CN1693955A - 使用印刷法形成图案的方法 - Google Patents

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Abstract

使用印刷法形成图案的方法。本发明所提供的形成图案的方法包括以下步骤：提供具有多个凸起图案的印版；在所述多个凸起图案的各表面上施加粘附力增强剂；在所述基板上形成蚀刻目标层并随后在所述蚀刻目标层上施加墨；使所述印版和所述基板相互连接，以便使其上施加有粘附力增强剂的凸起图案与施加在所述蚀刻目标层上的所述墨相接触；然后使所述基板和所述印版相互分离，来形成选择性地保留在所述蚀刻目标层上的墨制图案。

Description

使用印刷法形成图案的方法
技术领域
本发明涉及一种在液晶显示板中形成图案的印刷方法，更具体地，涉及一种在基板上形成厚度均匀的图案的方法。
背景技术
显示设备，特别是平板显示器(诸如液晶显示(LCD)器件)，是通过有源器件(例如设置在各个像素处的薄膜晶体管)来驱动的。这种驱动方法被称作有源矩阵驱动方法。根据该有源矩阵驱动方法，在各个像素处设置有源器件，用以驱动相应的像素。
图1示出了有源矩阵型LCD器件。该LCD器件是TFT LCD器件，其中使用薄膜晶体管作为有源器件。如图所示，在水平和垂直地排列有N×M个像素的TFT LCD器件的各个像素处，设置有形成在选通线4和数据线6的交叉处的TFT，从外部驱动电路向选通线4施加扫描信号，向数据线6施加图像信号。该TFT包括：与选通线4相连接的栅极3；半导体层8，其形成在栅极3上，并且在向栅极3施加扫描信号时被激活；以及形成在半导体层8上的源极/漏极5。在像素1的显示区内形成有像素电极10。像素电极10与源极/漏极5相连接，并在半导体层8被激活时，通过经由源极/漏极5接收图像信号来控制液晶(未示出)。
图2示出了设置在各个像素处的TFT的结构。如图所示，该TFT包括：由透明绝缘材料(例如玻璃)形成的基板20；形成在该基板20上的栅极3；形成在该基板20的整个表面上的栅绝缘层22；半导体层8，其形成在栅绝缘层22上，并且当扫描信号施加给栅极3时被激活；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上用来保护该器件的钝化层25。
该TFT的源极/漏极5与形成在像素区内的像素电极电连接，在经由源/漏极5向像素电极施加了信号时，液晶被驱动，从而显示图像。
在有源矩阵型LCD器件中，各个像素的尺寸大约为几十μm。因此，必须将有源器件(例如设置在这些像素中的TFT)形成为大约几个μm的微小尺寸。此外，随着用户对于高图像质量的显示设备(例如HDTV)的需求的增加，必须在相同面积的屏幕上设置更多的像素。因此，设置在各个像素中的有源器件图案(包括选通线图案和数据线图案)也必须被形成为微小尺寸。
为了制造根据现有技术的有源器件(例如TFT)，通过使用曝光设备的光刻工艺来形成该有源器件的图案、线等。然而，该光刻工艺包括一系列工艺，例如光刻胶淀积、配向工艺、曝光工艺、显影工艺、清洁工艺等等。
另外，为了形成液晶显示器件的图案，必须重复几次这种光刻工艺，因此降低了生产率。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种形成图案的印刷方法，基本上消除因现有技术的局限和不足所导致的问题。
因此，本发明的一个优点是提供了一种形成图案的印刷方法，该方法能够使用单个工艺来形成图案，从而提高生产率。
本发明的另一个优点是提供了一种形成厚度均匀的图案的方法。
本发明的其他特征和优点将在以下说明中阐述，其部分地会通过阅读说明书而变得明了，或者可以通过实践本发明而习得。通过书面说明书和其权利要求以及附图中具体指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其他优点。
为了实现这些和其他优点并根据本发明的目的，如此处具体实现和广义描述的，本发明提供了一种在显示设备中形成图案的方法，该方法包括以下步骤：提供具有多个凸起图案的印版(cliché)；向所述多个凸起图案的各表面施加粘附力增强剂；在所述基板上形成蚀刻目标层并随后在所述蚀刻目标层上施加墨(ink)；使所述印版和所述基板相互连接，从而其上施加有所述粘附力增强剂的所述凸起图案与施加在所述蚀刻目标层上的所述墨相接触；然后通过使所述基板和所述印版相互分离，来形成选择性地保留在蚀刻目标层上的墨制图案。
应该理解，前述概括性描述和后面的详细描述都是示例性和说明性的，旨在为要求保护的本发明提供进一步的说明。
附图说明
说明书中包含的附图用来提供对本发明进一步的理解，并被并入作为本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的实施例，并连同说明书一起用于说明本发明的原理。
在附图中：
图1示出了典型的液晶显示器件的结构的平面图；
图2是图1中所示的液晶显示器件的薄膜晶体管的结构的剖视图；
图3A至3C示出了用于形成图案的凹版胶印印刷法(gravure offsetprinting method)；
图4A至4G示出了根据本发明的实施例的用于形成图案的方法；而
图5A至5G示出了根据本发明另一实施例的用于形成图案的方法。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施例，附图中示出了它们的示例。
本发明提供了一种印刷方法，用于形成显示设备(例如液晶显示器件)的有源器件图案。具体地，本发明提供了一种凹版胶印印刷法，其中将墨布置在凹板上，通过刮擦来去除多余的墨，然后进行印刷。
在凹版胶印印刷中，由于墨是利用转印辊转印到基板上的，所以即使在显示面积很大的显示设备中，也可以利用单次转印来形成图案，这是因为，所使用的转印辊对应于所需显示设备的面积。凹版胶印印刷可以用来形成显示设备所用的各种图案(例如与TFT相连接的选通线和数据线、像素电极、电容所用的金属图案)以及TFT，它们构成了液晶显示器件。
图3A至3C示出了用于在基板上形成墨制图案的印刷方法。如图3A所示，在凹板或印版130上指定位置处形成多个凹槽132之后，用墨134填充这些凹槽132。形成在印版130上的凹槽132是通过光刻方法形成的。通过将墨134布置到印版130上并随后在该印版130上推过刀片(blade)138，将墨134填充到凹槽132中。因此，随着刀片138的推进，墨134被填充到凹槽132中，并且同时去除了残留在印版130的表面上的墨134。
如图3B中所示，当印刷辊131在印版130的表面上滚过时，填充在凹槽132中的墨134被转印到该印刷辊的表面上。该印刷辊131被形成为宽度与待制造的所需显示板相同，并且周长与该显示板的长度相等。因此，在单次经过印版后，墨134被转印到印刷辊131的表面上。
此后，如图3C所示，当印刷辊131在形成于基板130′上的蚀刻目标层140的表面上滚过时，转印在印刷辊131上的墨134被转印到该蚀刻目标层140上。通过紫外照射或加热来干燥所转印的墨134，以形成墨制图案133。通过印刷辊131的单次滚动在显示设备的蚀刻目标层140上形成了所需图案133。随后，使用该墨制图案133作为掩模对蚀刻目标层140进行蚀刻，以形成所需图案。
在前述印刷方法中，印版130和印刷辊131是根据所需显示设备的尺寸来制备的，从而可以在印刷辊131单次通过时将所需图案转印到基板130′上。
蚀刻目标层140可以是用于形成TFT的栅极、源极/漏极、选通线、数据线、或像素电极的金属层、用于形成有源层的半导体层，或者是诸如SiOx或SiNx的绝缘层。
墨制图案133用作传统光刻工艺中的光刻胶。因此，先将墨制图案133形成在金属层或绝缘层上，然后通过常规的蚀刻工艺来对该金属层或绝缘层进行蚀刻，由此形成了具有所需图案的金属层(例如，电极结构)或者具有所需图案的绝缘层(例如，接触孔等)。
上述印刷方法有许多优点。具体地，该印刷方法的典型优点是：利用单次工艺或者与现有技术的光刻工艺相比非常简单的多次工艺，将墨制图案形成在大面积的显示单元上。
随着印刷辊的尺寸增大，从该印刷辊的表面转印墨制图案时，对基板施加的压力不均匀的可能性增大。因此，形成在基板上的墨的厚度可能不均匀。
为解决这个问题，提供了一种不使用印刷辊而在基板上形成图案的方法。因此，如图4A至4G以及图5A至5G所示，根据本发明的该实施例，直接将墨施加在基板上，然后使用印版对其进行局部去除，保留下来的墨提供了所需图案。
根据本发明的该实施例，如图4A和图5A所示，在基板240的整个表面上施加墨250。基板240包括蚀刻目标层，并且墨250被设置在该蚀刻目标层上。
例如通过透明玻璃基板来形成具有多个凸起图案230a的印版230。可以通过在玻璃基板上淀积金属层，并对该金属层构图以形成金属图案，来形成该印版。然后，使用该金属图案作为掩模对该玻璃基板进行蚀刻，以形成如图4B和图5B所示的凸起图案230a。制备出具有多个凸起图案230a的印版230之后，利用粘附力强化施加器220′在该凸起图案230a的表面上施加粘附力强化剂220(例如六甲基二硅亚胺(HMDS))。
如图4C所示，施加在基板240上的墨层250被布置成面对印版230的凸起图案230a。基板240位于较低位置而印版230位于较高位置。然后，向下移动印版230并向其施加均匀压力，从而印版230的凸起图案230a与墨层250发生接触。
如图5C所示，还可以使基板240位于较高位置而使印版230位于较低位置。这种情况下，向下移动基板240，使得基板240的墨层250与印版230的凸起图案230a发生接触。
如图4E所示，当印版230离开基板240时，或者如图5E所示，基板240离开印版230时，与凸起图案230a接触的区域内的墨250′粘在凸起图案230a的表面上，并因此被从基板240上去除。因此，在基板240上形成了墨制图案250a，该墨制图案250a保留在未与印版230的凸起图案230a接触的区域。施加在凸起图案230a的表面上的粘附力强化剂220增强了印版和墨之间的粘附力，使得该粘附力大于墨与基板240之间的粘附力。结果，可以很容易地从基板240上去除与印版230接触的墨250′。因此，去除了与印版230的凸起图案230a相接触的区域内的墨，从而在未与凸起图案230a相接触的区域形成了墨制图案250a。因此，印版230的凸起图案230a的形状与在基板240上的待形成图案区域之外的剩余区域的形状相同。
图4F和图5F示出了形成在基板240上的墨制图案250a。使用该墨制图案250a作为掩模对基板的蚀刻目标层进行蚀刻，以形成所需设备图案。在使用墨图案250a作为掩模之前，通过加热或用紫外线照射来硬化该图案。
蚀刻目标层可以是用于形成TFT的栅极、源极/漏极、选通线、数据线、或像素电极的金属层、用于形成有源层的半导体层、或者是诸如SiOx或SiNx的绝缘层。在形成显示设备的图案时，墨制图案250用作传统光刻工艺中的光刻胶。因此，将墨制图案250a形成在金属层或绝缘层上之后，通过常规的蚀刻工艺，使用该墨制图案250a作为掩模来对该金属层或绝缘层进行蚀刻，由此形成具有所需图案的金属层(例如，电极结构)或具有所需图案的绝缘层(例如，接触孔)。
如图4G和图5G所示，可以利用清洁装置270从印版上去除墨250′和施加在印版230的凸起图案230a的表面上的粘附力强化剂220。从该清洁装置270喷射出的清洁液去除了墨250′和施加在凸起图案230a的表面上的粘附力强化剂220。例如，清洁液可以是丙酮(acetone)、N-甲基吡咯烷酮(N-Methyle pyrolidone(NMP))等。
该清洁装置可以是通过从喷嘴中喷射清洁液来去除墨的喷嘴型清洁装置。另外，尽管在附图中未示出，但也可以使用辊型清洁器。对于辊型清洁装置，清洁辊的表面上设置有能够增大与墨之间的粘附力的材料，从而可以在该清洁辊从印版上滚过时，将墨从印版上转印到该清洁辊的表面上。因此，可以去除施加在印版上的墨。
根据本发明的前述实施例，将墨施加在其上将形成图案的基板上之后，通过使具有凸起图案的印版和墨的表面相接触并在其上施加均匀的压力，使与凸起图案相接触的墨与基板分离，从而在墨未与凸起图案接触的区域形成墨制图案。
将墨预施加在基板上之后，具有凸起图案的印版与该墨接触，从而形成了印刷图案。在这种情况中，由于未使用印刷辊，所以可以简化印刷设备，与使用印刷辊的情况相比，简化了工艺，提高了图案的精度。通过简化印刷设备和印刷工艺，可以提高生产效率。
如上所述，本发明提供了一种通过印刷方法来形成图案的方法，更具体地，提供了一种用于形成图案的方法，其能够通过使用具有凸起图案的印版来形成厚度均匀的墨制图案。
另外，除可用于形成显示设备(例如液晶显示器件)的有源器件或电路之外，该通过印刷方法形成图案的方法还可以用来形成半导体基板中的器件。
对于本领域技术人员来说，显而易见，在不脱离本发明的主旨的前提下，可以对本发明进行多种变型和改变。因此，本发明旨在涵盖这些变型和改变，只要它们落入所附权利要求及其等同的范围之内。

Claims (13)

1、一种在显示设备中形成图案的方法，包括以下步骤：
提供具有多个凸起图案的印版；
在所述多个凸起图案的各表面上施加粘附力增强剂；
在一基板上形成蚀刻目标层并随后将墨施加在所述蚀刻目标层上；
使所述印版和所述基板相互连接，以便使其上施加有粘附力增强剂的所述凸起图案与施加在所述蚀刻目标层上的所述墨相接触；以及
通过使所述基板和所述印版相互分离，来形成选择性地保留在蚀刻目标层上的墨制图案。
2、根据权利要求1所述的方法，其中提供具有多个凸起图案的印版的步骤包括：
提供透明玻璃基板；
在所述玻璃基板上淀积金属层；
通过对所述金属层构图来形成金属图案；以及
通过使用所述金属图案作为掩模来蚀刻所述玻璃基板。
3、根据权利要求1所述的方法，其中所述粘附力增强剂是六甲基二硅亚胺。
4、根据权利要求1所述的方法，其中使所述印版和所述基板相互连接的步骤包括：
将所述基板放置在较低位置而将所述印版放置在较高位置。
5、根据权利要求4所述的方法，其中使所述基板和所述印版相互分离的步骤包括从所述基板上移开印版。
6、根据权利要求1所述的方法，其中使所述印版和所述基板相互连接的步骤包括：
将所述基板放置在较高位置而将所述印版放置在较低位置。
7、根据权利要求6所述的方法，其中使所述基板和所述印版相互分离的步骤包括从所述印版上移开所述基板。
8、根据权利要求1所述的方法，其中当所述基板和所述印版相互分离时，所述墨在其与所述印版的凸起图案相接触的区域粘附在所述凸起图案上，并由此从所述蚀刻目标层上被去除。
9、根据权利要求1所述的方法，其中在未与所述印版的凸起图案相接触的区域上形成了形成在所述蚀刻目标层上的墨制图案。
10、根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
对所述墨制图案进行硬化。
11、根据权利要求10所述的方法，其中对所述墨制图案进行硬化的步骤包括：
对所述墨制图案加热。
12、根据权利要求10所述的方法，其中对所述墨制图案进行硬化的步骤包括：
用紫外线照射所述墨制图案。
13、根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
使用所述墨制图案作为掩模对所述蚀刻目标层进行蚀刻。
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