パターン形成方法及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法
【課題】インクジェット方式及びロール印刷方式の長所を結合することで、印刷の精密度及び工程の安全性を向上できるパターン形成方法及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法を提供する。
【解決手段】凹部430及び凸部460を備えた印刷板400を準備する段階と、印刷板400の凹部430にパターン物質を塗布する段階と、印刷板400上に印刷ロールを回転させ、印刷板400の凹部430に形成されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と、基板上に印刷ロールを回転させ、基板上にパターン物質を転写する段階とを備えてパターン形成方法を構成する。
【解決手段】凹部430及び凸部460を備えた印刷板400を準備する段階と、印刷板400の凹部430にパターン物質を塗布する段階と、印刷板400上に印刷ロールを回転させ、印刷板400の凹部430に形成されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と、基板上に印刷ロールを回転させ、基板上にパターン物質を転写する段階とを備えてパターン形成方法を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示素子に関するもので、詳しくは、液晶表示素子のパターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
表示画面の厚さが数cmに過ぎない超薄型の平板表示素子のうち、液晶表示素子は、動作電圧が低く、消費電力が少なく、携帯用として用いられるなどの利点があり、ノートブックコンピュータ、モニター、宇宙船、航空機などの多様な分野で広く用いられている。
【0003】
このような液晶表示素子は、下部基板、上部基板、及びこれら両基板の間に形成された液晶層を含んで構成される。
【0004】
下部基板上には、互いに縦横に交差して画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線が形成される。また、ゲート配線とデータ配線との交差領域には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタが形成される。さらに、画素電極は、下部基板上に形成されて薄膜トランジスタに連結される。
【0005】
また、上部基板上には、ゲート配線、データ配線及び薄膜トランジスタ領域から光が漏れることを遮断するための遮光層が形成され、遮光層上には、カラーフィルタ層が形成され、カラーフィルタ層の上部には、共通電極が形成される。
【0006】
上記のように、液晶表示素子は、多様な構成要素を含んでおり、それら構成要素を形成するために数多くの工程が繰り返して行われる。特に、多様な構成要素を多様な形態でパターニングするために、一般的なフォトリソグラフィ工程が用いられている。
【0007】
以下、一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を説明する。
【0008】
図1A乃至図1Cは、一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【0009】
まず、図1Aに示すように、基板10上にパターン物質層20を形成し、このパターン物質層20に感光膜21を形成する。
【0010】
次いで、図1Bに示すように、感光膜21上に、所定パターンのマスク30を位置させた後、露光装置を通して光を照射する。
【0011】
次いで、図1Cに示すように、現像工程によって感光膜21をパターニングし、パターニングされた感光膜21をマスクとして用いてパターン物質層20をエッチングし、所望のパターン20aを形成する。
【0012】
しかしながら、上記のフォトリソグラフィ工程においては、感光膜及び所定パターンのマスクを用いる必要があり、それだけ製造原価が上昇するという短所があった。さらに、現像工程及びエッチング工程などを経るため、工程が複雑になるとともに、長い工程時間が必要とされるという短所があった。
【0013】
したがって、上記のフォトリソグラフィ工程の短所を解決するために、新しいパターン形成方法が要求されており、その要求に合わせて、印刷ロールを用いたパターン形成方法が考案された。
【0014】
以下、従来の印刷ロールを用いて基板上にパターンを形成する方法を説明する。
【0015】
図2A乃至図2Dは、従来の印刷ロールを用いて基板上にパターンを形成する工程を示した断面図である。
【0016】
まず、図2Aに示すように、所定形状の凹部及び凸部が備わった印刷板40上に、パターン物質20を塗布する。
【0017】
次いで、図2Bに示すように、印刷板40から、ブレード35などを用いて凹部以外の部分に形成されたパターン物質20bを取り除き、凹部のみにパターン物質20aが残るようにする。
【0018】
次いで、図2Cに示すように、印刷板40上に印刷ロール50を回転させ、印刷板40の凹部に残ったパターン物質20aを印刷ロール50に転写することで、印刷ロール50に所定形状のパターンを形成する。
【0019】
次いで、図2Dに示すように、基板10上に、所定形状のパターン物質が転写された印刷ロール50を回転させ、基板10上にパターン物質20aを転写することで、基板10上にパターンを形成する。
【0020】
上記の印刷ロール及び印刷板を用いたパターン形成方法においては、所定形状のマスクが必要でなく、露光及び現像工程が要求されないため、一般的なフォトリソグラフィに比べて、生産費用及び工程時間を節減できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
しかしながら、従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法においては、図2Bに示すように、印刷板40上にパターン物質20を全て塗布した後、ブレード35などを用いて凹部以外の部分に形成されたパターン物質20bを取り除き、凹部にパターン物質20aを充填する構造となっているが、ブレード35などの使用によって、凹部以外の部分に残留物が残る可能性が大きく、凹部にも不均一なパターンが形成されうるという問題点があった。
【0022】
また、不要な部分にもパターン物質20bを塗布した後、それを取り除く構造となっており、材料費用が多くかかるという問題点があった。
【0023】
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、インクジェット方式及びロール印刷方式の長所を結合することで、印刷の精密度及び工程の安定性を向上できるパターン形成方法及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0024】
上記目的を達成するための本発明に係るパターン形成方法は、凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階と、前記印刷板の前記凹部にパターン物質を滴下する段階と、前記印刷板上に印刷ロールを回転させ、前記印刷板の前記凹部に形成された前記パターン物質を印刷ロールに転写する段階と、基板上に前記印刷ロールを回転させ、前記基板上に前記パターン物質を転写する段階とを備えて構成されることを特徴とする。
【0025】
ここで、前記印刷板の前記凹部には、親水性処理が施されることを特徴とする。
【0026】
前記印刷板の凸部には、疎水性処理が施されることを特徴とする。
【0027】
前記凹部及び前記凸部を備えた前記印刷板を準備する段階は、前記凸部に該当する基板にブラックマトリックス層を形成する段階と、前記ブラックマトリックス層の表面に疎水層を形成する段階とを含んで構成されることを特徴とする。
【0028】
上記目的を達成するための本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、 凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階と、前記印刷板の前記凹部にパターン物質を滴下する段階と、印刷板上に印刷ロールを回転させ、前記印刷板の前記凹部に形成された前記パターン物質を前記印刷ロールに転写する段階と、基板上に前記印刷ロールを回転させ、前記基板上に前記パターン物質を転写してパターン物質層を形成する段階とを含んで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0029】
本発明に係るパターン形成方法及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法においては、形成しようとするパターンの形状に凹部が形成された印刷板を準備し、微細ノズルを用いて凹部のみにパターン物質を塗布するので、パターン不良が減少して精密な印刷が可能になり、不要な部分にまでパターン物質を塗布する必要がないので、パターン物質の消費が減少して製造原価を節減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】
【0030】
以下、本発明に係るパターン形成方法及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【0031】
図3A乃至図3Dは、本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【0032】
本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法は、印刷板を形成するとき、基板をエッチングして凹部を形成するのではなく、形成しようとするパターン以外の部分にブラックマトリックス層を形成した後、ブラックマトリックス層の表面に疎水性物質をコーティングすることにより、インクジェット方式で該当部分のみにパターン物質層を滴下して印刷ロールに転写する方法である。
【0033】
まず始めに、図3Aに示すように、親水性基板100上に、形成しようとするパターン部分以外の領域にブラックマトリックス層230を形成する。すなわち、フォトリソグラフィ工程を用いてブラックマトリックス層230を形成する。
【0034】
次いで、図3Bに示すように、所定パターンのブラックマトリックス層230の表面に疎水性処理を施して疎水層260を形成し、印刷板を製造する。このとき、パターン物質が親水性を有するため、疎水層260を形成しない場合、ブラックマトリックス層230にまでパターン物質が浸透してしまう、あるいは、印刷ロールに転写するとき、パターン物質が印刷ロールに精密に転写できなくなってしまう。
【0035】
次いで、図3Cに示すように、形成しようとするパターン部分、すなわち、ブラックマトリックス層230が形成されてない部分に、微細ノズル600を用いてパターン物質を滴下する。
【0036】
次いで、図3Dに示すように、パターン物質が適当量滴下されると、図面に示してないが、印刷ロールを印刷板上に回転させ、パターン物質を印刷ロールに転写し、パターン物質が転写された印刷ロールを基板に回転させてパターンを形成する。
【0037】
上記のように、インクジェット方式でパターンを形成する場合、必要な部分のみにパターン物質を塗布するので、不要なパターン物質の消費を防止できる。
【0038】
一方、基板にブラックマトリックス層を形成せずに、形成しようとするパターンの形態でガラス基板などに凹部を形成して印刷板を形成し、凹部にインクジェット方式でパターン物質を滴下してパターンを形成することもできる。以下、これを具体的に説明する。
【0039】
図4A乃至図4Dは、本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【0040】
まず、図4Aに示すように、形成しようとするパターンの形態で凹部430が形成された印刷板400を準備する。印刷板400の材質は、ガラス、無機物質または有機物質である。前記凹部430が形成された印刷板は、上述した実施の形態1とは異なり、前記印刷板の所定部分をエッチングし、エッチングされた部分に凹部を形成することで備わる。また、前記印刷板の所定部分をエッチングし、エッチングされた部分に凹部を形成した後、上述した実施の形態1と同様に、凹部以外の部分(凸部)にブラックマトリックス層を形成し、このブラックマトリックス層の表面に疎水層を形成することで、前記凹部430が形成された印刷板を形成することもできる。
【0041】
このとき、印刷板400に備わった凹部430の底には、親水性処理が施されている。印刷板400が親水性の強い物質であれば、別途に親水性処理を施す必要はないが、印刷板400の材質がヒドロキシル系列及びカルボニル系列の有機物である場合には、酸素プラズマを用いて親水性処理を施す。
【0042】
すなわち、凹部430は、パターン物質が塗布される部分であるので、その底に親水性処理を施すことで、パターン物質が均一に塗布されるようにする。
【0043】
また、印刷板400に備わった凸部460の上部面には、疎水性処理が施されている。これは、印刷板400の材質が親水性の強い物質からなる場合、疎水性処理を施してないと、パターン物質が凸部460の上部面にも塗布される恐れがあるためである。
【0044】
したがって、印刷板400の凸部460をフッ化炭素(CF4)でプラズマ処理し、凸部460に疎水性処理を施す。すなわち、凸部460は、パターン物質が塗布されない部分であるので、その上部面に疎水性処理を施すことで、パターン物質が塗布されないようにする。
【0045】
上記のように、凹部430には親水性処理が施され、凸部460には疎水性処理が施された印刷板400の凹部430に、微細ノズル600を用いてパターン物質を塗布する。このとき、印刷板400の凹部430にパターン物質を塗布するための微細ノズル600は、1つ以上用いられる。一方、微細ノズル600は、1つだけ用いられて、各凹部430を移動しながらパターン物質を塗布してもよいが、複数個の微細ノズル600を用いることにより、工程時間が短縮される。
【0046】
一方、前記印刷板400の凹部430の深さ及びパターン物質の高さを調節する場合、前記印刷板の親水性処理または疎水性処理を省略できる。すなわち、前記印刷板400の凹部430にパターン物質を滴下するとき、凹部430内にパターン物質を完全に充填せずに、所定のギャップ、好ましくは、滴下するパターン物質の高さ以上のギャップを維持する場合、パターン物質が前記印刷板400の凸部460へとあふれる憂いがないため、前記印刷板400の親水性処理または疎水性処理を省略できる。
【0047】
ここで、凹部430のみにパターン物質を塗布するので、残留物が残る心配がなく、ブレードなどを用いて不要なパターン物質を取り除く必要がないので、材料費用及び工程時間を節減できる。
【0048】
また、印刷板400は、一度製作されると複数回用いられるため、追加工程が必要でなく、比較的複雑なパターンも形成可能である。
【0049】
次いで、図4Bに示すように、微細ノズル600を用いて凹部430に適当量のパターン物質200aが塗布されると、図4Cに示すように、印刷板400上に印刷ロール500を回転させ、印刷板400の凹部430に形成されたパターン物質200aを印刷ロール500の表面に転写することで、印刷ロール500に所定形状のパターン物質200aを形成する。
【0050】
このとき、印刷ロール500の表面には、Si系樹脂層によって構成されたブランケット550が付着される。Si系樹脂層によって構成されたブランケット550は、ある程度の弾性を有しており、印刷ロール500と印刷板400との間の摩擦及び印刷ロール500と後でパターンが転写される基板100との間の摩擦を減少する役割をする。
【0051】
次いで、図4Dに示すように、基板100上に印刷ロール500を回転させ、基板100上にパターン物質200aを転写することで、基板100上にパターンを形成する。
【0052】
以上、説明したパターン形成方法は、液晶表示素子の製造工程に適用できる。すなわち、液晶表示素子のブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層の製造工程に適用できる。
【0053】
図5A乃至図5Dは、本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【0054】
まず、図5Aに示すように、第1基板130上にブラックマトリックス層270を形成する。すなわち、図3C及び図4Aに示すように、印刷板400の凹部430に、微細ノズル600を用いてブラックマトリックス物質を形成する。次いで、上述した方法で、印刷板400上に印刷ロール500を回転させ、印刷板400の凹部430に形成されたブラックマトリックス物質を印刷ロール500の表面に転写した後、第1基板130に印刷ロール500を回転させ、第1基板130上にブラックマトリックス物質を転写することで、ブラックマトリックス層270を形成する。
【0055】
また、同じ方法で、印刷板400の凹部430に、微細ノズル600を用いてR、G、Bカラーフィルタ物質を形成し、図5Bに示すように、ブラックマトリックス層270が形成された第1基板130の該当部分に、カラーフィルタ層280をそれぞれ形成する。
【0056】
その後、図5Cに示すように、薄膜トランジスタアレイ基板である第2基板160を準備する。
【0057】
この第2基板160を準備するための工程は、図示してないが、第2基板上に互いに縦横に交差して画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線を形成する工程と、ゲート配線とデータ配線との交差領域に薄膜トランジスタを形成する工程と、薄膜トランジスタを含む第2基板の全面に保護膜を形成する工程と、薄膜トランジスタのドレイン電極に接続される画素電極を保護膜の上部に形成する工程とを含んでいる。
【0058】
次いで、図5Dに示すように、第1基板130と第2基板160とを合着し、第1基板130及び第2基板160の間に液晶層700を形成する。
【0059】
このとき、液晶層700の形成工程では、第1基板130及び第2基板160のうちいずれか1つの基板に注入口のないシール材を形成し、第1基板130及び第2基板160のうちいずれか1つの基板に適当量の液晶を滴下した後、第1基板130及び第2基板160を合着する。
【0060】
また、液晶層700の形成工程では、第1基板130及び第2基板160のうちいずれか1つの基板に注入口が備わったシール材を形成し、第1基板130及び第2基板160を合着した後、注入口を通して、毛管現象及び圧力差を用いて液晶を注入することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1A】一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図1B】一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図1C】一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図2A】従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法を示した断面図である。
【図2B】従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法を示した断面図である。
【図2C】従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法を示した断面図である。
【図2D】従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法を示した断面図である。
【図3A】本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図3B】本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図3C】本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図3D】本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図4A】本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図4B】本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図4C】本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図4D】本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図5A】本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5B】本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5C】本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5D】本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【符号の説明】
【0062】
100 基板、130 第1基板、160 第2基板、200a パターン物質、230 ブラックマトリックス層、260 疎水層、270 ブラックマトリックス層、280 カラーフィルタ層、350 ブレード、400 印刷板、430 凹部、460 凸部、500 印刷ロール、550 ブランケット、600 微細ノズル、700 液晶層。
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示素子に関するもので、詳しくは、液晶表示素子のパターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
表示画面の厚さが数cmに過ぎない超薄型の平板表示素子のうち、液晶表示素子は、動作電圧が低く、消費電力が少なく、携帯用として用いられるなどの利点があり、ノートブックコンピュータ、モニター、宇宙船、航空機などの多様な分野で広く用いられている。
【0003】
このような液晶表示素子は、下部基板、上部基板、及びこれら両基板の間に形成された液晶層を含んで構成される。
【0004】
下部基板上には、互いに縦横に交差して画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線が形成される。また、ゲート配線とデータ配線との交差領域には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタが形成される。さらに、画素電極は、下部基板上に形成されて薄膜トランジスタに連結される。
【0005】
また、上部基板上には、ゲート配線、データ配線及び薄膜トランジスタ領域から光が漏れることを遮断するための遮光層が形成され、遮光層上には、カラーフィルタ層が形成され、カラーフィルタ層の上部には、共通電極が形成される。
【0006】
上記のように、液晶表示素子は、多様な構成要素を含んでおり、それら構成要素を形成するために数多くの工程が繰り返して行われる。特に、多様な構成要素を多様な形態でパターニングするために、一般的なフォトリソグラフィ工程が用いられている。
【0007】
以下、一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を説明する。
【0008】
図1A乃至図1Cは、一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【0009】
まず、図1Aに示すように、基板10上にパターン物質層20を形成し、このパターン物質層20に感光膜21を形成する。
【0010】
次いで、図1Bに示すように、感光膜21上に、所定パターンのマスク30を位置させた後、露光装置を通して光を照射する。
【0011】
次いで、図1Cに示すように、現像工程によって感光膜21をパターニングし、パターニングされた感光膜21をマスクとして用いてパターン物質層20をエッチングし、所望のパターン20aを形成する。
【0012】
しかしながら、上記のフォトリソグラフィ工程においては、感光膜及び所定パターンのマスクを用いる必要があり、それだけ製造原価が上昇するという短所があった。さらに、現像工程及びエッチング工程などを経るため、工程が複雑になるとともに、長い工程時間が必要とされるという短所があった。
【0013】
したがって、上記のフォトリソグラフィ工程の短所を解決するために、新しいパターン形成方法が要求されており、その要求に合わせて、印刷ロールを用いたパターン形成方法が考案された。
【0014】
以下、従来の印刷ロールを用いて基板上にパターンを形成する方法を説明する。
【0015】
図2A乃至図2Dは、従来の印刷ロールを用いて基板上にパターンを形成する工程を示した断面図である。
【0016】
まず、図2Aに示すように、所定形状の凹部及び凸部が備わった印刷板40上に、パターン物質20を塗布する。
【0017】
次いで、図2Bに示すように、印刷板40から、ブレード35などを用いて凹部以外の部分に形成されたパターン物質20bを取り除き、凹部のみにパターン物質20aが残るようにする。
【0018】
次いで、図2Cに示すように、印刷板40上に印刷ロール50を回転させ、印刷板40の凹部に残ったパターン物質20aを印刷ロール50に転写することで、印刷ロール50に所定形状のパターンを形成する。
【0019】
次いで、図2Dに示すように、基板10上に、所定形状のパターン物質が転写された印刷ロール50を回転させ、基板10上にパターン物質20aを転写することで、基板10上にパターンを形成する。
【0020】
上記の印刷ロール及び印刷板を用いたパターン形成方法においては、所定形状のマスクが必要でなく、露光及び現像工程が要求されないため、一般的なフォトリソグラフィに比べて、生産費用及び工程時間を節減できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
しかしながら、従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法においては、図2Bに示すように、印刷板40上にパターン物質20を全て塗布した後、ブレード35などを用いて凹部以外の部分に形成されたパターン物質20bを取り除き、凹部にパターン物質20aを充填する構造となっているが、ブレード35などの使用によって、凹部以外の部分に残留物が残る可能性が大きく、凹部にも不均一なパターンが形成されうるという問題点があった。
【0022】
また、不要な部分にもパターン物質20bを塗布した後、それを取り除く構造となっており、材料費用が多くかかるという問題点があった。
【0023】
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、インクジェット方式及びロール印刷方式の長所を結合することで、印刷の精密度及び工程の安定性を向上できるパターン形成方法及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0024】
上記目的を達成するための本発明に係るパターン形成方法は、凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階と、前記印刷板の前記凹部にパターン物質を滴下する段階と、前記印刷板上に印刷ロールを回転させ、前記印刷板の前記凹部に形成された前記パターン物質を印刷ロールに転写する段階と、基板上に前記印刷ロールを回転させ、前記基板上に前記パターン物質を転写する段階とを備えて構成されることを特徴とする。
【0025】
ここで、前記印刷板の前記凹部には、親水性処理が施されることを特徴とする。
【0026】
前記印刷板の凸部には、疎水性処理が施されることを特徴とする。
【0027】
前記凹部及び前記凸部を備えた前記印刷板を準備する段階は、前記凸部に該当する基板にブラックマトリックス層を形成する段階と、前記ブラックマトリックス層の表面に疎水層を形成する段階とを含んで構成されることを特徴とする。
【0028】
上記目的を達成するための本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、 凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階と、前記印刷板の前記凹部にパターン物質を滴下する段階と、印刷板上に印刷ロールを回転させ、前記印刷板の前記凹部に形成された前記パターン物質を前記印刷ロールに転写する段階と、基板上に前記印刷ロールを回転させ、前記基板上に前記パターン物質を転写してパターン物質層を形成する段階とを含んで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0029】
本発明に係るパターン形成方法及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法においては、形成しようとするパターンの形状に凹部が形成された印刷板を準備し、微細ノズルを用いて凹部のみにパターン物質を塗布するので、パターン不良が減少して精密な印刷が可能になり、不要な部分にまでパターン物質を塗布する必要がないので、パターン物質の消費が減少して製造原価を節減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】
【0030】
以下、本発明に係るパターン形成方法及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【0031】
図3A乃至図3Dは、本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【0032】
本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法は、印刷板を形成するとき、基板をエッチングして凹部を形成するのではなく、形成しようとするパターン以外の部分にブラックマトリックス層を形成した後、ブラックマトリックス層の表面に疎水性物質をコーティングすることにより、インクジェット方式で該当部分のみにパターン物質層を滴下して印刷ロールに転写する方法である。
【0033】
まず始めに、図3Aに示すように、親水性基板100上に、形成しようとするパターン部分以外の領域にブラックマトリックス層230を形成する。すなわち、フォトリソグラフィ工程を用いてブラックマトリックス層230を形成する。
【0034】
次いで、図3Bに示すように、所定パターンのブラックマトリックス層230の表面に疎水性処理を施して疎水層260を形成し、印刷板を製造する。このとき、パターン物質が親水性を有するため、疎水層260を形成しない場合、ブラックマトリックス層230にまでパターン物質が浸透してしまう、あるいは、印刷ロールに転写するとき、パターン物質が印刷ロールに精密に転写できなくなってしまう。
【0035】
次いで、図3Cに示すように、形成しようとするパターン部分、すなわち、ブラックマトリックス層230が形成されてない部分に、微細ノズル600を用いてパターン物質を滴下する。
【0036】
次いで、図3Dに示すように、パターン物質が適当量滴下されると、図面に示してないが、印刷ロールを印刷板上に回転させ、パターン物質を印刷ロールに転写し、パターン物質が転写された印刷ロールを基板に回転させてパターンを形成する。
【0037】
上記のように、インクジェット方式でパターンを形成する場合、必要な部分のみにパターン物質を塗布するので、不要なパターン物質の消費を防止できる。
【0038】
一方、基板にブラックマトリックス層を形成せずに、形成しようとするパターンの形態でガラス基板などに凹部を形成して印刷板を形成し、凹部にインクジェット方式でパターン物質を滴下してパターンを形成することもできる。以下、これを具体的に説明する。
【0039】
図4A乃至図4Dは、本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【0040】
まず、図4Aに示すように、形成しようとするパターンの形態で凹部430が形成された印刷板400を準備する。印刷板400の材質は、ガラス、無機物質または有機物質である。前記凹部430が形成された印刷板は、上述した実施の形態1とは異なり、前記印刷板の所定部分をエッチングし、エッチングされた部分に凹部を形成することで備わる。また、前記印刷板の所定部分をエッチングし、エッチングされた部分に凹部を形成した後、上述した実施の形態1と同様に、凹部以外の部分(凸部)にブラックマトリックス層を形成し、このブラックマトリックス層の表面に疎水層を形成することで、前記凹部430が形成された印刷板を形成することもできる。
【0041】
このとき、印刷板400に備わった凹部430の底には、親水性処理が施されている。印刷板400が親水性の強い物質であれば、別途に親水性処理を施す必要はないが、印刷板400の材質がヒドロキシル系列及びカルボニル系列の有機物である場合には、酸素プラズマを用いて親水性処理を施す。
【0042】
すなわち、凹部430は、パターン物質が塗布される部分であるので、その底に親水性処理を施すことで、パターン物質が均一に塗布されるようにする。
【0043】
また、印刷板400に備わった凸部460の上部面には、疎水性処理が施されている。これは、印刷板400の材質が親水性の強い物質からなる場合、疎水性処理を施してないと、パターン物質が凸部460の上部面にも塗布される恐れがあるためである。
【0044】
したがって、印刷板400の凸部460をフッ化炭素(CF4)でプラズマ処理し、凸部460に疎水性処理を施す。すなわち、凸部460は、パターン物質が塗布されない部分であるので、その上部面に疎水性処理を施すことで、パターン物質が塗布されないようにする。
【0045】
上記のように、凹部430には親水性処理が施され、凸部460には疎水性処理が施された印刷板400の凹部430に、微細ノズル600を用いてパターン物質を塗布する。このとき、印刷板400の凹部430にパターン物質を塗布するための微細ノズル600は、1つ以上用いられる。一方、微細ノズル600は、1つだけ用いられて、各凹部430を移動しながらパターン物質を塗布してもよいが、複数個の微細ノズル600を用いることにより、工程時間が短縮される。
【0046】
一方、前記印刷板400の凹部430の深さ及びパターン物質の高さを調節する場合、前記印刷板の親水性処理または疎水性処理を省略できる。すなわち、前記印刷板400の凹部430にパターン物質を滴下するとき、凹部430内にパターン物質を完全に充填せずに、所定のギャップ、好ましくは、滴下するパターン物質の高さ以上のギャップを維持する場合、パターン物質が前記印刷板400の凸部460へとあふれる憂いがないため、前記印刷板400の親水性処理または疎水性処理を省略できる。
【0047】
ここで、凹部430のみにパターン物質を塗布するので、残留物が残る心配がなく、ブレードなどを用いて不要なパターン物質を取り除く必要がないので、材料費用及び工程時間を節減できる。
【0048】
また、印刷板400は、一度製作されると複数回用いられるため、追加工程が必要でなく、比較的複雑なパターンも形成可能である。
【0049】
次いで、図4Bに示すように、微細ノズル600を用いて凹部430に適当量のパターン物質200aが塗布されると、図4Cに示すように、印刷板400上に印刷ロール500を回転させ、印刷板400の凹部430に形成されたパターン物質200aを印刷ロール500の表面に転写することで、印刷ロール500に所定形状のパターン物質200aを形成する。
【0050】
このとき、印刷ロール500の表面には、Si系樹脂層によって構成されたブランケット550が付着される。Si系樹脂層によって構成されたブランケット550は、ある程度の弾性を有しており、印刷ロール500と印刷板400との間の摩擦及び印刷ロール500と後でパターンが転写される基板100との間の摩擦を減少する役割をする。
【0051】
次いで、図4Dに示すように、基板100上に印刷ロール500を回転させ、基板100上にパターン物質200aを転写することで、基板100上にパターンを形成する。
【0052】
以上、説明したパターン形成方法は、液晶表示素子の製造工程に適用できる。すなわち、液晶表示素子のブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層の製造工程に適用できる。
【0053】
図5A乃至図5Dは、本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【0054】
まず、図5Aに示すように、第1基板130上にブラックマトリックス層270を形成する。すなわち、図3C及び図4Aに示すように、印刷板400の凹部430に、微細ノズル600を用いてブラックマトリックス物質を形成する。次いで、上述した方法で、印刷板400上に印刷ロール500を回転させ、印刷板400の凹部430に形成されたブラックマトリックス物質を印刷ロール500の表面に転写した後、第1基板130に印刷ロール500を回転させ、第1基板130上にブラックマトリックス物質を転写することで、ブラックマトリックス層270を形成する。
【0055】
また、同じ方法で、印刷板400の凹部430に、微細ノズル600を用いてR、G、Bカラーフィルタ物質を形成し、図5Bに示すように、ブラックマトリックス層270が形成された第1基板130の該当部分に、カラーフィルタ層280をそれぞれ形成する。
【0056】
その後、図5Cに示すように、薄膜トランジスタアレイ基板である第2基板160を準備する。
【0057】
この第2基板160を準備するための工程は、図示してないが、第2基板上に互いに縦横に交差して画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線を形成する工程と、ゲート配線とデータ配線との交差領域に薄膜トランジスタを形成する工程と、薄膜トランジスタを含む第2基板の全面に保護膜を形成する工程と、薄膜トランジスタのドレイン電極に接続される画素電極を保護膜の上部に形成する工程とを含んでいる。
【0058】
次いで、図5Dに示すように、第1基板130と第2基板160とを合着し、第1基板130及び第2基板160の間に液晶層700を形成する。
【0059】
このとき、液晶層700の形成工程では、第1基板130及び第2基板160のうちいずれか1つの基板に注入口のないシール材を形成し、第1基板130及び第2基板160のうちいずれか1つの基板に適当量の液晶を滴下した後、第1基板130及び第2基板160を合着する。
【0060】
また、液晶層700の形成工程では、第1基板130及び第2基板160のうちいずれか1つの基板に注入口が備わったシール材を形成し、第1基板130及び第2基板160を合着した後、注入口を通して、毛管現象及び圧力差を用いて液晶を注入することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1A】一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図1B】一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図1C】一般的なフォトリソグラフィ工程によるパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図2A】従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法を示した断面図である。
【図2B】従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法を示した断面図である。
【図2C】従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法を示した断面図である。
【図2D】従来の印刷ロールを用いたパターン形成方法を示した断面図である。
【図3A】本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図3B】本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図3C】本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図3D】本発明の実施の形態1に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図4A】本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図4B】本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図4C】本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図4D】本発明の実施の形態2に係るパターン形成方法を概略的に示した断面図である。
【図5A】本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5B】本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5C】本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5D】本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子用基板の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【符号の説明】
【0062】
100 基板、130 第1基板、160 第2基板、200a パターン物質、230 ブラックマトリックス層、260 疎水層、270 ブラックマトリックス層、280 カラーフィルタ層、350 ブレード、400 印刷板、430 凹部、460 凸部、500 印刷ロール、550 ブランケット、600 微細ノズル、700 液晶層。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階と、
前記印刷板の前記凹部にパターン物質を滴下する段階と、
前記印刷板上に印刷ロールを回転させ、前記印刷板の前記凹部に形成された前記パターン物質を印刷ロールに転写する段階と、
基板上に前記印刷ロールを回転させ、前記基板上に前記パターン物質を転写する段階と
を備えて構成されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項2】
前記印刷板の前記凹部には、親水性処理が施されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項3】
前記印刷板の前記凸部には、疎水性処理が施されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項4】
前記印刷板の凹部にパターン物質を滴下する段階は、前記凹部内にパターン物質を完全に充填せずに、所定のギャップを維持しながらパターン物質を滴下することを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項5】
前記所定のギャップは、前記滴下するパターン物質の高さ以上であることを特徴とする請求項4に記載のパターン形成方法。
【請求項6】
前記印刷板の凹部にパターン物質を滴下する段階には、少なくとも1つの微細ノズルが用いられることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項7】
前記印刷ロールの表面には、ブランケットが付着されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項8】
前記凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階は、
前記凸部に該当する基板にブラックマトリックス層を形成する段階と、
前記ブラックマトリックス層の表面に疎水層を形成する段階と
を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項9】
前記基板は、親水性基板であることを特徴とする請求項8に記載のパターン形成方法。
【請求項10】
前記凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階は、
前記凹部に該当する基板をエッチングする段階を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項11】
前記凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階は、
前記凸部に該当する基板にブラックマトリックス層を形成する段階と、
前記ブラックマトリックス層の表面に疎水層を形成する段階とをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項10に記載のパターン形成方法。
【請求項12】
凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階と、
前記印刷板の前記凹部にパターン物質を滴下する段階と、
印刷板上に印刷ロールを回転させ、前記印刷板の前記凹部に形成された前記パターン物質を前記印刷ロールに転写する段階と、
基板上に前記印刷ロールを回転させ、前記基板上に前記パターン物質を転写してパターン物質層を形成する段階と
を含んで構成されることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項13】
前記パターン物質は、ブラックマトリックスまたはカラーフィルタであることを特徴とする請求項12に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項1】
凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階と、
前記印刷板の前記凹部にパターン物質を滴下する段階と、
前記印刷板上に印刷ロールを回転させ、前記印刷板の前記凹部に形成された前記パターン物質を印刷ロールに転写する段階と、
基板上に前記印刷ロールを回転させ、前記基板上に前記パターン物質を転写する段階と
を備えて構成されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項2】
前記印刷板の前記凹部には、親水性処理が施されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項3】
前記印刷板の前記凸部には、疎水性処理が施されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項4】
前記印刷板の凹部にパターン物質を滴下する段階は、前記凹部内にパターン物質を完全に充填せずに、所定のギャップを維持しながらパターン物質を滴下することを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項5】
前記所定のギャップは、前記滴下するパターン物質の高さ以上であることを特徴とする請求項4に記載のパターン形成方法。
【請求項6】
前記印刷板の凹部にパターン物質を滴下する段階には、少なくとも1つの微細ノズルが用いられることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項7】
前記印刷ロールの表面には、ブランケットが付着されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項8】
前記凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階は、
前記凸部に該当する基板にブラックマトリックス層を形成する段階と、
前記ブラックマトリックス層の表面に疎水層を形成する段階と
を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項9】
前記基板は、親水性基板であることを特徴とする請求項8に記載のパターン形成方法。
【請求項10】
前記凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階は、
前記凹部に該当する基板をエッチングする段階を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項11】
前記凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階は、
前記凸部に該当する基板にブラックマトリックス層を形成する段階と、
前記ブラックマトリックス層の表面に疎水層を形成する段階とをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項10に記載のパターン形成方法。
【請求項12】
凹部及び凸部を備えた印刷板を準備する段階と、
前記印刷板の前記凹部にパターン物質を滴下する段階と、
印刷板上に印刷ロールを回転させ、前記印刷板の前記凹部に形成された前記パターン物質を前記印刷ロールに転写する段階と、
基板上に前記印刷ロールを回転させ、前記基板上に前記パターン物質を転写してパターン物質層を形成する段階と
を含んで構成されることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項13】
前記パターン物質は、ブラックマトリックスまたはカラーフィルタであることを特徴とする請求項12に記載の液晶表示素子の製造方法。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【公開番号】特開2007−182053(P2007−182053A)
【公開日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−176766(P2006−176766)
【出願日】平成18年6月27日(2006.6.27)
【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19年7月19日(2007.7.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年6月27日(2006.6.27)
【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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