CN104614889A - 一种利用疏水、亲水表面进行pi高厚度自组装涂覆的方法 - Google Patents

一种利用疏水、亲水表面进行pi高厚度自组装涂覆的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用疏水、亲水表面进行PI高厚度自组装涂覆的方法，通过在面板的非显示区域制造粗糙结构或利用高表面能物质进行表面修饰提高非显示区域的疏水性，并采用将面板沉浸在溶液槽或利用喷嘴刮涂的方式涂覆PI液，本发明的有益效果在于，通过在非显示区域制造疏水结构，而显示区域保持亲水结构从而实现PI液的自组装涂覆，并且本发明采用沉浸式或刮涂式的方法进行PI液涂覆，与传统的使用转印版涂覆PI液的方法相比，不会受到转印版的限制，节省了成本，而且可以实现高厚度PI的涂覆，可有效的提升产线良率。

Description

一种利用疏水、亲水表面进行PI高厚度自组装涂覆的方法
技术领域：
本发明属于薄膜涂覆领域，具体涉及一种利用疏水、亲水表面进行PI高厚度自组装涂覆的方法。
背景技术：
在TFT- LCD制程中，可以分为TFT、CF和Cell制程。其中，TFT制程的主要目的是在白玻璃上制作驱动电机，即通过成膜、曝光、刻蚀等工艺，在玻璃上制作出带有驱动功能的器件；CF制程的目的是形成带有RGB（红绿蓝）三原色的玻璃基板，从而实现对光线的颜色的转化。TFT和CF基板制作完成后，在各自的表面进行PI涂覆、固化，在显示区域形成一层薄膜。然后通过摩擦布对PI表面进行摩擦，形成具有一定方向的细微沟槽。随后进行液晶滴注，滴注在基板上的液晶会随着细微沟槽的方向产生有序的排列。再将TFT和CF基板贴合在一起，就形成了液晶盒。通过TFT基板施加不同电压，对液晶进行驱动，液晶则随之产生一定方向的偏转，实现不同的光线透过率，达到灰阶显示的效果。
在以上制程中，PI涂覆在TFT和CF基板上的显示区域，而在非显示区域，例如周边走线区域，切割区域则没有PI图形。
在TFT- LCD的cell制程中，PI都是通过转印法进行涂覆的，PI，即聚酰亚胺，其固体含量一般为4~10%，LCD使用的PI导向膜固含成份在原液中是小分子化合物，它在高温下产生聚合反应，形成带很多支链的长链大分子固体聚合物聚酰胺。聚合物分子中支链与主链的夹角就是所谓的导向层预倾角。这些聚合物的支链基团与液晶分子间的作用力比较强，对液晶分子有锚定的作用，可以使液晶按预倾角方向排列。
传统的PI涂覆过程中，PI首先滴注在转印版上，之后由转印版转印到玻璃基板表面。由于转印版（APR版）的限制，PI涂覆厚度最高只能达到1000A，而较薄的PI会产生众多不良，限制了产线良率的提升,另外，PI涂覆的范围只限于显示区域，周围的GOA、fanout和bonding走线等位置不进行PI涂覆。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种无需使用转印版并且可实现高厚度PI自组装涂覆的利用疏水、亲水表面进行PI高厚度自组装涂覆的方法。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
 一种利用疏水、亲水表面进行PI高厚度自组装涂覆的方法，用于TFT- LCD的制备，所述方法分为表面处理步骤与PI涂覆步骤，所述表面处理步骤在所述PI涂覆步骤之前进行，其中所述表面处理步骤只对玻璃基板的非显示区域进行表面处理，所述PI涂覆步骤中的涂覆位置包括玻璃基板表面的显示区域和非显示区域。
 进一步的，所述的表面处理步骤采用在亲水表面制造粗糙结构或利用高表面能物质进行表面修饰的方法，其中在亲水表面制造粗糙结构包括干法蚀刻法或激光蚀刻法，利用高表面能物质进行表面修饰包括高表面能物质气相沉积法。
 进一步的，所述PI涂覆步骤包括：沉浸法或刮涂法。
 进一步的，所述干法蚀刻法使用金属掩膜板对玻璃基板显示区域进行遮挡，之后利用干法刻蚀对显示区域之外的区域进行表面处理。
 进一步的，所述干法蚀刻法采用ICP刻蚀设备，气体为H2和O2的组合。
 进一步的，所述激光蚀刻法采用UV玻璃对显示区域进行遮挡，之后利用激光进行表面扫描。
 进一步的，所述激光蚀刻法扫描步长<32um。
 进一步的，所述高表面能物质气相沉积法使用金属掩膜板对显示区域进行遮挡，利用蒸镀等方式将高表面能材料蒸发，沉积到玻璃基板金属掩膜板覆盖区域之外的地方，其中高表面能材料包括：聚丙烯、对二甲苯与丁酮三种物质的混合溶液。
 进一步的，所述沉浸法是将玻璃基板沉浸到PI溶液槽中，然后水平取出静置一段时间。
 进一步的，所述刮涂法是利用刮胶喷嘴在玻璃基板上均匀喷涂一层PI液。
 本发明通过在亲水表面制造粗糙结构和利用高表面能物质进行表面修饰在玻璃基板的非显示区域制备超疏水结构，并保持显示区域的亲水结构实现PI液的自组装涂覆，采用沉浸法和刮涂法对玻璃基板进行PI涂覆，所以不受转印版的限制，节省了成本，而且可以实现高厚度PI的涂覆，可有效的提升产线良率，并且与采用转印版对位涂覆相比，采用气相沉积与激光时刻等方法进行表面处理，精度更高，产品质量更好。
附图说明
图1为本发明通过干法处理制造粗糙结构示意图；
图2为本发明通过激光处理制造粗糙结构示意图；
图3为本发明高表面能材料修饰的方法示意图；
图4为本发明PI液涂覆采用沉浸式示意图；
图5为本发明PI液涂覆采用刮涂式示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
 相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
 如图1、图2、图3所示，本发明提供一种利用疏水、亲水表面进行PI高厚度自组装涂覆的方法，分为表面处理步骤与PI涂覆步骤，表面处理步骤在PI涂覆步骤之前，在现有的TFT- LCD的制程中，PI涂覆的范围只限于显示区域，周围的GOA、fanout和bonding走线等位置不进行PI涂覆，而玻璃基板所暴露在外的结构为SiNx和ITO两种材料，这两种材料的接触角为30°~70°，与PI材料有良好的浸润性，因此在表面处理步骤通过维持其显示区域的亲水性，而在显示区域之外制造超疏水表面（接触角大于150°），从而可以实现PI的自组装涂覆，其中超疏水表面的制作采用以下两种方案：方案①在亲水表面制造粗糙结构；方案②利用高表面能物质进行表面修饰。
 对于方案①，可通过以下两种方法实现：
 a. 干法蚀刻法：使用金属掩膜板对玻璃基板显示区域进行遮挡，之后利用干法刻蚀对显示区域之外的区域进行表面处理，考虑到玻璃基板暴露在外的材料为SiNx和ITO，因此选择处理能力较强的ICP刻蚀设备，气体为H2和O2的组合，进行干法刻蚀后，处理过的表面变得粗糙化，实现超疏水结构。
激光蚀刻法：使用UV玻璃对显示区域进行遮挡，之后利用激光进行表面扫描，扫描步长<32um，通过激光蚀刻可在扫描表面形成粗糙有序的结构，实现超疏水结构。
对于方案②，可通过以下方法实现：
c. 高表面能物质气相沉积法：使用金属掩膜板对显示区域进行遮挡，利用蒸镀等方式将高表面能材料蒸发，沉积到玻璃基板金属掩膜板覆盖区域之外的地方，从而实现玻璃基板覆盖区域、非覆盖区域不同的表面能，其中高表面能材料为聚丙烯、对二甲苯与丁酮三种物质的混合溶液，由于对二甲苯是聚丙烯的良溶剂，丁酮是非溶剂，聚丙烯在溶剂中分布不均，将溶剂加热进行气体沉积，覆盖于金属掩膜板覆盖之外的区域，沉积后制成多孔的超疏水薄膜，由于聚丙烯疏水薄膜的沸点是210°，在PI涂覆后，进行热固化时，热固化温度为250°，聚丙烯会分解从而离开基板表面，不会产生残留。
 对经过上述方法处理后的玻璃基板进行PI涂覆，由于处理后的表面为超疏水结构，而未处理的显示区域仍然维持亲水结构，PI涂覆时，会自动聚集到亲水区域，不会在疏水区域聚集，从而实现不同区域PI的自组装涂覆。
 如图4、图5所示，在PI涂覆步骤，由于玻璃基板已经过表面处理，显示区域维持亲水结构，非显示区域为疏水结构，PI涂覆后会自动聚集到亲水区域，故PI可在玻璃基板表面任意位置涂覆，在此步骤中采用沉浸法或刮涂法进行涂覆，沉浸法：将玻璃基板沉浸到PI溶液槽中，然后水平取出，PI液附着在玻璃基板上表面，然后静置一段时间；刮涂法：利用刮胶喷嘴在玻璃基板上均匀喷涂一层PI液。采用上述两种方法涂覆后，由于玻璃基板表面亲水、超疏水结构的差异，PI自动聚集于亲水区域，现有技术中采用转印版PI涂覆，由于转印版的限制，PI涂覆厚度最高只能达到1000A，而较薄的PI会产生众多不良，限制了产线良率的提升，本发明采用以上两种方法进行PI涂覆，不受转印版的限制，均可以实现高厚度的涂覆，随后进行加热固化，即可实现PI的高厚度涂覆，可有效的提升产线良率。
 本发明通过在亲水表面制造粗糙结构和利用高表面能物质进行表面修饰在玻璃基板的非显示区域制备超疏水结构，并保持显示区域的亲水结构实现PI液的自组装涂覆，采用沉浸法和刮涂法对玻璃基板进行PI涂覆，所以不受转印版的限制，节省了成本，而且可以实现高厚度PI的涂覆，可有效的提升产线良率，并且与采用转印版对位涂覆相比，采用气相沉积与激光时刻等方法进行表面处理，精度更高，产品质量更好。

Claims (10)

1.一种利用疏水、亲水表面进行PI高厚度自组装涂覆的方法，用于TFT- LCD的制备，其特征在于，所述方法分为表面处理步骤与PI涂覆步骤，所述表面处理步骤在所述PI涂覆步骤之前进行，其中所述表面处理步骤只对玻璃基板的非显示区域进行表面处理，所述PI涂覆步骤中的涂覆位置包括玻璃基板表面的显示区域和非显示区域。
2.根据权利要求1所述的PI高厚度自组装涂覆的方法，其特征在于，所述的表面处理步骤采用在亲水表面制造粗糙结构或利用高表面能物质进行表面修饰的方法，其中在亲水表面制造粗糙结构包括干法蚀刻法或激光蚀刻法，利用高表面能物质进行表面修饰包括高表面能物质气相沉积法。
3.根据权利要求1所述的PI高厚度自组装涂覆的方法，其特征在于，所述PI涂覆步骤包括：沉浸法或刮涂法。
4.根据权利要求2所述的PI高厚度自组装涂覆的方法，其特征在于，所述干法蚀刻法使用金属掩膜板对玻璃基板显示区域进行遮挡，之后利用干法刻蚀对显示区域之外的区域进行表面处理。
5.根据权利要求4所述的PI高厚度自组装涂覆的方法，其特征在于，所述干法蚀刻法采用ICP刻蚀设备，气体为H2和O2的组合。
6.根据权利要求2所述的PI高厚度自组装涂覆的方法，其特征在于，所述激光蚀刻法采用UV玻璃对显示区域进行遮挡，之后利用激光进行表面扫描。
7.根据权利要求6所述的PI高厚度自组装涂覆的方法，其特征在于，所述激光蚀刻法扫描步长<32um。
8.根据权利要求2所述的PI高厚度自组装涂覆的方法，其特征在于，所述高表面能物质气相沉积法使用金属掩膜板对显示区域进行遮挡，利用蒸镀等方式将高表面能材料蒸发，沉积到玻璃基板金属掩膜板覆盖区域之外的地方，其中高表面能材料包括：聚丙烯、对二甲苯与丁酮三种物质的混合溶液。
9.根据权利要求3所述的PI高厚度自组装涂覆的方法，其特征在于，所述沉浸法是将玻璃基板沉浸到PI溶液槽中，然后水平取出静置一段时间。
10.根据权利要求3所述的PI高厚度自组装涂覆的方法，其特征在于，所述刮涂法是利用刮胶喷嘴在玻璃基板上均匀喷涂一层PI液。
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