CN1971416B - 印刷板、其制造方法以及使用其制造液晶显示器件的方法 - Google Patents

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Abstract

用于形成精确图案的印刷板、该印刷板的制造方法、以及使用该印刷板来制造液晶显示器件的方法，其中，所述印刷板包括具有至少一个开槽的基板、以及形成在所述至少一个开槽的内周边的侧壁部件。

Description

印刷板、其制造方法以及使用其制造液晶显示器件的方法
技术领域
本发明总体上涉及液晶显示(LCD)器件，更具体地，涉及一种用于LCD器件的构图处理的印刷板、该印刷板的制造方法、以及使用该印刷板来制造LCD器件的方法。
背景技术
在包括厚度为几厘米的显示屏的各种超薄平面型显示器件中，液晶显示(LCD)器件由于其具有诸如功耗低和可携带的优点而可以广泛应用于笔记本计算机、监视器、飞行器等。
LCD器件包括其间具有预定间隔地彼此相对的上基板和下基板、以及形成在上基板与下基板之间的液晶层。
下基板包括选通线、数据线和薄膜晶体管。此时，选通线形成为垂直于数据线，以限定单位像素区。随后，在选通线和数据线的交叉处附近形成薄膜晶体管，其中薄膜晶体管用作开关装置。此外，像素电极与薄膜晶体管相连接。
上基板包括：用于为选通线、数据线和薄膜晶体管遮光的黑底层；形成在黑底层上的滤色器层；以及形成在滤色器层上的公共电极。
上述LCD器件包括通过重复的步骤形成的各种元件。特别地，使用光刻将元件形成为各种形状。
为了进行光刻，必须在基板上形成图案材料层，在图案材料层上淀积光刻胶，在光刻胶上设置预定图案的掩模，并且通过曝光和显影来根据掩模的预定图案对光刻胶进行构图。此后，使用经构图的光刻胶作为掩模来对图案材料层进行刻蚀。
光刻必须使用光刻胶和预定图案的掩模，从而增加了制造成本。此外，由于光刻需要曝光和显影，所以这导致了工艺复杂和制造时间增加。
为了克服光刻的这些问题，已经开发了一种新的构图方法，例如使用印刷辊的印刷方法。
参照附图来描述根据现有技术的使用印刷辊的构图方法。
图1A到1C是例示出根据现有技术的使用印刷辊在基板上形成图案材料层的工艺的剖面图。
如图1A所示，首先，通过印刷喷嘴10提供图案材料30，将图案材料30涂布在印刷辊20上。
随后，如图1B所示，其上涂布有图案材料30的印刷辊20在具有多个凹图案的印刷板40上滚动。由此，将一些图案材料30b印在印刷板40上，其他图案材料30a留在印刷辊20上。即，在印刷辊20上形成了图案材料的预定图案。
参照图1C，当具有预定图案的图案材料的印刷辊20在基板50上滚动时，图案材料30a被印在基板50上。
使用印刷辊的构图方法需要印刷板。
用于制造印刷板的方法描述如下。
图2A到2C是例示出根据现有技术的制造印刷板的方法的剖面图。图3是例示出当用根据现有技术的印刷板形成图案时产生的问题的剖面图。
如图2A所示，在基板45上形成预定图案的掩模层60。
随后，如图2B所示，使用预定图案的掩模层60在各向同性刻蚀处理中选择性地去除基板45，从而形成开槽(trench)70。
如图2C所示，从基板45去除预定图案的掩模层60，从而完成印刷板40。
然而。现有技术的印刷板制造方法具有下列缺点。
在现有技术的印刷板制造方法的情况下，不能形成精确的图案。即，如图2B所示，当对基板45进行刻蚀时，沿水平方向(图2B中的“B”)以及垂直方向(图2B中的“A”)对基板45进行刻蚀。结果，形成在基板中的开槽的宽度“Y”大于形成在掩模层60中的图案的宽度“X”。
因此，当使用根据现有技术的印刷板来形成图案时，图案的精度劣化。即，如图3所示，由于开槽70的斜度平缓，所以当在印刷板40上印刷图案材料30b时图案材料可能印刷在开槽的边缘上。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种用于LCD器件的构图处理的印刷板、该印刷板的制造方法、以及使用该印刷板制造LCD器件的方法，其实质上消除了由于现有技术的局限和缺点而导致的一个或者更多个问题。
根据本发明的一方面，如在此具体实施和概况描述的，用于滚印的印刷板包括：具有至少一个开槽的基板；以及形成在所述至少一个开槽的内周部分的侧壁部件。
在本发明的另一方面，印刷板的制造方法包括以下步骤：在基板上形成掩模层，所述掩模层具有至少一个开口。在基板中与掩模层的所述至少一个开口对应地形成至少一个开槽，并且在所述至少一个开槽的周边部分上形成侧壁部件。所述侧壁部件暴露出所述至少一个开槽的与掩模层中的所述至少一个开口对应的预定部分。
在本发明的又一方面，LCD器件的制造方法包括以下步骤：制备具有至少一个开槽以及沿着所述至少一个开槽的内周边的侧壁部件的至少一个印刷板。在第一基板上形成黑底层，并且在第一基板和部分黑底层上形成滤色器层。使用所述至少一个印刷板来形成黑底层和滤色器层之一或者两者。将第一基板与第二基板按其间具有预定间隔的方式接合。
在本发明的再一方面，LCD器件的制造方法包括以下步骤：制备具有至少一个开槽以及沿着所述至少一个开槽的内周边的侧壁部件的至少一个印刷板。在TFT基板上形成材料层，其中将该材料层构成为形成TFT基板的部件。使用所述至少一个印刷板在材料层上形成光刻胶图案，并且通过使用该光刻胶图案作为刻蚀掩模对材料层进行刻蚀来形成所述部件。
应该理解，本发明的前述一般性描述和下面的详细描述是示例性和说明性的，旨在提供对如权利要求所述的本发明的进一步说明。
附图说明
图1A到1C是例示出根据现有技术的使用印刷辊在基板上形成图案的处理的剖面图；
图2A到2C是例示出根据现有技术的印刷板的制造方法的剖面图；
图3是例示出当使用根据现有技术的印刷板来形成图案时产生的问题的剖面图；
图4A到4D是例示出根据本发明实施例的印刷板的制造方法的剖面图；
图5A到5D是例示出根据本发明实施例的在基板上形成预定图案的掩模层的方法的剖面图；
图6A和6B是例示出根据本发明实施例的印刷板的剖面图；
图7A到7D是例示出根据本发明实施例的制造LCD器件的处理的剖面图；以及
图8A到8C是例示出使用根据本发明实施例的印刷板对构图材料的构图处理的剖面图。
具体实施方式
现在详细描述本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。只要有可能，就在全部的附图中使用相同的标号来表示相同或者相似的部件。
以下，参照附图来描述用于LCD器件的构图处理的印刷板、该印刷板的制造方法、以及使用根据本发明的印刷板来制造LCD器件的方法。
图4A到4D是例示出根据本发明的印刷板的制造方法的剖面图。
如图4A所示，在基板450上形成具有至少一个开口的预定图案的掩模层600。掩模层600由对于用于基板450的刻蚀剂具有小变形率的材料形成。掩模层600可以形成为铬Cr、钼Mo、铜Cu或者氧化铟锡ITO的单层结构或者双层结构。
图5A到5D是例示出根据本发明的在基板上形成预定图案的掩模层的方法的剖面图。参照图5A到5D来描述用于在基板450上形成预定图案的掩模层600的优选方法。
如图5A所示，将用于掩模层600的金属层600a淀积在基板450上。随后，如图5B所示，将光刻胶850淀积在金属层600a上，并且通过曝光和显影对光刻胶850进行构图以使其具有至少一个开口。此时，可以通过现有技术的印刷辊对光刻胶850进行构图。
参照图5C，使用经构图的光刻胶850作为掩模选择性地去除金属层600a。
如图5D所示，通过去除光刻胶850形成金属层600a的掩模层。
根据图5A到5D所示的方法，在基板450上形成图4A所示的预定图案的掩模层600，然而，这并不限于以上描述并在图5A到5D中例示的方法。此后，如图4B所示，使用预定图案的掩模层600在各向同性刻蚀方法中选择性地去除基板450，由此形成至少一个开槽700。可以使用氟酸(HF)系的刻蚀剂来选择性地刻蚀基板450并且形成至少一个开槽700。
如图4C所示，用光刻胶800填充基板450的所述至少一个开槽700。例如，在基板450的整个表面上形成光刻胶800。涂覆一个或者两个涂层的光刻胶800。第一涂层部分地填充所述至少一个开槽700。随后，在涂覆第二涂层的情况下，第二涂层完全填充所述至少一个开槽700。接着，通过刮刀去除形成在掩模层600上的光刻胶800，随后以大约90℃到大约120℃的温度执行软烘处理。
另选地，不通过刮刀去除形成在掩模层600上的光刻胶800，而是替代地通过下列处理来去除光刻胶800。
如图4D所示，去除一些光刻胶800，从而完成印刷板。当执行去除一些光刻胶800的处理时，通过使用掩模层600作为掩模对涂布有光刻胶800的基板施加曝光和显影。在对光刻胶进行构图之后，以大约200℃到大约270℃的温度执行硬烘处理。
虽然未示出，但是可以附加地执行用于去除掩模层600的处理。
在上述附图中，仅示出了一个开槽700，然而，可以根据预期的图案形状设置多个开槽。
在所述至少一个开槽700中形成光刻胶800之后，去除一些光刻胶800。随后，用剩余的光刻胶填充由于各向同性刻蚀产生的所述至少一个开槽700的过刻蚀部分，从而沿着所述至少一个开槽700的内周边形成侧壁部件800a，由此形成精确的印刷板。另选地，可以用能够承受印刷辊的压力的其他材料来填充过刻蚀部分。
图6A和6B是例示出根据本发明的印刷板的剖面图。
首先，如图6A所示，根据本实施例的印刷板包括：具有至少一个开槽700的基板450；以及形成在所述至少一个开槽700的内周边的光刻胶的侧壁部件800a。
在本发明的一个实施例中，对应于图案形成多个开槽，并且在所述至少一个开槽700的内侧形成侧壁部件800a。侧壁部件800a的与所述至少一个开槽700的内表面不接触的一部分具有基本垂直的侧壁并且被形成为基本垂直于基板的表面。根据本发明的各种实施例，侧壁部件800a可以由光刻胶或者其他适当材料形成。
此外，如图6B所示，在侧壁部件800a上和基板的相邻表面上形成具有预定图案的掩模层。预定图案的掩模层可以形成为铬Cr、钼Mo、铜Cu或者氧化铟锡ITO的单层结构或者双层结构。
现在参照附图来描述使用根据本发明的印刷板来制造LCD器件的方法。
图7A到7D是例示出根据本发明的制造LCD器件的处理的剖面图。如图7A所示，在第一基板500上形成黑底层330。随后，如图7B所示，在包括黑底层330的第一基板500上形成滤色器层350。可以使用上述印刷板通过构图处理来形成黑底层300(图7A)和滤色器层350(图7B)之一或者两者。
图8A到8C是例示出使用根据本发明的印刷板对构图材料的构图处理的剖面图。
如图8A所示，通过印刷喷嘴100提供图案材料300，并且将图案材料300涂布在印刷辊200上。
随后，如图8B所示，其上涂布有图案材料300的印刷辊200在图6A或者6B所示的印刷板上滚动，由此将图案材料300b印在印刷板上，并且图案材料300a留在印刷辊200上。
如图8C所示，当印刷辊200在第一基板500上滚动时，将留在印刷辊200上的图案材料300a印到第一基板500上。
根据图8A到8C所示的方法，可以将黑底材料或者滤色器材料涂布在印刷辊200上，由此在第一基板500上形成黑底层或滤色器层或者这两者。
回到参照图7C，制备第二基板550。虽然未示出，但在本领域中是公知的，第二基板550包括彼此交叉以限定单位像素区的选通线和数据线、形成在选通线和数据线的交叉处附近的薄膜晶体管TFT、以及形成在像素区中并且与薄膜晶体管TFT相连接的像素电极。
根据一实施例，可以使用图8A到8C所示的处理形式来形成TFT基板的全部部件，包括TFT基板的选通线、数据线、像素电极、有源层、以及钝化层。例如，TFT基板上的较多个部件的至少一个、附加的基板被制造为具有基板450所表现的特征。
为了形成TFT基板的特征，使用上述处理来形成印刷板。将印刷板上的结构的尺度从针对滤色器处理示出的尺度进行改变，以适应TFT基板上的数据线、选通线、像素电极等的特征大小。使用图8A到8C所示的步骤来执行处理，但是印刷板是针对TFT基板中的各种部件的特征大小而构成的。
例如，现在描述使用根据本发明的印刷板来形成选通线的方法。
在第二基板550上形成用于形成选通线的金属层。通过印刷喷嘴提供光刻胶，并且将光刻胶涂布在印刷辊上。
随后，其上涂布有光刻胶的印刷辊在如图6A或6B所示的用于对选通线进行构图的印刷板上滚动，从而将光刻胶印在用于对选通线进行构图的印刷板上，并且在印刷辊上留有光刻胶。
当印刷辊在包括金属层的第二基板550上滚动时，留在印刷辊上的光刻胶印在金属层上。
通过使用该光刻胶作为掩模对金属层进行刻蚀，选择性地去除金属层，从而形成选通线。
根据图8A到8C所示的方法，可以将光刻胶涂布在印刷辊200上，从而形成用于形成第二基板550上的数据线、像素电极、有源层、或者钝化层的光刻胶图案。
因此，本发明可以不使用光刻处理。
如图7D所示，按其间具有预定间隔的方式来将第一基板500和第二基板550彼此接合，并且在第一基板500与第二基板550之间形成液晶层900。
可以通过施布方法或者注入方法来形成液晶层900。如果使用施布方法来施加液晶，则将液晶施布在第一基板500和第二基板550中的一个上，随后将第一基板500和第二基板550彼此接合。
在通过注入方法施加液晶的情况下，在形成密封剂以提供到第一基板500或第二基板550之一的注入口之后，将第一基板500和第二基板550按其间具有预定间隔的方式彼此接合，随后，在对接合的基板进行切割以形成各个LCD板之后，通过毛细现象和压力差将液晶注入第一基板500与第二基板550之间的空间。
如上所述，根据本发明的印刷板、该印刷板的制造方法、以及使用该印刷板来制造LCD器件的方法具有下列优点。首先，在开槽中涂布光刻胶之后，利用光刻胶填充具有由各向同性刻蚀产生的刻蚀误差的部分。因此，可以减小使用现有技术的各向同性刻蚀而在开槽中形成的刻蚀误差，从而形成精确的印刷板。此外，不会在开槽的两个边缘上印上图案材料，从而提高了图案精度。由于精确的印刷板，从而不必执行光刻，由此降低了制造成本。
对于本领域的技术人员，很明显，可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围之内的本发明的修改和变型。

Claims (21)

1.一种用于滚印的印刷板，所述印刷板包括：
具有至少一个开槽的基板，其中，所述开槽是通过各向同性刻蚀处理而形成在所述基板中的，由此所述开槽被形成为具有半圆形横截面；以及
位于所述至少一个开槽的内周部分的侧壁部件，其中，侧壁部件具有基本垂直的侧面，该基本垂直的侧面基本垂直于基板的表面并且与开槽的内表面不接触，由此精确地形成所述印刷板。
2.根据权利要求1所述的印刷板，其中，侧壁部件包括光刻胶。
3.根据权利要求1所述的印刷板，进一步包括形成在侧壁部件上和基板的与开槽相邻的表面上的掩模层。
4.根据权利要求3所述的印刷板，其中，掩模层包括单层结构，所述单层结构包括铬Cr、钼Mo、铜Cu或者氧化铟锡ITO中的一种。
5.根据权利要求3所述的印刷板，其中，掩模层包括双层结构，所述双层结构包括铬Cr、钼Mo、铜Cu或者氧化铟锡ITO中的一种或者更多种。
6.一种印刷板的制造方法，包括以下步骤：
在基板上形成掩模层，所述掩模层具有至少一个开口；
在基板中与掩模层的所述至少一个开口对应地形成至少一个开槽，其中，通过各向同性刻蚀处理而在所述基板中形成所述开槽，由此形成的所述开槽具有半圆形横截面；以及
在所述至少一个开槽的内周部分形成侧壁部件，其中，所述侧壁部件暴露出所述至少一个开槽的与掩模层中的所述至少一个开口对应的预定部分，其中，侧壁部件具有基本垂直的侧面，该基本垂直的侧面基本垂直于基板的表面并且与开槽的内表面不接触，由此精确地形成所述印刷板。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，掩模层包括单层结构，所述单层结构包括铬Cr、钼Mo、铜Cu或者氧化铟锡ITO中的一种。
8.根据权利要求6所述的制造方法，其中，掩模层包括双层结构，所述双层结构包括铬Cr、钼Mo、铜Cu或者氧化铟锡ITO中的一种或者更多种。
9.根据权利要求6所述的制造方法，其中，形成掩模层的步骤包括以下步骤：
在基板上形成金属层，并在该金属层上形成光刻胶；
对所述光刻胶进行构图；
使用经构图的光刻胶作为掩模，选择性地去除所述金属层；以及
去除所述光刻胶。
10.根据权利要求6所述的制造方法，其中，形成开槽的步骤包括使用氟酸系的刻蚀剂对基板进行刻蚀的步骤。
11.根据权利要求6所述的制造方法，其中，形成侧壁部件的步骤包括以下步骤：
在掩模层上形成光刻胶层，并且填充所述至少一个开槽；
在第一固化处理中使所述光刻胶层固化；
选择性地去除所述光刻胶层，使得所述光刻胶层的与掩模层的所述至少一个开口相对应的部分留在所述至少一个开槽内；以及
在第二固化处理中使所述光刻胶层的留在所述至少一个开槽内的所述部分固化。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，在大约90℃到大约120℃的温度执行第一固化处理。
13.根据权利要求11所述的制造方法，其中，在大约200℃到大约270℃的温度执行第二固化处理。
14.根据权利要求11所述的制造方法，形成光刻胶层的步骤包括以下步骤：形成部分地填充所述至少一个开槽的第一光刻胶层，并且形成第二光刻胶层以充分填充所述至少一个开槽。
15.根据权利要求11所述的制造方法，其中，去除光刻胶的步骤包括以下步骤：
使用掩模层作为曝光掩模对所述光刻胶进行曝光；以及
对经曝光的光刻胶进行显影。
16.根据权利要求6所述的制造方法，进一步包括在形成侧壁部件之后去除掩模层的步骤。
17.一种液晶显示器件的制造方法，包括以下步骤：
制备至少一个印刷板，所述至少一个印刷板包括具有至少一个开槽的基板、以及位于所述至少一个开槽的内周部分的侧壁部件，其中，所述开槽是通过各向同性刻蚀处理而形成在所述基板中的，由此所述开槽被形成为具有半圆形横截面，其中，侧壁部件具有基本垂直的侧面，该基本垂直的侧面基本垂直于基板的表面并且与开槽的内表面不接触，由此精确地形成所述印刷板；
在第一基板上形成黑底层；
在第一基板上和黑底层的一部分上形成滤色器层；
其中，使用所述至少一个印刷板来形成黑底层和滤色器层中的一个或者全部两个；以及
按其间具有预定间隔的方式将第一基板接合到第二基板。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其中，使用第一印刷板形成黑底层的步骤包括以下步骤：
将黑底材料涂布在印刷辊上；
将印刷辊在第一印刷板上滚动，从而将黑底材料的一部分印在第一印刷板上，并且剩余部分留在印刷辊上；以及
将印刷辊在第一基板上滚动，从而将所述剩余部分印在第一基板上。
19.根据权利要求17所述的制造方法，其中，使用第二印刷板形成滤色器层的处理包括以下步骤：
将滤色器材料涂布在印刷辊上；
将印刷辊在第二印刷板上滚动，从而将滤色器材料的一部分印在第二印刷板上，并且剩余部分留在印刷辊上；以及
将印刷辊在第一基板上滚动，从而将所述剩余部分印在第一基板上。
20.一种液晶显示器件的制造方法，包括以下步骤：
制备至少一个印刷板，所述至少一个印刷板包括具有至少一个开槽的基板、以及位于所述至少一个开槽的内周部分的侧壁部件，其中，所述开槽是通过各向同性刻蚀处理而形成在所述基板中的，由此所述开槽被形成为具有半圆形横截面，其中，侧壁部件具有基本垂直的侧面，该基本垂直的侧面基本垂直于基板的表面并且与开槽的内表面不接触，由此精确地形成所述印刷板；
在薄膜晶体管基板上形成材料层，所述材料层被构成为形成薄膜晶体管基板的部件；
使用所述至少一个印刷板在所述材料层上形成光刻胶图案；以及
通过使用所述光刻胶图案作为刻蚀掩模对所述材料层进行刻蚀来形成所述部件。
21.根据权利要求20所述的制造方法，其中，侧壁部件包括光刻胶。
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