CN1892981A - 平板显示器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种根据本发明的平板显示器件的制造方法包括在基板上提供薄膜；在薄膜上提供具有槽和突起的软模；使软模的突起与薄膜接触；以及在薄膜上涂敷疏水聚合树脂以对薄膜构图。
Description
本申请要求享有2005年6月30日在韩国递交的申请号为P2005-0057966的申请的权益，在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种平板显示器件的制造方法，特别是涉及一种可以降低其制造成本的平板显示器件的制造方法。
背景技术
通常，液晶显示(LCD)器件根据视频信号控制液晶的光透射率，从而显示图像。为此，液晶显示器件包括液晶单元以矩阵型设置的液晶显示面板，以及用于驱动液晶显示面板的驱动电路。
液晶显示器件根据其中驱动液晶的电场的方向主要分为两种模式：施加垂直电场的扭曲向列(TN)模式以及施加水平电场的共平面开关(IPS)模式。
TN模式是通过在彼此相对的下基板的像素电极和上基板的公共电极之间的垂直电场驱动液晶的模式。TN模式的优点是高孔径比，但是其视角窄。另一方面，IPS模式是通过在下基板上彼此平行设置的像素电极和公共电极之间的水平电场驱动液晶的模式。IPS模式的优点是宽视角，但其孔径比低。
图1示出了根据现有技术的TN模式液晶显示面板的截面图。
参照图1，液晶显示面板包括在上基板52上顺序形成的黑矩阵54、滤色片56、公共电极68和上定向膜58的上阵列基板；在下基板82上形成的TFT、像素电极66和下定向膜88的下阵列基板；以及注入到上阵列基板和下阵列基板之间的内部空间内的液晶16。
在上阵列基板中，黑矩阵54提供要形成滤色片56的单元区域，防止漏光并且吸收外部光从而增加对比度。滤色片56形成在由黑矩阵54分隔的单元区域中。滤色片56包括R、G和B滤色片层以在液晶显示面板上显示彩色图像。公共电压提供到公共电极68用于控制液晶16的运动。对于施加水平电场的IPS模式，公共电极68形成在下阵列基板上。
在下阵列基板中，TFT包括形成在下基板82上的栅极59以及栅线(未示出)；与栅极59重叠并且其间夹有栅绝缘膜94的半导体层64、97；以及与数据线(未示出)一起形成的源极90和漏极92。TFT响应来自栅线的扫描信号将像素信号从数据线提供到像素电极66。
像素电极66由具有高光透射率的透明导电材料形成并且与TFT的漏极92接触且其间夹有钝化膜100。通过在涂敷例如聚酰亚胺的定向材料之后进行摩擦工序形成用于定向液晶16的上和下定向膜58、88。
主要通过利用掩模的光刻工序形成包括液晶显示面板的栅极59的薄膜图案。图2A至图2D示出了使用光刻工序逐步形成栅极的截面图。
参照图2A，通过例如溅射的沉积法在下基板82上沉积栅金属59a和光刻胶60，并且具有孔的掩模61与要形成栅极59的区域对准。然后，进行曝光工序和显影工序以形成图2B所示的光刻胶图案60a，进行蚀刻工序以形成图2C所示的栅极59。最后，通过图2D所示的剥离工序完成栅极59。
通常，光刻工序包括沉积光刻胶，对准掩模，将光刻胶曝光并显影光刻胶，以及使用光刻胶蚀刻对象。因而，光刻工序复杂并且浪费用于显影光刻胶图案的显影溶液。而且，曝光工序需要昂贵的设备。
发明内容
因此，本发明涉及一种平板显示器件的制造方法，能够基本上克服因现有技术的局限和缺点带来的一个或多个问题。
本发明的优点是提供一种能够降低其制造成本的平板显示器件的制造方法。
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，将使它们对于本领域普通技术人员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。本发明的这些和其他优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。
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，一种平板显示器件的制造方法包括在基板上提供薄膜；在薄膜上提供具有槽和突起的软模；使软模的突起与薄膜接触；以及在薄膜上涂敷疏水聚合树脂以对薄膜构图。
在本发明的另一个方面，一种平板显示器件的制造方法包括在基板上提供薄膜；在薄膜上提供包括槽和突起的软模；使薄膜与软模的突起接触以使接触的区域疏水；在薄膜上涂敷疏水聚合树脂以对疏水聚合树脂构图；以及使用构图后的疏水聚合树脂作为掩模对薄膜构图。
应该理解，上面的概括性描述和下面的详细描述都是示意性和解释性的，意欲对本发明的权利要求提供进一步的解释。
附图说明
本申请所包括的附图用于提供对本发明的进一步理解，并且包括在该申请中并且作为本申请的一部分，示出了本发明的实施方式并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了根据现有技术的TN模式液晶显示面板的截面图；
图2A至图2D示出了通过光刻工序形成栅极的截面图；
图3A至图3F示出了根据本发明形成栅极的截面图；
图4示出了通过PDMS软模和热处理在基板上形成疏水区域的工序的示意图；
图5示出了在热处理温度和疏水性强度之间的关系的图；
图6示出了在接触频率和疏水性强度之间的关系的图；
图7示出了在用于形成PDMS软模的固化温度和疏水性强度之间的关系；
图8示出了用于通过PDMS软模和热处理在具有缓冲层的基板上形成疏水区域的工序的示意图；
图9示出了随缓冲层的变化接触持续时间和疏水性强度之间的关系的图；
图10示出了随接触持续时间的变化与PDMS软模接触的BMS缓冲层和PEGDMA缓冲层的XPS数据；
图11示出了PDMS软模、PEGDMA、GMA和BMA的溶解参数；
图12示出了随基板上缓冲层的变化接触频率和疏水性强度之间的关系的图；以及
图13示出了在疏水性强度与PDMS软模和具有BMA缓冲层的基板之间的接触频率之间的关系的XPS数据。
具体实施方式
现在具体描述本发明的优选实施方式，它们的实施例示于附图中。
图3A至图3F示出了根据本发明形成栅极的截面图。
参照图3A，软模170具有形成在对应于要形成栅极的区域的多个槽170a；以及形成在其余区域的多个突起170b。之后，软模170与栅金属层159a对准并接触。
在韩国专利申请第2003-0098122号中公开了软模170的例子，所述申请是本发明的申请人的在前申请。软模170由例如聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)的具有高弹性的橡胶材料制成。
可以通过例如将PDMS软模材料放置在具有期望图案的母模中，将主PDMS链和固化剂以约10∶1的比例混合，以及用热固化PDMS软模材料来形成该PDMS软模170。
PDMS软模材料的未固化的单体成分或低聚体成分留在PDMS模170的表面上。当PDMS软模170与栅金属层159a接触时，未固化的单体成分或低聚体成分的疏水基CH3粘附在栅金属层159a。所以，如图3B所示，与PDMS软模170的突起170b接触的栅金属层159a的区域粘附有PDMS软模170的未固化的单体成分或低聚体成分的疏水基CH3。
参照图3C，随后在栅金属层159a上涂敷疏水聚合树脂162。由于疏水基CH3从PDMS软模170粘附在栅金属层159a上，涂敷的疏水聚合树脂162聚集在PDMS软模170的突起170b没有接触的区域，即，对应于PDMS软模170的槽170a的区域。因此，如图3D所示，疏水聚合树脂图案162a形成在栅金属层159a上。
参照图3E，通过使用疏水聚合树脂图案162a作为掩模蚀刻栅金属层159a对多个栅极159构图。如图3F所示，随后通过剥离工序去除疏水聚合树脂图案162a，从而形成栅极159。
如上所述，在不用传统光刻工序所需的曝光和显影工序的情况下，可以通过使用能够在基板182形成疏水基CH3和疏水聚合树脂162上的PDMS软模170来对基板182上的薄膜构图。因此，上面公开的构图方法不需要光刻胶材料、显影溶液和昂贵的曝光设备，并且可以减少制造时间。可以通过上面公开的构图方法来制造不同类型的平板显示器件。
图4示出了通过软模和热处理在基板上形成疏水区域的工序的示意图，以及图5示出了在热处理的温度和疏水性强度之间的关系的图。
参照图4和图5，基板282与PDMS软模270接触并且用在从约20℃到约200℃的范围内的温度的热来处理。PDMS软模270具有多个槽270a和多个突起270b。通过在基板282上撒水262之后由基板282和水262形成的接触角度θ来测量与PDMS软模270的突起270b接触的基板282的疏水性强度。当接触角度θ等于或大于90°时，确定基板282的疏水性强度是高的。在该实验中，没有用PDMS软模270处理的基板282的接触角度θ是13°。
随着热处理的温度增至25℃或更高，基板282的疏水性强度，即接触角度θ逐渐增至70°。当热处理的温度增至高于60℃时，基板282变得强烈疏水以具有90°的接触角度θ。当热处理的温度增至高于120℃时，接触角度θ变为100°和更大。当热处理的温度增至180℃时，保持大于100°的接触角度。
如上所述，根据本发明的平板显示器件的制造方法，基板282与PDMS软模270接触并用热处理从而基板282中与PDMS软模270的突起270b接触的区域变得强烈疏水。能够在基板282上形成强烈疏水基CH3的热处理的温度在25℃到200℃的范围内，更优选地，在120℃到180℃的范围内。当温度增至高于250℃时，PDMS软模270的主PDMS链可能断开。
图6示出了基板282与PDMS软模270的接触频率和基板282的疏水性强度之间的关系的图。
如图6所示，疏水性强度的接触角度θ不取决于PDMS软模270接触基板282的接触频率，而是受热处理温度的影响。
更具体的，当通过PDMS软模270在25℃和60℃的温度处理基板282时，由水262和基板282形成的测量的接触角度θ分别是约70°和90°，与接触频率无关。当热处理的温度在120℃到180℃的范围内时，接触角度θ是大约100°，与接触频率无关。
图7示出了在用于形成PDMS软模270的固化温度和基板282的疏水性强度之间的关系。
如图7所示，疏水性强度的接触角度θ不取决于用于形成PDMS软模270的固化温度，但受热处理的温度的影响。
更具体的，通过在80℃到240℃的范围内的温度固化来制备PDMS软模270并使其与基板282接触。然而，当固化温度变化时在由水262和基板282形成的接触角度θ没有显著的差别。
图8示出了用于通过PDMS软模和热处理在具有缓冲层260的基板282上形成疏水区域的工序的示意图，以及图9示出了随着缓冲层的变化接触持续时间和疏水性强度之间的关系的图。
通过使用PEGDMA(聚二甲基丙烯酸乙二醇酯)、GMA(异丁烯酸缩水甘油酯)、BMA(异丁烯酸丁酯)等形成缓冲层260。在PDMS软模270和基板282之间的接触的持续时间在10秒到800秒的范围内。
参照图8和图9，基板282的疏水性强度根据缓冲层260的材料而变化。当缓冲层260由PEGDMA形成时，接触角度θ是大约55°，与接触的持续时间无关。然而，当缓冲层260由GMA形成时，随着接触的持续时间增加到300秒，接触角度θ从70°逐渐增加到95°。当缓冲层260由BMA形成时，随着接触的持续时间增加到50秒，接触角度θ从75°迅速增加到95°。因此，优选地是缓冲层260由GMA或BMA形成，而不是PEGDMA。
图10示出了随着接触持续时间与PDMS软模接触的BMS缓冲层和PEGDMA缓冲层的XPS(X射线电光子分光光谱)数据。XPS数据代表硅Si的2p峰值，并且PDMS软模270的XPS具有102.1eV的峰值。而且，随着102.1eV的结合能强度变高，与PDMS软模270接触的具有缓冲层260的基板282具有较强的疏水性。
参照图10，在102.1eV的结合能下，与PDMS软模270接触的PEGDMA缓冲层260的强度是低的，与接触的持续时间(10秒或600秒)无关。在另一方面，在102.1eV的结合能下，与PDMS软模270接触10秒的BMA缓冲层260的强度比与PDMS软模270接触600秒的PEGDMA缓冲层260的强度或与PDMS软模270接触120秒的BMA缓冲层260的强度度要高。因而，当用BMA(或GMA)形成缓冲层260时，其比由PEGDMA形成的缓冲层260具有较高的疏水性。
图11示出了PDMS软模、PEGDMA、GMA和BMA的溶解参数。BMA或GMA的溶解参数δ比PEGDMA的溶解参数δ更加类似于PDMS软模的溶解参数δ。具体地，当(δresin-δPDMS)2的值变小时，缓冲层260的疏水性变强。
图12示出了随着基板282上缓冲层260的变化接触频率和疏水性强度之间的关系的图。
参照图12，具有与PDMS软模270接触的PEGDMA缓冲层260的基板282的疏水性强度，即水262与具有PEGDMA缓冲层260的基板282形成的接触角度θ是大约55°，与接触频率无关。在另一方面，当接触频率变为2时，GMA缓冲层260的接触角度θ从约70°逐渐增加到75°。当接触频率变为5时，BMA缓冲层260的接触角度θ从75°迅速增加到100°。因而，当缓冲层260由GMA或BMA形成时，疏水性强度随着PDMS软模270和基板282之间的接触频率增加而变高，而PEGDMA缓冲层260例外。
图13示出了在疏水性强度与PDMS软模270和具有BMA缓冲层260的基板282之间的接触频率之间的关系的XPS数据，其中(δ树脂-δPDMS)2的值最小。
参照图13，随着接触频率增加，BMA缓冲层260的强度在102.1eV的结合能变高。这意味着与PDMS软模270接触的BMA缓冲层260的疏水性强度随着接触频率的增加变高。
如上所述，在根据本发明的平板显示器件的制造方法中，在不用传统光刻工序所需的曝光和显影工序的情况下，可以通过使用能够在基板上形成疏水基CH3和疏水聚合树脂的PDMS软模来对基板上的薄膜构图。因此，可以减少制造时间和用于对光刻胶构图的显影溶液的浪费。此外，不需要用于构图的昂贵的曝光设备。所以，可以降低制造成本。
此外，用温度范围在25℃到200℃的热处理与PDMS软模接触的基板上的薄膜从而增加疏水性强度。另外，优选的是通过选择(δ树脂-δPDMS)2的值小的缓冲层并且增加缓冲层和PDMS软模之间的接触频率来增加疏水性强度。
很明显，本领域技术人员可在不背离本发明精神或范围的基础上对本发明做出修改和变化。因此，本发明意欲覆盖落入本发明权利要求及其等效范围内的各种修改和变化。
Claims (20)
1、一种平板显示器件的制造方法，包括：
在基板上提供薄膜；
在所述薄膜上提供具有槽和突起的软模；
使所述软模的突起与薄膜接触；以及
在所述薄膜上涂敷疏水聚合树脂以对所述薄膜构图。
2、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括用温度范围在约20℃到200℃的热处理所述基板。
3、根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述温度在约120℃到180℃范围内。
4、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述软模包括聚二甲基硅氧烷。
5、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括在所述薄膜上形成缓冲层。
6、根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述软模的突起和缓冲层之间接触的持续时间在约5秒到800秒的范围内。
7、根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述接触的持续时间在约50秒到300秒的范围内。
8、根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述缓冲层包括丁烯酸缩水甘油酯和丁烯酸丁酯的至少其中之一。
9、根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，随着所述软模的突起和缓冲层之间的接触频率增加，在所述缓冲层的接触区域上的疏水性强度变高。
10、根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述缓冲层的溶解性与所述软模的溶解性基本上相同。
11、一种平板显示器件的制造方法，包括：
在基板上提供薄膜；
在所述薄膜上提供包括槽和突起的软模；
使所述薄膜与软模的突起接触以使接触的区域疏水；
在所述薄膜上涂敷疏水聚合树脂以对疏水聚合树脂构图；以及
使用构图后的疏水聚合树脂作为掩模对薄膜构图。
12、根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，还包括用温度范围在25℃到200℃的热处理所述基板。
13、根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述温度在120℃到180℃范围内。
14、根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述软模包括聚二甲基硅氧烷。
15、根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，还包括在所述薄膜上形成缓冲层。
16、根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述软模的突起和缓冲层之间接触的持续时间在约5秒到800秒的范围内。
17、根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述接触的持续时间在约50秒到300秒的范围内。
18、根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述缓冲层包括丁烯酸缩水甘油酯和丁烯酸丁酯的至少其中之一。
19、根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，随着所述软模的突起和缓冲层之间的接触频率增加，在所述缓冲层的接触区域上的疏水性强度变高。
20、根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在所述基板的接触区域上形成疏水基CH3。
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