(57)【要約】【課題】１回の印刷工程により液晶表示素子のパターンを形成し得るパターン形成方法を提供する。又、パターンの長手方向と印刷方向とを一致させることで、正確なパターンを形成し得るパターン形成方法を提供する。又、印刷方向と一致しないパターンに対して、印刷方向と近接するようにパターンの構造を変更することで、正確なパターンを形成し得るパターン構造を提供する。【解決手段】形成しようとするパターンの位置と対応するクリシェ１００の溝の内部にレジスト１０３を充填させる段階と、前記クリシェ１００に形成されたパターン、即ち、溝の長手方向に沿って平行に印刷ロール１２０を回転させることで、前記溝の内部に充填されたレジスト１０３を印刷ロール１２０の表面に転写させる段階と、前記印刷ロール１２０の表面に転写されたレジスト１０３を基板のエッチング対象層に接触させた後、回転させることで、エッチング対象層上にレジスト１０３を再び転写させる段階と、を行ってパターンを形成する。【選択図】  図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形成しようとするパターンの位置と対応するクリシェの溝の内部にレジストを充填させる段階と、
前記クリシェに形成されたパターンの溝の長手方向に沿って平行に印刷ロールを回転させることで、前記溝の内部に充填されたレジストを印刷ロールの表面に転写させる段階と、
前記印刷ロールの表面に転写されたレジストを基板のエッチング対象層に接触させた後、回転させることで、エッチング対象層上にレジストを再び転写させる段階と、を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記クリシェの溝の内部にレジストを充填する段階は、
クリシェ上にレジストを塗布する段階と、
ドクターブレードを使用して前記クリシェの表面を平らに押す段階と、
前記溝を除外したクリシェの表面に残存するレジストを除去する段階と、から構成されることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記ドクターブレードの進行方向は、クリシェに形成された溝の長手方向と平行であることを特徴とする請求項２記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記エッチング対象層は、金属層を含むことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記エッチング対象層は、ＳｉＯｘまたはＳｉＮｘにより形成された絶縁層を含むことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記エッチング対象層は、半導体層であることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項７】
相対的に最も長く形成された第１パターンと、該第１パターンから引き出されて、該第１パターンとなす角が９０°以下の第２パターンと、を有するクリシェを準備する段階を更に行うことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項８】
相対的に最も長く形成された第１パターンと、該第１パターンと並んで形成された第２パターンと、それら第１パターンと第２パターンとを連結する第３パターンと、を有するクリシェを準備する段階を更に行うことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項９】
形成しようとするパターンの位置と対応する領域に溝が形成されたクリシェを準備する段階と、
該クリシェ上にレジストを塗布した後、ドクターブレードをクリシェの表面に接触させた後、前記溝の長手方向に平らに押すことで、溝の内部にレジストを充填すると同時に、クリシェの表面に残存するレジストを除去する段階と、
レジストが充填されたクリシェ上に印刷ロールを接触させた後、溝の長手方向に沿って印刷ロールを回転させることで、印刷ロールの表面にレジストを転写させる段階と、
前記印刷ロールの表面に転写されたレジストを基板のエッチング対象層に接触させた後、回転させることで、エッチング対象層上にレジストを再び転写させる段階と、を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１０】
相対的に最も長く形成された第１パターンと、該第１パターンから引き出されて、該第１パターンとなす角が９０°以下の第２パターンと、を有するクリシェを準備する段階を更に行うことを特徴とする請求項９記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
相対的に最も長く形成された第１パターンと、該第１パターンと並んで形成された第２パターンと、それら第１パターンと第２パターンとを連結する第３パターンと、を有するクリシェを準備する段階を更に行うことを特徴とする請求項９記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
印刷方向に一致させて相対的に最も長く形成された第１パターンと、該第１パターンから引き出されて、該第１パターンとなす角が９０°以下の第２パターンとからなる液晶表示素子のパターン構造。
【請求項１３】
印刷方向に一致させて相対的に最も長く形成された第１パターンと、該第１パターンと並んで形成された第２パターンと、それら第１パターンと第２パターンとを連結する第３パターンとからなる液晶表示素子のパターン構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷方式を使用するパターン形成方法に係るもので、詳しくは、正確なパターンを形成し得るパターン形成方法に関するものである。
【０００２】
【関連技術】
一般に、表示素子、特に液晶表示素子（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）のような平板表示装置（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）においては、各画素に薄膜トランジスタのような能動素子が具備されて表示素子を駆動するが、このような表示素子の駆動方式をアクティブマトリックス（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ）駆動方式という。このようなアクティブマトリックス方式においては、前記能動素子がマトリックス形式に配列された各画素に配置されて該当の画素を駆動する。
【０００３】
図８はアクティブマトリックス方式の液晶表示素子を示した図で、図示された構造の液晶表示素子は、能動素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用するＴＦＴ−ＬＣＤである。図示されたように、縦横に配列されたゲートライン２及びデータライン４が画素領域を定義する。それらゲートライン２とデータライン４との交差点付近には、各画素の駆動を独立的に制御する薄膜トランジスタ１０が形成されていて、該薄膜トランジスタ１０は、前記ゲートライン２と連結されたゲート電極２ａと、該ゲート電極２ａ上に形成されて、ゲート電極２ａに走査信号が印加されることで活性化される半導体層５と、該半導体層５上に形成されたソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂと、を含んで構成されている。前記画素領域には、前記ソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂと連結された半導体層５が活性化されることで、前記ソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂにより画像信号が印加されて液晶（図示せず）を動作させる画素電極７が形成されていて、該画素電極７は第１コンタクトホール８ａを通してドレイン電極４ｂと接続する。
【０００４】
一方、ゲートライン２とデータライン４とによって区画された画素内には、ストレージ（ｓｒｏｒａｇｅ）ライン６と、該ストレージライン６と重畳するストレージ電極１１と、が配置されてストレージキャパシティＣｓｔを形成していて、前記ストレージ電極は第２コンタクトホール８ｂを通して画素電極７と接続する。
【０００５】
図９は図８のＩＩ−ＩＩ’線断面図で、画素内に配置される薄膜トランジスタ１０及びストレージキャパシティＣｓｔの構造を示した図である。図示されたように、前記薄膜トランジスタ１０は、ガラスのような透明な絶縁物質で構成された基板１と、該基板１上に形成されたゲート電極２ａと、該ゲート電極２ａが形成された基板１の全体にかけて積層されたゲート絶縁層１３と、該ゲート絶縁層１３上に形成されていて、ゲート電極２ａに信号が印加されることで活性化される半導体層５と、該半導体層５上に形成されたソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂと、それらソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂ上に形成されて素子を保護する保護層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）１５と、を含んで構成されていて、その上部には、第１コンタクトホール８ａを通してドレイン電極４ｂと接続する画素電極７が形成されている。
【０００６】
このような薄膜トランジスタ１０のソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂは、画素内に形成された画素電極と電気的に接続され、それらソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂにより画素電極に信号が印加されることで、液晶を駆動して画像を表示する。
【０００７】
一方、前記ストレージキャパシティＣｓｔは、薄膜トランジスタのゲート電極２ａと共に形成されたストレージライン６と、ソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂと共に形成されたストレージ電極１１と、それらストレージライン６とストレージ電極１１間に形成されたゲート絶縁膜１３と、から構成され、前記ストレージ電極１１上には保護層１５が形成されている。そして、該保護層１５には、ストレージ電極１１の一部を露出させる第２コンタクトホール８ｂが形成されていて、該第２コンタクトホール８ｂを通して保護層１５上に形成された画素電極７と電気的に接続する。ストレージキャパシティＣｓｔは、ゲート電極にゲート信号が印加される間ゲート電圧を充電した後、次のゲートラインの駆動時、画素電極７にデータ電圧が供給される間充電された電圧を放電し、画素電極７の電圧変動を防止する役割をする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような液晶表示素子の製造においては、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔ）塗布、整列、露光、現像及び洗浄の連続工程で構成されるフォトリソグラフィ工程が実施され、液晶表示素子を完成するために複数回のフォトリソグラフィ工程を反復しなければならないため、生産性が低下するという不都合な点があった。
【０００９】
本発明は、このような関連技術の課題に鑑みてなされたもので、１回の印刷工程により液晶表示素子のパターンを形成し得るパターン形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
又、パターンの長手方向と印刷方向とを一致させることで、正確なパターンを形成し得るパターン形成方法を提供することを目的とする。
【００１１】
又、印刷方向と一致しないパターンに対して、印刷方向と近接するようにパターンの構造を変更することで、正確なパターンを形成し得るパターン構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るパターン形成方法においては、形成しようとするパターンの位置と対応するクリシェ（ｃｌｉｃｈｅ）の溝の内部にレジストを充填させる段階と、前記クリシェに形成されたパターンの溝の長手方向に沿って平行に印刷ロールを回転させることで、前記溝の内部に充填されたレジストを印刷ロールの表面に転写させる段階と、前記印刷ロールの表面に転写されたレジストを基板のエッチング対象層に接触させた後、回転させることで、エッチング対象層上にレジストを再び転写させる段階と、を行うことを特徴とする。
【００１３】
且つ、形成しようとするパターンの位置と対応する領域に溝が形成されたクリシェを準備する段階と、該クリシェ上にレジストを塗布した後、ドクターブレードをクリシェの表面に接触させた後、前記溝の長手方向に平らに押すことで、溝の内部にレジストを充填すると同時に、クリシェの表面に残存するレジストを除去する段階と、レジストが充填されたクリシェ上に印刷ロールを接触させた後、溝の長手方向に沿って印刷ロールを回転させることで、印刷ロールの表面にレジストを転写させる段階と、前記印刷ロールの表面に転写されたレジストを基板のエッチング対象層に接触させた後、回転させることで、エッチング対象層上にレジストを再び転写させる段階と、を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、前記パターン形成方法によって形成されるパターン構造は、印刷方向に一致させて相対的に最も長く形成された第１パターンと、該第１パターンから引き出されて、該第１パターンとなす角が９０°以下の第２パターンとからなることを特徴とする。
【００１５】
且つ、他のパターン構造は、印刷方向に一致させて相対的に最も長く形成された第１パターンと、該第１パターンと並んで形成された第２パターンと、それら第１パターンと第２パターンとを連結する第３パターンとからなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明に係る印刷方式により基板上にレジストパターンを形成する方法を示した図である。まず、印刷方式では、図１Ａに示したように、基板に形成しようとするパターンと対応する位置に凹状の溝１０２が形成されたクリシェ１００を準備した後、その上部にレジスト１０３を塗布する。次いで、ドクターブレード１１０を使用してクリシェ１００の表面に接触させた後、これを平らに押すことで、溝１０２の内部にレジスト１０３が充填されると同時に、クリシェ１００の表面に残っているレジストが除去される。この時、ドクターブレード１１０は溝１０２の長手方向に押すべきである。溝１０２の長手方向と直角の方向にドクターブレード１１０を進行させると、ドクターブレード１１０が通過する時、溝１０２の内部に充填されているレジストの一部を掻くことになり、その後、印刷ロール及び基板にレジストパターンが正しく形成されなくなる。
【００１８】
図１Ｂに示したように、前記クリシェ１００の溝１０２の内部に充填されたレジスト１０３は、前記クリシェ１００の表面に接触して回転する印刷ロール１２０の表面に転写される。前記印刷ロール１２０は、製作しようとする表示素子のパネルと同様な幅で形成され、パネルと同様な長さの円周を有する。従って、１回の回転によりクリシェ１００の溝１０２に充填されたレジスト１０３が全て印刷ロール１２０の円周表面に転写される。
【００１９】
その後、図１Ｃに示したように、前記印刷ロール１２０に転写されたレジスト１０３を基板１３０上に形成されたエッチング対象層１３１の表面と接触させた状態で印刷ロール１２０を回転させることで、該印刷ロール１２０に転写されたレジスト１０３がエッチング対象層１３１に転写され、該転写されたレジスト１０３に紫外線（ＵＶ）を照射するか、または熱を加えて乾燥させることでレジストパターン１０７を形成する。この時も、前記印刷ロール１２０の１回転により表示素子の基板全体にかけて所望のパターン１０７を形成する。
【００２０】
前記したように、印刷方式では、クリシェ１００及び印刷ロール１２０を所望の表示素子の大きさによって製作することができ、１回の転写により基板１３０にパターンを形成できるため、大面積の表示素子のパターンも１回の工程により形成される。
【００２１】
前記エッチング対象層１３１は、薄膜トランジスタのゲート電極やソース電極及びドレイン電極、ゲートライン及びデータライン、或いは、画素電極及びストレージ電極等の金属パターンを形成する金属層でもあり、ＳｉＯｘやＳｉＮｘのような絶縁層でもある。
【００２２】
金属層や絶縁層上に前記レジストパターン１０７を形成した後、一般的なエッチング工程により金属層や絶縁層をエッチングすることで、所望のパターンの金属層（即ち、電極構造）や絶縁層（例えば、コンタクトホール等）を形成することができる。
【００２３】
このような印刷方式は、１回の工程によりレジストパターンを生成することができ、特に、これまでのフォトマスク工程より工程が単純であるため、工程時間を短縮し得るという長所がある。
【００２４】
一方、前記基板に形成されるパターン１０７の模様は、印刷ロールの回転方向、即ち、印刷進行方向とパターンの長手方向とがなす角によって左右される（このとき、パターンの長さ方向とは長手方向を意味する。）
【００２５】
図２Ａ〜図２Ｃは、印刷進行方向とパターンの長手方向とがなす角によって実際の実験により得られたパターンの模様を示した図で、図２Ａは印刷方向がパターンの長手方向に対して直角に進行された場合のパターンの模様を、図２Ｂはこれらの方向を一致させて進行された場合のパターンの模様を、図２Ｃはこれらの方向を４５゜にした時に、基板に形成されたパターンの模様を夫々示した図である。
【００２６】
まず、印刷方向がパターンの長手方向と直角に進行される場合、図２Ａに示したように、２５μｍの線幅を有するパターン２０２ａの場合は、正常なパターンが形成されず、パターンが中間で切れる不良が発生した。また、５０μｍの線幅を有するパターン２０１ａの場合は、パターンが切れる不良は発生しなかったが、正確なパターンを得ることはできなかった。
【００２７】
また、印刷方向をパターンの長手方向と一致させてパターンを形成した場合は、図２Ｂに示したように、２５μｍ及び５０μｍの線幅を有するパターン２０１ｂ，２０１ａに対して非常にきれいなパターンを得ることができたし、パターンの長手方向に対して４５゜に印刷を進行した場合は、それら二つの方向を一致させたパターンより正確ではないが、その模様が変形されるか、断線等の不良がない良好なパターン２０１ｃを得ることができた。ここでは、５０μｍのパターンに対してのみ示した。
【００２８】
従って、印刷方式によりパターンを形成するにおいて、印刷ロールにより進行される印刷方向とパターンの長手方向とを平行に一致させることで、正確なパターンを形成することができる。
【００２９】
然し、液晶表示素子を構成しているパターンの構造は、一方向だけ有することはなく、同一層に形成されてパターニング工程が同時に行われるパターンに対して、図３に示したように、相互に直角な構造を有するパターンが存在する。ここで、第１パターン２２０ａはゲートライン或いはデータラインになり、第２パターン２３０ａはゲートラインから突出したゲート電極、或いはデータラインから突出したデータ電極になることもある。このとき、印刷方向を前記第１パターン２２０ａの長手方向に一致させて形成する場合、図４に示したように、第１パターン２２０ｂには正確なパターン模様が形成される反面、第２パターン２３０ｂには歪んだ模様の不良が発生する。
【００３０】
従って、本発明では、このような問題を解決するために、印刷方向と直角に形成された既存のパターン構造を、図５Ａ〜図５Ｃに示したように、印刷方向と近接するように変形させて、きれいなパターンを形成し得るパターンの構造を提供する。
【００３１】
図５Ａ〜図５Ｃは、第１パターン３２０ａ〜３２０ｃの長手方向に沿って印刷が進行される時、印刷方向と一致しないパターンに対する印刷不良を最大限防止する目的で考案された第１パターン３２０ａ〜３２０ｃの構造を示した図で、図５Ａは第１パターン３２０ａの長手方向に対して垂直でない９０゜以下の角をなすように第２パターン３３０ａを形成したものである。この時、前記第１パターン３２０ａと第２パターン３３０ａとがなす角は、第２パターン３３０ａの長さによって変化し、その長さが短いほど前記角は小さくなり、長さ及び幅がほぼ類似した場合、前記角は９０゜に近接するようになる。従って、本実施形態では、前記角を特定値に限定しない。
【００３２】
また、図５Ｂ及び図５Ｃに示したように、パターンの印刷が開始される地点と終了する地点のパターン幅が異なるように設計するか（図面符号３３０ｂを参照）、印刷が終了する地点の一部領域が第１パターン３２０ｃと並ぶように設計して（図面符号３３０ｃを参照）、印刷方向と異なる方向に配置されるパターンに対して発生する印刷不良を最大限防止することができる。
【００３３】
図６Ａ及び図７Ａは、既存の薄膜トランジスタの構造を示した図で、図６Ｂ及び図７Ｂは、実際の印刷方式に有利なように設計された本発明の薄膜トランジスタの構造を比較して示した図である。
【００３４】
図６Ａに示したように、既存の薄膜トランジスタは、ゲートライン４０１から垂直に突出したゲート電極４０１ａ上に半導体層４０５が配置され、その上部にデータライン４０３から垂直に突出して所定間隔離隔されたソース電極４０３ａ及びドレイン電極４０３ｂが配置されている。また、前記ドレイン電極４０３ｂは画素領域に拡張されて、コンタクトホール４０９を通して画素電極４０７と接続する。ここで、ゲート電極４０１ａ及びソース電極４０３ａ及びドレイン電極４０３ｂの印刷時、これらと垂直に配置されたゲートライン４０１及びデータライン４０３の方向に沿ってパターンの印刷が進行されるため、これらから垂直に突出されたゲート電極４０１ａ並びにソース電極４０３ａ及びドレイン電極４０３ｂには印刷不良が発生するようになる。
【００３５】
従って、図６Ｂに示したように、印刷進行方向に対して垂直に突出して不良が発生するゲート電極５０１ａ及びソース電極５０３ａを別途に形成せずに、ゲートライン５０１及びデータライン５０３に夫々含ませて、データライン５０３に平行にドレイン電極５０３ｂを配置させることで、印刷方向（即ち、ゲートライン及びデータラインの長手方向）と垂直に配置されたパターン（ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極）を全て印刷方向と一致させることができ、よって、それらパターン（ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極）の印刷不良を防止することができる。この時、半導体層５０１は、ゲートライン５０１上に含まれるように配置させる。
【００３６】
図７Ａは関連技術におけるＵ字型チャンネルの薄膜トランジスタを示した図で、Ｕ字型チャンネルを有する薄膜トランジスタは、半導体層６０５上にデータライン６０３から引き出されたソース電極６０３ａがＵ字型に形成され、前記ソース電極６０３ａと所定間隔離隔するドレイン電極６０３ｂがコンタクトホール６０９を通して画素電極６０７と電気的に接続されている。
【００３７】
このようにＵ字型チャンネルを有する半導体層６０５の場合も、図７Ｂに示したように、ドレイン電極７０３ｂを間に置いてデータライン７０３とソース電極７０３ａとを平行に配置させて、ソース電極７０３ａを境界に二つの“Ｉ”字型チャンネルが並んで形成されるようにすることで、チャンネル層、即ち、半導体層７０５の印刷不良を予め防止することができる。この時も半導体層７０５はゲートライン７０１上に配置される。
【００３８】
前記したように、電極及び半導体層の構造を印刷方向に近接するように変更させることで、印刷不良を最大限防止して、正確なパターンを有する液晶表示素子を形成することができる。また、本発明は、液晶表示素子だけでなく、印刷方式を利用してパターンを形成する半導体等の素子構造に適用される。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液晶表示素子のパターン及びその形成方法においては、印刷方式によりパターンを形成する場合、印刷の進行方向とパターンの長さ方向とが相互に直角（垂直）または一致しないパターンに対して、印刷方向と近接するようにパターンの構造を変更することで、所望のパターンを正確に形成し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明に係る印刷方式によるパターン形成方法を示した図である。
【図１Ｂ】本発明に係る印刷方式によるパターン形成方法を示した図である。
【図１Ｃ】本発明に係る印刷方式によるパターン形成方法を示した図である。
【図２Ａ】印刷進行方向とパターンの長さ方向とがなす角によるパターンの印刷模様を示した図である。
【図２Ｂ】印刷進行方向とパターンの長さ方向とがなす角によるパターンの印刷模様を示した図である。
【図２Ｃ】印刷進行方向とパターンの長さ方向とがなす角によるパターンの印刷模様を示した図である。
【図３】同一層に対して相互垂直な構造を有するパターンの構造を示した図である。
【図４】印刷方向と垂直に配置されたパターンの不良を示した図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態を示した図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態を示した図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態を示した図である。
【図６Ａ】これまでの“Ｉ”字型チャンネルを有する薄膜トランジスタを示した図である。
【図６Ｂ】“Ｉ”字型チャンネルの印刷不良発生を防止するための本発明の薄膜トランジスタパターンを示した図である。
【図７Ａ】これまでの“Ｕ”字型チャンネルを有する薄膜トランジスタを示した図である。
【図７Ｂ】“Ｕ”字型チャンネルの印刷不良発生を防止するための本発明の薄膜トランジスタパターンを示した図である。
【図８】一般的な液晶表示素子の構造を示した平面図である。
【図９】図８に示された液晶表示素子の薄膜トランジスタ及びストレージキャパシティの構造を示したＩＩ−ＩＩ’線断面図である。
【符号の説明】
１００：クリシェ
１０２：溝
１０３：レジスト
１１０：ドクターブレード
１２０：印刷ロール
１０７：レジストパターン
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
2004214593.tif 000014
【図６Ｂ】
2004214593.tif 000015
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2004214593.tif 000017
【図８】
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【図９】
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