OCA, OCR(LOCA) 설계를 위한 준비

OCA나 OCR를 개발하기 위해서는 기본적인 개념과 사용하고자 하는 용도를 명확히 파악한 후 필요한 물성을 고려하며 설계해야 한다. 주로 디스플레이 분야나 전자기기에 사용되는 점착제인만큼 일반적인 점착제(PSA)와 달리 광학적인 특성이 매우 중요하며, 적용하려는 소재가 곡선형, 꺾임형 등 어떤 형태인지에 따라 점탄성 물성도 달라져야 하기 때문이다.  

 

 

 

 OCA와 OCR은 점착제이다

Optical Clear Adhesive(OCA)는 문자 그대로 광학적으로 깨끗한 접착제를 의미하나 일반적으로 렌즈 접합이나 광도파로 등에 사용되는 투명한 접착제와 별개로 취급하며 투명한 점착테이프를 지칭한다. 이는 3M이라는 회사의 제품명이 일반화 되어 시장에서 통용되었기 때문이다. 액상 형태로 제공되는 투명 점착제는 optical clear resin(OCR)이나 liquid optical clear adhesive(LOCA)라고 명명하고 있다. OCA와 OCR은 주로 디스플레이 패널의 부품소재 적층이나 가전제품의 강화유리와 비산방지용 필름 접합 용도로 사용되고 있는데, 점착제의 특성을 가지기 때문에 부착 불량 시 점착제를 깨끗하게 제거하여 고가의 재료를 재사용할 수 있다. 

 

 

 

주요 용도

1. 디스플레이용 

많이 알려진 대로 OCA와 OCR은 커버 윈도우와 편광판, 터치스크린패널(TSP)을, 또한 TSP의 각 층을 부착하는 데 사용되고 있다. 특히 최근에는 폴더블, 롤러블 등의 플렉시블 디스플레이의 시장이 점차 확대되면서 점착소재에 대한 중요성이 더욱 부각되고 있다. 

디스플레이에서 OCA와 OCR에 요구하는 역할 및 물성은 다음과 같다. 

① 각 층을 견고하게 부착하고 고정한다. 

② 투명성을 유지하고, 소재 간 굴절률 차이를 최소화 하여 빛 손실을 줄이고 시인성을 높인다. 

③ 접착 소재 간의 충진층으로써 내충격성, 내진동성, 방수, 방습성을 향상한다. 

➃ 전극 손상(부식)을 일으키지 않아야 한다. 

⑤ 기포없이 부착되거나(OCA), 도포 후 접합 시 넘침 현상이 없어야(OCR) 한다. 

⑦ 경화 시 수축에 의한 mismatch, misalignment 등의 불량이 없어야 한다(OCR). 

⑧ 부착 불량시 깨끗하게 제거되어 피착물의 재사용이 가능해야 한다. 

⑨ 신뢰성이 보장되어야 한다. 

⑩ 플렉서블 디스플레이의 폴딩이나 롤링의 반복에 의한 변형을 막아주어야 한다.

2. 비산방지 필름용

유리 소재의 디스플레이에 적용되어 강도를 향상하고 색상 등의 데코레이션 효과를 구현하거나, 가전제품에 비산방지 필름을 부착하기 위한 용도로 OCA를 사용하는데 공정의 효율성을 높이기 위해 기재를 가진 단면 점착테이프 형태를 적용하기도 한다. 

비산방지 필름용으로 사용하기 위해서는 아래와 같은 역할을 필요로 한다. 

① 유리와의 밀착성이 우수해야 한다. 

② 투명성을 유지하여 시인성을 확보할 수 있어야 한다. 

③ 외부 충격이 가해졌을 때 유리의 비산 또는 산포를 방지할 수 있어야 한다. 

 

 

 

OCA, OCR의 광학 특성 

OCA와 OCR는 기본적으로 무색 투명해야 한다. 피착물에 적용한 후 고온 다습한 환경에서도 무색 투명할 것이 요구되는 바, 점착 성능과 더불어 가장 중요하게 고려하여 설계해야 하는 요소가 바로 광학 특성이다. OCR의 경우 경화 후의 물성이 기준이 되어야 한다. 

1. 투과율

일반적으로 투과율은 92%이상을 요구하는데, OCA 제품 소개서를 보면 반사 손실 보정 등을 적용하여 99% 이상으로 표기하는 경우도 있다. OCR의 경우 경화 후의 투과율을 의미하며, 비산방지에 사용되는 단면 테이프 형태의 OCA의 경우 필름을 포함하여 측정한다. 

데코레이션 기능을 부가한 비산방지필름의 경우 OCA의 투과율은 90~91% 수준을 요구하기도 한다. 

2. 탁도(haze)

Haze는 0.5% 이하가 요구되며, 부착 혹은 경화 후 수분, 미세기포 등으로 haze가 증가하지 않아야 한다.  

초기 haze의 경우 요구되는 기준이 소재에 따라 1.0% 이하로 완화되기도 하나 신뢰성 평가 후에는 +0.5% 이하여야 한다. 

3. 굴절률

보통 1.47이상의 굴절율을 요구하는데, 디스플레이용 OCA, OCR의 경우 부착되는 소재들에 따라 필요로 하는 굴절률에 차이가 있으며 특히 시인성 확보를 위해 커버 윈도우와 유사하도록 1.5에 가까운 수준을 확보하기 위한 개발이 진행되고 있다. 

4. Particle

OCR의 경우 겔 등의 particle이 존재하여 노즐이 막히거나 불균일한 도포를 야기할 수 있기 때문에 particle counting 결과를 요구하기도 한다. 

 

 

 

OCA, OCR의 점탄성

다양한 형태에 대한 부착성 및 고정력을 가지기 위해서는 점착제의 점탄성의 균형이 매우 중요하다. 또한 디스플레이 패널에 사용되는 각 소재들 층 사이에서 진동, 충격 등의 각종 응력을 흡수할 수 있어야 하며, 비산 방지의 경우 유리의 비산을 막아야 하기 때문에 필요로 하는 점탄성이 각기 다르다. 최근 각광받고 있는 플렉시블 디스플레이는 접히거나 말리는 응력에 대응할 수 있어야 하기 때문에 점탄성에 대한 중요성이 더욱 부각된다. 

평가 방법은 여러 가지가 제안되고 있으나, 기본적으로 모듈러스를 측정하여 점탄성 거동을 분석하고 접착력과 인장강도, 연신율 등의 기계적 물성을 확인한다.  

 

결론

OCA나 OCR은 디스플레이 분야에 있어 필수 소재로 꼽히기 때문에 앞으로도 시장이 확대될 것으로 전망된다. 디스플레이의 발전에 따라 다양한 고기능성이 요구되고 있으나 이는 기본적인 물성을 유지하는 것을 전제하는 것이다. 따라서 점착제를 개발할 때 용도에 부합하는 기본 물성을 먼저 고려하여 디자인한 후 부가적인 기능성을 도입하는 것이 효율적인 설계 방법일 것이다. 

 

아크릴계 점착제-중합

 

아크릴 점착제