TFT-LCD中封框膠接著力與固化條件的關系

鄂爾多斯市源盛光電有限責任公司 陳 帥 張 顯 賀新鋼 郭劍偉 王文強 張明亮 魏永輝

TFT-LCD液晶面板中的封框膠起粘結TFT基板與CF基板的作用，若封框膠的接著力弱，會導致面板在后續的測試及使用過程中封框膠分離發生液晶漏出等情況，本文主要圍繞ODF工藝對封框膠起固化作用的紫外線固化工藝與熱固化工藝的條件進行測試、驗證，最終確定接著力最佳時的UV照度、UV光累積量、熱固化溫度和熱固化時間等工藝條件，可有效的提升封框膠接著力，改善漏液晶不良，對提升液晶面板的良率有重要的意義。

封框膠在液晶面板中起到粘結TFT基板與CF基板，防止液晶漏出的作用，是決定液晶面板在高溫、高濕、高壓或者磕碰等環境下是否仍能保持有效密封的重要因素。若封框膠的接著力弱，會導致面板在后續的測試及使用過程中封框膠分離發生液晶漏出等情況，一般情況下，CF基板進行封框膠涂覆工藝，TFT基板進行液晶滴下工藝。將涂膠的CF基板翻轉180°，在真空對位壓合工序將其與已滴加液晶的TFT基板對盒，最后經過紫外固化（UV Cure）、熱固化（Heat Cure）后就完成了液晶屏成盒過程。通常，當無涂膠異常時，決定封框膠接著力的影響因素主要有：（1）接著界面；（2）封框膠的固化率；（3）封框膠的自身材料特性；（4）封框膠的膠寬。本文主要圍繞ODF工藝對封框膠起固化作用的紫外線固化工藝與熱固化工藝的條件進行測試、驗證，最終確定接著力最佳時的UV照度、UV光累積量、熱固化溫度和熱固化時間等工藝條件，可有效的提升封框膠接著力，改善漏液晶不良，對提升液晶面板的良率有重要的意義。

1 不良現象

考驗液晶顯示面板封框膠接著力的測試主要有整機跌落測試：測試從80cm高度開始，同一高度進行三次跌落，每次跌落完成后進行點燈，確認是否漏晶。若顯示面板的封框膠接著力差，如圖1所示，不良區域液晶漏出。

圖1 液晶漏出現象

當發生漏晶現象時，若是封框膠接著力差的原因導致，則通過微觀電子掃描顯微鏡（SEM）可以發現不良區域封框膠與TFT面的PLN膜層分離，見圖2所示。

圖2 封框膠與PLN分離的SEM圖

同時，通過3D顯微鏡也確認到同樣的結論，不良區域封框膠與TFT面的PLN膜層分離，見圖3SUOSHI。

圖3 封框膠與PLN分離的3D圖

根據上述結果，判斷封框膠與PLN的接著力較弱，當跌落測試時，受到外力的影響，面板分離。

2 實驗方法及結果

首先從工藝的角度試著變更封框膠固化的條件去提升接著力，決定紫外線固化效果的工程參數主要有UV照度、UV光累積量，決定熱固化效果的工程參數主要有熱固化溫度和熱固化時間，于是對UV照度、UV光累積量、熱固化溫度和熱固化時間等工藝條件設定不同的梯度數值進行組合驗證接著力的變化，見表1。

表1 驗證的固化參數

接著力的測試方法見圖4：通過接著力測量儀進行測量。

圖4 接著力測試方法

2.1 紫外線固化條件選擇

熱固化溫度及時間固定（溫度120℃，時間60min）選擇UV光照度80mw/cm2、100mw/cm2、120mw/cm2，光累積量1000mj/cm2、3000mj/cm2、10000mj/cm2進行測試，發現同樣的光累積量下，不同光照強度的接著力無明顯差異，最終確定UV光照度對封框膠接著力無影響，見圖5所示。

圖5 UV固化接著力測試

同時發現同樣的光照度下，光累積量與接著力的關系呈現為拋物線曲線，當光累積量為1000mj/cm2時，接著力最大，隨后接著力降低，當光累積量超過3000mj/cm2時，接著力穩定無變化，1000mj/cm2與3000mj/cm2相比，接著力提升5%。

2.2 紫外線固化條件確定

一般情況下，封框膠在硬化時容易產生硬化收縮，造成黏著效果降低，接著力變差，相反的，降低硬化時的收縮可以大幅提高。于是再次確認不同光累積量1000mj/cm2、3000mj/cm2、10000mj/cm2下的封框膠硬化率，見圖6所示，測試結果表明光累積量1000mj/cm2時，封框膠硬化率也＞90%，滿足固化要求（硬化率＞90%時，封框膠性質穩定，不易污染），且與其他條件相比，硬化率相差在2%以內，遠小于接著力提升比例，所以根據上述結果，接著力最佳的紫外線固化條件是光累積量1000mj/cm2。

圖6 封框膠硬化率測試

2.3 熱固化條件

紫外線光照度及光累積量固定（光照度100mw/cm2，光累積量3000mj/cm2、10000mj/cm2）選擇熱固化溫度100℃、120℃、140℃，熱固化時間50min、60min、70min進行測試，發現同樣的熱固化溫度下，不同熱固化時間的接著力無明顯差異，最終確定熱固化時間對封框膠接著力無影響，見圖7。

圖7 熱固化接著力測試

同時發現同樣的熱固化時間下，當熱固化溫度為100℃時，接著力較小，隨之溫度增高，接著力變大，當溫度超過120℃后，接著力無明顯變化。

2.4 熱固化條件確定

溫度較低時，無法激活封框膠分子之間的反應，導致封框膠的硬化率低，于是對100℃下的封框膠硬化率進行確認，測試結果表明100℃下封框膠的硬化率僅為72%，遠未達到固化的標準（硬化率＞90%），所以根據上述結果，接著力最佳的熱固化溫度是≥120℃。

TFT-LCD液晶面板中的封框膠起粘結TFT基板與CF基板的作用，若封框膠的接著力弱，會導致面板在后續的測試及使用過程中封框膠分離發生液晶漏出等情況，本文主要圍繞ODF工藝對封框膠起固化作用的紫外線固化工藝與熱固化工藝的條件進行測試、驗證，最終確定接著力最佳時的UV照度、UV光累積量、熱固化溫度和熱固化時間等工藝條件，可有效的提升封框膠接著力，改善漏液晶不良，對提升液晶面板的良率有重要的意義。