KR20190119793A - 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물 - Google Patents

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KR20190119793A
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Abstract

곡률반경이 작은 곡면형 디스플레이에도 사용가능한 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물이 제안된다. 본 발명에 따른 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물은 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머; 아크릴산; 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머와 아크릴산이 반응하여 형성된 아크릴레이트 올리고머; 및 광개시제;를 포함한다.

Description

곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물{Optically clear adhesive composition for curved display}
본 발명은 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물을 포함하는 접착조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 곡률반경이 작은 곡면형 디스플레이에도 사용가능한 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물에 관한 것이다.
통상 평판 텔레비젼, 컴퓨터, 휴대전화 또는 휴대 정보 단말기에서는 투명한 합성수지로 만든 접착테이프를 사용하여 디스플레이 등의 액정 표시부, 마이크부 또는 스피커, 전자 부품 등과 케이스를 접착시키고 있다. 그러므로 접착테이프는 투명성이 뛰어나고 접착력이 강하며 또한 충격흡수 기능이 있어야 한다.
최근 곡면 디스플레이가 적용된 기기가 등장하면서 점차 곡률반경이 작아지고, 형태가 복잡한 디바이스들이 등장하고 있다. 그런데, 곡률반경이 3mm 이하로 형성되는 곡률을 갖는 표면에 대해서는 기존의 접착소재가 적용될 때 곡면부의 들뜸이나 시인성 저하 등의 문제가 발생하고, 곡면 형성에 열성형 공정이 적용되는 경우에는 접착소재의 내열성이 부족하여 제품에 황변이 발생하는 문제가 추가적으로 나타나고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 곡률반경이 작은 곡면형 디스플레이에도 사용가능한 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물은 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머; 아크릴산; 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머와 아크릴산이 반응하여 형성된 아크릴레이트 올리고머; 및 광개시제;를 포함한다.
아크릴레이트 모노머는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트 및 n-부틸 아크릴레이트 중 적어도 하나일 수 있다.
아크릴레이트 모노머는 2-에틸헥실 아크릴레이트이고, 아크릴레이트 올리고머는 다음의 화학식 1로 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
식 중, x 및 y는 10 내지 5,000이다.
광개시제는 트리메틸벤조일 페닐포스피네이트일 수 있다.
본 발명에 따른 광학투명접착조성물은 가교제;를 더 포함할 수 있는데, 가교제는 1,6-헥산디올디아크릴레이트일 수 있다.
광개시제 및 가교제는 중량비율은 1:0.25일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산을 혼합하는 제1단계; 혼합물에 자외선을 조사하여 아크릴레이트 올리고머를 형성하는 제2단계; 아크릴레이트 모노머, 아크릴산 및 아크릴레이트 올리고머에 광개시제를 첨가하여 광학투명접착조성물을 제조하는 제3단계; 및 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물에 자외선을 조사하여 광학투명접착층을 형성하는 제4단계;를 포함하는 광학투명접착층 제조방법이 제공된다.
제1단계에서, 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산의 중량비율은 90:10 내지 99:1일 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산을 혼합하는 제1단계; 혼합물에 자외선을 조사하여 아크릴레이트 올리고머를 형성하는 제2단계; 아크릴레이트 모노머, 아크릴산 및 아크릴레이트 올리고머에 광개시제를 첨가하여 광학투명접착조성물을 제조하는 제3단계; 및 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물에 자외선을 조사하여 광학투명접착층을 형성하는 제4단계;를 포함하는 광학투명접착층 제조방법에 의해 제조된 광학투명접착층이 제공된다.
광학투명접착층은 내열온도가 150℃ 내지 300℃일 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산을 혼합하는 제1단계; 혼합물에 자외선을 조사하여 아크릴레이트 올리고머를 형성하는 제2단계; 아크릴레이트 모노머, 아크릴산 및 아크릴레이트 올리고머에 광개시제를 첨가하여 광학투명접착조성물을 제조하는 제3단계; 및 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물에 자외선을 조사하여 광학투명접착층을 형성하는 제4단계;를 포함하는 광학투명접착층 제조방법에 의해 제조된 광학투명접착층을 포함하는 곡면형 디스플레이가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물을 이용하면, 유리전이온도가 낮은 아크릴레이트 모노머를 사용하므로 곡면에 적용시에도 우수한 접착력을 나타낼 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 다른 광학투명접착조성물을 이용하여 형성된 광학투명접착층은 내열성이 향상되어 고온후속공정에서도 안정적으로 접착력을 보유하여 제품신뢰성을 더욱 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학투명접착층 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다.
도 2 내지 도 5는 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산의 중량비율을 달리하여 제조된 광학투명접착층의 접착력을 각각 측정한 그래프들이다.
도 6은 광개시제 및 가교제의 함량을 달리하여 제조된 광학투명접착층의 접착력을 측정한 결과이고, 도 7은 광개시제 및 가교제의 함량을 달리하여 제조된 광학투명접착층의 광학특성 평가결과이다.
도 8은 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물의 UV 경화전의 내열특성을 측정한 결과를 도시한 그래프이고, 도 9는 UV 경화 후의 내열특성을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물은 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머; 아크릴산; 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머와 아크릴산이 반응하여 형성된 아크릴레이트 올리고머; 및 광개시제;를 포함한다.
본 발명에 따른 광학투명접착조성물은 광중합방식의 접착층을 형성하기 위한 조성물로서, 아크릴레이트 모노머, 아크릴산 및 아크릴레이트 올리고머와 함께 광개시제를 포함하는 조성물이다. 광중합형 접착제는 자외선 조사범위가 약 300 내지 400nm에서 산소와 접촉이 없는 조건에서 중합된다. 일반적으로, 광중합형 조성물은 모노머 등과 광중합개시제를 함유하는 무용제형 아크릴 접착조성물로서 자외선을 조사하기 전 플라스틱필름기재나 금속시트에 일정두께로 코팅된 후 자외선을 조사하면 경화되어 접착성이 생기며 완전히 경화되면 접착테이프가 형성된다.
본 실시예에서, 광학투명접착조성물은 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머를 포함한다. 본 발명에서 광학투명접착조성물은 특히 유리전이온도가 낮은 아크릴레이트 모노머를 사용한다. 유리전이온도가 -50℃로 낮은 아크릴레이트 모노머는 예를 들어 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-etylhexyl acrylate), 이소옥틸 아크릴레이트(isooctyl acrylate), 또는 n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate)등을 예로 들수 있는데, 이들 아크릴레이트 모노머는 유리전이온도가 낮고, 탄화수소 사슬이 비교적 길어 광학투명접착조성물을 사용하여 광학투명접착층을 형성한 후에 유연성을 보유한다. 따라서, 유연성있는 광학투명접착층은 곡면형 디스플레이와 같이 표면의 곡률반경이 작은 기기에도 신뢰성있게 사용될 수 있다.
아크릴레이트 모노머의 탄화수소 사슬 길이가 길수록 광학투명접착층의 유연성은 증가하고, 광학투명접착조성물에 포함되는 아크릴레이트 모노머의 함량이 증가할수록 광학투명접착층의 유연성은 증가한다.
아크릴산은 유리전이온도가 높으나, 광학투명접착조성물에 높은 응집력을 부여한다. 아크릴산의 함량이 증가할수록 광학투명접착층의 접착력은 증가하나 유리전이온도가 높아 유연성이 낮게 되어 곡면에 적용이 어려워질 수 있다.
본 발명에 따른 광학투명접착조성물은 전술한 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머와 아크릴산이 반응하여 형성된 아크릴레이트 올리고머를 포함한다. 아크릴레이트 모노머와 아크릴산만을 포함하는 경우보다 동종의 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 경우에는 아크릴레이트 모노머만을 포함하는 경우보다 고온 내열성이 우수하다.
예를 들어, 아크릴레이트 모노머는 2-에틸헥실 아크릴레이트인 경우, 다음과 같은 반응에 의해 아크릴레이트 올리고머를 얻을 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00002
형성된 아크릴레이트 올리고머는 다음의 화학식 1로 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00003
식 중, x 및 y는 10 내지 5,000이다.
광학투명접착조성물은 광개시제를 포함하여 자외선을 조사하면 경화되어 광학투명접착층을 형성한다. 광개시제는 특히 한정되지 않으나, 벤조인 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 2,2-디에톡시아세토 페논과 2,2-디메톡시-2-페넬아세토페논, 2-나프탈렌 술포닐 클로라이드 및 트리메틸벤조일 페닐포스피네이트(Trimethylbenzoyl Phenylphosphinate, TPO) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 광학투명접착조성물은 가교제를 더 포함할 수 있는데, 가교제는 예를 들어, 1,6-헥산디올디아크릴레이트(1,6-hexanedioldiacrylate, HDDA)일 수 있다. 가교제를 투입하면 광학투명접착층의 가교도가 향상되므로 고온내열성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학투명접착층 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다. 본 실시예의 광학투명접착층 제조방법은 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산을 혼합하는 제1단계(S110); 혼합물에 자외선을 조사하여 아크릴레이트 올리고머를 형성하는 제2단계(S120); 아크릴레이트 모노머, 아크릴산 및 아크릴레이트 올리고머에 광개시제를 첨가하여 광학투명접착조성물을 제조하는 제3단계(S130); 및 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물에 자외선을 조사하여 광학투명접착층을 형성하는 제4단계(S140);를 포함한다.
제1단계에서, 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산의 중량비율은 90:10 내지 99:1일 수 있다. 아크릴산의 비율이 너무 높으면 광학투명접착층의 접착력은 높아지나 유연성이 낮아져 곡면 디스플레이에 적용하기 어려울 수 있다. 광개시제 및 가교제는 중량비율은 1:0.25일 수 있는데, 가교제의 비율이 너무 높으면 자외선을 조사한 후 경화밀도가 너무 높아져 접착력이 감소할 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산을 혼합하는 제1단계; 혼합물에 자외선을 조사하여 아크릴레이트 올리고머를 형성하는 제2단계; 아크릴레이트 모노머, 아크릴산 및 아크릴레이트 올리고머에 광개시제를 첨가하여 광학투명접착조성물을 제조하는 제3단계; 및 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물에 자외선을 조사하여 광학투명접착층을 형성하는 제4단계;를 포함하는 광학투명접착층 제조방법에 의해 제조된 광학투명접착층이 제공된다. 광학투명접착층은 내열온도가 150℃ 내지 300℃일 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산을 혼합하는 제1단계; 혼합물에 자외선을 조사하여 아크릴레이트 올리고머를 형성하는 제2단계; 아크릴레이트 모노머, 아크릴산 및 아크릴레이트 올리고머에 광개시제를 첨가하여 광학투명접착조성물을 제조하는 제3단계; 및 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물에 자외선을 조사하여 광학투명접착층을 형성하는 제4단계;를 포함하는 광학투명접착층 제조방법에 의해 제조된 광학투명접착층을 포함하는 곡면형 디스플레이가 제공된다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
<실시예>
[아크릴레이트 모노머 및 아크릴산의 중량비율변화]
2-에틸헥실 아크릴레이트 및 아크릴산의 중량비율을 각각 98wt%:2wt%, 96wt%:4wt%, 94wt%:6wt% 및 92wt%:8wt%로 하여 각각 광학투명접착조성물을 형성하고, 자외선을 조사하여 광학투명접착층을 제조한 후 SUS 기판에의 접착력을 측정하였다. 광개시제로 TPO 및 가교제로 HDDA를 사용하였다.
도 2 내지 도 5는 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산의 중량비율을 달리하여 제조된 광학투명접착층의 접착력을 각각 측정한 그래프들이다. 도 2에서는 아크릴산의 중량비율이 2wt%로 가장 작은 광학투명접착층의 접착력측정결과이고, 도 5는 아크릴산의 중량비율이 8wt%로 가장 큰 광학투명접착층의 접착력 측정결과이다.
도 5의 경우, 아크릴산 함량이 8wt%인 경우인데, 기판에의 접착력이 1,089 gf/in로 가장 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 아크릴산의 함량이 높을 수록 광학투명접착층의 접착력이 높아지는 것을 알 수 있다. 그러나, 아크릴산의 함량이 더 증가하는 경우에는 광학투명접착층의 유연성이 낮아 곡면에의 접착이 어려운 경향을 나타낸다.
[광개시제 및 가교제의 중량비율변화]
아크릴레이트 모노머로 2-에틸헥실 아크릴레이트를 사용하고, 아크릴산을 포함하는 광학투명접착조성물에 광개시제로 TPO 및 가교제로 HDDA를 사용하여 광학투명접착층을 형성하였다. 이 때, 광개시제 및 가교제의 중량비율을 도 6의 표와 같이 달리하여 각각 광학투명접착층을 형성하고 접착력을 평가하였다.
도 6은 광개시제 및 가교제의 함량을 달리하여 제조된 광학투명접착층의 접착력을 측정한 결과이고, 도 7은 광개시제 및 가교제의 함량을 달리하여 제조된 광학투명접착층의 광학특성 평가결과이다.
도 6을 참조하면, HDDA의 함량이 증가하면서 접착력이 감소하는 것을 알 수 있는데, 이것은 가교제인 HDDA가 증가하면 UV 조사 후 경화 밀도가 증가하여 접착력이 감소하기 때문이다. 즉, 가교제를 첨가하면 광학투명접착층의 내열성을 향상시킬 수 있으나 접착력이 감소될 수 있다. 도 6을 참조하면, 접착력면에서 최적화된 광개시제 및 가교제의 중량비율은 TPO 1wt%와 HDDA 0.25wt%를 사용한 경우로, 접착력은 2,178 gf/in 였다.
도 7은 광개시제 및 가교제의 중량비율을 달리한 9개의 샘플의 광학특성을 측정한 결과를 나타낸 표이다. 표에서 확인할 수 있듯이, 550nm 파장에서 모든 샘플의 투과도가 90%이상으로 매우 우수함을 알 수 있다. 또한, 8번 샘플을 제외한 나머지 샘플의 헤이즈값과 b*값이 0.3% 이하로 산란과 흡수에 의한 투과도 저하가 매우 적음을 알 수 있어 본 발명에 따른 광학투명접착조성물을 이용하여 제조된 광학투명접착층의 광학특성이 매우 우수함을 알 수 있다.
도 8은 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물의 UV 경화전의 내열특성을 측정한 결과를 도시한 그래프이고, 도 9는 UV 경화 후의 내열특성을 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 내열도는 TGA를 사용하여 측정하였다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 일반적인 열성형 공정 온도가 80~120℃이므로 해당 온도에서의 안정성을 확인할 수 있었다.
도 8을 참조하여, UV 경화전 광학투명접착조성물의 열적 거동을 보면 75℃ 에서 125℃ 사이에서 질량감소가 급격하게 일어나는 것을 볼 수 있는데, 이것은 아크릴레이트 모노머가 증발하기 때문이며, 125℃ 이후에 약 20%의 고형분이 남아있는 것은 아크릴레이트 모노머와 아크릴산의 반응으로 형성된 아크릴레이트 올리고머가 이 온도에서 휘발되지 않고 남아있기 때문이다.
한편, 도 9를 참조하여, UV 경화 후 내열도를 보면 225℃까지 무게 변화가 거의 없는 것을 알 수 있다. 이 결과는 UV 경화를 통해 대부분의 모노머가 중합과정을 통해 폴리머가 되었기 때문이다. 따라서, 열성형 공정 온도에서 충분히 안정함을 확인하여 우수한 고온내열성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (12)

  1. 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머;
    아크릴산;
    유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머와 아크릴산이 반응하여 형성된 아크릴레이트 올리고머; 및
    광개시제;를 포함하는 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    아크릴레이트 모노머는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트 및 n-부틸 아크릴레이트 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    아크릴레이트 모노머는 2-에틸헥실 아크릴레이트이고,
    아크릴레이트 올리고머는 다음의 화학식 1로 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    식 중, x 및 y는 10 내지 5,000이다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    광개시제는 트리메틸벤조일 페닐포스피네이트인 것을 특징으로 하는 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    가교제;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    가교제는 1,6-헥산디올디아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물.
  7. 청구항 5에 있어서,
    광개시제 및 가교제는 중량비율은 1:0.25인 것을 특징으로 하는 곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물.
  8. 유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산을 혼합하는 제1단계;
    혼합물에 자외선을 조사하여 아크릴레이트 올리고머를 제조하는 제2단계;
    유리전이온도가 -50℃이하인 아크릴레이트 모노머, 아크릴산 및 아크릴레이트 올리고머에 광개시제를 첨가하여 광학투명접착조성물을 제조하는 제3단계; 및
    곡면 디스플레이용 광학투명접착조성물에 자외선을 조사하여 광학투명접착층을 형성하는 제4단계;를 포함하는 광학투명접착층 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1단계에서, 아크릴레이트 모노머 및 아크릴산의 중량비율은 90:10 내지 99:1인 것을 특징으로 하는 광학투명접착층 제조방법.
  10. 청구항 8에 따른 광학투명접착층 제조방법에 의해 제조된 광학투명접착층.
  11. 청구항 10에 있어서,
    내열온도가 150℃ 내지 300℃인 것을 특징으로 하는 광학투명접착층.
  12. 청구항 10의 광학투명접착층을 포함하는 곡면형 디스플레이.
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