UV胶及在 LCD、手机按键制造中的应用

摘要 :简述了 LCD (液晶显示器 )和手机按键种类 、结构及其生产中所使用的 UV固化胶粘剂品种 ; LCD组装所 使用的 UV封口胶粘剂及管脚胶粘剂的性能要求和测试方法 ;手机按键的材料种类及粘接的工艺、技术要求 、测试 方法 ; UV胶粘剂的配方研究中必须解决的技术关键 。介绍了一些重要齐聚体的化学结构式和单体、引发剂 、助剂 的选用原则 ,以及几种 HT系列 UV固化胶粘剂的性能指标 。

关键词 :液晶显示器 (LCD) ;手机按键 ; UV固化胶粘剂

紫外 (UV)固化技术是一项节能环保技术 ,从 1968年德 国拜耳开发了第 1代紫外固化木器涂料 ,紫外固化技术已大 量应用于胶粘剂、涂料 、油墨、印刷版材 、微细加工和快速成 型等许多领域。随着世界电子工业的发展 , UV 固化胶粘剂 在欧美、日本等地区得到了广泛的应用。中国大陆从 20世 纪 70年代开始从事紫外固化材料的研究 ,主要集中在涂料、 油墨及原材料等方面 , 90年代中期因为世界电子制造区域的 转移 ,开始接触和使用 UV胶粘剂 ,产品主要依赖于进口 。近年来 ,大陆部分胶粘剂生产厂家开始 UV固化胶粘剂的研究、 生产 ,并且发展迅速 。中国辐射固化行业协会统计的 2003 年 UV固化胶粘剂产量为 76 t、2004年为 242 t。但是应用于 电子制造方面的 UV固化胶粘剂 ,因为技术和原材料的 限制 ,进展并不是很迅速。

从 2000年开始研发 HT 系列 UV固化胶粘剂 ,目前在 LCD、手机按键制造领域已获得 较好应用。

1　LCD 组装用 UV固化胶粘剂

在过去的几年 , LCD产业以大于 30%的年增长率堪称全球的明星产业。2005年市场达到 476亿美元的规模 ,其成长 速度不亚于半导体产业早期的高速发展。中国大陆从上世 纪 70年代开始发展 LCD 产业 ,目前已成为全球大的 TN / STN型 LCD生产国和产值排名世界第四的 LCD 产业区域。 在 TN /STN /CSTN型 LCD 模块的生产中 , UV 固化胶粘剂已 成为关键材料 , LCD产业的发展极大地带动了 UV 固化胶粘 剂的发展和应用。与 LCD 迅速发展相比 , UV 固化胶粘剂在 大陆的发展相对比较缓慢。

LCD主要用胶点在液晶灌注口的密封和金属管脚的固 定 ,见图 1。液晶模块是由 2块 ITO玻璃通过边缘粘接而成 , 留一个小口形成一个小口袋 ,通过真空 、低温等方式将液晶灌注到形成的玻璃夹层中 ,灌注口需要使用胶水进行密封 , 防止液晶的泄露以及外界环境的影响 。施胶时采用对玻璃 模块冷冻的方式 ,将胶粘剂渗入到灌注口中 ,然后进行 UV固 化 ,完成密封工序 ,制成玻璃模块。用于液晶口密封的 UV胶 粘剂称为封口胶。

玻璃模块制成后 ,需要在模块上固定适当的金属管脚 , 形成通路 ,通过胶粘剂对管脚进行固定 。早期采用双组分环 氧胶粘剂 ,流水线生产时需要大量的空间和加热设备来存放 ,等待胶粘剂的固化 。现在使用 UV 固化胶粘剂数分钟即 可完成。用于管脚固定的 UV固化胶粘剂称为管脚固定胶 。

 1　Module configura tion fo r LCD 图 1　LCD 模块构造

1. 1　LCD 组装用 UV固化胶粘剂的技术要求及关键点

1. 1. 1　封口胶的要求

⑴胶粘剂直接与液晶接触 ,不能与液晶材料反应 ; ⑵深度固化性能 ;

⑶密封性能及耐湿热性能 ;

⑷高洁净度。

1. 1. 2　管脚固定胶的要求

⑴尽量降低胶粘剂的收缩率 ,避免因收缩率过大带来的框胶彩纹 ;

⑵固定的胶层比较厚 ,胶粘剂具有良好的深度固化和表 干性 ;

⑶与玻璃和金属有优异的粘接性 ,同时对玻璃上的导电　应用技术层及管脚无腐蚀性 ;

⑷胶层固化后具有优异的耐湿热性。

1. 2　UV固化胶粘剂的组成 UV固化胶粘剂主要是丙烯酸酯体系 , HT系列 UV 胶的 配方主体成分是低聚物、单体、助剂 、光引发剂。合理选择配单体主要为甲基丙烯酸酯单体 ,如乙氧基化甲基丙烯酸 羟烷基酯、甲基丙烯酸异冰片酯 、甲基丙烯酸双环戊二烯酯 等 。

光引发剂主要为 Ciba公司的商品名为 D

2助剂主要为光稳定剂、触变剂、附着力促进剂等。

1. 3　封口胶的研发 丙烯酸酯单体或胶液体系中的有些成分或杂质会与液 晶接触发生明显反应 ,表现为封口处的液晶与封口胶的接触面有很清晰的黑色界面现象 ,影响产品的质量。为了解决封口胶与液晶接触后的反应问题 ,根据实践经验 ,在配方中应 尽可能少用或不用带环状的单体或低聚物 ,选用纯度高的单 体及在制胶过程中进行洁净化操作。

为了提高 UV固化胶粘剂固化后的耐湿热性能 ,选用合适 的低聚物很重要。在合成甲基丙烯酸聚氨酯低聚物时 ,选用 不同结构的 R3 进行试验 ,表现较好的有聚酯、聚碳酸酯基等。 同时在胶液配方中加入一定量的助剂如二氧化硅是有效的。

为了提高深度固化性能 ,采用了合成较高分子质量的低 聚物和增加其用量、减少小分子单体的用量 、降低双键密度 的方式 ,同时对引发体系进行筛选 ,找出了既满足表干性又 可深度固化的复合引发体系。