JP2007304596A - 表示板の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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-
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Abstract
【解決手段】本発明は、表示板の製造装置及び製造方法に関し、本発明による表示板の製造装置は作業対象表示板が載置されて、少なくとも一つの光透過部を有する載置部、前記載置部の上に位置し、少なくとも一つの整列キー及びパターン形成部を含む型部、前記型部を駆動する型部駆動部、及び前記載置部の下に位置して前記光透過部を介して前記作業対象表示板と前記型部の誤整列の有無を確認する整列感知部を含む。本発明により、加圧型部を利用したインプリントリソグラフィ工程を通して効率的でかつ、高精度に特定物質をパターニングできる。
【選択図】図2F
Description
このような液晶表示装置を製造するためには、複数の薄膜のパターニング工程が必要であり、一般的に写真エッチング工程を利用する。
・作業対象表示板が載置され、少なくとも一つの光透過部を有する載置部と、
・前記載置部に対応して位置し、少なくとも一つの整列キー及びパターン形成部を有する型部と、
・前記型部を駆動する型部駆動部と、
・前記載置部の前記光透過部に対応する位置に配置され前記光透過部を介して前記作業対象表示板と前記型部との誤整列の有無を判断する整列感知部。
発明3は、前記発明1において、前記整列キーは、突出部及び前記突出部に囲まれた陥没部を備える、表示板の製造装置を提供する。
発明5は、前記発明4において、前記不透過膜は、金属膜、金属酸化物膜、無機膜のうち少なくともいずれか一つを含む、表示板の製造装置を提供する。
発明6は、発明1に記載の表示板の製造装置に用いられる型部であって、
・本体部と、
・前記本体部から突出形成されており、表示板に所定パターンを形成する少なくとも一つのパターン形成部と、
・前記表示板との整列有無を確認するために前記本体部に形成されている少なくとも一つの整列キーと、
・前記整列キーの表面に形成されている不透過膜と、
を含む、表示板の製造装置用型部を提供する。
発明8は、前記発明6において、前記不透過膜は、金属膜、金属酸化物膜、無機膜のうち少なくともいずれか一つを含む、表示板の製造装置用型部を提供する。
発明9は、以下の段階を含む表示板の製造方法を提供する。
・光透過部を有する載置部に、表示領域と前記表示領域の周辺に形成されている非表示領域を有し、前記非表示領域に形成されている少なくとも一つの第1整列キーを含む表示板を載置する段階と、
・前記表示板上に有機膜を塗布する段階と、
・少なくとも一つの第2整列キー及びパターン形成部を有する型部を利用して前記有機膜を加圧する段階と、
・前記光透過部を介して前記第1整列キーと前記第2整列キーの整列状態を確認することによって前記表示板と前記型部の誤整列の有無を判断し、誤整列がある場合は誤整列を正す段階と、
・前記有機膜を硬化する段階と、
・硬化された前記有機膜から前記型部を除去する段階。
発明11は、前記発明9において、前記表示板と前記型部の誤整列の有無を判断する段階は、前記光透過部を介して整列感知光を照射する段階と、前記整列感知光のうち、反射して戻ってきた光を感知して前記第1整列キーと前記第2整列キーの互いの位置関係を特定する段階と、を含む表示板の製造方法を提供する。
発明13は、前記発明9において、前記有機膜を硬化する段階においては、熱硬化及び紫外線硬化のうちの少なくともいずれか一つを用いる、表示板の製造方法を提供する。
発明15は、前記発明9において、前記有機膜は樹脂膜である表示板の製造方法を提供する。
・基板上にゲート線を形成する段階と、
・前記ゲート線上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
・前記ゲート絶縁膜上に半導体層及び抵抗性接触部材を形成する段階と、
・前記ゲート絶縁膜及び前記抵抗性接触部材上にソース電極を含むデータ線及び前記ソース電極と所定間隔をおいて対向しているドレイン電極を形成する段階と、
・前記データ線及び前記ドレイン電極の上に保護膜を形成する段階と、
・前記保護膜上に前記ドレイン電極と連結される画素電極を形成する段階と、
・を含み、
前記各段階のうちの少なくとも一つの段階は、
・有機膜を塗布する段階と、
・型部を用いて前記有機膜を加圧する段階と、
・前記基板と前記型部の誤整列の有無を判断する段階と、
・前記有機膜を硬化する段階と、
・前記硬化された有機膜から前記型部を除去する段階と、を含む工程で進められる、表示板の製造方法を提供する。
図面から多様な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似する部分については、同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直ぐ上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。
図1は、本発明の第1実施形態による表示板製造装置の断面図である。
本発明の第1実施形態による表示板の製造装置は、載置部40、型部駆動部50、型部60、整列感知部70を含む。
図1には、製造装置とこれと共に工程対象である表示板10が点線で表示されている。表示板10は、基板12、パターニングされる薄膜14及び表示板整列キー16を含む。
固定チャック42は、真空チャック及び静電気チャックのうちの少なくともいずれか一つを含んで構成できる。固定チャック42には、光透過部44が形成されている。光透過部44は、表示板10と型部60の整列状態を確認するため、表示板整列キー16が占める面積より広い断面積を有するように形成されている。光透過部44は、光が透過できるように固定チャックを貫通する孔、または透明ガラスなどでふさがった孔であってもよい。
一方、図示していないが、型部60の上部には有機膜17の硬化のための紫外線照射部が備えられる。
添付図を参照して本発明の実施形態による表示板の製造方法について説明する。
まず、本発明の第1実施形態による表示板の製造方法について、図2A乃至図2Kを参照して詳細に説明する。
表示板10は、平板型表示装置に用いられ、平板型表示装置には液晶表示装置の他にも有機電界発光装置(OLED)、プラズマディスプレイ装置(PDP)、電気泳動表示装置(EPD)などがある。表示板10は、表示領域と表示領域の周辺に形成されている非表示領域を有する。
薄膜14は、既に特定パターンが形成されている薄膜、または特定パターンの形成が要求される薄膜である。特定パターンは、表示装置を駆動するための信号線でまたは陥没部及び突出部などのことである。薄膜14は、表示領域にだけ形成されているように示されているが、非表示領域を含んで形成されてもよい。
その後、図2Cに示したように、表示板10を載置部40に載置させて固定する。
その後、図2Dに図示したように、載置部40に載置した表示板10上に有機膜17を塗布する。
この後、図2E及び図2Fに示したように、有機膜17に特定パターンを形成するために塗布された有機膜17の上部に型部60を位置させて、型部駆動部50を駆動させて型部60に有機膜17を加圧する。
互いに異なる形状の突出部64a、64bで構成されているパターン形成部64が有機膜17を加圧すると、有機膜17は型部60の各突出部64a、64bと同じ形状の圧縮部分18a、18bを有する圧縮された有機膜18に変わる。各パターン形成部64a、64bは、高さを互いに異なるように形成でき、高さを適切に選択すると圧着時に各突出部64a、64bの上部表面が薄膜14に完全に密着できる。
表示板10の所望の領域に特定パターンを形成するためには、表示板10と型部60との間の位置整列が非常に重要である。位置整列の有無を確認するために、感知光を照射して表示板整列キー16と第型部整列キー66との間の整列位置及び整列誤差の有無を確認することによって、表示板10と型部60を正確に整列させることができるようになる。
以降、図2Jに示したように硬化された有機膜19から型部60を除去する。
本発明の第1実施形態による表示板の製造装置及び製造方法によると、薄膜に特定パターンを形成させるために、既存の写真エッチング工程と異なって露光、現像などの工程を通す必要なく、型部60を利用した加圧工程を通して特定パターンを容易に形成できる。このような工程をインプリントリソグラフィ工程といい、写真エッチング工程において多くの時間と費用がかかる露光及び現像などの工程を無くすことによってより製造効率を向上できる。
さらに不透過膜68は、有機膜18を紫外線硬化する場合において下部の有機膜18が硬化することを防止して型部60が容易に有機膜から分離されるようにして、不透過膜68の交替時期をさらに延長させて表示板の製造費用を減少できる。
以下、本発明の第2実施形態による表示板の製造方法について添付図である図3乃至13を参照して詳細に説明する。本発明の第2実施形態による表示板は、半透過型液晶表示装置に用いられる表示板である。
図3は、本発明の第2実施形態による表示板の製造方法によって製造された表示板を含む液晶表示装置の配置図である。図4及び図5は、各々図3に示した液晶表示装置をIV−IV’線及びV-V’に沿って切断して示した断面図である。
液晶層3の配向方式は、90°TN(twisted nematic)方式の場合もあり、垂直配向(VA)方式の場合もあり、ECB(electrically controlled birefringence)方式の場合もある。
ゲート線121は、主に横方向に延びて互いに分離されていてゲート信号を伝達する。各ゲート線121は、ゲート電極124をなす複数の突起を有し、ゲート線121の一端の拡張部125は外部回路と連結するため、面積が広い。
ゲート線121と維持電極線131は、アルミニウムとアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀と銀合金などの銀系の金属、銅と銅合金など銅系の金属、モリブデンとモリブデン合金などモリブデン系の金属、クロム、チタン、タンタルなどで構成されるのが望ましい。ゲート線121と維持電極線131は、物理的性質が異なる二つの膜、つまり、下部膜(図示せず)とその上の上部膜(図示せず)を含むことができる。上部膜は、ゲート線121と維持電極線131の信号遅延や電圧降下を減らすことができるように低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウム(Al)やアルミニウム合金などアルミニウム系の金属で構成される。これとは異なって、下部膜は他の物質、特にITO(インジウム錫酸化物)やIZO(インジウム亜鉛酸化物)との接触特性に優れた物質、例えばモリブデン(Mo)、モリブデン合金、クロム(Cr)などで構成される。下部膜と上部膜の組み合わせの例としてはクロム/アルミニウム-ネオジム(Nd)合金がある。
また、ゲート線121と維持電極線131の側面は、基板110の表面に対して傾いて、その傾斜角は約20〜80度である。
ゲート線121と維持電極線131上には、窒化ケイ素(SiNx)などで構成されるゲート絶縁膜140が形成されている。
抵抗性接触部材161、165及びゲート絶縁膜140上には、複数のデータ線171とこれから分離されている複数のドレイン電極175が形成されている。
データ線171は、主に縦方向に伸びてゲート線121及び維持電極線131と交差してデータ電圧を伝達する。データ線171は他の層または外部装置との接続のために面積が広い一端の拡張部179を含む。
データ線171とドレイン電極175もゲート線121及び維持電極線131と同様にその側面が約30〜80度に各々傾いている。
データ線171、ドレイン電極175及び露出された半導体151の部分の上には無機物質である窒化ケイ素や酸化ケイ素などで構成された保護膜180が形成されており、保護膜180の上部には平坦化特性が優れていて、感光性を有する有機物質で構成される有機絶縁膜187が形成されている。この時、有機絶縁膜187の表面は凹凸パターンを有して、有機絶縁膜187上に形成される反射電極194に凹凸パターンを誘導して反射電極194の反射効率を上げる。ゲート線121及びデータ線171の拡張部125、179が形成されているパッド部には、有機絶縁膜187が除去されて保護膜180だけ残っている。
画素電極190は、透明電極192及び透明電極192の上部に形成されている反射電極194を含む。透明電極192は、透明な導電物質であるITOまたはIZOで構成され、反射電極194は不透明で反射度を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金、銀または銀合金などで形成できる。画素電極190は、モリブデンまたはモリブデン合金、クロム、チタンまたはタンタルなどで構成される接触補助層(図示せず)をさらに含むことができる。接触補助層は、透明電極192と反射電極194の接触特性を確保して、透明電極192が反射電極194を酸化させないようにする。
また、画素電極190と共通電極270は、キャパシタ[以下、“液晶キャパシタ”という]を構成して薄膜トランジスタが遮断された後にも印加された電圧を維持するが、電圧維持能力を強化するために液晶キャパシタと並列連結された他のキャパシタを設けて、これを維持キャパシタという。維持キャパシタは、ドレイン電極175の拡張部177と維持電極133が重なって形成される。維持キャパシタは画素電極190及びこれと隣接するゲート線121か重なって形成でき、この時維持電極線131は省略できる。
画素電極190の材料として、透明な導電性ポリマーなどを用いるが、反射型液晶表示装置の場合、不透明な反射性金属を用いてもよい。
パッド部の保護膜180上には、接触孔182、183を介して各々ゲート線121の拡張部125及びデータ線171の拡張部179と連結されている複数の接触補助部材95、97が形成されている。接触補助部材95、97は、ゲート線121及びデータ線171の拡張部125、179と外部装置との接着性を補い、これらを保護する役割を果たすが、必ずしも必要なものではなく、これらの適用の有無は選択的である。また、これらは透明電極192、または反射電極194と同一層で形成できる。
複数のカラーフィルター230が基板210と遮光部材220上に形成されており、遮光部材220が定義する開口領域内にほとんど入るように配置されている。隣接する二つのデータ線171の間に位置して縦方向に配列されたカラーフィルター230は、互いに連結されて一つの帯状に形成される。各カラーフィルター230は、赤色、緑色及び青色など三原色のうちの一つを表示することができる。
図3に示した液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板を本発明の第2実施形態によって製造する方法について、図6乃至図13を参照して詳細に説明する。
まず、図6及び図7に示したように、絶縁基板110上にスパッタリングなどの方法でアルミニウムとアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀と銀合金など銀系の金属、銅と銅合金など銅系の金属、モリブデンとモリブデン合金などモリブデン系の金属、クロム、チタン、タンタルなどで構成される導電膜を形成する。
以降、本実施形態によるインプリントリソグラフィ工程を通して導電膜をエッチングして、複数のソース電極173を含むデータ線171と複数のドレイン電極175及び複数の拡張部177を形成する。ここでインプリントリソグラフィ工程に使用されるパターニングされる有機膜も写真エッチング工程での感光膜と同じ役割を果たす。
次に、図12及び図13に示したように、窒化ケイ素などで構成される保護膜180を化学気相蒸着(CVD)し、有機物質で構成される有機絶縁膜形成物質を塗布して本実施形態によるインプリントリソグラフィ工程を通して有機絶縁膜187をパターニングする。加圧工程に使用される型部(図2Fの図面符号60に該当)の本体には、凹凸形状のパターンが形成されていてパターニングされた有機絶縁膜187にも外部光の反射効率を増大させる凹凸パターンが形成される。また、拡張部177の上部の保護膜180を露出する複数の接触孔185が有機絶縁膜187に形成され、透過領域(TA)195の有機絶縁膜187部分を除去して保護膜180を露出する。この段階においてインプリントリソグラフィ工程に使用されるパターニングされた有機膜20は、他の段階とは異なって有機絶縁膜187であって、保護膜180のパターニング後にも除去されない。
次に接触孔185を通してドレイン電極175と連結される複数の透明電極192を本実施形態によるインプリントリソグラフィ工程を通して形成する。そして、反射領域(RA)の透明電極192の上部にはまたはアルミニウムなどで構成される反射電極194をインプリントリソグラフィ工程を通して形成すると、図3で示した本実施形態による製造方法によって製造された薄膜トランジス表示板100が完成される。透明電極192及び反射電極194形成のためのインプリントリソグラフィ工程に用いられるパターニングされた有機膜20は、写真エッチング工程においての感光膜と同じ役割を果たす。
このように、本発明の多様な実施形態による表示板の製造装置及び製造方法を利用してインプリントリソグラフィ工程を行うと、写真エッチング工程に含まれる露光、現像などの工程を通す必要なく、簡単に薄膜自体または薄膜をエッチングするためのエッチングマスクパターンを容易に形成できる。これと共に、表示板と型部の整列の有無を確認するための整列感知部を載置部の下部に位置させることができ、表示板の上部に位置する型部駆動部及び紫外線硬化のための紫外線照射部の配置空間を容易に確保できる。従って、狭い空間内でもインプリントリソグラフィ工程を容易に進行できる。
一方、不透過膜は有機膜を紫外線硬化する場合においては、下部の有機膜18が硬化することを防止して型部を容易に有機膜から分離させることができる。これによって、不透過膜68の交替時期を延ばして表示板の製造費用を減少できる。
12 基板
16 表示板整列キー
40 載置部
42 固定チャック
44 光透過部
46 支持部
50 モールド駆動部
60 型部
62 本体部
64 パターン形成部
66 型部整列キー
68 不透過膜
70 整列感知部
Claims (18)
- 作業対象表示板が載置され、少なくとも一つの光透過部を有する載置部と、
前記載置部に対応して位置し、少なくとも一つの整列キー及びパターン形成部を有する型部と、
前記型部を駆動する型部駆動部と、
前記載置部の前記光透過部に対応する位置に配置され前記光透過部を介して前記作業対象表示板と前記型部との誤整列の有無を判断する整列感知部と、
を含む表示板の製造装置。 - 前記載置部は、載置された前記作業対象表示板を固定する固定チャックと前記固定チャックを支持する支持部とを有し、
前記光透過部は、前記固定チャックに形成されている、請求項1に記載の表示板の製造装置。 - 前記整列キーは、突出部及び前記突出部に囲まれた陥没部を備える、請求項1に記載の表示板の製造装置。
- 前記整列キーの表面に形成される不透過膜をさらに含む、請求項1に記載の表示板の製造装置。
- 前記不透過膜は、金属膜、金属酸化物膜、無機膜のうち少なくともいずれか一つを含む、請求項4に記載の表示板の製造装置。
- 請求項1に記載の表示板の製造装置に用いられる型部であって、
本体部と、
前記本体部から突出形成されており、表示板に所定パターンを形成する少なくとも一つのパターン形成部と、
前記表示板との整列有無を確認するために前記本体部に形成されている少なくとも一つの整列キーと、
前記整列キーの表面に形成されている不透過膜と、
を含む、表示板の製造装置用型部。 - 前記整列キーは、突出部及び前記突出部に囲まれた陥没部を備える、請求項6に記載の表示板の製造装置用型部。
- 前記不透過膜は、金属膜、金属酸化物膜、無機膜のうち少なくともいずれか一つを含む、請求項6に記載の表示板の製造装置用型部。
- 光透過部を有する載置部に、表示領域と前記表示領域の周辺に形成されている非表示領域を有し、前記非表示領域に形成されている少なくとも一つの第1整列キーを含む表示板を載置する段階と、
前記表示板上に有機膜を塗布する段階と、
少なくとも一つの第2整列キー及びパターン形成部を有する型部を利用して前記有機膜を加圧する段階と、
前記光透過部を介して前記第1整列キーと前記第2整列キーの整列状態を確認することによって前記表示板と前記型部の誤整列の有無を判断し、誤整列がある場合は誤整列を正す段階と、
前記有機膜を硬化する段階と、
硬化された前記有機膜から前記型部を除去する段階と、
を含む表示板の製造方法。 - 前記型部を除去する段階後に、前記有機膜を全面エッチングする段階をさらに含む、請求項9に記載の表示板の製造方法。
- 前記表示板と前記型部の誤整列の有無を判断する段階は、
前記光透過部を介して整列感知光を照射する段階と、
前記整列感知光のうち、反射して戻ってきた光を感知して前記第1整列キーと前記第2整列キーの互いの位置関係を特定する段階と、を含む請求項9に記載の表示板の製造方法。 - 前記表示板と前記型部の誤整列の有無を判断する段階で前記表示板と前記型部に誤整列があると判断された場合、前記有機膜を硬化する段階の間に前記表示板及び前記型部のうちの少なくとも一つを他方に対して相対的に移動して互いに整列する段階と、をさらに含む請求項9に記載の表示板の製造方法。
- 前記有機膜を硬化する段階においては、熱硬化及び紫外線硬化のうちの少なくともいずれか一つを用いる、請求項9に記載の表示板の製造方法。
- 前記有機膜を硬化する段階において、紫外線硬化する場合、
前記第2整列キーと対応する部分に位置する前記有機膜をさらに硬化する段階を含む、請求項13に記載の表示板の製造方法。 - 前記有機膜は樹脂膜である請求項9に記載の表示板の製造方法。
- 基板上にゲート線を形成する段階と、
前記ゲート線上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に半導体層及び抵抗性接触部材を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜及び前記抵抗性接触部材上にソース電極を含むデータ線及び前記ソース電極と所定間隔をおいて対向しているドレイン電極を形成する段階と、
前記データ線及び前記ドレイン電極の上に保護膜を形成する段階と、
前記保護膜上に前記ドレイン電極と連結される画素電極を形成する段階と、
を含み、
前記各段階のうちの少なくとも一つの段階は、
有機膜を塗布する段階と、
型部を用いて前記有機膜を加圧する段階と、
前記基板と前記型部の誤整列の有無を判断する段階と、
前記有機膜を硬化する段階と、
前記硬化された有機膜から前記型部を除去する段階と、を含む工程で進められる、表示板の製造方法。 - 前記表示板は反射領域と透過領域を有し、
前記保護膜を形成する段階は、
有機膜を塗布する段階と、
接触孔用突起とエンボシング用凹凸とを有する型部を用いて前記有機膜を加圧する段階と、
前記基板と前記型部の誤整列の有無を判断し、誤整列がある場合は誤整列を正す段階と、
前記有機膜を硬化する段階と、
前記硬化された有機膜から前記型部を除去してエンボシングされた表面と接触孔を有する保護膜を完成する段階と、を含む請求項16に記載の表示板の製造方法。 - 前記保護膜の接触孔を介して露出されている前記ゲート絶縁膜をエッチングして前記ゲート線の一部を露出する段階をさらに含む、請求項17に記載の表示板の製造方法。
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