CN103149739A - 取向膜制备方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域，具体涉及一种取向膜制备方法及系统。该取向膜制备方法包括步骤：在基板上涂布取向膜溶液以及固化涂布完成后的取向膜溶液。其中，在涂布取向膜溶液的过程中，加热所述取向膜溶液。本发明的一种取向膜制备方法，由于在涂布取向膜溶液的过程中，对取向膜溶液进行了加热，使取向膜溶液中的部分溶剂得到挥发，增大了取向膜溶液的粘度，减少了取向膜溶液的表面张力，从而使边沿区域与中间区域的取向膜溶液的干燥固化速度差异大大缩小，使形成的取向膜尽可能的均匀，因而减小了Halo区的宽度。通过本发明的取向膜制备方法能够减小液晶显示面板的非显示区域，为窄边框产品的设计及生产提供技术支持。

Description

取向膜制备方法及系统

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，具体涉及一种取向膜制备方法及系统。

背景技术

在液晶显示面板的制作工艺中，需要先在阵列基板和彩膜基板上形成一层均匀的取向膜，才能使液晶分子沿着一定的方向排列，从而得到亮度均匀、对比度高和响应迅速的液晶显示面板。例如，如图1中所示的液晶显示面板包括相对设置的阵列基板2以及彩膜基板3，在阵列基板2与彩膜基板3形成的液晶盒内填充有液晶，为了使显示区域的液晶分子沿着一定的方向排列，在阵列基板2以及彩膜基板3上分别涂布取向膜溶液，形成取向膜1，阵列基板2与彩膜基板3之间通过封框胶6连接固定。

取向膜溶液是由固体（主要为聚酰亚胺，含量一般为3%～7%）和溶剂组成，在取向膜溶液涂布完成后（涂布时间30s左右），首先在100℃-150℃环境中进行1min左右的预固化，然后在200℃-250℃进行20min左右的主固化，以去除溶剂，形成取向膜。

目前在液晶显示面板制造行业内应用较成熟较广泛的涂布取向膜溶液的方式主要有两种，一种是使用取向膜印刷版进行转印的方式，印刷版转印通常是将印刷版固定在一根圆辊上，将取向膜溶液滴到印刷版上的凹槽内，再通过圆辊的不断转动将凹槽内的取向膜溶液转印到基板上，在转印的过程中还会使用另外一根圆辊或刮板使得取向膜溶液能够均匀转印；另一种是喷墨式印刷方式，喷墨式印刷方式不需要制作印刷版，直接将图形输入电脑中，通过一组喷头将取向膜溶液均匀喷洒到基板上，这种方式使得设备构造简单化，大大节约了成本。相比于转印的方式，喷墨式印刷方式具有不需要使用取向膜印刷版，设备占地面积小等优点，但是喷墨式印刷方式形成的Halo（光环）区普遍相对较宽。印刷版转印方式形成Halo区的机理如图2所示，从S11到S14示出了随着时间的延长，涂布在基板表面的取向膜溶液的变化，其中1A区域为Halo区；喷墨式印刷方式形成Halo区的机理如图3所示，从S12到S24示出了随着时间的延长，涂布在基板表面的取向膜溶液变化，其中1B区域为Halo区。

Halo区形成的主要原因是：取向膜溶液的液相界面与外界气相界面之间存在一个表面张力，在表面张力的作用下，取向膜溶液的边沿形成一个弧面，这样造成边沿区域的干燥固化速度会比中间区域快；边沿区域的干燥固化速度快，又不断的有中间区域的取向膜溶液流入边沿区域，继续进行干燥固化，导致取向膜的边沿区域形成一个厚度不均匀区域，即为Halo区。

由于液体粘度与表面张力成反比，液体粘度越小，其表面张力越大，边沿区域与中间区域取向膜溶液的干燥固化速度差异也越大，从而Halo区也越大；反之亦然。而在喷墨式印刷方式中，由于喷头的限制，只能使用粘度相对较低的取向膜溶液（固含量一般低于4%），因此形成的Halo区普遍较宽。现有技术中，以目前一般的工艺水平，转印方式形成的Halo区为0.3mm左右，而喷墨印刷方式形成的Halo区则为2mm左右。

上述Halo区如果出现在液晶显示面板的显示区域内，由于在Halo区的液晶分子不能正常取向，会导致液晶面板的画质受到影响。因此，要保证Halo区不进入有效显示区域，即取向膜的边沿到有效显示区域的距离通常要大于Halo区宽度。而且目前，无论是大尺寸的液晶电视，还是小尺寸的移动手持设备，都有在各自尺寸级别上，尽量增大显示区域，减小非显示区域的需求，即通常所说的窄边框产品。液晶显示器要减小非显示区域，其中一个重要的努力方向就是，减小取向膜的边沿到有效显示区域的距离，即需要减小Halo区的宽度。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种能够减小取向膜Halo区宽度的取向膜制备方法及系统，从而减小液晶显示面板的非显示区域，为窄边框产品的生产提供技术支持。

（二）技术方案

本发明技术方案如下：

一种取向膜制备方法，包括步骤：在基板上涂布取向膜溶液以及固化涂布完成后的取向膜溶液；

涂布取向膜溶液的过程中，加热所述取向膜溶液。

优选的，通过喷墨印刷的方式在基板上涂布取向膜溶液。

优选的，所述取向膜溶液中包括混合溶剂，加热所述取向膜溶液的温度高于所述混合溶剂中沸点最低的溶剂的沸点，且不高于所述混合溶剂中沸点最高的溶剂的沸点。

优选的，所述混合溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、丁基溶纤剂以及二丙二醇甲醚；加热所述取向膜溶液的温度高于丁基溶纤剂的沸点，且低于二丙二醇甲醚的沸点。

优选的，加热所述取向膜溶液的温度范围为175℃-185℃。

优选的，涂布取向膜溶液的过程中，通过加热基板，加热所述取向膜溶液。

优选的，涂布取向膜溶液的过程中，通过加热取向膜制备系统的腔体，加热所述取向膜溶液。

优选的，在真空负压环境下，加热所述取向膜溶液。

优选的，加热所述取向膜溶液的方式为红外加热、电阻加热或者微波加热。

本发明还提供了一种实现上述方法的取向膜制备系统：

一种取向膜制备系统，包括：喷墨印刷机构以及加热机构；所述喷墨印刷机构用于在基板上涂布取向膜溶液；所述加热机构用于在喷墨印刷机构在基板上涂布取向膜溶液的过程中，加热所述取向膜溶液。

优选的，所述取向膜制备系统还包括抽真空机构以及容置所述基板和取向膜溶液的腔体，所述抽真空机构用于对所述腔体进行抽真空。

（三）有益效果

本发明的一种取向膜制备方法，由于在涂布取向膜溶液的过程中，对取向膜溶液进行了加热，使取向膜溶液中的部分溶剂得到挥发，增大了取向膜溶液的粘度，减少了取向膜溶液的表面张力，从而使边沿区域与中间区域的取向膜溶液的干燥固化速度差异大大缩小，使形成的取向膜尽可能的均匀，因而减小了Halo区的宽度。通过本发明的取向膜制备方法能够减小液晶显示面板的非显示区域，为窄边框产品的设计及生产提供技术支持。

附图说明

图1是现有技术中液晶显示面板的结构示意图；

图2是印刷版转印方式形成Halo区机理的示意图；

图3是喷墨式印刷方式形成Halo区机理的示意图；

图4是现有技术中一种取向膜制备系统的结构示意图；

图5是本发明的一种取向膜制备系统的结构示意图。

图中：1：取向膜；2：阵列基板；3：彩膜基板；6：封框胶；7：喷墨印刷机构；8：加热机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

通常取向膜的制备步骤为：首先在基板的表面涂布取向膜溶液，涂布时间约30s左右，涂布完成后，在100℃-150℃的环境中进行1min左右的预固化，然后在200℃-250℃的环境中进行20min左右的主固化，去除取向膜溶液中的溶剂，形成取向膜。本发明的主要改进之处在于，在涂布取向膜溶液的过程中，对取向膜溶液进行加热，使其中的部分溶剂挥发，从而增大取向膜溶液的粘度，减少取向膜溶液的表面张力，使边沿区域与中间区域的取向膜溶液的干燥固化速度差异大大缩小，这样形成的取向膜更加均匀，因而减小了Halo区的宽度，减小了液晶显示面板周边的非显示区域的宽度，更有利于制备窄边框产品。

其中，在基板上涂布取向膜溶液的过程，一般为单层涂布，即涂布一遍即可，当然也可以多层涂覆，视实际需要而定，而在涂布取向膜溶液的整个过程中，都需要不间断的对取向膜溶液进行加热，而且加热的温度保持恒定，保证取向膜溶液受热均匀，固化的取向膜质量较好。

本实施例中以通过喷墨印刷的方式在基板上涂布取向膜溶液为例进行说明；本实施例中的取向膜溶液中溶剂主要包括N-甲基吡咯烷酮（NMP）、γ-丁内酯（γ-BL）、丁基溶纤剂（BC）以及二丙二醇甲醚（DPM），其沸点分别为202℃、206℃、171℃以及190℃。

为了加快溶剂挥发的速度，加热取向膜溶液的温度最好高于混合溶剂中沸点最低的溶剂的沸点，同时，为了不影响后续的固化效果，加热取向膜溶液的温度应不高于混合溶剂中沸点最高的溶剂的沸点。在本实施例中，加热取向膜溶液的温度高于丁基溶纤剂（BC）的沸点即171℃，低于二丙二醇甲醚（DPM）的沸点即190℃；这是因为N-甲基吡咯烷酮（NMP）能够提高印刷的直线性，具有进一步的减小Halo区宽度的效果，因此加热温度一般不高于N-甲基吡咯烷酮（NMP）的沸点。实际操作中，加热取向膜溶液的温度控制在175℃-185℃即可，可以通过温控部件，如热敏开关，当温度高于185℃时，暂时停止加热，温度低于175℃时，提高加热效率的方式，保持温度在该范围内恒定；加热过程伴随整个取向膜溶液涂布过程，以保证加热效果。

上述加热取向膜溶液可以通过加热基板实现，也可以通过加热取向膜制备系统的腔体实现；加热取向膜制备系统的腔体相比于加热基板而言，可以使热量分布的更均匀，加热效果更好，并且加热在取向膜溶液离开喷墨印刷机构喷头的同时即开始进行，但是，其热能利用率较低，并且对取向膜制备系统整体的耐热要求也较高。加热取向膜溶液的方式可以为红外加热、电阻加热、微波加热或者其他任何有效的加热方式，可以采用其中的一种加热方式，也可以两种或两种以上加热方式同时进行。

需要说明的是对于以加热基板的方式对取向膜溶液进行加热，优选为电阻加热，热能利用率较高；对于加热取向膜制备系统的腔体的方式对取向膜溶液进行加热，优选为红外加热和微波加热，其中加热器优选置于取向膜制备系统的腔体内部，以更高效的利用热能。

为了加快取向膜溶液中溶剂的挥发，优选在真空负压环境下加热取向膜溶液，同时，真空负压环境能够减少鼓包等不良的产生。

需要说明的是，上述取向膜制备方法不仅仅可以应用在喷墨式印刷方式中；在应用于转印方式时，虽然其取向膜溶液的固含量通常较高，上述取向膜制备方法减小Halo区宽度可能不如应用于喷墨式印刷方式中时减小Halo区宽度的效果显著，但是同样可以缩小边沿区域与中间区域的取向膜溶液的干燥固化速度差异性，因此也可以提高Halo区宽度控制的精度。

实施例二

本发明还提供了一种实现实施例一中所述方法的取向膜制备系统，如图5所示；相比现有技术中的取向膜制备系统（如图4所示），包括喷墨印刷机构7，用于在基板上涂布取向膜溶液，还包括在喷墨印刷机构涂布取向膜溶液的过程中，全程加热取向膜溶液的加热机构8。该加热机构8可以为用于加热基板的装置，或者为用于加热该取向膜制备系统整个腔体的装置；加热机构8可以为红外加热装置、电阻加热装置、微波加热装置或者其他任何有效的加热装置，可以为单一的加热装置，也可以为两种或两种以上的加热装置的组合，可以为直接接触基板对取向膜溶液进行加热，如电阻加热，或者为置于取向膜制备系统腔体内部或者外部的方式对取向膜溶液进行加热。对于以上加热装置的选择以及位置的选择，本发明均不做限定，只要能起到加热取向膜溶液的效果即可。当然，加热方式优选为能实现均匀加热的方式，如对基板加热时，需要对整个基板进行均匀加热，优选为电阻加热；对腔体进行加热时，需要对整个腔体进行均匀加热，优选为红外加热和/或微波加热。

为了加快取向膜溶液中溶剂的挥发，取向膜制备系统还包括抽真空机构以及容置所述基板和取向膜溶液的腔体（图中未示出），该抽真空机构可以为所述腔体内部的一部分，如设置于所述腔体顶部的一个或多个真空泵，也可以为通过所述腔体的一个或多个孔道连到外部的抽真空机构。所述抽真空机构用于对所述腔体进行抽真空，通过抽真空，在容置所述基板和取向膜溶液的腔体形成真空负压环境，加快溶剂挥发，提高取向膜溶液的粘度，从而降低取向膜溶液固化过程中的不均匀性。通过本发明的取向膜制备系统形成的Halo区1C相比于现有技术中取向膜制备系统形成的Halo区1B，宽度明显得到了缩减，形成的液晶显示面板周边非显示区域减小，更利用形成窄边框产品。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。

Claims (11)

1.一种取向膜制备方法，包括步骤：在基板上涂布取向膜溶液以及固化涂布完成后的取向膜溶液；

其特征在于，涂布取向膜溶液的过程中，加热所述取向膜溶液。

2.根据权利要求1所述的取向膜制备方法，其特征在于，通过喷墨印刷的方式在基板上涂布取向膜溶液。

3.根据权利要求1或2所述的取向膜制备方法，其特征在于，所述取向膜溶液中包括混合溶剂，加热所述取向膜溶液的温度高于所述混合溶剂中沸点最低的溶剂的沸点，且不高于所述混合溶剂中沸点最高的溶剂的沸点。

4.根据权利要求3所述的取向膜制备方法，其特征在于，所述混合溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、丁基溶纤剂以及二丙二醇甲醚；加热所述取向膜溶液的温度高于丁基溶纤剂的沸点，且低于二丙二醇甲醚的沸点。

5.根据权利要求4所述的取向膜制备方法，其特征在于，加热所述取向膜溶液的温度范围为175℃-185℃。

6.根据权利要求3所述的取向膜制备方法，其特征在于，涂布取向膜溶液的过程中，通过加热基板，加热所述取向膜溶液。

7.根据权利要求3所述的取向膜制备方法，其特征在于，涂布取向膜溶液的过程中，通过加热取向膜制备系统的腔体，加热所述取向膜溶液。

8.根据权利要求6或7所述的取向膜制备方法，其特征在于，加热所述取向膜溶液的方式为红外加热、电阻加热或者微波加热。

9.根据权利要求8所述的取向膜制备方法，其特征在于，在真空负压环境下，加热所述取向膜溶液。

10.一种取向膜制备系统，其特征在于，包括：喷墨印刷机构以及加热机构；所述喷墨印刷机构用于在基板上涂布取向膜溶液；所述加热机构用于在喷墨印刷机构在基板上涂布取向膜溶液的过程中，加热所述取向膜溶液。

11.根据权利要求10所述的取向膜制备系统，其特征在于，所述取向膜制备系统还包括抽真空机构以及容置所述基板和取向膜溶液的腔体，所述抽真空机构用于对所述腔体进行抽真空。

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