用于顯示應用的液體光學透明粘合劑的最新進展

摘要：液體光學透明粘合劑（LOCA）用于在顯示部件如蓋板玻璃（cover lens）、觸控傳感器和LCD模塊中連接各個組件，還用于貼合TFT-LCD偏光片中的薄膜基板。本文將對用于觸摸屏和LCD部件的最新LOCA技術進行全面的概述，包括材料、應用過程和性能。還將介紹TFT-LCD偏光片技術的最近發展趨勢，以及漢高公司的具有超低粘度和優異性能、應用于下一代偏光板的新LOCA產品。

關鍵詞：光學透明；粘合劑；觸摸屏；LCD；偏光片

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.4.015

用于顯示應用的LOCA

對于帶有觸控功能的顯示器，在LCD和蓋板玻璃之間包括一個觸控傳感器(主要帶ITO圖案的玻璃)。觸控傳感器技術主要包括電容式和電阻式觸摸[1]。傳統的電容式觸摸屏由使用光學透明粘合帶(OCA帶)連接的兩層ITO層組成，LCD通常與蓋板玻璃或觸控傳感器通過在邊緣使用雙面膠帶連接，在其中留出空隙。由于表面的光反射，該空隙的存在將影響顯示的對比度。使用折射率(RI)匹配的粘合劑填充該空隙將大大降低光反射，增強對比度，改善最終用戶的觀看體驗。OCA有很多缺點和局限性：難以返工，要求模切(以適應不同的顯示尺寸)，在不平表面的填隙效果差等。液體透明粘結劑(LOCA)正在成為一個非常有吸引力的解決方案，以解決下一代顯示應用。它可以克服OCA所有的上述缺點，并為加工和性能提供額外好處。

LOCA技術

光固化LOCA

漢高LOCA基于光固化丙烯酸酯或有機硅化學。基于丙烯酸酯的LOCA(如樂泰3195、3196和3195LV)提供快速紫外或LED固化，以及優異的光學性能，包括高透光率>99%、低霧度(<1%)、可靠性測試前后低變黃(b*<1)。傳統的可靠性測試包括高溫/高濕度老化、熱老化、冷老化、熱循環/沖擊、所需的RI(1.47-1.52)以及對各種基板的良好附著力。由于其極低的硬度和彈性模量，3196和3195LV可以大大提高顯示模塊的耐沖擊性，而不在LCD中引入斑點(mura)。3195LV具有較低的粘度，從而可以提高循環時間，特別是中大尺寸面板。

陰影固化LOCA

紫外光固化粘合劑具有內在缺點，即需要直接暴露于光源以引發固化。曾經嘗試過幾種方法來規避這個問題。這些方法有二次加熱、濕氣固化以及添加填料(稱為UV鏡)，所述填料反射紫外線并通過樹脂“反彈”紫外線能量[2]。

在顯示器中，有很多的陰影區域，包括蓋板玻璃上油墨下面的區域，或ITO基板上柔性印刷電路(FPC)下面的區域等。

漢高已經開發了兩種技術來應對這一挑戰。第一個是UV熱雙固化丙烯酸酯化學，其可以通過暴露于紫外線光或熱而固化。可視區域內的粘合劑經紫外/可見光而固化，陰影下的粘合劑通過加熱(一般為80℃下1-2個小時)而固化。例如，漢高的雙固化LOCA樂泰3192可以經總能量為3000mJ/cm2的UVA而固化，也可以在陰影區域下，在80℃下1小時而完全固化。漢高現在還可以提供60℃加熱固化的UV熱解決方案。

應對陰影固化的第二個方法是紫外光-潮氣技術。漢高公司的專利有機硅技術可以提供可視區域內的紫外光固化和陰影區域內的潮氣固化[3，4]。與紫外光-熱技術相比，這種技術的優點包括室溫固化(無需加熱)、常溫下貯存、超低的固化收縮率(<1%)以及較高的耐溫性。由于其在惡劣老化條件下的出色光學特性，該產品是用于汽車、軍事和航空航天應用的顯示設備的明智選擇。

與真空部件的相容性

使用LOCA裝配顯示模塊的過程有兩種類型：室溫和真空。在真空裝配中，粘接過程中所用LOCA將暴露于高真空下。如果粘合劑在真空下重量損失較大，將需要更長的時間以達到所需的真空度，且由于某些成分的損失，將難以控制最終的粘合劑粘合層和粘接性能一致性。因此，在真空裝配過程中保持盡可能低的重量損失是非常重要的。漢高的LOCA產品設計具有低重量損失。圖1顯示了樂泰3195在三種真空水平下與兩種其他市售LOCA產品的重量損失比較。

偏光片貼合粘合劑

偏光片是構成各TFT-LCD設備的部件。偏光片是一個調節透光度的多層光學薄膜。一個TFT-LCD面板在LCD模塊的每一側包含偏光片。一般情況下，碘摻雜的聚乙烯醇(PVA)薄膜是整個疊層中唯一的功能膜，且夾在兩個常由TAC(三醋酸纖維素)制成的保護膜(圖2)之間。目前，水基(WB)粘合劑用于貼合兩個TAC膜之間的PVA。由于TAC膜具有優良的水滲透性，TAC與PVA之間的粘合劑中的水可以在干燥過程中通過TAC膜而蒸發。

最近，偏光片制造商一直在努力從TAC膜中探索一些新的高性能光學薄膜，如COP(環烯烴聚合物)，以及低成本膜，如PMMA和PET膜。并非所有這些膜是與現有的WB粘合劑相容的，因此，偏光片制造商正在為該應用尋找UV固化粘合劑。與WB粘合劑相比，UV粘合劑可以提供許多優點，包括固化速度快，節能(消除水基粘合劑干燥所需的熱量)，以及由于UV粘合劑的內在良好耐水性而具有更好的可靠性。

漢高已經為偏光片貼合應用開發了一系列超低粘度LOCA，基于三種不同的化學：環氧樹脂、丙烯酸酯和有機硅。所有這些開發的產品，可以完全由UV光而固化，具有良好的各種基板上的粘合強度、良好的耐水性以及高可靠性。下表顯示了這些粘合劑的典型特性。由于這些粘合劑的粘度非常接近現有的WB粘合劑，因而對現有生產線的影響非常小。唯一需要的變化可能是用UV或LED烤箱(用于固化UV粘合劑)取代現有的熱烘干爐。

結論

與OCA帶相比，LOCA具有諸多優點，正在成為一個非常有吸引力的用于裝配顯示模塊的解決方案。漢高提供了許多獨特的技術，且擁有適用于顯示模塊裝配和LCD偏光片貼合的廣泛LOCA產品組合。

參考文獻

[1] Tony Gray， Larry Mozdzyn. Projected Capacitive Touch Technology[DB/OL].http://www.ocularlcd.com/library/papers/ pcap_touch_technology.pdf

[2] G. W. Ruler.填料提高UV粘合劑的陰影固化[J].粘合劑與密封膠工業，2001-04-01

[3] 漢高樂泰公司.具有改善的表面粘性的UV-潮氣雙固化有機硅保形涂層組合物[P].美國專利US5516812，1996

[4] 漢高樂泰公司.具有改善的固化深度的UV/潮氣雙固化有機硅封裝化合物[P].美國專利US6627672，2003