专利名称：基于uv曝光形成取向膜区域的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置的取向膜形成技术领域，尤其涉及一种基于UV曝光制作取向膜的方法及系统。
背景技术：
现有的液晶显示装置通常包含形成像素电极的TFT (Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管)基板(下部基板)、形成公用电极的CF(Color Filter，滤色器)基板(上部基板)以及夹在上述TFT基板和CF基板之间的液晶层。为了使液晶分子以特定的方向排列，在各基板的内侧表面分别涂布有一层取向膜，该取向膜可用于限制液晶分子的取向状态。在取向膜涂布的过程中，需要将取向膜覆盖到基板规定的区域。每张基板上划分为若干个固定尺寸的显示单元(chip)，如图1所示，图1是现有的液晶面板设计中取向膜区域在基板中的位置示意图，基板20上单个固定尺寸的显示单元上的取向膜区域(PI area, Polyimide area,聚酰亚胺区域)需要覆盖有效显示区域(图1中A-A与B-B限定的矩形区域)30，但不能覆盖框胶(图1所示黑色区域)10的涂布位置。根据设计的取向膜区域规则， 设置取向膜列印机(PI Inkjet)的取向膜涂布区域，使取向膜能够覆盖设计规则(Design rule)的区域。当基板20上有效显示区域(图1中A-A与B-B限定的矩形区域)30涂满取向膜后，再在框胶10的涂布位置涂布框胶10。也就是说，框胶10的涂布位置通常不允许涂布取向膜。但是，采用上述方法形成的取向膜区域，存在以下缺陷1、取向膜列印机在根据设计规则涂布时，会存在涂布误差，即印刷偏移，实际涂布的取向膜区域有时候不能准确覆盖原先设计的区域，甚至存在实际涂布的取向膜区域延伸至框胶10的涂布位置；2、取向膜在形成时，其边缘会因为各种物理和化学的原因产生锯齿状的边缘不均和膜厚不均现象；而取向膜不均勻将导致液晶显示装置的图像质量特性降低，目前只能通过修改涂布参数和干燥参数来改善上述取向膜边缘不平整和膜厚不均等状况，不过这种方式使得取向膜的制作复杂化。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于UV曝光形成取向膜区域的方法及系统，旨在避免现有技术中在形成取向膜区域时产生印刷偏移、锯齿状边缘不均及膜厚不均的问题。为了达到上述目的，本发明提出一种基于紫外光UV曝光形成取向膜区域的方法， 包括以下步骤在基板上涂布PI液并形成取向膜，所述取向膜覆盖所述基板上预设的取向膜区域；
将根据所述预设的取向膜区域制作的掩膜板设置于所述取向膜上方，使所述掩膜板遮蔽所述预设的取向膜区域；通过UV光曝光剥离所述基板上位于所述预设的取向膜区域以外的取向膜；撤去所述掩膜板，在所述预设的取向膜区域留下取向膜。优选地，所述在基板上涂布PI液形成取向膜的步骤包括通过取向膜列印机在基板上涂布PI液，使所述PI液覆盖所述基板上的所述预设的取向膜区域；对所述基板上的PI液进行预烘烤、检查和本硬化处理，形成取向膜。优选地，所述PI液为聚酰亚胺，以及DMA、NMP或BC溶剂。优选地，所述掩模板与所述基板的距离小于或等于50um。优选地，所述UV光波长为146nm 365nm。优选地，所述基板为TFT基板和/或CF基板。本发明还提出一种基于UV曝光形成取向膜区域的系统，包括涂布处理装置，用于在基板上涂布PI液并形成取向膜；掩膜板设置装置，用于将预先制作的掩膜板设置于所述基板上方，使所述掩膜板遮蔽所述预设的取向膜区域；UV光曝光装置，用于对覆盖有所述掩膜板的整个基板照射UV光，使所述基板上位于所述预设的取向膜区域以外的取向膜剥离。优选地，所述涂布处理装置包括在基板上涂布PI液的取向膜列印机以及对所述基板上的PI液进行预烘烤、检查及本硬化处理形成取向膜的取向膜处理设备。优选地，所述掩模板与所述基板的距离小于或等于50um;所述UV光波长为 146nm 365nm。优选地，所述基板为TFT基板和/或CF基板。本发明提出的一种基于UV曝光形成取向膜区域的方法及系统，可以有效改善现有的取向膜列印机根据设计的取向膜区域规则涂布取向膜，在形成取向膜区域时产生印刷偏移、锯齿状的边缘不均以及膜厚不均等缺陷，提高了取向膜区域的定位精度以及取向膜的质量，进而提高液晶显示装置的图像质量特性。
图1是现有的液晶面板设计中取向膜区域在基板中的位置示意图；图2是本发明基于UV曝光形成取向膜区域的方法较佳实施例的流程示意图；图3是本发明基于UV曝光形成取向膜区域的方法较佳实施例中基板上涂满取向膜后的示意图；图4是本发明基于UV曝光形成取向膜区域的方法较佳实施例中涂满取向膜的基板上覆盖掩膜板后的示意图；图5是本发明基于UV曝光形成取向膜区域的方法较佳实施例中基板上形成的取向膜区域示意图；图6是本发明基于UV曝光形成取向膜区域的方法较佳实施例中在整个基板上涂布PI液并形成取向膜的流程示意图7是本发明基于UV曝光形成取向膜区域的系统的结构示意图。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施例方式以下将结合附图及实施例，对实现发明目的的技术方案作详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例解决方案主要是在基板上涂布PI液并形成取向膜，取向膜覆盖基板上预设的取向膜区域；将预先制作的掩膜板(Mask)覆盖于基板的取向膜上，该掩膜板与基板上预设的取向膜区域大小一致，然后通过UV光(Ultraviolet，紫外光)曝光剥离基板上取向膜区域以外的多余取向膜，撤去掩膜板即形成预设的取向膜区域的取向膜。本发明实施例中的基板可以为TFT基板及CF基板。请参照图2所示，图2为本发明基于UV曝光形成取向膜区域的方法较佳实施例的流程示意图。本实施例提出的一种基于UV曝光形成取向膜区域的方法，包括步骤S101，在基板上涂布PI液并形成取向膜，取向膜覆盖基板上预设的取向膜区域；为了避免现有技术中按照取向膜列印机根据设计的取向膜区域规则涂布取向膜， 形成取向膜区域时存在印刷偏移、锯齿状的边缘不均和膜厚不均等缺陷，本实施例在取向膜列印机涂布取向膜时，不是按照设计的取向膜区域规则涂布，而是将整个基板涂满取向膜，覆盖基板上预设的取向膜区域。在其他实施例中，也可以不将整个基板涂满取向膜，而只需将预设的取向膜区域完全覆盖即可。该预设的取向膜区域为基板上根据设计规则预先设计的需要涂布取向膜的区域。 具体制作时，首先通过取向膜列印机在整个基板上涂布PI液，使PI液覆盖基板上预设的取向膜区域；然后对基板上的PI液进行预烘烤、检查和本硬化处理，形成取向膜，涂满取向膜的基板阵列如图3所示，图3中整片基板1上划分为若干个固定尺寸的显示单元(chip)，矩形框2代表单个固定尺寸的显示单元的边界线，矩形框3为单个固定尺寸的显示单元上需要覆盖取向膜的有效显示区域的边界线，即矩形框3所在区域为预设的取向膜区域。矩形框2和矩形框3之间预留有框胶的涂布位置(图中未示出)，在本实施例中，首先在图3所示的整片基板1上都均勻地涂布一层取向膜。在其他实施例中，也可以只在每个固定尺寸的显示单元中进行涂布，使涂布的取向膜完全覆盖预设的取向膜区域即可，也就是说，只要将用于制作取向膜的PI液覆盖图3 中的矩形框3所在的区域即可。其中，PI液可以为聚酰亚胺和DMA (N，N- 二甲基乙酰胺)、NMP(N_甲基吡咯烷酮) 或 BC(Butyl carbonate，碳酸丁酯，或 Butyl carbitol，二乙二醇单丁醚)溶剂。上述预烘烤处理是指蒸发PI液中的DMA、NMP或BC溶剂。本硬化处理是指通过高温加热使PI液中的聚酰亚胺发生环化聚合反应，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即为导向层预倾角。这些聚合物的支链基团与液晶分子间的作用力比较强，对液晶分子具有锚定的作用， 可以使液晶分子按预倾角方向排列。步骤S102，将根据预设的取向膜区域制作的掩膜板设置于取向膜上方，使掩膜板遮蔽预设的取向膜区域；其中，掩膜板的大小与基板上预设的取向膜区域的大小一致，当基板上涂满取向膜后，将预先制作好的掩膜板设置在基板的取向膜上方，且尽量靠近基板避免间隙过大导致漏光，不过要避免接触基板上的取向膜，在本实施例中，一般将掩模板与基板之间的距离设置在50um以内。使掩膜板完全覆盖基板上预设的取向膜区域，即掩模板的边缘与预设的取向膜区域的边缘基本对齐，从而使掩膜板的掩膜可以遮蔽基板预设的取向膜区域，如图4 所示，图4中黑色区域为掩膜板。步骤S103，通过UV光曝光剥离基板上位于预设的取向膜区域以外的取向膜；步骤S104，撤去掩膜板，在预设的取向膜区域留下取向膜。上述步骤S103和步骤S104中，采用UV光照射覆盖有掩膜板的基板的整个表面， 通过UV光去除基板上预设的取向膜区域以外的多余的取向膜。其中，UV光的波长一般采用146nm 365nm，它可以将空气中的仏激发为氧化性极强的臭氧(O3)，同时可以将大分子固体聚合物聚酰胺的分子链打断，使其成为较小的聚酰胺分子。聚酰胺分子被臭氧氧化，分解为H202、C02、N0x等气体，通过另外设置的排气装置抽走，从而可以通过UV光去除取向膜。本实施例中掩模板的掩膜可以完全阻挡146nm 365nm波长的UV光，因此，当采用波长为146nm 365nm的UV光照射涂布有取向膜并覆盖有掩膜板的基板时，UV光基本上能够将基板上预设的取向膜区域以外的多余的取向膜全部剥离掉，之后，撤去掩膜板，即在预先设计的取向膜区域留下所需要的取向膜，如图5所示，图5中矩形框3所限定的区域即为涂布有取向膜的预先设计的取向膜区域。由于通过UV光将基板1上预设的取向膜区域外多余的取向膜剥离掉，因此，最后得到的涂布在预设的取向膜区域的取向膜具有整齐的边缘，且厚度均勻，不会影响框胶的涂布，也不会因取向膜边缘厚度不均勻而影响液晶显示装置的图像质量。具体实施过程中，如图6所示，上述步骤SlOl包括步骤SlOl 1，通过取向膜列印机在基板上涂布PI液，使PI液覆盖基板上的预设的取向膜区域；步骤S1012，对基板上的PI液进行预烘烤、检查和本硬化处理，形成取向膜。为了涂布方便，可以将PI液直接涂布在整个基板上。本实施例可以有效改善现有的取向膜列印机根据设计的取向膜区域规则涂布取向膜，在形成取向膜区域时产生的印刷偏移、锯齿状的边缘不均以及膜厚不均等缺陷，提高了取向膜区域的定位精度以及取向膜的质量，进而提高液晶显示装置的图像质量特性。如图7所示，本发明还提出一种基于UV曝光形成取向膜区域的系统，包括涂布处理装置1、掩膜板设置装置2以及UV光曝光装置3，其中涂布处理装置1，用于在基板上涂布PI液并形成取向膜； 掩膜板设置装置2，用于将预先制作的掩膜板设置于所述基板上方，使所述掩膜板遮蔽所述预设的取向膜区域；UV光曝光装置3，用于对覆盖有掩膜板的整个基板照射UV光，使所述基板上位于所述预设的取向膜区域以外的取向膜剥离。其中，涂布处理装置1包括在基板上涂布PI液的取向膜列印机11以及对所述基板上的PI液进行预烘烤、检查及本硬化处理形成取向膜的取向膜处理设备12。本实施例基于UV曝光形成取向膜区域的系统的工作原理为首先通过涂布处理装置1中的取向膜列印机11在整个基板上涂布PI液，使PI液覆盖基板上预设的取向膜区域；然后由涂布处理装置1中取向膜处理设备12对基板上的 PI液进行预烘烤、检查、本硬化处理，形成取向膜，涂满取向膜的基板阵列如图3所示，图3 中整片基板1上划分为若干个固定尺寸的显示单元(chip)，矩形框2代表单个固定尺寸的显示单元，矩形框3为单个固定尺寸的显示单元上需要覆盖取向膜的有效显示区域的边界线，即矩形框3所在的区域为预设的取向膜区域。矩形框2和矩形框3之间预留有框胶的涂布位置(图中未示出)，在本实施例中，首先在图3所示的整片基板1上都均勻涂布一层取向膜。在其他实施例中，也可以只在每个固定尺寸的显示单元中进行涂布，使涂布的取向膜完全覆盖预设的取向膜区域即可，也就是说，只要将用于制作取向膜的PI液覆盖图3 中的矩形框3所在的区域即可。其中，PI液可以为聚酰亚胺和DMA、NMP或BC溶剂。上述预烘烤处理是指蒸发PI液中的DMA、NMP或BC溶剂。本硬化处理是指通过高温加热使PI液中的聚酰亚胺发生环化聚合反应，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即为导向层预倾角。这些聚合物的支链基团与液晶分子间的作用力比较强，对液晶分子具有锚定的作用， 可以使液晶分子按预倾角方向排列。当基板上涂满取向膜后，掩膜板设置装置2将预先制作好的掩膜板设置在基板的取向膜上方，其中，掩膜板的大小与基板上预设的取向膜区域的大小一致，在制作掩膜板时，根据预先设计的取向膜区域的大小来制作掩膜板。掩膜板覆盖于基板的取向膜上时，尽量靠近基板避免间隙过大导致漏光，不过要避免接触基板上的取向膜，在本实施例中，通常将掩模板与基板之间的距离设置在50um以内。使掩膜板完全覆盖基板上预设的取向膜区域，即掩模板的边缘与预设的取向膜区域的边缘基本对齐，从而使掩膜板的掩膜可以遮蔽基板预设的取向膜区域，如图4所示，图4中黑色区域为掩膜板。然后，由UV光曝光装置3对覆盖有掩膜板的整个基板照射UV光，将基板上位于预设的取向膜区域以外的取向膜剥离。其中，UV光的波长一般采用146nm 365nm，它可以将空气中的仏激发为氧化性极强的臭氧(O3)，同时可以将大分子固体聚合物聚酰胺的分子链打断，使其成为较小的聚酰胺分子。聚酰胺分子被臭氧氧化，分解为H202、C02、N0x等气体，通过另外设置的排气装置抽走，从而可以通过UV光去除取向膜。本实施例中掩模板的掩膜可以完全阻挡146nm 365nm波长的UV光，因此，当采用波长为146nm 365nm的UV光照射涂布有取向膜并覆盖有掩膜板的基板时，UV光基本上能够将基板上预设的取向膜区域以外的多余的取向膜全部剥离掉，之后，撤去掩膜板，即在预先设计的取向膜区域留下所需要的取向膜，如图5所示，图5中矩形框3所限定的区域即为涂布有取向膜的预先设计的取向膜区域。由于通过UV光将基板1上预设的取向膜区域外多余的取向膜剥离掉，因此，最后得到的涂布在预设的取向膜区域的取向膜具有整齐的边缘，且厚度均勻，不会影响框胶的涂布，也不会因取向膜边缘厚度不均勻而影响液晶显示装置的图像质量。本发明实施例基于UV曝光形成取向膜区域的方法及系统，可以有效改善现有的取向膜列印机根据设计的取向膜区域规则涂布取向膜，在形成取向膜区域时产生印刷偏移、锯齿状的边缘不均以及膜厚不均等缺陷，提高了取向膜区域的定位精度以及取向膜的质量，进而提高液晶显示装置的图像质量特性。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种基于紫外光UV曝光形成取向膜区域的方法，其特征在于，包括以下步骤 在基板上涂布PI液并形成取向膜，所述取向膜覆盖所述基板上预设的取向膜区域； 将根据所述预设的取向膜区域制作的掩膜板设置于所述取向膜上方，使所述掩膜板遮蔽所述预设的取向膜区域；通过UV光曝光剥离所述基板上位于所述预设的取向膜区域以外的取向膜； 撤去所述掩膜板，在所述预设的取向膜区域留下取向膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在基板上涂布PI液形成取向膜的步骤包括通过取向膜列印机在基板上涂布PI液，使所述PI液覆盖所述基板上的所述预设的取向膜区域；对所述基板上的PI液进行预烘烤、检查和本硬化处理，形成取向膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PI液为聚酰亚胺，以及DMA、NMP或 BC溶剂。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述掩模板与所述基板的距离小于或等于50um。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述UV光波长为146nm 365nm。
6.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述基板为TFT基板和/或CF基板。
7.一种基于UV曝光形成取向膜区域的系统，其特征在于，包括 涂布处理装置，用于在基板上涂布PI液并形成取向膜；掩膜板设置装置，用于将预先制作的掩膜板设置于所述基板上方，使所述掩膜板遮蔽所述预设的取向膜区域；UV光曝光装置，用于对覆盖有所述掩膜板的整个基板照射UV光，使所述基板上位于所述预设的取向膜区域以外的取向膜剥离。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述涂布处理装置包括在基板上涂布PI 液的取向膜列印机以及对所述基板上的PI液进行预烘烤、检查及本硬化处理形成取向膜的取向膜处理设备。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述掩模板与所述基板的距离小于或等于50um ；所述UV光波长为146nm 365nm。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述基板为TFT基板和/或CF基板。
全文摘要
本发明公开一种基于UV曝光形成取向膜区域的方法及系统，其方法包括在基板上涂布PI液并形成取向膜，取向膜覆盖基板上预设的取向膜区域；将根据预设的取向膜区域制作的掩膜板设置于取向膜上，使掩膜板遮蔽预设的取向膜区域；通过UV光曝光剥离基板上位于预设的取向膜区域以外的取向膜；撤去掩膜板，在预设的取向膜区域留下取向膜。本发明可以有效改善现有的取向膜列印机根据设计的取向膜区域规则涂布取向膜，在形成取向膜区域时产生印刷偏移、锯齿状的边缘不均以及膜厚不均区域等缺陷，提高了取向膜区域的定位精度以及取向膜的质量，进而提高液晶显示装置的图像质量特性。
文档编号G03F7/20GK102520551SQ20111035764
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者宋玉 申请人:深圳市华星光电技术有限公司