CN1700043A - 图案部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在由黑色矩阵划分为微细区域的玻璃基板上的各像素区域中，进行印墨的喷吐，使其干燥，形成周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状的印墨层。还有，在其上，进行印墨的喷吐，使其干燥，形成表面平坦的印墨层。

Description

图案部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及使用于液晶显示装置中的滤色片或形成金属布线图案的布线基板等、具有微细区域图案的图案部件及其制造方法。
背景技术
近年来，液晶显示装置向以个人计算机为首的OA机器、携带信息终端、携带电话、电视机等的应用迅速发展。这些液晶显示装置，为了与彩色化相对应而采用滤色片(color filter)，一般在透明基板上图案形成红(R)、绿(G)、蓝(B)光的三原色的滤色片。
作为现有的滤色片的制造方法，一般有将彩色抗蚀剂涂敷在透明基板上，通过曝光、显影来图案形成着色层的颜料分散法，或者将染色基体材料涂敷于透明基板上，对通过曝光、显影形成的图案染色以成为着色层的染色法。然而，在这些制造方法中，需要对每个颜色重复进行洗净、涂敷、曝光、显影的各工序，难以进行工艺的简陋化。还有由于涂敷工序中的旋转涂敷使材料的损耗变大。
作为上述以外的滤色片的制造方法，具有将透明电极图案形成在透明基板上，通过在各色的电解液中对透明电极进行通电使电解沉积的电镀法，或者在透明基板上印刷各色以形成着色层的印刷法。但是，电镀法存在图案形状受到限定、印刷法难以形成高精细图案的问题。
相对上述各滤色片的制造方法，由于喷墨方式中在透明基板上边使喷墨头移动、边喷吐印墨、直接形成图案，因此不需要曝光、显影工序。从而，喷墨方式可减小印墨使用量，通过工艺的简化可降低成本，因此作为滤色片制造方法现在越来越被注意。作为喷墨方式可举出将印墨向由设置于透明基板上的间隔部件围住的多个凹部内喷吐的方式。或者，可举出通过在作为喷吐印墨的前置处理在透明基板上预先形成疏水性图案和亲水性图案的各区域、在喷吐印墨时形成正确的图案的着色层的方式等。此外，还有在向透明基板上的显示部喷吐印墨前，通过向显示中不使用的非显示部预备喷吐印墨，使喷吐量、滴落位置等稳定后，再开始向显示部喷吐印墨的方式(例如，日本国公开专利公报的特开平7-318723号公报(公开日1995年12月8日)：以下称作专利文献1)。
此外，作为其他的以往的文献，有以下的文献。
日本国公开专利公报的特开2002-250811号公报(公开日2002年9月6日)：以下称作专利文献2；
日本国公开专利公报的特开2003-21714号公报(公开日2003年1月24日)：以下称作专利文献3；
日本国公开专利公报的特开平9-101411号公报(公开日1997年4月15日)：以下称作专利文献4；
日本国公开专利公报的特开平9-21910号公报(公开日1997年1月21日)：以下称作专利文献5；
日本国公开专利公报的特开平8-304619号公报(公开日1996年11月22日)：以下称作专利文献6；
日本国公开专利公报的特开平10-123310号公报(公开日1998年5月15日)：以下称作专利文献7；
表面科学Vol.24，No.2，pp.90-97，2003：以下称作非专利文献。
然而，如果在滤色片的制造中采用上述的喷墨方式，则由于滴落于透明基板上的印墨很难在显示部整个面上保持均匀的膜厚的前提下进行干燥，因此产生以下所说明的印墨的不均衡的问题。
图6是表示采用现有的喷墨方式的滤色片的制造工序的滤色片的剖视图。在采用喷墨方式的滤色片的制造工序中，以喷墨方式将印墨103向形成了黑色矩阵102的基板101滴落以形成滤色片。
在喷墨方式中使用的印墨103，一般采用粘性低、流动性佳的印墨，以使印墨103向形成黑色矩阵102的基板101滴落后会润湿扩展到基板101的各个角落。此外，为了防止滴落于由上述黑色矩阵102划分的像素(picture element)区域的印墨103渗漏到邻接的其他的像素区域中并产生混色，上述黑色矩阵102通常具有疏水性。此时，对基板101的规定像素滴落的印墨103在该像素区域内成为中央部分膨胀的凸形状。然后，虽然通过使印墨103干燥而完成滤色片，但干燥后的印墨103保持刚滴落后的凸形状。
由此，在上述滤色片中，在印墨(即着色层)中产生凸形状的情况下，与平坦地形成着色层的滤色片相比较，产生单元厚度均匀性、黑色矩阵附近的颜色减弱、各像素区域内的颜色浓度分布不均匀等的问题。
还有，在上述专利文献1到3中，对形成于各像素区域内的印墨层的形状没有特别说明。此外，在专利文献5中，虽然有在基板上干燥后的印墨成为凸形状的说明，但没有公开该印墨形状产生问题点及其解决方法。
此外，在专利文献6或专利文献7中公开有补正印墨的凸形状的方法的例子。在专利文献6中，提出了通过向具有凸形状的印墨层的滤色片上涂敷负型的光硬化树脂并从背面曝光而自我调整地吸收滤色片的凸部的阶梯差的方法。专利文献7提出了在开始用喷墨法在基板上形成印墨层，在此之后由光学蚀刻形成黑色矩阵的方法。
然而，在专利文献6的方法中，虽然因凸形状造成的阶梯差被平坦化，但由于不能解决作为另一个问题的黑色矩阵附近的印墨变薄的问题，因此不能解决颜色浓度分布的不均匀性。而且仍然存在在黑色矩阵附近产生颜色减弱的问题。
此外，在专利文献7的方法中，由喷墨法直接向玻璃基板上形成印墨层，由于在该时刻不存在成为围堰(bank)的黑色矩阵，因此不存在产生黑色矩阵附近的颜色减弱这一问题，但如果考虑印墨液滴的滴落精度等，则难以高精度地形成各种颜色，在形成高精细图案的滤色片的情况下，很难适用该方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用于液晶显示装置的滤色片或形成金属布线图案的布线基板等的、具有微细区域图案的图案部件及其制造方法，形成该微细区域图案的膜的膜厚被均匀地形成。
为了达到上述目的，本发明的图案部件，是在基板上的微细区域上具有被图案化的图案层的图案部件，上述图案层形成为多个层叠于基板法线方向并在其层间具有界面的层，且在最上层以外的层成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状，在最上层其表面成为平坦的形状。
此外，为了达到上述目的，本发明的图案部件的制造方法，是制造下述图案部件的方法，即所述图案部件是通过在基板上喷吐或者涂敷液体材料以在微细区域形成图案、并使其干燥，来在基板上形成微细图案的图案层而构成的图案部件，通过分多次进行喷吐或者涂敷上述液体材料并使其干燥的工序，将上述图案层形成为多个层叠在基板法线方向并且其层间具有界面的层，并且使上述图案层的各层干燥，以使在最上层以外的层成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状，在最上层其表面成为平坦的形状。
根据上述的构成，上述图案层成为多个层的层叠结构，其各层通过在喷吐或者涂敷液状材料期间夹进干燥工序而被形成。并且，通过在最上层以外的层成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状，在最上层其表面成为平坦的形状，即使在微细区域形成被图案化的图案层，在最终得到的图案层中，可以防止表面成为凸形状，从而得到平坦的(膜厚均匀的)图案层。
本发明的其他目的、特征以及优点由以下所述的内容可充分理解。此外，本发明的优点通过参照附图的下述说明可以理解。
附图说明
图1(a)～(d)是表示滤色片的制造工序的剖视图。
图2(a)～(c)是表示上述滤色片的制造工序的俯视图。
图3(a)～(d)是表示上述滤色片的渗漏位置的修正工序的俯视图。
图4(a)～(c)是表示布线基板的制造工序的剖视图。
图5是表示用现有的方法作成的布线基板的剖视图。
图6是表示现有的滤色片的制造工序的剖视图。
具体实施方式
(实施方式1)
以下参照图面对本发明的一实施方式进行说明。本实施方式1对作为适用本发明的图案部件、以滤色片进行示例。首先，参照图1(a)～(d)以及图2(a)～(c)说明上述滤色片的制造工序。
首先，如图1(a)以及图2(a)所示，向玻璃基板11(参照图1(a))上使用负型黑色矩阵抗蚀剂材料，采用光刻法形成点图案的黑色矩阵12。还有，在黑色矩阵12的形成中，虽然使用抗蚀剂材料、光刻法，但并不特别限定黑色矩阵的形成材料以及形成工艺，只要能形成黑色矩阵图案就可以。此外，作为黑色矩阵图案也不限于点图案的使用，所形成的滤色片的排列(点排列、条纹排列、镶嵌排列、德耳塔排列等)并无特别限定。
黑色矩阵12在图案形成后用包括F原子的气体(CF4等)进行等离子处理，其表面被进行疏墨化处理。黑色矩阵12的疏墨化处理，除上述等离子处理外，也可以使黑色矩阵材料中含有疏墨剂，只要黑色矩阵材料相对玻璃基板11显示疏墨性就可以。
接着，如图1(a)所示，向疏墨化的黑色矩阵12的点图案内，采用喷墨装置对颜料分散型的彩色材料(RED，GREEN，BLUE)进行第一次的印墨喷吐。作为颜料分散型的彩色材料，使用喷墨喷吐用的调制粘度/表面张力等后的印墨(例如，粘度10mPa·s，表面张力30mN/m)13’。
如果上述第一次的印墨喷吐结束，则此时对印墨13’进行干燥，如图1(b)、图2(b)所示，形成第1印墨层13。在该印墨干燥工序中，将由第一次喷吐而形成的印墨13以黑色矩阵12附近(即点图案内的周边部)的膜厚厚、中心部的膜厚薄的形状(印墨材料偏留在黑色矩阵附近的形状)的方式进行干燥，以使最终得到平坦的滤色片。此时，如果使用RTA(RapidThermal Annealing)、HP(Hot Plate)、干燥炉(oven)、减压干燥等的干燥方法，则会提高效率，但也可不使用干燥装置而使印墨自然干燥。
由喷墨法等喷吐的微少液滴，如非专利文献1中所示那样液滴的干燥因周边环境受到很大影响。因此，通过进行干燥条件或干燥方法的变更，可简单地形成在黑色矩阵附近偏留印墨材料的形状。本实施方式，通过在第一次印墨喷吐后，使用HP，在干燥后的印墨层13中实现上述形状。
如图2(c)所示，在如上所述形成的第1层的印墨层13上，进一步用印墨14’进行第2次的印墨喷吐(参照图1(c))，干燥该印墨以形成第2层的印墨层14(参照图1(d))。
在第2层的印墨层14的干燥工序中，进行干燥条件、干燥方法的控制以使被形成的滤色片的表面、即印墨层14的表面平坦。这次，在采用减压干燥形成形状后，用干燥炉进行烧成。第2层的印墨层14的干燥方法，与第1层相同，可采用RTA、HP、干燥炉、减压干燥等，也可进行自然干燥。
还有，在印墨层13、14的干燥工序中，由干燥条件、干燥方法的控制，得到期望的形状，但在本来具有平坦面的玻璃基板上，非常难于通过干燥由一次喷吐形成的印墨层而得到平坦面。在上述方法中，由于将印墨喷吐分两次进行并在此之间进行干燥工序来形成两个印墨层，因此最终得到具有平坦表面的印墨层。
此外，上述两层的印墨层13、14基本由相同材料的印墨构成，但由于在之间进行干燥工序，因此在印墨层13、14之间产生界面，有关本实施方式的滤色片可认为各点图案(像素区域)内的印墨层构成积层结构。
由此，有关本实施方式的滤色片，各点图案(像素区域)内的印墨层为印墨层13、14的两层结构，第1层(连接于基板侧)的印墨层13具有周边部的膜厚变厚、中心部的膜厚变薄的形状，第2层(滤色片表面侧)的印墨层14为表面平坦形状。由此，在上述滤色片中，各点图案内的印墨层周边部以及中心部都能有大致相同程度的膜厚(整体上能成为大致均匀的膜厚)，从而可改善现有问题的黑色矩阵附近的膜厚不足或凸形状。
还有，在上述例中，虽然在第1层以及第2层的任一层中，在喷吐3种颜色的印墨后，同时进行干燥，但也可一种颜色一次地进行喷吐→干燥的工艺。此外，滤色片的颜色也不必限于RED、GREEN、BLUE三种颜色，即使多原色的滤色片也没有问题。
此外，在上述方法中，虽然在干燥前的印墨涂敷中采用喷墨法喷吐印墨，但滤色片的制造方法也没有被特别限定，除喷墨法外，也可由印刷法等涂敷干燥前的印墨。
(实施方式2)
本实施方式2表示将本发明应用于滤色片的修正技术的例子。
有关本实施方式2的滤色片，是通过由喷墨法或印刷法等、采用液状的印墨、向基板上直接描绘图案后，使该印墨干燥而形成图案的。由此，在采用喷墨法或印刷法等的滤色片的制造方法中，存在产生邻接的像素间的渗漏(混色)的情况。
在修正产生这种渗漏的滤色片(参照图3(a))的情况下，由激光除去渗漏部分的印墨后(参照图3(b))，与滤色片制作时相同通过用包括F原子的气体进行等离子处理，使除去印墨后的周边的黑色矩阵疏水化。
并且，虽然也可由喷墨法向该除去印墨的像素喷吐印墨，但在这种情况下，还存在激光修正时的残留物等的影响，不能得到滤色片形成时那种程度的疏水性。其结果，接受修正的像素与其他周边像素相比，印墨层的膜厚变薄。
因此，在本实施方式2中，修正像素中的印墨层的形成中适用本发明。即在除去印墨后的像素中，通过将印墨的喷吐分成多次而每次只喷吐少量进行，来多次重复喷吐→干燥的工序，可修正为膜厚、形状均与周边像素相同的图案。当然，在该情况下，最上层(最终的具有印墨层表面的层)以外的印墨层中，控制干燥条件以使印墨成为偏留在周边的形状。
(第3实施方式)
在上述实施方式1以及2中，虽然表示了将本发明适用于滤色片的制造中的例子，但在本实施方式3中，表示采用喷墨法喷吐金属材料，将本发明应用于平板显示器等所使用的TFT用基板的布线形成中的例子。在本实施方式3中，由于采用喷墨法而形成的金属布线是以非常细的布线宽度形成的，因此在现有方法中在该宽度方向中具有凸形状。因此，本实施方式3中的金属布线可以认为也是在微细区域中形成的图案层。参照图4(a)～(c)对向上述TFT用基板的布线形成工序进行说明。
首先，如图4(a)所示，在玻璃基板21上形成布线材料喷吐用的槽22。该槽可以在玻璃基板21上、通过向玻璃基板上积层SOG膜等的材料并在积层的膜上形成槽，但本实施方式是由湿式蚀刻在玻璃基板21上直接形成槽。此外，即使在对玻璃基板直接进行槽加工的情况下，其加工方法并不限定于湿式蚀刻。
在上述TFT用基板中，随着面板尺寸的大型化、高精细化，越来越要求布线低电阻以及低电容化，上述布线必须尽可能细且膜厚地形成。此时，最好兼顾到上层的情况使形成后的布线中没有阶梯差，从而提出向玻璃基板上预先形成槽，向该槽部分填埋布线的方案。
在本实施方式中，在玻璃基板的槽内进行金属材料的喷吐(使金属微粒子分散在溶剂中的液态金属材料)并使该材料干燥成为金属布线的布线形成中，如果采用现有的方法(只进行一次喷吐→干燥的工序)，则形成于槽内的金属布线具有凸形状的剖面，在槽与布线之间产生起因于上述凸形状的间隙(参照图5)。并且，该间隙产生对上层的阶梯差，成为引起在上层的布线中断线等的不良情况的主要原因。
因此，在有关本实施方式3的TFT用基板中，在上述布线的形成中，如图4(b)所示，向上述槽22内进行布线材料的第一次喷吐后，使该材料干燥，选择性地使槽22侧面附近的布线成为厚膜。在此之后，如图4(c)所示，通过进行第2次的布线材料的喷吐、使该材料干燥，可得到平整地填埋槽22部分的平坦的布线层23。
还有，在上述实施方式1到3的任一个中，在所形成的图案层(印墨层或者金属布线层)的周围形成有黑色矩阵或槽等的围堰(堤部)。然而，在本发明中，未必一定要形成这种围堰。即在形成第一层的图案层时，即使没有上述图案层，可通过干燥方法或干燥条件的控制、形成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状。然后，通过在成为上述形状的第一层的图案层上，形成第2层的图案层，可得到整体上膜厚大致均匀的平坦的图案层。
还有，虽然在上述实施方式1到3中形成的图案层，任一个都为两层构造，但本发明中上述图案层也可是至少两层以上的层叠结构。即在将上述图案层作为3层以上的层叠结构的情况下，只要在作为最上层的图案层中得到平坦的表面就可以，在最上层以外的图案层中控制干燥条件以使其成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状。
此外，作为适用本发明的图案部件的种类，并不限于在上述实施方式1至3中所说明的滤色片或布线基板。即本发明可适用通过在基板上的微细区域上涂敷被图案化的液状材料并使该材料干燥，在基板上形成图案层而构成的图案部件。例如，作为可适用本发明的图案部件的其他例子，可举出有机EL面板。在制造有机EL面板的情况下，在玻璃基板上图案形成有机EL层时，可适用本发明。
此外，为了形成金属图案层、适用本发明的例子不只限于实施方式3所述的金属布线的形成，例如本发明也可适用于用于液晶显示装置等中的有源矩阵基板中的像素电极的形成中。
此外，作为向基板上喷吐(或者涂敷)液体状的图案层材料的方法，只要是能将液体状的图案层材料形成为期望的图案的方法就可以而并不特别限定于，除上述的喷墨法以外，也可使用例如转写法或旋涂法。使用旋涂法、在基板上涂敷液体状的图案层材料的情况下，如果在该基板上预先形成由围堰等构成的图案，则可将上述图案层材料形成为期望的图案。
此外，在本实施方式中，虽然上述图案层为层叠结构，但并非各层的功能本质上不同(例如，在滤色片中层叠同色的印墨层)。但是，在喷吐(或者涂敷)各层中的液状体的图案层材料时，可以使例如粘度等的材料特性不同。
如上所述，有关本发明的图案部件，是在基板上的微细区域中具有被图案化的图案层的图案部件，上述图案层形成为多个层叠于基板法线方向并在其层间具有界面的层，且在最上层以外的层成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状，在最上层其表面成为平坦的形状。
此外，有关本发明的图案部件的制造方法，是下述图案部件的制造方法，即所述图案部件是通过在基板上喷吐或者涂敷液体材料以在微细区域形成图案、并使其干燥，来在基板上形成微细图案的图案层而构成的图案部件，通过分多次进行喷吐或者涂敷上述液体材料并使其干燥的工序，将上述图案层形成为多个层叠在基板法线方向并且其层间具有界面的层，并且使上述图案层的各层干燥，以使在最上层以外的层成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状，在最上层其表面成为平坦的形状。
因此，上述图案层成为多个层的层叠结构，其各层通过在喷吐或者涂敷液状材料期间夹进干燥工序而被形成。并且，通过在最上层以外的层成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状，在最上层其表面成为平坦的形状，即使在微细区域形成被图案化的图案层，在最终得到的图案层中，可以防止表面成为凸形状，从而得到平坦的(膜厚均匀的)图案层。
此外，在上述图案部件及其制造方法中，优选上述图案层中层叠的各层是具有相同功能的层。
此外，在上述图案部件及其制造方法中，上述图案部件可以滤色片，其作为上述图案层形成印墨层。或者，上述图案部件可以是布线基板，其作为上述图案层形成金属布线层。
此外，在上述图案部件及其制造方法中，上述图案层可以是形成于由围堰包围的微细区域内的构成。根据上述的构成，可将上述图案层高精度地形成在微细区域内。
此外，在上述图案部件地制造方法中，作为在上述基板上喷吐上述液状材料的方法，优选采用喷墨法。
在发明的详细说明项中所说明的具体的实施方式或者实施例，始终是用于明确本发明的技术内容的部分，不应只限于那些实施例来进行狭义地解释，在本发明的精神与所记载的专利请求事项的范围内可以变更并实施各种方式。

Claims (10)

1、一种图案部件，是在基板上的微细区域中具有被图案化的图案层的图案部件，其中，
上述图案层形成为多个层叠于基板法线方向并在其层间具有界面的层，
并且，在最上层以外的层成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状，在最上层其表面成为平坦的形状。
2、根据权利要求1中所述的图案部件，其中，
所述图案层中层叠的各层是具有相同功能的层。
3、根据权利要求1中所述的图案部件，其中，
所述图案部件是作为所述图案层形成印墨层的滤色片。
4、根据权利要求1中所述的图案部件，其中，
所述图案部件是作为所述图案层形成金属布线层的布线基板。
5、根据权利要求1中所述的图案部件，其中，
所述图案层形成在由围堰包围的微细区域内。
6、一种图案部件的制造方法，是下述图案部件的制造方法，即所述图案部件是通过在基板上喷吐或者涂敷液体材料以在微细区域形成图案、并使其干燥，来在基板上形成微细图案的图案层而构成的图案部件，其中，
通过分多次进行喷吐或者涂敷上述液体材料并使其干燥的工序，将所述图案层形成为多个层叠在基板法线方向并且其层间具有界面的层，
并且，使上述图案层的各层干燥，以使在最上层以外的层成为周边部的膜厚厚、中央部的膜厚薄的形状，在最上层其表面成为平坦的形状。
7、根据权利要求6中所述的图案部件的制造方法，其中，
所述图案部件是作为所述图案层形成印墨层的滤色片。
8、根据权利要求6中所述的图案部件的制造方法，其中，
所述图案部件是作为所述图案层形成金属布线层的布线基板。
9、根据权利要求6中所述的图案部件的制造方法，其中，
所述图案层形成在由围堰包围的微细区域内。
10、根据权利要求6中所述的图案部件的制造方法，其中，
作为在所述基板上喷吐所述液状材料的方法，采用喷墨法。
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