形成圖案的方法以及使用其製造液晶顯示器件的方法
2023-04-24 08:12:31
專利名稱：形成圖案的方法以及使用其製造液晶顯示器件的方法
技術領域：
本發明涉及一種製造液晶顯示(LCD)器件的方法，尤其涉及一種形成圖案的方法以及使用其製造LCD器件的方法。
背景技術：
在具有幾釐米(cm)厚度的超薄平板顯示器中，由於LCD器件具有低功耗和便攜性的有利特性，故一般將其用在筆記本計算機、監視器、太空船、飛機等中。
LCD器件包括以預定間隔彼此面對的下基板和上基板、以及形成在下基板和上基板之間並由密封劑密封的液晶層。
下基板包括垂直形成以限定像素區域的柵線和數據線、靠近柵線和數據線的交叉點形成的作為開關元件的薄膜電晶體以及與薄膜電晶體相連接並形成在像素區域中的像素電極。上基板包括阻止除像素區域之外其他區域中的光洩漏的遮光層、在對應於像素區域的區域中用於表現色彩的紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)濾色片層、以及形成在濾色片層上的公共電極。
如上所述，LCD器件包括由重複步驟製造的各種元件。尤其是，各種元件通過光刻可以變化形狀。
下面將參照附圖解釋通過現有技術的光刻來形成圖案的方法。
圖1A到1E是圖解通過現有技術的光刻形成圖案的方法截面圖。
如圖1A所示，在基板10上連續形成圖案材料層20和光致抗蝕劑層30。
如圖1B所示，在光致抗蝕劑層30上設置具有預定圖案的掩模35之後，通過掩模35將光施加到光致抗蝕劑層30上。
參照圖1C，通過顯影選擇性地移除光致抗蝕劑層30，由此對該光致抗蝕劑層30構圖。在該情形中，光致抗蝕劑層30可由正型或負型形成。對於正型光致抗蝕劑，移除掉被光照射的部分。同時，在負型光致抗蝕劑的情形中，移除掉沒有被光照射的部分。
如圖1D所示，通過使用構圖的光致抗蝕劑層30a作為掩模而選擇性地蝕刻圖案材料層20。在該情形中，移除構圖的光致抗蝕劑層30的工序使用光致抗蝕劑剝離劑。
圖2A和2B圖解了通過使用現有技術的光致抗蝕劑剝離劑移除光致抗蝕劑層30a的工序。
如圖2A所示，在容器的底部上設置襯墊料50，該容器填充有光致抗蝕劑剝離劑40。然後，將具有光致抗蝕劑層30a的基板浸入到填充有光致抗蝕劑剝離劑40的容器中，由此從基板上移除光致抗蝕劑層30a。
如圖2B所示，通過噴嘴45將光致抗蝕劑剝離劑40噴射到基板上，由此從基板上移除光致抗蝕劑層30a。然而，光致抗蝕劑剝離劑比較昂貴，並且設置光致抗蝕劑剝離劑必須花費額外的成本。此時，設置光致抗蝕劑剝離劑的成本對應於整個製造成本的20％。此外，設置光致抗蝕劑剝離劑會造成環境汙染。
發明內容
因此，本發明涉及一種形成圖案的方法和使用其製造LCD器件的方法，其基本上克服了由於現有技術的限制和缺點導致的一個或多個問題。
本發明的一個目的是提供一種形成圖案的方法以及使用其製造LCD器件的方法，其中不使用光致抗蝕劑剝離劑從基板上移除光致抗蝕劑層，從而可以以較低的製造成本形成圖案。
將在下面的描述中部分地列出本發明其他的優點、目的和特徵，根據下面的解釋或從本發明的實踐理解，這些對於本領域普通技術人員來說是顯而易見的。通過在所寫說明書和權利要求以及附圖中特別指出的結構可實現和獲得本發明的目的和其它的優點。
為了實現這些目的和其它的優點並根據本發明的目的，如這裡具體化和廣泛描述的，一種形成圖案的方法包括在基板上連續形成圖案材料層、轉移材料層和光致抗蝕劑層；通過使用掩模的曝光和顯影而對該光致抗蝕劑層構圖；通過使用構圖的光致抗蝕劑層作為掩模選擇性地蝕刻轉移材料層和圖案材料層；和通過施加光的提升方法移除轉移材料層和構圖的光致抗蝕劑層。
此時，通過從圖案材料層被選擇性蝕刻的基板後表面施加高能量光來執行所述通過施加光的提升方法移除轉移材料層和構圖的光致抗蝕劑層的工序，由此由於轉移材料層的膨脹而將轉移材料層從圖案材料層分離。
此外，通過從圖案材料層被選擇性蝕刻的基板後表面施加高能量光來執行所述通過施加光的提升方法移除轉移材料層和構圖的光致抗蝕劑層的工序，由此由於轉移材料層的分解而將轉移材料層從圖案材料層分離。
轉移材料層由丙烯酸樹脂形成。
在本發明的另一方面中，一種製造LCD器件的方法，包括在第一基板上形成遮光層；在包含遮光層的第一基板上形成濾色片層；製備第二基板；和在第一基板和第二基板之間形成液晶層，其中通過圖案形成方法來執行在第一基板上形成遮光層和在第一基板上形成濾色片層的至少其中任意之一的步驟。
應當理解，本發明前面的一般性描述和下面的詳細描述都是典型性的和解釋性的，意在提供對要求保護的本發明的進一步解釋。
為本發明提供進一步理解並組成說明書一部分的附解了本發明的實施方案並與說明書一起用於解釋本發明的原理圖1A到1E是圖解通過現有技術的光刻來形成圖案的方法截面圖；圖2A和2B是圖解通過使用現有技術的光致抗蝕劑剝離劑從基板上移除光致抗蝕劑層的方法截面圖；圖3A到3E是圖解依照本發明優選實施方式的形成圖案的方法截面圖；圖4A到4C是圖解在圖案材料層上形成轉移(transformed)材料層和光致抗蝕劑層的工序截面圖，其中轉移材料層和光致抗蝕劑層各自具有預定的圖案；圖5A和5B是顯示當施加高能量光時轉移材料層體積膨脹的照片；圖6是圖解當將光照射裝置設置在基板之下時向基板施加光的工序截面圖；和圖7A到7D是圖解依照本發明優選實施方式製造LCD器件基板的方法截面圖。
具體實施例方式
現在將參照本發明的優選實施方式詳細描述附圖中圖解的實施例。儘可能的，在整個附圖中使用相同的附圖標記指代相同或相似的部件。
下面將參照附圖解釋依照本發明的形成圖案的方法以及使用其製造LCD器件的方法。
1.形成圖案的方法圖3A到3E是圖解依照本發明的優選實施方式來形成圖案的方法截面圖。圖4A到4C是圖解依照本發明在圖案材料層上形成轉移材料層和光致抗蝕劑層的工序截面圖，其中轉移材料層和光致抗蝕劑層各自具有預定的圖案。
如圖3A所示，在基板100上形成圖案材料層200。然後，在圖案材料層200上連續形成轉移材料層250a和光致抗蝕劑層300a，其中轉移材料層250a和光致抗蝕劑層300a各自具有預定的圖案。
將參照圖4A到4C解釋形成圖案材料層250a和光致抗蝕劑層300a的方法。
如圖4A所示，在基板100上連續形成圖案材料層200、轉移材料層250和光致抗蝕劑層300。
參照圖4B，在光致抗蝕劑層300上方設置具有預定圖案的掩模350。在該情形中，光通過掩模350施加到光致抗蝕劑層300上。
如圖4C所示，通過顯影將光致抗蝕劑層構圖，由此以掩模350的預定圖案的形狀形成光致抗蝕劑層300a。然後，通過使用構圖的光致抗蝕劑層300a作為掩模移除圖案材料層200，從而以預定圖案形成轉移材料層250a。
在圖案材料層200上，存在預定圖案的轉移材料層250a和預定圖案的光致抗蝕劑層300a。
之後，如圖3B所示，使用轉移材料層250a和光致抗蝕劑層300a作為掩模蝕刻圖案材料層200。通過使用等離子體的幹蝕刻方法或者使用蝕刻劑的溼蝕刻方法蝕刻圖案材料層200。
如圖3C所示，將包含光致抗蝕劑層300a和轉移材料層250的基板100反轉。然後，向基板100的後表面施加由光照射裝置發射的高能量光，例如紫外線。
當高能量光通過基板100和圖案材料層200a施加到轉移材料層250a時，轉移材料層250a體積膨脹，如圖3C所示。
圖5A和5B是表示當高能量光施加到轉移材料層250a上時其體積膨脹的照片。
圖5A是顯示在施加高能量光之前轉移材料層的照片，圖5B是顯示在施加高能量光之後轉移材料層的照片。
如圖5A和5B所示，隨著向轉移材料層250施加高能量光，該轉移材料層250體積膨脹。
圖5顯示了體積膨脹的轉移材料層250。基於用於轉移材料層250的材料種類，可將轉移材料層250分解。
當由於膨脹而使轉移材料層250具有較弱的附著力時，轉移材料層250a從預定圖案的圖案材料層200a分離，並且還與光致抗蝕劑層300a分離，如圖3D所示，這稱作提升(lift-off)方法。
通過使用氣刀，向光致抗蝕劑層300a和轉移材料層250a施加氣體，從而可容易地從圖案材料層200a移除轉移材料層250a。優選地，以5~25[kg·f/m2]的壓力提供氣體。
當光照射裝置600向基板施加紫外線的高能量光時，光照射裝置600可設置在基板100之下和基板100之上。
如圖6所示，如果光照射裝置600設置在基板100之下，膨脹的轉移材料層250a會滴落到光照射裝置600上。因此，光照射裝置600在發射光時會連續移動。
當轉移材料層250設置在圖案材料層200和光致抗蝕劑層300之間時，轉移材料層250可由丙烯酸樹脂形成。可通過塗覆或沉積形成丙烯酸樹脂。此外，當向丙烯酸樹脂施加光時該丙烯酸樹脂具有膨脹特性，且丙烯酸樹脂不與等離子體和蝕刻劑反應。在該方面中，丙烯酸樹脂適宜用於轉移材料層250。
除丙烯酸樹脂之外，轉移材料層250可由具有對於轉移材料層來說是必需的上述特性的任何材料形成。例如，轉移材料層可由Si類納米粉末、纖維素分子或氯化鈣形成。即，Si類納米粉末具有良好的附著力，在預定的溫度條件下體積膨脹，且與等離子體和蝕刻劑不反應。此外，纖維素分子在水中膨脹，從而纖維素分子具有較弱的粘結強度。氯化鈣與水放熱反應，由此氯化鈣熔化。
2.製造LCD器件的方法圖7A到7D是圖解依照本發明優選實施方式製造基板的方法截面圖。
首先，如圖7A所示，在第一基板130上形成遮光層230。然後，如圖7B所示，在包含遮光層230的第一基板130上形成濾色片層260。此時，通過依照本發明優選實施方式的上述圖案形成方法執行形成遮光層(圖7A)和形成濾色片層(圖7B)的至少任意一個工序。
之後，如圖7C所示，製備第二基板160。通過依照本發明優選實施方式的上述圖案形成方法執行製備第二基板的工序。儘管沒有示出，但通過以下步驟製造第二基板160垂直形成限定像素區域的柵線和數據線；靠近柵線和數據線的交叉點處形成薄膜電晶體；在包含薄膜電晶體的整個表面上形成鈍化層；以及在鈍化層上形成像素電極，該像素電極與薄膜電晶體的漏極電連接。
如圖7D所示，在第一基板130和第二基板160之間形成液晶層700。此時，可以通過液晶分配方法形成液晶層700。在液晶分配方法中，在第一基板130和第二基板160的任意之一中形成不具有入口的密封劑，將液晶分配刀具有密封劑的基板上，然後將兩個基板130和160彼此粘結。
可通過液晶注入方法形成液晶層700。在液晶注入方法中，在第一基板130和第二基板160的任意之一中形成具有入口的密封劑，並將兩個基板彼此粘結，然後通過毛細管作用和壓力差將液晶注入到第一基板130和第二基板160之間的空間中。
如上所述，依照本發明形成圖案的方法以及使用其製造LCD器件的方法具有下面的優點。
在依照本發明形成圖案的方法中，在圖案材料層和光致抗蝕劑層之間形成轉移材料層。因而，由於轉移材料層的膨脹和較弱的附著力，可從基板上物理地移除光致抗蝕劑層。因而可在不使用昂貴的抗蝕劑剝離劑的情況下從基板移除光致抗蝕劑層，由此降低了製造成本。
此外，依照本發明形成圖案的方法可節省光致抗蝕劑剝離劑的設置成本，還防止了環境汙染。
在不脫離本發明精神或範圍的情況下，在本發明中可做各種修改和變化，這對於本領域技術人員來說是顯而易見的。因而，本發明意在覆蓋落入所附權利要求及其等價物範圍內的本發明的修改和變化。
權利要求
1.一種形成圖案的方法，包括在基板上連續形成圖案材料層、轉移材料層和光致抗蝕劑層；通過使用掩模的曝光和顯影而對光致抗蝕劑層構圖；通過使用構圖的光致抗蝕劑層作為掩模選擇性地蝕刻轉移材料層和圖案材料層；和通過施加光的提升方法移除轉移材料層和構圖的光致抗蝕劑層。
2.根據權利要求1所述的方法，其中通過從圖案材料層被選擇性蝕刻的基板後表面施加高能量光來執行所述通過施加光的提升方法移除轉移材料層和構圖的光致抗蝕劑層的工序，由此由於轉移材料層的膨脹而將轉移材料層從圖案材料層分離。
3.根據權利要求1所述的方法，其中通過從圖案材料層被選擇性蝕刻的基板後表面施加高能量光來執行所述通過施加光的提升方法移除轉移材料層和構圖的光致抗蝕劑層的工序，由此由於轉移材料層的分解而將轉移材料層從圖案材料層分離。
4.根據權利要求2所述的方法，其中在施加光之前，將圖案材料層被選擇性蝕刻的基板反轉，然後將光照射裝置設置在基板上方以向基板的後表面施加光。
5.根據權利要求2所述的方法，其中向基板施加高能量光的工序使用設置在基板下方的光源，並且該光源在發光時連續移動。
6.根據權利要求2所述的方法，其中高能量光對應於紫外線。
7.根據權利要求1所述的方法，其中通過施加光的提升方法移除轉移材料層和構圖的光致抗蝕劑層的工序包括通過使用氣刀向光致抗蝕劑層和轉移材料層施加氣體。
8.根據權利要求1所述的方法，其中轉移材料層由丙烯酸樹脂形成。
9.一種製造液晶顯示器件的方法，包括在第一基板上形成遮光層；在包含遮光層的第一基板上形成濾色片層；製備第二基板；和在第一基板和第二基板之間形成液晶層，其中通過權利要求1到8任意之一的圖案形成方法來執行在第一基板上形成遮光層和在第一基板上形成濾色片層步驟的至少其中任意之一。
10.根據權利要求9所述的方法，其中製備第二基板的工序包括下述步驟在第二基板上垂直形成柵線和數據線，以限定單位像素區域；靠近柵線和數據線交叉點處形成薄膜電晶體；在包含薄膜電晶體的第二基板上形成鈍化層；和在鈍化層上形成像素電極，該像素電極與薄膜電晶體的漏極電連接。
11.根據權利要求10所述的方法，通過權利要求1到8任意之一的圖案形成方法來執行形成柵線和數據線、形成薄膜電晶體和形成像素電極步驟的至少其中任意之一。
12.根據權利要求9所述的方法，其中在第一基板和第二基板之間形成液晶層的工序包括在第一基板和第二基板的任意之一上形成不具有入口的密封劑；和在將液晶分配到具有密封劑的基板上之後將兩個基板彼此粘結。
13.根據權利要求9所述的方法，其中在第一基板和第二基板之間形成液晶層的工序包括在第一基板和第二基板的任意之一中形成具有入口的密封劑；和在將兩個基板彼此粘結之後通過該入口將液晶注入到第一基板和第二基板之間的空間中。
全文摘要
本發明公開了一種形成圖案的方法以及使用其製造LCD器件的方法，其中在不使用光致抗蝕劑剝離劑的情況下從基板上移除光致抗蝕劑層，從而可以以較低的製造成本形成圖案，該方法包括在基板上連續形成圖案材料層、轉移材料層和光致抗蝕劑層；通過使用掩模的曝光和顯影而對該光致抗蝕劑層構圖；通過使用構圖的光致抗蝕劑層作為掩模選擇性地蝕刻轉移材料層和圖案材料層；和通過施加光的提升方法移除轉移材料層和構圖的光致抗蝕劑層。
文檔編號G02F1/13GK1991590SQ200610145259
公開日2007年7月4日 申請日期2006年11月24日 優先權日2005年12月27日
發明者李惠宣, 吳載映 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社