CN1991579B - 平板显示器的制造装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了平板显示器的制造方法和装置，其适于不利用光刻工序而执行构图工序。在用于制造平板显示器的装置中，一装置在基板上顺序形成薄膜层和抗蚀剂。硬模在抗蚀剂的相对表面中模压抗蚀剂。在该硬模中，由具有高硬度的材料和玻璃中的任何一种形成了背板。模制图案形成在背板上以压制抗蚀剂。
Description
技术领域
本发明涉及平板显示器，更具体地，涉及适于不利用光刻工序而执行构图工序的用于制造平板显示器的方法和装置。
背景技术
在近来的信息社会中，显示器作为可视信息通信介质，其重要性已受到前所未有的强调。目前作为主流的阴极射线管或布劳恩管(Brauntube)具有重量和尺寸大的问题。
平板显示器包括液晶显示器LCD、场发射显示器FED、等离子显示器PDP、电致发光显示器EL等，并且其中大多数在市场上被投入实际应用。
液晶显示器可以满足电子产品制造得轻、薄、短、小的趋势，并且其生产率得到提高，从而其在很多应用领域已迅速取代了阴极射线管。
特别地，使用薄膜晶体管(下文称为“TFT”)驱动液晶单元的有源矩阵型液晶显示器，具有画质优异和功耗低的优点，并由于规模生产技术的建立和研发的结果，已被迅速开发制造成具有大尺寸和高分辨率。
如图1所示，有源矩阵型液晶显示器具有滤色器基板22和TFT阵列基板23，它们之间接合有液晶层15。
滤色器基板22包括形成在上玻璃基板12的后表面上的滤色器13和公共电极14。偏光器11粘在上玻璃基板12的后表面上。滤色器13具有红色R、绿色G和蓝色B滤色层，这些滤色层被配置为透过特定波长范围的光，从而使得能够显示彩色。在相邻的滤色器13之间形成有黑底(blackmatrix)。
在TFT阵列基板23中，数据线19和选通线18在下基板16的前表面上彼此交叉，在其交叉部处形成有TFT20。在下基板16的前表面中的数据线19与选通线18之间的单元区域中，形成有像素电极21。TFT20响应于来自选通线18的扫描信号，在数据线19与像素电极21之间切换数据传输路径，从而驱动像素电极21。偏光器17粘至TFT阵列基板23的后表面。
液晶层15通过施加至其本身的电场，来控制通过TFT阵列基板23而入射的光的透过量。
粘至滤色器基板22和TFT基板23的偏光器11、17，在任何一个方向上透过偏振光，并且当液晶15处于90°TN模式时，它们的偏光方向彼此垂直相交。
在滤色器基板22和TFT阵列基板23的液晶相对表面中，形成有配向膜(未示出)。
制造有源矩阵型液晶显示器的工序被分成以下工序：基板清洁工序、基板构图工序、配向膜形成/摩擦工序、基板接合/液晶注入工序、安装工序、检查工序、修复工序等。基板清洁工序使用清洁溶液来去除杂质，该杂质会污染液晶显示器的基板表面。基板构图工序的执行分为滤色器基板的构图工序和TFT阵列基板的构图工序。配向膜形成/摩擦工序在滤色器基板和TFT阵列基板中的每一个上涂布配向膜，并使用摩擦布来摩擦配向膜。基板接合/液晶注入工序使用密封剂来接合滤色器基板和TFT阵列基板，通过液晶注入孔注入液晶和间隔物，然后封住液晶注入孔。安装工序把带载封装(下面称为“TCP”)连接到基板的焊盘部，其中TCP具有安装在其上的集成电路IC(如选通驱动IC和数据驱动IC)。除了利用带自动接合TAB方法外，还可以利用玻璃覆晶(chip-on-glas，以下称为“COG”)来将驱动IC直接安装在基板上。检查工序包括在TFT阵列基板中形成像素电极和信号线(如数据线和选通线)之后执行的电气检查，以及在基板接合/液晶注入工序之后执行的电气检查和宏观检查(macrography)。修复工序执行对由检查工序判断为可以修复的基板的恢复。在检查工序中判断为不能修复的基板被作为废品处理。
在大多数平板显示器(包括类似这样的液晶显示器)的制造方法中，通过光刻工序来对基板上淀积的薄膜材料进行构图。该光刻工序是通常包括光刻胶涂布、掩模对准、曝光、显影以及清洁的光刻工序系列。但是，光刻工序存在这样的问题，其所需的工序时间长，大量浪费了光刻胶材料和剥离溶液(strip solution)，并且需要类似曝光装置这样的昂贵装置。
发明内容
因此，本发明的一个目的是，提供用于制造平板显示器的方法和装置，其适于不利用光刻工序而执行构图工序，从而简化制造工序。
为了实现本发明的这些和其它目的，根据本发明一个方面的用于制造平板显示器的装置，包括：用于在基板上顺序形成薄膜层和抗蚀剂的装置；用于在抗蚀剂的相对表面中模压抗蚀剂的硬模，所述硬模包括由具有高硬度的材料和玻璃中的任何一种形成的背板；并且一模制图案形成在背板上，用于压制抗蚀剂。
在该用于制造平板显示器的装置中，所述硬模包括置于模制图案与背板之间的粘接材料，并且所述模制图案由粘接材料固定在背板上。
在该用于制造平板显示器的装置中，所述模制图案包括约20-30％的己烷、约65-80％的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、约5-15％的硬化剂。
在该用于制造平板显示器的装置中，所述平板显示器是液晶显示器LCD、场发射显示器FED、等离子体显示板PDP以及电致发光显示器EL中的任何一种。
根据本发明另一方面的用于制造平板显示装置的方法，包括以下步骤：形成具有经表面处理的亲水性的基板；在基板上形成疏水性有机图案；在疏水性有机图案上形成模制材料；准备一背板，其由具有高硬度的材料和玻璃中的任何一种形成；在背板和模制材料中的任何一个处形成粘接材料；使用粘接材料接合模制材料和背板；以及从疏水性有机图案和基板分离背板和模制材料，以形成包括背板和模制材料的硬模。
在该方法中，所述模制材料是疏水性的。
在该方法中，所述模制图案包括约20-30％的己烷、约65-80％的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、约5-15％的硬化剂。
在该方法中，所述形成疏水性有机图案的步骤包括以下步骤：在基板上形成自组织单层(SAMS：self-assembled monolayers)；和利用紫外线对SAMS的表面进行疏水性处理。
在该方法中，所述SAMS包括烷基三氯硅烷和烷硫醇中的任何一种。
在该方法中，所述在基板上形成SAMS的步骤包括以下步骤：准备一软模，其具有基准表面和从基准表面下凹的槽；在软模的基准表面中吸收自组织单层；以及把软模的基准表面中吸收的自组织单层印刷到基板上。
附图说明
根据下面参照附图对本发明实施例的详细描述，本发明的上述和其它目的将变得清楚，其中：
图1是表示有源矩阵型液晶显示器的立体图；
图2是用于解释使用软模制造平板显示器的方法和装置的图；
图3是表示在把图2所示的软模应用于抗蚀剂溶液时接着抗蚀剂溶液在移动的图；
图4是表示制造图2和3中所示的软模的工序的图；
图5是表示软模中引起的凹陷现象的图；
图6是表示根据本发明一实施例的硬模的图；以及
图7A到图7D是顺序表示制造图6所示硬模的图。
具体实施方式
下面，参照图2到图7D详细描述本发明的优选实施例。
首先，在描述本发明的实施例之前，先描述由本发明申请人预应用的用于制造平板显示器的方法和装置。
参照图2和图3，根据本发明一实施例的用于制造平板显示器的方法和装置，可以使用软模134而非现有技术的光刻胶构图工序，来形成设计者希望的薄膜图案。
使用软模134的薄膜构图工序包括：将抗蚀剂溶液133a涂布在设有薄膜132a的基板131上的涂布工序，使用软模134对抗蚀剂层133a进行构图的构图工序，对薄膜132a进行构图的刻蚀工序，剥除残留抗蚀剂图案的剥除工序，以及检查工序。
形成在基板131上的薄膜132a，是通过已知的涂布工序或淀积工序，由基本材料在基板131上形成的，该基本材料用作存在于平板显示器阵列中的金属图案、有机图案以及无机图案。
抗蚀剂溶液133a包括主树脂，该主树脂是液体聚合物前体(precursor)或液体单体、活化剂、引发剂、热流衍生物(thermal flowderivative)等中的至少任何一种。
包括这种材料的抗蚀剂溶液133a通过涂布工序(如喷管喷涂、旋涂等)涂布在薄膜132a上。
软模134由具有高弹性的橡胶材料(如聚二甲基硅氧烷PDMS等)制成。软模134包括首先连接到抗蚀剂的基准表面134b和从基准表面134b下凹的槽134a。其中，槽134a对应于将被制造为保留在基板131上的图案。另外，槽134a和基准表面134b被表面处理为疏水性的或亲水性的。下面，假定软模134在本发明中为疏水性的来进行解释。
将软模134在抗蚀剂溶液133a上对准，然后对抗蚀剂溶液133a施加使软模可仅与薄膜132a接触的压力，即，仅与其自重有关的压力。
例如，如图3所示，抗蚀剂溶液133a，利用由软模134与玻璃基板131之间的压力产生的毛细力和软模134与抗蚀剂溶液133a之间的斥力，移动到软模134的槽134a中。结果，按对软模134的槽134a的图案形状进行逆转印的图案形状，在薄膜132a上形成了抗蚀剂图案133b。然后，在将软模134与基板131分离之后，执行湿法刻蚀工序或干法刻蚀工序。在这种情况下，抗蚀剂图案133b充当掩模，由此使得只有位于抗蚀剂图案133b的下部处的薄膜132a保留在基板131上，而去除了其它薄膜132a。随后，通过剥除工序去除抗蚀剂图案133b，通过对薄膜图案132b的电气和光学检查，来检查薄膜图案132b是否存在短路或断线。
在将软模134与基板131分开后，利用紫外线或臭氧O3来清洁软模134，然后将其再次置于另一薄膜132a的构图工序。
在此，参照图4，如下说明图2和3中所示的软模的制造方法。
参照图4，在母模184上涂布包括聚二甲基硅氧烷PDMS和少量固化剂的模制材料135，该母模184具有基板180上的光刻胶图案和无机图案中的至少任何一种图案182。其中，模制材料135为液体聚合物前体状态。在通过紫外线硬化或热硬化工序来硬化模制材料135之后，接着将其与母模184分离，从而提供具有基准表面134b和从基准表面134b下凹的槽134a的软模134。
通过使用上述软模来形成薄膜图案，使得相比于现有技术的光刻工序，可以简化平板显示器的制造工序。
另一方面，由于通过这种工序形成的软模具有很好的柔软度，所以如果从基准表面134b下凹的槽134a的区域较宽，则槽134a的中央区域会凹陷。因此，存在抗蚀剂图案形成不一致的问题。换句话说，如图5所示，如果槽134a的区域d2比基准表面134b的区域d1相对更宽，则槽134a的中央区域在垂直方向上凹陷，使得未形成设计者希望的抗蚀剂图案。
这样，根据本发明的平板显示器的制造装置和方法，不使用光刻工序形成薄膜图案，并且不会受重力影响。
根据本发明另一方面的平板显示器的制造装置包括用于在基板上顺序形成薄膜层和抗蚀剂的装置、用于在抗蚀剂的相对表面上模压抗蚀剂的硬模、用于向抗蚀剂施加硬模的装置，以及用于将硬模与抗蚀剂分离的装置。
图6是表示根据本发明实施例的平板显示器的硬模的图。
图6所示的硬模255，不同于图2到图5所示的软模134的是，其包括硬度高的背板256、在背板256上按比背板256更小面积和线宽形成的模制图案254，以及位于模制图案254与背板256之间的粘接材料259。
背板256由硬度很高的材料(如金属或玻璃)形成，使得其不同于软模134，对于重力具有很好的耐受性。模制图案254由PDMS材料形成，与背板256接触侧的相对侧对应于软模134的基准表面。
模制图案254包括约20-30％的己烷、约65-80％的聚二甲基硅氧烷PDMS、约5-15％的硬化剂，模制图案254的高度比抗蚀剂244的要高。
标准的抗蚀剂图案是通过将硬模255向具有薄膜材料242和抗蚀剂244的基板240进行模压而形成的。
这样的硬模255不同于软模134的是，它不会在垂直方向上凹陷。换句话说，硬模255的背板256由具有高硬度的金属或玻璃形成，使得不会出现凹陷现象。因此，它可以解决软模134中出现的问题。
换句话说，根据本发明的平板显示器的制造方法和装置使用硬模255而非光刻工序来形成薄膜图案，从而简化了制造工序。同时，硬模255的背板256由具有高硬度的材料形成，使得不会因重力而出现凹陷现象。因此，可以形成标准的抗蚀剂图案。
下面，将参照图7A到图7D详细描述硬模的制造方法。
首先，参照图7A，利用O2等离子处理等，在经亲水性处理的基板250上形成疏水性有机图案252。其中，疏水性有机图案252是SAMS(自组合单层)型的，并由诸如烷基三氯硅烷(alkyltrichlorosilane)、烷硫醇等的材料形成。使用了制造疏水性有机图案252的方法，如微接触印刷。微接触印刷是这样的系统，当在图2到图3所示的软模的基准表面中吸收了液化的SAMS材料后，接着使软模的基准表面与经亲水性处理的基板250接触，从而把基准表面中吸收的液化的SAMS材料印刷在基板250上。
在由微接触系统印刷了烷基三氯硅烷和烷硫醇中的任何一种SAMS后，接着利用紫外线对SAMS进行表面处理，从而在图7A所示的基板250上提供疏水性有机图案252。其中，形成疏水性有机图案252的区域之外的区域是亲水性区域P1。
接着，参照图7B，在具有疏水性有机图案252的基板250上涂布模制材料，该模制材料包括约20-30％的己烷、约65-80％的PDMS、约5-15％的硬化剂，即，液体聚合物前体254a。其中，模制材料254a是疏水性的，使得其具有与亲水性相斥的力。因此，模制材料254a相对于亲水性区域P1表现出斥力，而相对于疏水性有机图案252表现出吸力，从而使得模制材料254a可以集中在疏水性有机图案252的周边。
之后，在置于疏水性有机图案252上的模制材料254a的表面或背板256的表面喷射或涂布粘接材料(如底漆)。随后，如图7C所示，在由金属或玻璃形成的背板256与置于疏水性有机图案252上的模制材料254a接触后，利用热或紫外线来硬化模制材料254a。
然后，将背板256与具有疏水性有机图案252的基板250分离。此时，置于疏水性有机图案252上的模制材料254a由粘接材料259(如底漆等)粘合到背板256。因此，如图7D所示，形成了由背板256和模制图案254组成的硬模155。
根据本发明的平板显示器的制造方法和装置可以应用于对平板显示器(如液晶显示器LCD、场发射显示器FED、等离子显示板PDP以及电致发光显示器EL等)的电极层、有机层以及无机层进行构图的工序。
如上所述，根据本发明的平板显示器的制造方法和装置，通过使用软模和抗蚀剂而非通过光刻工序来形成薄膜图案，从而简化了制造工序。同时，硬模由具有很高硬度的金属形成，从而不会出现凹陷现象。因此，如果对抗蚀剂进行模压，则可以形成标准的抗蚀剂图案。
虽然已通过上述附图中所示的实施例解释了本发明，但是本领域技术人员应当理解，本发明不限于这些实施例，而是可以在不背离本发明精神的情况下对其进行各种变化和修改。因此，本发明的范围应当仅由所附的权利要求及其等同物来确定。
本申请要求2005年12月26日在韩国提交的韩国专利申请P2005-129598的优先权，通过引用将其并入与此。
Claims (8)
1.一种用于制造平板显示器的装置，包括：
基板，在该基板上顺序形成有薄膜层和抗蚀剂；
用于在与抗蚀剂相对的表面上模压抗蚀剂的硬模；
其中，所述硬模包括由金属或玻璃形成的背板；并且
一模制图案形成在背板上，用于模压抗蚀剂。
2.如权利要求1所述的用于制造平板显示器的装置，其中，所述硬模包括置于模制图案与背板之间的粘接材料，并且
所述模制图案由粘接材料固定在背板上。
3.如权利要求1所述的用于制造平板显示器的装置，其中，所述平板显示器是液晶显示器、场发射显示器、等离子体显示板以及电致发光显示器中的任何一种。
4.一种用于制造平板显示器的方法，包括以下步骤：
形成具有经表面处理的亲水性的基板；
在基板上形成疏水性有机图案；
在疏水性有机图案上形成模制材料；
准备一背板，其由金属或玻璃形成；
在背板的表面或模制材料的表面上形成粘接材料；
使用粘接材料接合模制材料和背板；以及
将背板与具有疏水性有机图案的基板分离，以形成包括背板和模制材料的硬模。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述模制材料是疏水性的。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述形成疏水性有机图案的步骤包括以下步骤：
在基板上形成自组织单层SAMS；和
利用紫外线对自组织单层SAMS的表面进行疏水性处理。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述自组织单层SAMS包括烷基三氯硅烷和烷硫醇中的任何一种。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述在基板上形成自组织单层SAMS的步骤包括以下步骤：
准备一软模，其具有基准表面和从基准表面下凹的槽；
在软模的基准表面中吸收自组织单层SAMS；以及
把在软模的基准表面中吸收的自组织单层SAMS印刷到基板上。
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