CN100587602C - 制造印版的方法以及使用该方法制造液晶显示器件的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种制造精确印版的方法，和使用该方法制造LCD器件的方法，制造精确印刷板的方法包括在基板上形成预定图案的掩模层；通过使用预定图案的掩模层用包含阴离子表面活性剂的蚀刻剂蚀刻基板，从而形成沟槽；以及移除所述掩模层。

Description

制造印版的方法以及使用该方法制造液晶显示器件的方法

本申请要求2005年11月21日提交的韩国专利申请第P2005-111227号的优先权，其在此全文引用以供参考。

技术领域

本发明涉及一种液晶显示(LCD)器件领域，尤其涉及制造用于作为形成图案方法之一的印刷方法的印版的方法，及使用该方法制造LCD器件的方法。

背景技术

在包括具有几厘米厚显示屏的各种超薄平面型显示器件中，液晶显示(LCD)器件广泛用于笔记本电脑、监视器、航空器等。因为其具有诸如耗电量低和便携性好等优点。

LCD器件包括以预定间隔相对设置的下基板和上基板，及形成在下基板和上基板之间的液晶层。

下基板包括栅线、数据线和薄膜晶体管。这时，栅线垂直于数据线形成，从而限定单元像素区域。然后，薄膜晶体管靠近栅线和数据线的交叉点形成，其中薄膜晶体管用作开关器件。此外，像素电极与薄膜晶体管相连。

上基板包括用于遮蔽栅线、数据线和薄膜晶体管不被照射的黑矩阵层，形成在黑矩阵层上的滤色片层，和形成在滤色片层上的公共电极或涂覆层。

上述LCD器件包括通过重复工序形成的各种元件。尤其是使用光刻法形成各种形状的元件。

对于光刻法，必须在基板上形成图案材料层，在图案材料层上沉积光刻胶，在光刻胶设置具有预定图案的掩模，以及根据掩模的预定图案通过曝光和显影使光刻胶形成图案。随后，用构图后的光刻胶作掩模蚀刻图案材料层。

光刻法必须使用光刻胶和具有预定图案的掩模，因此增加了制造成本。此外，因为光刻法需要曝光和显影，所以导致工序复杂，增加了制造时间。

为了克服光刻法的这些问题，已经发展了一种新的形成图案方法，例如使用印刷辊的印刷方法。

将参照附图介绍依据现有技术使用印刷辊的形成图案方法。

图1A到图1C所示为依据现有技术使用印刷辊在基板上使预定材料形成图案的工序的截面图。

如图1A中所示，首先，通过印刷喷嘴10提供图案材料30，并涂敷在印刷辊20上。

然后，如图1B中所示，涂敷有图案材料30的印刷辊20在具有多个凹凸图案的印版40上滚动。从而，在印版40的凸起图案上印刷有一些图案材料30b，其余图案材料30a留在印刷辊20上。即，在印刷辊20上形成预定形式的图案材料。

参照图1C，随着具有预定图案的图案材料的印刷辊20在基板50上滚动，图案材料30a转印在基板50上。

使用印刷辊的形成图案方法需要具有预定凹凸图案的印版。

下面将介绍依据现有技术制造印版的方法。

图2A到图2C所示为依据现有技术制造印版的方法的截面图。

如图2A所示，在基板45上形成金属层60。然后，在金属层60上形成光刻胶61。随后，通过曝光和显影使光刻胶61形成图案。然后，用构图后的光刻胶61作掩模选择性地移除金属层，从而形成具有预定图案的掩模层60a。

参照图2B，在移除光刻胶61之后，用掩模层60a各向同性地蚀刻基板45，从而在基板45中形成沟槽70。这时，在湿蚀刻的各向同性方法中蚀刻基板45。从而，移除掩模层60a下的一些基板45，因为在水平方向以及垂直方向上蚀刻基板45，因此产生了底切(undercut)现象。

参照图2C，移除掩模层60a，从而形成印版40。

然而，依照现有技术制造印版的方法具有如下缺点。

图3所示为解释当依据现有技术使用印版形成图案时产生的问题的截面图。

如图2B所解释，当形成沟槽70时，各向同性蚀刻基板45。即，在水平方向以及垂直方向上蚀刻基板45，因此沟槽70的内侧表面具有平缓坡度。

因此，当在印版40上印刷图材料30b时，在沟槽70的边缘和内表面上印刷了图案材料30b。即，很难在印刷辊20上印刷精确理想的图案。

发明内容

因此，本发明涉及一种制造精确印版的方法，及使用该方法制造LCD器件的方法，其基本克服了由现有技术的限制和缺点带来的一种或更多问题。

在下面的描述中列出了本发明的其它优点、目的和特征，其一部分根据下面的解释对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，或通过实践本发明可以领会到。通过在所写说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可实现和获得本发明的这些和其它的优点。

为了实现这些目的和其它优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，制造印版的方法包括在基板上形成具有至少一开口的掩模层。通过用掩模层作掩模用包含阴离子表面活性剂的蚀刻剂蚀刻基板，从而形成至少一沟槽。在形成沟槽之后，移除掩模层。

在本发明的另一个方面，制造LCD器件的方法包括制备具有通过用包含阴离子表面活性剂的蚀刻剂选择性地蚀刻基板形成的至少一凹凸图案的印版。在第一基板上形成黑矩阵层，及在包含黑矩阵层的第一基板上形成滤色片层。第一基板和第二基板以预定间隔互相粘接。用印版形成黑矩阵层和滤色片层中至少之一。在本发明的另一个方面，制造LCD器件的方法包括制备具有通过用包含阴离子表面活性剂的蚀刻剂选择性地蚀刻基板形成的至少一凹凸图案的印版；在TFT基板上形成金属层，金属层配置为形成TFT基板的组件；使用至少一印版在金属层上形成光刻胶图案；和用光刻胶图案作蚀刻掩模蚀刻金属层形成组件。

在本发明的又一个方面，制造印版的方法包括提供印版基板以及在印版基板上形成具有至少一开口的金属膜层。以金属膜层为蚀刻掩模用包含阴离子表面活性剂的蚀刻剂蚀刻基板，从而形成至少一沟槽。在蚀刻过程中阴离子表面活性剂粘附到金属膜上，并在蚀刻工序之后移除金属膜层。

应该理解，本发明上面的概述和下面的详细说明都是示例性和解释性的，意欲对所要求保护的本发明提供进一步解释。

附图说明

所包括的用于提供对本发明进一步解释并引入构成本申请一部分的附图说明了本发明的实施方式，并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中；

图1A至图1C是示出依据现有技术使用印刷辊在基板上使预定材料形成图案的工序的截面图；

图2A至图2C是示出依据现有技术制造印版的方法的截面图；

图3是示出当依据现有技术使用印版形成预定图案时产生的问题的截面图；

图4A至图4C是示出依据本发明制造印版的方法的截面图；

图5A至图5D是示出依据本发明制造LCD器件的方法的截面图；和

图6A至图6C是示出依据本发明用印版使预定材料形成图案的工序的截面图。

具体实施方式

以下将参照附图中所示的实施例来详细描述本发明的优选实施方式。尽可能的，在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。

下面，将参照附图介绍依据本发明的制造印版的方法和制造LCD器件的方法。

图4A至图4C所示为依据本发明制造印版的方法的截面图。

首先，如图4A所示，在基板450上形成金属层，及在金属层上形成光刻胶610。然后，通过曝光和显影使光刻胶610形成图案。随后，用构图后的光刻胶610作掩模选择性地移除金属层600，从而形成具有至少一开口的掩模层600。用铬(Cr)、钼(Mo)、铜(Cu)或氧化铟锡(ITO)以单层或双层结构形成金属层。

如图4B所示，在移除光刻胶610之后，以掩模层600作掩模用包含阴离子表面活性剂800的蚀刻剂各向同性地蚀刻基板450，从而在基板450中形成至少一沟槽700。即，用于蚀刻基板450的蚀刻剂可以是包含阴离子表面活性剂800的氟酸(HF)溶液，或包含阴离子表面活性剂800的氟化铵(NH₄F)和氟酸(HF)溶液的混合物。

随着阴离子表面活性剂800与金属掩模层600的暴露部分接触，阴离子表面活性剂800通过在掩模层600表面中感应的正电荷而粘附到掩模层600的表面上。因此，可能阻止基板450上水平方向的蚀刻。

如图4C中所示，移除掩模层600，从而形成印版400。即，在基板的预定部分中形成沟槽，因此印版具有凹凸的图案。

更确切的说，用包含阴离子表面活性剂800的蚀刻剂蚀刻基板450。从而，因为阴离子活性剂800粘附到金属掩模层600的暴露部分，所以形成在基板450中沟槽的侧斜面几乎是垂直的。结果，在印版上印刷图案材料时，图案材料不会印刷到沟槽700的边缘和内表面上，从而获得精确的图案。

下面将介绍依据本发明使用印版制造LCD器件的方法。

图5A至图5D所示为依据本发明制造LCD器件的方法的截面图。图6A至图6C所示为依据本发明使用印版形成LCD器件的黑矩阵层或滤色片层的方法的截面图。

如图5A所示，在滤色片阵列基板的第一基板500上形成黑矩阵层330。这时，提供黑矩阵层330以防止从除像素之外的其他部分漏光。

如图5B中所示，在包含黑矩阵层330的第一基板500上形成滤色片层350。这时，形成黑矩阵层330(图5A)和形成滤色片层350(图5B)工序中至少之一使用上述印版，从而形成黑矩阵层330和/或滤色片层350。

即，将参照图6A至图6C解释用上述印版形成图案的优选方法。

如图6A所示，通过印刷喷嘴100提供图案材料300(例如，遮光材料或滤色片材料)，并涂敷在印刷辊200上。

参照图6B，涂敷有图案材料300的印刷辊200在由上述方法制造的印版400上滚动，从而在印版400的凸起图案上印刷一些图案材料300b并留下其余的图案材料。

如图6C所示，印刷辊200在基板500上滚动，从而在基板500上转印其余的图案材料300a。

根据图6A至图6C的方法，在基板500上形成黑矩阵层330或/和滤色片层350。

使用通过依据本发明优选实施方式的上述方法制造的印版的形成图案方法可以用于制备第二基板550的工序。

返回参照图5C，制备第二基板550。尽管没有示出，但如本领域中公知的，第二基板550由互相交叉从而限定单元像素区域的栅线和数据线，邻近栅线和数据线交叉点形成的薄膜晶体管TFT，和形成在像素区域中并与薄膜晶体管TFT连接的像素电极组成。

依照一个实施方式，使用图6A至图6C示出的工序形式可以形成TFT基板的所有元件，包括TF基板的栅线、数据线、像素电极、有源层和钝化层。例如，TFT基板上多个元件中的至少之一，可制造具有基板400中所示特性的额外的基板。

为了形成TFT基板的特性，使用上述工序形成印版。印版上结构的尺寸从用于滤色片工序中所示的那些变到适应于TFT基板上数据线、栅线、像素电极等的特征尺寸。使用图6A至图6C中所示的步骤执行该工序，但印版构造成TFT基板中各种组件的特征尺寸。

例如，将介绍依据本发明使用印版形成栅线的方法。

在第二基板550上形成用于形成栅线的金属层。通过印刷喷嘴提供光刻胶，并涂敷在印刷辊上。

然后，其上涂敷有光刻胶的印刷辊在用于形成如图6A或图6B所示的栅线的印版上滚动，从而在印版上印刷用于形成栅线的光刻胶，且光刻胶保留在印刷辊上。

随着印刷辊在包含金属层的第二基板500上滚动，印刷辊上的其余光刻胶转印到如图6C所示的金属层上，。

通过使用光刻胶作为掩模蚀刻金属层以选择性地移除金属层，从而形成栅线。

依据图6A至图6C中所示的方法，在印刷辊200上涂敷光刻胶，从而形成了用于形成第二基板550上的数据线、像素电极、有源层、或钝化层的光刻胶图案。

因此，本发明的所示实施方式没有使用光刻工序，更方便制造。

如图5C中所示，薄膜晶体管阵列基板的第二基板550与第一基板500相对设置。

尽管没有示出，但是正如本领域技术人员所知道的，第二基板550包括互相交叉从而确定像素区域的栅线和数据线、靠近栅线和数据线交叉点形成的薄膜晶体管和与薄膜晶体管连接的像素电极。

随后，如图5D所示，第一和第二基板500和550以预定间隔互相粘接，并在第一和第二基板500和550之间形成液晶层900。

这时，以分配法或注入法来形成液晶层900。

应用分配法时，在第一和第二基板的任意一个中形成没有入口的密封剂，在第一和第二基板中的任意一个上分配液晶，然后互相粘接两个基板。

另一个选择是，在应用注入法时，用具有入口的密封剂粘接两个基板后，通过毛细现象和压力差将液晶注入第一和第二基板之间的空间。

如上所述，依据本发明制造印版的方法和制造LCD器件的方法具有如下优点。

为了制造印版，在首先形成金属掩模层之后，通过包含阴离子表面活性剂的蚀刻剂蚀刻基板。从而，表面活性剂粘附到掩模层的暴露部分，因此可防止在基板水平方向的蚀刻。结果，可在印版中形成宽窄不等的沟槽，从而形成了精确的图案。本发明的上述方法对制造需要精确图案的薄膜晶体管尤其有用。

同样，沟槽的侧表面具有几乎水平的平缓坡度。因此，可阻止图案材料印刷在沟槽的边缘和内表面上，从而形成精确的图案。上述方法替代了昂贵的光刻法，从而降低了制造成本。

很显然，本领域的熟练技术人员可以在不脱离本发明的精神或者范围内对本发明进行各种不同的修改和改进。因此，本发明旨在覆盖包括所有落入所附权利要求及其等效物范围内的对本发明进行的修改和改进。

Claims (16)

1.一种制造印版的方法，包括：

在基板上形成具有至少一开口的掩模层；

以所述掩模层作为蚀刻掩模用包含阴离子表面活性剂的蚀刻剂蚀刻所述基板，从而形成至少一沟槽；和

移除所述掩模层；

其中所述形成掩模层的步骤包括：

在所述基板上形成金属层；

在所述金属层上形成光刻胶；

通过曝光和显影构图所述光刻胶；

用构图后的光刻胶作为蚀刻掩模蚀刻所述金属层，从而形成所述至少一开口；和

移除构图后的光刻胶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成掩模层的步骤包括用铬(Cr)、钼(Mo)、铜(Cu)或氧化铟锡(ITO)形成单层或双层结构。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂包括具有阴离子表面活性剂的氟酸溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用蚀刻剂蚀刻所述基板包括用具有阴离子表面活性剂的氟化铵和氟酸溶液的混合物蚀刻。

5.一种制造液晶显示器件的方法，包括：

使用根据权利要求1所述的方法制备具有凹凸图案的至少一印版；

在第一基板上形成黑矩阵层；

在所述第一基板和部分所述黑矩阵层上形成滤色片层；和

以预定的间隔互相粘接所述第一基板和第二基板，其中使用所述至少一印版形成所述黑矩阵层和所述滤色片层中至少之一。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述使用所述至少一印版形成黑矩阵层的步骤包括：

在印刷辊上涂敷遮光材料；

在所述印版上滚动所述印刷辊，从而在所述印版的凸出部分上印刷一部分所述遮光材料，并在所述印刷辊上留下其余部分；和

在所述第一基板上滚动所述印刷辊，从而转印所述其余部分的遮光材料到所述第一基板上。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述使用所述至少一印版形成所述滤色片层的步骤包括：

在所述印刷辊上涂敷滤色片材料；

在所述至少一印版上滚动所述印刷辊，从而在所述至少一印版的凸出部分上印刷一部分所述滤色片材料，并在所述印刷辊上留下其余部分；和

在所述第一基板上滚动所述印刷辊，从而转印所述其余部分到所述第一基板上。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二基板包括互相交叉从而限定像素区域的栅线和数据线、靠近所述栅线和数据线交叉点形成的薄膜晶体管和形成在所述像素区域中并与所述薄膜晶体管电路上连接的像素电极。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在互相粘接所述第一和第二基板之前，形成对所述第一和第二基板任意之一都不具备入口的密封剂；和

在所述第一和第二基板任意之一上分配液晶。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括在互相粘接所述第一和第二基板之后，在所述第一和第二基板之间形成液晶层。

11.一种制造液晶显示器件的方法，包括：

使用根据权利要求1所述的方法制备具有凹凸图案的至少一印版；

在薄膜晶体管基板上形成材料层，所述材料层配置成形成所述薄膜晶体管基板的元件；

使用所述至少一印版在所述材料层上形成光刻胶图案；和

通过使用所述光刻胶图案作为蚀刻掩模蚀刻所述材料层从而形成所述元件。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述使用所述至少一印版在所述材料层上形成所述光刻胶图案的步骤包括：

在印刷辊上涂敷光刻胶材料；

在所述印版上滚动所述印刷辊，从而在所述印版的凸出部分上印刷一部分所述光刻胶材料，并在所述印刷辊上留下其余部分；和

在所述薄膜晶体管基板上滚动所述印刷辊，从而转印所述光刻胶的所述其余部分到所述薄膜晶体管基板上。

13.一种制造印版的方法，包括：

提供印版基板及在印版基板上形成具有至少一开口的金属掩模层；

以所述金属掩模层作为蚀刻掩模用包含阴离子表面活性剂的蚀刻剂蚀刻所述基板，从而形成至少一沟槽，

其中在蚀刻过程中所述阴离子表面活性剂粘附到所述金属掩模上；和移除所述金属掩模层。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，形成金属掩模层包括形成包含用铬(Cr)、钼(Mo)、铜(Cu)或氧化铟锡(ITO)形成的单层或双层结构的层。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂包括具有所述阴离子表面活性剂的氟酸溶液或具有所述阴离子表面活性剂的氟化铵和氟酸溶液的混合物。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，蚀刻所述基板包括在所述基板上形成沟槽，其中所述阴离子表面活性剂防止所述印版基板的基本横向蚀刻。

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