후경화형 OCA

후경화 혹은 2차 경화가 가능한 OCA는 1차 경화를 통해 점착제를 형성하여 사용자에게 제공되고 피착물에 부착 후 2차 경화하여 내구성을 향상시키는 방식으로, 주로 디스플레이 패널에 사용되고 있다. 후경화형 OCA를 설계하기 위해 디스플레이 패널에 사용되는 용도와 경화 시스템을 살펴보았다. 

후경화형 OCA의 용도

2단계의 경화 시스템을 갖는 후경화형 OCA는 1차 경화 단계에서 미경화 부분을 포함하여 젖음성을 높임으로써 피착재에 대한 밀착력을 확보하고 2차 경화 단계에서 미경화 부분을 경화시킴으로써 응집력을 강화하여 점착력이나 강도 등의 내구성을 강화할 수 있어 인쇄 단차를 갖는 디스플레이에 많이 사용된다. 최근에는 플렉서블 디스플레이의 폴딩, 롤링 등에 의한 응력을 완화시키는 용도로도 검토되고 있다. 

1. 단차 메꿈(단차 흡수, 단차 매립)

후경화형 OCA의 단차 메꿈

후경화형 OCA를 사용하는 가장 큰 목적은 피착소재의 단차를 메꾸거나 돌출된 요철을 흡수하는 것이다. 커버 윈도우의 인쇄 단차를 충분히 메꾸지 못하여 기포나 들뜸이 발생하면 시인성에 문제가 발생하고 층간 박리가 일어날 수 있어 OCR 같은 액상형 점착제를 사용하거나 젖음성이 좋은 후경화형 OCA를 적용한다.  

또한 auto-clave를 이용한 탈포 과정에서 후경화형 OCA의 낮은 겔분율이 기포 제거에 보다 유리하게 작용할 수 있다. 

2. 접착 특성 강화 

피착재에 부착된 OCA에 2차 경화를 함으로써 응집력을 포함하는 접착 특성을 강화하여 층간 결합력을 높일 수 있다. 피착재와 그 위에 형성된 단차의 성분이 다르므로 OCA는 서로 다른 표면 특성에 모두 높은 접착력을 발휘할 수 있어야 한다. 후경화형 OCA는 이미 피착재에 젖어 있는 상태에서 2차 경화를 하므로 피착재와의 결합력을 높이는 데에 유리하다. 

3. 강도 차이를 이용한 응력 완화 

후경화형 OCA와 일반 OCA를 이용하여 다층 구조를 형성한 후, 2차 경화를 통해 후경화형 OCA의 응집력을 강화하여 층간 결합력을 확보하면서도 서로 다른 강도를 가진 점착층을 확보할 수 있다. 이를 활용하면 폴딩이나 롤링에 의해 발생하는 응력을 완화하는 효과를 발휘할 수 있다. 

후경화형 OCA의 경화 시스템

1. 열+UV

열 경화로 점착제를 형성하고 UV로 2차 경화하는 방식으로 UV 박리 테이프 등에도 많이 적용되나 후경화형 OCA는 2차 경화 후에도 점착력을 유지하거나 높여야 하므로 점착 중합체의 구조 및 조성에 유의해야 한다. 

주 성분인 중합체에 UV 반응을 할 수 있는 관능기를 도입하거나, 점착제를 형성할 수 있는 열 경화형 중합체에 UV 경화형 중합체를 혼합하여 제조한다. 

 반대의 경우도 가능하나 UV에 의해 발생하는 열을 제어할 수 있어야 한다. 

2. UV+UV 

 가장 많이 채용되고 있는 경화 시스템으로 광원의 조건을 달리하여 구성한다. Benzophenone류의 단량체를 공중합한 중합체를 적용하거나 라디칼 활성화 조건이 다른 2종 이상의 개시제를 사용한다.

단, UV와 UV의 2단계 경화는 benzophenone 류의 조성물이나 과한 광량 등으로 인하여 다른 경화 시스템에 비해 OCA에 황변이 일어날 수 있는 가능성이 높으므로 설계에 주의가 필요하다. 

Benzophenone기를 활용한 2차 경화

- 파장별 경화 

단파장과 장파장에서 각각 라디칼을 개시할 수 있는 개시제를 도입하여 제조한다. 예를 들어, 테이팩스 사의 특허에서는 1차 경화 개시제는 350nm 이상의 파장에 의해 활성화되고, 2차 경화 개시제는 350nm 미만의 파장에서 활성화되는 것을 적용한 점착제에 대해 기술하고 있다. (테이팩스, "광 경화형 광학용 점착제 조성물, 상기 조성물로부터 제조된 점착제, 및 상기 점착제의 제조 방법", 공개 특허 10-2022-0026815(2022))

 - 광량

주로 BLB램프와 수은 혹은 메탈할라이드 램프를 각각 사용하여 단계별 광량을 다르게 적용한다. 1차 경화를 반경화라고 표현하기도 하며, 경화도를 분석해보면 1차 경화에서 약 40%, 2차 경화에서 80% 이상의 경화율을 보인다. 

 

마무리

후경화형 OCA는 젖음성과 응집력을 경화 단계별로 각각 극대화함으로써 디스플레이의 단차 메꿈, 층간 접착력 및 내구성 강화 등의 용도로 적용되고 있다. 따라서 경화 시스템을 선정한 후, 1차와 2차 각 단계별 경화에 대한 물성 및 특징을 모두 고려하여 설계해야 한다. 특히 사용자에게 제공되는 제품은 1차 경화만 진행하여 제조된 것이므로, 경화 밀도가 낮은 1차 경화물의 타발성 및 이형필름의 박리성 등 작업 편의성도 함께 고려해야 한다.