KR20220091200A - 점착제 조성물 및 그를 이용한 점착 시트 - Google Patents

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KR20220091200A
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정경문
이성철
조성훈
황인오
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 적어도 한쪽 말단에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 우레탄 올리고머, 희석 모노머 및 광개시제를 포함하는 점착제 조성물로서, 경화 후 점착제층의 -20℃ 및 1Hz에서 저장탄성율(G')이 3 내지 30 kPa이고, 굴곡직경 1.5R로 굴곡시켰을 때의 굴곡응력이 190gf 이하인 점착제 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 점착제 조성물은 롤러블 디스플레이에 적용시 신뢰성을 확보할 수 있고 폴딩성도 우수하다.

Description

점착제 조성물 및 그를 이용한 점착 시트{Adhesive Composition and Adhesive Sheet Using the Same}
본 발명은 점착제 조성물 및 그를 이용한 점착 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤러블 디스플레이에 적용시 신뢰성을 확보할 수 있고 폴딩성도 우수한 점착제 조성물 및 그를 이용한 점착 시트에 관한 것이다.
점착제 중에서 고투명성을 갖는 광학용 투명 점착제(optically clear adhesive, OCA)는 화상표시장치에서 부품들을 적층하는 층간 접착에 사용되고 있다. 이러한 광학용 투명 점착제는 높은 투과율과 낮은 헤이즈가 요구되며, 다양한 기재와의 밀착성, 내열 및 내습열 내구성과 같은 물성을 만족시켜야 한다.
최근에는 기존의 유연성이 없는 유리기판 대신에 플라스틱 또는 UTG(ultra thin glass) 등과 같이 유연성 있는 재료를 사용하여 종이처럼 휘어져도 표시 성능을 그대로 유지할 수 있는 플렉서블(flexible) 표시장치, 폴더블(foldable) 표시장치, 더 나아가 롤러블(rollable) 표시장치가 차세대 표시장치로 급부상하면서, 이들 표시장치에 적용하기에 적합하도록 밀착성이 우수하고 내굴곡성이 뛰어난 광학용 투명 점착제에 대한 개발이 요구되고 있다. 특히, 롤러블 표시장치의 경우, 굴곡응력이 높으면 신뢰성에 문제가 발생하므로 굴곡응력이 낮은 광학용 투명 점착제에 대한 개발이 필요하다.
아울러, 다양한 환경에서의 제품의 품질 확보를 위하여 저온과 같이 극한 환경에서도 폴딩성이 뛰어난 광학용 투명 점착제에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-2084113호에는 알킬기 함유 아크릴레이트 및 수산기 함유 아크릴레이트를 포함하는 단량체 혼합물; 및 개시제를 포함하는 점착제 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 상기 점착제 조성물은 굴곡응력이 높아 롤러블 디스플레이에 적용시 신뢰성을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-2084113호
본 발명의 한 목적은 롤러블 디스플레이에 적용시 신뢰성을 확보할 수 있고 폴딩성도 우수한 점착제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 점착제 조성물을 이용하여 형성한 점착 시트를 제공하는 것이다.
한편으로, 본 발명은 적어도 한쪽 말단에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 우레탄 올리고머, 희석 모노머 및 광개시제를 포함하는 점착제 조성물로서,
경화 후 점착제층의 -20℃ 및 1Hz에서 저장탄성율(G')이 3 내지 30 kPa이고, 굴곡직경 1.5R로 굴곡시켰을 때의 굴곡응력이 190gf 이하인 점착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 우레탄 올리고머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 수첨 폴리부타디엔, 수첨 폴리이소프렌, 폴리에스테르 및 폴리에테르로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 골격을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 희석 모노머는 C6-C30의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트 및 극성 관능기를 갖는 (메타)아크릴 모노머를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 극성 관능기를 갖는 (메타)아크릴 모노머는 전체 희석 모노머 100 중량%에 대하여 3 내지 30 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 우레탄 올리고머와 희석 모노머의 혼합비는 중량 기준으로 1:9 내지 5:5일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광개시제는 상기 우레탄 올리고머와 희석 모노머 합계량 100 중량부에 대하여 0.01 내지 3 중량부의 양으로 함유될 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 점착제 조성물을 이용하여 형성된 점착 시트를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 점착 시트는 롤러블 디스플레이용일 수 있다.
본 발명에 따른 점착제 조성물은 굴곡응력이 낮아 롤러블 디스플레이, 예를 들어 롤 앤 슬라이드형 디스플레이에 적용시 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 점착제 조성물은 경화 후 점착제층의 -20℃ 및 1Hz에서의 저장탄성율(G')이 3 내지 30 kPa 수준으로 낮아 저온에서의 폴딩성이 우수하다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태는 적어도 한쪽 말단에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 우레탄 올리고머, 희석 모노머 및 광개시제를 포함하는 점착제 조성물로서,
경화 후 점착제층의 -20℃ 및 1Hz에서 저장탄성율(G')이 3 내지 30 kPa이고, 굴곡직경 1.5R로 굴곡시켰을 때의 굴곡응력이 190gf 이하인 점착제 조성물에 관한 것이다.
상기 저장탄성율(G')은 탄성에 의하여 손실 없이 저장되는 에너지를 의미하며, 상기 -20℃ 및 1Hz에서의 저장탄성율(G')은 -20℃ 및 1Hz에서 측정한 저장탄성율(G')을 나타낸다.
상기 -20℃ 및 1Hz에서의 저장탄성율(G')은 예를 들어 경화 후 25㎛ 두께의 점착제층이 형성된 샘플에 대하여 점탄성 측정장치(MCR-301, Anton Paar사)를 사용하여 주파수 1Hz로 -20℃에서 측정한 값이다.
상기 경화 후 점착제층의 -20℃ 및 1Hz에서의 저장탄성율(G')은 상술한 바와 같이 3 내지 30 kPa, 바람직하게는 3 내지 20 kPa일 수 있다. 상기 경화 후 -20℃ 및 1Hz에서 저장탄성율(G')이 3 kPa 미만이면 내구성 확보가 어려울 수 있고, 30 kPa 초과이면 저온 폴딩성 확보가 어려울 수 있다.
상기 굴곡응력은 구부릴 때 걸리는 반발력을 의미하며, 상기 굴곡직경 1.5R로 굴곡시켰을 때의 굴곡응력은 점착제층을 1.5R로 굴곡시켰을 때의 반발력을 측정한 값이다.
상기 굴곡직경 1.5R로 굴곡시켰을 때의 굴곡응력은 예를 들어 경화 후 25㎛ 두께의 점착제층이 형성된 샘플에 대하여 후술하는 실험예에 기재된 방법에 따라 30mm에서 3mm(1.5R)로 1mm/sec로 구부릴 때 걸리는 반발력을 점탄성 측정장치(MCR-301, Anton Paar사)를 사용하여 측정한 값이다.
상기 굴곡직경 1.5R로 굴곡시켰을 때의 굴곡응력은 상술한 바와 같이 190gf 이하, 예를 들어 50gf 내지 190gf일 수 있다. 상기 굴곡직경 1.5R로 굴곡시켰을 때의 굴곡응력이 190gf 초과이면 OLED 패널, 특히 롤러블 OLED 패널에 손상을 야기할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 우레탄 올리고머는 분자 내에 우레탄 결합을 가지며, 적어도 한쪽 말단에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 것일 수 있다.
상기 우레탄 올리고머는 지방족 골격을 가지는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 우레탄 올리고머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 수첨 폴리부타디엔, 수첨 폴리이소프렌, 폴리에스테르 및 폴리에테르로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 골격을 가질 수 있다.
상기 라디칼 중합성 관능기는 (메타)아크릴로일옥시기 또는 비닐기일 수 있으며, 특히 (메타)아크릴로일옥시기일 수 있다.
예를 들어, 상기 우레탄 올리고머는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 식에서,
A는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 수첨 폴리부타디엔, 수첨 폴리이소프렌, 폴리에스테르 또는 폴리에테르이고,
L은 우레탄 결합을 포함하는 연결기이며,
B1은 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 또는 C1-C10의 알콕시기이고,
B2는 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C10의 알콕시기는 탄소수 1 내지 10개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 알콕시기를 의미하며, 메톡시, 에톡시, n-프로판옥시, 부톡시 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직하기로, 상기 우레탄 올리고머는 하기 화학식 2의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 식에서,
A는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 수첨 폴리부타디엔, 수첨 폴리이소프렌, 폴리에스테르 또는 폴리에테르이고,
R1은 존재하지 않거나 C1-C10의 알킬렌기이며,
R2는 C1-C10의 알킬렌기, C3-C10의 사이클로알킬렌기 또는 아릴렌기이고,
R3는 C1-C10의 알킬렌기 또는 C3-C10의 사이클로알킬렌기이며,
B1은 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 또는 C1-C10의 알콕시기이고,
B2는 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기이다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C10의 알킬렌기는 탄소수 1 내지 10개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 C3-C10의 사이클로알킬렌기는 탄소수 3 내지 10개로 구성된 단순 또는 융합 고리형 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 사이클로프로필렌, 사이클로부틸렌, 사이클로펜틸렌, 사이클로헥실렌 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 아릴렌기는 아로메틱기와 헤테로아로메틱기 및 그들의 부분적으로 환원된 유도체를 모두 포함한다. 상기 아로메틱기는 5원 내지 15원의 단순 또는 융합 고리형이며, 헤테로아로메틱기는 산소, 황 또는 질소를 하나 이상 포함하는 아로메틱기를 의미한다. 대표적인 아릴렌기의 예로는 톨릴렌, 페닐렌, 나프틸렌 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 C3-C10의 사이클로알킬렌기 및 아릴렌기는 한 개 또는 그 이상의 수소가 C1-C6의 알킬기, C1-C6의 알콕시기 및 할로겐 등으로 치환될 수 있다.
상기 우레탄 올리고머는 당해 기술분야에 공지된 방법으로 제조될 수 있다.
예를 들어, 상기 우레탄 올리고머는 폴리올, 디이소시아네이트 및 히드록시기를 갖는 라디칼 중합성 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다. 상기 히드록시기를 갖는 라디칼 중합성 화합물 이외에 C1-C10의 알코올 화합물을 추가로 사용할 수 있다.
상기 폴리올은 상업적으로 입수하거나, 당해 기술분야에 공지된 방법으로 제조하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리올은 양 말단에 히드록시기를 갖는 폴리올레핀, 폴리에스테르 폴리올 또는 폴리에테르 폴리올일 수 있다.
상기 양 말단에 히드록시기를 갖는 폴리올레핀은 폴리올레핀을 에폭시 화합물과 반응시켜 제조할 수 있다. 상기 에폭시 화합물로는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 등을 사용할 수 있다. 시판되는 양 말단에 히드록시기를 갖는 폴리올레핀으로는 닛폰 소다 사의 GI-1000, GI-2000, GI-3000 등을 예로 들 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 바람직하게는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 식에서,
R은 2가의 유기 잔기이고,
n은 1 내지 100의 정수이고,
m은 0 내지 100의 정수이다.
본 발명의 일 실시형태에서, R은 C1-C20의 알킬렌기일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C20의 알킬렌기는 탄소수 1 내지 20개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 2가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에서, R은 예를 들어 에틸렌기 또는 부틸렌기일 수 있다.
상기 화학식 3으로 표시되는 폴리에스테르 폴리올을 사용하는 경우 폴딩성, 특히 저온에서의 폴딩성과, 다양한 기재에 대한 밀착력면에서 바람직하다.
상기 폴리에스테르 폴리올의 수평균 분자량은 200 내지 100,000일 수 있다. 상기 폴리에스테르 폴리올의 수평균 분자량이 200 미만이면 저온탄성율이 상승하여 저온폴딩성을 확보하기 어려울 수 있고, 100,000 초과이면 점도가 너무 높아 공정상 우레탄 올리고머 합성이 어려울 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 알킬렌옥사이드를 2개 이상의 활성 수소를 갖는 화합물에 부가 중합시켜 얻어진 생성물, 테트라히드로퓨란을 개환 중합하여 얻어지는 폴리테트라메틸렌글리콜, 테트라히드로퓨란과 알킬 치환 테트라히드로퓨란을 공중합시킨 변성 폴리테트라메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜과 테트라히드로퓨란을 공중합시킨 변성 폴리테트라메틸렌글리콜 등일 수 있다.
상기 알킬렌옥사이드로는 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 부틸렌옥사이드 등을 사용할 수 있으며, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 2개 이상의 활성 수소를 갖는 화합물로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,5-헥산디올, 1,6-헥산디올, 2,5-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올, 1,11-운데칸디올, 1,12-도데칸디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 네오펜틸글리콜, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-에틸-1,3-프로판디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 하이드로퀴논, 레조르신, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 4,4'-비스페놀 등의 분자량 400 이하의 디히드록시 화합물; 1,2-시클로부탄디올, 1,3-시클로펜탄디올, 1,4-시클로헥산디올, 시클로헵탄디올, 시클로옥탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 히드록시프로필시클로헥산올, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-디메탄올, 비시클로[4.3.0]-노난디올, 디시클로헥산디올, 트리시클로[5.3.1.1]도데칸디올, 비시클로[4.3.0]노난디메탄올, 트리시클로[5.3.1.1]도데칸-디에탄올, 히드록시프로필트리시클로[5.3.1.1]도데칸올, 스피로[3.4]옥탄디올, 부틸시클로헥산디올, 1,1'-비시클로헥실리덴디올, 시클로헥산트리올, 수소 첨가 비스페놀 A, 1,3-아다만탄디올 등의 지환식 폴리올; 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 폴리에테르폴리올; 폴리헥사메틸렌아디페이트, 폴리헥사메틸렌숙시네이트, 폴리카프로락톤 등의 폴리에스테르폴리올 등을 사용할 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올의 수평균 분자량은 200 내지 100,000일 수 있다.
상기 디이소시아네이트 화합물로는 지방족 디이소시아네이트 화합물 및/또는 방향족 디이소시아네이트 화합물을 사용할 수 있다.
상기 지방족 디이소시아네이트 화합물로는 메틸 디이소시아네이트, 1,2-에탄디일 디이소시아네이트, 1,3-프로판디일 디이소시아네이트, 1,4-부탄디일 디이소시아네이트, 1,6-헥산디일 디이소시아네이트, 3-메틸-옥탄-1,8-디일 디이소시아네이트, 1,2-시클로프로판디일 디이소시아네이트, 1,3-시클로부탄디일 디이소시아네이트, 1,3-시클로펜탄디일 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디일 디이소시아네이트, 1,3-시클로헥산디일 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄 4,4'-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 시클로헥센 1,4-디이소시아네이트, 4-메틸-시클로헥산-1,3-디일 디이소시아네이트 등을 예로 들 수 있다.
상기 방향족 디이소시아네이트 화합물로는 1,2-페닐렌 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 3-클로로-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 4-클로로-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 5-클로로-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 2-클로로-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 4-클로로-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 5-클로로-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 2-클로로-1,4-벤젠 디이소시아네이트, 3-클로로-1,4-벤젠 디이소시아네이트, 3-메틸-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 4-메틸-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 5-메틸-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 2-메틸-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 4-메틸-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 5-메틸-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 2-메틸-1,4-벤젠 디이소시아네이트, 3-메틸-1,4-벤젠 디이소시아네이트, 3-메톡시-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 4-메톡시-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 5-메톡시-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 2-메톡시-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 4-메톡시-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 5-메톡시-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 2-메톡시-1,4-벤젠 디이소시아네이트, 3-메톡시-1,4-벤젠 디이소시아네이트, 3,4-디메틸-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 4,5-디메틸-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 2,3-디메틸-1,4-벤젠 디이소시아네이트, 3-클로로-4-메틸-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 3-메틸-4-클로로-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 3-메틸-5-클로로-1,2-벤젠 디이소시아네이트, 2-클로로-4-메틸-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 4-클로로-5-메톡시-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 5-클로로-2-플루오로-1,3-벤젠 디이소시아네이트, 2-클로로-3-브로모-1,4-벤젠 디이소시아네이트, 3-클로로-5-이소프로폭시-1,4-벤젠 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(페닐 이소시아네이트), 2,2-디페닐프로판-4,4'-디이소시아네이트, 4,4'-디페닐 디이소시아네이트, 아조벤젠-4,4'-디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 1,4-나프틸렌 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, m- 또는 p-테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 2,3-디이소시아네이트피리딘, 2,4-디이소시아네이트피리딘, 2,5-디이소시아네이트피리딘, 2,6-디이소시아네이트피리딘, 2,5-디이소시아네이트-3-메틸피리딘, 2,5-디이소시아네이트-4-메틸피리딘, 2,5-디이소시아네이트-6-메틸피리딘 등을 들 수 있다.
상기 히드록시기를 갖는 라디칼 중합성 화합물로는 히드록시기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물을 사용할 수 있다. 상기 히드록시기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물로는 히드록시메틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-히드록시-n-프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시-n-프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시이소프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시-n-부틸 (메타)아크릴레이트, 3-히드록시-n-부틸 (메타)아크릴레이트, 5-히드록시-n-펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시-n-펜틸 (메타)아크릴레이트, 3-히드록시-n-펜틸 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시-n-펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시시클로프로필 (메타)아크릴레이트, 3-히드록시시클로펜틸 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시시클로헥실 (메타)아크릴레이트 등을 예로 들 수 있다.
상기 C1-C10의 알코올 화합물로는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 부탄올 등을 예로 들 수 있다.
상기 우레탄 올리고머는 겔투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography, GPC)에 의해 측정된 중량평균분자량(폴리스티렌 환산)이 1000 내지 20만, 바람직하게는 10,000 내지 100,000일 수 있다. 상기 우레탄 올리고머의 중량평균분자량이 상기 범위를 벗어날 경우 공정성 확보가 어려울 수 있거나 신뢰성이 떨어질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 희석 모노머는 상기 우레탄 올리고머에 대한 분산매로서 작용하고, 광개시제의 작용으로 중합될 수 있는 성분이다. 또한, 상기 희석 모노머는 점착제 조성물을 희석하여 점도를 조절함으로써 도공이 용이하게 할 수 있다.
상기 희석 모노머는 (메타)아크릴 모노머를 포함할 수 있다.
여기서, (메타)아크릴는 아크릴 및/또는 메타크릴을 의미한다.
바람직하기로, 상기 희석 모노머는 C6-C30의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트 및 극성 관능기를 갖는 (메타)아크릴 모노머를 포함할 수 있다.
상기 C6-C30의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트는 유리전이온도(Tg)가 낮아 점착제 조성물의 경화 후 저장탄성율을 낮출 수 있어 폴딩성을 향상시킬 수 있다.
상기 C6-C30의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트로는 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 헵틸(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 데실 (메타)아크릴레이트, 이소데실 (메타)아크릴레이트, 언데실 (메타)아크릴레이트, 도데실 (메타)아크릴레이트, 트리데실 (메타)아크릴레이트, 세틸 (메타)아크릴레이트, 스테아릴 (메타)아크릴레이트, 이소스테아릴 (메타)아크릴레이트 등을 사용할 수 있으며, 이들 중에서 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트 등이 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 극성 관능기를 갖는 (메타)아크릴 모노머는 하부 기재의 극성기와 수소 결합이나 이온 결합을 형성할 수 있어 점착제 조성물의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
상기 극성 관능기를 갖는 (메타)아크릴 모노머는 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트 및 질소 원자를 갖는 (메타)아크릴아미드 중 하나 이상일 수 있다.
상기 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트로는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 알킬렌기의 탄소수가 2-4인 히드록시알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트 등이 바람직하다.
상기 질소 원자를 갖는 (메타)아크릴아미드로는 (메타)아크릴아미드, 디메틸(메타)아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드, 이소프로필(메타)아크릴아미드, 디에틸(메타)아크릴아미드, 히드록시에틸(메타)아크릴아미드, 디아세톤(메타)아크릴아미드 등을 예로 들 수 있다.
상기 극성 관능기를 갖는 (메타)아크릴 모노머는 전체 희석 모노머 100 중량%에 대하여 3 내지 30 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 극성 관능기를 갖는 (메타)아크릴 모노머의 함량이 3 중량% 미만이면 밀착력이 낮아질 수 있고, 30 중량% 초과이면 저온 탄성율이 상승할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 우레탄 올리고머와 희석 모노머의 혼합비는 중량 기준으로 1:9 내지 5:5, 바람직하게는 2:8 내지 6:4일 수 있다. 상기 우레탄 올리고머와 희석 모노머의 혼합비에서 우레탄 올리고머의 양이 상기 범위보다 적으면 시트 제작 공정상 두께 편차가 커질 수 있고, 상기 범위보다 많으면 밀착력이 낮아져 신뢰성이 저하될 수 있다.
상기 희석 모노머는 상기 모노머들 이외에 다른 중합성 모노머를 추가로 포함할 수 있다.
상기 다른 중합성 모노머의 구체적인 예로는, n-부틸(메타)아크릴레이트, 2-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 이소보닐(메타)아크릴레이트가 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 다른 중합성 모노머는 전체 희석 모노머 100 중량%에 대하여 10 중량% 이하의 양으로 포함될 수 있다. 상기 다른 중합성 모노머의 함량이 10 중량% 초과인 경우에는 저온 탄성율이 상승할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 광개시제는 활성 에너지선을 흡수하여 라디칼을 생성하는 개시제를 의미한다.
상기 광 개시제로는 예를 들어 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인-n-부틸 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 아세토페논, 디메틸아미노아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실 페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논(EAB-F), 디클로로벤조페논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, 2-t-부틸 안트라퀴논, 2-아미노 안트라퀴논, 2-메틸 티옥산톤, 2-에틸 티옥산톤, 2-클로로 티옥산톤, 2,4-디메틸 티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤(DETX), 4-이소프로필티옥산톤(ITX), 벤질 디메틸 케탈, 아세토페논 디메틸 케탈, p-디메틸아미노 벤조산 에스테르, 올리고[2-히드록시-2-메틸-1[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판], 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀 옥사이드, 2-(3,4-메틸렌디옥시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸(HABI-101), 2,2'-비스(2-메톡시페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸(HABI-107), 2,2',4-트리스(2-클로로페닐)-5-(3,4-디메톡시페닐)-4',5'-디페닐비이미다졸(TCDM) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 상기 우레탄 올리고머와 희석 모노머 합계량 100 중량부에 대하여 0.01 내지 3 중량부의 양으로 함유될 수 있다. 0.01 중량부 미만인 경우 광경화가 충분히 진행되지 않아 최종 얻어진 점착 시트의 기계적 물성이나 밀착력을 구현하기 어려우며, 3 중량부 초과인 경우 잔존 개시제로 인해 변색 등이 일어나 내구성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 점착제 조성물들은 상기와 같은 성분 이외에, 용도에 따라 요구되는 점착력, 응집력, 점성, 탄성률, 유리전이온도, 대전방지성 등을 조절하기 위하여, 가소제, 실란 커플링제, 점착성 부여 수지, 산화방지제, 부식방지제, 레벨링제, 표면윤활제, 염료, 안료, 소포제, 충전제, 광안정제, 대전방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상기 점착제 조성물을 이용하여 형성된 점착 시트에 관한 것이다.
상기 점착 시트는 기재 필름 상에 본 발명에 따른 점착제 조성물로부터 점착제층이 형성된 것이거나, 2매의 기재 필름 사이에 본 발명에 따른 점착제 조성물로부터 형성된 점착제층이 개재된 것일 수 있다.
상기 기재 필름은 폴리올레핀계 필름, 폴리에스테르계 필름, 아크릴계 필름, 스티렌계 필름, 아미드계 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리염화비닐리덴 필름, 폴리카보네이트 필름 등을 들 수 있으며, 이들은 실리콘계, 불소계, 실리카 분말 등에 의해 적절히 이형 처리된 것일 수도 있다.
상기 기재 필름의 두께는 30 내지 80㎛인 것이 바람직하다. 30㎛ 미만인 경우에는 기재 필름이 찍힘 불량 등에 대해 취약하고, 80㎛ 초과인 경우에는 취급성이 떨어질 수 있다.
점착제층은 1매의 기재 필름 상에 점착제 조성물을 도공하는 방법으로 형성할 수 있다. 도공방법은 당해 분야에서 공지된 방법이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 바코터, 에어 나이프, 그라비아, 리버스롤, 키스 롤, 스프레이, 블레이드, 다이 코터, 캐스팅, 스핀 코팅 등의 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로, 1매의 기재 필름 상에 점착제 조성물을 도포하고, 약 100 내지 2000mJ/㎠, 바람직하게는 200 내지 1500mJ/㎠의 자외선 조사량으로 조사하여 광경화시켜 형성할 수 있다.
상기 점착제층의 두께는 10 내지 2,000㎛, 바람직하게는 25 내지 1,500㎛일 수 있다. 상기 점착제층의 두께가 10㎛ 미만이면 외부로부터 발생하는 충격을 완충하기 어려울 수 있고, 2,000㎛ 초과이면 투과가 저하되어 광학 성능이 떨어질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 점착 시트는 접합 전에 점착제층을 표면처리하여 밀착성을 향상시킬 수도 있다.
표면처리 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 코로나 방전 처리, 플라즈마 처리, 자외선 조사, 전자빔 조사 또는 정착제(anchoring agent) 도포 등과 같은 방법으로 점착제층의 표면을 활성화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 점착 시트는 통상의 평판 디스플레이 및 플렉서블 디스플레이뿐만 아니라 폴더블 디스플레이, 롤러블 디스플레이 등에 적용 가능하다. 특히, 본 발명의 일 실시형태에 따른 점착 시트는 굴곡응력이 낮아 롤러블 디스플레이에 적합할 수 있으며, 저온에서의 저장탄성율이 3 내지 30 kPa 범위로 제어되어 폴딩성이 우수하므로 폴더블 디스플레이 장치에서 부품들을 적층하는 층간 접착에 효과적으로 적용될 수 있다. 구체적으로, 상기 점착 시트는 안테나, 표시패널, 편광자, 터치센서, 커버 윈도우, 베젤, 고분자 필름, FPCB 등 다양한 디스플레이 소재의 접합에 적용될 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.
제조예 1: 우레탄 올리고머의 제조
수평균 분자량이 1230인 폴리카프로락톤 디올[다이셀화학공업(주)제, 상품명: Placcel212] 81 중량부에 500ppm의 디부틸틴디라우레이트 촉매(DBTDL)와 이소포론디이소시아네이트 10 중량부를 80℃에서 반응시켜 얻어지는 이소시아네이트 폴리머에 2-히드록시에틸아크릴레이트 9 중량부를 반응시켜 중량평균분자량 60,000의 우레탄 올리고머를 제조하였다.
제조예 2: 우레탄 올리고머의 제조
수평균 분자량이 2000인 폴리카프로락톤 디올[다이셀화학공업(주)제, 상품명: Placcel220] 81 중량부에 500ppm의 디부틸틴디라우레이트 촉매(DBTDL)와 이소포론디이소시아네이트 10 중량부를 80℃에서 반응시켜 얻어지는 이소시아네이트 폴리머에 2-히드록시에틸아크릴레이트 9 중량부를 반응시켜 중량평균분자량 80,000의 우레탄 올리고머를 제조하였다.
제조예 3: 아크릴 시럽의 제조
2-에틸헥실아크릴레이트 90.5 중량부, 2-히드록시에틸아크릴레이트(2-HEA) 9 중량부 및 1,6-헥산디올디아크릴레이트 0.5 중량부를 함유하는 혼합물에, 광개시제로서 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)을 0.5 중량부 혼합 후, 당해 혼합물에 대하여 점도 측정 장치를 사용하여 점도를 측정하면서, 당해 혼합물의 점도가 약 20㎩·s로 될 때까지 자외선 조사 장치를 사용하여 자외선을 조사하였다. 점도 측정에 있어서, 장치의 로터 회전 속도는 20rpm으로 하고, 측정 온도는 30℃로 하였다. 이에 따라, 혼합물 중의 단량체 성분의 일부가 중합된 부분 중합물인 예비 중합체 조성물, 즉 아크릴 시럽을 얻었다.
제조예 4: 아크릴 시럽의 제조
2-에틸헥실아크릴레이트 90 중량부, 2-히드록시에틸아크릴레이트(2-HEA) 9 중량부 및 1,6-헥산디올디아크릴레이트 1 중량부를 함유하는 혼합물에, 광개시제로서 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)을 0.5 중량부 혼합 후, 당해 혼합물에 대하여 점도 측정 장치를 사용하여 점도를 측정하면서, 당해 혼합물의 점도가 약 20㎩·s로 될 때까지 자외선 조사 장치를 사용하여 자외선을 조사하였다. 점도 측정에 있어서, 장치의 로터 회전 속도는 20rpm으로 하고, 측정 온도는 30℃로 하였다. 이에 따라, 혼합물 중의 단량체 성분의 일부가 중합된 부분 중합물인 예비 중합체 조성물, 즉 아크릴 시럽을 얻었다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2: 점착제 조성물 및 점착 시트의 제조
하기 표 1의 조성으로 혼합하여 점착제 조성물을 제조하였다(중량부).
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2
폴리머 제조예1 20 20 20
제조예2 20
제조예3 100
제조예4 100
희석 모노머 2-EHA 60 60 75 75
4-HBA 20 20
2-HEA 5 4
DMAA 1
첨가제 DHEH 1 1 1 1
광개시제 I-184 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
2-EHA: 2-에틸헥실아크릴레이트
4-HBA: 4-히드록시부틸아크릴레이트
2-HEA: 2-히드록시에틸아크릴레이트
DMAA: 디메틸아크릴아미드
DHEH: 비스(2-에틸헥실)시클로핵산-1,2-디카르복실레이트
I-184: 이가큐어 184(BASF사)
상기에서 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2의 점착제 조성물을 이형처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께: 75 ㎛) 상에 바코터를 이용하여 코팅하였다. 이 후, UV 램프를 이용하여 자외선을 8 분 동안 2J/㎠의 광량으로 조사하여 경화시킴으로써 상기 점착제 조성물의 경화 후 두께가 25㎛가 되도록 점착 시트를 제조하였다.
실험예 1:
실시예 및 비교예에서 제조된 점착 시트의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 밀착력
실시예 및 비교예에서 제조된 점착 시트 한 면의 이형필름을 박리하고 점착제면에 코로나 처리한 후 38 ㎛의 PET 필름과 접합한 다음, 폭이 25 mm이고, 길이가 100mm가 되도록 재단하여 시편을 제조하였다. 이어서, 나머지 한 면의 이형필름을 박리하고, JIS Z 0237의 규정에 따라 2 kg의 롤러를 사용하여 점착 시트를 알칼리 유리에 부착하였다. 점착 시트가 부착된 알칼리 유리를 오토클레이브(50℃, 5 기압)에서 약 20분 동안 압착 처리하고, 항온 항습 조건(23℃, 50% 상대습도)에서 1시간 동안 보관한 다음, TA 장비(Texture Analyzer, 영국 스테이블 마이크로 시스템사제)를 사용하여, 상기 점착 시트를 알칼리 유리로부터 300mm/min의 박리 속도 및 180도의 박리 각도로 박리하여 상온 밀착력을 측정하였다.
(2) 저장탄성율(G')
실시예 및 비교예에서 제조된 점착 시트에 대하여 -20℃에서의 저장탄성률을 점탄성 측정 장치(MCR-301, Anton Paar사)를 사용해서 측정하였다. 보다 상세하게는, 점착 시트의 사이즈를 길이 30mm × 폭 30mm로 재단하고, 상기 재단한 점착 시트의 한 면에 부착된 이형필름을 제거한 뒤, 유리 기판에 접합하였으며, 그 후 측정팁(tip)과 접착한 상태로, -30 내지 100℃의 온도 영역에서 주파수 1.0Hz, 변형 2％, 승온 속도 5℃/min의 조건 하에서 측정하고, 이 때, -20℃의 측정값을 판독하였다.
(3) 굴곡응력
실시예 및 비교예에서 제조된 점착 시트의 이형 필름을 제거하고, 75㎛의 미쯔비시 PET 필름 2매 사이에 25㎛의 점착제층이 위치하도록 적층하여 샘플을 제작하고, 10×5cm로 컷팅한 후 점탄성 측정 장치(MCR-301, Anton Paar사)로 30mm에서 3mm(1.5R)로 1mm/sec로 구부릴 때 걸리는 반발력을 측정하였다.
(4) 폴딩성
실시예 및 비교예에서 제조된 점착 시트를 50㎛ PET 필름에 접합하여 20mm×100mm로 절단하여 시편으로 사용하였다. 폴딩성 평가를 위한 굴곡성 평가 장치(COVOTECH 사, CFT-720C)에 시편을 고정시키고, 곡률반경 2mm으로 폴딩(folding)되도록 하고, 분당 25회 폴딩, 1회 폴딩 후 0.2초 유지의 조건으로 -20℃의 조건에서 폴딩성 평가를 하였다. 폴딩성 평가 적용시 1회 폴딩을 1 cycle이라고 하고 폴딩 부위에서 줄무늬 등이 생기거나 점착 시트의 파단, 들뜸, 박리 등이 생기는 최초 cycle 수를 평가하여 폴딩 부위에서 줄무늬 등이 생기거나 점착 시트의 파단, 들뜸, 박리 등이 생기면 NG, 없으면 OK로 판정하였다.
(5) 고온 신뢰성
편광판과 PET 필름 사이에 실시예 및 비교예에서 제조된 점착 시트를 위치시켜 합판한 후 고온고습 (85℃, 85% 상대습도) 상태에 10일간 보관한 후 육안으로 관찰하여 기포 발생여부를 확인하였다.
<평가 기준>
OK: 기포 및 박리 없음
NG: 기포 및/또는 박리 있음
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2
밀착력[N/25mm] 12.5 13.2 11.2 13.8 11.3 12.9
-20℃ 저장탄성율(Pa) 13000 12000 13000 17000 33000 32000
굴곡응력 182 177 180 184 260 230
-20℃ 폴딩성(회) 5만 OK 5만 OK 5만 OK 5만 OK 1천회 NG 1만 NG
고온신뢰성 OK OK OK OK OK OK
상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 적어도 한쪽 말단에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 우레탄 올리고머, 희석 모노머 및 광개시제를 포함하는 실시예 1 내지 4의 점착제 조성물은 굴곡직경 1.5R로 굴곡시켰을 때의 굴곡응력이 190gf 이하인 것으로 확인되었다. 또한, 실시예 1 내지 4의 점착제 조성물은 경화 후 점착제층의 -20℃ 및 1Hz에서의 저장탄성율(G')이 3 내지 30 kPa 수준으로 낮아 저온에서의 폴딩성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
반면, 적어도 한쪽 말단에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 우레탄 올리고머 대신에 아크릴 시럽을 사용한 UV경화 타입의 비교예 1 내지 2의 점착제 조성물은 굴곡응력이 190gf를 초과하고, 경화 후 점착제층의 -20℃ 및 1Hz에서의 저장탄성율(G')이 30 kPa를 초과하여 저온에서의 폴딩성이 불량한 것으로 나타났다.
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.

Claims (8)

  1. 적어도 한쪽 말단에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 우레탄 올리고머, 희석 모노머 및 광개시제를 포함하는 점착제 조성물로서,
    경화 후 점착제층의 -20℃ 및 1Hz에서 저장탄성율(G')이 3 내지 30 kPa이고, 굴곡직경 1.5R로 굴곡시켰을 때의 굴곡응력이 190gf 이하인 점착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 우레탄 올리고머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 수첨 폴리부타디엔, 수첨 폴리이소프렌, 폴리에스테르 및 폴리에테르로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 골격을 갖는 것인 점착제 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 희석 모노머는 C6-C30의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트 및 극성 관능기를 갖는 (메타)아크릴 모노머를 포함하는 점착제 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 극성 관능기를 갖는 (메타)아크릴 모노머는 전체 희석 모노머 100 중량%에 대하여 3 내지 30 중량%의 양으로 포함되는 점착제 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 우레탄 올리고머와 희석 모노머의 혼합비는 중량 기준으로 1:9 내지 5:5인 점착제 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광개시제는 상기 우레탄 올리고머와 희석 모노머 합계량 100 중량부에 대하여 0.01 내지 3 중량부의 양으로 함유되는 점착제 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 점착제 조성물을 이용하여 형성된 점착 시트.
  8. 제7항에 있어서, 롤러블 디스플레이용인 점착 시트.
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