1297697 -ς 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 — 本發明係有關一種框膠組成物，特別是一種適用於以液晶滴下法生產 液晶顯不器兀件的框膠組成物，可以不添加熱起始劑(Thermal curing imtiator)成分，仍能達到與目前商業用液晶滴下法框膠一樣之接著強度。 【先前技術】 薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display， TFT LCD)的基本構造，包含一對彼此對位貼合的彩色渡光片基板(c〇i〇r Filter Substrate)和薄膜電晶體基板(TFT Substrate)，以及藉由框膠而被密封 φ 在丽述兩片基板之間的液晶。而目前應用在液晶顯示器的框膠主要有兩大 類，一類疋熱固化型框膠，另一類則是紫外線固化型框膠；前者通常需要 較長的烘烤時間以及較複雜的處理程序，而後者基本上為單組份的紫外線 固化型環氧樹脂膠，只需要鱗定波長範_料光簡即可在較短的時 間内固化，對於新世代的TFTLCD製程而言，有助於製程時間的縮短。 第一代至第四代的TFT LCD生產方式中，前述的二片基板多使用熱 固化型的框膠，再經過數個階段的加熱烘烤以及對位壓合而形成一種預留 有-液晶^入口的液晶盒，然後灌注液晶，最後再封口而完成薄膜電晶體 液晶顯不器的液晶面板。這種技術的缺點在於液晶的有效利用率僅為百分 • 之五十至八十，另一個有待改進的問題是灌注液晶的時間長達二十多小二 (以17吋的TFT LCD為例）。 、帛五代的TFT LCD生產$式採用了新的液晶注入技術稱為液晶滴下 法(ODF) ’先在彩色濾光片基板的邊緣以框膠形成封框，再於封框内用多 個像針筒-樣的點職定量大密度地滴下液晶，然後利用液晶的表面張力 使顯示_充滿純，再於紅餅下將_電晶縣板轉對位，再疊 =壓合在彩色渡光片基板上形成液晶盒；液晶滴下法讓液晶利用率達到百 分之百，時間可縮短至一個小時，而且無需封口，使得生產效率提高了數 十倍。 问 由於液晶滴下法(ODF)的開發成功，使得整個液晶面板可往大尺寸去 製造，並使整個面板Cell製程生產速度從一個禮拜縮短成一天即可，由 1297697 -ι , 於產能暴增使得生產成本大幅降低。但是在液晶滴注的過程中會與框膠直
接接觸，要如何避免框膠污染液晶，並且保持對玻璃之良好的黏結性則是 開發新型框膠組成物的重點；為了解決這些問題，已有許多不同成份的框 膠被提出，例如··在中華民國已公開的發明專利公開第2〇〇528515號提出 了一種光硬化與熱硬化併用型的框膠；發明專利公開第2〇〇5〇8314號則揭 露了一種含有因光及/或熱硬化之硬化性樹脂及聚合起始劑等成分的液晶 顯示元件用密封劑；其他如發明專利公開第2〇〇41〇996號、發明專利公開 第200303439號以及發明專利公開第20〇53〇327號的「液晶滴下法用遮光密 封劑」等技術中也分別提出了不同成份的框膠組成物。 g 但是目前適用於以液晶滴下法製造之液晶面板用的關鍵零組件〇DF 框膠組成物，其成分一般而言包括有環氧丙烯酸預聚物(Ep〇xy acrylic prepolymer)、紫外線硬化起始劑(uv curing agent)，熱硬化起始劑(Heat curing agent) ’粉體(Filler) ’其他添加劑(〇ther additive)等等，在經由紫外 光曝射及高溫熱烤後所產生的接著力還是無法跟傳統製程中所採用之純 熱固型框膠的接著力相比。 【發明内容】 本發明的主要目的在提出一種不用熱起始劑^^加^ curing initiator)成分’仍可適用於熱固化，而達到與目前商業用液晶滴下法封膠 一樣的接著強度的框膠組成物。 • 本發明的另一目的在提出一種適用於以液晶滴下法(〇DF)生產液晶 顯示器用的框膠組成物’其在硬化前或後皆不會對液晶產生污染，也不 會造成液晶之電氣特性的改變。 本發明所提出的框膠組成物，主要包括下列的成份：聚胺酯丙烯酸 醋寡聚物(urethane (meth)acrylate oligomer)、環氧系丙烯酸預聚物(Epoxy acrylate prepolymer)、丙烯聚胺酯㈣yl urethane)、接著促進劑(如丙烯酸 磷酸酯(acrylate phosphate)化合物）、稀釋劑(如丙烯酸酯單體(acryiate monomer))、| 外線硬化起始劑(uitravi〇iet cUringagent)、以及粉體(fjuer) 而依據本發明之另一可行的較佳實施例，是在前揭框膠組成物的成 1297697 、l h巾許的熱起始劑；經紫外線硬化加上高溫烘烤後的玻璃密著強 度比只有單純以紫外光硬化後的玻璃接著強度增加10 倍以上。 有關本發明的較佳實施例與技術崎，舰合圖式說明如下： 【實施方式】 適用於液晶滴下法的液晶面板框膠(ODF膠)在整個液晶面板的製程 中’-般會先以料光進行初始硬化，使其可承受製財面板移動所需 要的強度，之後再經過高溫烘烤製程使其熟成，使〇DF膠對液晶面板所 使用的氧化銦錫導電玻璃(IT〇 glass)的接著性提高，並能在短時間之内完 成最終的硬化，以縮短製造的時間。由於ODF膠在生膠狀態即與液晶有 鲁 直接接觸’會影響液晶的比阻抗值變化。因此在配方選擇上，必須要使 用對液晶分子造成最低影響的結構著手，最好是選擇大分子及移動性較 低的原料為考量，並選擇純度較高的紫外光硬化原料。除此以外，搭配 比阻抗$測儀進行原料的篩選，鑑於原料的純度對液晶的影響至鉅，因 此所採用的原料在未硬化前的比阻抗值須低於漏電流1〇〇〇pA以下，且 對液晶的比阻抗變化值須低於8%。 〇DF膠的成份組成主要為下列幾種成份所摻合：寡聚物、單體、 起始劑、粉體添加物、其它添加物等。主要含有聚胺酯（甲基)丙烯酸酯 寡聚物、環氧系丙烯酸預聚物、丙烯聚胺酯、丙烯酸構酸酯化合物、紫 g 外線硬化起始劑、以及粉體(filler)。 依據本發明所揭露之適用於以液晶滴下法(〇ne Drop Fill，ODF)的框 膠組成物’其包含有下列的成份.⑴聚胺g旨丙烯酸醋寡聚物(urethane (meth) acrylate oligomer)、（2)環氧系丙烯酸預聚物(Epoxy acryiate prepolymer)、（3)丙烯聚胺S旨(allyl urethane)、（4)接著促進劑(如丙烯酸填 酸酯(acrylate phosphate)化合物）、（5)稀釋劑(如丙烯酸酯單體(acryiate monomer))、⑹紫外線硬化起始劑(ultraviolet curing agent)、以及⑺粉體 券聚物種類大致上包括有·方香族聚氨g旨寡聚物(aromatic urethane acrylate)，脂肪族聚氨酯寡聚物(aliphatic urethane acrylate)，聚碳酸氨基 甲酸乙酯寡聚物(polycarbonated urethane acrylate)，環氧系丙烯酸酯 1297697 (epoxy acrylate) ’聚醚丙烯酸酯(p〇iyether acryiate)，聚酯丙烯酸酉旨 (polyesteracrylate)，矽酮丙烯酸酯(siliconeacrylate)形態等等。 由於寡聚物(oligomer)是框膠的主體，而高分子量的原料其移動性較 低，因此對液晶的影響也相對減少，故依據本發明的較佳實施例，寡聚 物以選擇分子量(Mw)超過1〇〇〇的商業化商品為主，使用上可搭配聚胺 酯丙烯酸酯及環氧系丙烯酸來得到最佳的物性。 除了寡聚物外，本發明的較佳實施例還添加丙烯聚胺酯來提高反應 速率’由於丙烯聚胺酯具有高反應速率、柔軟性等，可提高〇〇17膠對紫 外線的光感度且不會犧牲對玻璃的密著性，一般對固化速度有較高要求 者，宜選用多官能的丙烯酸酯，因此常用的丙烯聚胺酯以兩個官能機以 上為主；本發明的較佳實施例還添加有接著促進劑以提高對玻璃的結著 強度，其以高分子型的丙烯酸磷酸酯及高分子型的偶合劑為佳，但因接 著促進劑對液晶的比阻抗值影響較大，添加量須低於1〇%以下。 其中的紫外線起始劑宜採用高純度、高分子且長波長的起始劑，搭 配一種以上的起始劑來增加硬化速度及效率。至於粉體的選擇，以分散 性、粉體大小及熱膨脹收縮率低為選擇依據，可選用的粉體包含：硫化 鋇（barium sulphate)、碳酸鋇（barium carbonate)、碳酸銷（strontium carbonate)、一氧化鈦(titanium oxide)、石英粉(quartz powder)、石夕酸#5 (silicate)、碳酸約、矽酸銘、矽酸镁、氧化鋁、氧化鎮、氧化鈣、高領土 (clay)、二氧化石夕(silica)、滑石粉(Talc)、氮化鋁、氮化侧等等，並根據操 作黏度及使用性來選擇粉體的種類及添加比例。而依據本發明的較佳實 施例，黏度經由Brookfield LV型號黏度計量測，在25t：下黏度分布在 20萬到50萬mPa.s(cps) ’觸變值低^於^2%。 有關本發明之框膠組成物的成分，以下揭示幾種較佳實施例如下「 表1」所示’其中各個組成原料係以其所佔的重量百分比(斯％)表示，其 中的貫施例四中更添加有少量的熱硬化起始劑。 1297697 表1本發明之框膠組成物的四種較佳實施例 實施例一 實施例二 實施例三 實施例四 聚胺酯丙烯酸脂 25 26 24 28 環氣系丙嫦酸預聚物 24 24 24 24 丙烯聚胺酯 16 10 10 10 丙烯酸填酸酯 6 10 6 10 丙烯酸酯單體 (acrylate monomer) 9 10 16 10 紫外線硬化起始劑 5 5 5 5 熱起始劑 0 0 0 6 粉體Α(1μπι以下） 15 0 15 7 粉體 Β(0.1μιη) 0 15 0 0 總重量百分比(wt%) 100 100 100 100
為了驗證本發明上列所揭示之各個實施例之組成物的功效，接著將 所有的原料經過混練均勻所獲得的ODF框膠，以下列的數種a，B，C，D量測 方法進行量測，各量測方法詳如後述；其中經A法及B法量測其對液晶 的比阻抗變化值須低於8%才可使用。QDF框膠經紫外線曝光3000毫焦 耳/平方公分再加上高溫1〇〇〜130°C烘烤1小時後，其材料的重量損失率經 由熱重知失儀里測’在120 C的重量損失須低於2 %。而上述四種實施例之 組成物的量測結果則如下「表2」所示。 [A量測法] 將〇·4克的ODF框膠放進玻璃瓶内，然後再加入2克液晶(默克， Merck)於玻璃瓶内，放入13〇°c的烘箱烘烤2小時。從玻璃瓶内取出i毫 升液，置入量測電極内，利用KETHLEY超高阻抗量測儀，型號為6517八 進行量測液態電極内的液晶比阻抗值與漏電流值。 [B量測法] 將0.4克的〇DF框膠放進玻璃瓶内，利用紫外光燈(ultravi〇let lamp) ，型號為Opax，強度：400瓦(W)，照度(intensity) : 1〇〇毫瓦/平方公分 1297697 % c * (mw/cm2)照射玻璃内的ODF框膠；照射能量(irradiance)約3000毫焦耳/ 平方公分（mJ/cm2)。再加入2克液晶(默克)於玻璃瓶内，放入130°C的烘 箱烘烤20小時，之後從玻璃瓶内取出1毫升液晶置入電極内，利用 KETHLEY6517A量測液態電極内液晶比阻抗值與漏電流值。 [C量測法] 將ODF框膠塗於鐵弗龍板（Teflon)上，利用紫外線燈(〇pax 400瓦 ’照度100毫瓦/平方公分)照射ODF框膠，照射能量約3000毫焦耳/平方公 分’然後以120°C烘烤一小時後。取出完全硬化的液晶滴下法框膠1〇毫克 進行熱重損失分析。 ^ [D量測法] 為強力接著測試法，將ODF框膠滴於玻璃試片上，玻璃試片以十字 的方式交錯。樣品如「第1圖」所示，其中以本發明之較佳實施例混練而 成的ODF框膠1〇係被壓合於一上玻璃試片2〇(1英吋X 2英吋)和一下玻璃試 片30之間’而〇df框膠1〇的直徑約為2〜5公分(cm)。再以紫外線(〇pax 4〇〇 瓦’照度：100毫瓦/平方公分)進行3000毫焦耳/平方公分照射；另一樣 如除了進行紫外線(〇pax 4〇〇瓦，照度：卿毫瓦/平方公分)照射3議毫焦 平方公分外再加上120。〇熱烤一個小時。利用張力測試(tensiletest)(見「 第2圖」）的方式，分別依「第2圖」中箭頭所指示的方向對上玻璃試片2〇 • 與下玻璃試片3〇施力，即可得到玻璃的正向接著力(單位：公斤/平方公分） 泰2本發明之四—較佳實施例之框夢組成物的量測結果 實施例一 實施例- ，力乂柳的I; 實施例三 實施例四 黏度(cps) 330,000 400,000 450,000 200,000 液晶漏電流(pA):A法 <100 <100_ <100 158 液晶比阻抗(Ωχιη):Α法* 6.18el3 2.49el3 5.12el3 2.74el3 液晶比阻抗(Ω.αη):Β法 1.58el3 U8el3 1.67el3 2.47el3 玻璃接著力 (紫外線固化後)(Kg/ cm2) 1.1 1.4 2.0 1.0 玻璃接著力(紫外線照射後 與熱固化)(Kg/cm2) 14 15 21 10 1297697 * h 重量損失量測(150°C) 1.5 1.2 0.5 1.2 130°C高溫烘烤2個小時是 否完全固化 No No Yes No * ： Blank LC ： 8.70ΐ3(Ωχηι) 經由上述的數種測試方法可以發現，依據本發明所揭露的框膠，經 由[Α量測法]可以發現未硬化之封膠(uncured ODF seal)影響液晶比阻抗的 變化值小於8 %。而經由[B測量法]可以發現已硬化的框膠(curecj 〇DF seal) 影響液晶比阻抗變化值亦小於8 %。再以[C測量法]的結果可以發現在先以 紫外線照射，然後經過1小時的烘烤之後，以熱重分析儀(Thermal Gravity Analyzer，TGA)可以測出框膠的重量損失率低於2%。而以ρ量測法]的結 •果可以發現娜在經過紫外線硬化以及高溫烘烤後的玻璃密著強度比只 有單純以紫外光硬化後的玻璃接著強度增加1〇倍以上。 曰综合上述的較佳實施例說明，可以瞭解本發明所揭露之適用於以液 產液晶顯示器元件的娜組成物，至少具有下列的幾項功效： ·=強:始劑成分仍然可以達到與目前商業用液晶滴下法封膠-樣 ^魏錢躺驗料诚生污染，林錢g的魏特性造成
雖然本發明已由較佳實施例揭露如上，铁 =的可行實_，對雜何《此-賴之技^^限定本發明之 精神和範圍内，而所作些許之更動句_^者’在不脫離本發明之 ’因此本發明之倾範 ☆ 自知錢本發明之技術範疇 圍田視後附之申請專利範圍所狀者為準。 1297697 【圖式簡單說明】 第1圖，係為D量測法的樣品構造圖。 第2圖，係為D量測法的測試方式說明圖。 【主要元件符號說明】 10....................................ODF框膠 20....................................上玻璃試片 30....................................下玻璃試片
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