喷墨打印液晶配向膜厚度的TOF-SIMS深度分析方法

刘小青; 陈盼; 李林玲; 滕超; 任相魁

doi:10.3724/CJLCD.2026-0131

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喷墨打印液晶配向膜厚度的TOF-SIMS深度分析方法

材料物理 | 更新时间：2026-10-16

- 喷墨打印液晶配向膜厚度的TOF-SIMS深度分析方法
- Thickness characterization of inkjet-printed liquid crystal alignment films using TOF-SIMS depth profiling
- 液晶与显示 2026年41卷第9期页码：1213-1222
- 作者机构：
  
  1.深圳职业技术大学集成电路关键材料研究院，广东深圳 518055
  2.天津大学化工学院，天津 300350
- 作者简介：
  
  刘小青，女，博士，特聘教授，2014年于北京大学获得博士学位，主要从事高性能聚酰亚胺液晶配向膜材料的合成和性能研究。E-mail：liuxq2022@szpu.edu.cn
  任相魁，男，博士，教授，2010年于南开大学获得博士学位，主要从事液晶高分子的合成、结构及性能研究。E-mail： renxiangkui@tju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(21902073;22475149);宁波市“科创甬江2035”重点研发计划国际科技合作项目(2024H017)
- DOI：10.3724/CJLCD.2026-0131
  中图分类号： O436
- CSTR：32172.14.CJLCD.2026-0131
- 收稿：2026-07-15，
  
  修回：2026-08-29，
  
  纸质出版：2026-09-05
- 稿件说明：
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刘小青, 陈盼, 李林玲, 等. 喷墨打印液晶配向膜厚度的TOF-SIMS深度分析方法[J]. 液晶与显示, 2026,41(9):1213-1222.

LIU Xiaoqing, CHEN Pan, LI Linling, et al. Thickness characterization of inkjet-printed liquid crystal alignment films using TOF-SIMS depth profiling[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(9): 1213-1222.
刘小青, 陈盼, 李林玲, 等. 喷墨打印液晶配向膜厚度的TOF-SIMS深度分析方法[J]. 液晶与显示, 2026,41(9):1213-1222. DOI： 10.3724/CJLCD.2026-0131. CSTR： 32172.14.CJLCD.2026-0131.

LIU Xiaoqing, CHEN Pan, LI Linling, et al. Thickness characterization of inkjet-printed liquid crystal alignment films using TOF-SIMS depth profiling[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(9): 1213-1222. DOI： 10.3724/CJLCD.2026-0131. CSTR： 32172.14.CJLCD.2026-0131.

摘要

针对TFT-LCD周边显示区域的聚酰亚胺（PI）配向膜膜厚表征问题，提出一种基于飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）深度分析的膜厚分布表征方法。采用氩团簇离子束（GCIB）对喷墨打印的PI薄膜进行多微区溅射，选取ITO基底特征离子InO

的归一化信号强度上升至50%时对应的溅射时间作为膜层穿透判据，测量薄膜边缘17个微区的膜厚分布。以台阶仪独立测量溅射坑深度与原始膜厚作为对照，通过溅射时间与膜厚的统计关联分析，验证本文方法所揭示的膜厚分布趋势的可靠性。将本文方法应用于4种不同预烘工艺制备的PI薄膜样品。TOF-SIMS深度分析方法获得的薄膜溅射时间与台阶仪测量的原始膜厚的空间分布趋势高度一致，整体Spearman相关系数为0.571~0.963。在预烘前静置1 min的样品A与C在边缘区的溅射时间最大值为378 s、487 s，远高于其余微区的平均时间（约180 s）；而无静置时间的样品B与D全区域溅射时间较均匀（约180 s）。本方法为大范围内多微区薄膜厚度分布的表征提供了一种有效的分析手段，可为喷墨打印PI配向膜工艺优化与窄边框面板制程改进提供技术支撑。

Abstract

To address the challenge of characterizing the thickness of polyimide （PI） alignment films in the peripheral display area of TFT-LCDs， a film thickness distribution characterization method based on time-of-flight secondary ion mass spectrometry （TOF-SIMS） depth analysis is proposed. An argon gas cluster ion beam（GCIB） was employed to sputter the inkjet-printed PI films at multiple micro-regions. The substrate-derived InO

was selected as the characteristic ion， and the sputtering time corresponding to the 50% midpoint of its normalized signal intensity was def

ined as the breakthrough sputtering time

. The sputtering times across 17 micro-regions from the film edge to the central area were measured. Independent step profiler measurements of sputter crater depths and original film thicknesses were used for validation， together with a quantitative statistical analysis of the correlation between sputtering time and film thickness. The method was applied to four PI film samples prepared under different pre-baking conditions. The sputtering time obtained by the TOF-SIMS depth profiling method is highly consistent with the spatial distribution trend of the original film thickness measured by stylus profilometry（overall Spearman correlation coefficients of 0.571~0.963）. Samples A and C， subjected to quiescent time， exhibited significant thickness anomalies in the edge region， with the maximum sputter times reaching 378 s and 487 s respectively， far exceeding the average of approximately 180 s. Samples B and D， without quiescent time， maintained uniform sputter times （~180 s） across the entire measured area. This method provides an effective analytical tool for the characterization of film uniformity across multiple microscopic regions， offering technical support for inkjet-printed PI alignment film process optimization and narrow-bezel panel manufacturing.

关键词

Keywords

references

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