使用印刷法形成圖案的方法
2023-11-06 03:59:57
專利名稱：使用印刷法形成圖案的方法
技術領域：
本發明涉及一種在液晶顯示板中形成圖案的印刷方法，更具體地，涉及一種在基板上形成厚度均勻的圖案的方法。
背景技術：
顯示設備，特別是平板顯示器(諸如液晶顯示(LCD)器件)，是通過有源器件(例如設置在各個像素處的薄膜電晶體)來驅動的。這種驅動方法被稱作有源矩陣驅動方法。根據該有源矩陣驅動方法，在各個像素處設置有源器件，用以驅動相應的像素。
圖1示出了有源矩陣型LCD器件。該LCD器件是TFT LCD器件，其中使用薄膜電晶體作為有源器件。如圖所示，在水平和垂直地排列有N×M個像素的TFT LCD器件的各個像素處，設置有形成在選通線4和數據線6的交叉處的TFT，從外部驅動電路向選通線4施加掃描信號，向數據線6施加圖像信號。該TFT包括與選通線4相連接的柵極3；半導體層8，其形成在柵極3上，並且在向柵極3施加掃描信號時被激活；以及形成在半導體層8上的源極/漏極5。在像素1的顯示區內形成有像素電極10。像素電極10與源極/漏極5相連接，並在半導體層8被激活時，通過經由源極/漏極5接收圖像信號來控制液晶(未示出)。
圖2示出了設置在各個像素處的TFT的結構。如圖所示，該TFT包括由透明絕緣材料(例如玻璃)形成的基板20；形成在該基板20上的柵極3；形成在該基板20的整個表面上的柵絕緣層22；半導體層8，其形成在柵絕緣層22上，並且當掃描信號施加給柵極3時被激活；形成在半導體層8上的源極/漏極5；以及形成在源極/漏極5上用來保護該器件的鈍化層25。
該TFT的源極/漏極5與形成在像素區內的像素電極電連接，在經由源/漏極5向像素電極施加了信號時，液晶被驅動，從而顯示圖像。
在有源矩陣型LCD器件中，各個像素的尺寸大約為幾十μm。因此，必須將有源器件(例如設置在這些像素中的TFT)形成為大約幾個μm的微小尺寸。此外，隨著用戶對於高圖像質量的顯示設備(例如HDTV)的需求的增加，必須在相同面積的屏幕上設置更多的像素。因此，設置在各個像素中的有源器件圖案(包括選通線圖案和數據線圖案)也必須被形成為微小尺寸。
為了製造根據現有技術的有源器件(例如TFT)，通過使用曝光設備的光刻工藝來形成該有源器件的圖案、線等。然而，該光刻工藝包括一系列工藝，例如光刻膠澱積、配向工藝、曝光工藝、顯影工藝、清潔工藝等等。
另外，為了形成液晶顯示器件的圖案，必須重複幾次這種光刻工藝，因此降低了生產率。
發明內容
因此，本發明旨在提供一種形成圖案的印刷方法，基本上消除因現有技術的局限和不足所導致的問題。
因此，本發明的一個優點是提供了一種形成圖案的印刷方法，該方法能夠使用單個工藝來形成圖案，從而提高生產率。
本發明的另一個優點是提供了一種形成厚度均勻的圖案的方法。
本發明的其他特徵和優點將在以下說明中闡述，其部分地會通過閱讀說明書而變得明了，或者可以通過實踐本發明而習得。通過書面說明書和其權利要求以及附圖中具體指出的結構，可以實現和獲得本發明的目的和其他優點。
為了實現這些和其他優點並根據本發明的目的，如此處具體實現和廣義描述的，本發明提供了一種在顯示設備中形成圖案的方法，該方法包括以下步驟提供具有多個凸起圖案的印版(cliché)；向所述多個凸起圖案的各表面施加粘附力增強劑；在所述基板上形成蝕刻目標層並隨後在所述蝕刻目標層上施加墨(ink)；使所述印版和所述基板相互連接，從而其上施加有所述粘附力增強劑的所述凸起圖案與施加在所述蝕刻目標層上的所述墨相接觸；然後通過使所述基板和所述印版相互分離，來形成選擇性地保留在蝕刻目標層上的墨製圖案。
應該理解，前述概括性描述和後面的詳細描述都是示例性和說明性的，旨在為要求保護的本發明提供進一步的說明。
說明書中包含的附圖用來提供對本發明進一步的理解，並被併入作為本說明書的一部分，這些附圖示出了本發明的實施例，並連同說明書一起用於說明本發明的原理。
在附圖中圖1示出了典型的液晶顯示器件的結構的平面圖；圖2是圖1中所示的液晶顯示器件的薄膜電晶體的結構的剖視圖；圖3A至3C示出了用於形成圖案的凹版膠印印刷法(gravure offsetprinting method)；圖4A至4G示出了根據本發明的實施例的用於形成圖案的方法；而圖5A至5G示出了根據本發明另一實施例的用於形成圖案的方法。
具體實施例方式
下面將詳細描述本發明的實施例，附圖中示出了它們的示例。
本發明提供了一種印刷方法，用於形成顯示設備(例如液晶顯示器件)的有源器件圖案。具體地，本發明提供了一種凹版膠印印刷法，其中將墨布置在凹板上，通過刮擦來去除多餘的墨，然後進行印刷。
在凹版膠印印刷中，由於墨是利用轉印輥轉印到基板上的，所以即使在顯示面積很大的顯示設備中，也可以利用單次轉印來形成圖案，這是因為，所使用的轉印輥對應於所需顯示設備的面積。凹版膠印印刷可以用來形成顯示設備所用的各種圖案(例如與TFT相連接的選通線和數據線、像素電極、電容所用的金屬圖案)以及TFT，它們構成了液晶顯示器件。
圖3A至3C示出了用於在基板上形成墨製圖案的印刷方法。如圖3A所示，在凹板或印版130上指定位置處形成多個凹槽132之後，用墨134填充這些凹槽132。形成在印版130上的凹槽132是通過光刻方法形成的。通過將墨134布置到印版130上並隨後在該印版130上推過刀片(blade)138，將墨134填充到凹槽132中。因此，隨著刀片138的推進，墨134被填充到凹槽132中，並且同時去除了殘留在印版130的表面上的墨134。
如圖3B中所示，當印刷輥131在印版130的表面上滾過時，填充在凹槽132中的墨134被轉印到該印刷輥的表面上。該印刷輥131被形成為寬度與待製造的所需顯示板相同，並且周長與該顯示板的長度相等。因此，在單次經過印版後，墨134被轉印到印刷輥131的表面上。
此後，如圖3C所示，當印刷輥131在形成於基板130′上的蝕刻目標層140的表面上滾過時，轉印在印刷輥131上的墨134被轉印到該蝕刻目標層140上。通過紫外照射或加熱來乾燥所轉印的墨134，以形成墨製圖案133。通過印刷輥131的單次滾動在顯示設備的蝕刻目標層140上形成了所需圖案133。隨後，使用該墨製圖案133作為掩模對蝕刻目標層140進行蝕刻，以形成所需圖案。
在前述印刷方法中，印版130和印刷輥131是根據所需顯示設備的尺寸來製備的，從而可以在印刷輥131單次通過時將所需圖案轉印到基板130′上。
蝕刻目標層140可以是用於形成TFT的柵極、源極/漏極、選通線、數據線、或像素電極的金屬層、用於形成有源層的半導體層，或者是諸如SiOx或SiNx的絕緣層。
墨製圖案133用作傳統光刻工藝中的光刻膠。因此，先將墨製圖案133形成在金屬層或絕緣層上，然後通過常規的蝕刻工藝來對該金屬層或絕緣層進行蝕刻，由此形成了具有所需圖案的金屬層(例如，電極結構)或者具有所需圖案的絕緣層(例如，接觸孔等)。
上述印刷方法有許多優點。具體地，該印刷方法的典型優點是利用單次工藝或者與現有技術的光刻工藝相比非常簡單的多次工藝，將墨製圖案形成在大面積的顯示單元上。
隨著印刷輥的尺寸增大，從該印刷輥的表面轉印墨製圖案時，對基板施加的壓力不均勻的可能性增大。因此，形成在基板上的墨的厚度可能不均勻。
為解決這個問題，提供了一種不使用印刷輥而在基板上形成圖案的方法。因此，如圖4A至4G以及圖5A至5G所示，根據本發明的該實施例，直接將墨施加在基板上，然後使用印版對其進行局部去除，保留下來的墨提供了所需圖案。
根據本發明的該實施例，如圖4A和圖5A所示，在基板240的整個表面上施加墨250。基板240包括蝕刻目標層，並且墨250被設置在該蝕刻目標層上。
例如通過透明玻璃基板來形成具有多個凸起圖案230a的印版230。可以通過在玻璃基板上澱積金屬層，並對該金屬層構圖以形成金屬圖案，來形成該印版。然後，使用該金屬圖案作為掩模對該玻璃基板進行蝕刻，以形成如圖4B和圖5B所示的凸起圖案230a。製備出具有多個凸起圖案230a的印版230之後，利用粘附力強化施加器220′在該凸起圖案230a的表面上施加粘附力強化劑220(例如六甲基二矽亞胺(HMDS))。
如圖4C所示，施加在基板240上的墨層250被布置成面對印版230的凸起圖案230a。基板240位於較低位置而印版230位於較高位置。然後，向下移動印版230並向其施加均勻壓力，從而印版230的凸起圖案230a與墨層250發生接觸。
如圖5C所示，還可以使基板240位於較高位置而使印版230位於較低位置。這種情況下，向下移動基板240，使得基板240的墨層250與印版230的凸起圖案230a發生接觸。
如圖4E所示，當印版230離開基板240時，或者如圖5E所示，基板240離開印版230時，與凸起圖案230a接觸的區域內的墨250′粘在凸起圖案230a的表面上，並因此被從基板240上去除。因此，在基板240上形成了墨製圖案250a，該墨製圖案250a保留在未與印版230的凸起圖案230a接觸的區域。施加在凸起圖案230a的表面上的粘附力強化劑220增強了印版和墨之間的粘附力，使得該粘附力大於墨與基板240之間的粘附力。結果，可以很容易地從基板240上去除與印版230接觸的墨250′。因此，去除了與印版230的凸起圖案230a相接觸的區域內的墨，從而在未與凸起圖案230a相接觸的區域形成了墨製圖案250a。因此，印版230的凸起圖案230a的形狀與在基板240上的待形成圖案區域之外的剩餘區域的形狀相同。
圖4F和圖5F示出了形成在基板240上的墨製圖案250a。使用該墨製圖案250a作為掩模對基板的蝕刻目標層進行蝕刻，以形成所需設備圖案。在使用墨圖案250a作為掩模之前，通過加熱或用紫外線照射來硬化該圖案。
蝕刻目標層可以是用於形成TFT的柵極、源極/漏極、選通線、數據線、或像素電極的金屬層、用於形成有源層的半導體層、或者是諸如SiOx或SiNx的絕緣層。在形成顯示設備的圖案時，墨製圖案250用作傳統光刻工藝中的光刻膠。因此，將墨製圖案250a形成在金屬層或絕緣層上之後，通過常規的蝕刻工藝，使用該墨製圖案250a作為掩模來對該金屬層或絕緣層進行蝕刻，由此形成具有所需圖案的金屬層(例如，電極結構)或具有所需圖案的絕緣層(例如，接觸孔)。
如圖4G和圖5G所示，可以利用清潔裝置270從印版上去除墨250′和施加在印版230的凸起圖案230a的表面上的粘附力強化劑220。從該清潔裝置270噴射出的清潔液去除了墨250′和施加在凸起圖案230a的表面上的粘附力強化劑220。例如，清潔液可以是丙酮(acetone)、N-甲基吡咯烷酮(N-Methyle pyrolidone(NMP))等。
該清潔裝置可以是通過從噴嘴中噴射清潔液來去除墨的噴嘴型清潔裝置。另外，儘管在附圖中未示出，但也可以使用輥型清潔器。對於輥型清潔裝置，清潔輥的表面上設置有能夠增大與墨之間的粘附力的材料，從而可以在該清潔輥從印版上滾過時，將墨從印版上轉印到該清潔輥的表面上。因此，可以去除施加在印版上的墨。
根據本發明的前述實施例，將墨施加在其上將形成圖案的基板上之後，通過使具有凸起圖案的印版和墨的表面相接觸並在其上施加均勻的壓力，使與凸起圖案相接觸的墨與基板分離，從而在墨未與凸起圖案接觸的區域形成墨製圖案。
將墨預施加在基板上之後，具有凸起圖案的印版與該墨接觸，從而形成了印刷圖案。在這種情況中，由於未使用印刷輥，所以可以簡化印刷設備，與使用印刷輥的情況相比，簡化了工藝，提高了圖案的精度。通過簡化印刷設備和印刷工藝，可以提高生產效率。
如上所述，本發明提供了一種通過印刷方法來形成圖案的方法，更具體地，提供了一種用於形成圖案的方法，其能夠通過使用具有凸起圖案的印版來形成厚度均勻的墨製圖案。
另外，除可用於形成顯示設備(例如液晶顯示器件)的有源器件或電路之外，該通過印刷方法形成圖案的方法還可以用來形成半導體基板中的器件。
對於本領域技術人員來說，顯而易見，在不脫離本發明的主旨的前提下，可以對本發明進行多種變型和改變。因此，本發明旨在涵蓋這些變型和改變，只要它們落入所附權利要求及其等同的範圍之內。
權利要求
1.一種在顯示設備中形成圖案的方法，包括以下步驟提供具有多個凸起圖案的印版；在所述多個凸起圖案的各表面上施加粘附力增強劑；在一基板上形成蝕刻目標層並隨後將墨施加在所述蝕刻目標層上；使所述印版和所述基板相互連接，以便使其上施加有粘附力增強劑的所述凸起圖案與施加在所述蝕刻目標層上的所述墨相接觸；以及通過使所述基板和所述印版相互分離，來形成選擇性地保留在蝕刻目標層上的墨製圖案。
2.根據權利要求1所述的方法，其中提供具有多個凸起圖案的印版的步驟包括提供透明玻璃基板；在所述玻璃基板上澱積金屬層；通過對所述金屬層構圖來形成金屬圖案；以及通過使用所述金屬圖案作為掩模來蝕刻所述玻璃基板。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述粘附力增強劑是六甲基二矽亞胺。
4.根據權利要求1所述的方法，其中使所述印版和所述基板相互連接的步驟包括將所述基板放置在較低位置而將所述印版放置在較高位置。
5.根據權利要求4所述的方法，其中使所述基板和所述印版相互分離的步驟包括從所述基板上移開印版。
6.根據權利要求1所述的方法，其中使所述印版和所述基板相互連接的步驟包括將所述基板放置在較高位置而將所述印版放置在較低位置。
7.根據權利要求6所述的方法，其中使所述基板和所述印版相互分離的步驟包括從所述印版上移開所述基板。
8.根據權利要求1所述的方法，其中當所述基板和所述印版相互分離時，所述墨在其與所述印版的凸起圖案相接觸的區域粘附在所述凸起圖案上，並由此從所述蝕刻目標層上被去除。
9.根據權利要求1所述的方法，其中在未與所述印版的凸起圖案相接觸的區域上形成了形成在所述蝕刻目標層上的墨製圖案。
10.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟對所述墨製圖案進行硬化。
11.根據權利要求10所述的方法，其中對所述墨製圖案進行硬化的步驟包括對所述墨製圖案加熱。
12.根據權利要求10所述的方法，其中對所述墨製圖案進行硬化的步驟包括用紫外線照射所述墨製圖案。
13.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟使用所述墨製圖案作為掩模對所述蝕刻目標層進行蝕刻。
全文摘要
使用印刷法形成圖案的方法。本發明所提供的形成圖案的方法包括以下步驟提供具有多個凸起圖案的印版；在所述多個凸起圖案的各表面上施加粘附力增強劑；在所述基板上形成蝕刻目標層並隨後在所述蝕刻目標層上施加墨；使所述印版和所述基板相互連接，以便使其上施加有粘附力增強劑的凸起圖案與施加在所述蝕刻目標層上的所述墨相接觸；然後使所述基板和所述印版相互分離，來形成選擇性地保留在所述蝕刻目標層上的墨製圖案。
文檔編號G03F7/20GK1693955SQ20051007000
公開日2005年11月9日 申請日期2005年4月28日 優先權日2004年4月30日
發明者柳弘錫 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社