JP2007188090A

JP2007188090A - 基板構造及び該基板構造上にパターン層を形成する方法

Info

Publication number: JP2007188090A
Application number: JP2007006071A
Authority: JP
Inventors: Ching-Yu Chou; 景瑜周
Original assignee: ICF Technology Co Ltd
Current assignee: ICF Technology Co Ltd
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2007-07-26
Also published as: TW200727076A; KR20070076466A; TWI313395B; US20070165057A1

Abstract

【課題】本発明は、基板構造を提供する。
【解決手段】本発明の基板構造は、基板と、撥インク性を有する少なくとも一つの単層構造の隔壁と、薄膜パターン層とを備え、前記隔壁は、前記基板の表面に設けられ、前記隣接する隔壁及び基板の間に第一収容空間を形成し、該第一収容空間は、インクジェット装置から吐出するインクを収容することに用いられ、前記薄膜パターン層は、前記第一収容空間の中に設けられ、前記少なくとも一つの隔壁は、少なくとも一つの第二収容空間を備え、該第二収容空間は、前記第一収容空間から溢れるインクを収容することに用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板構造及び該基板構造の上にパターン層を形成する方法に関するものである。

現在、薄膜パターン層の製造方法は、主にフォトリソグラフィー法（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）と、インクジェット法（Ｉｎｋｊｅｔｐｒｏｃｅｓｓ）とを有する。

フォトリソグラフィー法：所定の基板にフォトレジスト層を塗布し、前記フォトレジスト層の上方に予定のパターンを有するフォトマスクを配置し、露光現象或いはエッチング製造プロセスを加えることにより、予定のパターンを有する薄膜パターン層を形成する。前記フォトリソグラフィー法は、真空装置などの大型設備或いは複雑な製造プロセスを必要として、且つ材料の使用効率が低く、製造コストが高い。

インクジェット法：図１３に示すように、インクジェット装置によって、基板構造３００の上の隣接する隔壁３０４の間の収容空間に、必要な薄膜材料を形成するためのインク３１４を吐出し、インク３１４が乾燥してから、前記基板構造の上に予定の薄膜パターン層を形成する。前記インクジェット法は、薄膜パターン層を直接に形成するので、製造プロセスが大量に簡略化され、コストが大幅に下がる。しかし、インクジェット法は、一般的に隔壁構造を採用し、インク３１４を過量に吐出すると、周囲に溢れたインク３１４が隣接する収容空間内のインクと混合し、乾燥固化されてから形成する薄膜パターン層の良率が下がる恐れがある。

前記問題を解決するために、従来の技術は、二層構造を有する隔壁を提供し、前記隔壁の頂層が底層の上に位置されており、且つ隔離側壁を有することにより、溢れ収容空間を形成する。前記二層構造の隔壁の底層は、ブラック材料（ｂｌａｃｋｍａｔｅｒｉａｌ）から形成し、前記二層構造の隔壁の頂層は、他の材料から形成する。異なる材料には、異なる作用が有り、前記ブラック材料は、顔料を分散することに用いられ、頂層を形成する材料は、インクを分散することに用いられる。二種の異なる材質を有する二層構造の隔壁の製造プロセスは複雑で、コストもかなり高いという課題がある。

本発明は、前記課題を解決し、薄膜パターン層を製造する時、インクが隣接する収容空間に溢れて混合されることを避けることができる基板構造を提供することを第一目的とする。

本発明は、前記該基板構造の上に前記薄膜パターン層を形成する方法を提供することを第二目的とする。

前記第一目的を解決するために、本発明の基板構造は、基板と、撥インク性を有する少なくとも一つの単層構造の隔壁と、薄膜パターン層とを備え、前記隔壁は、前記基板の表面に設けられ、前記隣接する隔壁及び基板の間に第一収容空間を形成し、該第一収容空間は、インクジェット装置から吐出するインクを収容することに用いられ、前記薄膜パターン層は、前記第一収容空間の中に設けられ、前記少なくとも一つの隔壁は、少なくとも一つの第二収容空間を備え、該第二収容空間は、前記第一収容空間から溢れるインクを収容することに用いられる。

前記第二目的を解決するために、本発明の基板構造の上に薄膜パターン層を形成する方法は、前記基板構造を提供する工程と、インクジェット装置によって、前記複数の第一収容空間の中にインクを吐出する工程と、
前記第一収容空間の中のインクを乾燥固化して、前記基板構造の上に薄膜パターン層を形成する工程と、を備える。

従来技術と比べて、本発明に係る基板構造においては、隣接する第一収容空間の間の隔壁は、少なくとも一つの第二収容空間を備え、該第二収容空間は、前記第一収容空間から溢れるインクを収容でき、これを介して、隣接する第一収容空間に収容されたインクが混合される現象を避けることができる。又、前記基板構造は、単層構造の隔壁を有するため、前記製造プロセスは簡単で、且つコストも低い。

次に、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳しく説明する。

図１と図２を参照すると、本発明の第一実施形態の基板構造１００は、基板１０１、及び複数の単層構造の隔壁１０４を備え、前記複数の単層構造の隔壁１０４は、前記基板１０１に位置されており、且つ前記基板１０１に接続される。

本実施形態において、基板１０１は、ガラス材料を使用して製造する。もちろん、基板１０１の材料は、石英、シリコンウエハー、金属板又はプラスチック板などから選んでもよい。そのうち、前記複数の隔壁１０４は、フォトリソグラフィー法によって、前記基板１０１の上に形成されており（後で詳しく説明する）、或いは前記基板１０１と一体成型する（後で詳しく説明する）ように製造される。

前記隣接する隔壁１０４及び基板１０１の間に第一収容空間１０６を形成し、前記第一収容空間１０６は、インクジェット装置から吐出するインクを収容することに用いられる（後で詳しく説明する）。そのうち、隣接する第一収容空間１０６の間の少なくとも一つの隔壁１０４は、さらに一つ又は複数の第二収容空間１０８を備え、前記第二収容空間１０８は、過量に吐出された後、前記第一収容空間１０６から溢れるインクを収容することに用いられ、前記第二収容空間１０８は、互いに連通する。本実施形態においては、複数の第二収容空間１０８は互いに連通されており、且つ対応する第一収容空間１０６の回りを囲むように構成される。前記第二収容空間１０８は、四角形の溝であって、前記第二収容空間１０８の深さは、第一収容空間１０６の深さと等しいか又は小さく設けられる（図２、図３を参照）。前記第二収容空間１０８は、Ｖ形溝、又はＵ形溝などの溢れるインクを収容できる他の形状が採用されても、或いは隔壁１０４内に複数の第二収容空間１０８を設けてもよく、具体的な実施形態に限られる必要はない。前記隔壁１０４は、樹脂、カーボン・ブラック・フォトレジスト、又は他のフォトレジストから製造することができる。

前記単層構造の隔壁１０４は、より良い撥インク性を持ち、前記撥インク性は、インクと単層構造の隔壁１０４との間の接触角に関係する。本実施形態において、インクと単層構造の隔壁１０４との間の接触角は、１５度より大きいが９０度より小さい。好ましくは、前記接触角が２０度より大きいが６８度より小さく、前記接触角がその範囲に有る時、インクが前記第一収容空間１０６内に制限され易く、基板１０１の湿潤能力の影響をほとんど受けないためである。しかし、従来の技術が提供する二層構造の隔壁は、底層の中にインクとの接触角が低い材料を含み、頂層の中にインクとの接触角が高い材料を含まなければならない。

前記基板構造１００は、前記第一収容空間１０６の中に設けられた薄膜パターン層を備える。前記第一収容空間１０６の中に薄膜パターン層を形成するため、前記各第一収容空間１０６内に別々にインクを吐出してから、インクを固化乾燥して、前記第一収容空間１０６内に薄膜パターン層を形成する。インクを過量に吐出し、インクが前記第一収容空間１０６から外部に溢れる時、流れ出したインクが前記第二収容空間１０８内に流れ込み、隣接する第一収容空間１０６内に流れることがない。従って、隣接する第一収容空間１０６内のインクが混合されることを避けられ、薄膜パターン層の一致性を向上することができる。又、前記薄膜パターン層が導電薄膜パターン層であっても、ショートが発生することをも防止することができる。

図４は、本発明の第二実施形態の基板構造１００’の平面図である。第二収容空間１０８’は、横に配列した二つの隣接する第一収容空間１０６’の間の隔壁１０４’内にのみ設けられる。本実施形態が提供する基板構造１００’において、その縦に配列した第一収容空間１０６’は、同じインクを吐出することに用いられ、横に配列した第一収容空間１０６’は、異なるインクを吐出することに用いられる。前記第二収容空間１０８’は、隣接する第一収容空間１０６’から溢れるインクを収容することに用いられ、隣接する第一収容空間１０６’内のインクが混合されることを防止する。

図５〜図１２は、本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を示すフロー・チャートであって、その工程は次の通りである。

第一工程で、一基板構造を提供し、該基板構造としては、本発明の第一実施形態が提供する基板構造１００を選ぶ。

以下、二種の複数の隔壁１０４を有する基板構造１００を製造する方法を説明する。

第一種の複数の隔壁１０４を有する基板構造１００を製造する方法は、ドライ・フィルム・ラミネーション（ＤｒｙＦｉｌｍＬａｍｉｎａｔｉｏｎ）、ウエット・スピン・コーティング（ＷｅｔＳｐｉｎＣｏａｔｉｎｇ）、又はウエット・スリット・コーティング（ＷｅｔＳｌｉｔＣｏａｔｉｎｇ）を利用して、前記基板１０１の上表面にネガ型フォトレジスト層２０２（図５を参照）塗付する工程と、前記第一ネガ型フォトレジスト層２０２とフォトマスク露光機（図に示していない）光源との間に、第一収容空間及び第二収容空間の隔壁パターンを備える第一フォトマスク２００を配置し、前記第一ネガ型フォトレジスト層２０２（図６を参照）に露光を行う工程と、現象方式を利用して、第一ネガ型フォトレジスト層の露光されなかった部分を除去し、基板構造１００の上表面に複数の隔壁１０４を形成する工程とを備える。上述の方法において、ポジ型フォトレジストを使用してもよく、これによれば、ただ対応するフォトマスクのデザイン及び製造プロセスの露光される部分を留めるか除去するかに差異が有るだけであり、本発明の実施に影響しない、ということを理解すべきである。前記第一フォトマスク２００は、グレー・スケールの設計を有するフォトマスクであり得る。上述の露光過程において、前記第一ネガ型フォトレジスト層２０２に対して、何回も露光することができ、例えば、第一収容空間及び第二収容空間の隔壁パターンを備える第二フォトマスクを利用して、第一ネガ型フォトレジスト層２０２に露光を行ってから、第一収容空間の隔壁パターンを備える第三フォトマスクを利用して、第一ネガ型フォトレジスト層２０２に露光を行うことができる。

図７と図８を参照すると、第二種の複数の隔壁１０４を有する基板構造１００を製造する方法は、塑性成型機５００及び所定の隔壁のパターンを有する金型４００を提供する工程と、塑性成型機５００を利用して、前記金型４００の中に、基板構造材料１００’’を射出する工程と（図７を参照）、金型から取り外して、基板１０１の表面に複数の隔壁１０４を備える基板構造１００を得る工程と（図８を参照）を備える。該方法において、基板１０１と複数の隔壁１０４とは、一体成型される。

前記金型４００は、立体構造の中子４０８を持ち、前記中子４０８は、所定の隔壁パターンを有する。前記中子４０８は、金属板４０６の上に貼り合せて固定される。金型４００は、固定ダイ４０２及び移動ダイ４０４を備え、金属板４０６に貼り合せた金属立体構造中子４０８は、移動ダイ４０４の底壁に固定される。そのうち、固定ダイ４０２の上に、熔融材料１００’’を導入するスプルー（ｓｐｒｕｅ）４１６及びランナー（ｒｕｎｎｅｒ）４１２を設けるが、前記ランナー４１２の縦方向での形状は円錐形であって、且つ移動ダイ４０４に近ければ近いほど断面積が大きくなる。前記固定ダイ４０２と移動ダイ４０４との接触面に、二つの固定ダイ４０２、移動ダイ４０４に沿って、ランナー４１２と連通されるゲート４１０を形成する。前記固定ダイ４０２と移動ダイ４０４を合せることにより、基板構造１００を形成することに用いられるチャンバー４１４を形成し、チャンバー４１４、ゲート４１０、ランナー４１２及びスプルー４１６を皆連通する。基板構造を製造する時、塑性成型機５００を利用して、溶融状態の基板材料１００’’を金型４００に射出し、前記基板構造材料１００’’は、スプルー４１６、ランナー４１２及びゲート４１０を通過してから、チャンバー４１４に入る。前記チャンバー４１４の密封空間が熔融材料１００’’によって充満された後、さらに冷却プロセスを行い、最後移動ダイ４０４を開けて、形成した基板構造１００が取り外される。

前記方法は、塑性成型技術を利用して、複数の隔壁１０４を有する基板構造１００を直接に形成し、相応的に中子４０８の形状を改変することにより、図２及び図３に示す基板構造を形成することができる。

第二工程で、インクジェット装置１１０によって、前記複数の第一収容空間１０６の中に、薄膜材料を形成するインク１１２を吐出する（図９を参照）。

前記インクジェット装置１１０は、熱式のインクジェット装置（ＴｈｅｒｍａｌＢｕｂｂｌｅＩｎｋＪｅｔＰｒｉｎｔｉｎｇＡｐｐａｒａｔｕｓ）又は圧電式のインクジェット装置（ＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＩｎｋＪｅｔＰｒｉｎｔｉｎｇＡｐｐａｒａｔｕｓ）を選ぶことができる。

吐出する過程中において、インク１１２を過量に吐出すると、インク１１２は、第一収容空間１０６から溢れて、第二収容空間１０８内に流れ込み、隣接する第一収容空間１０６内には流れ込まない（図１０を参照）。

第三工程で、第一収容空間１０６の中のインク１１２’を乾燥固化することにより、薄膜パターン層１１４を形成する（図１１を参照）。該工程は、主に、一つの真空吸着装置、一つの加熱装置、又は一つの露光装置によって、第一収容空間１０６内のインク１１２を乾燥固化するか、或いは上述の三種の装置のいずれか二種又は三種の装置を同時に採用して乾燥固化を行う。前記露光装置は、紫外線露光装置を備える。

又、研磨又はエッチング方式を利用し、隔壁１０４の薄膜パターン層１１４から突出する部分を平らにし（図１２を参照する）、平坦度の要求を満たすことができる。

本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法も、本発明の第二実施形態で提供した基板構造１００’を使用することができる。前記基板構造１００’の薄膜パターン層の製造方法は、本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を参照することができる。

前記基板構造を利用して薄膜パターン層を製造する製造方法は、カラーフィルター、又は有機発光装置などを製造することに用いられる。カラーフィルターの製造プロセスにおいて、上述の方法を使用して製造した基板構造の上に第一収容空間及び第二収容空間を備え、赤、緑、青のカラー層（上述の薄膜パターン層に相当する）が第一収容空間に収容される。前記第一収容空間に、赤インク、緑インク、青インクを吐出する際、前記第一収容空間から溢れるインクが第二収容空間に収容されるので、赤インク、緑インク、青インクが互いに混合することを防止することができる。相応的に、前記隔壁は、ブラックマトリクス隔壁でもよい。有機発光装置の製造プロセスにおいて、前記製造方法によって、導電層、発光層及びホール伝導層（ｈｏｌｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｌａｙｅｒ）を製造することができるが、形成した薄膜パターン及び必要なインクが異なる。

本発明の第一実施形態の基板構造の構造を示す平面図である。図１に示す基板構造の断面概略図である。図１に示す基板構造の他の断面概略図である。本発明の第二実施形態の基板構造の構造を示す平面図である。本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を示すフロー・チャートである。本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を示すフロー・チャートである。本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を示すフロー・チャートである。本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を示すフロー・チャートである。本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を示すフロー・チャートである。本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を示すフロー・チャートである。本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を示すフロー・チャートである。本発明の第三実施形態の薄膜パターン層の製造方法を示すフロー・チャートである。従来の隔壁を有する基板構造の構造を示す図である。

符号の説明

１０薄膜パターン層形成基板
１１予め成型基板
１００、３００基板
１０４、３０４隔壁
１０６収容空間
１１０インクジェット装置
１１２インク
１１４、３１４薄膜パターン層
２００フォトマスク
２０２フォトレジスト層
１０４２上表面

Claims

基板と、撥インク性を有する複数の単層構造の隔壁と、薄膜パターン層とを備え、前記隔壁は、前記基板の表面に設けられ、前記隣接する隔壁及び基板の間に第一収容空間を形成し、該第一収容空間は、インクジェット装置から吐出するインクを収容することに用いられ、前記薄膜パターン層は、前記第一収容空間の中に設けられる基板構造であって、前記少なくとも一つの隔壁は、少なくとも一つの第二収容空間を備え、該第二収容空間は、前記第一収容空間から溢れるインクを収容することに用いられることを特徴とする基板構造。
前記隔壁の材質は、樹脂、又はカーボン・ブラック・フォトレジストであることを特徴とする請求項１に記載の基板構造。
前記基板は、ガラス、シリコンウエハー、金属板、又はプラスチック板のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の基板構造。
前記基板と前記複数の隔壁とは、一体成型することを特徴とする請求項１に記載の基板構造。
前記少なくとも二つの第二収容空間は、互いに連通されることを特徴とする請求項１に記載の基板構造。
前記少なくとも二つの第二収容空間は、互いに連通され、且つ対応する第一収容空間の回りを囲むことを特徴とする請求項１に記載の基板構造。
前記インクと前記単層構造の隔壁との接触角は、１５度より大きいが９０度より小さいことを特徴とする基板構造。
前記インクと前記単層構造の隔壁との接触角は、２０度より大きいが６８度より小さいことを特徴とする基板構造。
請求項１に記載の基板構造を提供する工程と、
インクジェット装置によって、前記複数の第一収容空間の中にインクを吐出する工程と、
前記第一収容空間の中のインクを乾燥固化して、前記基板構造の上に薄膜パターン層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする基板構造の上に薄膜パターン層を形成する製造方法。
前記基板構造を提供する工程は、
基板を提供する工程と、
前記基板の上表面に第一フォトレジスト層を塗付する工程と、
前記第一フォトレジスト層と露光機光源との間に、前記第一収容空間及び前記第二収容空間の隔壁パターンを有する第一フォトマスクを配置し、且つ前記第一フォトレジスト層に露光を行う工程と、
現象方式を利用して、前記隔壁パターン以外の部分の前記フォトレジスト層を除去し、前記基板の上表面に複数の隔壁を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の基板構造の上に薄膜パターン層を形成する製造方法。
前記第一フォトマスクは、グレー・スケールの設計を有するフォトマスクであることを特徴とする請求項１０に記載の基板構造の上に薄膜パターン層を形成する製造方法。
前記基板構造がカラーフィルタ基板であって、前記薄膜パターン層がカラー層であることを特徴とする請求項９に記載の基板構造の上に薄膜パターン層を形成する製造方法。
前記基板の上に複数の隔壁を形成する工程は、
基板を提供する工程と、
前記基板の表面に第一フォトレジスト層を一層塗付する工程と、
前記第一フォトレジスト層と露光機光源との間に、前記第一収容空間及び前記第二収容空間の隔壁パターンを有する第二フォトマスクを配置し、且つ前記第一フォトレジスト層に露光を行う工程と、
前記第一フォトレジスト層と前記露光機光源との間に、前記第一収容空間の隔壁パターンを有する第三フォトマスクを配置し、且つ前記第一フォトレジスト層に露光を行う工程と、
現象及びエッチング方式を利用して、前記隔壁パターン以外の部分の前記第一フォトレジスト層を除去し、前記基板の上表面に複数の隔壁を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の基板構造の上に薄膜パターン層を形成する製造方法。
前記基板構造を提供する工程は、
塑性成型機及び隔壁のパターンを有する金型を提供する工程と、
前記塑性成型機を利用して、前記金型の中に、基板構造用材料を射出する工程と、
金型から取り外して、基板の表面に複数の隔壁を持つ基板構造を得る工程と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の基板構造の上に薄膜パターン層を形成する製造方法。
前記インクを乾燥固化し、薄膜パターン層を形成する工程は、主に、一つの真空吸着装置、一つの加熱装置又は一つの露光装置を採用して、収容空間のインクを乾燥固化するか、或いは上述の三種の装置のいずれか二種又は三種を同時に採用して乾燥固化を行うことを特徴とする請求項９に記載の基板構造の上に薄膜パターン層を形成する製造方法。