CN100401150C - 制造平板显示器的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种制造平板显示器的方法，包括：将抗蚀剂分布在形成在基板上的薄膜上，通过照射第一光线改变该抗蚀剂的极性；在抗蚀剂的上表面一侧相距基板指定距离处提供具有突出表面和沟槽的软模，该软模被表面处理为与抗蚀剂相同的极性；进行软模和基板的第一和第二次对准；通过用第一光线照射改变抗蚀剂的极性，使得抗蚀剂移入软模的沟槽；通过将第二光线照射到沟槽中的抗蚀剂在薄膜上形成抗蚀剂图案；将软模从抗蚀剂图案分离；以及通过刻蚀薄膜的一部分和抗蚀剂图案形成薄膜图案。

Description

制造平板显示器的方法和设备

技术领域

本发明涉及平板显示器，更具体地，涉及制造平板显示器的方法和设备，通过减少构图工艺的数目来简化制造工艺，并可提高薄膜图案配向时的精度。

背景技术

在最近的信息社会中，显示装置，特别是平板显示装置，作为一种可视信息交流工具的重要性已经增加。平板显示装置包括液晶显示(LCD)装置、场发射(FED)显示装置、等离子显示板(PDP)装置和电致发光(EL)显示器。这些显示装置中的大部分已经能在市场中得到。另一方面，现有技术的阴极射线管或布劳恩管(braun tube)由于体积大和重量较大其流行性正在降低。

平板显示装置之一的液晶显示装置，被认为普遍满足了用户的需求。具体地，液晶显示装置重量轻、宽度窄、耗电低、尺寸小以及其他的优点吸引了很多用户。此外，制造者能够大规模生产液晶显示装置。因此，现有技术的阴极射线管正在被液晶显示装置迅速代替。

如图1所示，通过薄膜晶体管(以下称为TFT)驱动液晶单元的现有技术有源矩阵型液晶显示装置具有诸如画面质量高和功耗低的优点。经过积极的研究和开发，现有技术的有源矩阵型液晶显示装置迅速发展为具有更高分辨率的更大尺寸。图1的现有技术有源矩阵型液晶显示装置具有接合在一起的滤色器基板22和TFT阵列基板23，二者之间插入有液晶层15。

在滤色器基板22中，滤色器13和公共电极14形成在上玻璃基板12的后表面上。偏光器11粘在该上玻璃基板12的前表面上。滤色器13具有布置在其中的红R、绿G和蓝B滤色器层以传送特定波长范围的光，从而使显示装置显示色彩。在相邻的滤色器13之间形成黑底(未示出)。在TFT阵列基板23中，在下玻璃基板16的上表面上形成互相交叉的数据线19和选通线18，并且在其交叉处形成TFT 20。在下玻璃基板16的上表面的数据线19和选通线18之间的单元区形成像素电极21。该TFT 20根据选通线18的扫描信号开关数据线19和像素电极21之间的数据传输路径，从而驱动像素电极21。偏光器17粘在TFT阵列基板23的后表面。

液晶层15根据施加的电场控制TFT阵列基板透射的光量。粘在滤色器基板22和TFT基板23的偏光器11和17透射任意方向的偏振光，并且当液晶15处于90度扭转向列(TN)模式时，它们的偏振方向互相垂直交叉。在液晶的与滤色器基板22和TFT阵列基板23相对的表面上形成配向膜(未示出)。

有源矩阵液晶显示装置的现有技术的制造方法分为：基板清洁工艺、基板构图工艺、配向膜形成/摩擦(rubbing)工艺、基板接合/液晶注入工艺、安装工艺、检查工艺、修复工艺和其他适当的工艺。基板清洁工艺用清洗溶液去除杂质(即，液晶显示装置的基板表面的污染物)。通过滤色器基板的构图工艺和TFT阵列基板的构图工艺进行基板构图工艺。配向膜形成/摩擦工艺将配向膜分布在滤色器基板和TFT阵列基板的每一个上，并且用摩擦布摩擦该配向膜。基板接合/液晶注入工艺用密封剂将滤色器基板和TFT阵列基板接合，并且通过液晶注入孔注入液晶和间隔体，然后密封住该液晶注入孔。封装工艺将带载封装(tape carrierpackage)(以下称为“TCP”)连接到基板的焊盘部分，其中TCP具有安装在其上的诸如选通驱动IC和数据驱动IC的集成电路IC。该驱动IC可通过玻璃上芯片(chip-on-glass)法(以下称为COG)或带自动接合法(tape automated bonding)(TAB)直接安装在基板上。检查工艺包括在像素电极和信号线(即TFT阵列基板中的数据线和选通线)形成之后进行的电气检查。在基板接合/液晶注入工艺之后进行电气检查和肉眼检查(macrography)。当在检查工艺中断定基板可修复时，则修复工艺进行基板的修复。否则，将基板作为废品丢弃。

通过光刻工艺对淀积在基板上的薄膜材料构图。光刻工艺是一系列的照像工艺，包括：分布光刻胶、掩模对准、曝光、显影和清洗。然而光刻工艺有几个问题，例如完成光刻所需的时间长，光刻胶材料和剥离溶液被大量浪费，以及需要像曝光设备这样的昂贵设备。

发明内容

因此，本发明意在一种制造平板显示器的方法和设备，其基本上避免了由于现有技术的局限性和缺点引起的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种简化了制造工艺的平板显示器的制造方法和设备。

本发明的另一个目的是提供一种制造平板显示器的方法和设备，提高薄膜图案形成时的对准精度。

本发明更多的特征和优点将在下面的说明书中进行阐述，而且部分地从说明书中是显而易见的，或者可通过实践本发明习得。通过在说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构将实现和获得本发明的目的和其他优点。

为了实现这些或其他优点，并根据本发明的目的，如具体实现和广义说明的，制造平板显示器的方法和设备包括一种制造方法：将抗蚀剂分布基板上形成的薄膜上，通过照射第一光线改变该抗蚀剂的极性；在抗蚀剂的上表面一侧距基板指定距离处提供具有突出表面和沟槽的软模，该软模被表面处理为具有与抗蚀剂相同的极性；进行软模和基板的第一次对准；进行软模和基板的第二次对准；通过用第一光线照射改变抗蚀剂的极性，使得抗蚀剂移动进入软模的沟槽；通过用第二光线照射沟槽中的抗蚀剂在薄膜上形成抗蚀剂图案；将软模从抗蚀剂图案分离；以及通过刻蚀薄膜的一部分和抗蚀剂图案形成薄膜图案。

另一方面，制造平板显示器的装置包括：将抗蚀剂分布在位于基板上的薄膜上的装置；将第一光线照射到抗蚀剂上使抗蚀剂的极性改变的装置；具有突出表面和沟槽的软模，该软模朝向抗蚀剂的上表面，其中该软模的表面被处理为具有与抗蚀剂相同的极性；进行软模和基板的第一次对准的装置，其中软模和基板之间分开一指定距离；在将软模放置在抗蚀剂上以后进行软模和基板的第二次对准的装置；对抗蚀剂照射第二光线的装置；将软模从抗蚀剂图案分离的装置；通过刻蚀薄膜的一部分形成薄膜图案的装置，其中抗蚀剂图案用作掩模。

应当理解前面的一般性描述和后面的详细描述都是示例性和解释性的，并意在提供本发明申请的进一步解释。

附图说明

所包括的附图提供对本发明的进一步理解并被并入且构成说明书的一部分，其示出了本发明的实施例并和说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1示出了现有技术的有源矩阵型液晶显示装置；

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的平板显示器的制造方法；

图3示出了现有技术中当抗蚀剂在表面张力作用下移入软模的沟槽中时的抗蚀剂溶液和软模；

图4A至4E示出了根据本发明的一个示例性实施例通过抗蚀剂形成薄膜的方法；

图5是解释当光照射时抗蚀剂如何改变其分子结构的原理图。

具体实施方式

现在将详细说明本发明的优选实施方式，其示例在附图中示出。以下将参照图2至5解释本发明的示例性实施例。图2简要地示出了根据本发明制造平板显示器的方法。图3示出了现有技术制造平板显示器的方法。图4A至4E是说明当通过软模和抗蚀剂形成薄膜图案时的制造工艺的图示。

参照图2，根据本发明的示例性实施例的制造平板显示器的方法包括：将抗蚀剂溶液133a分布在基板131(其上形成有薄膜132a)上的分布工艺；通过软模134对抗蚀剂层133进行构图的构图工艺；构图薄膜132a的刻蚀工艺；去除残留的抗蚀剂图案的剥离工艺；以及检查工艺。通过分布工艺或淀积工艺在基板131上形成薄膜132a。薄膜132a由这样的基础材料构成：该基础材料在保留在平板显示器的阵列中的金属图案、有机图案和无机图案中使用。

抗蚀剂溶液133a包括具有指定极性的主树脂，该主树脂包括液体高聚合物前体或液体单体的至少一种。此外，抗蚀剂溶液133a包括活性剂、引发剂(initiator)和热流衍生物。通过照射指定的光线，本发明的示例性实施例的抗蚀剂溶液133a的极性由憎水性变为亲水性。表1中列出了抗蚀剂溶液133a的成分：

表1

成分	主树脂	活性剂	引发剂	衍生物
					成分含量	30-50％	0.01-3％	0.01-3％	30-50％

主树脂作为一种抗蚀剂，起始状态以单体或低聚物液体存在并转变为高聚物。在这个示例性实施例中，主树脂可包括液体高聚合物前体或液体单体，例如，tBOC-p-s(para-tert-butosycarbonyloxystyrene，对叔丁氧羰氧基苯乙烯)。

活性剂通过改变主树脂的极性改变整个抗蚀剂溶液的极性。当要将憎水性变为亲水性时，活性剂帮助形成主树脂的羟基(-OH)。然后，该羟基与能量反应，而留下不受影响的引发剂。适合用作活性剂的材料是鎓盐类(onium salt group)材料(即三苯基锍(triphenylsulfonium)盐材料)，其与波长大约250纳米的紫外线反应。

在主树脂的极性被活性剂从憎水变为亲水后，引发剂将材料的状态从液体变为固体。适合用作引发剂的材料是当活性剂在波长大约365纳米处发生反应时不受影响的材料。例如1羟基环已基苯基甲酮(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)和其他可用的引发剂的合适材料。在分布工艺完成后衍生物增加抗蚀剂和基板之间的粘附性。

通过分布工艺(即，喷嘴喷射、旋涂和其他合适的分布工艺)将包括上述材料的抗蚀剂溶液133a分布在薄膜132a上。软模134由具有高弹性的橡胶材料(即，聚二甲基硅氧烷PDMS、聚亚安酯、交联酚醛环氧树脂和其他合适的材料)构成。在软模134上与保留在基板131上的抗蚀剂图案对应的部分形成沟槽134a。韩国专利申请第2003-0098122号中提出了具有沟槽134a和突出表面134b的软模134。通过与韩国专利申请第2003-0098122号中相同的方法将软模的表面处理为憎水或亲水。以下，为了解释韩国专利申请第2003-0098122号的实施例，假设软模134是憎水的。软模134在抗蚀剂溶液133a上被对准。此后，压力(即软模134的重量)被施加在软模134上，从而软模134与薄膜132a接触。

如图3中所示，韩国专利申请第2003-0098122号教导了通过表面张力将抗蚀剂溶液133a移入软模134的沟槽134a中。该表面张力由软模134和玻璃基板131之间的压力以及软模134和抗蚀剂溶液132a之间的排斥力产生。结果，在薄膜132a上形成抗蚀剂图案133b。在软模134从基板131分离之后，进行湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺。此时，抗蚀剂图案133b用作掩模，所以只有位于抗蚀剂图案133b之下部分的薄膜132a保留在基板131上，而薄膜132a的其余部分被去除。随后，通过剥离工艺去除抗蚀剂图案133b，然后通过电气和光学检测检查薄膜图案132b的短路或断线。

在软模134从基板131分离后，通过紫外线(UV ray)和臭氧O₃清洁软模134，然后软模134又被用于对另一薄膜132a进行构图。在韩国专利申请第2003-0098122号的现有技术的制造方法中，为在照像工艺中进行良好的精确对准，在基板131上对准的掩模距基板131指定的距离。当软模134距基板131指定距离地被对准时，如果用与照像工艺中使用的指定距离不同的指定距离，则软模134由于自身的重量弯曲而与基板131接触。因此，误差使得现有技术中通过软模和抗蚀剂不能精确地形成薄膜的形状。

参照图4A至4E，其描述了在所需的位置通过抗蚀剂溶液133a和软模134形成薄膜图案132b的工艺。如图4A所示，软模134首先被对准成与基板131相距指定距离。基板131包括由具有表1中所述的成分的材料构成的抗蚀剂溶液133a。在抗蚀剂溶液133a与软模134不接触的情况下进行第一次对准。在第一次对准中在基板131上创建对准标记并在软模134上创建对准标记。基板131上的对准标记对应于软模134上的对准标记。此时，大约产生50微米的偏差。

接着，如图4B所示，将软模134与抗蚀剂溶液133a接触。软模134的沟槽134a和突出表面134b被表面处理为憎水，并且抗蚀剂溶液133a也具有憎水性，因此软模134和抗蚀剂溶液133a之间不产生排斥力。这阻止了抗蚀剂溶液133a移入沟槽134a中。此时，软模134放置在位于基板131上的抗蚀剂溶液133a上。因此，软模134保持“不弯曲”的状态。于是，可控制软模134在抗蚀剂溶液133a上的位置以在基板131上生成对准标记来进行第二次对准。

接着，如图4C中所示，用紫外线(UV ray)和红外线(IR)至少其中之一照射抗蚀剂溶液133a，使得抗蚀剂溶液133a中包含的活性剂开始反应。结果，抗蚀剂溶液133a从憎水变为亲水，并且在软模134和抗蚀剂溶液133a的排斥力下移入沟槽134a中。其后，抗蚀剂溶液133a被硬化以形成抗蚀剂图案133b。

图5描述了图4C的工艺。首先，具有指定波长的紫外线(UV)和红外线(IR)照射活性剂，然后活性剂使-R基离开主树脂。然后，羟基-OH与主树脂接合(第一处理)。因此，抗蚀剂溶液133a从憎水变为亲水。用于活性剂反应的紫外(UV)和红外(IR)的能量具有大约250纳米或更短的波长范围。

抗蚀剂溶液133a通过具有与用于活性剂反应的波长不同的独立波长范围的紫外线(UV)和红外线(IR)硬化。用于使抗蚀剂溶液133a硬化的波长具有300纳米～450纳米的范围；被活性剂从主树脂分离的-R基被重新结合(第二处理)。结果，在图4D的薄膜132a上形成沟槽134a形状的抗蚀剂图案133b。

接着，通过使用抗蚀剂图案133b做为掩模的刻蚀工艺形成薄膜图案132a。这样，根据本发明的示例性实施例的制造平板显示器的方法通过软模和抗蚀剂而未使用照像工艺形成了薄膜图案，因此简化了制造工艺。此外，通过使用适应于光线的作用改变其极性的抗蚀剂，并且该抗蚀剂直接接触软模，可以实现精确对准，因而，可以在期望的位置形成薄膜。

根据本发明的示例性实施例的制造平板显示器的方法可用于对平板显示装置(例如液晶显示器LCD，场发射显示器FED，等离子显示板PDP和电致发光EL)的电极层、有机物层和无机物层进行构图的工艺。

对本领域技术人员来说，显而易见，可以不偏离本发明的精神或范围对本发明的制造平板显示器的方法和设备进行各种修改和变型。因此，本发明意在覆盖在所附权利要求及其等同的范围之内的本发明的修改和变型。

本申请要求2004年11月12日提交的韩国专利申请No.P2004-92684的优先权，通过引用将其并入本文中。

Claims (11)

1.一种平板显示器的制造方法，该方法包括以下步骤：

将抗蚀剂分布在形成在基板上的薄膜上，通过照射第一光线改变所述抗蚀剂的极性；

在抗蚀剂的上表面一侧相距基板指定距离处提供具有突出表面和沟槽的软模，所述软模被表面处理为与抗蚀剂相同的极性；

进行所述软模和所述基板的第一次对准；

进行所述软模和所述基板的第二次对准；

通过用第一光线照射改变所述抗蚀剂的极性，使得所述抗蚀剂移入所述软模的沟槽；

通过第二光线照射沟槽中的抗蚀剂在所述薄膜上形成抗蚀剂图案；

将所述软模从所述抗蚀剂图案分离；以及

通过刻蚀所述薄膜的一部分和抗蚀剂图案形成薄膜图案。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述抗蚀剂包括0.01-3％的活性剂、0.01-3％的引发剂、30-50％的衍生物和30-50％的树脂。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其中树脂是具有对叔丁氧羰氧基苯乙烯tBOC-p-s液体高聚合物前体和液体单体的至少其中一种，活性剂包括鎓盐材料，引发剂包括1羟基环己基苯基甲酮。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述第一和第二光线具有彼此不同的波长范围。

5.根据权利要求2所述的制造方法，其中所述活性剂与第一光线反应并使抗蚀剂的极性从憎水变为亲水。

6.根据权利要求2所述的制造方法，其中所述引发剂与所述第二光线反应并使所述抗蚀剂硬化。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述进行第一次对准的步骤包括在所述软模的一侧生成对准标记并在基板的相应位置生成对准标记，所述进行第二次对准的步骤包括使用软模的一侧的对准标记和基板上的相应对准标记将软模放在基板上使所述软模和所述基板在所需的位置互相接触。

8.根据权利要求1的制造方法，其中所述平板显示器是液晶显示器LCD、场发射显示器FED、等离子显示板PDP和电致发光EL的任意一种。

9.一种制造平板显示器的装置，所述装置包括：

将抗蚀剂分布在位于基板上的薄膜上的装置；

用第一光线照射所述抗蚀剂使所述抗蚀剂的极性改变的装置；

具有突出表面和沟槽的软模，该软模朝向所述抗蚀剂的上表面，其中该软模的表面被处理为与抗蚀剂相同的极性；

进行所述软模和所述基板的第一次对准的装置，其中所述软模和所述基板之间分开指定距离；

在将所述软模放置在所述抗蚀剂上以后进行所述软模和所述基板的第二次对准的装置；

对所述抗蚀剂照射第二光线的装置；

将所述软模从所述抗蚀剂图案分离的装置；以及

通过刻蚀所述薄膜的一部分形成薄膜图案的装置，其中所述抗蚀剂图案用作掩模。

10.根据权利要求9的设备，其中所述抗蚀剂包括0.01-3％的活性剂、0.01-3％的引发剂、30-50％的衍生物和30-50％的树脂。

11.根据权利要求10的设备，其中所述树脂是具有对叔丁氧羰氧基苯乙烯tBOC-p-s的液体高聚合物前体和液体单体的至少其中一种，所述活性剂包括鎓盐材料，所述引发剂包括1羟基环己基苯基甲酮。

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