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，它應當具有良好的貯存穩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，及優異的無滲出性能、無密封泄露性能和低透濕性能，同時固化物有低的線膨脹系數。

【關鍵詞】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、環保及可靠性方面的發展，其中邊框膠作為一種重要材料，在液晶產業中起著關鍵作用[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層的玻璃粘接起來，同時保持一定的間隙，以便將液晶封起來使其不泄露，同時防止外界的熱、濕氣及飛塵進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氧樹脂、固化劑、填料和其他助劑配制而成，在熱或促進劑的作用下，環氧樹脂與固化劑發生交聯固化反應，固化后成為熱固性塑料。

1.1 環氧樹脂

環氧樹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、粘接強度等性能。邊框膠用環氧樹脂要求耐熱、低應力、低吸濕性和低成本。此外還要求環氧樹脂品質高，主要表現在：（1）色澤淺，液體樹脂無色透明，固體樹脂純白色；（2）樹脂中幾乎沒有離子性雜質，尤其是鈉離子和氯離子；（3）揮發組分、雜質含量少[4]。在邊框膠體系中主要采用有雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、酚醛環氧樹脂以及多官能基縮水甘油醚樹脂。

1.2 固化劑

液晶顯示器用邊框膠要求在室溫條件下相對穩定，于-5℃環境中可貯存6個月以上，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劑組成。潛伏型固化劑與環氧樹脂在室溫下不發生反應，貯存期較長，受熱到150～180℃時，放出活潑基團，迅速固化樹脂。促進劑在固化過程中不僅起催化作用，還與固化反應或自身分解，分解后的產物有固化和促進作用，并結合到固化物的結構中去[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，它具有補強、著色、防腐、增韌、降低收縮性、減小線膨脹系數、降低內應力、有效防止開裂、減少固化時的放熱溫度、增加導熱性、觸變性、提高耐水性、耐老化性、延長使用期、降低成本等作用[6-7]。基于邊框膠的特殊性能，無機填料主要有碳酸鈣、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構，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，同時填料中不能含有導電顆粒，否則會引起液晶盒垂直方向和水平方向的短路。

1.4 助劑

在邊框膠中根據需要還可以進一步添加硅烷偶聯劑、消泡劑、流平劑等。

2 邊框膠性能測定

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 貯存穩定性測定

將邊框膠放置在-10℃環境中，測定經過30天后的粘度變化情況。若變化率小于10%，貯存穩定性良好；若變化率為11～50%，貯存穩定性出現小的問題；若變化率超過50%，則貯存穩定性差[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℃預烘烤4～6分鐘，再經過150℃固化60分鐘，得到固化的膜。經過TMA測試（熱機械分析法），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

按照3.3方法制得固化的膜，同樣采用TMA測試固化物的線膨脹系數。固化物的線膨脹系數低于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，然后測試質量的增重。其表示如下：吸水系數（%）=（浸入沸水中后質量的增重/試驗前的質量）×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，若未漏液晶，則耐水煮性良好；若出現漏液晶，則耐水煮性差。

3 結語

到目前為止，邊框膠仍然依賴進口，這與我國龐大的顯示器生產能力很不適應。核心技術及關鍵部件受制于國外，嚴重制約了我國電子產業的技術進步，也明顯影響了企業經濟效益。因此，研制出滿足液晶生產要求專用的邊框膠是我國電子封裝材料領域急迫的科研任務。

【參考文獻】

[1]秦長喜.輻射固化技術在LCD產業中的應用[J].信息記錄材料，2006，7（1）：38-42.

[2]秦長喜，鄭軍.輻射固化技術的現狀和發展趨勢[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.微電子用高純度環氧樹脂和酚醛樹脂[J].熱固性樹脂，1998（1）：45-48.

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

[6]劉敬福，劉長興，李智超.填料對環氧樹脂膠粘劑機械性能的影響[J].遼寧工程技術大學學報，2004，23（4）：536-537.

[7]姚金甫，田守信，王峰，趙承均.無機填料對環氧樹脂膠粘劑強度的影響[J].粘接，2004，25（4）：38-39.

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

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

[責任編輯：王偉平]