CN109439468A - 一种配向膜脱膜剂组合物及脱膜工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配向膜脱膜剂组合物，主要组成为碱性组分、非质子极性溶剂、有机醇溶剂和水，碱性组分中包含吗啉和/或具有吗啉环仲胺基团的吗啉衍生物。本发明配向膜脱膜剂组合物中引入了具有仲胺基团的吗啉和/或吗啉衍生物，吗啉分子结构中具有仲胺基团，因此其水溶液具有强碱性，可部分替代或者全部替代碱金属氢氧化物，降低脱膜剂组合物中的碱金属氢氧化物含量，不伤底层ITO及金属层；配向膜脱膜剂组合物中的水含量高，有助于提高配向膜脱膜过程中的的安全系数。本发明还公开了一种配向膜脱膜剂组合物的脱膜工艺。

Description

一种配向膜脱膜剂组合物及脱膜工艺

技术领域

本发明涉及电子聚合物脱膜化学品技术领域，具体涉及一种配向膜脱膜剂组合物及脱膜工艺。

背景技术

配向膜又称液晶取向膜层，其材质为绝缘材料聚酰亚胺，起作用是为液晶分子提供一个有序排列的承载平台。PI膜是在CF或TFT基板上均匀的形成一层特定图案的膜层，经过摩擦的作用，使得这一层PI膜具有统一的取向和预倾角。CF或TFT基板生产过程中经常出现异常，通常需要将PI膜去除并重新镀膜的制程工艺，即PI-rework工艺。传统的PI-rework工艺使用干刻，利用He等离子体与O2等离子体轰击刻蚀PI膜，不仅成本昂贵，作业风险大，而且对设备要求也高。

改进的技术方案采用湿法脱膜，湿法脱膜的要求是去除基板表面的PI膜层，且不伤底层ITO层。如CN1693439A中所述的，采用含有机碱性化合物、一级醇类有机溶剂和具有醚基的二级和/或三级醇类的有机溶剂。上述有机溶剂具有较佳的铝耐腐蚀性，对于油分、指纹、树脂和微粒具有良好的去除能力。实施例中CN1693439A中碱的可选范围包括氢氧化钠、四丁基铵氢氧化物和四乙基铵氢氧化物，季铵盐作为脱膜剂组合物碱性组分的缺陷在于碱性虽强，但是N+结构四周为被-CH3包围，其空间位阻效应较大，而聚酰亚胺的结构自身空间位阻大，季铵盐碱性官能团攻击酰胺键的几率大大降低，影响分子反应活性，对于加热处理后的PI膜剥离效果较差。

因此，有必要对现有技术中的配向膜脱膜剂的组成进行改进。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种配向膜脱膜剂组合物，将吗啉和/或具有仲胺的吗啉衍生物加入到组合物中作为碱性组分，利用吗啉水溶液的碱性、对含芳烃水解链段的溶解能力，使脱膜剂组合物对于配向膜具有良好的剥离性。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种配向膜脱膜剂组合物，其特征在于，主要组成为碱性组分、非质子极性溶剂、有机醇溶剂和水，碱性组分中包含吗啉和/或具有吗啉环仲胺基团的吗啉衍生物。

优选的技术方案为，按重量百分比计，配向膜脱膜剂组合物中主要组成包括2～20％的碱性组分、10～40％的非质子极性溶剂、5～30％的有机醇溶剂、30～45％的水，配向膜脱膜剂组合物中添加剂的重量百分比为0.5～20％。组合物中水含量较大，配向膜脱膜剂组合物的储藏和运输过程中安全隐患少。

优选的技术方案为，吗啉衍生物为选自2-甲基吗啉、3-甲基吗啉、2，5-二甲基吗啉、2，6-二甲基吗啉和2，5，5-三甲基吗啉和中的一种或两种以上的组合。

优选的技术方案为，碱性组分中还包括碱金属氢氧化物、强碱弱酸盐、氨水、水合肼和季铵碱中的一种或两种以上的组合。

优选的技术方案为，非质子极性溶剂为选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或两种以上的组合。

优选的技术方案为，碱性组分由碱金属氢氧化物与吗啉和/或吗啉衍生物组合而成，或者碱性组分由碱金属氢氧化物、碱金属氢氧化物与吗啉和/或吗啉衍生物组合而成。

优选的技术方案为，有机醇溶剂为选自C2～C4且具有两个以上羟基的有机醇溶剂。

优选的技术方案为，碱性组分由碱金属氢氧化物、季铵碱与吗啉组合而成，碱性组分中碱金属氢氧化物、季铵碱与吗啉的重量之比为(2～3)：(2～3)：1。

本发明的目的之二在于提供一种配向膜脱膜剂组合物的脱膜工艺，其特征在于，采用上述的配向膜脱膜剂组合物清洗具有表面配向膜的基板。

优选的技术方案为，清洗温度为45～65℃。

本发明的优点和有益效果在于：

本发明配向膜脱膜剂组合物中引入了具有仲胺基团的吗啉和/或吗啉衍生物，吗啉分子结构中具有仲胺基团，因此其水溶液具有强碱性，可部分替代或者全部替代碱金属氢氧化物，降低脱膜剂组合物中的碱金属氢氧化物含量，不伤底层ITO及金属层；

配向膜脱膜剂组合物中的水含量高，有助于提高配向膜脱膜过程中的的安全系数；

吗啉和吗啉衍生物中六元环的稳定构象是椅式，具有较小的空间位阻，因此更容易进入被醇溶液溶胀的聚酰亚胺膜中，加快配向膜的溶解速度。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

具有吗啉环仲胺基团的吗啉衍生物

吗啉衍生物中具有吗啉环的仲胺基团，即衍生物的取代基连接在吗啉分子结构中的碳原子上。优选的，上述衍生物中的取代基为供电子基团。供电子基团会导致吗啉分子结构中N电子云密度增加，吸电子能力增强，碱性提高。吗啉环中N上连接供电子基团时，空间位阻增加，质子难于接近，因此碱性反而减弱，不利于攻击聚酰亚胺中酰胺官能团导致其水解。常见的供电子基团为甲基。

碱性组分

碱性组分包括但不限于优选的碱金属氢氧化物、强碱弱酸盐、氨水、水合肼和季铵碱，还可选自胆碱、二乙胺、三乙胺等有机碱，以及氢氧化钙、氢氧化镁及氢氧化钡等碱土金属氢氧化物。

碱金属氢氧化物包含氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾，其中氢氧化钠和氢氧化钾为基板清洗、剥离操作中常用的无机碱。

强碱弱酸盐的水溶液呈碱性，强碱弱酸盐需要满足在水中的溶解度要求。具体包括磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐、碳酸氢盐、磷酸氢二盐。

季铵碱是一类通式为R₄NOH的化合物，式中R为四个相同或不相同的脂烃基或芳烃基。季铵碱包括但不限于基板清洗、剥离操作中常用的四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵。

与吗啉衍生物相比，吗啉具有更小的空间位阻，因此碱金属氢氧化物与吗啉复配使用，或者碱金属氢氧化物、季铵碱与吗啉复配使用，不仅可降低配向膜脱膜剂组合物中的碱金属氢氧化物用量，还能协同促进聚酰亚胺膜的水解，具体为有机碱促进聚酰亚胺分子链中的酰胺官能团碱性水解破坏其二维或线性的大分子高聚物结构，无机小分子强碱作为碱性补充剂，利用分子量小、空间位阻小的特点，强化酰胺官能团水解效率，加速PI膜剥离。

C2～C4且具有两个以上羟基的有机醇溶剂

C2～C4且具有两个以上羟基的有机醇溶剂具体如：乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、异丙二醇、异丁二醇、丙三醇、1，2，4-丁三醇。与一元醇相比，低级二元醇对PI膜的溶胀作用更强。

配向膜脱膜剂的其他组分

其他组分包括但不限于缓蚀剂、润湿剂和其他有机溶剂。

缓蚀剂的选择需结合玻璃基板上的金属材料确定，常用的缓蚀剂为氮唑类化合物。

润湿剂的作用在于降低组合物液体的表面张力，便于液体快速润湿玻璃基板表面，具体可为聚氧化乙烯烷化醚类、硫醇类、酰肼类和硫醇缩醛类润湿剂；

其他有机溶剂可为饱和直链醚类、吡啶类，作用在于提升组合物对于PI膜分子断链的溶解性能。

实施例1-8

实施例1-8的配向膜脱膜剂组合剂的组成(按重量百分比计)见下表：

上表中，ABC组分分别为：

A代表碱性组分，A1为氢氧化钾，A2为磷酸钠，A3为水合肼，A4为四甲基氢氧化铵，A5为吗啉；

B代表非质子极性溶剂，B1为N-甲基吡咯烷酮，B2为二甲基亚砜，B3为N，N-二甲基甲酰胺；

C代表有机醇溶剂，C1为乙二醇，C2为1，2，4-丁三醇。

实施例1-4中采用相同组成的非质子极性溶剂和有机醇溶剂，便于形成对照，实施例1的碱性组分采用氢氧化钾和吗啉组合而成，实施例2的碱性组分为单独的吗啉，实施例3的碱性组分采用水合肼和吗啉组合而成，实施例4的碱性组分采用氢氧化钾、四甲基氢氧化铵换和吗啉组合而成。

实施例5的碱性组分采用氢氧化钾、磷酸钠、四甲基氢氧化铵和吗啉组合而成。

实施例6-8中的碱性组分组成相同，区别在于非质子极性溶剂和有机醇溶剂的组成。

实施例9

实施例9基于实施例4，区别在于，采用2-甲基吗啉替代实施例4中的吗啉，组分不变。

配向膜脱膜剂组合物的剥离性能测试方法和评价方法：

玻璃基板试验片的制备：在具有ITO膜(铟锡氧化膜)的玻璃基板(25*25mm，厚度为0.75mm)上涂布聚酰亚胺树脂，在80℃进行预烤，然后置于220℃的循环烘箱中进行后烤，即完成紧密粘附有垂直配向聚酰亚胺膜(膜厚0.1微米)的玻璃基板试验片。

1、将玻璃基板浸渍在45℃配向膜脱膜剂组合物中3min，然后取出玻璃基板置于不锈钢网上，对玻璃基板的两面均以离子交换水喷淋一分钟后，然后置于循环风机中干燥，以显微镜观察配向膜的浸渍剥离性，浸渍法配向膜脱膜评价标准：

○：玻璃基板表面的配向膜全部剥离；

◎：玻璃基板表面的配向膜剥离面积占玻璃基板表面积的95％～100％(不含100％端点值)；

●：玻璃基板表面的配向膜剥离面积占玻璃基板表面积的90％～95％(不含95％端点值)；

×：玻璃基板表面的配向膜剥离面积占玻璃基板表面积的90％以下。

2、将玻璃基板实验片置于不锈钢网上，将加热至40℃的脱膜剂组合物喷淋至玻璃基板实验片表面3min，对玻璃基板的两面均以离子交换水喷淋一分钟后，然后置于循环风机中干燥，以显微镜观察配向膜的喷淋剥离性，喷淋法配向膜脱膜评价标准：

○：玻璃基板表面的配向膜全部剥离；

◎：玻璃基板表面的配向膜剥离面积占玻璃基板表面积的95％～100％(不含100％端点值)；

●：玻璃基板表面的配向膜剥离面积占玻璃基板表面积的90％～95％(不含95％端点值)；

×：玻璃基板表面的配向膜剥离面积占玻璃基板表面积的90％以下。

3、将具有PI膜(膜厚0.1微米)的铜基板，以方法1的浸渍处理方式脱膜，显微镜下观察金属层损伤情况，金属层损伤评价标准：

△：金属层无损伤；

▲：金属层有微量损伤；

评价结果见下表：

延长实施例1-3的浸渍剥离时间至5min，玻璃基板表面的配向膜全部剥离，脱膜效果同实施例4-8。实施例对于铜基板的金属层均无损伤。相比之下，对比例2中包含的磷酸盐水解产生氢氧根，脱膜剂中初始氢氧根含量较低，攻击酰胺键的几率也相应降低，对聚酰亚胺二维或线性的大分子高聚物结构的破坏能力弱，表现为对玻璃基板表面PI膜残留量大，而对比例1中含有氢氧化物，脱膜剂中初始氢氧根含量较高，因此玻璃基板表面的PI膜残留量小于对比例2。

上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种配向膜脱膜剂组合物，其特征在于，主要组成为碱性组分、非质子极性溶剂、有机醇溶剂和水，碱性组分中包含吗啉和/或具有吗啉环仲胺基团的吗啉衍生物。

2.根据权利要求1所述的配向膜脱膜剂组合物，其特征在于，按重量百分比计，配向膜脱膜剂组合物中主要组成包括2～20％的碱性组分、10～40％的非质子极性溶剂、5～30％的有机醇溶剂、30～45％的水，配向膜脱膜剂组合物中添加剂的重量百分比为0.5～20％。

3.根据权利要求1或2所述的配向膜脱膜剂组合物，其特征在于，吗啉衍生物为选自2-甲基吗啉、3-甲基吗啉、2，5-二甲基吗啉、2，6-二甲基吗啉和2，5，5-三甲基吗啉和中的一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1或2所述的配向膜脱膜剂组合物，其特征在于，碱性组分中还包括碱金属氢氧化物、强碱弱酸盐、氨水、水合肼和季铵碱中的一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1或2所述的配向膜脱膜剂组合物，其特征在于，非质子极性溶剂为选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求2所述的配向膜脱膜剂组合物，其特征在于，碱性组分由碱金属氢氧化物与吗啉和/或吗啉衍生物组合而成，或者碱性组分由碱金属氢氧化物、碱金属氢氧化物与吗啉和/或吗啉衍生物组合而成。

7.根据权利要求1或2所述的配向膜脱膜剂组合物，其特征在于，有机醇溶剂为选自C2～C4且具有两个以上羟基的有机醇溶剂。

8.根据权利要求2所述的配向膜脱膜剂组合物，其特征在于，碱性组分由碱金属氢氧化物、季铵碱与吗啉组合而成，碱性组分中碱金属氢氧化物、季铵碱与吗啉的重量之比为(2～3)：(2～3)：1。

9.一种配向膜脱膜剂组合物的脱膜工艺，其特征在于，采用权利要求1-8中任意一项所述的配向膜脱膜剂组合物清洗具有表面配向膜的基板。

10.根据权利要求9所述的配向膜脱膜剂组合物的脱膜工艺，其特征在于，清洗温度为45～65℃。