KR20180082882A - 접착제 조성물 및 이를 이용한 광학 적층체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (메타)아크릴레이트 단량체, 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머, 광개시제 및 3차 아민 화합물을 포함하는 접착제 조성물 및 상기 접착제 조성물로 형성된 접착제층을 포함하는 광학 적층체를 제공한다. 본 발명에 따른 접착제 조성물은 UV 불투과성 기재에 UV 투과성 영역 및 UV 불투과성 영역을 동시에 포함하는 광학층을 우수한 접착력으로 접합시킬 수 있다.

Description

접착제 조성물 및 이를 이용한 광학 적층체{Adhesive Composition and Optical Laminate Using the Same}
본 발명은 접착제 조성물 및 이를 이용한 광학 적층체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 투과성 영역과 자외선 불투과성 영역을 포함하는 광학층을 우수한 접착력으로 접합시킬 수 있는 접착제 조성물 및 이를 이용한 광학 적층체에 관한 것이다.
터치 센서는 사용자가 화면에 디스플레이되는 영상을 손가락이나 터치 펜 등으로 접촉하는 경우 이 접촉에 반응하여 터치 지점을 파악하는 장치로서, 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 EL(Organic light-Emitting Diode, OLED) 등과 같은 디스플레이 장치에 장착되는 구조로 제작된다.
이러한 터치 센서는 다양한 기재 상에 UV 경화형 접착제를 통해 부착되어 적용될 수 있다. 그런데, 상기 기재가 UV 불투과성 기재일 경우, 터치 센서 측으로 UV를 조사하여 접착제의 경화를 진행하여야 한다. 그러나, 상기 터치 센서는 UV 투과성 영역과 함께 UV 불투과성 영역을 포함하므로, 기존의 UV 경화형 접착제로는 터치 센서의 UV 불투과성 영역 하부에 위치하는 접착제에 충분한 자외선이 도달하지 않아 경화가 불충분해진다. 이에 따라 이들의 접착력이 떨어지는 문제점이 있었다.
UV 불투과성 영역에 존재하는 접착제의 경화를 향상시키는 기술로서, 일본 특허등록 제4,711,354호에는 유기 과산화물을 접착제에 함유시키고, UV 조사 후에 가열해서 UV 불투과성 영역의 접착제를 경화하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 가열 공정은 기재 등에 손상을 줄 수 있어 한계가 있었다.
이에, UV 투과성 영역 및 UV 불투과성 영역을 동시에 포함하는 광학층과 UV 불투과성 기재를 우수한 접착력으로 접합시킬 수 있는 접착제 조성물에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
일본 특허등록 제4,711,354호
본 발명의 한 목적은 UV 투과성 영역과 UV 불투과성 영역을 포함하는 광학층을 우수한 접착력으로 접합시킬 수 있는 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 접착제 조성물을 이용하여 형성되는 광학 적층체를 제공하는 것이다.
한편으로, 본 발명은 (메타)아크릴레이트 단량체, 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머, 광개시제 및 3차 아민 화합물을 포함하는 접착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 3차 아민 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 식에서,
PAG는 폴리알킬렌 글리콜이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬기 또는 아릴기이며,
n은 1 내지 6의 정수이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 접착제 조성물은 자외선 투과성 영역 및 자외선 불투과성 영역을 포함하는 광학층을 접합하기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 접착제 조성물은 자외선 투과성 영역 및 자외선 불투과성 영역을 포함하는 광학층과 자외선 불투과성 기재를 접합하기 위한 것일 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 기재; 상기 기재 상에 적층된 상기 접착제 조성물로 형성된 접착제층; 및 상기 접착제층 상에 적층된 광학층을 포함하는 광학 적층체를 제공한다.
본 발명에 따른 접착제 조성물은 UV 투과성 영역 및 UV 불투과성 영역을 동시에 포함하는 광학층을, UV 불투과성 기재를 포함한 다양한 기재와 우수한 접착력으로 접합시킬 수 있어, 터치 센서 등을 편광판 등 다양한 기재 상에 부착하기 위하여 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 적층체의 구조 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 적층체에 포함되는 터치 센서의 구조 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태는 (메타)아크릴레이트 단량체, 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머, 광개시제 및 3차 아민 화합물을 포함하는 접착제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 분자 내에 1개의 (메타)아크릴로일옥시기를 가지는 (메타)아크릴레이트 단량체(이하, "단관능 (메타)아크릴레이트 단량체"라 함), 분자 내에 2개의 (메타)아크릴로일옥시기를 가지는 (메타)아크릴레이트 단량체(이하, "2관능 (메타)아크릴레이트 단량체"라 함), 분자 내에 3개 이상의 (메타)아크릴로일옥시기를 가지는 (메타)아크릴레이트 단량체(이하, "다관능 (메타)아크릴레이트 단량체"라 함) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 1종만을 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다. 본 발명에 있어서 (메타)아크릴레이트란, 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 의미한다.
상기 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체로는 예를 들면, 아크릴로일 모르폴린, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 3-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 에틸카르비톨(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판모노(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨모노(메타)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
또한, 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체로서, 카르복실기 함유 (메타)아크릴레이트 단량체가 사용될 수도 있다. 구체적으로는, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸프탈산, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸헥사히드로프탈산, 카르복시에틸(메타)아크릴레이트, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸숙신산, N-(메타)아크릴로일옥시-N',N'-디카르복시-p-페닐렌디아민, 4-(메타)아크릴로일옥시에틸트리멜리트산 등을 들 수 있다. 또한, 4-(메타)아크릴로일아미노-1-카르복시메틸피페리딘 등의 (메타)아크릴로일아미노기 함유 단량체 등을 사용할 수도 있다.
상기 2관능 (메타)아크릴레이트 단량체로는 알킬렌글리콜디(메타)아크릴레이트류, 폴리옥시알킬렌글리콜디(메타)아크릴레이트류, 할로겐 치환 알킬렌글리콜디(메타)아크릴레이트류, 지방족 폴리올의 디(메타)아크릴레이트류, 수소 첨가 디시클로펜타디엔 또는 트리시클로데칸디알칸올의 디(메타)아크릴레이트류, 디옥산글리콜 또는 디옥산디알칸올의 디(메타)아크릴레이트류, 비스페놀 A 또는 비스페놀 F의 알킬렌옥사이드 부가물의 디(메타)아크릴레이트류, 비스페놀 A 또는 비스페놀 F의 에폭시디(메타)아크릴레이트류 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 2관능 (메타)아크릴레이트 단량체의 보다 구체적인 예로는, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리테트라메틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 실리콘디(메타)아크릴레이트, 히드록시피발산에스테르네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 2,2-비스[4-(메타)아크릴로일옥시에톡시에톡시페닐]프로판, 2,2-비스[4-(메타)아크릴로일옥시에톡시에톡시시클로헥실]프로판, 수소 첨가 디시클로펜타디에닐디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디(메타)아크릴레이트, 1,3-디옥산-2,5-디일디(메타)아크릴레이트[별칭: 디옥산글리콜디(메타)아크릴레이트], 히드록시피발알데히드와 트리메틸올프로판의 아세탈 화합물[화합물명: 2-(2-히드록시-1,1-디메틸에틸)-5-에틸-5-히드록시메틸-1,3-디옥산]의 디(메타)아크릴레이트, 1,3,5-트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트의 디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체로는 예를 들면, 글리세린트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 3관능 이상의 지방족 폴리올의 폴리(메타)아크릴레이트가 대표적인 것이고, 그 밖에 3관능 이상의 할로겐 치환 폴리올의 폴리(메타)아크릴레이트, 글리세린의 알킬렌옥사이드 부가물의 트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판의 알킬렌옥사이드 부가물의 트리(메타)아크릴레이트, 1,1,1-트리스[(메타)아크릴로일옥시에톡시에톡시]프로판, 1,3,5-트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트의 트리(메타)아크릴레이트, 실리콘헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 접착제 조성물의 전체 100 중량%에 대해 20 내지 80 중량% 범위로 사용할 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 단량체의 함량이 20 중량% 미만이면, 저점도의 접착제 조성물을 구현하기 어려울 수 있으며, 그 함량이 80 중량%를 초과하면, 가교도의 저하로 인하여 UV 불투과성 영역의 경화도가 낮아질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머는 1종만을 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다.
상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 분자 내에 우레탄 결합(-NHCOO-) 및 적어도 2개의 (메타)아크릴로일옥시기를 가지는 화합물이다. 구체적으로는 분자 내에 적어도 1개의 (메타)아크릴로일옥시기 및 적어도 1개의 히드록시기를 각각 가지는 (메타)아크릴레이트 단량체와 폴리이소시아네이트의 우레탄화 반응 생성물이나, 폴리올류를 폴리이소시아네이트와 반응시켜 얻어지는 말단 이소시아네이트기 함유 우레탄 화합물과, 분자 내에 적어도 1개의 (메타)아크릴로일옥시기 및 적어도 1개의 히드록시기를 각각 가지는 (메타)아크릴레이트 단량체와의 우레탄화 반응 생성물일 수 있다.
우레탄화 반응에 이용되는 히드록시기 함유 (메타)아크릴레이트 단량체로는, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, 글리세린디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
이러한 히드록시기 함유 (메타)아크릴레이트 단량체와의 우레탄화 반응에 이용되는 폴리이소시아네이트로는, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 크실릴렌디이소시아네이트, 이들 디이소시아네이트 중 방향족의 이소시아네이트류를 수소 첨가하여 얻어지는 디이소시아네이트(예를 들면, 수소 첨가 톨릴렌디이소시아네이트, 수소 첨가 크실릴렌디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트), 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 디메틸렌트리페닐트리이소시아네이트, 디벤질벤젠트리이소시아네이트 등의 디- 또는 트리-이소시아네이트 및 디이소시아네이트를 다량화시켜 얻어지는 폴리이소시아네이트 등을 들 수 있다.
또한, 폴리이소시아네이트와의 반응에 의해 말단 이소시아네이트기 함유 우레탄 화합물을 제조하기 위해서 이용되는 폴리올류로는 방향족, 지방족 및 지환식의 폴리올, 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리올 등을 들 수 있다. 지방족 및 지환식의 폴리올로는 예를 들면, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 디트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 디메틸올헵탄, 디메틸올프로피온산, 디메틸올부탄산, 글리세린, 수소 첨가 비스페놀 A 등을 들 수 있다.
상기 폴리에스테르폴리올은, 상기 폴리올류와 다가 카르복실산 또는 그의 무수물과의 축합 반응에 의해 얻어지는 것일 수 있다. 다가 카르복실산 또는 그의 무수물로는 예를 들면, (무수)숙신산, 아디프산, (무수)말레산, (무수)이타콘산, (무수)트리멜리트산, (무수)피로멜리트산, 헥사히드로(무수)프탈산, (무수)프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 등을 들 수 있다.
상기 폴리에테르폴리올로는 예를 들면, 폴리알킬렌글리콜, 또는 상기 폴리올류 또는 디히드록시벤젠류와 알킬렌옥사이드와의 반응에 의해 얻어지는 폴리옥시알킬렌 변성 폴리올을 들 수 있다.
상기 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머는 분자 내에 에스테르 결합과 적어도 2개의 (메타)아크릴로일옥시기를 가지는 화합물이다. 구체적으로는 (메타)아크릴산, 다가 카르복실산 또는 그의 무수물 및 폴리올의 축합반응에 의해 얻을 수 있다. 축합 반응에 이용되는 다가 카르복실산 또는 그의 무수물로는 예를 들면, (무수)숙신산, 아디프산, (무수)말레산, (무수)이타콘산, (무수)트리멜리트산, (무수)피로멜리트산, 헥사히드로(무수)프탈산, (무수)프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 등을 들 수 있다. 또한, 축합 반응에 이용되는 폴리올로는 예를 들면, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 디트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 디메틸올헵탄, 디메틸올프로피온산, 디메틸올부탄산, 글리세린, 수소 첨가 비스페놀 A 등을 들 수 있다.
상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머는 수평균분자량이 500 내지 5,000일 수 있다. 상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머의 수평균분자량이 500 미만이면, 접착제 조성물의 경화도가 낮아질 수 있으며, 그 수평균분자량이 5,000을 초과하면, 올리고머의 점도가 높아져서 저점도의 접착제 조성물을 구현하기 어려울 수 있으며, 경화 속도가 매우 느려지므로 UV 불투과성 영역의 경화가 어려워질 수 있다.
상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머는 접착제 조성물의 전체 100 중량%에 대해 20 내지 70 중량% 범위로 사용할 수 있다. 상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량이 20 중량% 미만이면, 가교도가 낮아져 충분한 경화가 되지 않을 수 있으며, 그 함량이 70 중량%를 초과하면, 점도가 높아져서 접착제의 도포 두께를 낮추기 어려울 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광개시제로는 당해 기술분야에서 사용되는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 특히, 상기 광개시제로는 400 ㎚ 이상에서 흡수 파장을 갖는 장파장 광개시제를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 광개시제로는 포스핀 옥사이드 계열의 광개시제를 사용할 수 있다. 상업적으로 구입할 수 있는 포스핀 옥사이드 계열의 광개시제의 예로는, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-4-메틸페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-2,5-디이소프로필페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-2-메틸페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-4-메틸페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-2,5-디에틸페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-2,3,5,6-테트라메틸페닐포스핀 옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐포스핀 옥사이드(TPO), 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀 옥사이드(이가큐어-819) 등을 들 수 있다.
상기 광개시제는 접착제 조성물의 전체 100 중량%에 대해 1 내지 10 중량% 범위로 사용할 수 있다. 상기 광개시제의 함량이 1 중량% 미만이면, 충분한 라디칼이 발생하지 않아 경화 속도가 느려질 수 있으며, 그 함량이 10 중량%를 초과하면, 미반응 광개시제에 의한 신뢰성 저하 문제와 경화된 도막의 분자량이 충분히 커지지 않음으로 인한 응집력(cohesion) 저하 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 3차 아민 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 식에서,
PAG는 폴리알킬렌 글리콜이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬기 또는 아릴기이며,
n은 1 내지 6의 정수이다.
본 명세서에서 사용되는 폴리알킬렌 글리콜은 탄소수 2 내지 6개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 알킬렌 글리콜을 반복단위로 하는 중합체를 의미하며, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 알킬렌 글리콜 반복단위의 수는 2 내지 10일 수 있다.
상기 폴리알킬렌 글리콜은 직쇄형, 분지형, 다중-암(multi-arm), 포크형 (forked), 펜던트(pendant) 또는 덴드리머형(dendritic) 등의 다양한 구조를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C20 알킬기는 탄소수 1 내지 20개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 1가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 아릴기는 아로메틱기와 헤테로아로메틱기 및 그들의 부분적으로 환원된 유도체를 모두 포함한다. 상기 아로메틱기는 5 내지 15각형으로 이루어진 단순 또는 융합 고리형이며, 헤테로아로메틱기는 산소, 황 또는 질소를 하나 이상 포함하는 아로메틱기를 의미한다. 대표적인 아릴기의 예로는 페닐, 나프틸, 피리디닐(pyridinyl), 푸라닐(furanyl), 티오페닐(thiophenyl), 인돌릴(indolyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 이미다졸리닐(imidazolinyl), 옥사졸릴(oxazolyl), 티아졸릴(thiazolyl), 테트라히드로나프틸 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에서, PAG는 폴리프로필렌 글리콜이고, R1 및 R2는 에틸기이며, n은 2일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 폴리프로필렌 글리콜은 프로필렌 글리콜 반복단위의 수가 2 내지 4일 수 있다.
상기 3차 아민 화합물은, 폴리알킬렌 글리콜과 아크릴산을 축합 반응시켜 폴리알킬렌 글리콜 아크릴레이트를 얻은 다음, 상기 폴리알킬렌 글리콜 아크릴레이트에 2차 아민 화합물을 부가 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 3차 아민 화합물은 라디컬을 안정화시켜 심부로 전달할 수 있어 UV 투과성 영역에만 자외선이 조사되더라도 UV 불투과성 영역까지 경화가 충분히 진행되도록 유도할 수 있다.
상기 3차 아민 화합물은 접착제 조성물의 전체 100 중량%에 대해 1 내지 20 중량% 범위로 사용할 수 있다. 상기 3차 아민 화합물의 함량이 1 중량% 미만이면, 3차 아민 화합물의 라디컬 안정화 효과가 충분치 않아 UV 불투과성 영역의 경화가 충분치 않을 수 있으며, 그 함량이 20 중량%를 초과하면, 상대적으로 광경화성 성분의 함량이 감소하여 경화성과 접착력이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 접착제 조성물은 필요에 따라 당해 분야에 알려진 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 광 증감제, 실란 커플링제, 접착 촉진제, 레벨링제, 자외선 흡수제, 노화 방지제, 염료, 가공 보조제, 이온 트랩제, 산화 방지제, 점착 부여제, 충전제, 가소제, 발포 억제제, 대전 방지제, 방향제, 계면 활성제 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 접착제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.01 내지 3 중량%로 포함될 수 있으며, 0.5 내지 1 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 접착제 조성물은 UV 투과성 영역 및 UV 불투과성 영역을 포함하는 광학층을 접합하기 위해 적합하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시형태에 따른 접착제 조성물은 UV 투과성 영역 및 UV 불투과성 영역을 포함하는 광학층과 UV 불투과성 기재를 접합하기 위해 적합하게 사용될 수 있다.
도 1을 참조로, 본 발명의 일 실시형태는 기재(100); 상기 기재 상에 적층된 상기 접착제 조성물로 형성된 접착제층(200); 및 상기 접착제층 상에 적층된 광학층(300)을 포함하는 광학 적층체에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 적층체는 예를 들어, 본 발명의 접착제 조성물을 미경화 상태로 기재에 도공하여 접착제 도공면을 형성하는 도공 공정과, 그 접착제 도공면에 광학층을 접착하는 접착 공정과, 접착제 조성물을 경화하는 경화 공정을 통해 제조할 수 있다.
상기 접착제 조성물의 도공 방법에 특별한 한정은 없고, 예를 들어 닥터 블레이드, 와이어바, 다이 코터, 콤마 코터, 그라비아 코터 등 여러 가지 도공 방식을 이용할 수 있다.
상기 기재에 본 발명의 접착제 조성물을 도공한 후에는, 그 접착제 도공면에 광학층을 접착하고, 이어서 활성 에너지선을 조사함으로써 접착제 조성물을 경화하여 광학층을 기재 상에 고착시킨다.
활성 에너지선의 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400 nm 이하의 발광 분포를 갖는 활성 에너지선이 바람직하고, 구체적으로는 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은등, 메탈할라이드 램프 등이 바람직하다. 접착제 조성물에 대한 광조사 강도는, 그 접착제 조성물의 조성에 따라 적절하게 결정되며, 특별히 한정되지 않지만, 광개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사 강도는 0.1 내지 6000 mW/㎠인 것이 바람직하다. 그 조사 강도가 0.1 mW/㎠ 이상인 경우 반응 시간이 지나치게 길어지지 않고, 6000 mW/㎠ 이하인 경우 광원으로부터 복사되는 열 및 접착제 조성물의 경화시의 발열에 의한 황변이나 기재 및/또는 광학층의 열화가 생길 우려가 적다. 접착제 조성물에 대한 광 조사 시간은 경화하는 접착제 조성물마다 제어되는 것으로, 특별히 한정되지 않지만, 상기 조사 강도와 조사 시간의 곱으로서 나타내는 적산광량이 10 내지 10000 mJ/㎠가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 접착제에 대한 적산광량이 10 mJ/㎠ 이상인 경우 광개시제 유래의 활성 종을 충분 량 발생시켜 경화 반응을 보다 확실하게 진행시킬 수 있고, 10000 mJ/㎠ 이하인 경우 조사 시간이 지나치게 길어지지 않아 양호한 생산성을 유지할 수 있다.
상기 접착제층(200)의 두께는 그 접착력에 따라 조절될 수 있으며, 0.01 내지 10 ㎛가 바람직하고, 0.1 내지 5 ㎛가 보다 바람직하다. 접착제층(200)의 두께가 0.01㎛ 미만인 경우에는 접합 시 기포 혼입 가능성이 높은 문제점이 있으며, 접착제층의 두께가 10㎛ 초과인 경우에는 가격이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기재(100)는 자외선(UV) 불투과성일 수 있다. 예를 들어, 상기 기재(100)는 편광판 또는 폴리이미드 필름일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광학층(300)은 UV 투과성 영역 및 UV 불투과성 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학층(300)은 터치 센서일 수 있다.
상기 터치 센서는 캐리어 기판상에 분리층을 형성하여 터치 센서 형성 공정을 진행하고, 캐리어 기판과 분리되면 분리층이 배선 피복층으로 사용되도록 하는 터치 센서일 수 있다. 예를 들어, 상기 터치 센서는 필름 형태를 갖는 필름 터치 센서일 수 있다.
구체적으로, 상기 터치 센서는 도 2에서와 같이, 분리층(310); 상기 분리층 상에 형성되는 전극 패턴층(330); 및 상기 전극 패턴층 상부에 형성되며 상기 전극 패턴층을 덮도록 형성되는 절연층(340)을 포함할 수 있다.
상기 분리층(310)은 고분자 유기막으로, 캐리어 기판상에 도포하고 그 상부에 전극 패턴층 등을 형성한 후에 최종적으로 캐리어 기판으로부터 분리하게 된다.
상기 분리층(310)의 박리력은 1N/25mm 이하인 것이 바람직하며, 0.1N/25mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 즉, 분리층(310)과 캐리어 기판의 분리시에 가해지는 물리적 힘이 1N/25mm, 특히 0.1N/25mm을 넘지 않도록 하는 물질로 분리층(310)이 형성되는 것이 바람직하다.
분리층의(310)의 박리력이 1N/25mm 초과인 경우에는 캐리어 기판과의 분리시 깔끔하게 분리되지 않아, 분리층(310)이 캐리어 기판상에 잔존할 가능성이 있으며, 또한 분리층(310), 보호층(320), 전극 패턴층(330), 절연층(340) 중 한 곳 이상에서 크랙이 생길 가능성도 있다.
특히, 분리층의(310) 박리력은 0.1N/25mm 이하인 것이 보다 바람직한데, 0.1N/25mm 이하인 경우에는 캐리어 기판으로부터 박리 후에 컬(curl)이 제어 가능하다는 측면에서 보다 바람직하다. 컬(curl)은 터치 센서 기능적 측면에서 문제를 주지 않지만, 접합 공정, 커팅 공정 등의 공정에서 공정효율성을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 적게 발생하도록 하는 것이 유리하다.
또한, 상기 분리층(310)의 두께는 10 내지 1000nm가 바람직하고, 50 내지 500nm인 것이 보다 바람직하다. 분리층(310)의 두께가 10nm 미만이면 분리층 도포시의 균일성이 떨어져 전극 패턴 형성이 불균일하거나, 국부적으로 박리력이 상승하여 찢겨짐이 발생하거나, 캐리어 기판과 분리 후 터치 센서에 컬(curl)이 제어되지 않는 문제점이 있다. 그리고 두께가 1000nm를 초과하면 상기 박리력이 더 이상 낮아지지 않는 문제점이 있으며, 유연성이 저하되는 문제점이 있다.
분리층(310)의 상부에는 전극 패턴층(330)이 형성되는데, 상기 분리층(310)은 캐리어 기판으로부터 분리 후에는 전극 패턴층(330)을 피복하는 피복층의 기능을 하거나 전극 패턴층(330)을 외부의 접촉으로부터 보호하는 보호층의 기능을 하게 된다.
분리층(310)의 상부에는 다시 하나 이상의 보호층(320)이 더 형성될 수 있다. 분리층(310)만으로는 외부로부터의 접촉이나 충격에 대해 전극 패턴을 보호하기 힘들 수 있으므로, 하나 이상의 보호층(320)이 분리층(310)상에 형성될 수 있다.
보호층(320)은 유기절연막 또는 무기절연막중 적어도 하나를 포함하며, 코팅 및 경화의 방법 또는 증착을 통하여 형성될 수 있다.
분리층(310) 또는 보호층(320)의 상부에는 전극 패턴층(330)이 형성된다. 전극 패턴층(330)은 터치 여부를 감지하는 센싱 전극 및 상기 센싱 전극의 일단에 형성되는 패드 전극을 포함하여 구성된다. 여기서, 센싱 전극은 터치를 감지하는 전극뿐 아니라, 그 전극에 연결된 배선 패턴을 포함할 수 있다.
전극 패턴층(330)은 투명 도전층으로, 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 도전성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
전극 패턴층의 패턴 구조는 정전용량 방식에 사용되는 전극 패턴구조가 바람직하며, 상호 정전용량 방식(mutual-capacitance) 또는 셀프 정전용량 방식(self-capacitance)이 적용될 수 있다.
상호 정전용량 방식(mutual-capacitance)일 경우, 가로축과 세로축의 격자 전극구조일 수 있다. 가로축과 세로축의 전극의 교차점에는 브릿지 전극을 포함할 수 있으며, 또는 가로축 전극 패턴층과 세로축 전극 패턴층이 각각 형성되어 전기적으로 이격되는 형태일 수도 있다.
셀프 정전용량 방식(self-capacitance)일 경우, 각 지점의 한 개의 전극을 사용해 정전용량 변화를 읽어내는 방식의 전극층 구조일 수 있다.
전극 패턴층(330)의 상부에는 절연층(340)이 형성된다. 절연층은 전극 패턴의 부식을 막고 전극 패턴의 표면을 보호하는 역할을 할 수 있다. 절연층(340)은 전극이나 배선의 틈 사이를 메우고 일정한 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 전극 패턴층(330)과 접하는 면의 반대편 표면은 전극의 요철이 드러나지 않도록 평탄하게 형성하는 것이 바람직하다.
절연층은 유기절연물질이면 특별히 제한되지 않으나, 열경화성 또는 UV경화성 유기고분자인 것이 바람직하다.
상기 터치 센서는 패드 전극이 회로기판과 전기적으로 접속될 수 있다. 회로 기판은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)을 일례로 들 수가 있으며, 터치 제어 회로와 터치 센서를 전기적으로 접속시키는 기능을 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 적층체는 상기 터치 센서의 분리층(310)이 접착제층(200)에 부착된 형태일 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 1 및 비교예 1 내지 5: 접착제 조성물의 제조
하기 표 1의 조성으로 각 성분을 혼합하여(단위: 중량부), 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예 비교예
1 1 2 3 4 5
(메타)아크릴레이트 단량체 50 50 50 50 50 50
광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머 50 50 50 50 50 50
광개시제 광개시제 1 3 2 3 4 5
광개시제 2 3
3차 아민 화합물 5
(메타)아크릴레이트 단량체: 아크릴로일 모르폴린
광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머: Miramer M240(미원스페셜티케미칼, 수평균분자량: 512)
광개시제 1: Irgacure TPO(BASF)
광개시제 2: Irgacure 184(BASF)
3차 아민 화합물: PAG는 트리프로필렌 글리콜이고, R1 및 R2는 에틸기이며, n은 2인 화학식 1의 화합물 (AM 001, 이오나노켐)
실험예 1:
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 접착제 조성물의 물성을 후술하는 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) UV 불투과성 영역 미경화폭
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 접착제 조성물을 100㎛ PET 필름과 50㎛ 이형 필름 사이에 5㎛ 두께로 도포하고, 상기 이형 필름 위에 18.5 mm 폭으로 UV 투과되지 않도록 마스킹(masking) 처리한 후, 메탈 할라이드 램프 (UV 적산광량 600 mJ/㎠, 조사강도 40 mW/㎠)로 UV 경화시켜 경화 도막을 제조하였다.
이형 필름을 제거하고 미경화된 폭의 길이를 측정하였다.
(2) 박리력
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 접착제 조성물을 100㎛ PET 필름 2장 사이에 5㎛ 두께로 도포하고, 메탈 할라이드 램프 (UV 적산광량 600 mJ/㎠, 조사강도 40 mW/㎠)로 UV 경화하고, 25mm 폭으로 절단하여, 180도 필박리기로 박리력을 측정하였다.
구분 미경화폭(mm) 박리력
(N/25mm)
실시예1 7.0 9
비교예1 13.1 6
비교예2 12.5 7
비교예3 12.3 6
비교예4 11.8 7
비교예5 18.5 8
상기 표 2에서 보듯이, 본 발명에 따른 실시예 1의 접착제 조성물은 비교예 1 내지 5의 접착제 조성물에 비하여 UV 불투과성 영역의 경화가 더 진행됨을 확인할 수 있었다.
비교예 1 내지 4를 통해 광개시제 1의 함량 증가에 따라 UV 불투과성 영역의 경화가 더 진행됨을 확인하였다. 비교예 2와 동일한 광개시제 1을 사용하면서 3차 아민 화합물을 첨가한 실시예 1에서 UV 불투과성 영역의 경화성이 급격히 상승하였고, 이를 통해 3차 아민 화합물의 UV 불투과성 영역 경화 효과를 확인할 수 있었다. 한편, 비교예 5에서 단파장 개시제를 사용할 경우, UV 불투과성 영역의 경화가 전혀 일어나지 않음을 알 수 있었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
100: 기재 200: 접착제층
300: 광학층 310: 분리층
320: 보호층 330: 전극 패턴층
340: 절연층

Claims (13)

  1. (메타)아크릴레이트 단량체, 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머, 광개시제 및 3차 아민 화합물을 포함하는 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3차 아민 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 접착제 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    상기 식에서,
    PAG는 폴리알킬렌 글리콜이고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬기 또는 아릴기이며,
    n은 1 내지 6의 정수이다.
  3. 제2항에 있어서, PAG는 폴리프로필렌 글리콜이고, R1 및 R2는 에틸기이며, n은 2인 접착제 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 글리콜은 프로필렌 글리콜 반복단위의 수가 2 내지 4인 접착제 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 혼합물인 접착제 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광개시제는 400 ㎚ 이상의 파장에서 라디컬을 발생시키는 것인 접착제 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 자외선 투과성 영역 및 자외선 불투과성 영역을 포함하는 기재를 접합하기 위한 접착제 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 자외선 투과성 영역 및 자외선 불투과성 영역을 포함하는 기재와 자외선 불투과성 기재를 접합하기 위한 접착제 조성물.
  9. 기재;
    상기 기재 상에 적층된 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 접착제 조성물로 형성된 접착제층; 및
    상기 접착제층 상에 적층된 광학층을 포함하는 광학 적층체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기재는 자외선 불투과성인 광학 적층체.
  11. 제9항에 있어서, 상기 기재는 편광판 또는 폴리이미드 필름인 광학 적층체.
  12. 제9항에 있어서, 상기 광학층은 자외선 투과성 영역 및 자외선 불투과성 영역을 포함하는 광학 적층체.
  13. 제9항에 있어서, 상기 광학층은 터치 센서인 광학 적층체.
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