CN104409332A - 一种在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法，通过采用线棒涂布法直接将高粘度的光刻胶溶液涂布在疏水绝缘层表面，并通过真空加热这种特殊的热处理方法，同时，对升温程序进行严格控制，得到的光刻胶涂层粘附性好，在之后的显影过程中涂层也不会出现起皮、脱离等粘附性差的现象，具有很好的光刻工艺质量。本发明可用于电润湿显示、微流控芯片等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法。
背景技术
疏水绝缘材料广泛用于电润湿显示、微流控芯片等领域，其中电润湿显示技术作为一种新型的平板显示技术，具有响应时间短、色彩丰富、广视角和功耗低等优点，在未来的显示行业中，具有非常广阔的应用市场。电润湿显示器件的一个关键制备工艺就是在疏水绝缘层表面上制作亲水的微阵列显示单元。每个显示单元是由经过光刻工艺形成的围堰，并在围堰中填充油墨后封装所形成的像素格，目前围成像素格的材料主要是用光刻胶材料。
但由于疏水绝缘材料表面表面能低，光刻胶很难直接粘附在它的表面上，目前主要的解决方法是：（1）通过等离子体或紫外臭氧处理疏水材料表面使其变成亲水，但这无形中就增加了改性和热回流工艺，而且很难保证处理后的疏水材料表面疏水能力能够完全恢复，这不仅提高了工艺复杂度和成本，同时也影响了电润湿显示器件的工作性能。（2）另外一种方法是先在绝缘层上用电子束蒸发镀膜形成一层二氧化硅或金膜作为牺牲层，然后再旋涂上光刻胶，最后把牺牲层蚀刻掉，这种方法虽然获得较好的效果，但需要工艺成本很高，效率低，不适用于大面积和产业化生产。
当然也有人尝试采用高粘度的光刻胶直接在疏水表面上甩胶的方法，但由于目前常规的涂布光刻胶的工艺是通过热风或光辐射等快速加热方式旋涂光刻胶，这种方式适用范围小，成功率比较低，很难保证大面积的完全涂覆；进一步地热均匀性很难控制，旋涂过程中涂层会出现不同程度的收缩，而且即使涂覆完整后还是非常容易出现涂层收缩或者脱离等现象，所得的涂层粘附性和均匀性比较差。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种在疏水绝缘层表面采用线棒涂布法直接涂布高粘度光刻胶的方法，并进行加热工艺的改进，从而提高了光刻胶的粘附性，同时，所需光刻胶量较少，操作简单，节省了原材料，不需要昂贵的设备，可涂布面积大，适合用于产业化生产。
本发明解决其技术问题的解决方案是：提供一种在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法，包括以下步骤：
在清洗好的基材上设置疏水绝缘层；
在疏水绝缘层表面采用线棒涂布法直接涂布粘度为104-105 cSt光刻胶溶液，得到具有光刻胶涂层的样片；
对样片进行前烘；所述前烘是将样片置于真空度 ≤ 0.5 bar的环境中，从室温逐步升温至70-100℃，升温速度为1-10 ℃/min，然后保温5-10 min，进行烘烤。
进一步地，所述的基材为硅片、ITO玻璃、TFT玻璃或PET片；更进一步地，所述的基材为ITO玻璃。
进一步地，所述疏水绝缘层通过旋涂/印刷涂布和烘烤工艺设置疏水绝缘层。
进一步地，所述疏水绝缘层的接触角为90-150°；更进一步地，所述疏水绝缘层的接触角为115°。
进一步地，所述线棒涂布的涂布速度为1-5 cm/s。
进一步地，所述光刻胶涂层的厚度为5-50 μm。
本发明的有益效果是：本发明通过采用线棒涂布法直接将高粘度（104 - 105 cSt）的光刻胶溶液涂布在疏水绝缘层表面，并通过真空加热这种特殊的热处理方法，既去除了光刻胶涂层与疏水绝缘层、疏水绝缘层与基材之间的空气，又能在材料之间产生真空力，通过分子间范德华力等增加光刻胶涂层与疏水绝缘层、疏水绝缘层与基材之间的粘附性；同时，对升温程序进行严格控制。得到的光刻胶涂层完整、不起皮，粘附性好，在之后的显影过程中涂层也不会出现起皮、脱离等粘附性差的现象，具有很好的光刻工艺质量。
进一步地，本发明的工艺简单，不像等离子体与紫外臭氧处理等传统的制备方法需要对疏水绝缘层进行表面改性、热回流恢复疏水性等复杂的工艺，保证了疏水绝缘层初始的疏水特性，延长了器件的寿命。同时克服了热风或光辐射直接甩胶带来难控制、不均匀、粘附性差等问题，以及电子束镀一层牺牲层工艺成本高和难产业化问题。
进一步地，线棒涂布法所用的光刻胶量较少，操作简单，不需要昂贵的设备，可涂布面积大，适用于产业化生产。
本发明可用于电润湿显示、微流控芯片等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明实施例提供的光刻胶涂布方法的工艺流程图；
图2是本发明实施例提供的在疏水绝缘层材料表面上直接进行线棒涂布的过程示意图；
图3是本发明实施例提供的光刻胶刚涂布完后的涂布效果图；
图4是本发明实施例提供的低真空度下前烘后的效果图；
图5是本发明实施例提供的光刻工艺后的显示阵列效果图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
图1是本发明实施例提供的光刻胶涂布方法的工艺流程图。
步骤S100，在清洗好的基材1上设置疏水绝缘层2。
所述的基材1为常用于电润湿显示支撑板、微流控芯片等的基材，优选为，硅片、ITO玻璃、TFT玻璃或PET片；进一步优选地，为ITO玻璃。
疏水绝缘层2材料可以是DuPont公司提供的诸如AF1600、AF1600X或AF1601的非晶体含氟聚合物，或者任何其他低表面能聚合物，如Cytop，Hyflon等。
疏水绝缘层2可以采用涂布然后烘烤的工艺设置；涂布的方法可以但不限于旋涂、刮涂、狭缝涂布、喷涂、滚涂、丝网印刷等；优选地，采用旋涂或印刷涂布的方式涂布。
例如，旋涂转速为1000-2000 r/min；涂布后，将基材1放到80-100 ℃的热板上保持1-6 min，再放入烘箱中升温至150-200 ℃保持30-60 min，获得厚度约为500-1000 nm的疏水绝缘层2。
烘烤后，得到的疏水绝缘层2的接触角可以是90-150°；优选地，所述疏水绝缘层2的接触角为115°。
步骤S200，在疏水绝缘层2表面形成光刻胶涂层4，具体地采用线棒涂布法直接涂布粘度为104-105 cSt光刻胶溶液3，形成光刻胶涂层4。
线棒涂布的工艺如图2所示，将高粘度光刻胶溶液3置于设有疏水绝缘层2的基材1的一端，选择合适的涂布速度和涂布棒5后进行涂布，涂布过程中涂布棒5与基材1相对运动，并在基材1上施加一定的压力，将滴加在基材1一端的光刻胶溶液3经过涂布形成一定厚度的光刻胶涂层4(涂布后的效果图参见图3)，优选地，所形成的光刻胶涂层4的厚度为5-50 μm。
所述的光刻胶溶液3可以选用可以将粘度调节在104-105 cSt的所有光刻胶，如MicroChem SU-8 2150及其稀释液。
通过控制涂布速度、室内温度、涂布棒5的大小与基材1下垫板的硬度来优化光刻胶涂层的均匀性。优选地，涂布速度为1-5 cm/s。
步骤300，对具有光刻胶涂层4的样片进行前烘，所述前烘的条件是：将样片置于真空度 ≤ 0.5bar的环境中，从室温逐步升温至70-100℃，升温速度为1-10℃/min，然后保温5-10 min，进行烘烤。
样片的前烘尤为关键，目前常规的前烘是在常压下进行，这种烘烤方式对于在可浸润表面上的涂层还可以，但对于本发明中，由于是在不浸润的疏水绝缘层2表面上涂布光刻胶，直接在常压下进行前烘，光刻胶涂层4不仅会在烘干过程中出现收缩的问题，同时在显影过程中还容易发生起皮或脱离等现象。而本方案选择在低真空度下前烘，优选地，真空度 ≤ 0.5 bar，进一步地，烘烤升温速度也不能过快，过快的升温也会降低其粘附性，导致光刻胶涂层4收缩，优选地，所述升温速度为1-10 ℃/min。
图4是本发明一实施例提供的低真空度下前烘后的效果图；前烘后的涂层并未出现收缩现象，具有较好的粘附性。
步骤S300后，还可以包括光刻显影，得到光刻胶阵列的步骤，同常规的工艺。
例如，利用紫外光刻机进行曝光，然后直接放到70-100 ℃的热板上烘烤5-10 min，接着进行显影，显影时间为3-7 min，获得光刻胶显示阵列。如图5，给出了本发明一实施例提供的光刻工艺后的显示阵列效果图，可见光刻后，光刻胶涂层也没有出现起皮、脱离等粘附性差的现象，得到的显示阵列质量良好。
本发明的方案综合考虑固体表面能和光刻胶涂料的粘附力，从改变光刻胶涂料的粘滞力入手，直接在疏水绝缘表面上涂布高粘度光刻胶；进一步地，结合对光刻胶涂料的流体性能研究、显示器件加工工艺和热处理工艺的综合考虑，选取线棒涂布法（这种方法常用于高分子材料加工，少见于光电材料领域），并通过真空加热这种特殊的热处理方法去除光刻胶涂层与疏水绝缘层、疏水绝缘层与基材之间的空气，同时又能在材料之间产生真空力，通过分子间范德华力等增加光刻胶涂层与疏水绝缘层、疏水绝缘层与基材之间的粘附性。同时，对升温程序进行精密控制，进一步保证涂层的完整性。得到的光刻胶涂层完整、不起皱、不起皮，粘附性好，在之后的显影过程中涂层也不会出现起皮、脱离等粘附性差的现象，具有很好的光刻工艺质量。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法，包括以下步骤：
在清洗好的基材上设置疏水绝缘层；
在疏水绝缘层表面采用线棒涂布法直接涂布粘度为104-105 cSt光刻胶溶液，得到具有光刻胶涂层的样片；
对样片进行前烘；所述前烘是将样片置于真空度 ≤ 0.5 bar的环境中，从室温逐步升温至70-100℃，升温速度为1-10℃/min，然后保温5-10 min，进行烘烤。
2.根据权利要求1所述的在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法，其特征在于：所述的基材为硅片、ITO玻璃、TFT玻璃或PET片。
3.根据权利要求1所述的在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法，其特征在于：通过旋涂/印刷涂布和烘烤工艺设置疏水绝缘层。
4.根据权利要求1所述的在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法，其特征在于：所述疏水绝缘层的接触角为90-150°。
5.根据权利要求4所述的在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法，其特征在于：所述疏水绝缘层的接触角为115°。
6.根据权利要求1所述的在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法，其特征在于：所述线棒涂布的涂布速度为1-5 cm/s。
7.根据权利要求1所述的在疏水绝缘层表面涂布光刻胶的方法，其特征在于：所述光刻胶涂层的厚度为5-50 μm。
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