液晶表示素子用印刷装置及びこれを用いたパターン形成方法
【課題】印刷ロールの表面に付着されたブランケットの変形を最小化できる液晶表示素子の製造用印刷装置及びこれを用いたパターン形成方法を提供する。
【解決手段】レール600と;前記レール600上に位置した印刷板500及び基板100と;前記印刷板500を経由して前記基板100にパターンを転写する印刷ロール300と;前記印刷ロール300にパターン物質200を転写するためのコーティングロール350と;前記コーティングロール350にパターン物質200を塗布するための印刷ノズル800と;を含んで印刷装置を構成する。
【解決手段】レール600と;前記レール600上に位置した印刷板500及び基板100と;前記印刷板500を経由して前記基板100にパターンを転写する印刷ロール300と;前記印刷ロール300にパターン物質200を転写するためのコーティングロール350と;前記コーティングロール350にパターン物質200を塗布するための印刷ノズル800と;を含んで印刷装置を構成する。
【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、液晶表示素子を製造するための印刷装置及びこれを用いた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センチメートル(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、動作電圧が低くて消費電力が少なく、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】
前記液晶表示素子は、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】
前記下部基板上には、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、前記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、前記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、前記上部基板上には、前記ゲート配線、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、前記遮光層上には、カラーフィルタ層が形成され、前記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、前記感光膜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、現像工程によって前記感光膜21をパターニングし、前記パターニングされた感光膜21をマスクとして用いて前記パターン物質層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ことから、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、長い工程時間が要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2C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、表面にブランケット32が付着された印刷ロール30を準備する。その後、印刷ノズル40を用いて、前記印刷ロール30の表面にパターン物質20を塗布する。
【0017】
次いで、図2Bに示すように、所定形状の凹部及び凸部が備わった印刷板50上に前記印刷ロール30を回転させ、前記印刷板50の凸部55に一部のパターン物質20bを転写し、残存するパターン物質20aによって、印刷ロール30に所定形状のパターンを形成する。
【0018】
前記印刷ロール30の表面に付着されたブランケット32は、ある程度の弾性を有する樹脂からなり、前記印刷ロール30に塗布された前記パターン物質20を前記印刷板50に転写するとき、前記印刷ロール30と前記印刷板50との間の摩擦を減少する役割をする。
【0019】
次いで、図2Cに示すように、基板10上に前記印刷ロール30を回転させ、前記基板10上に前記印刷ロール30に残存するパターン物質20aを転写し、基板10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、製造原価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、印刷ノズルを用いて、ブランケットが付着された印刷ロールにパターン物質を直接塗布するため、前記パターン物質に含まれた溶剤が前記ブランケットに吸収されることで、前記ブランケットに膨潤及び変形が発生するという問題があった。
【0022】
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、印刷ロールの表面に付着されたブランケットの変形を最小化できる液晶表示素子の製造用印刷装置及びこれを用いたパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0023】
上記目的を達成するための本発明に係る印刷装置は、レールと;前記レール上に位置した印刷板及び基板と;前記印刷板を経由して前記基板にパターンを転写する印刷ロールと;前記印刷ロールにパターン物質を転写するためのコーティングロールと;前記コーティングロールにパターン物質を塗布するための印刷ノズルと;を含んで構成されることを特徴とする。
【0024】
ここで、前記コーティングロールを洗浄するための洗浄ノズルをさらに含むことを特徴とする。
【0025】
前記印刷板を洗浄するための洗浄機をさらに含むことを特徴とする。
【0026】
前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止するために、印刷ノズルバスをさらに含むことを特徴とする。
【0027】
また、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、印刷ノズルを用いてコーティングロールにパターン物質を塗布する段階と;前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と;所定形状の凸部が形成された印刷板上に前記印刷ロールを回転させ、前記印刷板の凸部に一部のパターン物質を転写する段階と;基板上に前記印刷ロールを回転させ、残存するパターン物質を前記基板に転写する段階と;を含んで構成されることを特徴とする。
【0028】
ここで、前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階において、前記コーティングロールに塗布されたパターン物質のうち一部分は、印刷ロールに転写しないことを特徴とする。
【0029】
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階後、前記印刷ノズルを印刷ノズルバスに移動する段階をさらに含むことを特徴とする。
【0030】
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を前記印刷ロールに転写する段階後、前記コーティングロールを洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする。
【0031】
前記基板上に、前記印刷ロールに残存するパターン物質を転写する段階後、前記印刷板を洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする。
【0032】
また、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、前記第1基板及び第2基板を準備する工程と、前記第1基板上にパターンを形成する工程と、前記第1基板と第2基板との間に液晶層を形成する工程とからなり、このとき、前記第1基板上にパターンを形成する工程は、印刷ノズルを用いてコーティングロールにパターン物質を塗布する段階と、前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と、所定形状の突出部が形成された印刷板上に前記印刷ロールを回転させ、前記印刷板の突出部に一部のパターン物質を転写する段階と、前記第1基板上に前記印刷ロールを回転させ、残存するパターン物質を前記第1基板に転写する段階と、を含んで構成されることを特徴とする。
【0033】
ここで、前記パターン物質は、ブラックマトリックス物質またはカラーフィルタ物質である。
【発明の効果】
【0034】
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、コーティングロールにパターン物質を塗布するとき、パターン物質に含まれた溶剤が直ちに蒸発するため、印刷ロールの表面に付着されたブランケットが溶剤によって影響を受けることはない。その結果、前記ブランケットを頻繁に取り替える必要がないため、製造原価を節減できるという効果がある。
【0035】
また、印刷ノズルを用いて直ちに印刷ロールにパターン物質を塗布する場合に比べて、コーティングロールを用いる場合には、パターン物質の膜均一度を向上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】
【0036】
以下、本発明に係る印刷装置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形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【0037】
図3は、本発明の実施形態に係る印刷装置を概略的に示した断面図である。
【0038】
本発明の実施形態に係る印刷装置は、図3に示すように、印刷板及び基板を移動するためのレール600と、前記レール600上に位置した印刷板500及び基板100と、前記レール600を通して、前記印刷板500を経由して前記基板100にパターンを転写する印刷ロール300と、前記印刷ロール300にパターン物質200を転写するためのコーティングロール350と、前記コーティングロール350にパターン物質200を塗布するための印刷ノズル800と、を含んで構成される。
【0039】
このとき、前記印刷ロール300は、その表面にSi系樹脂層からなるブランケット320が付着される。前記ブランケット320は、Si系樹脂層からなるので、ある程度の弾性を有しており、前記印刷ロール300が印刷板500にパターン物質を転写するとき、または、前記印刷ロール300が基板100にパターン物質を転写するとき、前記印刷ロール300と印刷板500及び前記印刷ロール300と基板100との間の摩擦を減少する役割をする。
【0040】
従来は、前記印刷ロール300にパターン物質200を直接塗布するため、前記パターン物質200に含まれた溶剤が前記ブランケット320に吸収されることで、ブランケット320に膨潤及び変形が発生した。
【0041】
一方、本発明の構成によると、前記コーティングロール350にはブランケット320が付着されておらず、前記パターン物質200がコーティングロール350に塗布されるので、前記パターン物質200が前記コーティングロール350に塗布されると、直ちに溶剤が蒸発することになり、前記コーティングロール350から前記印刷ロール300にパターン物質200を転写する場合、前記印刷ロール300のブランケット320が前記溶剤によって影響を受けることはない。前記コーティングロール350は、非吸湿性物質からなる。また、前記コーティングロール350は、金属、プラスチックまたはガラスからなる。
【0042】
また、前記コーティングロール350を用いて印刷ロール300にパターン物質200を塗布するとき、前記コーティングロール350が前記印刷ロール300に所定の圧力を与えるので、前記印刷ノズル800を用いて直ちに印刷ロール300にパターン物質200を塗布する場合に比べると、前記パターン物質200の膜均一度を向上できる。
【0043】
また、本発明に係る印刷装置は、洗浄ノズル850、洗浄機700及び印刷ノズルバス900をさらに含む。
【0044】
前記洗浄ノズル850は、前記コーティングロール350が印刷ロール300にパターン物質200を転写した後、前記コーティングロール350に残存するパターン物質20を取り除くために備わる。前記洗浄ノズル850は、シンナー、アセトンなどの乾燥の速い物質を吐出することで、圧力及び化学的相互作用によってコーティングロール350を洗浄する。
【0045】
前記洗浄機700は、印刷板500を洗浄するために備える。すなわち、一回のパターン工程を行った後、前記印刷板500の凸部に残ったパターン物質を取り除くべきである。このため、前記前記洗浄機700を用いて、前記印刷板500に残ったパターン物質を取り除く。
【0046】
前記洗浄機700は、前記レール600上に位置し、洗浄時、印刷板500上に移動して洗浄工程を行う。また、前記洗浄機700は、洗浄液噴射装置及びエアーナイフなどの乾燥装置を備えており、これらを通して洗浄及び乾燥工程を行う。
【0047】
前記印刷ノズルバス900は、図6から分かるように、前記印刷ノズル800内部のパターン物質200が硬化することを防止するために、その内部に溶剤920を含んでいる。前記印刷ノズルバス900の内部に含まれた溶剤920の蒸発によって発生する水蒸気は、前記印刷ノズル800内部のパターン物質200が硬化することを防止する。
【0048】
また、前記印刷ノズルバス900は、図6から分かるように、前記印刷ノズル800を洗浄するためのスプレー910を含んでいる。前記スプレー910を通してシンナーまたはアセトンなどを噴射することで、前記印刷ノズル800を洗浄する。
【0049】
以下、本発明に係る印刷装置を用いたパターン形成方法を説明する。
【0050】
図4A乃至図4Dは、本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した断面図である。
【0051】
まず、図4Aに示すように、前記印刷ノズル800を用いて、前記コーティングロール350にパターン物質200を塗布する。
【0052】
次いで、図4Bに示すように、前記コーティングロール350に塗布されたパターン物質200を、ブランケット320が付着された印刷ロール300に転写する。
【0053】
前記コーティングロール350にパターン物質200を塗布するとき、前記パターン物質200に含まれた溶剤が直ちに蒸発するため、前記コーティングロール350から前記印刷ロール300にパターン物質200を転写する場合、前記印刷ロール300の表面に付着されたブランケット320に膨潤または変形が発生しない。
【0054】
図4Bにおいては、前記印刷ロール300が前記コーティングロール350に移動してパターン物質200を転写しているが、その反対に、前記コーティングロール350が前記印刷ロール300に移動してパターン物質200を転写することもできる。
【0055】
前記コーティングロール350に塗布されたパターン物質200を前記印刷ロール300に転写するとき、コーティングの品質を高めるために、コーティングロール350に塗布されたパターン物質200のうち一部は転写しないこともある。これは、前記コーティングロール350に塗布されたパターン物質200を全て印刷ロール300に転写する場合、前記印刷ロール300に転写されたパターン物質200の膜均一度が低下しうるためである。
【0056】
次いで、図4Cに示すように、所定形状の凹部及び凸部が形成された印刷板500上に前記印刷ロール300を回転させ、前記印刷板500の凸部に一部のパターン物質200bを転写し、残存するパターン物質200aによって、印刷ロール300に所定形状のパターンを形成する。
【0057】
このとき、前記印刷ノズル800は、その内部に含まれたパターン物質200の硬化及び不純物の流入を防ぐために、前記印刷ノズルバス900に移動する。前記印刷ノズルバス900は、図6から分かるように、スプレー910を用いて前記印刷ノズル800を洗浄するとともに、溶剤920の蒸発によって発生した水蒸気を用いて印刷ノズル800内部のパターン物質200の硬化を防止する。
【0058】
また、前記洗浄ノズル850は、前記コーティングロール350上に移動し、一部の転写されてないパターン物質を洗浄する。
【0059】
次いで、図4Dに示すように、基板100上に前記印刷ロール300を回転させ、前記基板100上にパターンを形成する。このようにパターンが形成された後、前記洗浄機700は、前記印刷板500に移動して前記印刷板500を洗浄する。
【0060】
上記の過程を繰り返して基板にパターンを形成する。
【0061】
以下、上述したパターン形成方法を液晶表示素子の製造方法に適用した場合を説明する。
【0062】
図5A乃至図5Dは、本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【0063】
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210を形成する。すなわち、図4A〜図4Dに示すように、前記印刷ノズル800を用いて前記コーティングロール350にブラックマトリックス物質を塗布し、前記コーティングロール350に塗布されたブラックマトリックス物質を、ブランケット320が付着された印刷ロール300に転写する。次いで、所定形状の凹部及び凸部が形成された印刷板500上に前記印刷ロール300を回転させ、前記印刷板500の凸部に一部のブラックマトリックス物質を転写し、残存するブラックマトリックス物質によって印刷ロール300に所定形状のパターンを形成する。
【0064】
その後、基板130上に前記印刷ロール300を回転させ、前記基板130上にブラックマトリックス層210を形成する。
【0065】
次いで、同じ方法で、前記コーティングロール350にR、G、Bカラーフィルタ物質を塗布し、図5Bに示すように、前記ブラックマトリックス層210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230をそれぞれ形成する。
【0066】
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。
【0067】
前記第2基板は、図示してないが、上述したパターン形成方法の実施形態に係る工程を行い、前記第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と、前記ゲート配線とデータ配線との交差領域に形成される薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを含む第1基板上に形成される保護膜と、前記保護膜の上部に形成され、前記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と、を含んで構成される。
【0068】
次いで、図5Dに示すように、前記第1基板130と第2基板160とを合着し、前記第1及び第2基板130,160の間に液晶層250を形成する。
【0069】
このとき、前記液晶層250の形成工程では、前記第1基板130及び第2基板160のうちいずれか一つの基板に注入口のないシール材を形成し、前記第1基板130及び第2基板160のうちいずれか一つの基板に適当量の液晶を滴下した後、前記二つの基板130,160を合着する。
【0070】
また、前記液晶層250の形成工程では、第1基板130及び第2基板160のうちいずれか一つの基板に注入口が備わったシール材を形成し、前記両基板130,160を合着した後、前記注入口を通して、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】
【0071】
【図1A】一般的なフォトリソグラフィ工程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を概略的に示した断面図である。
【図2A】従来の印刷ロール及び印刷板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。
【図2B】従来の印刷ロール及び印刷板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。
【図2C】従来の印刷ロール及び印刷板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。
【図3】本発明の実施形態に係る印刷装置を概略的に示した断面図である。
【図4A】本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した工程断面図である。
【図4B】本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した工程断面図である。
【図4C】本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した工程断面図である。
【図4D】本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5A】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5B】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5C】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5D】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係るコーティングノズルバスを概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
【0072】
100 基板
300 印刷ロール
320 ブランケット
350 コーティングロール
500 印刷板
600 移動レール
700 洗浄機
800 印刷ノズル
850 洗浄ノズル
900 印刷ノズルバス
【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、液晶表示素子を製造するための印刷装置及びこれを用いた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センチメートル(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、動作電圧が低くて消費電力が少なく、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】
前記液晶表示素子は、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】
前記下部基板上には、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、前記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、前記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、前記上部基板上には、前記ゲート配線、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、前記遮光層上には、カラーフィルタ層が形成され、前記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、前記感光膜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、現像工程によって前記感光膜21をパターニングし、前記パターニングされた感光膜21をマスクとして用いて前記パターン物質層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ことから、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、長い工程時間が要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2C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、表面にブランケット32が付着された印刷ロール30を準備する。その後、印刷ノズル40を用いて、前記印刷ロール30の表面にパターン物質20を塗布する。
【0017】
次いで、図2Bに示すように、所定形状の凹部及び凸部が備わった印刷板50上に前記印刷ロール30を回転させ、前記印刷板50の凸部55に一部のパターン物質20bを転写し、残存するパターン物質20aによって、印刷ロール30に所定形状のパターンを形成する。
【0018】
前記印刷ロール30の表面に付着されたブランケット32は、ある程度の弾性を有する樹脂からなり、前記印刷ロール30に塗布された前記パターン物質20を前記印刷板50に転写するとき、前記印刷ロール30と前記印刷板50との間の摩擦を減少する役割をする。
【0019】
次いで、図2Cに示すように、基板10上に前記印刷ロール30を回転させ、前記基板10上に前記印刷ロール30に残存するパターン物質20aを転写し、基板10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、製造原価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、印刷ノズルを用いて、ブランケットが付着された印刷ロールにパターン物質を直接塗布するため、前記パターン物質に含まれた溶剤が前記ブランケットに吸収されることで、前記ブランケットに膨潤及び変形が発生するという問題があった。
【0022】
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、印刷ロールの表面に付着されたブランケットの変形を最小化できる液晶表示素子の製造用印刷装置及びこれを用いたパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0023】
上記目的を達成するための本発明に係る印刷装置は、レールと;前記レール上に位置した印刷板及び基板と;前記印刷板を経由して前記基板にパターンを転写する印刷ロールと;前記印刷ロールにパターン物質を転写するためのコーティングロールと;前記コーティングロールにパターン物質を塗布するための印刷ノズルと;を含んで構成されることを特徴とする。
【0024】
ここで、前記コーティングロールを洗浄するための洗浄ノズルをさらに含むことを特徴とする。
【0025】
前記印刷板を洗浄するための洗浄機をさらに含むことを特徴とする。
【0026】
前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止するために、印刷ノズルバスをさらに含むことを特徴とする。
【0027】
また、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、印刷ノズルを用いてコーティングロールにパターン物質を塗布する段階と;前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と;所定形状の凸部が形成された印刷板上に前記印刷ロールを回転させ、前記印刷板の凸部に一部のパターン物質を転写する段階と;基板上に前記印刷ロールを回転させ、残存するパターン物質を前記基板に転写する段階と;を含んで構成されることを特徴とする。
【0028】
ここで、前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階において、前記コーティングロールに塗布されたパターン物質のうち一部分は、印刷ロールに転写しないことを特徴とする。
【0029】
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階後、前記印刷ノズルを印刷ノズルバスに移動する段階をさらに含むことを特徴とする。
【0030】
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を前記印刷ロールに転写する段階後、前記コーティングロールを洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする。
【0031】
前記基板上に、前記印刷ロールに残存するパターン物質を転写する段階後、前記印刷板を洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする。
【0032】
また、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、前記第1基板及び第2基板を準備する工程と、前記第1基板上にパターンを形成する工程と、前記第1基板と第2基板との間に液晶層を形成する工程とからなり、このとき、前記第1基板上にパターンを形成する工程は、印刷ノズルを用いてコーティングロールにパターン物質を塗布する段階と、前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と、所定形状の突出部が形成された印刷板上に前記印刷ロールを回転させ、前記印刷板の突出部に一部のパターン物質を転写する段階と、前記第1基板上に前記印刷ロールを回転させ、残存するパターン物質を前記第1基板に転写する段階と、を含んで構成されることを特徴とする。
【0033】
ここで、前記パターン物質は、ブラックマトリックス物質またはカラーフィルタ物質である。
【発明の効果】
【0034】
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、コーティングロールにパターン物質を塗布するとき、パターン物質に含まれた溶剤が直ちに蒸発するため、印刷ロールの表面に付着されたブランケットが溶剤によって影響を受けることはない。その結果、前記ブランケットを頻繁に取り替える必要がないため、製造原価を節減できるという効果がある。
【0035】
また、印刷ノズルを用いて直ちに印刷ロールにパターン物質を塗布する場合に比べて、コーティングロールを用いる場合には、パターン物質の膜均一度を向上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】
【0036】
以下、本発明に係る印刷装置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形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【0037】
図3は、本発明の実施形態に係る印刷装置を概略的に示した断面図である。
【0038】
本発明の実施形態に係る印刷装置は、図3に示すように、印刷板及び基板を移動するためのレール600と、前記レール600上に位置した印刷板500及び基板100と、前記レール600を通して、前記印刷板500を経由して前記基板100にパターンを転写する印刷ロール300と、前記印刷ロール300にパターン物質200を転写するためのコーティングロール350と、前記コーティングロール350にパターン物質200を塗布するための印刷ノズル800と、を含んで構成される。
【0039】
このとき、前記印刷ロール300は、その表面にSi系樹脂層からなるブランケット320が付着される。前記ブランケット320は、Si系樹脂層からなるので、ある程度の弾性を有しており、前記印刷ロール300が印刷板500にパターン物質を転写するとき、または、前記印刷ロール300が基板100にパターン物質を転写するとき、前記印刷ロール300と印刷板500及び前記印刷ロール300と基板100との間の摩擦を減少する役割をする。
【0040】
従来は、前記印刷ロール300にパターン物質200を直接塗布するため、前記パターン物質200に含まれた溶剤が前記ブランケット320に吸収されることで、ブランケット320に膨潤及び変形が発生した。
【0041】
一方、本発明の構成によると、前記コーティングロール350にはブランケット320が付着されておらず、前記パターン物質200がコーティングロール350に塗布されるので、前記パターン物質200が前記コーティングロール350に塗布されると、直ちに溶剤が蒸発することになり、前記コーティングロール350から前記印刷ロール300にパターン物質200を転写する場合、前記印刷ロール300のブランケット320が前記溶剤によって影響を受けることはない。前記コーティングロール350は、非吸湿性物質からなる。また、前記コーティングロール350は、金属、プラスチックまたはガラスからなる。
【0042】
また、前記コーティングロール350を用いて印刷ロール300にパターン物質200を塗布するとき、前記コーティングロール350が前記印刷ロール300に所定の圧力を与えるので、前記印刷ノズル800を用いて直ちに印刷ロール300にパターン物質200を塗布する場合に比べると、前記パターン物質200の膜均一度を向上できる。
【0043】
また、本発明に係る印刷装置は、洗浄ノズル850、洗浄機700及び印刷ノズルバス900をさらに含む。
【0044】
前記洗浄ノズル850は、前記コーティングロール350が印刷ロール300にパターン物質200を転写した後、前記コーティングロール350に残存するパターン物質20を取り除くために備わる。前記洗浄ノズル850は、シンナー、アセトンなどの乾燥の速い物質を吐出することで、圧力及び化学的相互作用によってコーティングロール350を洗浄する。
【0045】
前記洗浄機700は、印刷板500を洗浄するために備える。すなわち、一回のパターン工程を行った後、前記印刷板500の凸部に残ったパターン物質を取り除くべきである。このため、前記前記洗浄機700を用いて、前記印刷板500に残ったパターン物質を取り除く。
【0046】
前記洗浄機700は、前記レール600上に位置し、洗浄時、印刷板500上に移動して洗浄工程を行う。また、前記洗浄機700は、洗浄液噴射装置及びエアーナイフなどの乾燥装置を備えており、これらを通して洗浄及び乾燥工程を行う。
【0047】
前記印刷ノズルバス900は、図6から分かるように、前記印刷ノズル800内部のパターン物質200が硬化することを防止するために、その内部に溶剤920を含んでいる。前記印刷ノズルバス900の内部に含まれた溶剤920の蒸発によって発生する水蒸気は、前記印刷ノズル800内部のパターン物質200が硬化することを防止する。
【0048】
また、前記印刷ノズルバス900は、図6から分かるように、前記印刷ノズル800を洗浄するためのスプレー910を含んでいる。前記スプレー910を通してシンナーまたはアセトンなどを噴射することで、前記印刷ノズル800を洗浄する。
【0049】
以下、本発明に係る印刷装置を用いたパターン形成方法を説明する。
【0050】
図4A乃至図4Dは、本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した断面図である。
【0051】
まず、図4Aに示すように、前記印刷ノズル800を用いて、前記コーティングロール350にパターン物質200を塗布する。
【0052】
次いで、図4Bに示すように、前記コーティングロール350に塗布されたパターン物質200を、ブランケット320が付着された印刷ロール300に転写する。
【0053】
前記コーティングロール350にパターン物質200を塗布するとき、前記パターン物質200に含まれた溶剤が直ちに蒸発するため、前記コーティングロール350から前記印刷ロール300にパターン物質200を転写する場合、前記印刷ロール300の表面に付着されたブランケット320に膨潤または変形が発生しない。
【0054】
図4Bにおいては、前記印刷ロール300が前記コーティングロール350に移動してパターン物質200を転写しているが、その反対に、前記コーティングロール350が前記印刷ロール300に移動してパターン物質200を転写することもできる。
【0055】
前記コーティングロール350に塗布されたパターン物質200を前記印刷ロール300に転写するとき、コーティングの品質を高めるために、コーティングロール350に塗布されたパターン物質200のうち一部は転写しないこともある。これは、前記コーティングロール350に塗布されたパターン物質200を全て印刷ロール300に転写する場合、前記印刷ロール300に転写されたパターン物質200の膜均一度が低下しうるためである。
【0056】
次いで、図4Cに示すように、所定形状の凹部及び凸部が形成された印刷板500上に前記印刷ロール300を回転させ、前記印刷板500の凸部に一部のパターン物質200bを転写し、残存するパターン物質200aによって、印刷ロール300に所定形状のパターンを形成する。
【0057】
このとき、前記印刷ノズル800は、その内部に含まれたパターン物質200の硬化及び不純物の流入を防ぐために、前記印刷ノズルバス900に移動する。前記印刷ノズルバス900は、図6から分かるように、スプレー910を用いて前記印刷ノズル800を洗浄するとともに、溶剤920の蒸発によって発生した水蒸気を用いて印刷ノズル800内部のパターン物質200の硬化を防止する。
【0058】
また、前記洗浄ノズル850は、前記コーティングロール350上に移動し、一部の転写されてないパターン物質を洗浄する。
【0059】
次いで、図4Dに示すように、基板100上に前記印刷ロール300を回転させ、前記基板100上にパターンを形成する。このようにパターンが形成された後、前記洗浄機700は、前記印刷板500に移動して前記印刷板500を洗浄する。
【0060】
上記の過程を繰り返して基板にパターンを形成する。
【0061】
以下、上述したパターン形成方法を液晶表示素子の製造方法に適用した場合を説明する。
【0062】
図5A乃至図5Dは、本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【0063】
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210を形成する。すなわち、図4A〜図4Dに示すように、前記印刷ノズル800を用いて前記コーティングロール350にブラックマトリックス物質を塗布し、前記コーティングロール350に塗布されたブラックマトリックス物質を、ブランケット320が付着された印刷ロール300に転写する。次いで、所定形状の凹部及び凸部が形成された印刷板500上に前記印刷ロール300を回転させ、前記印刷板500の凸部に一部のブラックマトリックス物質を転写し、残存するブラックマトリックス物質によって印刷ロール300に所定形状のパターンを形成する。
【0064】
その後、基板130上に前記印刷ロール300を回転させ、前記基板130上にブラックマトリックス層210を形成する。
【0065】
次いで、同じ方法で、前記コーティングロール350にR、G、Bカラーフィルタ物質を塗布し、図5Bに示すように、前記ブラックマトリックス層210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230をそれぞれ形成する。
【0066】
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。
【0067】
前記第2基板は、図示してないが、上述したパターン形成方法の実施形態に係る工程を行い、前記第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と、前記ゲート配線とデータ配線との交差領域に形成される薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを含む第1基板上に形成される保護膜と、前記保護膜の上部に形成され、前記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と、を含んで構成される。
【0068】
次いで、図5Dに示すように、前記第1基板130と第2基板160とを合着し、前記第1及び第2基板130,160の間に液晶層250を形成する。
【0069】
このとき、前記液晶層250の形成工程では、前記第1基板130及び第2基板160のうちいずれか一つの基板に注入口のないシール材を形成し、前記第1基板130及び第2基板160のうちいずれか一つの基板に適当量の液晶を滴下した後、前記二つの基板130,160を合着する。
【0070】
また、前記液晶層250の形成工程では、第1基板130及び第2基板160のうちいずれか一つの基板に注入口が備わったシール材を形成し、前記両基板130,160を合着した後、前記注入口を通して、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】
【0071】
【図1A】一般的なフォトリソグラフィ工程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を概略的に示した断面図である。
【図2A】従来の印刷ロール及び印刷板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。
【図2B】従来の印刷ロール及び印刷板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。
【図2C】従来の印刷ロール及び印刷板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。
【図3】本発明の実施形態に係る印刷装置を概略的に示した断面図である。
【図4A】本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した工程断面図である。
【図4B】本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した工程断面図である。
【図4C】本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した工程断面図である。
【図4D】本発明の実施形態に係る印刷装置を用いてパターンを形成する方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5A】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5B】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5C】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図5D】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法を概略的に示した工程断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係るコーティングノズルバスを概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
【0072】
100 基板
300 印刷ロール
320 ブランケット
350 コーティングロール
500 印刷板
600 移動レール
700 洗浄機
800 印刷ノズル
850 洗浄ノズル
900 印刷ノズルバス
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レールと;
前記レール上に位置した印刷板及び基板と;
前記印刷板を経由して前記基板にパターンを転写する印刷ロールと;
前記印刷ロールにパターン物質を転写するためのコーティングロールと;
前記コーティングロールにパターン物質を塗布するための印刷ノズルと;を含んで構成されることを特徴とする印刷装置。
【請求項2】
前記コーティングロールが前記印刷ロールに向かって移動するか、または、前記印刷ロールが前記コーティングロールに向かって移動することを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項3】
前記コーティングロールは、金属、プラスチックまたはガラスからなることを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項4】
前記コーティングロールが前記印刷ロールに向かって移動するか、または、前記印刷ロールが前記コーティングロールに向かって移動することを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項5】
前記コーティングロールを洗浄するための洗浄ノズルをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項6】
前記印刷板を洗浄するための洗浄機をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項7】
前記印刷ノズルを洗浄しかつ前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止するために、印刷ノズルバスをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項8】
前記印刷ノズルバスには、前記印刷ノズルを洗浄するためのスプレーが備わることを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項9】
前記印刷ノズルバスには、前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止するための溶剤が収容されることを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項10】
前記印刷ロールは、その表面にブランケットが備わることを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項11】
前記ブランケットは、Si系樹脂層によって構成されることを特徴とする請求項10に記載の印刷装置。
【請求項12】
印刷ノズルを用いてコーティングロールにパターン物質を塗布する段階と;
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と;
所定形状の凸部が形成された印刷板上に前記印刷ロールを回転させ、前記印刷板の凸部に一部のパターン物質を転写する段階と;
基板上に前記印刷ロールを回転させ、残存するパターン物質を前記基板に転写する段階と;を含んで構成されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項13】
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階において、前記コーティングロールに塗布されたパターン物質のうち一部分は、印刷ロールに転写しないことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項14】
前記印刷ノズルを洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項15】
前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項16】
前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止する段階は、印刷ノズルバス内に収容された溶剤の蒸発によって発生した水蒸気を用いることを特徴とする請求項15に記載のパターン形成方法。
【請求項17】
前記コーティングロールを洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項18】
前記印刷板を洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項19】
前記第1基板及び第2基板を準備する工程と、
前記第1基板上にパターンを形成する工程と、
前記第1基板と第2基板との間に液晶層を形成する工程とからなり、
このとき、前記第1基板上にパターンを形成する工程は、
印刷ノズルを用いてコーティングロールにパターン物質を塗布する段階と、
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と、
所定形状の突出部が形成された印刷板上に前記印刷ロールを回転させ、前記印刷板の突出部に一部のパターン物質を転写する段階と、
前記第1基板上に前記印刷ロールを回転させ、残存するパターン物質を前記第1基板に転写する段階と、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20】
前記パターン物質は、ブラックマトリックス物質またはカラーフィルタ物質であることを特徴とする請求項19に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項1】
レールと;
前記レール上に位置した印刷板及び基板と;
前記印刷板を経由して前記基板にパターンを転写する印刷ロールと;
前記印刷ロールにパターン物質を転写するためのコーティングロールと;
前記コーティングロールにパターン物質を塗布するための印刷ノズルと;を含んで構成されることを特徴とする印刷装置。
【請求項2】
前記コーティングロールが前記印刷ロールに向かって移動するか、または、前記印刷ロールが前記コーティングロールに向かって移動することを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項3】
前記コーティングロールは、金属、プラスチックまたはガラスからなることを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項4】
前記コーティングロールが前記印刷ロールに向かって移動するか、または、前記印刷ロールが前記コーティングロールに向かって移動することを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項5】
前記コーティングロールを洗浄するための洗浄ノズルをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項6】
前記印刷板を洗浄するための洗浄機をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項7】
前記印刷ノズルを洗浄しかつ前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止するために、印刷ノズルバスをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項8】
前記印刷ノズルバスには、前記印刷ノズルを洗浄するためのスプレーが備わることを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項9】
前記印刷ノズルバスには、前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止するための溶剤が収容されることを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項10】
前記印刷ロールは、その表面にブランケットが備わることを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。
【請求項11】
前記ブランケットは、Si系樹脂層によって構成されることを特徴とする請求項10に記載の印刷装置。
【請求項12】
印刷ノズルを用いてコーティングロールにパターン物質を塗布する段階と;
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と;
所定形状の凸部が形成された印刷板上に前記印刷ロールを回転させ、前記印刷板の凸部に一部のパターン物質を転写する段階と;
基板上に前記印刷ロールを回転させ、残存するパターン物質を前記基板に転写する段階と;を含んで構成されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項13】
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階において、前記コーティングロールに塗布されたパターン物質のうち一部分は、印刷ロールに転写しないことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項14】
前記印刷ノズルを洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項15】
前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項16】
前記印刷ノズル内部のパターン物質の硬化を防止する段階は、印刷ノズルバス内に収容された溶剤の蒸発によって発生した水蒸気を用いることを特徴とする請求項15に記載のパターン形成方法。
【請求項17】
前記コーティングロールを洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項18】
前記印刷板を洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項19】
前記第1基板及び第2基板を準備する工程と、
前記第1基板上にパターンを形成する工程と、
前記第1基板と第2基板との間に液晶層を形成する工程とからなり、
このとき、前記第1基板上にパターンを形成する工程は、
印刷ノズルを用いてコーティングロールにパターン物質を塗布する段階と、
前記コーティングロールに塗布されたパターン物質を印刷ロールに転写する段階と、
所定形状の突出部が形成された印刷板上に前記印刷ロールを回転させ、前記印刷板の突出部に一部のパターン物質を転写する段階と、
前記第1基板上に前記印刷ロールを回転させ、残存するパターン物質を前記第1基板に転写する段階と、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20】
前記パターン物質は、ブラックマトリックス物質またはカラーフィルタ物質であることを特徴とする請求項19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3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【公開番号】特開2007−183547(P2007−183547A)
【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2006−175226(P2006−175226)
【出願日】平成18年6月26日(2006.6.26)
【出願人】(501426046)エルジー.フィリップス エルシーデー カンパニー,リミテッド (732)
【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26日(2006.6.26)
【出願人】(501426046)エルジー.フィリップス エルシーデー カンパニー,リミテッド (732)
【Fターム(参考)】
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