KR20180057216A - 자외선 경화형 접착제 조성 - Google Patents

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KR20180057216A
KR20180057216A KR1020160155587A KR20160155587A KR20180057216A KR 20180057216 A KR20180057216 A KR 20180057216A KR 1020160155587 A KR1020160155587 A KR 1020160155587A KR 20160155587 A KR20160155587 A KR 20160155587A KR 20180057216 A KR20180057216 A KR 20180057216A
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pentaerythritol tetraacrylate
sheet
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prism
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KR1020160155587A
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김창건
구재강
최재덕
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주식회사 창성정밀
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Publication date
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Abstract

엘시디 백라이트에 사용되는 합지 복합시트를 제조하기 위해 사용되는 자외선 경화형 접착제 조성으로서 1,6-헥산다이올다이아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트를 기본 베이스로 하고, 여기에 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate)를 첨가한 접착제 조성을 사용하여, 접착 코팅 두께를 얇게하더라도 우수한 접착력을 나타내고 동시에 우수한 휘도를 얻을 수 있으며, 또한 커팅 작업시에 박리가 발생하지 않는 복합시트를 제조할 수 있다.

Description

자외선 경화형 접착제 조성 {Formulation of UV curable adhesive}
본 발명은 프리즘 합지 시트에 사용되는 자외선 경화형 접착제의 조성에 관한 것이다. 액정디스플레이의 백라이트에 사용되는 광학시트로서 프리즘 시트, 마이크로렌즈 시트, 확산시트, 반사시트 등이 사용된다. 최근에는 프리즘시트와 프리즘시트의 합지 시트, 프리즘시트와 확산시트의 합지 시트, 프리즘시트와 마이크로렌즈 시트의 합지시트가 개발되어 사용되고 있다. 기존에는 프리즘시트 또는 마이크로렌즈 시트 또는 확산시트가 백라이트 조립시에 개별적으로 2장 내지 4장이 적층되어 사용되었는데, 최근에는 이러한 광학시트를 제조하는 과정에서부터 2장의 시트를 합지하여 복합화함으로써 2장의 개별적인 시트의 효과를 동시에 발휘할 수 있는 복합시트가 사용되고 있다. 복합시트를 제조하기 위해서는 프리즘 또는 마이크로 렌즈 패턴 상부에 또다른 시트를 합지하는 공정을 거치게 되는데, 이때 접착제가 필요하다. 접착제 도포시 접착층의 두께가 두꺼우면 프리즘 또는 마이크로렌즈 패턴이 접착제 층 내부로 묻히게 되므로 휘도 저하가 발생한다. 반대로 접착제의 도포 두께가 얇으면 접착력이 낮아져서 커팅 작업시 박리 문제가 발생한다. 따라서 접착제의 도포 두께가 얇으면서도 접착력이 우수한 접착제의 개발이 필요하다. 본 발명은 접착제의 도포 두께가 얇으면서도 접착력이 우수한 접착제 조성을 제공한다.
엘시디는 자발광이 아니므로 액정 패널의 후면에 백라이트라는 광원이 필요하다. 백라이트의 광원은 냉음극형광램프(CCFL)가 사용되었으나 현재는 엘이디(LED)로 대체되어 사용되고 있다. 엘이디 광원은 점광원이므로 이것을 면광원으로 전환시켜주는 장치가 필요한데 이것이 백라이트이다. 백라이트 구조는 엘이디가 도광판의 측면에 배치되어 있고 도광판 상부에는 확산시트, 프리즘시트, 마이크로렌즈시트가 적층되어 있고, 그 상부에 액정 패널이 배치되어 있다. 도광판의 측면으로부터 입사된 빛은 도광판 내부에서 전반사를 반복하다가 도광판 표면의 돌기 패턴을 만나면 도광판 표면으로 출사된다. 도광판으로부터 출사된 빛은 위치 및 각도에 따라 빛의 세기가 불균일하지만, 확산시트, 프리즘시트, 마이크로렌즈시트를 통과하면서 균일한 면광원으로 전환된다. 일반적으로 도광판 상부에 적층되어 사용되는 광학시트는 프리즘시트, 확산시트, 마이크로렌즈시트를 조합하여 2장 내지 4장이 사용되고 왔다. 그러나 최근 광학시트 제조 기술 발전으로 2장의 광학시트를 합지하여 복합화함으로써 1장 내지 2장의 광학시트만 사용하더라도 동일한 기능을 발휘할 수 있게 되었다. 합지 형태의 복합시트를 사용함으로써 백라이트 생산원가의 하락, 조립 공정의 단순화 및 백라이트의 슬림화에 기여할 수 있게 되었다. 본 발명은 합지 형태의 복합 광학시트를 제조하는 기술에 관한 것으로써 특히 복합광학시트 제조시 중요한 역할을 하는 접착제에 관한 기술을 제공한다.
접착제로는 열경화 타입과 자외선 경화 타입이 있는데, 본 발명에서는 자외선 경화 타입의 접착제 조성을 제공한다. 자외선 경화타입의 접착제 조성은 크게 바인더와 광개시제로 구성되어 있다. 바인더의 종류로는 자외선 경화형 아크릴레이트 모노머, 올리고머가 사용되는데, 이것은 경화 전에는 저분자량의 액체 상태이지만 경화 후에는 고분자를 형성하여 접착력을 나타내는 역할을 한다. 모노머의 종류로는 단관능기 모노머로서, 2-하이드록시페닐벤젠 아크릴레이트, 2-(하이드록시메틸)테트라하이드로퓨란 아크릴레이트, 1,3-벤젠디아민,4-메틸 아크릴레이트, 아이소보닐 아크릴레이트, 아미노디아세트산 아크릴레이트 및 이들의 다양한 유도체가 사용되며, 2관능기 모노머로서 트리프로필렌글리콜 다이아크릴레이트, 1,6-헥산다이올다이아크릴레이트, 트리사이클로데칸 다이메탄올 다이아크릴레이트, 다이프로필렌글리콜 다이아크릴레이트, 글리콜 다이아크릴레이트, 네오페닐글리콜 다이아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이메타크릴레이트 및 이들의 유도체, 3 관능기 및 다관능기 모노머로는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에트리톨 트리아크릴레이트, 다이메틸올프로판 트리아크릴레이트, 다이펜타에트리톨 헥사아크릴레이트 등이 있다. 올리고머로는 크게 아크릴릭 아크릴레이트, 알리파틱 우레탄 아크릴레이트, 아로마틱 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트, 폴리에스터-우레탄 아크릴레이트, 변성 폴리에테프 아크릴레이트 등이 사용된다. 모노머 및 올리고머의 종류와 배합에 따라 접착력, 경화 속도, 경도 등의 다양한 물성 변화가 나타난다.
광개시제는 자외선 파장의 에너지를 흡수하여 라디칼을 형성함으로써 모노머 및 올리고머의 중합 반을을 개시하는 역할을 한다. 광개시제로는 벤조페논, 4-메틸벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸다이페닐설파이드, 메틸 페닐글리옥실레이트, 메틸 벤조일벤조에이트, 4-페닐벤조페논, 벤질다이메틸케탈, 2-에틸헥실-4-다이메틸아미노벤조에이트, 에틸-4-다이메틸아미노벤조에이트, 1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤, 2,4,6-트리메틸벤조일-다이페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등이 사용된다.
도1 은 삼각형 모양의 프리즘(1)이 접착제에 의해서 접착, 합지되어 있는 모습이다. 접착코팅 층(2)의 두께가 두꺼우면 프리즘 상부가 접착제에 접촉한 면적이 증가하므로 접착력이 증가하지만, 프리즘 상부가 접착체 층에 묻히게 되어 프리즘의 고유한 역할인 빛의 굴절 효과가 감소하여 휘도가 저하된다. 접착층의 두께가 얇으면 접착력이 감소하지만, 프리즘 상부가 접착체 층에 묻히는 면적이 줄어들어 휘도가 증가한다. 합지 복합시트는 프리즘의 굴절 효과를 최대로 유지하여야 하므로 접착제를 가능한한 얇게 도포하여야 한다. 반면 접착제 두께가 얇을수록 접착력이 감소하여 커팅작업 및 취급시에 프리즘이 접착제로부터 분리되는 박리 문제가 발생한다. 따라서 접착제의 도포 두께를 최소화 하면서도 접착력을 최대로 올리는 것이 중요하다. 따라서 본 발명에서는 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 우수한 성능의 접착제 배합 조성을 제공하였다.
합지 복합시트의 경우는 휘도와 접착력이 높아야 하고 동시에 커팅 작업시 박리가 적게 발생해야 한다. 그런데 접착력과 휘도는 서로 반비례의 관계에 있으므로 접착력을 증가시키면 휘도가 감소하고, 반대로 접착력을 감소시키면 휘도가 증가한다. 접착력을 감소시키면 휘도가 증가하지만 커팅 작업시 박리가 발생하는 문제가 생긴다.
도2 에서는 제조된 복합시트를 커팅할 때 칼날(3)이 복합시트를 누르는 모양을 나타낸 것이다. 칼날이 상부에서 하부로 지나가며, 이 때 접착층과 프리즘의 상부간의 박리가 발생하게 된다. 프리즘 상부와 접착층 사이의 접착력이 약할 수록 커팅시에 칼날의 좌우에서 박리되는 폭(4)이 넓어진다. 반면 접착력이 우수할수록 박리되는 폭이 감소한다.
본 발명에서는 합지 복합시트 제조시에 사용되는 자외선 경화형 접착제의 성능을 개선하여 접착력과 휘도가 동시에 우수하며 커팅 작업시에 박리 현상이 적은 합지 복합시트용 접착제 조성을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 1,6-헥산다이올다이아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 를 기본 베이스로 하고, 여기에 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate)를 첨가한 접착제 조성이다. 특히 트리페닐 포스페이트를 첨가시에는 접착 코팅 두께를 얇게하더라도 우수한 접착력을 나타내고, 커팅 작업시에 박리가 잘 발생하지 않으며 동시에 우수한 휘도를 얻을 수 있다.
본 과제를 해결하기 위해 접착력이 우수한 접착제 배합을 제조하였다. 즉 앞서 기술한 바와 같이 본 발명에서는 1,6-헥산다이올다이아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 를 기본 베이스로 하고, 여기에 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate)를 첨가한 접착제 배합이다. 트리페닐포스페이트는 유연제 및 방염제로서 사용되는 첨가제이다. 본 발명에서는 접착 코팅에 유연성과 밀착력을 증가시키기 위하여 트리페닐 포스페이트를 사용하였는데, 이것은 베이스가 되는 상기 모노머 및 올리고머와 함께 사용시 상승작용을 일으킨다. 따라서 접착 코팅 두께를 얇게하더라도 우수한 접착력을 나타내고, 커팅 작업시에 박리가 잘 발생하지 않으며 동시에 우수한 휘도를 얻을 수 있다.
본 발명의 접착제를 사용하여 합지 복합시트를 제조하면 접착력이 우수하여 박리 폭이 작으며 동시에 휘도가 우수한 합지 복합시트를 제조할 수 있다.
접착제가 동일할 경우 접착력이 증가할수록 복합시트의 휘도가 감소한다. 즉 프리즘 산이 접착제 층 안으로 많이 묻히도록 만들면 접착력이 증가하나 휘도는 감소한다. 따라서 프리즘 산이 접착제 안으로 적게 묻히면서도 접착력이 높으면 우수한 접착제라고 할 수있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 우수한 접착제를 제공하기 위한 방법으로 원료를 배합하여 제조한 접착제 조성(실시예 1 부터 10)을 사용하여 복합시트를 제조후 평가한 결과 우수한 휘도, 접착력 결과를 얻었다. 그 결과는 발명을 실시하기 위한 구체적 내용에 기술하였다.
도1 : 프리즘과 접착제가 합지되어 있는 복합시트 단면
도2 : 복합시트를 칼날로 커팅할 때 단면의 변형 모습
도3 : 복합시트를 칼날로 커팅할 때 칼날 주변으로 박리되는 폭
도4 : 본 발명의 실시예에서 휘도와 접착력 측정결과 그래프
표1 내지 표10 의 실시예와 같은 접착제 조성을 제조하였다. 상층 코팅 기재 필름으로써 주식회사 코오롱에서 제조한 두께 125 마이크로미터의 PET 필름 (그레이드명 : H34P) 을 준비하여, 상기 제조한 접착제를 도포하였다. 하층 코팅 기재 필름으로써 주식회사 코오롱에서 제조한 두께 125 마이크로미터의 동일한 PET 필름 (그레이드명 : H34P) 을 준비하여 프리즘 코팅을 실시하였다. 이때 프리즘의 피치는 60 마이크로미터이고, 프리즘 산의 각도는 90도이다. 상기 두가지 필름을 프리즘 코팅면이 접착제 코팅면과 마주 보도록 합지하였다. 합지한 후 상층 코팅기재필름의 상면에 다시한번 프리즘 코팅을 실시하였다. 이때 프리즘의 피치는 60 마이크로미터이고, 프리즘 산의 각도는 90도이다.




실시예
1




 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 10.5
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 10.0
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 11.0
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 11.0
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 13.0
메틸에틸케톤 용제 20.0
톨루엔 용제 20.0
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 3.0
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 광개시제 1.5




실시예
2



 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 10.5
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 10.0
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 11.0
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 11.0
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 13.0
메틸에틸케톤 용제 40.0
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 3.0
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 광개시제 1.5




실시예
3



 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 10.5
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 10.0
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 11.0
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 11.0
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 13.0
톨루엔 용제 40.0
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 3.0
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 광개시제 1.5





실시예
4



 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 10.5
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 10.0
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 11.0
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 11.0
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 13.0
메틸에틸케톤 용제 10.0
톨루엔 용제 30.0
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 3.0
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 광개시제 1.5




실시예
5




 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 10.5
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 10.0
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 11.0
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 11.0
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 13.0
메틸에틸케톤 용제 30.0
톨루엔 용제 10.0
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 3.0
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 광개시제 1.5





실시예
6




 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 10.185
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 9.7
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 10.67
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 10.67
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 12.61
메틸에틸케톤 용제 19.4
톨루엔 용제 19.4
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 2.91
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 광개시제 1.455
triphenyl phosphate 첨가제 3.0





실시예
7




 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 9.975
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 9.5
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 10.45
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 10.45
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 12.35
메틸에틸케톤 용제 19
톨루엔 용제 19
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 2.85
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 광개시제 1.425
triphenyl phosphate 첨가제 5.0





실시예
8




 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 9.765
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 9.3
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 10.23
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 10.23
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 12.09
메틸에틸케톤 용제 18.6
톨루엔 용제 18.6
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 2.79
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 광개시제 1.395
triphenyl phosphate 첨가제 7.0





실시예
9




 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 9.45
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 9
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 9.9
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 9.9
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 11.7
메틸에틸케톤 용제 18
톨루엔 용제 18
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 2.7
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 광개시제 1.35
triphenyl phosphate 첨가제 10.0





실시예
10




 원료명 기능 함량
(중량%)
1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 모노머 8.925
트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트 모노머 8.5
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 올리고머 9.35
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 9.35
에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 올리고머 11.05
메틸에틸케톤 용제 17
톨루엔 용제 17
1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 광개시제 2.55
비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포옥사이드 광개시제 1.275
triphenyl phosphate 첨가제 15.0
상기 제조한 합지 복합시트를 백라이트에 올려놓고 휘도를 측정하였다. 휘도 측정시 사용한 백라이트는 32인치 에지타입을 사용하였고, 휘도측정용 카메라는 Topcon 사의 SR-3 를 사용하였다. 접착력 측정은, 복합시트 샘플을 30mm 폭으로 커팅하여 접착력 측정기(대한정밀주식회사 DH-111-D 모델)를 사용하여 분당 100mm 의 속도로 측정하였다. 또한 박리 폭을 측정하기 위하여 커팅용 금형을 사용하여 커팅을 실시하였다.
표11 은 실시예별로 접착력과 휘도 측정결과이며, 도4 에서는 실시예별로 휘도와 접착력 관계를 나타낸 표 11 의 내용을 그래프로 나타낸 것이다. 표12 는 실시예별로 커팅시의 박리 폭을 나타낸 것이다. 본 발명의 접착제 조성 중에서 특히 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate)를 포함하는 접착제 조성의 접착력이 우수하다. 트리페닐 포스페이트의 함량이 5% 미만일때는 그 첨가 효과가 미미하며, 10% 이상일때는 접착력이 오히려 감소한다. 트리페닐 포스페이트의 함량이 7 내지 10 중량% 일때 우수한 접착력을 얻을 수 있다(실시예8 내지 실시예9). 따라서 본 발명의 접착제를 사용하여 합지 복합시트를 제조하면 접착력이 우수하여 박리 폭이 작으며 동시에 휘도가 우수한 합지 복합시트를 제조할 수 있다.
실시예 휘도(cd/m2) 접착력(g/30mm)
1 8563 45
2 8522 46
3 8611 45
4 8609 44
5 8655 45
6 8640 45
7 8705 49
8 8708 61
9 8711 60
10 8696 54
실시예 박리 폭 (mm)
1 1.9
2 2.1
3 1.6
4 1.5
5 1.7
6 1.6
7 1.0
8 0.9
9 0.8
10 1.0
없음

Claims (3)

  1. 자외선 경화형 접착제 조성으로서,
    1,6-헥산다이올다이아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜다이아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 에톡실레이티드(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 중 1개 이상을 포함하며,
    트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate)를 포함한 접착제 조성.
  2. 청구항1에서 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate)의 함량은 5내지 15 중량% 인 접착제 조성.
  3. 청구항1에서 광개시제로서 1-하이드록시 사이클로헥실페닐케톤 또는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포옥사이드를 포함하는 접착제 조성.
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KR102296169B1 (ko) 2020-10-28 2021-09-02 주식회사 상보 광학필름 및 이를 포함하는 광학 디스플레이 장치

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