专利名称：用于制备薄膜图案的装置和方法以及用其制备液晶显示器件的方法
技术领域：
本发明涉及显示面板的薄膜图案的制备，尤其涉及一种用于制备薄膜图案的装 置，在其中由于托架寿命延长可以实现节省费用并且可以,薄膜图案的可靠性，以 及一种用于以该装置制备薄膜图案的方法。
背景技术：
近年来，多种能够離阴极射线管(CRT)的缺点(例如，沉重和庞大)的平 板显示器已经吸引了大量的关注。作为平板显示器的示例，可以提到液晶显示器 (LCD)、场致皿显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)和电致发光显示 器(ELD)。
当然，为了显示图像，LCD通过电场控制液晶的透光率。为了实现这种机制， LCD包括LCD面板，以及用于驱动LCD面板的驱动电路，在该LCD面板中以有源 矩阵的形式排列LCD单元。
LCD面板包括彼此相向布置的薄膜晶体管阵列 和滤色片阵列基板；布置 在两个 之间的用于保持单元间隙的衬垫料；密封单元间隙的液晶。
薄膜晶体管阵列 包括多条栅线和多皿据线，形成为每条栅线和每条数据-线之间的交接点处的开关元件的薄膜晶体管，与旨液晶单元处的薄膜晶体管接触的 像素电极，和布置在包括所得结构的薄膜晶体管阵列基板的^tt面之上的定向膜。 栅线和数据线M各自的垫片部分从驱动电,收信号。薄膜晶体管响iM过栅线接 收的扫描信号将像素信号通过数据线,到像素电极。
滤色片阵列基板包括布置在各自的液晶单元处的多个滤色片，用于划分滤色片 及反射外部光线的黑矩阵，用于为液晶单元公共ife^基准电压的公共电极，和布置在包括所得结构的滤色片阵列基板的旨表面之上的定向膜。
为了完成LCD面板的制备，分别形成薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板并 将它们彼此结合，在两个SI及之间插入液晶并随后密封。
这样，在传统情况中，通过光刻和t虫刻工艺形成LCD面板中的薄膜图案。
然而，光刻工艺包J赫如曝光、显影、清洗和测试的一系列步骤，由此使LCD 的希lj备费用昂贵。因此，近年来^顿反转抗蚀印刷取代光刻工艺^)(寸薄膜构图。
根据反转抗蚀印刷，抗蚀剂溶液被涂覆在围绕抗蚀剂溶液注射装置的印刷辊的 托架上，并仅传送到印刷辊的凸起。由此，将抗蚀剂溶液留在具有预期薄膜图案的印 刷^Jl，并且随后为了在對^J:制备薄膜图案将抗蚀图案传送到基板。用于反转抗蚀 印刷的抗蚀剂溶液由诸如酚醛清漆的基础聚合物、载体溶剂、印刷溶剂和表面活性 剂组成。
载鹏剂是指用于降低从注射體释放的抗蚀剂溶液的粘性并且使抗蚀剂溶液 能够均匀地涂覆在托架上的溶剂。
印刷蹄伪涂覆在托架上的抗蚀剂溶^繊予粘度或粘性，以便使抗蚀剂溶液能 够有效地涂覆在印刷板或 上。
表面活性剂是易于粘附到界面并且显著斷氐与界面的表面张力的物质，并且这 里用于斷氐抗蚀剂溶液的表面张力。
如图1所示，当涂覆在印刷^h时，抗蚀剂溶液处于液态，即液相。在这个时 候，由于其中所含载{，剂，可以^^蚀剂溶液均匀地涂覆在印刷辊的托架上。随后， 从抗蚀剂溶液中去除高挥发性的载{ 剂。作为结果，抗蚀剂溶液经历从液相到固相 的相变。
随后，在印刷工艺中，逐渐去除印刷溶剂，并且在^t反上形成抗蚀剂，并且随 后经受硬化和烘烤。作为结果，固化了抗蚀剂。
此时，在涂覆之后立即去除载^MU，但是印刷溶剂保持在抗蚀剂上并且在印 刷期间渗入到托架中。作为结果，发生托架膨胀(此后，称为"膨胀")，其显著阻 止抗蚀剂在 ±正常形成，如图2所示。因此，这里发生问题，例如，薄膜图案形 成的可靠性和托架a的严重割七。
发明内容
因此，本发明在于提供一种液晶显示面板及其制备方法，其基本上避免由现有技术的局限和缺点而弓l起的一个或多个问题。
本发明的一个目标是提供一种用于制备薄膜图案的装置，在其中由于托架寿命 的延长可以实现费用节省并且可以M薄膜图案的可靠性，以及一种用于用该装置制 备薄膜图案的方法。
本发明的额外优点、目标及特征将在下面的描述中部分地提出，而部分地基于 对下面描述的考察对于本领域技术人员将是显而易见或者可以从本发明的实践中获 得。可以通过书面描述和权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得本发明的 目标和其它优点。
为了实现这些目标和其它优点并根据本发明的目的，如这里具体化的和广泛描 述的， 一种用于制备薄膜图案的装置包括围绕由聚二甲基硅氧垸构成的托架的印刷 辊；布置在印刷辊周围的用于注入抗蚀剂溶液的ai寸喷嘴；以及包括凹槽/凸起图案的 印刷板，凹槽具有与特定薄膜相同的形状，凸起布置在没有凹槽的区域中，其中抗蚀 齐瞎液包括基础聚合物、载4繊IJ、增粘齐诉口表面活性剂。 戶皿抗蚀剂溶液还包括用于确保可见性的染料。 戶脱载^M!泡括甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇及它们的组合。
戶;f^基础聚合物包括间甲酚、酚醛清漆、对甲酚酚醛清漆、二甲苯酚、三甲
基苯酚(TMP)及它们的组合。
臓表面活性剂包括酸、磺舰磷酸酯、FOS-100(CF3(CF2)4(CH2CH2O)10)、 FSN-100(CF3(CF2)5(CH2CH2O)14)及它们的组合。
戶腐增粘齐抱括丙烯、三聚mi安、氨基甲酸酯基聚合物、聚羟基苯乙烯(PHS )
及它们的组合。
臓染料包括二甲基氨基苯基和乙基氨基苯基。
戶，抗蚀剂溶液由3到30 wtQ/。的基础聚合物、50到90 vol。/。的载,剂、10到 50vol。/。的增粘剂、0.01至U3wtn/。的表面活性齐诉口0.01至lJl wt。/。的染料组成。
在本发明的另一个方面中， 一种用于形成薄膜图案的方^^括准备围绕由聚
二甲基硅，构成的托架的印刷辊；以包含基础聚合物、载^^'J、增粘齐,表面活 性剂的抗蚀剂溶液涂覆托架；使载^MU从抗蚀剂溶液中去除并使抗蚀剂溶液经历从 液相到固相的相变；准备包括具有与特定薄膜相同微的凹槽的印刷板；以及为了将 固繊蚀剂传送到凸起，在印刷社旋转印刷辊，同时使抗蚀剂与印刷板的凸起接触。 该方法还包括iM应印刷板凸起的抗蚀剂图案留在托架上；准备包括薄膜的将留在托架上的抗蚀剂图案传送到薄膜上；以及f顿抗蚀剂图^X寸薄膜构图。 应该理解的是，本发明的J^一般描述和下面的详细描述是示范性的和解释性 的，意S^f共本发明权利要求的进一步解释。
用于ilf共对本发明的进一步理解并作为本申请的一部分的附图，示出了本发明
的实施方式，并且与描述一起用于解释本发明的原则。在附图中 图1是示出传统抗蚀剂溶液相变的视图2是示出通过反转抗蚀印刷!顿传统抗蚀剂溶液在繊上形成的抗蚀齐啲照
片；
图3是示出二甲苯酚和三甲基苯酚(TMP)的分子结构的视图； 图4是示出作为增粘剂的PHS的的分子结构的视图； 图5是示出在PHS和二甲苯酚、以及PHS和TMP之间的氢键的视图； 图6是示出根据本发明的抗蚀剂溶液的相变的视图7是示出通过反转抗蚀印刷使用根据本发明的抗蚀剂溶液在 上形成的抗 蚀剂的照片；
图8A到8E是示出用于制备薄膜图案的^S^4OT该装置制备该薄膜图案的方 法的视图9A到9D是概略示出根据本发明,实施方式的制备LCD器件的方法的横 截面视图。
具体实施例方式
现在将详细地给出与根据本发明的LCD器件以及制备该LCD器件的方法相关 的本发明的im实施方式，其示例在附图中示出。在附图中，将尽可兽她使用相同的 标号表示相同或相似的部分。
参考图3到8E，将描述本发明的 实施方式。
在一个实施方式中，本发明在于掛共不导致托架受损的抗蚀剂溶液和用于4顿 该抗蚀剂溶液形成薄膜图案的方法，以，薄膜图案的可靠M延长托架寿命。为了 实现本发明的目标，该抗蚀剂溶液包括增粘剂，而不是印刷溶剂。
戶，抗蚀剂溶液由诸如酚醛清漆的基础聚合物、载体溶剂、增粘剂和表面活性剂组成。为了改进可见性，该抗蚀剂溶液还包括染料。
戶皿基础聚合物具有大约2,000到100,000的分子量。,地，可用于本发明的 基础聚合物包括间甲酚、酚醛清漆、对甲酚酚醛清漆及它们的组合。
另外，如图3所示，二甲苯酚或三甲基苯酚(TMP)可以用作基础聚合物。 在抗蚀剂溶液中包含大约3到30 wt。/。量的基础聚合物。
作为载体溶剂，可以使用甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇，其中的每一种具有ioo "C或更低的沸点b.p。
戶腿载^^!J斷氐抗蚀剂溶液的粘性，使抗蚀剂溶液能够均匀地涂覆在托架上。 在涂覆之后必须立即去除载^^lj。为了优i战，效果，载鹏剂必须具有10(TC或 更低的沸点(b.p)。在抗蚀剂溶液中包含大约50到90vol7o量的载,剂。
增粘剂具有粘度或阽性。作为结果，抗蚀剂溶液不需要印刷MU。因此，当将 抗蚀剂溶液涂覆在印刷針时并且随后去除高挥发性载鹏剂时，抗蚀剂溶液经历从 液体到固体的相变。由于抗t^剂包含粘性增粘剂，在印刷工艺中其可作为固态使用。
因此，能够防止由溶剂渗入到托架中弓胞的膨胀问题。作为结果，实现了精确 且可靠的印刷工艺，并且由此改进薄膜图案形成的可靠性和托架寿命。
可用于本发明的增粘剂的示例包括具有多个羟(OH-)基的丙烯基、三聚割安基、 氨基甲酸酯基聚合物和聚羟基苯乙烯(PHS)。
PHS具有多个羟(OH-)基如图4的分子结构所代表。PHS的每个羟基与基 础聚，的羟基结合，以il^戯键。例如，如图5所示，在PHS的羟基中的氢(或 氧)和二甲苯酚的羟基(OH-)中的氧(或氢)之间产生强的氢键。或者，在PHS 的羟基中的氢(或氧)和TMP的羟基(OH-)中的氧(或氢)之间产生强的氢键。 作为结果，将粘性PHS强烈地结合至瞎础聚合物，并且由此^m蚀剂适当地传送到 印刷板并且理想地印刷到SI反上。
同时，仅ffi3S氢键使增粘剂和基础聚^l彼此结合，而不是化学地彼此结合。 因此，固体抗蚀剂具有增粘剂分散在基础聚合物周围的^^结构。
在抗蚀剂溶液中包含10到50 voP/。量的增粘剂。
可用于本发明的表面活性剂的示例包括酸，其包括硬脂酸、棕榈酸、月桂酸 和油酸。另夕卜，表面活性剂的示例包f蹄如二辛基(2-乙基已基)磺基琥珀酸盐 的磺麟、磷酸酯、FOS-100(CF3(CF2)4(CH2CH2O)10;^
FSN-100(CF3(CF2)5(CH2CH2O)14)。在抗蚀剂溶液中包含O.Ol至U 3 wt。/o量的表面活性剂。
通过反转印刷在 上形成抗蚀剂，并且为了改进可见性随后将染料部分地导
入到抗蚀剂中。在抗蚀剂溶液中包含0.01至IJ lwt。/。量的染料。
可用于本发明的染料的示例包括二甲基氨基苯基和乙基錢苯基。更加明确地， {顿含氟染料，包括双(4-N扁N-二甲氨基-苯基)-(2-氟苯基)-甲烷和双(4-N-N-二甲氨基-苯基)陽(2-氟苯基)乙晴。
图6是示出包含前述组分的抗蚀剂溶液的相变的视图。
当涂覆在印刷ai:时，抗蚀剂溶液处于液态，即液相。此时，由于其中包含的 载^MIJ，可以将抗蚀剂溶液均匀地涂覆在印刷辊托架上。随后，从抗蚀剂溶液中去 除高挥发性的载体溶剂。作为结果，抗蚀剂溶液经历从液体至個体的相变。
因此，可以^顿固相(不影繊)的抗蚀剂执行印刷工艺。就是说，由于通过 印刷固微蚀剂形成抗蚀剂层，并且随后经受硬化和烘烤，因此在印刷期间歸杯损 伤托架。作为结果，可以延长托架*并且在對￡^正确地形成抗蚀剂，因此可以改 进薄膜图案形成的可靠性。
图7是示出M反转抗蚀印刷i顿本发明的抗蚀剂溶液在鎌上形成抗蚀齐啲 状态的照片。从图7可以确定，与图2所示照片不同，在mh正确地形成了抗蚀剂。
{顿根据本发明的抗蚀剂溶液使抗蚀剂能够正确地形成在 上，由此可靠地 形成薄膜图案。而且，在印刷期间i顿固态抗蚀剂能够防止损伤托架，由此延长托架 ^^"。
此后，参考图8A到8E，将描述用于制备薄膜图案的装置及其制备方法。
首先，如图8A所示，从ftl才喷嘴12将抗蚀剂溶液14a tiA围绕印刷辊10的托 架15上。印刷辊10旋转，使抗蚀剂溶液14a均匀地涂覆在托架15上。
抗蚀剂溶液14a包括基础聚彌、载f繊lj、增粘剂和表面活性剂。另外，抗蚀 齐赂液14a还包括用于确保可见性的染料。
在完成涂覆之后，从抗蚀剂溶液14a中去除载,剂。此时，抗蚀剂溶液14a ^^从液相到固相的相变。
如图8B所示，为了仅将固体抗蚀剂14a传送至岬刷板20的凸起20b，旋转印刷 辊10，同时使抗蚀剂14a与印刷板20接触。作为结果，如图8C所示，具有预期薄 膜图案的抗蚀剂图形14b留在印刷辊10上。
如图8D所示，糊专送到印刷辊10的抗蚀剂图案14b传送到预定金属层32a，例如到形成金属层32a的,30，并且随后硬化金属层。作为结果，形成了用于对金属 层32a构图的抗蚀剂图案14c，如图8E所示。随后，X寸金属层32a不与抗蚀剂图形 14c交迭的区域构图，可以由此在對反30上制备所需的薄膜图案。
这样，用于制备薄膜图案的装置及使用该装置制备该薄膜图案的方法可以用于 形成液晶显示器的薄膜图案。
图9A到9D是概略示出根据本发明优选实施方法的制备LCD器件的方法的横 截面视图。
如图9A所示，在第一SI反520上形成遮光层720。随后，如图9B所示，在包 鹏光层720的第一S^反520上形繊色片层740。此时，通iii:述构图方法实现形 成遮光层720 (图9A)和形成滤色片层740 (图9B)的工艺中的至少任何一个。
如图9C所示，准备第二 550。虽然未示出，通过下列步骤形，二m 550: 形自于确定像素区的彼此交叉的栅线和 线，在栅线和数据线的^交叉点处形 成薄膜晶体管，以及形成与薄膜晶体管连接的像素电极。
随后，在第一和第二SI反520和550之间形成液晶层760，如图9D所示。
另外，该装置和方法可以用于多种显示器中，包括场致划才显示器(FED)、 等离子体显示面板(PDP)和有机发光二极管(OLED) 0
如从前面描,而易见的，为了制备薄膜图案，用于制备薄膜图案的装置和用 于使用该装置制备薄膜图案的方纟封吏用了应用包含增粘剂而不是传统印刷溶剂的抗 蚀剂溶液的反转印刷。因此，會,延长托架寿命、斷氐工艺费用并且改进薄膜图案的 可靠性。
对于本领域技术人员，显而易见的是可以在不偏离本发明衞申或范围的前提下 对本发明作出多种修改和改变。因此，希望本发明覆盖这對彦改和改变，只要它们在 权利要求及其等效的范围内。
权利要求
1.一种用于制备薄膜图案的装置，包括围绕由聚二甲基硅氧烷构成的托架的印刷辊；布置在印刷辊周围的用于注入抗蚀剂溶液的注射喷嘴；包括凹槽/凸起图案的印刷板，凹槽具有与给定薄膜相同的形状，凸起布置在没有凹槽的区域中，其中所述抗蚀剂溶液包括基础聚合物、载体溶剂、增粘剂和表面活性剂。
2.如权利要求i戶;M的装置，其特征在于，戶;M抗t虫剂溶液还包括用于确f呆可见性的染料。
3. 如权利要求1戶脱的装置，其特征在于，戶脱载体総抱括甲醇、乙醇、异 丙醇、丁醇及它们的组合。
4. 如权利要求l戶脱的體，^fT征在于，所述基础聚合物包括间甲酚、酚醛 清漆、对甲酚酚醛清漆、二甲苯酚、三甲基苯酚(TMP)及它们的组合。
5. 如权利要求1戶脱的體，其特征在于，所述表面活性齐抱括酸、磺離、 磷酸酯、FOS-100(CF3(CF2)4(CH2CH2O)10)、 FSN-100(CF3(CF2)5(CH2CH2O)14)及 它们的组合。
6. 如权利要求1戶，的装置，其特征在于，戶皿增粘剂包括丙烯、三聚氰胺、 氨基甲酸酯基聚合物、聚羟基苯乙烯(PHS)及它们的组合。
7. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，戶皿染料包括二甲基氨基苯基和乙基氨基苯基。
8. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述抗蚀剂溶液由3到30wtn/。的基 础聚合物、50到90vol。/o的载^^lj、 10到50vol。/o的增粘剂、0.01到3wt。/。的表 面活性剂和0.01到1 wtn/。的染料组成。
9. 一种用于形成薄膜图案的方法，包括 准备围绕由聚二甲基硅織构成的托架的印刷辊；以包含基础聚，、载^MU、增粘剂和表面活性齐啲抗蚀剂溶液涂覆托架； 使载繊U从抗蚀剂溶液中去除并使抗蚀剂溶液经历从液相至睏相的相变； 准备包括具有与给定薄膜相同形状的凹槽和布置在没有凹槽的区域中的凸起的 印刷板；以及为了将固体抗蚀剂传送到凸起，在印刷板上旋转印刷辊，同时使抗蚀剂与印刷 板的凸起接触。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括 {叙寸应印刷板凸起的抗蚀剂图案留在托架上； 准备包括薄膜的^fc将留在托架上的抗蚀剂图案传送到薄膜上；以及 舰抗蚀剂图魏薄膜构图。
11. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述载#^!]包括甲醇、乙醇、 异丙醇、丁醇及它们的组合。
12. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述增粘剂包括丙烯、三聚氰 胺、氨基甲酸酯基聚合物、聚羟基苯乙烯(PHS)及它们的组合。
13. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基础聚^tl包括间甲酚、 酚醛清漆、对甲酚酚醛清漆、二甲苯酚、三甲基苯酚(TMP)及它们的组合。
14. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂包括酸、磺酸 盐、磷酸酯、FOS-100(CF3(CF2)4(CH2CH2O)10)、 FSN-100(CF3(CF2)5(CH2CH2O)14) 及它们的组合。
15. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述抗蚀剂溶液还包括用于确 保可见性的染料，且戶诚染料包括二甲基氨基苯基和乙基氨基苯基。
16. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述抗蚀剂溶液由3到30wf/。 的基础聚合物、50到90volo/o的载^^U、 10到50voP/o的增粘剂、0.01至lj3wt0/。 的表面活性剂和0.01到1 wtQ/。的染料组成。
17. —种用于制备LCD器件的方法，包括 制备薄膜晶体管基板，包括准备围绕由聚二甲基硅織构成的托架的印刷辊；以包含基础聚合物、载鹏剂、增粘齐诉唛面活性齐啲抗蚀剂溶液涂覆托架； 使载^^U从抗蚀剂溶液中去除并使抗蚀剂溶液经历从液相至個相的相变； 准备包括具有与给定薄膜相同形状的凹槽和布置在没有凹槽的区域中的凸起的 印刷板；以及为了将固繊蚀剂传送到凸起，在印刷社旋转印刷辊，同时使抗蚀剂与印刷板 的凸起接触；准备滤色片SI及；在薄膜晶体管 和滤色片 之间提供液晶层；以及 结合薄膜晶体管 和滤色片對反。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，准备的薄膜晶体管基板包 括栅极、源极、漏极和像素电极。
19. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，通过蚀刻执行形成所需的 薄膜图案并且其中去除抗蚀剂图案。
20. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述薄膜图案是栅极、源 极、漏极或像素电极中的至少一个。
21. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括 使对应印刷板凸起的抗蚀剂图案留在托架上； 准备包括薄膜的基板；将留在托架上的抗蚀剂图案传送到薄膜；以及 使用抗蚀剂图案对薄膜构图。
22. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述载,剂包括甲醇、乙 醇、异丙醇、丁醇及它们的组合。
23. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述增粘剂包括丙烯、三聚 割安、氨基甲酸酯基聚合物、聚羟基苯乙烯(PHS)及它们的组合。
24. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述基础聚合物包括间甲酚、 酚醛清漆、对甲酚酚醛清漆、二甲苯酚、三甲基苯酚(TMP)及它们的组合。
25. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂包括酸、磺 ^、^lFOS-100(CF3(CF2)4(CH2CH2O)10)、FSN-100(CF3(CF2)5(CH2CH2O)14) 及它们的组合。
26. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述抗蚀剂溶液还包括用于 确f呆可见性的染半斗，JJM染料包括二甲基tt苯基和乙基氨基苯基。
全文摘要
本发明公开了一种用于制备薄膜图案的装置，在其中可以延长托架寿命并且由此可以实现费用节省。该装置包括围绕由聚二甲基硅氧烷构成的托架的印刷辊；布置在印刷辊周围的用于注入抗蚀剂溶液的注射喷嘴；和包括凹槽/凸起图案的印刷板，凹槽具有与特定薄膜相同的形状，凸起布置在没有凹槽的区域中，其中抗蚀剂溶液包括基础聚合物、载体溶剂、增粘剂和表面活性剂。本发明还公开了一种用于以该装置制备薄膜图案的方法。
文档编号G03F7/00GK101295132SQ20071030835
公开日2008年10月29日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年4月26日
发明者赵圣弼, 金珍郁 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社