CN101735689B - 用于滚动印刷工艺的油墨组合物以及使用该油墨组合物在基板上制造图案的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于滚动印刷工艺的油墨组合物以及使用该油墨组合物来在基板上形成图案的方法。在滚动印刷工艺中所使用的油墨组合物包括聚合物或低聚物、松香酯基增粘剂、以及溶剂。所述在基板上形成图案的方法包括：在滚筒的外圆周表面通过涂覆油墨组合物来形成油墨组合物层；在所述滚筒的外圆周表面上形成初始图案；以及使得所述初始图案附着在所述基板上。

Description

用于滚动印刷工艺的油墨组合物以及使用该油墨组合物在基板上制造图案的方法

技术领域

本发明涉及一种用于滚动印刷工艺的油墨组合物以及使用该油墨组合物在基板上制造图案的方法。

背景技术

在传统的液晶显示(LCD)面板中，通过光刻工艺和蚀刻工艺来形成薄膜图案。然而，光刻工艺包括多个工序，例如曝光工序、掩模工序、清洗工序、以及检验工序，结果会增大LCD面板的制造成本。因此，最近已经采用通过反向防蚀印刷方法(reverse resist printing method)而不是光刻工艺来对薄膜构图的方法。

发明内容

根据本发明的一个一般方面，一种用于滚动印刷工艺中的油墨组合物包括聚合物或低聚物、根据下述化学式的松香酯基增粘剂、以及溶剂，其中所述化学式为：

并且，各个R1、R2、R3、R4和R5均选自于由氢、烷基、芳基、烷氧基、以及酯基所组成的群组中。

根据本发明的另一个一般方面，一种在基板上形成图案的方法包括：在滚筒的外圆周表面形成包括聚合物或低聚物、根据化学式的松香酯基增粘剂、以及溶剂的油墨组合物层；通过将滚筒在其上形成有印刷图案的印刷板上进行滚动，在所述滚筒的外圆周表面上形成初始图案；以及通过将其上形成有初始图案的滚筒在所述基板上进行滚动，使得所述初始图案附着在所述基板上。

基于对以下附图及详细描述的研究，本领域技术人员会或者会变得清楚明了其它***、方法、特征以及优点。所有这些另外的***、方法、特征以及优点都意欲包括在本描述中，在本发明的范围内，并且由以下权利要求来进行保护。在该部分中的任何内容都不应当被认为是对那些权利要求的限制。以下将结合一些实施方式进一步讨论这些进一步的方面和优点。应当理解的是，本发明前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，意欲提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

所包括的提供对实施方式的进一步理解并且并入构成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明。在附图中：

图1-4图解了根据本发明一个实施方式的在基板上形成薄膜图案的工序；

图5图解了根据实验实施例的掩模图案#1暴露于蚀刻溶液的状态；以及

图6图解了根据比较实施例的掩模图案#2暴露于蚀刻溶液的状态。

具体实施方式

现在详细描述本发明的实施方式，在附图中图解了这些实施方式的实施例。以下作为实施例来提供所介绍的这些实施方式，以向本领域普通技术人员传达它们的精神。因此，这些实施方式可按照不同的形式来体现，因而不限于在此所描述的这些实施方式。而且，为了方便，在附图中可夸大表示器件的尺寸和厚度。只要可能，在包括附图的整个申请中，将采用相同的标号来指代相同或类似的部件。

根据本发明的一个实施方式的用于滚动印刷工艺的油墨组合物包括基体聚合物、松香酯基增粘剂、载体溶剂、印刷溶剂、交联剂、以及着色剂。

所述基体聚合物为聚合物或低聚物，选自于由苯酚基聚合物、苯酚基低聚物、甲酚基聚合物、以及甲酚基低聚物所组成的群组，基体聚合物的示例为甲酚基树脂(cresol based resin)、苯酚基树脂(phenol based resin)、压克力树脂(acryl based resin)、环氧基树脂(epoxy based resin)、以及酚醛清漆(novolac)。将该基体聚合物以约4-20重量％的比例混合，优选约10-15重量％。而且，也可以用低聚物来代替该基体聚合物。

在本实施方式中，增粘剂可具有化学式1的结构。

[化学式1]

在化学式1中，R1选自于由氢、烷基、芳基、烷氧基、以及酯基所组成的组中。具体而言，R1可为甲基。R2选自于由氢、烷基、芳基、烷氧基、以及酯基构成的组中。具体而言，R2可为甲基。R3选自于由氢、烷基、芳基、烷氧基、以及酯基所组成的组中。具体而言，R3可为甲基。R4选自于由氢、烷基、芳基、烷氧基、以及酯基所组成的组中。具体而言，R4可为甲基。R4选自于由氢、烷基、芳基、烷氧基、以及酯基构成的组中。具体而言，R5可为取代或未取代的丙基。

该增粘剂改善了油墨组合物的粘附性。而且，该增粘剂加强了基体聚合物的结合。即，通过包含在该松香酯基增粘剂中的酯基加强了基体聚合物的结合。可将该增粘剂按照约2-15重量％的比例混合。该增粘剂的分子量为约300-2000。

如下所示，可通过松香和醇的酯化反应来形成该松香酯基增粘剂。在反应中，可使用硫酸作为催化剂。

在本实施方式中，该增粘剂可为化学式2的松香的丙基-1，2，3，-三元醇酯。

[化学式2]

可通过松香和丙基-1，2，3，-三元醇的酯化反应来形成松香的丙基-1，2，3，-三元醇酯。

在本实施方式中，增粘剂可为化学式3的松香三甘醇酯。

[化学式3]

在本实施方式中，增粘剂可为化学式4的松香甲醇酯。

[化学式4]

在本实施方式中，增粘剂可为化学式5的松香季戊四醇酯。

[化学式5]

载体溶剂降低了油墨组合物的粘度，以有助于均匀地涂覆油墨组合物。该载体溶剂具有低沸点。因而，载体溶剂可易于挥发。

该载体溶剂为以醇为基础的。该载体溶剂的示例为甲醇、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、苯甲酸乙酯、以及三异丙基苯。该载体溶剂具有低沸点。将该载体溶剂按照约40-70重量％的比例混合，优选约60-65重量％。

印刷溶剂改善了油墨组合物的粘附性。该印刷溶剂的示例为碳酸丙烯酯。该印刷溶剂的沸点比载体溶剂的沸点高。将该印刷溶剂按照约20-40重量％的比例混合，优选约7-8重量％。

交联剂通过热处理工序来交联基体聚合物。因而，该交联剂改善了通过油墨组合物形成的有机膜的连接特性。用于交联剂的材料的示例可为诸如三聚氰胺甲醛树脂的三聚氰胺衍生物。将该交联剂按照约0.5-3重量％的比例混合，优选约1-1.5重量％。

着色剂将彩色特征赋予通过油墨组合物形成的有机膜。因此，可易于用肉眼来识别有机膜的缺陷。用于着色剂的材料的示例可为染料或颜料。将该着色剂按照约0.1-1.0重量％的比例混合，优选约0.3-0.6重量％。

根据本实施方式的油墨组合物包括松香酯基增粘剂。包含在松香酯基增粘剂中的酯基在基体聚合物中形成交联。因而，改善了通过根据本实施方式的油墨组合物所形成的有机膜的耐热和耐酸特性。因此，根据本实施方式的油墨组合物可形成具有改善特性的有机膜，并且可使用该有机膜来形成无缺陷的薄膜图案。即，通过根据本实施方式的油墨组合物来形成的有机膜对于用于形成薄膜图案的蚀刻溶液或等离子体具有改善的稳定性，并且可形成优质的薄膜图案。

在上述实施方式中，当基板、薄膜、图案、滚筒或者层形成在另一基板、薄膜、图案、滚筒或者层“上”或“下”时，术语“上”或“下”包括“直接地”形成或者“经由另一组成元件间接地”形成的所有情形。而且，参照附图描述了各个组成元件的对术语“上”或“下”的涉及。在附图中，为了便于解释可夸大各个组成元件的尺寸而不指出实际尺寸。

图1-4图解了根据本发明实施方式的在基板上形成薄膜图案的工艺。参照图1，将油墨组合物涂覆在滚筒100上。即，油墨组合物层200形成在滚筒100的外圆周表面上。滚筒100包括滚筒体110和覆盖层130。滚筒体110围绕转轴120转动。将覆盖层130设置在滚筒体110的外圆周表面上。覆盖层130可由诸如聚二甲基硅氧烷之类的材料来形成。

喷涂油墨组合物以将其涂覆到滚筒110的外圆周表面上。油墨组合物包括基体聚合物、增粘剂、载体溶剂、印刷溶剂、交联剂、以及着色剂。将基体聚合物、增粘剂、载体溶剂、印刷溶剂、交联剂、以及着色剂均匀混合。各个组分的特性和组成与上述油墨组合物的特性和组成相同。

喷涂油墨组合物以将其均匀地涂覆在覆盖层130的外圆周表面上。由于油墨组合物的粘度被载体溶剂降低了，因而可将油墨组合物以非常薄的厚度均匀地涂覆在覆盖层130的外圆周表面上。

然后，挥发且除去包括在油墨组合物层200中的载体溶剂。滚筒100在印刷板300上滚动。印刷板300包括印刷图案310。油墨组合物层200接触印刷图案310并且通过印刷图案310来构图。由此，初始图案201形成在覆盖层130的外圆周表面上。

初始图案201具有与印刷图案310相反的形状。即，与印刷图案310相接触的油墨组合物层200的部分202被去除，由此可形成初始图案201。

参照图2，在形成初始图案201之后，在基板400上滚动滚筒100。基板400可由玻璃、塑料、或者硅形成。而且，基板400包括蚀刻层410。蚀刻层410可为金属层。

将初始图案201转印到基板400上。即，初始图案201与蚀刻层410相接触并且附着于基板400。具体而言，将初始图案201设置在蚀刻层410上。由于载体溶剂被蒸发和挥发去除，载体溶剂和覆盖层130之间的粘合强度降低。因而，初始图案201可容易地贴附于基板400。

然后，通过热处理工艺对初始图案201进行硬化，由此掩模图案203可形成在基板400上。可在140-160℃的温度下对初始图案201热处理约三分钟。然后，可在190-210℃的温度下再对初始图案201热处理约三分钟。

参照图3，使用掩模图案203作为蚀刻掩模对蚀刻层410进行构图。因此，薄膜图案420形成在基板400上。为了对蚀刻层410构图，可使用蚀刻溶液或蚀刻气体。而且，蚀刻溶液或蚀刻气体对于蚀刻层410可具有相对较大的选择性。

参照图4，通过对蚀刻层410构图来形成薄膜图案420之后，通过等离子体来去除掩模图案203。在本实施方式中，由于通过滚动印刷工艺而不是通过光刻工艺来对蚀刻层410构图，因此可很容易形成薄膜图案420。特别是，根据本实施方式的滚动印刷工艺不需要曝光工序。因而，可易于通过滚动印刷工艺来制造半导体器件、LCD器件或者有机电致发光显示器件的TFT阵列基板。

而且，通过根据本实施方式的油墨组合物所形成的诸如掩模图案203的有机膜显示出改善的耐热性、耐酸性以及剥离强度特性。即，诸如掩模图案203的有机膜显示出改善的化学特性。

并且，也可将掩模图案203用作对蚀刻层410构图所用的掩模。当对蚀刻层410进行蚀刻时，掩模图案203对于蚀刻蚀刻层410所用的蚀刻溶液或等离子体具有改善的稳定性。因而，可将一部分掩模图案203从蚀刻层410分离或者不被蚀刻溶液所去除。由此，可对蚀刻层410构图来获得期望的薄膜图案420，而不在基板400上形成缺陷图案。因此，根据本实施方式的油墨组合物和使用该油墨组合物的滚动印刷工艺可形成更精确且更优质的图案，同时可避免诸如图案短路的缺陷图案。

在上述实施方式中，描述了形成掩模图案来对蚀刻层构图的工艺。然而，本发明不限于此，并且油墨组合物可用于形成构成半导体器件或LCD器件所用的保护层或绝缘层的图案而不是掩模图案。

尽管仅就上述实施方式有限地解释了本发明，但是本领域技术人员应当理解本发明并不限于这些实施方式，相反地，在不背离本发明的精神的情况下可对其进行的各种变化或修改。例如，可修改或者改变在本实施方式中详细公开的各个组件。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其等价物所确定。

[实验实施例]

将约12.5wt％的酚醛树脂(phenol based novolac)、约12.5wt％的松香的丙基-1，2，3，-三元醇酯、约66wt％的甲醇、约7wt％的碳酸丙烯酯、约1.5wt％的三聚氰胺、以及约0.5wt％的着色剂均匀地混合来形成油墨组合物#1。然后，使用该油墨组合物#1通过滚动印刷工艺来在铝层上形成初始图案#1。将该初始图案#1在约200℃的温度下进行三分钟热处理，由此形成掩模图案#1。

[比较实施例]

在实验实施例中，将丁基羟基苯甲醚按照相同的比例代替松香的丙基-1，2，3，-三元醇酯来进行混合，由此形成油墨组合物#2。而且，按照与实验实施例相同的条件来形成图案与掩模图案#1相同的掩模图案#2。

图5和图6分别图解了掩模图案#1(204)和掩模图案#2(205)暴露于MA-S01B(即Dongwoo Fine-Chem Co.，Ltd.出售的用于蚀刻铝层的蚀刻溶液)之后掩模图案#1(204)和掩模图案#2(205)的状态。参照图5和图6，可以看出暴露于蚀刻溶液的掩模图案#2(205)的宽度CD2比暴露在相同溶液中的掩模图案#1(204)的宽度CD1小。而且，在掩模图案#2(205)中产生损坏D，因而在根据比较实施例的铝薄膜图案中会发生短路。相比之下，在掩模图案#1(204)中没有产生损坏，从而在该铝薄膜图案中不会发生短路。

如上所述，根据本实施方式的油墨组合物包括松香酯基增粘剂。因而，该增粘剂可交联聚合物和低聚物，从而可改善由该油墨组合物形成的有机膜的耐热性、耐酸性、以及剥离强度特性。

因此，可使用根据本实施方式的油墨组合物来在基板上形成掩模图案。并且，也可使用该掩模图案来将薄膜图案形成在基板上，从而可减少薄膜图案的缺陷。即，可避免在基板上形成的布线短路。

此外，可使用根据本实施方式的油墨组合物来在基板上直接形成有机薄膜图案。因此，该有机薄膜图案可用作器件的构成元件。

Claims (6)

1.一种用于滚动印刷工艺的油墨组合物，该油墨组合物包括：

聚合物或低聚物；

根据下述化学式的松香酯基增粘剂，该松香酯基增粘剂在聚合物或低聚物中形成交联；以及

溶剂，

其中，所述化学式为：

并且，各个R1、R2、R3、R4和R5均选自于由氢、烷基、芳基、烷氧基、以及酯基所组成的群组中；

其中，所述增粘剂选自于由松香的丙基-1，2，3，-三元醇酯、松香三甘醇酯、松香甲醇酯、以及松香季戊四醇酯所组成的群组中；

其中，所述聚合物或低聚物以4-20重量％的比例混合和所述增粘剂按照2-15重量％的比例混合；

其中，所述聚合物或低聚物选自于由苯酚基聚合物、苯酚基低聚物、甲酚基聚合物、以及甲酚基低聚物所组成的群组中；

其中，所述溶剂包括载体溶剂以及印刷溶剂，所述印刷溶剂的沸点高于所述载体溶剂的沸点。

2.如权利要求1所述的油墨组合物，包括具有颜色的着色剂。

3.一种在基板上形成图案的方法，该方法包括：

在滚筒的外圆周表面形成包括聚合物或低聚物、根据下述化学式的松香酯基增粘剂、以及溶剂的油墨组合物层，其中所述松香酯基增粘剂在聚合物或低聚物中形成交联；

通过将滚筒在其上形成有印刷图案的印刷板上进行滚动，在所述滚筒的外圆周表面上形成初始图案；以及

通过将其上形成有初始图案的滚筒在所述基板上进行滚动，使得所述初始图案附着在所述基板上，

其中，所述化学式为：

并且，各个R1、R2、R3、R4和R5均选自于由氢、烷基、芳基、烷氧基、以及酯基所组成的群组中；

其中，所述增粘剂选自于由松香的丙基-1，2，3，-三元醇酯、松香三甘醇酯、松香甲醇酯、以及松香季戊四醇酯所组成的群组中；

其中，所述聚合物或低聚物以4-20重量％的比例混合和所述增粘剂按照2-15重量％的比例混合；

其中，所述聚合物或低聚物选自于由苯酚基聚合物、苯酚基低聚物、甲酚基聚合物、以及甲酚基低聚物所组成的群组中；

其中，所述溶剂包括载体溶剂以及印刷溶剂，所述印刷溶剂的沸点高于所述载体溶剂的沸点。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括对所述初始图案所附着的基板进行热处理。

5.如权利要求3所述的方法，其中，所述方法进一步包括在形成所述初始图案之后使所述载体溶剂蒸发。

6.如权利要求3所述的方法，其中，所述基板包括蚀刻层，并且所述方法进一步包括将所述初始图案作为掩模来蚀刻所述蚀刻层。

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