CN101630127A - 液晶显示器的滤色器阵列制造中的光刻胶剥离剂组合物 - Google Patents

液晶显示器的滤色器阵列制造中的光刻胶剥离剂组合物 Download PDF

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郑宗铉
许舜范
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郑世桓
张斗瑛
朴善周
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Abstract

本发明涉及可适于在液晶显示器的滤色器阵列(color filter on array，COA)制造工艺中使用的光刻胶剥离剂组合物，特别涉及包含1－40重量％的水溶性有机胺化合物、3－40重量％的水、余量的水溶性有机溶剂，从而在制造液晶显示器的滤色器阵列结构时，无滤色器膨胀现象，金属防腐效果及感光膜去除效果均很优秀的光刻胶剥离剂组合物。该组合物可适于在液晶显示器的滤色器阵列制造工艺中使用。

Description

液晶显示器的滤色器阵列制造中的光刻胶剥离剂组合物
技术领域：
本发明涉及液晶显示器用的光刻胶剥离剂组合物，特别涉及无滤色器膨胀现象，金属防腐效果及感光膜去除效果均很优秀的光刻胶剥离剂组合物。该组合物可适于在和以往的LCD工艺不同的滤色器阵列的制造工艺中使用。
背景技术：
液晶显示器是目前使用最广泛的一种平板显示器，由两张显示板及插设于其中间的液晶层构成。其中，所述两张显示板上均设有电极。这种显示器通过对电极上施加电压而重新排列液晶层的液晶分子，从而调整透光量。
液晶显示器中目前主要使用的是在两张显示板上均设有用于形成电场的电极的结构。其中最普遍使用的是，在一个显示板上由多个薄膜晶体管和像素电极排列成矩阵形状，而另一个显示板上设有红、绿、蓝滤色器，并在所述滤色器的整个表面上覆盖有共用电极的结构。
但是，这种液晶显示器由于其像素电极和滤色器分别设置在不同的显示板上，很难把像素电极和滤色器精密调准(align)，从而会产生调准误差。
为了解决上述问题，最近有一种滤色器阵列(color filter on array，COA)结构问世。在所述滤色器阵列中，滤色器和像素电极设置在同一个显示板上，而所述滤色器则设置在薄膜晶体管阵列上。在这种滤色器阵列结构中，所述滤色器则通过使用包含彩色颜料的光刻胶进行光刻工序而形成，而在薄膜构图中可以使用剥离剂。
即在滤色器阵列结构中，形成滤色器后需要形成像素电极等的薄膜，而滤色器被裸露在这种薄膜的构图中。然而，当使用具有一般有机剥离剂组分的现有剥离剂时，在去除滤色器的感光膜时会损伤滤色器，从而导致滤色器的表面不均匀，进而导致滤色器与将层叠在其上的薄膜之间的粘结性(adhesion)下降。而且，叠层在滤色器上方的薄膜会产生翘起或裂开(crack)现象，此时液晶在每个位置上的填充厚度不同，会存在液晶未均匀填充的部分，而这种结果会导致外部显示不良，因此需要减少这种现象。
技术内容：
本发明是鉴于上述问题而提出的。本发明的目的是提供一种适于在液晶显示器的滤色器阵列结构制造中使用的剥离剂组合物。所述组合物可以防止滤色器膨胀所引起的显示不良问题，而且可最大限度地减少对下部膜的损伤，不仅如此，对感光膜的剥离性能也很优秀。
本发明的另一个目的是提供一种液晶显示器的制造方法。所述方法使用上述剥离剂组合物，在液晶显示器上形成滤色器阵列结构。
为达到上述目的，本发明提供一种剥离剂组合物，其用于在液晶显示器的滤色器阵列(color filter on array)制造工艺中剥除光刻胶，该组合物包含：1-40重量％的水溶性有机胺化合物；3-40重量％的水；及余量的水溶性有机溶剂。
本发明的剥离剂组合物，相对于100重量份的所述剥离剂组合物，进一步包含0.1-10重量份的防腐剂。
特别是，所述组合物用于在包括透明绝缘基板、栅电极、栅极绝缘膜、半导体层、源电极及漏电极、滤色器、绝缘膜及像素电极的滤色器阵列(colorfilter on array)结构的液晶显示器的制造工艺中剥除在所述绝缘膜或像素电极的构图中使用的形成感光图形的光刻胶。
本发明还提供一种液晶显示器的制造方法，其包括：在滤色器上形成绝缘钝化膜的步骤及在所述绝缘钝化膜上形成像素电极的步骤，其中所述液晶显示器在一个基板上具有滤色器和像素电极的滤色器阵列结构。其中，在所述形成绝缘钝化膜的步骤及形成像素电极的步骤中的至少一个步骤中包括以下步骤：在所述滤色器或绝缘钝化膜上涂敷光刻胶以形成感光膜；将所述感光膜曝光而形成多个感光图形；利用所述感光图形进行蚀刻；及用上述剥离剂组合物剥除所述感光图形。
优选地，本发明的液晶显示器的制造方法通过包括以下步骤的方法制备液晶显示器的滤色器阵列结构：
在透明绝缘基板上形成栅电极；
在所述栅电极上形成栅极绝缘膜；
在所述栅极绝缘膜上形成半导体；
在所述半导体上形成源电极及漏电极；
在所述源电极和漏电极上形成滤色器；
在所述滤色器上形成绝缘钝化膜；及
在所述绝缘钝化膜上形成像素电极。
其中，在所述绝缘钝化膜的形成步骤及所述像素电极的形成步骤中的至少一个步骤中包括以下步骤：在所述滤色器或绝缘钝化膜上涂敷光刻胶而形成感光膜；将所述感光膜曝光而形成多个感光图形；用所述感光图形进行蚀刻；及用上述剥离剂组合物剥离所述感光图形。
下面详细说明本发明。
本发明涉及可适于在液晶显示器的滤色器阵列结构制造中使用的水溶性剥离剂组合物。
这种剥离剂组合物可以是包含水溶性有机胺化合物、水溶性有机溶剂及水的三组分组合物。而且，本发明在所述组合物中可进一步包含防腐剂。因此，本发明可以提供包含水溶性有机胺化合物、水溶性有机溶剂及水的三组分剥离剂组合物，或者包含水溶性有机胺化合物、水溶性有机溶剂、水及防腐剂的四组分剥离剂组合物。
尤其是，本发明的剥离剂组合物的特征在于，所述组合物用于在包括透明绝缘基板、栅电极、栅极绝缘膜、半导体层、源电极及漏电极、滤色器、绝缘膜及像素电极的滤色器阵列(color filter on array)结构的液晶显示器的制造工艺中剥除在所述绝缘膜或像素电极的构图中使用的形成感光图形的光刻胶。即，在栅极、半导体层、源电极及漏电极、绝缘膜、像素电极的构图中使用感光剂，而为了去除所述感光剂，使用剥离剂(stripper)。在所述工艺中COA工序是在源电极和漏电极上形成滤色器的工序。在层间形成滤色器后，在绝缘膜及像素电极的构图中使用感光剂，而本发明只在所述感光剂的去除工序中使用所述三组分或者四组分剥离剂，从而可在少给其下方的滤色器影响的情况下去除感光剂。
下面具体说明在本发明的剥离剂组合物中使用的各种成分。
本发明的剥离剂组合物中所述水溶性有机胺化合物是执行剥离感光膜功能的主要成分。所述水溶性有机胺化合物例如可以是选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺、三丙醇胺、异丙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(2-氨乙基氨基)乙醇、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、四甲基羟基胺、四乙基羟基胺和四丁基羟基胺中的至少一种化合物。
相对于剥离剂组合物的总量，所述水溶性有机胺化合物的含量优选为1-40重量％，更优选为5-20重量％。此时，若所述水溶性有机胺化合物的含量低于1重量％，会降低剥离性能，从而在整个膜层中残留应当被剥离的感光膜微粒；若超过40重量％，会导致所述组合物被所述应当被剥离的感光膜所吸收的性能变小，而且接触角变大，不仅如此，还会加深腐蚀。
所述水优选使用经过离子交换树脂过滤的纯水(pure water)，更优选使用电阻率为18MΩ的超纯水。相对于剥离剂组合物的总量，所述水的重量百分比含量可为3-40％。此时，若所述水的含量低于3重量％，会损伤绝缘膜及滤色器；若超过40重量％，对感光膜的剥离性能将会降低。
所述水溶性有机溶剂在作为溶剂执行溶解功能的同时，用于调节和感光膜之间的表面张力。因此在执行剥离步骤的过程中，可以持续表现出剥离性能，而且也有利于储存稳定性。
所述水溶性有机溶剂可以是乙二醇醚化合物、亚砜类(sulfoxide)、砜类(sulfone)、环丁砜类(sulfolane)、酰胺类(amide)、乳胺类(lactam)、咪唑啉酮类(imidazolidinone)等。这些溶剂可以单独使用或者把至少两种溶剂混合使用。所述乙二醇醚化合物可以是选自乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚、三乙二醇和四乙二醇中的至少一种化合物。所述亚砜类是二甲基亚砜等，所述砜类可以是选自二甲砜、二乙砜、双(2-羟乙基)砜和四氢噻吩砜中的至少一种。所述环丁砜类的优选化合物为环丁砜，所述酰胺类可以是选自N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺(N，N-dimethyl acetoamide)、N-甲基乙酰胺和N，N-二乙基乙酰胺中的至少一种。所述乳胺(lactam)类可以是选自N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-丙基-2-吡咯烷酮、N-羟甲基-2-吡咯烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮等，所述咪唑啉酮类可以是选自1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、1，3-二乙基-2-咪唑啉酮和1，3-二异丙基-2-咪唑啉酮中的至少一种化合物。例如在本发明中混合使用两种有机溶剂时，其混合重量比可以是5∶95-95∶5，但并不限于此。
所述水溶性有机溶剂可以以余量包含在所述剥离剂组合物中，相对于组合物总量，所述水溶性有机溶剂的含量优选为10-96重量％，更优选为10-70重量％。若所述水溶性有机溶剂的含量低于10重量％，胺化合物和水的含量相对增加，从而会损伤滤色器及其类似的绝缘膜，而且由于胺化合物而胶化的高分子的溶解性能下降，会导致对感光膜的剥离性能下降。而且，若水溶性有机溶剂的含量超过96重量％，水溶性有机胺及水的含量相对减少，从而会导致对感光膜的剥离性能下降。
所述防腐剂包含在剥离剂组合物中，能够最大限度地减少下部膜金属铝和钼的腐蚀。所述防腐剂可以是三唑类化合物、糖化合物、有机酸化合物或芳香族羟基化合物等，这些化合物可以单独使用，或者把两种以上化合物混合使用。所述三唑类化合物可以是选自苯并三唑、甲苯并三唑(Tolyltriazole)、羧基苯并三唑(Carboxylic benzotriazole)、1-羟基苯并三唑和硝基苯并三唑中的至少一种化合物。所述有机酸化合物可以是选自抗坏血酸(ascorbicacid)、柠檬酸、五倍子酸、顺丁烯二酸、水杨酸和乳酸中的至少一种化合物。所述芳香族羟基化合物例如可以是8-羟基喹啉、8-羟基喹啉-N-氧化物、2-羟基喹啉、3-羟基喹啉、1，2，3，4-四氢-8-羟基喹啉(1，2，3，4-tetrahydro-8-Quinolinol)等羟基喹啉(Quinolinol)类、棓酸甲酯(methyl gallate)等酯类(ester)、氢醌(hydroquinone)、儿茶酚(catechol)或连苯三酚(pyrogallol)等。其中可以选择使用至少一种化合物。作为所述糖化合物可以使用山梨糖醇(sorbitol)等。
相对于100重量份的含有所述水溶性有机胺化合物、水溶性有机溶剂及水的本发明组合物，所述防腐剂的含量优选为0.1-10重量份，更优选为0.5-5重量份。若所述防腐剂的含量低于0.1重量份，会加深其下部金属膜层的腐蚀；若超过10重量份，相对于光刻胶的去除性能，从考虑组合物的制造价格等方面的工业效果来看并不经济。
另一方面，本发明可应用所述剥离剂组合物，并用通常的方法制造液晶显示器的COA结构。
即，本发明液晶显示器的COA制造方法的一个较佳实施方式包括以下步骤：在透明绝缘基板上形成栅电极；在所述栅电极上形成栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成半导体；在所述半导体上形成源电极及漏电极；在所述源电极和漏电极上形成滤色器；在所述滤色器上形成绝缘钝化膜；及在所述绝缘钝化膜上形成像素电极。而且，本发明在所述绝缘钝化膜的形成步骤及所述像素电极的形成步骤中的至少一个步骤中涂敷感光膜，并经所述感光膜的曝光而形成多个感光图形，而后通过使用所述感光图形进行蚀刻，并使用本发明的剥离剂剥离所述感光图形，从而制出无滤色器膨胀现象，且防腐效果及感光膜的去除效果均很优秀的滤色器阵列结构。
此时，除了在所述感光图形的形成步骤中使用本发明的剥离剂组合物外，液晶显示器的结构及在每个步骤中的制造方法对本领域的普通技术人员来说并不陌生，因此在此省略其详细说明。
通过上述方法制造的液晶显示器包括第一基板及第二基板，而第一基板包括第一透明绝缘基板、黑色矩阵(BM)、薄膜晶体管、绝缘膜、滤色器及像素电极，第二基板包括第二透明绝缘基板及共用电极，并通过本发明的剥离剂，可以减少像素电极与滤色器之间的调准(align)误差。例如，采用本发明剥离剂制造的COA结构如图1所示，可以包括：透明绝缘基板10、栅电极20、由氮化硅等制作的栅极膜30、由氢化无定形硅或多晶体硅等制作的半导体层40、源电极64及漏电极(66、67)、滤色器70、绝缘钝化膜72及像素电极82。此时，所述半导体层和源电极及漏电极之间可进一步包括欧姆接触层(54、56)，所述欧姆接触层(54、56)可由硅化物(silicide)或者掺杂高浓度N型杂质的n+氢化无定形硅等物质制作。此外，上述结构还包括数据线(42、52、62)等。但本发明的结构并不限于上述实施例，本发明可适于在一般的结构上使用。
此外，所述COA结构的绝缘基板的相对面上包括具备共用电极的透明绝缘基板，而两个透明基板之间具有隔离物(spacer)及液晶层，由此可用常规方法制造液晶显示器。
而且在COA结构中，在透明绝缘基板上可另外设置黑色矩阵，或者也可由数据线起到黑色矩阵的作用。此时，数据线上方可叠层设置红、绿、蓝各种颜色的滤色器。在此，数据线的线宽可为约10-15μm，同一般的液晶显示器相同。
本发明的剥离剂组合物不仅其感光膜剥离性能优秀，而且可以明显地减少其下方的滤色器和绝缘膜的膨胀现象。不仅如此，其金属防腐效果也很优秀。因此本发明不仅可以防止由于膨胀而滤色器及绝缘膜等的表面不均匀的现象，从而改善其与上层其他薄膜之间的粘结性，还可以使液晶填充部分的厚度均匀，防止显示效果不良的问题。
附图说明：
图1是应用本发明剥离剂组合物制造的液晶显示器COA结构的一个实施例的剖面图。
具体实施方式：
下面参照实施例及比较例，说明本发明。但是，这些实施例只是用来说明本发明的示例，本发明并不局限于以下实施例。
[实施例1到16及比较例1到7]
下面用以下表1所示的组分及其含量分别制备本发明剥离剂组合物的实施例及比较例。
[表1]
Figure G2009101502466D00081
Figure G2009101502466D00091
注)MEA：单乙醇胺/NMAE：N-甲基氨乙醇/MIPA：单异丙醇胺/AEE：2-(2-氨基乙氧基)-1-乙醇/NMP：N-甲基吡咯烷酮/DMSO：二甲基亚砜/MDG：二乙二醇单甲醚/BDG：二乙二醇单丁醚/BT：苯并三唑/AA：抗坏血酸/PY：连苯三酚(pyrogallol)/TT：甲苯并三唑
[实验例]
采用上表1中的实施例及比较例，评价剥离剂性能、滤色器及绝缘膜的受损程度、金属腐蚀程度。为此，准备以下试片。
试片1
本试片用来评价对下部膜的损伤(damage)程度。在玻璃表面上涂敷约
Figure G2009101502466D00101
左右厚度的滤色器及绝缘膜，并在约200℃/hr条件下烘烤(oven baking)本试片。
试片2
本试片用来评价对下部膜的损伤(damage)程度。在玻璃表面上沉积约左右厚度的铝(Al)及钼(Mo)后，涂敷感光膜并进行显影。
试片3
本试片用来评价对感光膜的剥离性能。作为试片3使用了在绝缘玻璃上沉积铬(Cr)后在其上涂敷感光膜，接着进行湿刻后用干刻气体蚀刻而制备的n+a-Si：H活性膜(active film)试片。
试片4
为了在比试片3更加深入的条件下进行干刻，从而获得改性的感光膜，在试片3的制备基础上再进行一次干刻。这种试片由于铬的作用而最大限度地提高感光膜的粘结性，而且若受到干刻气体的影响，会引发感光膜的变形，从而不易通过剥离剂进行剥离，因此这种试片适合在对感光膜的剥离性能测试上使用。
感光膜剥离性能
通过使用上述各试片及各剥离剂组合物，评价滤色器及绝缘膜的受损程度(试片1)、铝(Al)及钼(Mo)的腐蚀程度(试片2)、对感光膜的剥离性能(试片3及试片4)，其结果请见表2。
[表2]
Figure G2009101502466D00111
Figure G2009101502466D00121
注)*滤色器及绝缘膜的受损程度评价标准：◎(无任何膨胀)，о(发生部分膨胀)，△(发生大量膨胀)，×(严重膨胀)
*腐蚀程度评价标准：◎(无任何腐蚀)，о(略有腐蚀)，△(严重腐蚀)，×(完全腐蚀)
*对感光膜的剥离性能评价标准：◎(完全去除感光膜)，о(存在一些感光膜的残渣)，△(存在大量的感光膜的残渣)，×(无任何剥离效果)
从上表2的结果来看，本发明的实施例所提供的剥离剂不仅具有优秀的感光膜剥离性能，而且和比较例相比，明显减少了其下方滤色器和绝缘膜的膨胀现象，同时可以确认金属腐蚀程度比较良好。因此本发明不仅可以防止由于膨胀而滤色器及绝缘膜等的表面不均匀，从而改善其与上层其他薄膜之间的粘结性，还可以使液晶填充部分的厚度均匀，防止显示效果不良的问题。因此，本发明的剥离剂可适于在液晶显示器的滤色器阵列结构制造中使用。

Claims (8)

1、一种剥离剂组合物，用于在液晶显示器的滤色器阵列制造工艺中剥除光刻胶，其特征在于，该组合物包含：1-40重量％的水溶性有机胺化合物；3-40重量％的水；及余量的水溶性有机溶剂。
2、根据权利要求1所述的剥离剂组合物，其特征在于：相对于100重量份的所述剥离剂组合物，该组合物进一步包含0.1-10重量份的防腐剂。
3、根据权利要求1或2所述的剥离剂组合物，其特征在于：所述组合物用于在包括透明绝缘基板、栅电极、栅极绝缘膜、半导体层、源电极及漏电极、滤色器、绝缘膜及像素电极的滤色器阵列结构的液晶显示器的制造工艺中剥除在所述绝缘膜或像素电极的构图中使用的形成感光图形的光刻胶。
4、根据权利要求1所述的剥离剂组合物，其特征在于：所述水溶性有机胺化合物包括选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺、三丙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(2-氨乙基氨基)乙醇、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺、三异丙醇胺、四甲基羟基胺、四乙基羟基胺和四丁基羟基胺中的至少一种化合物。
5、根据权利要求1所述的剥离剂组合物，其特征在于：所述水溶性有机溶剂包括选自乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚、三乙二醇、四乙二醇、二甲基亚砜、二甲砜、二乙砜、双(2-羟乙基)砜、四氢噻吩砜、环丁砜、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-丙基-2-吡咯烷酮、N-羟甲基-2-吡咯烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、1，3-二乙基-2-咪唑啉酮及1，3-二异丙基-2-咪唑啉酮中的至少一种化合物。
6、根据权利要求2所述的剥离剂组合物，其特征在于：所述防腐剂包括选自山梨糖醇、苯并三唑、甲苯并三唑、羧基苯并三唑、1-羟基苯并三唑、硝基苯并三唑、抗坏血酸、柠檬酸、五倍子酸、顺丁烯二酸、水杨酸、乳酸及包括8-羟基喹啉、8-羟基喹啉-N-氧化物、2-羟基喹啉、3-羟基喹啉和1，2，3，4-四氢-8-羟基喹啉的羟基喹啉类、棓酸甲酯、氢醌、儿茶酚及连苯三酚中的至少一种化合物。
7、一种液晶显示器的制造方法，其中所述液晶显示器在一个基板上具有滤色器和像素电极的滤色器阵列结构，该方法包括：在滤色器上形成绝缘钝化膜的步骤；及在所述绝缘钝化膜上形成像素电极的步骤，其特征在于，
在所述形成绝缘钝化膜的步骤及形成像素电极的步骤中的至少一个步骤中包括以下步骤：
在所述滤色器或绝缘钝化膜上涂敷光刻胶以形成感光膜；
将所述感光膜曝光而形成多个感光图形；
利用所述感光图形进行蚀刻；及
用权利要求1所述的剥离剂组合物剥除所述感光图形。
8、根据权利要求7所述的液晶显示器的制造方法，通过包括以下步骤的方法制备液晶显示器的滤色器阵列结构：
在透明绝缘基板上形成栅电极；
在所述栅电极上形成栅极绝缘膜；
在所述栅极绝缘膜上形成半导体；
在所述半导体上形成源电极及漏电极；
在所述源电极和漏电极上形成滤色器；
在所述滤色器上形成绝缘钝化膜；及
在所述绝缘钝化膜上形成像素电极，
其特征在于，在所述绝缘钝化膜的形成步骤及所述像素电极的形成步骤中的至少一个步骤中包括以下步骤：
在所述滤色器或绝缘钝化膜上涂敷光刻胶而形成感光膜；
将所述感光膜曝光而形成多个感光图形；
用所述感光图形进行蚀刻；及
用权利要求1所述的剥离剂组合物剥离所述感光图形。
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