淺談液晶用邊框膠的組成及性能要求

趙玉媛　朱冬玲

【摘 要】介紹了液晶顯示器（LCD）用邊框膠的組成和性能要求，它應(yīng)當(dāng)具有良好的貯存穩(wěn)定性和涂布加工性能，適用于單層熱壓粘接體系。它的固化物具有100℃及以上的高熱變形溫度，及優(yōu)異的無(wú)滲出性能、無(wú)密封泄露性能和低透濕性能，同時(shí)固化物有低的線膨脹系數(shù)。

【關(guān)鍵詞】液晶；邊框膠；密封

0 前言

隨著液晶顯示器件向輕量化、薄型化、環(huán)保及可靠性方面的發(fā)展，其中邊框膠作為一種重要材料，在液晶產(chǎn)業(yè)中起著關(guān)鍵作用[1，2]。邊框膠在液晶顯示中作為封接材料，其封接的目的是將上下兩片帶有電極和取向?qū)拥牟Ａд辰悠饋?lái)，同時(shí)保持一定的間隙，以便將液晶封起來(lái)使其不泄露，同時(shí)防止外界的熱、濕氣及飛塵進(jìn)入液晶顯示器件中影響其性能[3]。

1 邊框膠的組成

液晶顯示器用邊框膠主要是由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、填料和其他助劑配制而成，在熱或促進(jìn)劑的作用下，環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，固化后成為熱固性塑料。

1.1 環(huán)氧樹(shù)脂

環(huán)氧樹(shù)脂是邊框膠固化體系重要組成部分，約占邊框膠整體的60%，它決定著固化物的硬度、粘接強(qiáng)度等性能。邊框膠用環(huán)氧樹(shù)脂要求耐熱、低應(yīng)力、低吸濕性和低成本。此外還要求環(huán)氧樹(shù)脂品質(zhì)高，主要表現(xiàn)在：（1）色澤淺，液體樹(shù)脂無(wú)色透明，固體樹(shù)脂純白色；（2）樹(shù)脂中幾乎沒(méi)有離子性雜質(zhì)，尤其是鈉離子和氯離子；（3）揮發(fā)組分、雜質(zhì)含量少[4]。在邊框膠體系中主要采用有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛環(huán)氧樹(shù)脂以及多官能基縮水甘油醚樹(shù)脂。

1.2 固化劑

液晶顯示器用邊框膠要求在室溫條件下相對(duì)穩(wěn)定，于-5℃環(huán)境中可貯存6個(gè)月以上，因此在此體系中主要采用固化體系由潛伏型固化劑和促進(jìn)劑組成。潛伏型固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂在室溫下不發(fā)生反應(yīng)，貯存期較長(zhǎng)，受熱到150～180℃時(shí)，放出活潑基團(tuán)，迅速固化樹(shù)脂。促進(jìn)劑在固化過(guò)程中不僅起催化作用，還與固化反應(yīng)或自身分解，分解后的產(chǎn)物有固化和促進(jìn)作用，并結(jié)合到固化物的結(jié)構(gòu)中去[5]。常用的潛伏型固化劑有雙氰胺、咪唑類以及酰肼類固化劑。

1.3 填料

填料是邊框膠重要組成之一，它具有補(bǔ)強(qiáng)、著色、防腐、增韌、降低收縮性、減小線膨脹系數(shù)、降低內(nèi)應(yīng)力、有效防止開(kāi)裂、減少固化時(shí)的放熱溫度、增加導(dǎo)熱性、觸變性、提高耐水性、耐老化性、延長(zhǎng)使用期、降低成本等作用[6-7]?；谶吙蚰z的特殊性能，無(wú)機(jī)填料主要有碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鎂、氧化鋁、氧化硅、滑石等。由于液晶顯示器的特有結(jié)構(gòu)，使得邊框膠中不能含有大顆粒填料，一般填料粒徑控制在5μm以內(nèi)，同時(shí)填料中不能含有導(dǎo)電顆粒，否則會(huì)引起液晶盒垂直方向和水平方向的短路。

1.4 助劑

在邊框膠中根據(jù)需要還可以進(jìn)一步添加硅烷偶聯(lián)劑、消泡劑、流平劑等。

2 邊框膠性能測(cè)定

2.1 固化條件

將印好邊框膠的玻璃置于80℃左右的爐中預(yù)烘烤4～6分鐘，再將粘貼在一起的玻璃置于高溫爐中升溫至150℃，加壓約1kg/cm2，固化60分鐘。

2.2 貯存穩(wěn)定性測(cè)定

將邊框膠放置在-10℃環(huán)境中，測(cè)定經(jīng)過(guò)30天后的粘度變化情況。若變化率小于10%，貯存穩(wěn)定性良好；若變化率為11～50%，貯存穩(wěn)定性出現(xiàn)小的問(wèn)題；若變化率超過(guò)50%，則貯存穩(wěn)定性差[8]。

2.3 固化物的熱變形溫度

將邊框膠涂布到平滑防粘膜上，厚度是70～120μm，并在80℃預(yù)烘烤4～6分鐘，再經(jīng)過(guò)150℃固化60分鐘，得到固化的膜。經(jīng)過(guò)TMA測(cè)試（熱機(jī)械分析法），確定固化物的熱變形溫度。若熱變形溫度高于100℃，則符合液晶用邊框膠的性能要求。

2.4 固化物的線膨脹系數(shù)

按照3.3方法制得固化的膜，同樣采用TMA測(cè)試固化物的線膨脹系數(shù)。固化物的線膨脹系數(shù)低于6×10-5mm/mm/℃符合液晶用邊框膠的性能要求[9]。

2.5 固化物的吸水率

按照3.3方法制得固化的膜，將固化膜浸入沸水中3小時(shí)，然后測(cè)試質(zhì)量的增重。其表示如下：吸水系數(shù)（%）=（浸入沸水中后質(zhì)量的增重/試驗(yàn)前的質(zhì)量）×100。若吸水率小于0.4%，則表明固化物具有較低的透濕性。

2.6 固化物耐水煮性

貼合、固化后的玻璃灌注液晶后制成液晶屏，將此液晶屏放置在沸水中煮50小時(shí)，若未漏液晶，則耐水煮性良好；若出現(xiàn)漏液晶，則耐水煮性差。

3 結(jié)語(yǔ)

到目前為止，邊框膠仍然依賴進(jìn)口，這與我國(guó)龐大的顯示器生產(chǎn)能力很不適應(yīng)。核心技術(shù)及關(guān)鍵部件受制于國(guó)外，嚴(yán)重制約了我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，也明顯影響了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，研制出滿足液晶生產(chǎn)要求專用的邊框膠是我國(guó)電子封裝材料領(lǐng)域急迫的科研任務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]秦長(zhǎng)喜.輻射固化技術(shù)在LCD產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用[J].信息記錄材料，2006，7（1）：38-42.

[2]秦長(zhǎng)喜，鄭軍.輻射固化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].信息記錄材料，2005，6（2）：21-26.

[3]Takashi Ukachi. Radiation curing technology progress and its industrial applications in Japan[C]. Rad-Tech Asia 2003 Conference Proceedings.

[4]張知方.微電子用高純度環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂[J].熱固性樹(shù)脂，1998（1）：45-48.

[5]何崇軍，蔡立彬，崔英德.環(huán)氧樹(shù)脂固化體系研究進(jìn)展[J].廣州化工，2002，30（4）：109-111.

[6]劉敬福，劉長(zhǎng)興，李智超.填料對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑機(jī)械性能的影響[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，23（4）：536-537.

[7]姚金甫，田守信，王峰，趙承均.無(wú)機(jī)填料對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑強(qiáng)度的影響[J].粘接，2004，25（4）：38-39.

[8]北村正.液晶密封劑組合物[P].中國(guó)專利：00801019.6，2001-08-29.

[9]林原昌一，坂野?？?液晶用密封劑及使用該密封劑的液晶顯示單元[P].中國(guó)專利：200580026999.6，2007-07-18.

[責(zé)任編輯：王偉平]