JP3046305B2 - 薄膜構造を印刷するための方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents
薄膜構造を印刷するための方法及びこの方法を実施するための装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶ディスプレイの
カラーフィルタ、カバーマトリックスなどのような薄膜
構造を実質的に剛性の基板、例えばガラス基板、プラス
チック基板などに印刷するための方法ならびにこの方法
を実施するための装置に関する。
カラーフィルタ、カバーマトリックスなどのような薄膜
構造を実質的に剛性の基板、例えばガラス基板、プラス
チック基板などに印刷するための方法ならびにこの方法
を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜の塗布のための印刷方法は例えば大
きな画素構造を有する「単純マトリックス」液晶ディス
プレイにおいてカラーフィルタの形成のために使用され
る。
きな画素構造を有する「単純マトリックス」液晶ディス
プレイにおいてカラーフィルタの形成のために使用され
る。
【０００３】液晶ディスプレイは基本的に２つの平行平
面基板（ガラス基板）から構成され、これらの２つの平
行平面基板の間に設けられライトバルブとして使用され
る液晶材料を有する。単純マトリックス液晶ディスプレ
イに対して、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ
では一般的に注視方向における後方の基板が例えば薄膜
トランジスタのようなアクティブ素子を支持している。
前方の基板にはカラー表示可能なディスプレイの場合に
はカラーフィルタが塗布され、このカラーフィルタはマ
トリックスディスプレイの場合には規則的にブラックマ
トリックスのウィンドウにはめ込まれている。このブラ
ックマトリックスの主な目的は光学的にアクティブな面
を明確に区分けすることである。
面基板（ガラス基板）から構成され、これらの２つの平
行平面基板の間に設けられライトバルブとして使用され
る液晶材料を有する。単純マトリックス液晶ディスプレ
イに対して、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ
では一般的に注視方向における後方の基板が例えば薄膜
トランジスタのようなアクティブ素子を支持している。
前方の基板にはカラー表示可能なディスプレイの場合に
はカラーフィルタが塗布され、このカラーフィルタはマ
トリックスディスプレイの場合には規則的にブラックマ
トリックスのウィンドウにはめ込まれている。このブラ
ックマトリックスの主な目的は光学的にアクティブな面
を明確に区分けすることである。
【０００４】今日の製造技術によれば、アクティブマト
リックス液晶ディスプレイではモザイク状のカラーフィ
ルタが一連の複数のフォトリソグラフィプロセスにおい
て塗布される。この場合、まず最初にブラックマトリッ
クスが形成され、このブラックマトリックスのウインド
ウには次いで３つの連続したプロセスステップにおいて
三原色のカラーフィルタがはめ込まれる。カラーフィル
タ材料はしばしば染色されたラッカーから成る。これま
では大抵の場合比較的粗い構造から成る単純マトリック
スディスプレイにおいてのみ必要なカラーフィルタ構造
をコスト的に有利な印刷方法で製造してきた。この場
合、通常はオフセット印刷技術が使用される。このタイ
プの印刷技術は一般的に小さな画素サイズのアクティブ
マトリックスの場合にはもはや適用できない。というの
も、この印刷技術の精度は、エッジ部分のラフネス及び
最小限に実現可能な構造の点で限界があるからである。
原理的には凹版印刷方法の使用によってより良好な分解
能が得られる。剛性の印刷表面には一般的にタンポン凹
版印刷方法が使用される。このタンポン凹版印刷方法で
は当然弾性タンポンは転写像の歪みの原因になりうる。
リックス液晶ディスプレイではモザイク状のカラーフィ
ルタが一連の複数のフォトリソグラフィプロセスにおい
て塗布される。この場合、まず最初にブラックマトリッ
クスが形成され、このブラックマトリックスのウインド
ウには次いで３つの連続したプロセスステップにおいて
三原色のカラーフィルタがはめ込まれる。カラーフィル
タ材料はしばしば染色されたラッカーから成る。これま
では大抵の場合比較的粗い構造から成る単純マトリック
スディスプレイにおいてのみ必要なカラーフィルタ構造
をコスト的に有利な印刷方法で製造してきた。この場
合、通常はオフセット印刷技術が使用される。このタイ
プの印刷技術は一般的に小さな画素サイズのアクティブ
マトリックスの場合にはもはや適用できない。というの
も、この印刷技術の精度は、エッジ部分のラフネス及び
最小限に実現可能な構造の点で限界があるからである。
原理的には凹版印刷方法の使用によってより良好な分解
能が得られる。剛性の印刷表面には一般的にタンポン凹
版印刷方法が使用される。このタンポン凹版印刷方法で
は当然弾性タンポンは転写像の歪みの原因になりうる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、薄膜
構造が十分な精度で比較的コスト安に塗布される薄膜構
造の印刷のための方法ならびにこの方法を実施するため
の装置を提供することである。
構造が十分な精度で比較的コスト安に塗布される薄膜構
造の印刷のための方法ならびにこの方法を実施するため
の装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は、方法におい
ては、以下の方法ステップ、すなわち、 ａ. 構造を形成するための材料を印刷ステレオタイプ
にドクターブレードで塗布し、この印刷ステレオタイプ
において塗布される構造は逆に凹部に存在し、 ｂ. 印刷される基板に印刷過程の前に可撓性の柔らか
い被覆層を設け、 ｃ. 印刷過程において基板に対してステレオタイプを
相応に位置決めした後でこのステレオタイプを基板に接
触させる方法ステップによって解決される。
ては、以下の方法ステップ、すなわち、 ａ. 構造を形成するための材料を印刷ステレオタイプ
にドクターブレードで塗布し、この印刷ステレオタイプ
において塗布される構造は逆に凹部に存在し、 ｂ. 印刷される基板に印刷過程の前に可撓性の柔らか
い被覆層を設け、 ｃ. 印刷過程において基板に対してステレオタイプを
相応に位置決めした後でこのステレオタイプを基板に接
触させる方法ステップによって解決される。
【０００７】また、上記課題は、装置においては、被覆
される基板を固定するための手段が設けられており、印
刷材料を有する印刷ステレオタイプを印刷される基板に
対して位置決めしさらにこの基板とステレオタイプとを
接触させるための手段が存在することによって解決され
る。
される基板を固定するための手段が設けられており、印
刷材料を有する印刷ステレオタイプを印刷される基板に
対して位置決めしさらにこの基板とステレオタイプとを
接触させるための手段が存在することによって解決され
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、液晶ディスプレイのカ
ラーフィルタ、カバーマトリックスなどのような薄膜構
造を実質的に剛性の基板例えばガラス基板、プラスチッ
ク基板などに印刷するための方法に関する。本発明の方
法の中心的な技術思想は、この方法が以下の方法ステッ
プを有することに存在する。すなわち、 ａ. 構造を形成するための材料を印刷ステレオタイ
プ、例えばエッチングされた及び/又は彫刻された金属
プレートにドクターブレードで塗布する。この印刷ステ
レオタイプにおいて塗布される構造は逆に凹部に存在す
る。
ラーフィルタ、カバーマトリックスなどのような薄膜構
造を実質的に剛性の基板例えばガラス基板、プラスチッ
ク基板などに印刷するための方法に関する。本発明の方
法の中心的な技術思想は、この方法が以下の方法ステッ
プを有することに存在する。すなわち、 ａ. 構造を形成するための材料を印刷ステレオタイ
プ、例えばエッチングされた及び/又は彫刻された金属
プレートにドクターブレードで塗布する。この印刷ステ
レオタイプにおいて塗布される構造は逆に凹部に存在す
る。
【０００９】ｂ. 印刷される基板に印刷過程の前に可
撓性の柔らかい被覆層を設ける方法ステップ。この被覆
層としては有利には柔らかいポリイミド層が使用され
る。
撓性の柔らかい被覆層を設ける方法ステップ。この被覆
層としては有利には柔らかいポリイミド層が使用され
る。
【００１０】ｃ. 印刷過程において基板に対してステ
レオタイプを相応に位置決めした後でステレオタイプを
基板に接触させ、これにより比較的凹部にある構造に充
填された材料が印刷すべき基板表面へと移り、結果的に
所望の構造が形成される。
レオタイプを相応に位置決めした後でステレオタイプを
基板に接触させ、これにより比較的凹部にある構造に充
填された材料が印刷すべき基板表面へと移り、結果的に
所望の構造が形成される。
【００１１】この印刷技術によって高い精度を有する構
造が製造される。というのも、タンポン印刷方法の場合
とは異なり、印刷転写の際にクッション歪みが起こらな
い。というのも、可撓性のあるタンポンなしで基板に直
接転写を行うからである。むしろ、本発明のやり方で
は、他の場合に使用されるタンポンは、基板上に留まる
可撓性の柔らかい被覆層によって置換される。しかし、
この被覆層は印刷過程において他の場合に通常使用され
るタンポンよりもはるかに小さい変形を有し、これによ
って望ましくない転写歪みが発生しないのである。
造が製造される。というのも、タンポン印刷方法の場合
とは異なり、印刷転写の際にクッション歪みが起こらな
い。というのも、可撓性のあるタンポンなしで基板に直
接転写を行うからである。むしろ、本発明のやり方で
は、他の場合に使用されるタンポンは、基板上に留まる
可撓性の柔らかい被覆層によって置換される。しかし、
この被覆層は印刷過程において他の場合に通常使用され
るタンポンよりもはるかに小さい変形を有し、これによ
って望ましくない転写歪みが発生しないのである。
【００１２】例えばアクティブマトリックス液晶ディス
プレイのためのモザイクカラーフィルタの製造のため
に、この印刷過程は、加法混色フィルタによって動作さ
れる限りは単純に三原色、赤、緑及び青が繰り返され
る。各印刷フェーズの間には今ちょうど塗布されたばか
りのカラーラッカーの短い乾燥ステップのみが必要であ
る。
プレイのためのモザイクカラーフィルタの製造のため
に、この印刷過程は、加法混色フィルタによって動作さ
れる限りは単純に三原色、赤、緑及び青が繰り返され
る。各印刷フェーズの間には今ちょうど塗布されたばか
りのカラーラッカーの短い乾燥ステップのみが必要であ
る。
【００１３】印刷過程の終了後にこの場合印刷過程の間
には柔らかく可撓性を有している塗布されたカラーラッ
カーならびに印刷の前に塗布された被覆層を硬化すると
有利である。この結果、形成された層システムの安定性
が改善される。
には柔らかく可撓性を有している塗布されたカラーラッ
カーならびに印刷の前に塗布された被覆層を硬化すると
有利である。この結果、形成された層システムの安定性
が改善される。
【００１４】硬化ステップは例えば熱的に又はＵＶ照射
によって行われる。
によって行われる。
【００１５】本発明の方法によって製造される典型的な
層厚は２μｍと１０μｍとの間にある。
層厚は２μｍと１０μｍとの間にある。
【００１６】印刷過程を簡単に構成するためには、印刷
される基板は「フェイスダウンで」、つまり印刷される
側面が下を向くようにしてステレオタイプの上方に位置
決めされるととりわけ有利である。
される基板は「フェイスダウンで」、つまり印刷される
側面が下を向くようにしてステレオタイプの上方に位置
決めされるととりわけ有利である。
【００１７】ステレオタイプに対する基板のできるだけ
精確な位置決めのために、さらに基板のたわみをこの基
板の裏面への負圧の印加によって阻止することが提案さ
れる。
精確な位置決めのために、さらに基板のたわみをこの基
板の裏面への負圧の印加によって阻止することが提案さ
れる。
【００１８】さらに、均一な印刷像を得るためには、印
刷過程においてステレオタイプと基板とを接触させてい
る間にこの基板の裏面への圧力を高めることが提案され
る。
刷過程においてステレオタイプと基板とを接触させてい
る間にこの基板の裏面への圧力を高めることが提案され
る。
【００１９】本発明の方法を実施するための装置は、被
覆される基板を固定するための手段ならびに印刷材料を
有する印刷ステレオタイプを印刷される被覆される基板
に対して位置決めしさらにこの基板とステレオタイプと
を接触させるための手段を含む。
覆される基板を固定するための手段ならびに印刷材料を
有する印刷ステレオタイプを印刷される被覆される基板
に対して位置決めしさらにこの基板とステレオタイプと
を接触させるための手段を含む。
【００２０】本発明の装置の簡単な構成のために、基板
を固定するための固定手段は層側が下向きになるように
設けられていることが提案される。
を固定するための固定手段は層側が下向きになるように
設けられていることが提案される。
【００２１】基板を効率的に支持するために、固定手段
は周縁部をとり囲む真空チャネルを有し、この真空チャ
ネルは基板を周縁領域において保持することが提案され
る。
は周縁部をとり囲む真空チャネルを有し、この真空チャ
ネルは基板を周縁領域において保持することが提案され
る。
【００２２】基板が「フェイスダウンで」又は「フェイ
スアップで」この装置において固定及び位置決めされる
かどうかに依存して、基板とステレオタイプを接触させ
るための位置決め手段は、基板の裏面に負圧又は超過圧
を印加するために構成されるととりわけ有利である。こ
れによって、基板のステレオタイプに対する精確な調整
を損ないかねない基板のたわみが回避される。
スアップで」この装置において固定及び位置決めされる
かどうかに依存して、基板とステレオタイプを接触させ
るための位置決め手段は、基板の裏面に負圧又は超過圧
を印加するために構成されるととりわけ有利である。こ
れによって、基板のステレオタイプに対する精確な調整
を損ないかねない基板のたわみが回避される。
【００２３】つまりは、基板とステレオタイプを接触さ
せるための位置決め手段は、印刷過程において基板の裏
面への圧力を高めるために構成されている。
せるための位置決め手段は、印刷過程において基板の裏
面への圧力を高めるために構成されている。
【００２４】従属請求項から有利な本発明の実施形態が
得られる。
得られる。
【００２５】
【実施例】本発明の実施例を以下において図面を参照し
て本発明の利点と共に詳しく説明する。
て本発明の利点と共に詳しく説明する。
【００２６】図２ａから図２ｉはマトリックス液晶ディ
スプレイの基板１を示している。この基板１には従来の
フォトリソグラフィプロセスによってモザイクカラーフ
ィルタが設けられる。この方法は次のステップに区分け
されている： ａ. 基板の上に第１の感光性カラー層２（例えば赤）
が回転塗布される（図２ａ）。
スプレイの基板１を示している。この基板１には従来の
フォトリソグラフィプロセスによってモザイクカラーフ
ィルタが設けられる。この方法は次のステップに区分け
されている： ａ. 基板の上に第１の感光性カラー層２（例えば赤）
が回転塗布される（図２ａ）。
【００２７】ｂ. 続いて感光性カラー層２を相応のマ
スク３によって露光する（図２ｂ）。
スク３によって露光する（図２ｂ）。
【００２８】ｃ. 現像プロセスにおいて露光された構
造４をあとに残し（図２ｃ）、これに対して露光されな
い部分を除去する。残った構造４は次いで乾燥される。
造４をあとに残し（図２ｃ）、これに対して露光されな
い部分を除去する。残った構造４は次いで乾燥される。
【００２９】ｄ. 次いで、第２の感光性カラー層５
（例えば緑）が回転塗布され（図２ｄ）、適当なマスク
６によって露光され（図２ｅ）、また露光された構造７
が残される現像ステップ（図２ｆ）の後で、乾燥され
る。
（例えば緑）が回転塗布され（図２ｄ）、適当なマスク
６によって露光され（図２ｅ）、また露光された構造７
が残される現像ステップ（図２ｆ）の後で、乾燥され
る。
【００３０】ｅ. 第３のカラー層（例えば青）が図２
ｇ〜図２ｉにおいて相応に塗布され、構造化され、乾燥
され、最後に図２ｉに断面図として示されているモザイ
クカラーフィルタを完成させる。
ｇ〜図２ｉにおいて相応に塗布され、構造化され、乾燥
され、最後に図２ｉに断面図として示されているモザイ
クカラーフィルタを完成させる。
【００３１】この極めてコスト高なプロセスの欠点を回
避するために、カラーフィルタを図１ａ〜図１ｄに従っ
て本発明の方法によって形成することができる。
避するために、カラーフィルタを図１ａ〜図１ｄに従っ
て本発明の方法によって形成することができる。
【００３２】まず最初に、例えば赤色に対するカラーフ
ィルタ構造に相応する開口部１０を有する概略的に示さ
れたステレオタイプ１１に赤いカラー材料１２がドクタ
ープレード１３によって塗布される。このドクターブレ
ード１３のこすり取る方向は図１ａにおいて矢印で示さ
れている。
ィルタ構造に相応する開口部１０を有する概略的に示さ
れたステレオタイプ１１に赤いカラー材料１２がドクタ
ープレード１３によって塗布される。このドクターブレ
ード１３のこすり取る方向は図１ａにおいて矢印で示さ
れている。
【００３３】こうして充填されたステレオタイプ１１の
上方に基板１３が位置決め調整される。この基板の被覆
される裏面には柔らかい可撓性の薄膜１４、例えばポリ
イミド層が塗布されている。この基板１３は「フェイス
ダウン位置」で適当な真空手段１５によって保持され
る。この真空手段１５は例えば周縁部を取り囲む真空チ
ャネル１６を含み、この結果この基板を周縁部において
保持する。さらにこの真空手段１５は、吸着された基板
１３によってチャンバ１７が形成されるように構成され
る。このチャンバ１７の圧力は別個に調整できる（図１
ｂを参照）。
上方に基板１３が位置決め調整される。この基板の被覆
される裏面には柔らかい可撓性の薄膜１４、例えばポリ
イミド層が塗布されている。この基板１３は「フェイス
ダウン位置」で適当な真空手段１５によって保持され
る。この真空手段１５は例えば周縁部を取り囲む真空チ
ャネル１６を含み、この結果この基板を周縁部において
保持する。さらにこの真空手段１５は、吸着された基板
１３によってチャンバ１７が形成されるように構成され
る。このチャンバ１７の圧力は別個に調整できる（図１
ｂを参照）。
【００３４】基板１３がステレオタイプ１１を基準にし
て位置決め調整された後で、このステレオタイプ１１と
基板１３とを接触させる。基板が確実にかつ均一にステ
レオタイプ１１の上に載るように、接触させる前に基板
が下方に湾曲することを阻止するチャンバ１７における
負圧の代わりに、チャンバ１７に超過圧が加えられる。
カラー材料１２が充填された開口部乃至は凹部１０から
柔らかい可撓性の層１４へと付着した後で、基板１３は
ステレオタイプ１１から持ち上げて取り外される（図１
ｄ）。
て位置決め調整された後で、このステレオタイプ１１と
基板１３とを接触させる。基板が確実にかつ均一にステ
レオタイプ１１の上に載るように、接触させる前に基板
が下方に湾曲することを阻止するチャンバ１７における
負圧の代わりに、チャンバ１７に超過圧が加えられる。
カラー材料１２が充填された開口部乃至は凹部１０から
柔らかい可撓性の層１４へと付着した後で、基板１３は
ステレオタイプ１１から持ち上げて取り外される（図１
ｄ）。
【００３５】さらに別の色、例えば緑及び青を印刷する
ためには、印刷された層が有利には乾燥ステップ乃至は
硬化ステップで処理された後で、ちょうど今記述された
ばかりのこの印刷過程を単純に繰り返す。
ためには、印刷された層が有利には乾燥ステップ乃至は
硬化ステップで処理された後で、ちょうど今記述された
ばかりのこの印刷過程を単純に繰り返す。
【００３６】しかし、有利には完成した層構造を柔らか
い可撓性の層１４を含めてこの印刷方法の終了後にさら
に硬化する。この結果、層の安定性が改善される。
い可撓性の層１４を含めてこの印刷方法の終了後にさら
に硬化する。この結果、層の安定性が改善される。
【図１】概略的に示されたステレオタイプ及びこのステ
レオタイプに所属する「フェイスダウンに」保持された
基板を断面図で示して本発明の製造方法を実施する際の
様々なプロセスステップを図示している。
レオタイプに所属する「フェイスダウンに」保持された
基板を断面図で示して本発明の製造方法を実施する際の
様々なプロセスステップを図示している。
【図２】カラーフィルタの塗布及び従来のフォトリソグ
ラフィプロセスの際の様々なプロセスステップにおける
基板の断面図を図示している。
ラフィプロセスの際の様々なプロセスステップにおける
基板の断面図を図示している。
１ 基板 ２ 感光性カラー層 ３ マスク ４ 露光された構造 ５ 感光性カラー層 ６ マスク ７ 露光された構造 １０ 開口部 １１ ステレオタイプ １２ カラー材料 １３ 基板 １４ 柔らかい可撓性の薄膜 １５ 真空手段 １６ 真空チャネル １７ チャンバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41M 1/34 B41M 1/30 G02B 5/20 101 G02F 1/1333 500
Claims (9)
- 【請求項１】 液晶ディスプレイのカラーフィルタ、カ
バーマトリックスなどのような薄膜構造を実質的に剛性
の基板、例えばガラス基板、プラスチック基板などに印
刷するための方法において、 以下の方法ステップ、すなわち、 ａ. 構造を形成するための材料を印刷ステレオタイプ
（１１）にドクターブレードで塗布し、該印刷ステレオ
タイプ（１１）に塗布される構造（１２）は逆に凹部に
存在し、 ｂ. 印刷される基板（１３）に印刷過程の前に可撓性
の柔らかい被覆層（１４）を設け、 ｃ. 印刷過程において前記基板（１３）に対して前記
ステレオタイプ（１１）を相応に位置決めした後で該ス
テレオタイプ（１１）を前記基板（１３）に接触させる
方法ステップを特徴とする、液晶ディスプレイのカラー
フィルタ、カバーマトリックスなどのような薄膜構造を
実質的に剛性の基板、例えばガラス基板、プラスチック
基板などに印刷するための方法。 - 【請求項２】 印刷される基板（１３）をステレオタイ
プ（１１）の上方に「フェイスダウン」に位置決めする
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 基板（１３）のたわみを該基板（１３）
の裏面に負圧を印加することによって阻止することを特
徴とする請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 印刷過程において、ステレオタイプ（１
１）と基板（１３）とを接触させるために、該基板（１
３）の裏面への圧力を高めることを特徴とする請求項１
から３までのうちの１項記載の方法。 - 【請求項５】 請求項１から４までのうちの１項記載の
方法を実施するための装置において、 被覆される基板（１３）を固定するための手段（１６）
が設けられており、 印刷材料（１２）を有する印刷ステレオタイプ（１１）
を印刷される前記基板（１３）に対して位置決めしさら
に該基板（１３）と前記ステレオタイプ（１１）とを接
触させるための手段（１５）が存在することを特徴とす
る、請求項１から４までのうちの１項記載の方法を実施
するための装置。 - 【請求項６】 基板（１３）を固定するための固定手段
（１６）は層側が下向きになるように設けられているこ
とを特徴とする請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 固定手段は周縁部を取り囲む真空チャネ
ル（１６）を有し、該真空チャネル（１６）は基板（１
３）を周縁領域において保持することを特徴とする請求
項５又は６記載の装置。 - 【請求項８】 基板（１３）とステレオタイプ（１１）
とを接触させるための位置決め手段（１５）は、前記基
板（１３）のたわみを阻止するために前記基板（１３）
の裏面に負圧又は超過圧を印加するように構成されてい
ることを特徴とする請求項５から７までのうちの１項記
載の装置。 - 【請求項９】 基板（１３）とステレオタイプ（１１）
とを接触させるための位置決め手段（１５）は、印刷過
程において前記基板（１３）の裏面への圧力を高めるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項５から８ま
でのうちの１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833915A DE19833915A1 (de) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | Druckverfahren |
| DE19833915.1 | 1998-07-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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