JP4567633B2 - 印刷システム及びこれを用いた液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示素子に係り、より具体的には、液晶表示素子のパターン形成のために用いられる印刷システムに関する。

表示画面の厚さが数センチメートルに過ぎない超薄型の平板表示素子(Flat Panel Display)、なかでも液晶表示素子は、動作電圧が低いために消費電力が少なく且つ携帯用に向いている点から、ノートブックコンピュータ、モニタ、宇宙船、航空機といった広範の分野に応用されている。

かかる液晶表示素子は、下部基板、上部基板、及びこれら両基板間に形成された液晶層を備えてなり、一般に、下部基板上には薄膜トランジスタ及び画素電極が形成されており、上部基板上には、遮光層、カラーフィルタ層及び共通電極が形成されている。

このように、液晶表示素子は種々の構成要素を備えており、これら構成要素を形成するには数多くの工程が反復的に行われる必要がある。特に、種々の構成要素を種々の形態にパターニングするためにフォトリソグラフィ工程が主に使用されている。

以下、図面を参照して従来のフォトフォトリソグラフィ工程を用いたパターン形成方法を説明する。
まず、図１Ａに示すように、透明基板１０上にパターン材料層２０を形成する。
その後、図１Ｂに示すように、パターン材料層２０上に所定パターンのマスク２３を配置した後に光照射装置から光を照射する。
その後、図１Ｃに示すように、現像工程によってパターン２０ａを完成する。

しかしながら、フォトリソグラフィ工程は、所定パターンのマスクを使用しなければならず、それだけ製造コストが上昇するだけでなく、露光工程及び現像工程などを行わねばならず、工程が複雑で、工程時間が長くかかるという欠点があった。

そこで、上記のフォトリソグラフィ工程における欠点を解決するための新しいパターン形成方法が要求されている実情である。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その第１の目的は、液晶表示素子を低費用で且つより短い工程時間内で製造できる新しい印刷システムを提供することにある。
本発明の第２の目的は、上記の印刷システムを用いて液晶表示素子を製造する方法を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成すべく、移動レールと、該移動レール上部に位置する印刷板及び基板と、前記印刷板を経由してパターンを前記基板に転写する印刷ロールと、前記印刷板を洗浄するための洗浄部と、を備えて構成されることを特徴とする印刷システムを提供する。

本発明によれば、比較的高価のマスクを用いないため製造費用が節減され、露光、現像工程などを行わなくて済むため工程が単純となり、工程時間が短縮される。

また、印刷板洗浄器を印刷システムに共に構成して用いるため、別の洗浄工程を施す場合に比べて工程が減る。

さらに、印刷板洗浄部を印刷システムに共に構成して用いる場合、印刷板を洗浄器に移動させて洗浄し、保管箱から洗浄済みの印刷板を移動レール上に移動させて印刷すればよいため、印刷板が複数枚の場合であっても１台の洗浄器のみで充分となり、製造費用が節減される。

本発明の第一の特徴は、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印刷システムを提供することによって、従来のフォトリソグラフィにおける欠点を解決することにある。

図２Ａ乃至図２Ｃは、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す断面図である。

まず、図２Ａに示すように、印刷ノズル２５０を用いてパターン材料２００を印刷ロール２７０の外周面に塗布する。

その後、図２Ｂに示すように、所定形状の突出部６５０が形成された印刷板６００上で印刷ロール２７０を回転させ、印刷板６００の突出部６５０に一部パターン物質２００ｂを転写してから残存するパターン物質２００ａによって印刷ロール２７０に所定形状のパターンを形成する。

その後、図２Ｃに示すように、基板１００上で印刷ロール２７０を回転させて、印刷ロール２７０の外周面に残っているパターン材料２００ａを基板１００に転写し、基板１００上にパターンを形成する。

このように、印刷ロール及び印刷板を用いたパターン形成工程は、所定パターンのマスクを用いなくて済むので、製造費用が節減され、露光工程及び現像工程などを行う必要がないので工程時間が短縮される。

また、本発明の第二の特徴は、印刷板を洗浄するための洗浄器を、印刷システム内に配置することにある。

上述のように、印刷ロール及び印刷板を用いてパターンを形成する方法では、所定形状の印刷板が必要とされる。

この場合、図２Ｂに示すように、印刷板６００は、一度使用すると、所定形状の突出部６５０上にパターン物質２００ｂが残り、再び使用するには洗浄工程が必要である。

したがって、洗浄部を印刷システム内に配置して印刷板を洗浄することによって、工程時間の短縮を図る。

該洗浄部は、移動レールに乗って印刷板に移動してこの印刷板を洗浄する洗浄器からなることができる。

ここで、印刷板、基板及び洗浄器は、印刷板、基板、洗浄器の順に一列に配列されても良く、基板、印刷板、洗浄器の順に一列に配列されても良い。

該洗浄器は、移動レールの外部に配置されても良いが、この場合、移動レール上に位置する印刷板及び基板は、印刷板、基板の順に一列に配列されても良く、基板、印刷板の順に一列に配列されても良い。

この場合、移動レールの外部に位置する洗浄器は、印刷板の側面に配置されても良い。

また、該洗浄器は、洗浄液噴射装置及び乾燥装置からなることができる。

上記洗浄部は、印刷板を洗浄する洗浄器、及び印刷板の交換のために新しい印刷板及び洗浄済みの印刷板を保管する保管箱からなることができる。

該洗浄部は、移動レールの外部に配置されることができるが、この場合、該移動レール上に位置する印刷板及び基板は、印刷板、基板の順に一列に配列されても良く、基板、印刷板の順に一列に配列されても良い。

このとき、該移動レールの外部に位置する洗浄部は、印刷板の側面に配置されても良い。

また、上記洗浄器は、洗浄液噴射装置及び乾燥装置からなることができる。

また、上記洗浄部は、印刷板移送装置をさらに備えても良いが、印刷板移送装置は、洗浄する印刷板を洗浄器に移送し、洗浄済みの印刷板を保管箱から移動レール上に移送する機能を担う。

すなわち、上記印刷板移送装置は、洗浄器のみで構成された洗浄部とは違い、洗浄器及び保管箱から構成された洗浄部では、洗浄器自体が印刷板上に移動して洗浄を行わず、移送装置が必要となることから構成されたものである。

また、本発明は、上記の第２の目的を達成するために、第１基板上に遮光層を形成する工程と、該遮光層を含む第１基板上にカラーフィルタ層を形成する工程と、第２基板を準備する工程と、これら第１基板及び第２基板間に液晶層を形成する工程と、を備えてなる。

ここで、上記第１基板上に遮光層を形成する工程、及び上記カラーフィルタ層を形成する工程のうち少なくとも一つの工程は、前述した印刷システムを用いてパターンを形成する工程からなることができる。

上記第２基板を準備する工程は、前述した印刷システムを用いて上記第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、該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、該薄膜トランジスタに接続される画素電極とを形成する工程を備えることができる。

このとき、上記第１基板及び第２基板間に液晶層を形成する工程は、該第１基板または第２基板のいずれか一つの基板に、注入口のないシール材を形成し、このシール材が形成された基板に、液晶を積荷した後に両基板を合着する工程からなることができる。

また、上記第１基板及び第２基板間に液晶層を形成する工程は、該第１基板または第２基板のいずれか一つの基板に注入口が形成されるようにシール材を形成した後に、両基板を合着した後に、該注入口を介して液晶を注入して形成しても良い。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

図３は、本発明の第１実施例による印刷システムを示す斜視図である。
本発明の第１実施例による印刷システムは、図３に示すように、移動レール３００、印刷板６００、基板４００、印刷ロール２７０及び洗浄器５００を備えて構成される。

ここで、印刷板６００、基板４００、洗浄器５００は、移動レール３００上に配置される。

また、印刷ロール２７０は、印刷板６００を経由してパターンを基板４００に転写する。

洗浄器５００は、移動レール３００を介して印刷板６００に移動して該印刷板６００を洗浄する。

また、洗浄器５００は、洗浄液噴射装置及び乾燥装置からなることができる。

ここで、印刷板６００、基板４００及び洗浄器５００は、印刷板６００、基板４００、洗浄器５００の順に一列に配列される。

本実施例による印刷システムの作動原理は、パターン物質が塗布された印刷ロール２７０が印刷板６００を軽油して基板４００上にパターン物質を転写し原位置に復帰するとき、洗浄器５００が印刷板６００上に移動して印刷板６００を洗浄することである。

図４は、本発明の第２実施例による印刷システムを示す斜視図である。

本発明の第２実施例による印刷システムは、図４に示すように、第１実施例による印刷システムと同じ構成要素を有し、ただし、その配置において異なっている。

すなわち、第１実施例による印刷システムは、印刷板６００、基板４００及び洗浄器５００が、印刷板６００、基板４００、洗浄器５００の順に一列に配列されていたのに対し、本実施例による印刷システムでは、基板４００、印刷板６００、洗浄器５００の順に一列に配列されている。

本実施例による印刷システムの作動原理は、第１実施例による印刷システムとは違い、パターン物質の塗布された印刷ロール２７０が、印刷板６００上に移動した後、原位置に復帰しつつ、印刷板６００を経由して基板４００上にパターン物質を転写することである。洗浄器５００は、印刷ロール２７０が印刷板６００上にパターン物質を転写した後、印刷板６００上に移動して印刷板６００を洗浄するので、第１実施例における洗浄器５００に比べて移動距離が短い。

図５は、本発明の第３実施例による印刷システムを示す斜視図である。
本発明の第３実施例による印刷システムは、図５に示すように、上記の第１実施例による印刷システムと同じ構成要素を有し、ただし、洗浄器５００の配置が異なる。

上記第１実施例による印刷システムは、洗浄器５００が移動レール３００上に配置されていたのに対し、本実施例による印刷システムは、移動レール３００の外部、具体的には印刷板６００の側面に配置されている。

本実施例における印刷システムの作動原理は、上記第１実施例による印刷システムの作動原理と同様である。

図６は、本発明の第４実施例による印刷システムを示す斜視図である。

本発明の第４実施例による印刷システムは、図６に示すように、上記第３実施例による印刷システムと同じ構成要素を有し、ただし、その配置において異なっている。

上記第３実施例による印刷システムは、印刷板６００及び基板４００が、印刷板６００、基板４００の順に一列に配列されているのに対し、本実施例による印刷システムでは、基板４００、印刷板６００の順に一列に配列されている。

本実施例における印刷システムの作動原理は、上記第２実施例による印刷システムの作動原理と同様である。

図７は、本発明の第５実施例による印刷システムを示す斜視図である。

本発明の第５実施例による印刷システムは、図７に示すように、上記第３実施例による印刷システムと同じ構造を有し、ただし、その構成要素が異なっている。

すなわち、第３実施例による印刷システムは、印刷板の側面に洗浄器が配置されていたのに対し、本実施例による印刷システムでは、洗浄部５３０が印刷板６００の側面に配置されている。

該洗浄部５３０は、洗浄器５００及び保管箱５６０からなる。

洗浄器５００は、パターン材料によって汚染された印刷板６００を、移動レール３００から移してきて洗浄する機能を担い、保管箱５６０は、使用しない印刷板６００または洗浄器５００で洗浄し終わった印刷板６００を保管しておき、上記汚染された印刷板６００が洗浄器５００から移される時、使用しない印刷板６００または洗浄器５００で洗浄された印刷板６００を、移動レール３００上に移す機能を担う。

また、洗浄部５３０は、印刷板移送装置をさらに備えることができる。これは、洗浄する印刷板６００を洗浄器５００に移送し、洗浄済みの印刷板６００を保管箱から移動レール上に移送する機能を果たすためである。

すなわち、洗浄器のみで構成された場合とは違い、洗浄部が洗浄器及び保管箱から構成された場合は、洗浄器自体が印刷板上を移動して洗浄を行わず、よって、移送装置が必要となるわけである。

このような洗浄部５３０を有する印刷システムの構成は、印刷板６００を洗浄器５００に移動させて洗浄し、保管箱５６０から洗浄済みの印刷板６００を移動レール３００上に移動させて印刷すればいいため、印刷板が複数枚である場合にも１台の洗浄器だけで充分である。

図８は、本発明の第６実施例による印刷システムを示す斜視図である。

本発明の第６実施例による印刷システムは、図８に示すように、上記第５実施例による印刷システムと同じ構造を有し、ただし、その配置において異なっている。

第５実施例による印刷システムは、移動レール３００上に配置される印刷板６００及び基板４００が、印刷板６００、基板４００の順に一列に配列されるのに対し、本実施例による印刷システムでは、基板４００、印刷板６００の順に一列に配列されている。

図９Ａ乃至図９Ｄは、本発明の実施例による液晶表示素子の製造方法を概略的に示す工程断面図である。

まず、図９Ａに示すように、第１基板１３０上に遮光層２３０を形成する。

その後、図９Ｂに示すように、遮光層２３０を含む第１基板１３０上にカラーフィルタ層２６０を形成する。

ここで、遮光層２３０を形成する工程（図９Ａ参照）、カラーフィルタ層２６０を形成する工程（図９Ｂ参照）のうち少なくとも一つの工程は、前述した印刷システムを用いてパターンを形成する工程とすることができる。

その後、図９Ｃに示すように、第２基板１６０を準備する。

この第２基板１６０を準備する工程は、図示してはいないが、前述した印刷システムを用いて第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、これら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、該薄膜トランジスタに接続される画素電極とを形成する工程を含んでなる。

その後、図９Ｄに示すように、第１基板１３０と第２基板１６０との間に液晶層７００を形成する。

すなわち、液晶層７００を形成する工程は、第１基板１３０及び第２基板１６０のいずれか一つの基板に注入口のないシール材を形成し、シール材の形成された基板に液晶７００を滴下した後に、これら両基板１３０，１６０を合着する工程にしても良い。

あるいは、液晶層７００を形成する工程は、第１基板１３０及び第２基板１６０のいずれか一つの基板に注入口が形成されるようにシール材を形成した後、これら両基板１３０，１６０を合着した後に、上記注入口を介して毛細管現象と圧力差を用いて液晶７００を注入する工程にしても良い。

従来のフォトリソグラフィ工程を概略的に示す断面図である。 従来のフォトリソグラフィ工程を概略的に示す断面図である。 従来のフォトリソグラフィ工程を概略的に示す断面図である。 本発明による印刷ロールを用いて基板上にパターン物質をパターニングする工程を示す断面図である。 本発明による印刷ロールを用いて基板上にパターン物質をパターニングする工程を示す断面図である。 本発明による印刷ロールを用いて基板上にパターン物質をパターニングする工程を示す断面図である。 本発明の第１実施例による印刷システムを概略的に示す斜視図である。 本発明の第２実施例による印刷システムを概略的に示す斜視図である。 本発明の第３実施例による印刷システムを概略的に示す斜視図である。 本発明の第４実施例による印刷システムを概略的に示す斜視図である。 本発明の第５実施例による印刷システムを概略的に示す斜視図である。 本発明の第６実施例による印刷システムを概略的に示す斜視図である。 本発明の実施例による液晶表示素子の製造方法を概略的に示す工程断面図である。 本発明の実施例による液晶表示素子の製造方法を概略的に示す工程断面図である。 本発明の実施例による液晶表示素子の製造方法を概略的に示す工程断面図である。 本発明の実施例による液晶表示素子の製造方法を概略的に示す工程断面図である。

符号の説明

２７０ 印刷ロール
３００ 移動レール
４００ 基板
５００ 洗浄器
５３０ 洗浄部
５６０ 保管箱
６００ 印刷板

Claims (18)

1. 移動レールと、
   前記移動レールの上部に配置され、複数の突出部が形成された印刷板、及び基板と、
   パターン材料を塗布して、前記印刷板上で回転させ、印刷板の突出部に一部パターン物質を転写してから残存するパターン物質を前記基板に転写し、前記基板上にパターンを形成する印刷ロールと、
   前記印刷板を洗浄する洗浄器と、印刷板の交換のために、新しい印刷板を保管する保管箱とを含む洗浄部とを含み、
   該洗浄部は、前記洗浄する印刷板を前記移動レールから前記洗浄器に移送する時、前記新しい印刷板を前記保管箱から前記移動レール上に移送する印刷板移送装置を備えて構成されることを特徴とする印刷システム。
   
2. 前記洗浄部は、前記移動レールを介して前記印刷板に移動して前記印刷板を洗浄する洗浄器からなることを特徴とする請求項１に記載の印刷システム。
   
3. 前記印刷板、基板及び洗浄器は、印刷板、基板、洗浄器の順に一列に配列されたことを特徴とする請求項１に記載の印刷システム。
   
4. 前記印刷板、基板及び洗浄器は、基板、印刷板、洗浄器の順に一列に配列されたことを特徴とする請求項１に記載の印刷システム。
   
5. 前記洗浄器は、前記移動レールの外部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の印刷システム。
   
6. 前記印刷板及び基板は、印刷板、基板の順に一列に配列されたことを特徴とする請求項５に記載の印刷システム。
   
7. 前記印刷板及び基板は、基板、印刷板の順に一列に配列されたことを特徴とする請求項５に記載の印刷システム。
   
8. 前記移動レールの外部に配置される洗浄器は、前記印刷板の側面に位置することを特徴とする請求項５に記載の印刷システム。
   
9. 前記洗浄器は、洗浄液噴射装置及び乾燥装置からなることを特徴とする請求項１に記載の印刷システム。
   
10. 前記洗浄部は、前記移動レールの外部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の印刷システム。
    
11. 前記印刷板及び基板は、印刷板、基板の順に一列に配列されたことを特徴とする請求項１０に記載の印刷システム。
    
12. 前記印刷板及び基板は、基板、印刷板の順に一列に配列されたことを特徴とする請求項１０に記載の印刷システム。
    
13. 前記移動レールの外部に配置される洗浄部は、前記印刷板の側面に位置することを特徴とする請求項１０に記載の印刷システム。
    
14. 前記洗浄器は、洗浄液噴射装置及び乾燥装置からなることを特徴とする請求項１に記載の印刷システム。
    
15. 第１基板上に遮光層を形成する工程と、
    前記遮光層を含む第１基板上にカラーフィルタ層を形成する工程と、
    第２基板を準備する工程と、
    前記第１基板及び第２基板間に液晶層を形成する工程と、を備えてなり、
    前記第１基板上に遮光層を形成する工程及び前記カラーフィルタ層を形成する工程のうち少なくとも一つの工程は、請求項１乃至１４のいずれか一項による印刷システムを用いてパターンを形成する工程からなることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
    
16. 前記第２基板を準備する工程は、
    請求項１乃至１４のいずれか一項による印刷システムを用いて、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薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタを含む第１基板上に保護膜、前記保護膜の上部に、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を形成する工程を備えてなることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示素子の製造方法。
    
17. 前記第１基板及び第２基板間に液晶層を形成する工程は、
    前記第１基板または第２基板のいずれか一つの基板に、注入口のないシール材を形成し、
    前記シール材の形成された基板に液晶を滴下した後、前記第１及び第２基板を合着する工程からなることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示素子の製造方法。
    
18. 前記第１基板及び第２基板間に液晶層を形成する工程は、
    前記第１基板または第２基板のいずれか一つの基板に注入口が形成されるようにシール材を形成し、
    前記第１及び第２基板を合着した後、前記液晶注入口から液晶を注入する工程からなることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示素子の製造方法。

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