CN1986636A - 防电极腐蚀用材料、液晶显示装置以及它们的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种防电极腐蚀用材料，其中，该材料含有疏水性组合物，所述疏水性组合物含有固化温度低于190℃的树脂和固化该树脂的固化剂。本发明提供的防电极腐蚀用材料可以用于防止液晶显示装置端子部位的电极被腐蚀，使电极的使用寿命由5000小时提高到8000小时以上。
Description
技术领域
本发明是关于一种防腐蚀用材料，尤其是关于一种防止液晶显示装置中端子部位电极被腐蚀的防电极腐蚀用材料，含有该材料的液晶显示装置以及它们的制备方法。
背景技术
目前液晶显示装置通常如图1所示，具有液晶层103、夹住液晶层的一对带有ITO导电薄膜的基板101和102、取向层104、电极105、各向异性导电膜106、柔性电路板107、驱动IC108、硅胶109、边框接着剂110。所述基板102通过其端子表面的氧化铟锡导电薄膜引出了整个液晶显示装置中所有的电极105。驱动IC108与布线105通过各向异性导电膜106(ACF：Anisotropic conductive film)连接。供给驱动IC108信号的柔性电路板(FPC：Flexible Printed Circuit)107也通过各向异性导电膜106与驱动IC108连接，此次连接主要通过基板102端子部位的透明导电材料氧化铟锡形成的连接用电极引线，用各向异性导电膜连接。由上述描述可知，位于基板102端子表面的透明导电材料氧化铟锡在上述液晶显示装置中起着非常重要的作用。由于氧化铟锡暴露于空气环境中，在通电状态下，极易发生下式(I)所示的电化学反应，而使得以此材料为连接的电极引线发生断路，此类现象即为电极腐蚀。
In2O3+3H2O+6e →2In+6OH- (I)
要使得透明导电材料氧化铟锡发生上述电化学腐蚀，需满足两个条件：(1)即电极之间的电势差；(2)水分的存在，即提供溶剂环境以及参与化学反应。因此，要避免氧化铟锡的电化学腐蚀，必须从这两个方向控制。由于液晶显示装置的电压驱动波形为交流驱动，在电压讯号转换时，基板102端子部位的临近电极引线之间一定会产生电势差。因此，要想控制基板102上的透明导电材料避免发生上述电化学腐蚀，就必须尽量减少甚至杜绝透明导电材料表面的水分存在。目前常用的控制手段主要是在控制基板102端子部位洁净度的同时控制生产环境的湿度，然后在基板102端子表面涂布硅胶109以防止透明导电材料氧化铟锡的电极腐蚀或减少发生几率。
上述硅胶是以胶水的方式在常温下涂布于液晶显示器端子表面，自然风干形成保护膜附着端子表面。硅胶是一种高活性吸附材料，属于非晶态物质，不溶于水和任何溶剂，化学性质稳定，内部含有各种不同规格的微孔结构，具有极高的吸附能力。用于液晶端子表面时，能吸附其表面水分而形成较为干燥的隔离空间，从而达到防止电极腐蚀的目的。但是，由于硅胶对水分的吸附是一种物理吸附，被吸附的水分仍然保留在硅胶中，经过长时间存放或者环境条件发生改变硅胶很容易失活而失去吸水性，硅胶中水分很有可能会与端子表面的透明导电材料氧化铟锡发生接触，在通电的情况下仍可能发生电极腐蚀。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的防电极腐蚀用材料不能有效防止电极腐蚀的缺点，提供一种能有效防止电极腐蚀的防电极腐蚀用材料。
一种防电极腐蚀用材料，其中，该材料含有疏水性组合物，所述疏水性组合物含有固化温度低于190℃的环氧树脂和固化该树脂的固化剂。
本发明还提供了上述防电极腐蚀用材料的制备方法，该方法包括将形成防电极腐蚀用材料的组合物溶于溶剂中形成溶液，然后将溶液成膜，其中，所述组合物为固化温度低于190℃的疏水性组合物。
本发明还提供了一种液晶显示装置，该装置包括液晶层、基板、电极和防电极腐蚀用材料，其中，所述防电极腐蚀用材料为本发明提供的防电极腐蚀用材料。
本发明提供的防电极腐蚀用材料是一种热固化材料，可以在高温下迅速达到密封状态，将端子表面有效地保护起来。而且实验证明，本发明提供的防电极腐蚀用材料的防腐蚀效果比现有的硅胶好，使电极的使用寿命由5000小时提高到8000小时以上。由于液晶显示装置一般不能处于高于200℃的温度中，而本发明提供的防电极腐蚀用材料在低于190℃下即可迅速固化(固化时间为1-3秒)，因此，本发明提供的防电极腐蚀用材料在不对液晶显示装置造成破坏的情况下能有效对液晶显示装置的电极和液晶层起到保护作用。而且使用双酚A环氧树脂和作为固化剂的咪唑类衍生物作为防电极腐蚀用材料组合物，不但能在上述温度下迅速固化，而且所得固化物的热形变温度高，有优异的力学性能、电绝缘性能和耐化学介质性能。
附图说明
图1是防电极腐蚀用材料在液晶显示装置中的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种防电极腐蚀用材料，其特征在于，该材料含有疏水性组合物，所述疏水性组合物含有固化温度低于190℃的环氧树脂和固化该树脂的固化剂。
根据本发明解决防止电极腐蚀的技术方案，本发明所述组合物可以是各种能在低于190℃下固化的疏水性组合物，例如可以是满足上述条件的树脂或树脂与固化该树脂的固化剂的组合物，更优选固化温度为120-180℃且能在1-3秒中内固化的组合物。可用于本发明的组合物包括聚氨基甲酸乙酯、酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂体系等热固性树脂中的一种或几种，或者它们中的一种或几种与相应固化剂的组合物。本发明优选为环氧树脂。对于某一特定的树脂，需要选择相应的固化剂。例如当所述树脂为双酚A环氧树脂时，可以选用咪唑类衍生物作为所述固化剂。咪唑类衍生物作为固化剂时，能使环氧树脂体系在150-170℃温度下在1-3秒钟内迅速固化，完全可以满足防电极腐蚀的要求。本发明对组合物中固化剂的含量没有特别限定，只要能在本发明要求的温度范围和时间范围内使组合物迅速固化即可。优选情况下，组合物中的固化剂和树脂的重量比为0.5-10∶100。
所述双酚A环氧树脂的结构之一可用下述结构式表示：
其中n表示树脂的聚合度，优选n为1-5。
上述分子中，分子两端的环氧基和分子中的仲羟基反应能力很强，使得上述树脂分子很容易固化。由于聚合度n不同，使得双酚A环氧树脂在常温下具有固态和液态两种状态，其中n小于或等于1.8时，上述双酚A环氧树脂为液态；n大于1.8时，上述双酚A环氧树脂为固态。本发明优选n为1-1.8的液态双酚A环氧树脂和n为大于1.8至5的固态双酚A环氧树脂联合使用，更优选固态∶液态重量比为3-99∶1。
用作上述双酚A环氧树脂的固化剂可以是具有下述结构式的咪唑类衍生物：
式中R1和R2可以分别独立地选自烷基、苯基或芳族取代基，优选R1和R2分别独立地选自-CH3、-C2H5。
本发明具体实施方式中优选双酚A环氧树脂与咪唑类固化剂以重量比为0.5-10∶100的配比制得的组合物。所述组合物的制备方法已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
为了防止在进行防电极腐蚀防护时，防电极腐蚀树脂受到热压而发生流动从而覆盖住电极部位而影响液晶显示装置的电路连接，本发明优选所述防电极腐蚀用材料中还含有衬垫料，所述衬垫料为不与形成防电极腐蚀用材料的组合物反应的粒子，例如可以是塑料粒子、金属粒子。所述塑料粒子包括丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂等。所述金属粒子包括铝、铁、锌等粒子。对所述粒子的直径没有特别限制，以小于所成的膜厚度为准。优选粒子的直径为2-15微米，更优选为5-10微米。其中所述衬垫料的加料量没有特别的限制，只要能有效防止防电极腐蚀树脂流动即可。本发明具体实施方式中优选衬垫料的量为组合物重量的3-5重量％。
本发明提供的防电极腐蚀用材料的防电极腐蚀原理是通过将本发明提供的防电极腐蚀用材料覆盖在液晶显示装置的基板102的端子部位，在液晶显示装置的操作温度和压力下快速固化，使得基板102端子部位在数秒内形成封闭空间，杜绝环境中的水分(或湿气)与基板透明导电材料氧化铟锡的接触，达到防止基板102端子部位电极引线发生电极腐蚀的目的。
本发明还提供了上述防电极腐蚀用材料的制备方法，该方法包括将形成防电极腐蚀用材料的组合物溶于溶剂中形成溶液，然后将溶液涂敷成膜，其中，所述组合物为环氧树脂及其固化剂。
所述溶剂可以是各种溶剂，只要能使上述组合物有效溶解形成均一溶液即可。考虑成膜速度，优选所述溶剂为常压下沸点低于100℃的有机或无机溶剂或它们的混合物。例如可以是水、丙酮、丁酮、乙醇、甲醇、石油醚、苯、甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜等中的一种或几种，优选常压下易挥发和沸点尽可能低的溶剂。本发明对溶剂的量没有特别限定，只要能使上述组合物有效溶解即可。为了减少除去溶剂成膜的时间，优选溶剂的量为使组合物形成饱和溶液。本领域技术人员根据本发明的教导很容易选择出合适的溶剂种类和用量用于制备本发明的防电极腐蚀用材料。
根据本发明提供的防电极腐蚀用材料制备方法，所述成膜可以用各种传统的成膜工艺如：滚动涂敷、旋转涂敷、喷雾涂敷等在释放膜上形成。所述释放膜主要是用作防电极腐蚀用材料的一种载体，在进行防电极腐蚀前要将其除去。本发明对释放膜没有特别的要求，只要不对本发明的防电极腐蚀用材料带来不利影响即可，可选用市场所用的普通释放膜即可。溶剂的去除可以用各种方式进行，例如可以自然风干、低温加热干燥。具体视溶剂的量和溶剂的沸点而定。涂覆的量使用本发明提供的方法制得的防电极腐蚀用膜的厚度优选为0.01-0.02毫米。
本发明提供的防电极腐蚀用材料制备方法的具体操作可以按如下步骤进行：首先将组合物中的树脂溶于溶剂中，搅拌混合均匀形成均一的溶液后，再按照本发明的优选配比加入用于固化组合物的固化剂，搅拌均匀后再将选择性含有的衬垫料粒子加入溶液中搅拌均匀后，将其涂覆在释放膜上，风干使溶剂挥发后得到本发明所述防电极腐蚀用膜。所述涂覆操作可以用各种方式实现，例如可以使用传统的滚动涂敷、旋转涂敷、喷雾涂敷等。
本发明还提供了一种液晶显示装置，该装置包括液晶、基板、电极和防电极腐蚀用材料，其中，所述防电极腐蚀用材料为本发明提供的防电极腐蚀用材料。由于本发明只涉及对防电极腐蚀用材料的改进，因此对液晶显示装置的其它部件和结构没有特别的限制，可以是本领域技术人员公知的各种上述装置，在此不再赘述。
本发明还提供了一种液晶显示装置的制备方法，该方法包括将液晶和电极放入两片基板中，然后将防电极腐蚀用材料与基板端子部位接触，其中，所述防电极腐蚀用材料为本发明提供的防电极腐蚀用材料。具体地，本发明将所述防电极腐蚀用材料制成膜，然后将所得膜热压覆盖在液晶显示装置的基板的端子部位上，位置以防电极腐蚀材料盖住端子部位电极而不影响邦定驱动IC和柔性电路板为准。
本发明中，通过在温度为65℃、相对湿度为95％ΓH的恒定环境下液晶显示装置持续正常工作的时间来表示所述防电极腐蚀用材料的防腐蚀性能。所述液晶显示装置持续正常工作的时间是指液晶显示装置的其它元件均能正常工作的情况下，基板端子部位的电极不发生断路的最大时间，也即电极的使用寿命。
下面的实施例将对本发明做进一步的描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的防电极腐蚀用材料的制备方法。
将1克聚合度为2.5的固态双酚A环氧树脂(巴陵石油化工公司生产，EP 01661-310)加入到200毫升丁酮中，搅拌均匀后再加入99克聚合度为1.5液态双酚A环氧树脂(巴陵石油化工公司生产，EP 01551-310)，继续搅拌10分钟后加入10克固化剂2-乙基4-甲基咪唑(上海晨日化学有限公司)，继续搅拌30分钟，然后再加入1克直径为8微米的丙烯酸类塑料粒子，再次搅拌10分钟后，利用滚涂工艺将所得混合物全部涂覆到在一层释放膜上，自然风干除去溶剂后，得到厚度为0.02毫米的膜S1，即为本发明所述的防电极腐蚀用材料。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的防电极腐蚀用材料的制备方法。
将15克聚合度为4.5固态双酚A环氧树脂(巴陵石油化工公司生产，EP 01671-310)加入到200毫升丁酮中，搅拌均匀后再加入85克聚合度为1.2液态双酚A环氧树脂(巴陵石油化工公司生产，EP 01451-310)，继续搅拌10分钟后加入5克固化剂2-乙基4-甲基咪唑(上海晨日化学有限公司)，继续搅拌30分钟，然后再加入1克直径为5微米的丙烯酸类塑料粒子，再次搅拌10分钟后，利用滚涂工艺将所得混合物全部涂覆到在一层释放膜上，自然风干半除去溶剂后，得到厚度为0.025毫米的膜S2，即为本发明所述的防电极腐蚀用材料。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的防电极腐蚀用材料的制备方法。
将30克聚合度为3.5的固态双酚A环氧树脂(巴陵石油化工公司生产，EP 01681-310)加入到200毫升丁酮中，搅拌均匀后再加入70克聚合度为1.5的液态双酚A环氧树脂(巴陵石油化工公司生产，EP 01351-310)，继续搅拌10分钟后加入1克固化剂2-乙基4-甲基咪唑(上海晨日化学有限公司)，继续搅拌30分钟，然后再加入1克直径为10微米的丙烯酸类塑料粒子，再次搅拌10分钟后，利用滚涂工艺将所得混合物全部涂覆到在一层释放膜上，自然风干半小时后，得到厚度为0.03毫米的膜S3，即为本发明所述的防电极腐蚀用材料。
防电极腐蚀用材料的性能测试
防电极腐蚀性能测试：将上述实施例1-3中制得的膜S1-3和硅胶D1分别用于比亚迪公司生产的产品型号345A的液晶显示装置上，测定在温度为65℃、相对湿度为95％ΓH的恒定环境下液晶显示装置持续正常工作的时间，结果如下表1所示：
表1
| 防电极腐蚀用材料编号 | D1 | S1 | S2 | S3 | |
| 固化性能 | 固化温度(℃) | - | 180 | 180 | 180 |
| 固化时间(秒) | - | 3 | 3 | 2 | |
| 液晶显示装置正常工作时间(小时) | 5000 | 8500 | 8500 | 8000 | |
从上表1可以看出，本发明提供的防电极腐蚀用材料能在液晶显示装置能接受的温度范围内迅速固化，用于液晶显示装置时能有效防止电极腐蚀，使液晶显示装置正常工作时间由5000小时提高到8000小时以上，从而大大提高了电极的使用寿命。
Claims (15)
1、一种防电极腐蚀用材料，其特征在于，该材料含有疏水性组合物，所述疏水性组合物含有固化温度低于190℃的环氧树脂和固化该树脂的固化剂。
2、根据权利要求1中所述的材料，其中，所述树脂的固化温度为120-180℃。
3、根据权利要求1所述的材料，其中，所述组合物中固化剂和树脂的重量比为0.5-10∶100。
4、根据权利要求1所述的材料，其中，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂，所述固化剂为咪唑类衍生物。
5、根据权利要求4所述的材料，其中，所述双酚A环氧树脂的聚合度为1-5。
6、根据权利要求5所述的材料，其中，所述双酚A环氧树脂为平均聚合度为1-1.8的双酚A环氧树脂和平均聚合度为大于1.8至5的双酚A环氧树脂的混合物，混合重量比为3-99∶1。
7、根据权利要求1所述的材料，其中，该材料还含有衬垫料，所述衬垫料为不与组合物反应的粒子。
8、根据权利要求7所述的材料，其中，所述衬垫料的粒子的直径为5-10微米。
9、根据权利要求7所述的材料，其中，所述衬垫料与组合物的重量比为0.5-5∶100。
10、一种防电极腐蚀用材料的制备方法，其中，该方法包括将形成防电极腐蚀用材料的疏水性组合物溶于溶剂中形成溶液，然后将溶液成膜，所述疏水性组合物含有固化温度低于190℃的环氧树脂和固化该树脂的固化剂。
11、根据权利要求10所述的方法，其中，该方法还包括在将溶液成膜之前先将衬垫料分散于溶液中，所述衬垫料的加料量为组合物重量的3-5重量％。
12、根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述膜的厚度为0.015-0.03毫米。
13、一种液晶显示装置，该装置包括液晶层、基板、电极和防电极腐蚀用材料，其中，所述防电极腐蚀用材料为权利要求1-9中任意一项所述的防电极腐蚀用材料。
14、一种液晶显示装置的制备方法，该方法包括将液晶和电极放入两片基板中，然后将防电极腐蚀用材料与基板端子部位接触，其中，所述防电极腐蚀用材料为权利要求1-9中任意一项所述的防电极腐蚀用材料。
15、根据权利要求14所述的方法，其中，所述防电极腐蚀用材料为膜，所述膜热压覆盖在液晶显示装置的基板的端子部位上，位置以防电极腐蚀材料盖住端子部位电极而不影响邦定驱动IC和柔性电路板为准。
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