CN1693953A - 用于制造版模的方法以及使用其形成图案的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种版模的制造方法，包括：制备透明玻璃基板；在所述基板上沉积金属层；构图所述金属层以形成第一金属图案；采用所述第一金属图案作为掩模蚀刻所述玻璃基板，形成第一凸图案；构图所述第一金属图案形成第二金属图案；以及采用所述第二金属图案作为掩模蚀刻所述第一凸图案，形成第二凸图案。

Description

用于制造版模的方法以及使用其形成图案的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在液晶显示面板中形成图案的印刷方法，特别是涉及一种用于在基板的整个表面上形成厚度均匀的图案的版模(cliché)的制造方法以及使用其形成图案的方法。
背景技术
显示器件，尤其是诸如液晶显示(LCD)器件的平板显示器件通过在各像素中设置有诸如薄膜晶体管的有源器件来驱动。该驱动方法称为有源矩阵驱动法。按照有源矩阵驱动法，在以矩阵形式排列的各像素中设置有源器件以驱动相应的像素。
图1所示为有源矩阵型LCD器件。该LCD器件是采用薄膜晶体管作为有源器件的TFT LCD器件。如图所述，在水平和垂直排列有N×M像素的TFT LCD器件的各像素中，设置有形成在栅线4和数据线6处的TFT，其中栅线4施加有来自外部驱动电路的扫描信号，而数据线6施加有图像信号。该TFT包括与数据线4相连接的栅极3、形成在栅极3上并且在向栅极3施加扫描信号时被激活的半导体层8、以及在半导体层8上形成的源极/漏极5。像素电极10形成在像素1的显示区。像素电极10连接到源极/漏极5并且当半导体层8被激活时通过源极/漏极5接收图像信号而操作液晶(未示出)。
图2所示为排列在各像素处的TFT的结构图。如图所述，TFT包括由诸如玻璃的透明绝缘材料形成的基板20、形成在基板20上的栅极3、形成在基板20的整个表面上的栅绝缘层22、形成在栅绝缘层22上并且在向栅极3施加信号时被激活的半导体层8、形成在半导体层8上的源极/漏极5、以及形成在源极/漏极5上用于保护该器件的钝化层25。
TFT的源极/漏极5电连接到在像素中形成的像素电极，并且通过在信号经由源极/漏极5施加到像素电极时驱动液晶来显示图像。
在有源矩阵型LCD器件中，各像素的大小对应于几十μm。因此，诸如TFT的排列在像素中的有源器件必须具有对应于几μm的微小尺寸。此外，随着客户对诸如HDTV的高图像质量的显示器件需求的增长，在相同区域的屏幕上必须排列更多的像素。因此，排列在各像素中的有源器件图案(包括栅线图案和数据线图案)也必须具有微小的尺寸。
根据现有技术，为了制造诸如TFT的有源器件，使用曝光设备通过光刻法形成有源器件的图案、线等。然而，光刻工序包括诸如沉积光刻胶、对准工序、曝光工序、显影工序、清洗工序等一系列工序。
而且，为了形成LCD器件的图案，光刻工序必须重复多次，因此降低了生产率。
发明内容
因此，本发明提供一种版模的制造方法以及使用其形成图案的方法，其可以基本上避免由于现有技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题。
因此，本发明的优点是提供通过用单一工序形成图案而提高产量的一种形成图案的印刷方法。
本发明的另一优点是提供一种用于形成厚度均匀的图案的印刷方法。
本发明的再一优点是提供一种具有增强墨附着力的版模的制造方法。
本发明的附加优点和特征将在后面的描述中得以阐明，通过以下描述，将使它们在某种程度上显而易见，或者可通过实践本发明来认识它们。通过在说明书文字及其权利要求以及附图中所指出的具体结构可以实现和得到本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，一种版模的制造方法包括：制备透明玻璃基板；在基板上沉积金属层；构图金属层以形成第一金属图案；采用第一金属图案作为掩模蚀刻玻璃基板从而形成第一凸图案；构图第一图案以形成第二金属图案；以及采用第二金属图案作为掩模蚀刻第一凸图案从而形成第二凸图案。
根据本发明的另一方面，版模的制造方法包括：制备透明玻璃基板；在该基板上沉积光刻胶；形成具有第一厚度的第一光刻胶图案和具有第二厚度的第二光刻胶图案，其中第一和第二光刻胶图案彼此交替；采用第一光刻胶图案作为掩模蚀刻玻璃基板从而形成第一凸图案；以及去除第一光刻胶图案然后采用第二光刻胶图案作为掩模蚀刻第一凸图案从而形成第二凸图案。
根据本发明的另一方面，形成图案的方法包括：提供具有多个凸图案和位于凸图案表面上的多个半凸半凹图案的版模；在基板上形成蚀刻目标层；在蚀刻目标层上涂墨；将版模和基板彼此粘接从而使凸图案的表面接触涂在蚀刻目标层上的墨；然后将基板和版模彼此分开从而形成部分保留在蚀刻目标层上的墨图案。
通过以下结合附图对本发明的详细说明可以使本发明的上述以及其它目标、特征、观点和优点更加清晰。
附图说明
所附的附图被包括用来提供对本发明的进一步理解，并结合构成说明书的一部分，示出本发明的各种实施方式，而且与下面的描述一起用来说明本发明的原理。
在附图中：
图1所示为普通LCD器件结构的平面图；
图2所示为图1中LCD器件的薄膜晶体管结构的截面图；
图3A到3C所示为采用照相凹版胶印法形成图案的方法的示意图；
图4A到4G所示为根据本发明形成图案的方法的示意图；
图5A到5G所示为根据本发明另一实施方式形成图案的方法的示意图；
图6A到6E所示为根据本发明版模的制造方法示意图；
图7所示为按照图6A到6E所示的工序形成的版模的第二凸图案的形状示意图；
图8所示为按照图6A到6E所示的工序形成的版模的第二凸图案的另一形状示意图；
图9所示为按照图6A到6E所示的工序形成的版模的第二凸图案的再一形状示意图；以及
图10A到10F所示为根据本发明另一实施方式的版模的制造方法示意图。
具体实施方式
现在，详细说明本发明的各种优选实施方式，其实施例示出在附图中。
根据本发明，印刷法用于形成诸如LCD器件的显示器件的有源器件。作为印刷法，照相凹版胶印法通过向凹版上涂墨然后刮去多余的墨而用于各种领域，例如用于印刷、包装、玻璃纸(cellophane)、乙烯树脂(vinyl)、聚乙烯等。例如，照相凹版胶印法用于为显示器件制造有源器件或电路图案。
照相凹版胶印法采用传递辊向基板上转移墨。此外，如果采用与所需的显示器件的区域相对应的传递辊，即使显示器件面积大也可以用一次转移在显示器件的基板上形成图案。
照相凹版胶印法可以用于为显示器件形成各种图案，例如，LCD器件中的TFT图案、栅线、数据线、像素电极和电容的金属图案。
图3A到3C所示为根据本发明一实施方式用于形成图案的照相凹版胶印法示意图。如图3A所示，在特定的位置形成多个凹槽132以形成凹版或版模130，然后用墨134填充该凹槽。采用光刻法在版模130中形成凹槽132。通过向版模130的表面上涂墨134然后将刮刀(blade)压在版模130的表面上，将墨134填充入凹槽中。随着刮刀138在版模130上移动，墨134填充到凹槽132中而且同时去除留在版模130表面上的墨134。
然后，如图3B所示，随着印刷辊131在版模130的表面上旋转，保留在版模130的凹槽132中的墨134转移到印刷辊131的表面上。印刷辊131与需要制造的显示面板具有相同的宽度，而其圆周长度等于需要制造的面板的长度。因此，随着印刷辊131的一次旋转，版模130的墨134被转移到印刷辊131的表面上。
然后，如图3C所示，印刷辊131在基板130’上形成的蚀刻目标层140的表面上旋转，从而将墨134转移到蚀刻目标层140上。此后，通过紫外线照射或加热使墨134干燥以形成墨图案133。采用印刷辊131的一次旋转，在基板130’的整个表面上形成墨图案133。采用墨图案133作为掩模对蚀刻目标层140进行蚀刻以形成所需的图案。
在上述的印刷法中，根据所需的显示器件的尺寸来制造版模130和印刷辊131，因此通过印刷辊131的一次转移在基板130’上形成图案。因此，大面积显示器件的图案可以通过一轮工序来形成。
蚀刻目标层140可以是用于形成TFT的栅极、源极/漏极、栅线、数据线或者像素电极的金属层、用于形成有源层的半导体层或者是诸如氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)的绝缘层。
在形成显示器件的图案时，墨图案133用作传统光刻工序中的抗蚀剂(resist)。因此，在金属层或绝缘层上形成墨图案133，然后采用普通的蚀刻工序蚀刻该层从而形成具有诸如电极结构、接触孔等所需图案的层。
本发明的印刷法具有许多优点。最显著的优点是采用比传统光刻工序简单的单一工序在大面积显示器件上形成墨图案。
随着印刷辊尺寸的增大，当从印刷辊的表面转移墨图案时施加到基板上的压力不均匀的概率增大。因此，在基板上形成的墨图案可能厚度不均匀。
为了解决该问题，提供了一种不用印刷辊在基板上形成图案的方法。因此，如图4A到4G和图5A到5G所示的本发明的实施方式，在基板上直接涂覆墨然后采用版模部分去除该墨，从而使保留下的墨提供所需的图案。
根据本发明的实施方式，如图4A和5A所示，在基板240的整个表面上涂覆墨250。基板240包括蚀刻目标层，并且墨250被涂覆在蚀刻目标层上。
用诸如透明玻璃基板形成具有多个凸图案230a的版模230。可以通过在玻璃基板上沉积金属层然后构图该金属层形成金属图案来形成版模。然后，如图4B和5B所示，采用金属图案作为掩模蚀刻玻璃基板以形成凸图案。制备具有多个凸图案230a的版模230，然后采用附着力增强剂敷料器220’向凸图案230a的表面涂覆诸如六甲基乙硅烷(HMDS)的附着力增强剂。
如图4C所示，涂在基板240上的墨层250面对版模230的凸图案230a设置。基板240位于下侧而版模230位于上侧。然后，将版模230向下移动并且施加均匀的压力以使版模230的凸图案230a与基板240的墨层250接触。
如图5C所示，也可以使基板240位于上侧而版模230位于下侧。此时，将基板240向下移动以使基板240的墨层250接触到版模230的凸图案230a。
如图4E所示，当版模230从基板240分开或如图5E所示，当基板240从版模230分开时，在与凸图案230a相接触的区域中的墨250’被粘接在凸图案230a的表面从而从基板240上去除。因此，在基板240上形成墨图案250a，并且墨图案保留在与版模230的凸图案230a未接触的区域。涂覆在凸图案230a表面的附着力增强剂220增强了版模和墨之间的附着力，使得该附着力比墨和基板240之间的附着力大。所以，很容易从基板240去除接触版模230的墨250’。因此，去除位于与版模230的凸图案230a接触的区域中的墨，并且在与凸图案230a未接触的区域形成墨图案250a。因此，版模230的凸图案230a具有与除在基板240上形成的图案区域之外的其余区域相同的形状。
图4F和5F所示为在基板240上形成的墨图案示意图。通过采用墨图案250a作为掩模蚀刻基板的蚀刻目标层以形成所需的器件图案。在采用墨图案250a作为掩模之前，将墨图案250a加热或者向其照射紫外线以固化该图案。
蚀刻目标层可以是用于形成TFT的栅极、源极/漏极、栅线、数据线或像素电极的金属层、用于形成有源层的半导体层，或者诸如SiOx或SiNx的绝缘层。当形成显示器件图案时，墨图案250a用作传统光刻工序中的抗蚀剂。因此，在金属层或半导体层上形成墨图案250a，然后采用该墨图案作为掩模通过普通蚀刻工序蚀刻金属层或绝缘层，从而形成所需图案(例如，电极结构)的金属层或所需图案(例如，接触孔)的绝缘层。
如图4G和5G所示，可以用清洗设备270从版模上去除涂覆在版模230的凸图案230a表面上的墨250’和附着力增强剂220。从清洗设备270注入的清洗液去除涂覆在凸图案230a表面的墨250’和附着力增强剂220。例如，清洗液可以是丙酮、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。
清洗设备可以是通过从喷嘴喷射清洗液去除墨的喷嘴型。另外，虽然在附图中未示出，但是也可以采用辊式清洗器。用辊式清洗设备，在清洗辊的表面涂覆能够提高与墨的附着力的材料，并且清洗辊在版模的表面上旋转从而将墨从版模转移到清洗辊的表面。因此，可以去除涂覆在版模上的墨。
根据本发明的上述实施方式，墨施加到要形成图案的基板上，然后具有凸图案的版模以一定的压力施加到墨上。因此，与凸图案接触的墨与基板分离，并且在与凸图案未接触的其余区域形成墨图案。由于墨涂在基板上，然后采用版模去除不需要区域中的墨，因此在基板的整个表面上形成厚度均匀的墨图案。
根据本发明另一实施方式，提供了一种通过在凸图案的表面上形成半凸半凹图案而能够增强版模和墨之间附着力的版模的制造方法。在凸图案表面上形成半凸半凹图案时，版模和基板之间的接触区域增加。因此，版模和墨之间的附着力比前一种情况(图4A到4G和图5A到5G)增加更大，从而减少了图案的次品。
图6A到6E所示为根据本发明版模的制造方法示意图。如图6A所示，制备透明基板330，然后在基板330上沉积金属层340。然后，在金属层340上涂覆光刻胶350。然后，如图6B所示构图光刻胶350以形成光刻胶图案350a。采用光刻胶图案350a作为掩模，蚀刻金属层以形成保留在特定区域上的第一金属图案340a。然后，如图6C所示，去除光刻胶图案350a，并且采用第一金属图案340a作为掩模蚀刻玻璃基板330从而在玻璃基板330的表面上形成第一凸图案330a。通过蚀刻玻璃基板330形成第一凸图案330a，该第一凸图案通过使用部分基板而形成。
然后，对涂覆在第一凸图案330a的表面上的第一金属图案340a进行构图从而形成位于第一凸图案330a上的第二金属图案340b。例如，第二金属图案340b可以为条状或点状，但是并不限于这些形状。
如图6D所示，采用第二金属图案340b作为掩模，蚀刻第一凸图案330a从而在第一凸图案330a的上形成第二凸图案330b。通过蚀刻第一凸图案330a形成第二凸图案330b，与第一凸图案330a相同，该第二凸图案330b也是通过使用部分基板而形成。然后，如图6E所示，去除保留在第二凸图案330b上的第二金属图案340b，从而在第一凸图案330a的表面形成半凸半凹图案的第二凸图案340b。
图7所示为形成有第二凸图案330b的第一凸图案330a的表面。如图所示，在第一凸图案330a的表面上形成有第二凸图案330b。第二凸图案330b的形状由第二金属图案的形状确定。如果第二金属图案为条状，那么第二凸图案330b也为条状。由于第二凸图案330b的形状按照第二金属图案的形状而改变，因此第二凸图案330b也可以为如图8所示的点状430a或者如图9所示的凹凸状530b(embossing shape)。然而，第二凸图案330b的形状并不限于上述形状。为了增加第一凸图案的表面区域，第二凸图案位于第一凸图案的表面上并且第二凸图案可以具有任意形状。
第二凸图案330b、430b和530b增加了在图4A到4G和图5A到5G所示的工序中版模与涂覆在基板上的墨之间的接触区域，从而增强了版模和墨之间的附着力。因此，当使用具有第二凸图案的版模时，可以省略附着力增强剂。然而，如果在第二凸图案的表面涂覆附着力增强剂，那么版模和墨之间的附着力增强。
如上所述，当采用金属图案作为掩模形成第一和第二凸图案时，必须执行两次掩模工序。即，为了形成用于形成第一凸图案的第一金属图案必须执行一次掩模工序，以及为了形成用于形成第二凸图案的第二金属图案必须执行一次掩模工序。然而，如上所述，掩模工序(光刻工序)包括诸如沉积光刻胶、曝光工序、显影工序等复杂工序，增加掩模工序引起制造成本增加和产率降低。
图10A到10F所示为根据本发明另一实施方式版模的制造方法示意图。如图10A所示，制备透明玻璃基板630，然后在基板630的整个表面上涂覆光刻胶650。如图10B所示，对光刻胶650进行衍射曝光或半色调曝光，形成包括具有第一厚度的第一光刻胶图案650a和具有第二厚度并与第一光刻胶图案650a交替的第二光刻胶图案650b的光刻胶图案650’。采用根据位置不同设置光透射率的衍射掩模或半色调掩模进行衍射曝光或半色调曝光。光刻胶的曝光度按照光透射率的不同而不同，从而光刻胶图案的厚度变得不同。
如图10C所示，采用光刻胶图案650’作为掩模蚀刻玻璃基板630，从而形成第一凸图案630a。即，在光刻胶图案650’所处的区域形成第一凸图案630a。通过使用部分玻璃基板630形成第一凸图案630a。如图10D所示，去除第一光刻胶图案650a仅留下位于第一凸图案630a上的第二光刻胶图案650b。在去除第一光刻胶图案650a的过程中，第二光刻胶图案650b的厚度变薄。第一光刻胶图案650a可以采用灰化工序去除，并且以规则形状或不规则形状形成于第一凸图案630a上。
然后，如图10E所示，使用第二光刻胶图案650b作为掩模蚀刻第一凸图案630a，从而在第一凸图案630a上形成第二凸图案630b。通过蚀刻第一凸图案630a形成第二凸图案630b，其中该第二凸图案通过使用部分玻璃基板形成。第二凸图案630b的形状由第二光刻胶图案650b的形状确定，并且第二凸图案630b可以具有如图7到图9所示的各种形状。
最后，如图10F所示，去除保留在第二凸图案630b上的第二光刻胶图案650b，从而在第一凸图案630a上形成半凸半凹图案的第二凸图案630b。
在根据本发明版模的制造方法中，通过衍射或半色调曝光形成第一凸图案和第二凸图案，可以将掩模的数目减少一次。
如上所述，本发明提供了能够采用具有凸图案的版模形成厚度均匀的墨图案的图案形成方法。此外，本发明提供了能够通过增加版模的凸图案和墨之间的接触区域来提高版模和墨之间的附着力的版模制造方法。
根据本发明通过印刷法形成图案的方法不仅可以用于诸如LCD器件的显示器件的有源器件或电路，而且也可以用于在半导体衬底上形成器件。
对于熟悉本领域的人员而言，很显然可以在不脱离本发明精神或范围的情况下对本发明做出各种变型和修改。因此，本发明旨在涵盖所有落入所附权利要求书及其等同物的范围内的对本发明的变型和修改。

Claims (17)

1、一种版模的制造方法，包括：
制备透明玻璃基板；
在所述基板上沉积金属层；
构图所述金属层以形成第一金属图案；
采用所述第一金属图案作为掩模蚀刻所述玻璃基板，形成第一凸图案；
构图所述第一金属图案以形成第二金属图案；以及
采用所述第二金属图案作为掩模蚀刻所述第一凸图案，形成第二凸图案。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二凸图案形成在所述第一凸图案的表面。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括：
在所述第二凸图案表面上涂覆附着力增强剂。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述附着力增强剂为六甲基乙硅烷。
5、一种版模的制造方法，包括：
制备透明玻璃基板；
在所述基板上沉积光刻胶；
形成具有第一厚度的第一光刻胶图案和具有第二厚度的第二光刻胶图案，
所述第一和第二光刻胶图案彼此交替；
采用所述第一光刻胶图案作为掩模蚀刻玻璃基板，形成第一凸图案；以及
去除所述第一光刻胶图案，然后采用所述第二光刻胶图案作为掩模蚀刻所
述第一凸图案，形成第二凸图案。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二凸图案形成在所述第一凸图案的表面。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括在所述第二凸图案的表面涂覆附着力增强剂。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述附着力增强剂为六甲基乙硅烷。
9、一种图案形成方法，包括：
制备具有多个凸图案和位于所述凸图案表面上的多个半凸半凹图案的版模；
在基板上形成蚀刻目标层；
在所述蚀刻目标层上涂覆墨；
将所述基板和版模彼此粘接在一起，使所述凸图案的表面接触涂覆在所述蚀刻目标层上的墨；以及
将所述基板和版模彼此分开，形成部分保留在所述蚀刻目标层上的墨图案。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述制备版模的步骤包括：
制备透明玻璃基板；
在所述基板上沉积金属层；
构图所述金属层以形成第一金属图案；
采用所述第一金属图案作为掩模蚀刻所述玻璃基板，形成第一凸图案；
构图所述第一金属图案以形成第二金属图案；以及
采用所述第二金属图案作为掩模蚀刻所述第一凸图案，形成位于所述第一凸图案表面上的第二凸图案。
11、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述制备版模的步骤包括：
制备透明玻璃基板；
在所述基板上沉积光刻胶；
形成具有第一厚度的第一光刻胶图案和具有第二厚度的第二光刻胶图案，
所述第一和第二光刻胶图案彼此交替；
采用所述第一光刻胶图案作为掩模蚀刻玻璃基板，形成第一凸图案；以及
去除所述第一光刻胶图案，然后采用所述第二光刻胶图案作为掩模蚀刻所
述第一凸图案，形成第二凸图案。
12、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在将所述基板和版模彼此分开的步骤中，与所述版模的凸图案接触的墨粘接在凸图案上，从而从所述蚀刻目标层去除所述墨。
13、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述蚀刻目标层上形成的墨位于与所述版模的凸图案未接触的区域。
14、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括：固化所述墨图案。
15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述固化墨图案的步骤包括对所述墨图案进行加热。
16、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述固化墨图案的步骤包括用紫外线照射所述墨图案。
17、根据权利要求9的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括采用所述墨图案作为掩模蚀刻所述蚀刻目标层。
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