ソフトモールド及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法
【課題】ソフトモールド、及びフォトリソグラフィ技術の代わりに、このソフトモールドを用いたソフトリソグラフィ技術によって液晶表示装置を製造する方法を提供する。
【解決手段】ソフトモールドは、９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、１〜３ｗｔ％の光開始剤と、０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤とを含む樹脂組成物を硬化させたものである。親水性液状プレポリマーは、親水性アクリレートプレポリマーであることが好ましく、ＨＥＡ、ＥＧＤＭＡ、ＨＰＡ及びＨＰＰＡの少なくとも１つを含むことが更に好ましい。
【解決手段】ソフトモールドは、９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、１〜３ｗｔ％の光開始剤と、０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤とを含む樹脂組成物を硬化させたものである。親水性液状プレポリマーは、親水性アクリレートプレポリマーであることが好ましく、ＨＥＡ、ＥＧＤＭＡ、ＨＰＡ及びＨＰＰＡの少なくとも１つを含むことが更に好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置の製造方法に関し、より詳しくは、ソフトリソグラフィに用いられるソフトモールド及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ディスプレイ装置は、視覚情報伝達媒体としてその重要性が一層高まっており、競争力のある様々なディスプレイ装置が多く開発されている。このような様々なディスプレイ装置の中で今後主要な位置を占めるためには、低消費電力化、薄型化、軽量化、高画質化などの要件を満たさなければならない。
【０００３】
現在、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の主力製品である液晶表示装置（ＬＣＤ）は、このようなディスプレイ装置の条件を満たす性能だけでなく、量産性をも備えているため、大型テレビやコンピュータモニタなどの様々な応用分野に広く使用されており、既存の陰極線管（ＣＲＴ）が支配していた市場を代替することのできる核心ディスプレイ装置として定着している。
一般に、液晶表示装置は、マトリクス状に配列された液晶セルに画像情報によるデータ信号を個別に供給して、前記各液晶セルの光透過率を調節することにより、所望の画像を表示できるようにした表示装置である。
【０００４】
以下、一般的な液晶表示装置の構成について図５を参照して詳細に説明する。
図５は一般的な液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
図５に示すように、一般的な液晶表示装置は、上板であるカラーフィルタ基板１１３と、下板である薄膜トランジスタアレイ基板１０１と、カラーフィルタ基板１１３と薄膜トランジスタアレイ基板１０１との間に形成された液晶層１０９とから構成される。
カラーフィルタ基板１１３は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色を実現する複数のサブカラーフィルタで構成されたカラーフィルタ１１７と、サブカラーフィルタを区分して液晶層１０９を透過する光を遮断するブラックマトリクス１１５と、液晶層１０９に電圧を印加する透明な共通電極１１１とからなる。
また、薄膜トランジスタアレイ基板１０１は、縦横に配列されて複数の画素領域Ｐを定義する複数のゲートライン１０３及びデータライン１０５と、ゲートライン１０３とデータライン１０５との交差領域に形成されたスイッチング素子である薄膜トランジスタＴＦＴと、各画素領域Ｐに形成された画素電極１０７とからなる。
【０００５】
前述した液晶表示装置を含む大部分のフラットパネルディスプレイの製造方法において基板上に積層される薄膜物質は、フォトリソグラフィ工程によりパターニングされる。
以下、フォトリソグラフィによるパターニング方法について説明する。
まず、所定のパターンを形成しようとする薄膜上に感光物質であるフォトレジストを塗布した後、パターンが形成されたフォトマスクを整列して露光工程を行う。ここで、フォトマスクは所定の透過領域と遮断領域とからなり、前記透過領域を通過した光は前記フォトレジストを化学的に変化させる。
前記フォトレジストの化学的変化は、フォトレジストの種類によって異なるが、ポジ型フォトレジストの場合は、受光した部分が現像液により溶解される性質に変化し、逆に、ネガ型フォトレジストの場合は、受光した部分が現像液により溶解されない性質に変化する。ここでは前記ポジ型フォトレジストを使用した場合を例に挙げて説明する。
前記露光工程に引き続き、前記フォトレジストの露光された部分を現像液により除去すると、前記薄膜上に所定のフォトレジストパターンが形成される。
次に、前記薄膜を前記フォトレジストパターンの形状にエッチングし、残ったフォトレジストパターンを除去すると、所定形状の薄膜パターンが形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、前述したフォトリソグラフィ工程は、高価なフォトマスクを必要とし、露光及び現像などの複雑な工程が要求されるため、工程コストが高くて歩留まりが低いという問題があった。
本発明は、このような技術の問題を解決するためになされたもので、ソフトモールド、及びフォトリソグラフィ技術の代わりに、このソフトモールドを用いたソフトリソグラフィ技術によって液晶表示装置を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明によるソフトモールドは、９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、１〜３ｗｔ％の光開始剤と、０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤とを含む樹脂組成物を硬化させたものである。
また、本発明による液晶表示装置の製造方法は、第１基板及び第２基板を提供する段階と、前記第１基板上にブラックマトリクスを形成する段階と、前記ブラックマトリクス上にカラーフィルタを形成する段階と、親水性を有するソフトモールドを利用して、前記カラーフィルタ上に柱状スペーサを含むオーバーコート層を形成する段階と、前記第２基板上にゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記第２基板上にソース電極、ドレイン電極、及びアクティブパターンを含む薄膜トランジスタを形成する段階と、前記第２基板上に保護層を形成する段階と、前記第２基板上に画素電極を形成する段階と、前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を形成する段階と、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる段階とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による液晶表示装置の製造方法は、フォトリソグラフィ技術の代わりにソフトリソグラフィ技術を用いることにより、コストを低減することができ、生産歩留まりを増加させることができるという効果がある。
また、本発明によるソフトモールドは、親水性を有しており、エッチレジストとの接触性がよいため、パターン形成時に不良を減少させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明によるソフトモールド及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法の好ましい実施形態について詳細に説明する。
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の実施形態による薄膜パターニング方法を工程順に概略的に示した断面図である。この薄膜パターニング方法では、フォトリソグラフィ工程を用いることなくパターンを形成できる方法であるソフトリソグラフィを用いる。
図１Ａに示すように、基板２０１上に所定の薄膜２０３ａを形成し、その上に液状樹脂などでエッチレジスト２０５ａを形成する。
次に、薄膜２０３ａ及びエッチレジスト２０５ａが形成された基板２０１の上部から、凸パターン（embossed pattern）Ａ及び凹パターン（depressed pattern）Ｂからなる本実施形態のソフトモールド２０７ａをエッチレジスト２０５ａの表面に接触させる。ここで、ソフトモールド２０７ａは、ソフトモールド用樹脂組成物を硬化させて製造できる。
【００１０】
パターンが形成される部分に対応するように、ソフトモールド２０７ａをエッチレジスト２０５ａの表面に接触させると、エッチレジスト２０５ａが液状樹脂であるので、毛細管力及びソフトモールド２０７ａの高い表面エネルギーにより、所定のエッチレジスト２０５ａがソフトモールド２０７ａの凹パターンＢに移動する。ここで、必要に応じて、ソフトモールド２０７ａをエッチレジスト２０５ａの表面に接触させると同時に加圧する過程を行う。
【００１１】
次に、所定時間経過後、ソフトモールド２０７ａを基板２０１から分離させると、図１Ｂに示すように、凹パターンＢの形状と同一の所定形状を有するエッチレジストパターン２０６ａが薄膜２０３ａ上に残る。ここで、所定のエッチレジストがエッチレジストパターン２０６ａ以外の部分に残っていることがあり、この場合は、残っているエッチレジストを除去するためのアッシング工程を行う。
【００１２】
次に、図１Ｃに示すように、エッチレジストパターン２０６ａをマスクにして薄膜２０３ａを選択的にエッチングした後、エッチレジストパターン２０６ａを除去すると、薄膜パターン２０３が形成される。
【００１３】
前述したように、本発明の実施形態によるソフトリソグラフィ工程は、ソフトモールドをエッチレジストに接触させてエッチレジストパターンを形成する段階を含むことを特徴とする。ここで、エッチレジストは、ソフトモールドの凹パターンに移動して、その凹パターンに対応するエッチレジストパターンを形成する。
しかし、エッチレジストとソフトモールドの表面間の反発力が大きい場合、すなわち、ソフトモールドの表面エネルギーが低いためにエッチレジストとソフトモールド間の接着力が弱い場合は、エッチレジストがソフトモールドの凹パターンに十分に移動しないため、エッチレジストパターンの形成が難しくなる。この状態で後工程を行った場合、パターンが正しく形成されない不良が発生する可能性がある。
従って、良質のパターンを形成するためには、エッチレジストとソフトモールド間の接着力を向上させることにより、両物質間のコンタクトを良好にしなければならない。
【００１４】
このように、接触する２つの物質間の接着力及び拡散性は表面エネルギーに依存し、ソフトモールドの表面エネルギーが大きいほどエッチレジストとの接着力及び拡散性がよくなる。また、２つの物質間の接着力は２つの物質の親水性に依存するが、親水性が大きい物質であるほど接着力が大きくなり、疎水性が大きい物質であるほど接着力が小さくなる傾向がある。
【００１５】
そこで、本発明は、光硬化性材料（紫外線硬化材料）を利用して親水性を有し且つ表面エネルギーの高いソフトモールドを形成し、これを用いて液晶表示装置を製造する方法を提供する。
【００１６】
図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の第１実施形態によるソフトモールド製造方法を工程順に示す断面図である。
図２Ａに示すように、基板３０１にソフトモールドを形成するためのソフトモールド用樹脂組成物３０５を塗布する。ここで、ソフトモールド用樹脂組成物３０５は、パターンを形成するための光硬化性液状物質からなり、基板３０１は、ガラス又はＰＥＴ（polyethylene terephthalate）などで形成することができる。
【００１７】
次に、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、ソフトモールドのパターンに対応する所定のパターンが形成されたマスター基板３０７を準備し、ソフトモールド用樹脂組成物３０５の上部表面に接触させる。必要な場合、圧力又は熱を加えてソフトモールド用樹脂組成物３０５の移動性を増加させることもできる。
ここで、マスター基板３０７は、マスター基板３０７上に形成された所定の凹パターン又は凸パターンを含む。マスター基板３０７としては、ガラス板又はガラス板上に金属が積層されたものを使用してもよく、プラスチックなどのフレキシブル基板又はフレキシブル基板上に金属が積層されたものを使用してもよい。
また、前記所定のパターンを構成する物質としては、金属、酸化シリコン、窒化シリコン、フォトレジスト、ワックスのいずれか１つを使用することができる。
マスター基板３０７がソフトモールド用樹脂組成物３０５に接触すると、ソフトモールド用樹脂組成物３０５は液状であるのでマスター基板３０７の凹部に移動する。
【００１８】
次に、図２Ｄに示すように、ソフトモールド用樹脂組成物３０５からソフトモールドを形成するために光を利用して硬化させる。
ここで、本発明の第１実施形態によるソフトモールド用樹脂組成物３０５は、光の照射により硬化する物質からなる。特に、紫外線（ＵＶ）領域の光によりソフトモールド用樹脂組成物３０５を硬化させる場合は、３００〜５００ｎｍの光を使用することが好ましい。
【００１９】
次に、図２Ｅに示すように、ソフトモールド用樹脂組成物３０５が硬化してソフトモールド３０５´が形成されると、基板３０１からマスター基板３０７を分離する。
【００２０】
図３Ａ〜図３Ｅは、本発明の第２実施形態によるソフトモールド製造方法を工程順に示す断面図である。
まず、図３Ａに示すように、ソフトモールドのパターンに対応する所定のパターンが形成されたマスター基板４０７を準備する。
前述したように、マスター基板４０７は、マスター基板４０７上に形成された所定の凹パターン又は凸パターンを含み、マスター基板４０７としては、ガラス板又はガラス板上に金属が積層されたものを使用してもよく、プラスチックなどのフレキシブル基板又はフレキシブル基板上に金属が積層されたものを使用してもよい。
また、前記所定のパターンを構成する物質としては、金属、酸化シリコン、窒化シリコン、フォトレジスト、ワックスのいずれか１つを使用することができる。
【００２１】
次に、図３Ｂに示すように、スピンコートなどの方式を用いて、マスター基板４０７上にソフトモールドを形成するための樹脂組成物層４０５を塗布する。ここで、樹脂組成物層４０５は、パターンを形成するための光硬化性液状物質からなる。
次に、図３Ｃに示すように、樹脂組成物層４０５の上部表面に所定の基板（バックプレーン）４０１を接触させる。ここで、基板４０１はガラス又はＰＥＴなどで形成することができる。必要な場合、樹脂組成物層４０５と基板４０１との間には所定の接着物質（図示せず）を介在させることができる。
次に、図３Ｄに示すように、基板４０１を介して所定の光を照射することにより、樹脂組成物層４０５が硬化して所定のソフトモールド４０５’が形成される。
ここで、本発明の第２実施形態による樹脂組成物層４０５としては、前記第１実施形態と同様に、光の照射により硬化する物質からなり、紫外線領域の光により樹脂組成物層４０５を硬化させる場合は、３００〜５００ｎｍの光を使用することが好ましい。
次に、図３Ｅに示すように、樹脂組成物層４０５が硬化してソフトモールド４０５’が形成されると、基板４０１からマスター基板４０７を分離する。
【００２２】
前述したように、本発明によるソフトモールド用樹脂組成物は、光硬化性を有する液状であることが好ましい。また、後の液晶表示装置などのパターン形成時にエッチレジストとの接触性をよくするために、親水性を有することが好ましい。
【００２３】
これにより、本発明によるソフトモールドの材料、すなわち、ソフトモールド用樹脂組成物は、９６ｗｔ％以上の光硬化型親水性液状プレポリマーと、約１〜３ｗｔ％の光開始剤と、約０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤とを含み、光の照射により硬化する物質からなることを特徴とする。例えば、前記光硬化型親水性液状プレポリマーは９８ｗｔ％、前記光開始剤は１．５ｗｔ％、前記界面活性剤は０．５ｗｔ％にすることができる。
【００２４】
前記親水性液状プレポリマーは、光硬化が可能なプレポリマーであり、アクリレートプレポリマー（acrylate prepolymer）を含む。前記アクリレートプレポリマーとしては、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）、ＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）などを挙げることができ、光硬化が可能な親水性アクリレートプレポリマーを含む。
前記親水性液状プレポリマーとしては、必要に応じて、前述したプレポリマーのいずれか１つのみを使用してもよく、２つ以上を混合して使用してもよい。
【００２５】
前記光開始剤は、光の照射によりラジカルを形成して高分子化（polymerization）を開始させる物質であり、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ３６９、Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ８１９などの光硬化が可能な開始剤を含む。前記光開始剤としては、必要に応じて、前述した開始剤のいずれか１つのみを使用してもよく、２つ以上を混合して使用してもよい。
【００２６】
前記界面活性剤は、表面張力又は表面エネルギーを変化させるために添加するもので、デュポン社のＦＳＯ−１００などを使用することができる。
【００２７】
前述した本発明によるソフトモールド用樹脂組成物は、光が照射されると光開始剤による光反応によりラジカルが形成されて高分子化して硬化する。特に、ＵＶ領域の光の照射により硬化して成形されることを特徴とし、前記ソフトモールド用樹脂組成物の硬化には、前記ＵＶ領域のうち３００〜５００ｎｍの光を使用することができる。
【００２８】
このようなソフトモールド用樹脂組成物を用いた薄膜パターニング方法は、液晶表示装置のゲート電極、アクティブパターン、ソース／ドレイン電極、画素電極、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、又は柱状スペーサを含むオーバーコート層の形成段階などで用いることができる。
また、前記ソフトモールド用樹脂組成物を用いた薄膜パターニング方法は、液晶表示装置だけでなく、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）やその他のフラットパネルディスプレイを製造する過程で用いることができる。
【００２９】
以下、前述した本発明によるソフトモールド及びソフトモールド製造方法を用いた液晶表示装置の製造方法について説明する。
液晶表示装置の製造工程は、下部のアレイ基板に駆動素子を形成する駆動素子アレイ工程と、上部のカラーフィルタ基板にカラーフィルタを形成するカラーフィルタ工程と、セル工程とに区分される。
まず、駆動素子アレイ工程により、アレイ基板に配列されて画素領域を画定する複数のゲートライン及び複数のデータラインを形成し、前記画素領域のそれぞれに前記ゲートライン及び前記データラインに接続される駆動素子である薄膜トランジスタを形成する。そして、前記駆動素子アレイ工程により、前記薄膜トランジスタに接続されて、前記薄膜トランジスタを介して信号が供給されることによって液晶層を駆動する画素電極を形成する。
【００３０】
また、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、カラーフィルタ基板４１１には、カラーフィルタ工程により、サブカラーフィルタを区分して液晶層を透過する光を遮断するブラックマトリクス４１２、及び赤、緑、青の色を実現する複数のサブカラーフィルタで構成されたカラーフィルタ４１３を形成する。さらに、ブラックマトリクス４１２及びカラーフィルタ４１３上には、柱状スペーサ４１６を含むオーバーコート層４１５を形成する。
【００３１】
ここで、前記カラーフィルタ工程における柱状スペーサ４１６を含むオーバーコート層４１５などのパターンは、前述した本発明によるソフトモールド４０５’及びソフトモールド製造方法を用いて形成することができる。
例えば、カラーフィルタ基板４１１に柱状スペーサ４１６を含むオーバーコート層４１５などのパターンを形成するために、形成しようとするパターンに対応する所定のパターンが形成されたマスター基板（図示せず）を準備する。
次に、スピンコートなどの方式を用いて、前記マスター基板上にソフトモールド４０５’を形成するための樹脂組成物層などの所定の薄膜を形成する。ここで、ソフトモールド４０５’を形成するための樹脂組成物層は光硬化性液状物質からなる。
次に、前記樹脂組成物層の表面に、ブラックマトリクス４１２及びカラーフィルタ４１３が形成されたカラーフィルタ基板４１１を接触させる。必要な場合、前記樹脂組成物層とカラーフィルタ基板４１１との間には所定の接着物質（図示せず）を介在させることができる。
次に、カラーフィルタ基板４１１を介して所定の光を照射することにより、前記樹脂組成物層を硬化させて所定のソフトモールド４０５’を形成する。
次に、前記樹脂組成物層が硬化してソフトモールド４０５’が形成された後、カラーフィルタ基板４１１から前記マスター基板を分離すると、カラーフィルタ基板４１１上に柱状スペーサ４１６を含むオーバーコート層４１５層が形成される。
【００３２】
次に、前記アレイ基板及び前記カラーフィルタ基板にそれぞれ配向膜を塗布した後、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に形成される液晶層の液晶分子に配向規制力又は表面固定力（すなわち、プレチルト角及び配向方向）を提供するために、前記配向膜を配向処理する。
【００３３】
次に、前記配向処理を施した後、前記アレイ基板又は前記カラーフィルタ基板にセルギャップを一定に維持するためのスペーサを形成し、前記カラーフィルタ基板の外郭部にシール材を塗布した後、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板とを加圧して貼り合わせる。
【００３４】
前記アレイ基板及び前記カラーフィルタ基板は、大面積の母基板からなる。言い換えれば、前記大面積の母基板に複数のパネル領域が形成され、前記パネル領域のそれぞれに駆動素子である薄膜トランジスタ及びカラーフィルタ層が形成されるため、個々の液晶表示パネルを製造するためには、前記母基板を切断及び加工しなければならない。
【００３５】
次に、前記加工された個々の液晶表示パネルに液晶注入口から液晶を注入し、前記液晶注入口を封止して液晶層を形成した後、それぞれの液晶表示パネルを検査することにより、液晶表示パネルを製造する。
ここで、前記液晶の注入のためには圧力差を利用した真空注入方式を用いる。前記真空注入方式は、所定の真空度に設定されたチャンバ内で、大面積の母基板から分離された単位液晶表示パネルの液晶注入口を液晶が充填された容器に浸液した後、真空度を変化させることにより、前記液晶表示パネルの内部と外部との圧力差により前記液晶表示パネルの内部に液晶を注入する方式である。このように液晶が液晶表示パネルの内部に充填されると、液晶注入口を密封して液晶表示パネルの液晶層を形成する。従って、前記液晶表示パネルに真空注入方式により液晶層を形成する場合は、シールパターンの一部が開放されるように形成して、液晶注入口の機能を持たせる。
【００３６】
一方、液晶層の形成において滴下方式を用いる場合は、前記配向処理を施した後、前記カラーフィルタ基板にシーラントで所定のシールパターンを形成すると共に、前記アレイ基板に液晶を滴下する。
前記滴下方式は、ディスペンサを利用して、複数のアレイ基板が配置された大面積の第１母基板、又は複数のカラーフィルタ基板が配置された第２母基板の画像表示領域に液晶を滴下及び分配し、前記第１母基板と前記第２母基板とを貼り合わせる圧力により前記画像表示領域全体に液晶を均一に分布させて液晶層を形成する方式である。
【００３７】
従って、前記液晶表示パネルに滴下方式により液晶層を形成する場合は、液晶が画像表示領域の外部に漏洩することを防止できるように、シールパターンを前記画像表示領域の外郭を取り囲む閉鎖された形状に形成する。
前記滴下方式は、前記真空注入方式に比べて短時間で液晶を滴下することができ、液晶表示パネルが大型化する場合も液晶層を非常に迅速に形成することができる。
また、基板上に必要量の液晶のみ滴下するため、前記真空注入方式のような高価な液晶の廃棄による液晶表示パネルのコスト上昇を防止し、製品の価格競争力を向上させる。
【００３８】
次に、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板とを整列した状態で加圧して、前記シール材により前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板とを貼り合わせると共に、滴下された液晶が液晶表示パネル全体にわたって均一に広がるようにする。このような工程により、貼り合わせられた大面積の第１及び第２母基板には、液晶層が形成された複数の液晶表示パネルが形成され、貼り合わせられた第１及び第２母基板を加工、切断して複数の液晶表示パネルに分離し、それぞれの液晶表示パネルを検査することにより、液晶表示パネルを製造する。
【００３９】
以上の説明に多くの事項が具体的に記載されているが、これは発明の範囲を限定するものではなく、好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。従って、本発明の範囲は、前述した実施形態によって定められるのでなく、特許請求の範囲とその均等物によって定められなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】本発明の実施形態による薄膜パターニング方法を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに続く工程の断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに続く工程の断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態によるソフトモールド製造方法を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに続く工程の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに続く工程の断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに続く工程の断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｄに続く工程の断面図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態によるソフトモールド製造方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに続く工程の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに続く工程の断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｃに続く工程の断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｄに続く工程の断面図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態によるソフトモールドを利用して柱状スペーサを含むオーバーコート層を形成する工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く工程の断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに続く工程の断面図である。
【図５】一般的な液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１ 薄膜トランジスタアレイ基板、１０３ ゲートライン、１０５ データライン、１０７ 画素電極、１０９ 液晶層、１１３，４１１ カラーフィルタ基板、１１１ 共通電極、１１５，４１２ ブラックマトリクス、２０１，３０１，４０１ 基板、２０３ａ 薄膜、２０３ 薄膜パターン、２０５ａ エッチレジスト、２０６ａ エッチレジストパターン、２０７ａ，３０５’，４０５’ ソフトモールド、３０５ ソフトモールド用樹脂組成物、３０７，４０７ マスター基板、４０５ 樹脂組成物層、４１３ カラーフィルタ、４１５ オーバーコート層、４１６ 柱状スペーサ、Ａ 凸パターン、Ｂ 凹パターン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置の製造方法に関し、より詳しくは、ソフトリソグラフィに用いられるソフトモールド及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ディスプレイ装置は、視覚情報伝達媒体としてその重要性が一層高まっており、競争力のある様々なディスプレイ装置が多く開発されている。このような様々なディスプレイ装置の中で今後主要な位置を占めるためには、低消費電力化、薄型化、軽量化、高画質化などの要件を満たさなければならない。
【０００３】
現在、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の主力製品である液晶表示装置（ＬＣＤ）は、このようなディスプレイ装置の条件を満たす性能だけでなく、量産性をも備えているため、大型テレビやコンピュータモニタなどの様々な応用分野に広く使用されており、既存の陰極線管（ＣＲＴ）が支配していた市場を代替することのできる核心ディスプレイ装置として定着している。
一般に、液晶表示装置は、マトリクス状に配列された液晶セルに画像情報によるデータ信号を個別に供給して、前記各液晶セルの光透過率を調節することにより、所望の画像を表示できるようにした表示装置である。
【０００４】
以下、一般的な液晶表示装置の構成について図５を参照して詳細に説明する。
図５は一般的な液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
図５に示すように、一般的な液晶表示装置は、上板であるカラーフィルタ基板１１３と、下板である薄膜トランジスタアレイ基板１０１と、カラーフィルタ基板１１３と薄膜トランジスタアレイ基板１０１との間に形成された液晶層１０９とから構成される。
カラーフィルタ基板１１３は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色を実現する複数のサブカラーフィルタで構成されたカラーフィルタ１１７と、サブカラーフィルタを区分して液晶層１０９を透過する光を遮断するブラックマトリクス１１５と、液晶層１０９に電圧を印加する透明な共通電極１１１とからなる。
また、薄膜トランジスタアレイ基板１０１は、縦横に配列されて複数の画素領域Ｐを定義する複数のゲートライン１０３及びデータライン１０５と、ゲートライン１０３とデータライン１０５との交差領域に形成されたスイッチング素子である薄膜トランジスタＴＦＴと、各画素領域Ｐに形成された画素電極１０７とからなる。
【０００５】
前述した液晶表示装置を含む大部分のフラットパネルディスプレイの製造方法において基板上に積層される薄膜物質は、フォトリソグラフィ工程によりパターニングされる。
以下、フォトリソグラフィによるパターニング方法について説明する。
まず、所定のパターンを形成しようとする薄膜上に感光物質であるフォトレジストを塗布した後、パターンが形成されたフォトマスクを整列して露光工程を行う。ここで、フォトマスクは所定の透過領域と遮断領域とからなり、前記透過領域を通過した光は前記フォトレジストを化学的に変化させる。
前記フォトレジストの化学的変化は、フォトレジストの種類によって異なるが、ポジ型フォトレジストの場合は、受光した部分が現像液により溶解される性質に変化し、逆に、ネガ型フォトレジストの場合は、受光した部分が現像液により溶解されない性質に変化する。ここでは前記ポジ型フォトレジストを使用した場合を例に挙げて説明する。
前記露光工程に引き続き、前記フォトレジストの露光された部分を現像液により除去すると、前記薄膜上に所定のフォトレジストパターンが形成される。
次に、前記薄膜を前記フォトレジストパターンの形状にエッチングし、残ったフォトレジストパターンを除去すると、所定形状の薄膜パターンが形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、前述したフォトリソグラフィ工程は、高価なフォトマスクを必要とし、露光及び現像などの複雑な工程が要求されるため、工程コストが高くて歩留まりが低いという問題があった。
本発明は、このような技術の問題を解決するためになされたもので、ソフトモールド、及びフォトリソグラフィ技術の代わりに、このソフトモールドを用いたソフトリソグラフィ技術によって液晶表示装置を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明によるソフトモールドは、９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、１〜３ｗｔ％の光開始剤と、０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤とを含む樹脂組成物を硬化させたものである。
また、本発明による液晶表示装置の製造方法は、第１基板及び第２基板を提供する段階と、前記第１基板上にブラックマトリクスを形成する段階と、前記ブラックマトリクス上にカラーフィルタを形成する段階と、親水性を有するソフトモールドを利用して、前記カラーフィルタ上に柱状スペーサを含むオーバーコート層を形成する段階と、前記第２基板上にゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記第２基板上にソース電極、ドレイン電極、及びアクティブパターンを含む薄膜トランジスタを形成する段階と、前記第２基板上に保護層を形成する段階と、前記第２基板上に画素電極を形成する段階と、前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を形成する段階と、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる段階とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による液晶表示装置の製造方法は、フォトリソグラフィ技術の代わりにソフトリソグラフィ技術を用いることにより、コストを低減することができ、生産歩留まりを増加させることができるという効果がある。
また、本発明によるソフトモールドは、親水性を有しており、エッチレジストとの接触性がよいため、パターン形成時に不良を減少させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明によるソフトモールド及びそれを用いた液晶表示装置の製造方法の好ましい実施形態について詳細に説明する。
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の実施形態による薄膜パターニング方法を工程順に概略的に示した断面図である。この薄膜パターニング方法では、フォトリソグラフィ工程を用いることなくパターンを形成できる方法であるソフトリソグラフィを用いる。
図１Ａに示すように、基板２０１上に所定の薄膜２０３ａを形成し、その上に液状樹脂などでエッチレジスト２０５ａを形成する。
次に、薄膜２０３ａ及びエッチレジスト２０５ａが形成された基板２０１の上部から、凸パターン（embossed pattern）Ａ及び凹パターン（depressed pattern）Ｂからなる本実施形態のソフトモールド２０７ａをエッチレジスト２０５ａの表面に接触させる。ここで、ソフトモールド２０７ａは、ソフトモールド用樹脂組成物を硬化させて製造できる。
【００１０】
パターンが形成される部分に対応するように、ソフトモールド２０７ａをエッチレジスト２０５ａの表面に接触させると、エッチレジスト２０５ａが液状樹脂であるので、毛細管力及びソフトモールド２０７ａの高い表面エネルギーにより、所定のエッチレジスト２０５ａがソフトモールド２０７ａの凹パターンＢに移動する。ここで、必要に応じて、ソフトモールド２０７ａをエッチレジスト２０５ａの表面に接触させると同時に加圧する過程を行う。
【００１１】
次に、所定時間経過後、ソフトモールド２０７ａを基板２０１から分離させると、図１Ｂに示すように、凹パターンＢの形状と同一の所定形状を有するエッチレジストパターン２０６ａが薄膜２０３ａ上に残る。ここで、所定のエッチレジストがエッチレジストパターン２０６ａ以外の部分に残っていることがあり、この場合は、残っているエッチレジストを除去するためのアッシング工程を行う。
【００１２】
次に、図１Ｃに示すように、エッチレジストパターン２０６ａをマスクにして薄膜２０３ａを選択的にエッチングした後、エッチレジストパターン２０６ａを除去すると、薄膜パターン２０３が形成される。
【００１３】
前述したように、本発明の実施形態によるソフトリソグラフィ工程は、ソフトモールドをエッチレジストに接触させてエッチレジストパターンを形成する段階を含むことを特徴とする。ここで、エッチレジストは、ソフトモールドの凹パターンに移動して、その凹パターンに対応するエッチレジストパターンを形成する。
しかし、エッチレジストとソフトモールドの表面間の反発力が大きい場合、すなわち、ソフトモールドの表面エネルギーが低いためにエッチレジストとソフトモールド間の接着力が弱い場合は、エッチレジストがソフトモールドの凹パターンに十分に移動しないため、エッチレジストパターンの形成が難しくなる。この状態で後工程を行った場合、パターンが正しく形成されない不良が発生する可能性がある。
従って、良質のパターンを形成するためには、エッチレジストとソフトモールド間の接着力を向上させることにより、両物質間のコンタクトを良好にしなければならない。
【００１４】
このように、接触する２つの物質間の接着力及び拡散性は表面エネルギーに依存し、ソフトモールドの表面エネルギーが大きいほどエッチレジストとの接着力及び拡散性がよくなる。また、２つの物質間の接着力は２つの物質の親水性に依存するが、親水性が大きい物質であるほど接着力が大きくなり、疎水性が大きい物質であるほど接着力が小さくなる傾向がある。
【００１５】
そこで、本発明は、光硬化性材料（紫外線硬化材料）を利用して親水性を有し且つ表面エネルギーの高いソフトモールドを形成し、これを用いて液晶表示装置を製造する方法を提供する。
【００１６】
図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の第１実施形態によるソフトモールド製造方法を工程順に示す断面図である。
図２Ａに示すように、基板３０１にソフトモールドを形成するためのソフトモールド用樹脂組成物３０５を塗布する。ここで、ソフトモールド用樹脂組成物３０５は、パターンを形成するための光硬化性液状物質からなり、基板３０１は、ガラス又はＰＥＴ（polyethylene terephthalate）などで形成することができる。
【００１７】
次に、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、ソフトモールドのパターンに対応する所定のパターンが形成されたマスター基板３０７を準備し、ソフトモールド用樹脂組成物３０５の上部表面に接触させる。必要な場合、圧力又は熱を加えてソフトモールド用樹脂組成物３０５の移動性を増加させることもできる。
ここで、マスター基板３０７は、マスター基板３０７上に形成された所定の凹パターン又は凸パターンを含む。マスター基板３０７としては、ガラス板又はガラス板上に金属が積層されたものを使用してもよく、プラスチックなどのフレキシブル基板又はフレキシブル基板上に金属が積層されたものを使用してもよい。
また、前記所定のパターンを構成する物質としては、金属、酸化シリコン、窒化シリコン、フォトレジスト、ワックスのいずれか１つを使用することができる。
マスター基板３０７がソフトモールド用樹脂組成物３０５に接触すると、ソフトモールド用樹脂組成物３０５は液状であるのでマスター基板３０７の凹部に移動する。
【００１８】
次に、図２Ｄに示すように、ソフトモールド用樹脂組成物３０５からソフトモールドを形成するために光を利用して硬化させる。
ここで、本発明の第１実施形態によるソフトモールド用樹脂組成物３０５は、光の照射により硬化する物質からなる。特に、紫外線（ＵＶ）領域の光によりソフトモールド用樹脂組成物３０５を硬化させる場合は、３００〜５００ｎｍの光を使用することが好ましい。
【００１９】
次に、図２Ｅに示すように、ソフトモールド用樹脂組成物３０５が硬化してソフトモールド３０５´が形成されると、基板３０１からマスター基板３０７を分離する。
【００２０】
図３Ａ〜図３Ｅは、本発明の第２実施形態によるソフトモールド製造方法を工程順に示す断面図である。
まず、図３Ａに示すように、ソフトモールドのパターンに対応する所定のパターンが形成されたマスター基板４０７を準備する。
前述したように、マスター基板４０７は、マスター基板４０７上に形成された所定の凹パターン又は凸パターンを含み、マスター基板４０７としては、ガラス板又はガラス板上に金属が積層されたものを使用してもよく、プラスチックなどのフレキシブル基板又はフレキシブル基板上に金属が積層されたものを使用してもよい。
また、前記所定のパターンを構成する物質としては、金属、酸化シリコン、窒化シリコン、フォトレジスト、ワックスのいずれか１つを使用することができる。
【００２１】
次に、図３Ｂに示すように、スピンコートなどの方式を用いて、マスター基板４０７上にソフトモールドを形成するための樹脂組成物層４０５を塗布する。ここで、樹脂組成物層４０５は、パターンを形成するための光硬化性液状物質からなる。
次に、図３Ｃに示すように、樹脂組成物層４０５の上部表面に所定の基板（バックプレーン）４０１を接触させる。ここで、基板４０１はガラス又はＰＥＴなどで形成することができる。必要な場合、樹脂組成物層４０５と基板４０１との間には所定の接着物質（図示せず）を介在させることができる。
次に、図３Ｄに示すように、基板４０１を介して所定の光を照射することにより、樹脂組成物層４０５が硬化して所定のソフトモールド４０５’が形成される。
ここで、本発明の第２実施形態による樹脂組成物層４０５としては、前記第１実施形態と同様に、光の照射により硬化する物質からなり、紫外線領域の光により樹脂組成物層４０５を硬化させる場合は、３００〜５００ｎｍの光を使用することが好ましい。
次に、図３Ｅに示すように、樹脂組成物層４０５が硬化してソフトモールド４０５’が形成されると、基板４０１からマスター基板４０７を分離する。
【００２２】
前述したように、本発明によるソフトモールド用樹脂組成物は、光硬化性を有する液状であることが好ましい。また、後の液晶表示装置などのパターン形成時にエッチレジストとの接触性をよくするために、親水性を有することが好ましい。
【００２３】
これにより、本発明によるソフトモールドの材料、すなわち、ソフトモールド用樹脂組成物は、９６ｗｔ％以上の光硬化型親水性液状プレポリマーと、約１〜３ｗｔ％の光開始剤と、約０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤とを含み、光の照射により硬化する物質からなることを特徴とする。例えば、前記光硬化型親水性液状プレポリマーは９８ｗｔ％、前記光開始剤は１．５ｗｔ％、前記界面活性剤は０．５ｗｔ％にすることができる。
【００２４】
前記親水性液状プレポリマーは、光硬化が可能なプレポリマーであり、アクリレートプレポリマー（acrylate prepolymer）を含む。前記アクリレートプレポリマーとしては、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）、ＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）などを挙げることができ、光硬化が可能な親水性アクリレートプレポリマーを含む。
前記親水性液状プレポリマーとしては、必要に応じて、前述したプレポリマーのいずれか１つのみを使用してもよく、２つ以上を混合して使用してもよい。
【００２５】
前記光開始剤は、光の照射によりラジカルを形成して高分子化（polymerization）を開始させる物質であり、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ３６９、Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ８１９などの光硬化が可能な開始剤を含む。前記光開始剤としては、必要に応じて、前述した開始剤のいずれか１つのみを使用してもよく、２つ以上を混合して使用してもよい。
【００２６】
前記界面活性剤は、表面張力又は表面エネルギーを変化させるために添加するもので、デュポン社のＦＳＯ−１００などを使用することができる。
【００２７】
前述した本発明によるソフトモールド用樹脂組成物は、光が照射されると光開始剤による光反応によりラジカルが形成されて高分子化して硬化する。特に、ＵＶ領域の光の照射により硬化して成形されることを特徴とし、前記ソフトモールド用樹脂組成物の硬化には、前記ＵＶ領域のうち３００〜５００ｎｍの光を使用することができる。
【００２８】
このようなソフトモールド用樹脂組成物を用いた薄膜パターニング方法は、液晶表示装置のゲート電極、アクティブパターン、ソース／ドレイン電極、画素電極、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、又は柱状スペーサを含むオーバーコート層の形成段階などで用いることができる。
また、前記ソフトモールド用樹脂組成物を用いた薄膜パターニング方法は、液晶表示装置だけでなく、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）やその他のフラットパネルディスプレイを製造する過程で用いることができる。
【００２９】
以下、前述した本発明によるソフトモールド及びソフトモールド製造方法を用いた液晶表示装置の製造方法について説明する。
液晶表示装置の製造工程は、下部のアレイ基板に駆動素子を形成する駆動素子アレイ工程と、上部のカラーフィルタ基板にカラーフィルタを形成するカラーフィルタ工程と、セル工程とに区分される。
まず、駆動素子アレイ工程により、アレイ基板に配列されて画素領域を画定する複数のゲートライン及び複数のデータラインを形成し、前記画素領域のそれぞれに前記ゲートライン及び前記データラインに接続される駆動素子である薄膜トランジスタを形成する。そして、前記駆動素子アレイ工程により、前記薄膜トランジスタに接続されて、前記薄膜トランジスタを介して信号が供給されることによって液晶層を駆動する画素電極を形成する。
【００３０】
また、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、カラーフィルタ基板４１１には、カラーフィルタ工程により、サブカラーフィルタを区分して液晶層を透過する光を遮断するブラックマトリクス４１２、及び赤、緑、青の色を実現する複数のサブカラーフィルタで構成されたカラーフィルタ４１３を形成する。さらに、ブラックマトリクス４１２及びカラーフィルタ４１３上には、柱状スペーサ４１６を含むオーバーコート層４１５を形成する。
【００３１】
ここで、前記カラーフィルタ工程における柱状スペーサ４１６を含むオーバーコート層４１５などのパターンは、前述した本発明によるソフトモールド４０５’及びソフトモールド製造方法を用いて形成することができる。
例えば、カラーフィルタ基板４１１に柱状スペーサ４１６を含むオーバーコート層４１５などのパターンを形成するために、形成しようとするパターンに対応する所定のパターンが形成されたマスター基板（図示せず）を準備する。
次に、スピンコートなどの方式を用いて、前記マスター基板上にソフトモールド４０５’を形成するための樹脂組成物層などの所定の薄膜を形成する。ここで、ソフトモールド４０５’を形成するための樹脂組成物層は光硬化性液状物質からなる。
次に、前記樹脂組成物層の表面に、ブラックマトリクス４１２及びカラーフィルタ４１３が形成されたカラーフィルタ基板４１１を接触させる。必要な場合、前記樹脂組成物層とカラーフィルタ基板４１１との間には所定の接着物質（図示せず）を介在させることができる。
次に、カラーフィルタ基板４１１を介して所定の光を照射することにより、前記樹脂組成物層を硬化させて所定のソフトモールド４０５’を形成する。
次に、前記樹脂組成物層が硬化してソフトモールド４０５’が形成された後、カラーフィルタ基板４１１から前記マスター基板を分離すると、カラーフィルタ基板４１１上に柱状スペーサ４１６を含むオーバーコート層４１５層が形成される。
【００３２】
次に、前記アレイ基板及び前記カラーフィルタ基板にそれぞれ配向膜を塗布した後、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に形成される液晶層の液晶分子に配向規制力又は表面固定力（すなわち、プレチルト角及び配向方向）を提供するために、前記配向膜を配向処理する。
【００３３】
次に、前記配向処理を施した後、前記アレイ基板又は前記カラーフィルタ基板にセルギャップを一定に維持するためのスペーサを形成し、前記カラーフィルタ基板の外郭部にシール材を塗布した後、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板とを加圧して貼り合わせる。
【００３４】
前記アレイ基板及び前記カラーフィルタ基板は、大面積の母基板からなる。言い換えれば、前記大面積の母基板に複数のパネル領域が形成され、前記パネル領域のそれぞれに駆動素子である薄膜トランジスタ及びカラーフィルタ層が形成されるため、個々の液晶表示パネルを製造するためには、前記母基板を切断及び加工しなければならない。
【００３５】
次に、前記加工された個々の液晶表示パネルに液晶注入口から液晶を注入し、前記液晶注入口を封止して液晶層を形成した後、それぞれの液晶表示パネルを検査することにより、液晶表示パネルを製造する。
ここで、前記液晶の注入のためには圧力差を利用した真空注入方式を用いる。前記真空注入方式は、所定の真空度に設定されたチャンバ内で、大面積の母基板から分離された単位液晶表示パネルの液晶注入口を液晶が充填された容器に浸液した後、真空度を変化させることにより、前記液晶表示パネルの内部と外部との圧力差により前記液晶表示パネルの内部に液晶を注入する方式である。このように液晶が液晶表示パネルの内部に充填されると、液晶注入口を密封して液晶表示パネルの液晶層を形成する。従って、前記液晶表示パネルに真空注入方式により液晶層を形成する場合は、シールパターンの一部が開放されるように形成して、液晶注入口の機能を持たせる。
【００３６】
一方、液晶層の形成において滴下方式を用いる場合は、前記配向処理を施した後、前記カラーフィルタ基板にシーラントで所定のシールパターンを形成すると共に、前記アレイ基板に液晶を滴下する。
前記滴下方式は、ディスペンサを利用して、複数のアレイ基板が配置された大面積の第１母基板、又は複数のカラーフィルタ基板が配置された第２母基板の画像表示領域に液晶を滴下及び分配し、前記第１母基板と前記第２母基板とを貼り合わせる圧力により前記画像表示領域全体に液晶を均一に分布させて液晶層を形成する方式である。
【００３７】
従って、前記液晶表示パネルに滴下方式により液晶層を形成する場合は、液晶が画像表示領域の外部に漏洩することを防止できるように、シールパターンを前記画像表示領域の外郭を取り囲む閉鎖された形状に形成する。
前記滴下方式は、前記真空注入方式に比べて短時間で液晶を滴下することができ、液晶表示パネルが大型化する場合も液晶層を非常に迅速に形成することができる。
また、基板上に必要量の液晶のみ滴下するため、前記真空注入方式のような高価な液晶の廃棄による液晶表示パネルのコスト上昇を防止し、製品の価格競争力を向上させる。
【００３８】
次に、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板とを整列した状態で加圧して、前記シール材により前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板とを貼り合わせると共に、滴下された液晶が液晶表示パネル全体にわたって均一に広がるようにする。このような工程により、貼り合わせられた大面積の第１及び第２母基板には、液晶層が形成された複数の液晶表示パネルが形成され、貼り合わせられた第１及び第２母基板を加工、切断して複数の液晶表示パネルに分離し、それぞれの液晶表示パネルを検査することにより、液晶表示パネルを製造する。
【００３９】
以上の説明に多くの事項が具体的に記載されているが、これは発明の範囲を限定するものではなく、好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。従って、本発明の範囲は、前述した実施形態によって定められるのでなく、特許請求の範囲とその均等物によって定められなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】本発明の実施形態による薄膜パターニング方法を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに続く工程の断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに続く工程の断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態によるソフトモールド製造方法を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに続く工程の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに続く工程の断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに続く工程の断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｄに続く工程の断面図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態によるソフトモールド製造方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに続く工程の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに続く工程の断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｃに続く工程の断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｄに続く工程の断面図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態によるソフトモールドを利用して柱状スペーサを含むオーバーコート層を形成する工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く工程の断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに続く工程の断面図である。
【図５】一般的な液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１ 薄膜トランジスタアレイ基板、１０３ ゲートライン、１０５ データライン、１０７ 画素電極、１０９ 液晶層、１１３，４１１ カラーフィルタ基板、１１１ 共通電極、１１５，４１２ ブラックマトリクス、２０１，３０１，４０１ 基板、２０３ａ 薄膜、２０３ 薄膜パターン、２０５ａ エッチレジスト、２０６ａ エッチレジストパターン、２０７ａ，３０５’，４０５’ ソフトモールド、３０５ ソフトモールド用樹脂組成物、３０７，４０７ マスター基板、４０５ 樹脂組成物層、４１３ カラーフィルタ、４１５ オーバーコート層、４１６ 柱状スペーサ、Ａ 凸パターン、Ｂ 凹パターン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、
１〜３ｗｔ％の光開始剤と、
０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤と
を含む樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とするソフトモールド。
【請求項２】
前記プレポリマーが、親水性アクリレートプレポリマーであることを特徴とする請求項１に記載のソフトモールド。
【請求項３】
前記アクリレートプレポリマーが、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）及びＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載のソフトモールド。
【請求項４】
前記ソフトモールドが親水性であることを特徴とする請求項１に記載のソフトモールド。
【請求項５】
凹パターン又は凸パターンを有するマスター基板を提供する段階と、
前記マスター基板に、９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマー、１〜３ｗｔ％の光開始剤、及び０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤を含む樹脂組成物層を形成する段階と、
前記樹脂組成物層にＵＶ光を照射して前記樹脂組成物層を硬化させる段階と、
前記硬化した樹脂組成物層を前記マスター基板から分離する段階とを含み、
前記硬化した樹脂組成物層がソフトモールドを含むことを特徴とするソフトモールド製造方法。
【請求項６】
前記プレポリマーが、親水性アクリレートプレポリマーであることを特徴とする請求項５に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項７】
前記アクリレートプレポリマーが、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）及びＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項８】
前記ＵＶ光が３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長を有することを特徴とする請求項５に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項９】
前記マスター基板に前記樹脂組成物層を形成した後、前記樹脂組成物層に接着物質を含む基板（バックプレーン）を貼り合わせる段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項１０】
前記ソフトモールドが親水性であることを特徴とする請求項５に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項１１】
基板上に薄膜を形成する段階と、
前記基板の薄膜上にレジストを形成する段階と、
前記レジスト上に親水性を有し且つ少なくとも１つの凹パターンを有するソフトモールドを配置する段階と、
前記基板から前記ソフトモールドを除去して、前記基板上に少なくとも１つのパターンを形成する段階と
を含むことを特徴とするソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１２】
前記親水性を有するソフトモールドは、
９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、
１〜３ｗｔ％の光開始剤と、
０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤と
を含む樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とする請求項１１に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１３】
前記プレポリマーが、親水性アクリレートプレポリマーであることを特徴とする請求項１２に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１４】
前記アクリレートプレポリマーが、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）及びＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１５】
光を利用して前記レジストを硬化させることにより、前記少なくとも１つの凹パターンに対応する少なくとも１つのレジストパターンを形成する段階と、
前記少なくとも１つのレジストパターンをマスクにして前記薄膜をパターニングすることにより、前記少なくとも１つのレジストパターンに対応する少なくとも１つの薄膜パターンを形成する段階と、
前記少なくとも１つのレジストパターンを除去することにより、前記基板上に少なくとも１つのパターンを形成する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１６】
前記基板の少なくとも１つのパターンが、柱状スペーサとオーバーコート層とを含むことを特徴とする請求項１５に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１７】
前記柱状スペーサと前記オーバーコート層とが１つの構造からなることを特徴とする請求項１５に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１８】
第１基板及び第２基板を提供する段階と、
前記第１基板上にブラックマトリクスを形成する段階と、
前記ブラックマトリクス上にカラーフィルタを形成する段階と、
親水性を有するソフトモールドを利用して、前記カラーフィルタ上に柱状スペーサを含むオーバーコート層を形成する段階と、
前記第２基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記第２基板上にソース電極、ドレイン電極、及びアクティブパターンを含む薄膜トランジスタを形成する段階と、
前記第２基板上に保護層を形成する段階と、
前記第２基板上に画素電極を形成する段階と、
前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を形成する段階と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる段階と
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記親水性を有するソフトモールドは、
９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、
１〜３ｗｔ％の光開始剤と、
０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤と
を含む樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記プレポリマーが、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）及びＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１】
９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、
１〜３ｗｔ％の光開始剤と、
０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤と
を含む樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とするソフトモールド。
【請求項２】
前記プレポリマーが、親水性アクリレートプレポリマーであることを特徴とする請求項１に記載のソフトモールド。
【請求項３】
前記アクリレートプレポリマーが、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）及びＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載のソフトモールド。
【請求項４】
前記ソフトモールドが親水性であることを特徴とする請求項１に記載のソフトモールド。
【請求項５】
凹パターン又は凸パターンを有するマスター基板を提供する段階と、
前記マスター基板に、９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマー、１〜３ｗｔ％の光開始剤、及び０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤を含む樹脂組成物層を形成する段階と、
前記樹脂組成物層にＵＶ光を照射して前記樹脂組成物層を硬化させる段階と、
前記硬化した樹脂組成物層を前記マスター基板から分離する段階とを含み、
前記硬化した樹脂組成物層がソフトモールドを含むことを特徴とするソフトモールド製造方法。
【請求項６】
前記プレポリマーが、親水性アクリレートプレポリマーであることを特徴とする請求項５に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項７】
前記アクリレートプレポリマーが、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）及びＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項８】
前記ＵＶ光が３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長を有することを特徴とする請求項５に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項９】
前記マスター基板に前記樹脂組成物層を形成した後、前記樹脂組成物層に接着物質を含む基板（バックプレーン）を貼り合わせる段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項１０】
前記ソフトモールドが親水性であることを特徴とする請求項５に記載のソフトモールド製造方法。
【請求項１１】
基板上に薄膜を形成する段階と、
前記基板の薄膜上にレジストを形成する段階と、
前記レジスト上に親水性を有し且つ少なくとも１つの凹パターンを有するソフトモールドを配置する段階と、
前記基板から前記ソフトモールドを除去して、前記基板上に少なくとも１つのパターンを形成する段階と
を含むことを特徴とするソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１２】
前記親水性を有するソフトモールドは、
９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、
１〜３ｗｔ％の光開始剤と、
０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤と
を含む樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とする請求項１１に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１３】
前記プレポリマーが、親水性アクリレートプレポリマーであることを特徴とする請求項１２に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１４】
前記アクリレートプレポリマーが、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）及びＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１５】
光を利用して前記レジストを硬化させることにより、前記少なくとも１つの凹パターンに対応する少なくとも１つのレジストパターンを形成する段階と、
前記少なくとも１つのレジストパターンをマスクにして前記薄膜をパターニングすることにより、前記少なくとも１つのレジストパターンに対応する少なくとも１つの薄膜パターンを形成する段階と、
前記少なくとも１つのレジストパターンを除去することにより、前記基板上に少なくとも１つのパターンを形成する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１６】
前記基板の少なくとも１つのパターンが、柱状スペーサとオーバーコート層とを含むことを特徴とする請求項１５に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１７】
前記柱状スペーサと前記オーバーコート層とが１つの構造からなることを特徴とする請求項１５に記載のソフトモールドを利用したパターン形成方法。
【請求項１８】
第１基板及び第２基板を提供する段階と、
前記第１基板上にブラックマトリクスを形成する段階と、
前記ブラックマトリクス上にカラーフィルタを形成する段階と、
親水性を有するソフトモールドを利用して、前記カラーフィルタ上に柱状スペーサを含むオーバーコート層を形成する段階と、
前記第２基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記第２基板上にソース電極、ドレイン電極、及びアクティブパターンを含む薄膜トランジスタを形成する段階と、
前記第２基板上に保護層を形成する段階と、
前記第２基板上に画素電極を形成する段階と、
前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を形成する段階と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる段階と
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記親水性を有するソフトモールドは、
９６ｗｔ％以上の親水性液状プレポリマーと、
１〜３ｗｔ％の光開始剤と、
０．０１〜１ｗｔ％の界面活性剤と
を含む樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記プレポリマーが、ＨＥＡ（2-hydroxyethyl acrylate）、ＥＧＤＭＡ（ethyleneglycol dimethacrylate）、ＥＧＰＥＡ（ethyleneglycol phenyletheracrylate）、ＨＰＡ（hydroxypropyl acrylate）及びＨＰＰＡ（hydroxyphenoxypropyl acrylate）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【公開番号】特開２００８−６８２１（Ｐ２００８−６８２１Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７１０３７（Ｐ２００７−１７１０３７）
【出願日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【出願人】（５９９１２７６６７）エルジー フィリップス エルシーディー カンパニー リミテッド (279)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【出願人】（５９９１２７６６７）エルジー フィリップス エルシーディー カンパニー リミテッド (279)
【Ｆターム（参考）】
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