JP4629615B2

JP4629615B2 - 液晶表示素子の製造方法

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Publication number: JP4629615B2
Application number: JP2006161357A
Authority: JP
Inventors: ギソン・チェ; ギュチョル・チョ; チンウォク・キム; チャンへ・イ
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: CN100498549C; US8293161B2; KR101157966B1; CN1991589A; US20070152372A1; US7858014B2; KR20070070712A; JP2007183538A; US20110024949A1

Description

本発明は、平板表示素子に関し、特に、平板表示素子の製造工程を単純化させることができる平板表示素子の製造装置及びその製造方法に関する。

最近の情報化社会において、表示素子は視覚情報伝達媒体としてその重要性がいつの時より強調されている。現在主流をなしている陰極線管（Cathode Ray Tube）またはブラウン管は重さと体積が大きいという問題がある。

平板表示素子には、液晶表示素子（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、電界放出表示素子（Field Emission Display：ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）及び電界発光素子（Electroluminescence：ＥＬ）などがあり、これらの大部分が実用化され市販されている。

液晶表示素子は、電子製品の軽薄短小の趨勢を満足することができ、量産性が向上しているので、多くの応用分野で陰極線管と取り代わっている。

特に、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以下、“ＴＦＴ”という）を利用して液晶セルを駆動するアクティブマトリックスタイプの液晶表示素子は、画質が優れ、消費電力が低いという長所があり、最近の量産技術確保と研究開発の成果により大型化と高解像度化に急速発展している。

このようなアクティブマトリックスタイプの液晶表示素子は、図１のように、液晶層１５を挟んでカラーフィルタ基板２２とＴＦＴアレイ基板２３が合着される。図１に図示された液晶表示素子は、全有効画面の一部を示したものである。

カラーフィルタ基板２２には、上部ガラス基板１２の背面上にカラーフィルタ１３及び共通電極１４が形成される。上部ガラス基板１２の前面上には偏光板１１が取り付けられる。カラーフィルタ１３は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタ層が配置されて、特定の波長帯域の光を透過させることによって、カラー表示を可能にする。隣接した色のカラーフィルタ１３間には図示しないブラックマトリックス（Black Matrix）が形成される。

ＴＦＴアレイ基板２３には、下部ガラス基板１６の前面にデータライン１９とゲートライン１８が相互に交差し、その交差部にＴＦＴ２０が形成される。そして、下部ガラス基板１６の前面にはデータライン１９とゲートライン１８との間のセル領域に画素電極２１が形成される。ＴＦＴ２０はゲートライン１８からのスキャニング信号に応答してデータライン１９と画素電極２１との間のデータ伝送パスを切り換えることにより、画素電極２１を駆動することになる。ＴＦＴアレイ基板２３の背面には偏光板１７が取り付けられる。

液晶層１５は、自身に印加された電界によりＴＦＴアレイ基板２３を経由して入射される光の透過量を調節する。

カラーフィルタ基板２２とＴＦＴ基板２３上に付着された偏光板１１、１７はいずれか一方向に偏光された光を透過させることになり、液晶１５が９０゜ＴＮモードである時、それらの偏光方向は互いに直交することになる。

カラーフィルタ基板２２とアレイＴＦＴ基板２３の液晶対向面には図示しない配向膜が形成される。

アクティブマトリックスタイプの液晶表示素子を製造するための製造工程は、基板洗浄、基板パターニング工程、配向膜形成／ラビング工程、基板合着／液晶注入工程、実装工程、検査工程、リペア（Repair）工程などに分けられる。基板洗浄工程は、液晶表示素子の基板の表面に汚染された異質物を洗浄液により除去する。基板パターニング工程は、カラーフィルタ基板のパターニング工程とＴＦＴアレイ基板のパターニング工程に分けられて行われる。配向膜形成／ラビング工程は、カラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板の各々に配向膜を塗布して、その配向膜をラビング布等でラビングすることになる。基板合着／液晶注入工程は、シール材（Sealant）を利用してカラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板とを合着し、液晶注入口を通じて液晶とスペーサを注入した後、その液晶注入口を封入する。実装工程はゲートドライブ集積回路及びデータドライブ集積回路などの集積回路が実装されたテープキャリアーパッケージ（Tape Carrier Package；以下、“ＴＣＰ”という）を基板上のパッド部に接続させることになる。このようなドライブ集積回路は、前述したＴＣＰを利用したテープオートメーテッドボンディング（Tape Automated Bonding）方式の以外にチップオンガラス（Chip On Glass；以下、“ＣＯＧ”という）方式などにより基板上に直接実装されることもできる。検査工程は、ＴＦＴアレイ基板にデータラインとゲートラインなどの信号配線と画素電極が形成された後に行われる電気的検査と基板合着／液晶注入工程後に行われる電気的検査及び肉眼検査を含む。リペア工程は、検査工程によりリペア可能であると判定された基板に対する復元を行う。検査工程でリペアが不可能な基板は廃棄処分される。

このような液晶表示素子を含む大部分の平板表示素子の製造方法において、基板上に積層される薄膜物質は、フォトリソグラフィー（Photorithography）工程によりパターニングされる。フォトリソグラフィー工程は、一般的にフォトレジスト（Photoresist）の塗布、マスク整列、露光、現像及び洗浄を含む一連の写真工程である。ところが、このようなフォトリソグラフィー工程は、工程所要時間が長く、フォトレジスト物質とストリップ溶液の浪費が大きく、露光装備などの高価の装備を必要とするという問題がある。

本発明は、フォトリソグラフィー工程の代わりにソフトモールドを利用したパターニング工程により薄膜パターンを形成することによって、平板表示素子の製造工程を単純化させることができる平板表示素子の製造装置及び製造方法を提供することをその目的とする。

本発明のさらに他の目的は、均一な厚さを有する薄膜パターンを形成させることができる平板表示素子の製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、基板上にセル領域を区画するブラックマトリックスを形成するステップと、前記ブラックマトリックスにより区画されたセル領域にカラーフィルタを形成するステップと、前記カラーフィルタ上に有機物を塗布するステップと、基準面、前記基準面から凹んだ溝、前記基準面から突出した突出部を有するソフトモールドを前記有機物と接触させて前記基準面と対応する平坦化層と、前記突出部に対応する平坦化層のホールを形成すると共に、前記溝と対応する前記平坦化層から突出したスペーサを形成するステップとを含み、前記平坦化層の厚さを決める前記ソフトモールドの突出部に対応して前記平坦化層の厚さを決める高さを有する前記平坦化層のホールを前記ブラックマトリックスと重畳するよう形成する。

本発明に係る平板表示素子の製造装置及びその製造方法は、平板表示素子の製造工程を単純化させることができ、延いては、平板表示装置に形成される薄膜の厚さを均一にすることができる。

前記の目的の他に本発明の他の目的及び特徴は、添付の図面を参照した実施の形態に対する説明を通じて明らかに表れることになる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図２乃至図１１を参照しつつ詳細に説明する。

図２及び図３を参照すれば、本発明の実施の形態に係る平板表示素子の製造方法は、従来のフォトレジストパターン工程の代わりに、ソフトモールド１３４を利用して設計者が希望する形状の薄膜パターンを形成できるようになる。

このようなソフトモールド１３４を利用した薄膜パターン工程は、薄膜１３２ａが形成された基板１３１上にエッチレジスト（etch resist）溶液１３３ａの塗布工程、ソフトモールド１３４を利用したエッチレジスト層１３３のパターニング工程、薄膜１３２のパターニングのためのエッチング工程、残留エッチレジストパターンのストリップ工程、及び検査工程を含む。

基板１３１上に形成された薄膜１３２ａは、平板表示素子のアレイに存在する金属パターン、有機物パターン及び無機物パターンで利用される基本材料で公知の塗布工程や蒸着工程により基板１３１上に形成される。

エッチレジスト溶液１３３ａは、耐熱性と耐薬品性があり、流動性が大きく、高温に露出される際、固化可能な物質、例えば、エタノール（ethanol）溶液にノボラック樹脂（Novolac resin）が略５〜３０ｗｔ％添加された溶液が用いられる。このようなエッチレジスト溶液１３３ａは、ノズル噴射、スピンコーティングなどの塗布工程により薄膜１３２ａ上に塗布される。

ソフトモールド１３４は、弾性の大きいゴム材料、例えば、ポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane、ＰＤＭＳ）、ポリウレタン（Polyurethane）、クロスリンクドノボラック樹脂（Cross-linked Novolac resin）などで製作され、基板１３１上に残留させるパターンと対応する溝１３４ａが形成される。ここで、溝１３４ａと溝１３４ａを除外した面１３４ｂを有するソフトモールド１３４は疏水性または親水性で表面処理される。以下、本発明ではソフトモールド１３４が疏水性である場合を想定して説明する。

このソフトモールド１３４は、エッチレジスト溶液１３３ａ上に整列された後、薄膜１３２ａとの接触が可能な程度の圧力、即ち、自身の自重程度の重さだけでエッチレジスト溶液１３３ａに加圧される。

例えば、ソフトモールド１３４とガラス基板１３１との間の圧力により発生する毛細管力（Capillary force）と、ソフトモールド１３４とエッチレジスト溶液１３２ａとの間の反発力によりエッチレジスト溶液１３３ａが、図３のように、ソフトモールド１３４の溝１３４ａ内に移動する。

その結果、ソフトモールド１３４の溝１３４ａパターンと反転転写されたパターン形態でエッチレジストパターン１３３ｂが薄膜１３２ａ上に形成される。以後、ソフトモールド１３４と基板１３１とが分離された後、ウェットエッチング工程（Wet etching process）やドライエッチング工程（Dry etching process）が行われる。この際、エッチレジストパターン１３３ｂはマスクとして作用するので、そのエッチレジストパターン１３３ｂの下部に位置した薄膜１３２ａのみ基板１３１上に残留し、その以外の薄膜１３２ａは除去される。次に、エッチレジストパターン１３４ｂは、ストリップ工程により除去され、薄膜パターン１３２ｂに対する電気的、光学的検査を通じて薄膜パターン１３２ｂのショ−ト（short）、断線などが検査される。

ソフトモールド１３４は、基板１３１と分離された後、紫外線（ＵＶ）とオゾン（Ｏ３）により洗浄された後、他の薄膜１３２ａのパターニング工程に再投入される。

以下、図４Ａ乃至図４Ｄを参照して前述したソフトモールドを利用したパターニング工程により液晶表示パネルのスペーサ１１３と平坦化層１０７を同時に形成する技術について考察する。

まず、セル領域を区画するブラックマトリックス及びブラックマトリックスにより区画されたセル領域にカラーフィルタが形成された上部基板１０２上に、図４Ａに図示されたように、有機物塗布装置１７５を利用したスピンコーティングなどの方式により有機物１０７ａが塗布される。

有機物１０７ａが塗布された基板に、図４Ｂに示すように、基準面１３４ｂに陷入された溝１３４ａを有するソフトモールド１３４が整列される。ソフトモールド１３４の溝１３４ａはスペーサが形成される領域と対応する。このようなソフトモールド１３４は弾性の大きいゴム材料、例えばポリジメチルシロキサン（Poly dimethyl siloxane；ＰＤＭＳ）などが利用される。

このソフトモールド１３４は、自身の自重程度の重さで有機物１０７ａに所定時間間加圧される。この際、上部基板１０２は高温で焼付けられる。すると、ソフトモールド１３４と基板１０２との間の圧力及び表面張力により発生する毛細管力（Capillary force）とソフトモールド１３４と有機物１０７ａとの間の反発力により、図４Ｃに示すように、有機物１０７ａの一部がソフトモールド１３４の溝１３４ａ内に移動した後、有機物１０７ａが固化する。以後、ソフトモールド１３４を有機物１０７ａから分離することによって、図４Ｄに示すように、平坦化層１０７とソフトモールド１３４の溝１３４ａと反転転写されたパターン形態のスペーサ１１３が同時に形成される。

一方、このようなソフトモールド１３４を利用してスペーサ１１３と平坦化層１０７を形成する工程が数回反復される間、工程のばらつきにより平坦化層１０７の厚さが不均一になる問題が発生する。即ち、塗布される有機物の厚さのばらつき、またはソフトモールド１３４が有機物に加えられる荷重など、多くの変数により各液晶表示素子毎に平坦化層１０７の高さが相異することになる。

例えば、図５に示すように、有機物１０７ａが多く塗布されて有機物１０７ａの厚さが相対的に厚い場合と、有機物１０７ａが少なく塗布されて有機物１０７ａの厚さが相対的に薄い場合、ソフトモールド１３４による加圧が終了された後、各々の平坦化層１０７の厚さは互いに差が出ることになる。また、ソフトモールド１３４の加圧時間によって平坦化層１０７の厚さに差が出ることになる。このような、平坦化層１０７の厚さの不均一はセルギャップの不均一に繋がり、結局、画像を具現する場合、画質の低下をもたらすことになる。

このような、平坦化層１０７などの薄膜パターンの不均一性を防止するために、本発明の実施の形態に係る平板表示素子の製造装置は、薄膜パターンの厚さを均一にするための二重端子を有するソフトモールドを提案する。

まず、本発明に係る平坦表示素子の製造装置は、有機物を塗布する装置、ソフトモールド、ソフトモールドを有機物層に加圧成型させる装置、ソフトモールドにより加圧成型される有機物層を焼付ける装置、ソフトモールドを有機物層から分離させる装置などを具備する。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係る平板表示素子の製造装置のうち、ソフトモールドとこれを利用して薄膜パターンを形成する過程を示す図である。

図６に図示されたソフトモールド２３４は、基準面２３４ｂを基準にして陷入された溝２３４ａと、基準面２３４ｂを基準にして突出した突出部２３４ｃを具備することによって、二重段差を有する。

ここで、基準面２３４ｂは、基板１８０上に形成される第１薄膜パターン１５０と対応し、前記突出部２３４ｃは、第１薄膜パターン１５０の厚さ（ｄ１）を決める役割をし、溝２３４ａは、第１薄膜パターン１５０上に形成される第２薄膜パターン１５２と対応する。

このような二重の段差を有するソフトモールド２３４を有機物に接触させながら加圧すれば、自身の自重程度の重さだけで有機物が溝２３４ａ内に移動することになる。ここで、ソフトモールド２３４の突出部２３４ｃは、所定の時間が経過すれば基板１５３と接触することになる。以後、焼付け工程が実施されれば、突出部２３４ｃと同一な高さを有する第１薄膜パターン１５０と溝２３４ａの深さと同一な高さを有する第２薄膜パターン１５２を同時に形成できることになる。ここで、第１薄膜パターン１５０の厚さ（ｄ１）は突出部２３４ｃの高さ（ｄ１）により決まることになる。これによって、工程が進行される過程で発生する種々なる変数に関わらず、使用者は突出部２３４ｃの高さと同一な厚さを有する第１薄膜パターン１５０を形成できることになる。その結果、第１薄膜パターン１５０の厚さを均一にすることができることになる。

以下、図７は、図６にソフトモールド１３４の製造方法を説明するための図である。

まず、基板１８０上にマスクを利用したフォトリソグラフィー工程が行われることによって、図７の（Ａ）のように、基板１８０を部分的に露出させる第１ホール１８２を有する第１フォトレジストパターン（１ＰＲ）が形成される。

第１フォトレジストパターン（１ＰＲ）を貫通する第１ホール１８２を通じて露出された基板１８０をエッチング工程により所定深さだけ除去することによって、図７の（Ｂ）のように第１ホール１８２と重畳され、基板１８０の内部に陷入された構造の第１溝１８４が形成される。

第１溝１８４が形成された後、ストリップ工程が行われることにより、図７の（Ｃ）のように第１フォトレジストパターン（１ＰＲ）が除去される。

第１フォトレジストパターン（１ＰＲ）が除去された後、マスクを利用したフォトリソグラフィー工程が行われることによって、図７の（Ｄ）のように第２フォトレジストパターン（２ＰＲ）が形成する。

第２フォトレジストパターン（２ＰＲ）が形成された基板１８０上に図７の（Ｅ）のようにポリジメチルシロキサン（Poly dimethyl siloxane：ＰＤＭＳ）などのソフトモールド形成のための成型物質２３５が塗布された後、硬化される。

以後、基板１８０及び第２フォトレジストパターン（２ＰＲ）でソフトモールド物質２３５を分離することによって、図７の（Ｆ）のように二重段差を有するソフトモールド２３４が形成される。

図８は、図７とは異なるソフトモールド１３４の他の製造方法を説明するための図である。

まず、基板１８０上にマスクを利用したフォトリソグラフィー工程が行われることにこれによって、図８の（Ａ）のように基板１８０を部分的に露出させる第１ホール１８２を有する第１フォトレジストパターン（１ＰＲ）が形成される。

第１フォトレジストパターン（１ＰＲ）が形成された基板１８０上にマスクを利用したフォトリソグラフィー工程が行われることによって、図８の（Ｂ）のように第１フォトレジストパターン（１ＰＲ）上に第１フォトレジストパターン（１ＰＲ）より狭い線幅及び面積を有する第２フォトレジストパターン（２ＰＲ）が形成される。

第１及び第２フォトレジストパターン（１ＰＲ、２ＰＲ）が形成された基板１８０上に、図８の（Ｃ）のように、ポリジメチルシロキサン（Poly dimethyl siloxane：ＰＤＭＳ）などのソフトモールド形成のための物質２３５が塗布された後、硬化される。

以後、基板１８０、第１及び第２フォトレジストパターン（１ＰＲ、２ＰＲ）からソフトモールド物質２３５を分離することにより、図８の（Ｄ）のように、二重段差を有するソフトモールド２３４が形成される。

図９Ａ乃至図９Ｄは、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜パターンの形成工程であって、液晶表示パネルの平坦化層２０７及びスペーサ２１３を形成する工程を示す順序図である。

まず、セル領域を区画するブラックマトリックス２０４及びブラックマトリックス２０４により区画されたセル領域にカラーフィルタ２０６が形成された上部基板２０２上に、図９Ａに示すように、有機物塗布装置２７５を利用したスピンコーティングなどの方式により有機物２０７ａが塗布される。

有機物２０７ａが塗布された基板に、図９Ｂに示すように、溝２３４ａ、基準面２３４ｂ及び突出部２３４ｃを有するソフトモールド２３４が整列される。ソフトモールド２３４の溝２３４ａはスペーサ２１３が形成される領域と対応し、基準面２３４ｂは平坦化層２０７が形成される領域と対応し、突出部２３４ｃは平坦化層２０７の厚さを決める役割をする。

このようなソフトモールド２３４は、弾性の大きいゴム材料、例えばポリジメチルシロキサン（Poly dimethyl siloxane；ＰＤＭＳ）などが利用される。

このソフトモールド２３４は、自身の自重程度の重さでソフトモールド２３４の突出部２３４ｃの表面がカラーフィルタ２０６及びブラックマトリックス２０４に接触するように有機物２０７ａに所定時間間加圧される。ここで、ソフトモールド２３４の突出部２３４ｃはカラーフィルタ２０６に接触する時まで加圧される。以後、有機物２０７ａは高温で焼付けられる。すると、ソフトモールド２３４と基板２０２との間の圧力及び表面張力により発生する毛細管力（Capillary force）とソフトモールド２３４と有機物２０７ａとの間の反発力により、図９Ｃに示すように、有機物２０７ａの一部がソフトモールド２３４の溝２３４ａ内に移動する。以後、ソフトモールド２３４を有機物２０７ａから分離することによって、図９Ｄに示すように、平坦化層２０７とソフトモールド２３４の溝２３４ａと反転転写されたパターン形態のスペーサ２１３が同時に形成される。ここで、平坦化層２０７の厚さは、ソフトモールド２３４の突出部２３４ｃの高さと同一であり、スペーサ２１３の高さはソフトモールド２３４の溝２３４ａの深さと同一である。

これによって、厚さが均一な平坦化層２０７が形成できることになる。

図１０Ａ乃至図１０Ｅは、本発明の第３の実施の形態に係る薄膜パターンの形成工程であって、液晶表示パネルの平坦化層２０７及びスペーサ２１３を形成する工程を示す順序図である。

まず、セル領域を区画するブラックマトリックス２０４が形成された上部基板２０２上に、図１０Ａに示すように、ブラックマトリックス２０４により区画されるセル領域にカラーフィルタ２０６が形成される。この際、カラーフィルタ２０６にはブラックマトリックス２０４を部分的に露出させる第２ホール１８７を備える。ここで、ブラックマトリックス２０４を露出させる第２ホール１８７は、ソフトモールド２３４の突出部２３４ｃと対応する領域に形成される。

カラーフィルタ２０６が形成された上部基板２０２上に、図１０Ｂに示すように、有機物塗布装置２７５を利用したスピンコーティングなどの方式により有機物２０７ａが塗布される。

有機物２０７ａが塗布された基板に、図１０Ｃに示すように、溝２３４ａ、基準面２３４ｂ及び突出部２３４ｃを有するソフトモールド２３４が整列される。ソフトモールド２３４の溝２３４ａは、スペーサ２１３が形成される領域と対応し、基準面２３４ｂは、平坦化層２０７が形成される領域と対応し、突出部２３４ｃは、ブラックマトリックス２０４を露出させる第２ホール１８７と対応するように整列される。

このソフトモールド２３４は、自身の自重程度の重さでソフトモールド２３４の突出部２３４ｃの表面がカラーフィルタ２０６を貫通する第２ホール１８７を通じてブラックマトリックス２０４に接触するように有機物２０７ａに所定時間間加圧される。この際、有機物２０７ａは高温で焼付けられる。すると、ソフトモールド２３４と基板２０２との間の圧力及び表面張力により発生する毛細管力（Capillary force）とソフトモールド２３４と有機物２０７ａとの間の反発力により、図１０Ｄに示すように、有機物２０７ａの一部がソフトモールド２３４の溝２３４ａ内に移動する。以後、ソフトモールド２３４を有機物２０７ａから分離することによって、図１０Ｅに示すように、平坦化層２０７とソフトモールド２３４の溝２３４ａと反転転写されたパターン形態のスペーサ２１３が同時に形成される。ここで、スペーサ２１３の高さはソフトモールド２３４の溝２３４ａの深さと同一であり、平坦化層２０７の厚さｄ２はソフトモールド２３４の突出部２３４ｃの高さから第２ホール１８７の高さを引いた高さが同一になる。

図１１は、前述した本発明の製造装置を利用して形成された液晶表示パネル（ＩＰＳモード液晶表示パネルを表した）の断面を示す図である。

図１１に図示された液晶表示パネル２８０は、上部基板２０２上に順次に形成されたブラックマトリックス２０４、カラーフィルタ２０６、平坦化層２０７、スペーサ２１３、上部配向膜２０８から構成される上部アレイ基板（または、カラーフィルタアレイ基板）２６０と、下部基板１３２上に形成された薄膜トランジスタ（以下、“ＴＦＴ”という）、共通電極１１８、画素電極１１６及び下部配向膜１３８から構成される下部アレイ基板（または、薄膜トランジスタアレイ基板）２７０と、上部アレイ基板２６０及び下部アレイ基板２７０との間の内部空間に注入される液晶２７２とを具備する。

上部アレイ基板２６０において、ブラックマトリックス２０４は下部基板２３２のＴＦＴ領域（Ａ）と図示しないゲートライン及びデータライン領域と重畳されるように形成され、カラーフィルタ２０６が形成されるセル領域を区画する。ブラックマトリックス２０４は、光漏れを防止すると共に、外部光を吸収してコントラストを高める役割をする。カラーフィルタ２０６は、前記ブラックマトリックス２０４により分離されたセル領域に形成される。このカラーフィルタ２０６は、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に形成されて、液晶駆動時に多様な色を具現する。

平坦化層２０７は、カラーフィルタ２０６を覆うように形成されて、上部基板２０２を平坦化する。コラムスペーサ２１３は、上部基板２０２と下部基板２３２との間にセルギャップを維持する役割をする。

このような平坦化層２０７及びコラムスペーサ２１３は、図９Ａ乃至図１０Ｅで説明したソフトモールド２３４を利用した加圧成型方式により同時に形成される。ここで、平坦化層２０７及びコラムスペーサ２１３としては、熱または光により硬化可能な有機物が利用される。

下部アレイ基板２７０において、ＴＦＴはゲートライン（図示していない）と共に下部基板２３２上に形成されるゲート電極２０９と、このゲート電極２０９とゲート絶縁膜２４４を挟んで重畳される半導体層２１４、２４７と、半導体層２１４、２４７を挟んでデータライン（図示していない）と共に形成されるソース／ドレーン電極２４０、２４２を具備する。このようなＴＦＴはゲートラインからのスキャン信号に応答してデータラインから画素信号を画素電極１１６に供給する。画素電極２１６は光透過率の高い透明伝導性物質であって、保護膜２５０を挟んでＴＦＴのドレーン電極２４２と接触する。共通電極２１８は画素電極２１６と交互にストライプ状に形成される。共通電極２１８は、液晶駆動時に基準となる共通電圧を供給する。この共通電圧と画素電極１１６に供給される画素電圧との水平電界により液晶は水平方向を基準にして回転することになる。

液晶配向のための上／下部配向膜２０８、２３８は、ポリイミッドなどのような配向物質を塗布した後、ラビング工程を遂行することによって形成される。

このように、本発明に係る平板表示素子の製造装置及びその製造方法とこれを利用した平板表示装置及びその製造方法は、フォトリソグラフィー工程の代わりに、ソフトモールドを利用したパターニング工程により薄膜パターンを形成すると共に、ソフトモールド２３４に薄膜パターンの厚さが決定できる突出部２３４ｃを具備する。これによって、平板表示素子の製造工程を単純化させることができるだけでなく、均一な厚さを有する平坦化層２０７が形成できることになる。

一方、フォト工程を使用しないで、ソフトモールド２３４でスペーサ２１３及び平坦化層２０７を同時に形成する方式は、ＩＰＳモードの液晶表示素子及びＴＮモードの液晶表示素子だけでなく、ＥＣＢ（Electrical Controlled Birefringence）、延いては、ＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶表示素子などに用いられる。だけでなく、電界放出表示素子（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）及び電界発光素子（ＥＬ）等、２つの有機物層が連続に接触する薄膜パターンの形成工程に用いられる。

前述したように、本発明に係る平板表示素子の製造装置及びその製造方法は、フォトリソグラフィー工程の代わりに、ソフトモールドを利用したパターニング工程により薄膜パターンを形成すると共に、ソフトモールドに薄膜パターンの厚さを決定できる突出部を具備する。これによって、平板表示素子の製造工程を単純化させることができるだけでなく、均一な厚さを有する平坦化層が形成できることになる。

以上、説明した内容を通じて、当業者であれば本発明の技術思想から外れない範囲で多様な変更及び修正が可能であることが分かる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限るのでなく、特許請求範囲により定められるはずである。

アクティブマトリックスタイプの液晶表示素子を示す斜視図である。ソフトモールドを利用して薄膜を形成するための平板表示素子の製造装置及び方法を説明するための図である。図２に図示されたソフトモールドと基板の接触の際、エッチレジスト溶液の移動を示す図である。図２及び図３に図示されたソフトモールドを利用してスペーサ及び平坦化層を形成する工程を段階的に示す図である。図４Ａに続く工程図である。図４Ｂに続く工程図である。図４Ｃに続く工程図である。有機物の塗布量のばらつきによる平坦化層の厚さの不均一を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る平板表示素子の製造装置中、ソフトモールドとこれを利用して薄膜パターンを形成する工程を示す図である。本発明のソフトモールドの製造方法を示す図である。本発明のソフトモールドの又別の実施の形態に係る製造方法を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示パネルの平坦化層及びスペーサを形成する工程を示す図である。図９Ａに続く工程図である。図９Ｂに続く工程図である。図９Ｃに続く工程図である。本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示パネルの平坦化層及びスペーサを形成する工程を示す図である。図１０Ａに続く工程図である。図１０Ｂに続く工程図である。図１０Ｃに続く工程図である。図１０Ｄに続く工程図である。本発明の実施の形態を通じて形成された液晶表示素子を示す断面図である。

符号の説明

１５液晶
１０２、２０２上部基板
１０４、２０４ブラックマトリックス
１０６、２０６カラーフィルタ
１０７、２０７平坦化層
１１３、２１３スペーサ
１２４ａソフトモールドの溝
１３１基板
１３２ｂ薄膜パターン
１３３ａエッチレジスト溶液
１３４、２３４ソフトモールド
２３４ｂソフトモールドの基準面
２３４ｃソフトモールドの突出部

Claims

基板上にセル領域を区画するブラックマトリックスを形成するステップと、
前記ブラックマトリックスにより区画されたセル領域にカラーフィルタを形成するステップと、
前記カラーフィルタ上に有機物を塗布するステップと、
基準面、前記基準面から凹んだ溝、前記基準面から突出した突出部を有するソフトモールドを前記有機物と接触させて前記基準面と対応する平坦化層と、前記突出部に対応する平坦化層のホールを形成すると共に、前記溝と対応する前記平坦化層から突出したスペーサを形成するステップと
を含み、
前記平坦化層の厚さを決める前記ソフトモールドの突出部に対応して前記平坦化層の厚さを決める高さを有する前記平坦化層のホールを前記ブラックマトリックスと重畳するよう形成する
ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
前記ソフトモールドは自重により前記有機物と接触して前記有機物を成型することを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
前記カラーフィルタを形成するステップは、前記ブラックマトリックスを一部露出させると共に、前記カラーフィルタのホールを形成するステップを含み、
前記平坦化層に形成されるホールは、前記カラーフィルタのホールと重畳する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
前記平坦化層と前記スペーサを同時に形成するステップは、前記ソフトモールドの突出部を前記カラーフィルタのホールを通じて露出したブラックマトリックスに接触させるステップと、
前記ソフトモールドを前記ブラックマトリックスが形成された基板から分離するステップと
を含むことを特徴とする請求項３記載の液晶表示素子の製造方法。
前記平坦化層の厚さは、前記平坦化層のホールの深さと実質的に同一であることを特徴とする請求項４記載の液晶表示素子の製造方法
前記平坦化層と前記スペーサを同時に形成するステップは、前記ソフトモールドの突出部を前記カラーフィルタと接触させるステップと、
前記ソフトモールドを前記カラーフィルタが形成された基板から分離するステップと
を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
前記平坦化層のホールの深さは前記突出部の厚さと実質的に同一であることを特徴とする請求項６記載の液晶表示素子の製造方法。
前記ソフトモールドの突出部の幅は前記基準面及び前記溝のそれぞれの幅より小さく、
前記平坦化層のホールの幅は、前記平坦化層及び前記スペーサそれぞれの幅より小さい
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
前記ソフトモールドは、ポリジメチルシロキサン（Poly dimethyl siloxane ; ＰＤＭＳ）、ポリウレタン（Polyurethane）、クロスリンクドノボラック樹脂（Cross-linked NovolacResin）のうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。