분 접착제 층(10)이 제1 및 제2 기재들(18, 20) 사이에 위치되어 라미네이트(16)를 형성한 후에, 라미네이트(16)가 경화된다(도 3d). 라미네이트(16)는 당업자에게 알려진 임의의 방법에 의해 경화될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트(16)는 자외선 광 또는 열을 사용하여 경화될 수 있다.
본 발명의 2-부분 접착제 층(10)을 포함하는 라미네이트(16)를 형성하기 위한 제2 실시예가 각각 공정의 5가지 단계를 도시하는 도 4a 내지 도 4e에 도시된다. 도 4a에 도시된 제1 단계에서, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)이 제1 기재(18)의 제1 표면(22) 상에 분배된다. 이어서, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)이 다이 커팅되고, 위드(weed)가 제거된다. 도 4b에 도시된 제2 단계에서, 제2 광-차단성 접착제 조성물(14)이, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)을 부분들 사이의 댐으로서 사용하여, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12) 주위에 코팅된다. 제1 및 제2 접착제 조성물(12, 14)은 2-부분 접착제 층(10)을 형성한다. 일 실시예에서, 제2 광-차단성 접착제 조성물(14)은 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)에 앞서 분배될 수 있다. 제1 방법에 관하여 위에 언급된 바와 같이, 접착제 조성물(12, 14)은 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물(12)과 제2 광-차단성 접착제 조성물(14) 사이의 에지가 한정되도록 침착되어야 한다.
선택적으로, 도 4c에 도시된 제3 단계에서, 특징부(26)가 예를 들어 다이 커팅에 의해 원하는 곳에서 2-부분 접착제 층(10) 내에 형성될 수 있다. 도 4a 내지 도 4c가 제2 실시예를 사용하여 동시에 제조되는 3개의 물품을 도시하지만, 본 발명의 의도된 범주로부터 벗어남이 없이 임의의 개수의 물품이 제조될 수 있다.
제1 실시예와 유사하게, 일단 제1 및 제2 접착제 조성물(12, 14)이 제1 기재(18)의 제1 주 표면(22) 상에 분배되었으면, 제2 기재(20)의 제1 주 표면(24)이 2-부분 접착제 층(10)의 대향하는 표면 상에 위치된다(도 4d).
일단 2-부분 접착제 층(10)이 제1 및 제2 기재들(18, 20) 사이에 위치되어 라미네이트(16)를 형성하면, 라미네이트(16)가 경화된다(도 4e). 라미네이트(16)는 당업자에게 알려진 임의의 방법에 의해 경화될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트(16)는 자외선 광 또는 열을 사용하여 경화될 수 있다.
본 발명의 2-부분 접착제 층(10) 및 라미네이트(16)를 형성하는 방법의 하나의 이점은 재작업성(reworkability)이다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 기재(18, 20)는 가열시 2-부분 접착제 층(10)으로부터 제거될 수 있다. 제1 및 제2 접착제 조성물(12, 14)의 조성에 따라, 라미네이트(16)는 2-부분 접착제 층(10)이 x-방향 및 y-방향으로 수축되고 z-방향으로 팽창되기 시작할 때까지 가열된다. 이러한 현상이 발생할 때, 제1 및 제2 기재(18, 20)가 기재들(18, 20) 중 어느 것도 손상시킴이 없이 쉽게 분리될 수 있다.
예
본 발명은 단지 예시로서 의도되는 하기 예에서 더욱 구체적으로 기술되는데, 이는 본 발명의 범주 내의 다수의 변경 및 변형이 당업자에게 명백할 것이기 때문이다. 달리 언급되지 않는 한, 하기 예에 보고된 모든 부, 백분율, 및 비는 중량 기준이다.
발포 열 탈접합가능 테이프(foam heat debondable tape)의 제조
코르터프(CORTUFF) 필름(미국 뉴저지주 엘름우드 파크 소재의 실드 에어 인크.(Sealed Air Inc.)로부터 입수가능함)의 457 mm x 160 mm 섹션을 2.0 J/㎠으로 질소 코로나 처리한 다음에 #8 메이어 로드(Meyer rod)를 사용하여 3% 고형물의 농도로 쓰리엠(3M) 접착 촉진제(adhesion promoter) N200J(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능함)로 프라이밍하고(primed) 80℃에서 1시간 동안 건조시켰다. 처리하고 프라이밍한 필름을 쓰리엠 VHB 테이프 5930과 DS4 전사 테이프 사이에 라미네이팅하여 흑색 발포 열 탈접합가능 테이프를 생성하였다. DS4는 울리히(Ulrich)의 재발행 특허 제24,906호에 기술된 바와 같이 용매로부터 제조되고 코팅된 90:10 아이소-옥틸 아크릴레이트/아크릴산의 감압 접착제 조성물이다.
복합 구조체의 제조
약 795 마이크로미터의 두께를 갖는 흑색 발포 열 탈접합가능 테이프를 클리어실(ClearSIL) T50 이형 라이너(미국 버지니아주 필드에일 소재의 씨피 필름즈(CP Films)로부터 입수가능함)에 라미네이팅하고 다이-커팅하여 테이프 내에 1.5" × 2.5" 치수를 가진 직사각형 개구를 생성하였다. 필름의 커팅된 직사각형을 이형 라이너의 대응하는 부분과 함께 제거하였다. 이어서, 이형 라이너의 나머지 부분을 테이프로부터 제거하였고, 테이프를 다른 클리어실 T50 이형 라이너에 라미네이팅하였다. 메타크릴옥시우레아 실록산의 100% 고형물 혼합물(미국 특허 제5314748호, 예 1a 및 1c에 기술된 바와 같음, 여기서 실리콘 다이아민의 분자량은 5000 g/몰이었고, 0.5% 다로큐어(Darocur) 1173을 함유함)을 절제된 섹션 내에 부어 그것을 충전하였다. 이어서, 제2 클리어실 T50 이형 라이너를 제1 이형 라이너의 상부 표면과 투명한 혼합물 위에 라미네이팅하여 절제된 섹션 내의 투명한 혼합물로부터 산소를 배제하였다. 이어서, 이러한 복합 구조체를 40 와트, 350 나노미터 전구(bulb)를 사용하여 10분 동안 낮은 세기의 UV 노출 하에 배치하여 메타크릴옥시우레아 실록산 혼합물을 경화시켰다. 완성된 복합 구조체는 이형 라이너들 사이에 라미네이팅된 단일 층을 포함하였으며, 여기서 VHB 발포 테이프의 흑색 경계가 경화된 광학적으로 투명한 접착제 중심 섹션을 둘러쌌다. 경계와 중심 섹션은 유사한 두께를 가졌다.
열 탈접합가능 라미네이트의 제조
경화된 복합 구조체를 광학적으로 투명한 섹션이 다이의 중심에 있는 상태로 2" x 3" 치수로 다이 커팅하였다. 하나의 이형 라이너의 제거 후에, 경화된 복합 구조체를 동일한 치수의 유리 현미경 슬라이드에 라미네이팅하였다. 이어서, 다른 하나의 이형 라이너를 제거하였고, 제2 유리 슬라이드를 노출된 표면에 라미네이팅하였다. 이제 복합 구조체는 유리 표면들 사이에 라미네이팅되어 광학적으로 투명한 중심 섹션을 가진 열 탈접합가능 라미네이트를 형성하였다. 복합 구조체는 손상 없이는 분리될 수 없도록 유리에 접착되는 광학적으로 투명한 접착제 중심 섹션과 흑색 경계를 가졌다. 흑색 경계는 광을 차단하였고, 광학적으로 투명한 중심 섹션은 광을 투과시켰다.
열 탈접합가능 라미네이트의 온도 응답
상승된 온도의 영향을 시험하기 위해, 라미네이트를 고온 플레이트(hot plate) 상에 배치하였고, 275℉로 가열하였다. 이러한 시험을 위해, x-축을 라미네이트의 3" 치수에 평행한 것으로 정의하였고, y-축을 라미네이트의 2" 치수에 평행한 것으로 정의하였으며, z-축을 x-축 및 y-축에 수직한(즉, 라미네이트를 포함하는 층을 통과하는) 것으로 정의하였다. 이러한 온도에서, 흑색 발포 열 탈접합가능 테이프가 x-방향 및 y-방향으로 수축되고 z-방향으로 팽창되기 시작하였다. 대략 5분 후에, 이들 부분이 양쪽 유리 기재의 손상 없이 쉽게 분리되었다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 상세 사항에 있어서 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (20)

  1. 2-부분 접착제 층(two-part adhesive layer)으로서,
    제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물; 및
    제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물을 실질적으로 둘러싸는 제2 광-차단성(light-blocking) 접착제 조성물
    을 포함하는, 2-부분 접착제 층.
  2. 제1항에 있어서, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물은 400 내지 700 nm 파장 범위에서 약 90% 초과의 광 투과율(luminous transmission), 약 2% 미만의 탁도(haze), 및 약 1% 미만의 불투명도(opacity)를 갖는, 2-부분 접착제 층.
  3. 제1항에 있어서, 제2 광-차단성 접착제 조성물은 400 내지 700 nm 파장 범위에서 약 90% 미만의 광 투과율, 약 2% 초과의 탁도, 및 약 1% 초과의 불투명도를 갖는, 2-부분 접착제 층.
  4. 제1항에 있어서, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물은 감압 접착제(pressure sensitive adhesive)인, 2-부분 접착제 층.
  5. 제1항에 있어서, 제2 광-차단성 접착제 조성물은 감압 접착제인, 2-부분 접착제 층.
  6. 제1항에 있어서, 2-부분 접착제 층은 약 5 마이크로미터 내지 약 2 밀리미터의 두께를 갖는, 2-부분 접착제 층.
  7. 라미네이트(laminate)로서,
    제1 기재(substrate);
    제2 기재; 및
    제1 기재의 적어도 하나의 주 표면과 제2 기재의 적어도 하나의 주 표면 사이에 그리고 상기 주 표면들과 접촉하여 위치되는 2-부분 접착제 층
    을 포함하고, 2-부분 접착제 층은,
    제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물; 및
    제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물을 실질적으로 둘러싸는 제2 광-차단성 접착제 조성물
    을 포함하는, 라미네이트.
  8. 제7항에 있어서, 제1 및 제2 기재들 중 적어도 하나는 실질적으로 투명한, 라미네이트.
  9. 제7항에 있어서, 제1 기재, 제2 기재, 또는 제1 기재와 제2 기재 둘 모두는 디스플레이 패널, 터치 패널, 광학 필름, 커버 렌즈(cover lens), 또는 윈도우(window)로부터 선택되는, 라미네이트.
  10. 제9항에 있어서, 디스플레이 패널은 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, OLED 디스플레이, 전기습윤 디스플레이(electrowetting display), 및 음극선관 디스플레이로부터 선택되는, 라미네이트.
  11. 제9항에 있어서, 광학 필름은 반사기, 편광기, 거울, 눈부심-방지 또는 반사-방지 필름, 파편-방지 필름(anti-splinter film), 확산기, 또는 전자기 간섭 필터로부터 선택되는, 라미네이트.
  12. 제7항에 있어서, 2-부분 접착제 층은 약 5 마이크로미터 내지 약 250 마이크로미터의 두께를 갖는, 라미네이트.
  13. 제7항에 있어서, 라미네이트는 적어도 60℃ 및 80% 상대 습도의 환경에 적어도 72시간 동안 배치되고 실온으로 냉각된 후에 투명하게 유지되는, 라미네이트.
  14. 2-부분 접착제 층을 형성하는 방법으로서,
    광학적으로 투명한 제1 접착제 조성물을 분배하는 단계; 및
    실질적으로 제1 접착제 조성물 주위에, 광-차단성인 제2 접착제 조성물을 분배하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 2-부분 접착제 층은 약 5 마이크로미터 내지 약 2 밀리미터의 두께를 갖는, 방법.
  16. 제14항에 있어서, 제1 광학적으로 투명한 접착제 조성물은 400 내지 700 nm 파장 범위에서 약 90% 초과의 광 투과율, 약 2% 미만의 탁도, 및 약 1% 미만의 불투명도를 갖는, 방법.
  17. 제14항에 있어서, 제2 광-차단성 접착제 조성물은 400 내지 700 nm 파장 범위에서 약 90% 미만의 광 투과율, 약 2% 초과의 탁도, 및 약 1% 초과의 불투명도를 갖는, 방법.
  18. 제14항에 있어서, 제1 및 제2 접착제 조성물들은 투명한 기재 상에 분배되는, 방법.
  19. 제14항에 있어서, 제1 접착제 조성물은 감압 접착제인, 방법.
  20. 제14항에 있어서, 제2 접착제 조성물은 감압 접착제인, 방법.
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