JP2008006821A - 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 - Google Patents
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Abstract
【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。
【選択図】図4C
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (20)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
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