(57)【要約】【課題】液晶表示素子のカラーフィルタの製造において、インキの浪費を防止し、且つ工程を単純化する。【解決手段】本発明による液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法は、複数の溝１０５が形成されたクリシェ（ｃｌｉｃｈｅ）１００を用意する段階と、前記クリシェ１００の溝の内部にＲ（赤）Ｇ（緑）及びＢ（青）のカラーインキ１２３を充填する段階と、前記クリシェから印刷ロールの表面にＲ、Ｇ及びＢのカラーインキ１２３を転写する段階と、印刷ロール１２８の表面に転写されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキ１２３を基板１３０の上面に再転写する段階とを含んで液晶表示素子のカラーフィルタを製造する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の溝が形成されたクリシェを用意する段階と、
前記クリシェの溝の内部にＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを充填する段階と、
前記クリシェから印刷ロールの表面にＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを転写する段階と、
印刷ロールの表面に転写されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを基板の上面に再転写する段階とからなることを特徴とする液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
Ｒ、Ｇ及びＢのカラーインキは、クリシェの溝の内部に同時に充填されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記クリシェから印刷ロールの表面にＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを転写する段階は、Ｒ、Ｇ及びＢのカラーインキが充填されたクリシェの上面に印刷ロールを接触させて回転させる段階を含み、
印刷ロールの表面に転写されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを基板の上面に再転写する段階は、前記印刷ロールの表面に転写されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを基板に接触させた後、印刷ロールを回転させる段階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カラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記印刷ロールの一回の回転により、印刷ロールの表面に転写されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキが基板の上面に再転写されることを特徴とする請求項３記載の液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記基板の上面に印刷されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキの間に、ブラックマトリックスを形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記ブラックマトリックスは、ブラックレジンをパターニングして形成されることを特徴とする請求項５記載の液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
前記Ｒ、Ｇ及びＢのカラーインキを基板に再転写する段階は、ブラックマトリックスが形成された基板の上面で行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
前記クリシェの溝の内部にカラーインキを充填する段階は、複数のインクジェットノズルを使用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法。
【請求項９】
前記Ｒ、Ｇ及びＢのカラーインキは、基板の上面に同時に再転写されることを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子に係るもので、詳しくは、液晶表示素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、テレビやコンピュータの情報をディスプレイするための装置としては、主にＣＲＴモニターが使用されてきた。ＣＲＴは、画質が優秀で画面が明るいため、今までディスプレイの主流をなしてきた。然し、画面が大きくなるにつれ、ＣＲＴモニターの大きさがあまりにも大きくなり、広い空間を占めるという問題が発生し、携帯用機器が普及するに伴い、ディスプレイの重さも問題になってきた。
【０００３】
このような問題点を解決するために、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の平板型ディスプレイ素子が提案された。このような平板型ディスプレイの中でも、ノートブック型コンピュータやコンピュータのモニター等に既に広く使用されている液晶表示素子（ＬＣＤ）は、消費電力が少ないという利点を有しているため脚光を浴びている。
【０００４】
以下、図７、図８及び図９を参照して、従来の液晶表示素子及び前記液晶表示素子を構成しているカラーフィルタの製造方法について詳細に説明する。
【０００５】
図７は従来の一般的な液晶表示素子を示した断面図で、図示されたように、液晶表示素子は、下部基板１０と、上部基板２０と、これらの間に形成された液晶層１５とを有している。
【０００６】
下部基板１０には、薄膜トランジスタＴ及び画素電極７が形成されている。前記薄膜トランジスタＴは、走査信号が印加されるゲート電極１と、走査信号に応じてデータ信号を伝送する半導体層３と、これらの半導体層３とゲート電極１とを電気的に隔離させるゲート絶縁膜２と、前記半導体層３の上部に形成されてデータ信号を印加するソース電極４と、データ信号を画素電極７に印加するドレーン電極５とから構成されており、前記半導体層３は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を蒸着して形成されたアクティブ層３ａと、該アクティブ層３ａの両側の上部にｎ＋ドーピングされたオーミック接触層３ｂとから構成されている。前記薄膜トランジスタＴの上部には、保護膜６及び画素電極７が形成されており、画素電極７の上部には、液晶分子の配向のために形成された第１配向膜４ａが形成されている。ここで、画素電極７は、光が透過するように、透明な伝導体であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）又はＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）からなる。
【０００７】
上部基板２０には、画素間の光の漏れを防止するためのブラックマトリックス１２が形成されており、該ブラックマトリックス１２の上部には実質的にカラーを具現するための赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタ１１が形成されている。該カラーフィルタ１１の上部には、カラーフィルタの平坦化及びその上部に形成された共通電極１３との接着性を向上させるための平坦化膜（図示せず）が形成されており、その上部には、液晶層１５に電圧を印加するための共通電極１３と、液晶分子の配向のために形成された第２配向膜４ｂが形成されている。ここで、共通電極１３は、光が透過するように、透明な伝導体であるＩＴＯ又はＩＺＯからなる。
【０００８】
このような液晶表示素子は、薄膜蒸着、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）及びエッチング工程の繰り返しによって形成され、ここでは、液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法についてのみ説明する。
【０００９】
従来、カラーフィルタの製造方法としては、染色法、顔料分散法及び電着法が使用されている。これら３種類の製造方法は、いずれも３回以上の製造工程を経てＲ、Ｇ及びＢの３原色フィルタを製造するものである。
【００１０】
前記染色法によるカラーフィルタの製造工程は、可染性高分子材料に感光性を付与した後、被染色パターンを形成し、これを各色に染色する段階からなる工程である。このような染色法によるカラーフィルタの製造工程は、可染性感光膜に対して染色パターンを通過させる工程が、Ｒ、Ｇ及びＢの各色に対して繰り返された後、次の段階でトップコート層が形成される。
【００１１】
前記電着法による製造工程は、透明導電膜のパターンを形成し、電気泳動法により各色が析出されるように電着層を形成する段階からなる製造工程で、透明導電膜の上部に電着層を形成する工程を各色に対して繰り返さなければならないため、カラーフィルタの製造工程に長時間を必要とし、且つ作業が面倒であるという問題点があった。
【００１２】
前記顔料分散法による製造工程は、顔料を樹脂に分散して着色レジスト化し、これを塗布した後、各着色パターンを形成する段階からなる工程で、前記着色レジストを塗布する段階から着色パターンを形成する段階までの工程が、Ｒ、Ｇ及びＢに対してそれぞれ繰り返されるため、製造工程に長時間を必要とし、且つコストが増加するという問題点があった。又、Ｒ、Ｇ及びＢの各カラーフィルタを形成するためには、基板に着色レジストを蒸着し、必要な部分だけを残してその他の部分は除去しなければならない。即ち、基板全体において、必要な部分である１／３程度だけを残し、２／３は除去しなければならないため、顔料の浪費が激しいという問題点があった。
【００１３】
従って、前記のような顔料分散法の問題点を解決するため、必要な部分だけにカラーフィルタを形成するインクジェット方式が提案された。インクジェット方式は、染料からなるインキを使用し、Ｒ、Ｇ及びＢをインクジェット装置の噴射ノズルを通して噴射する方式で、誤整列を防止し、開口率を向上させるためのＣＯＴ（Ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ  Ｏｎ  Ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）構造に主に使用される。
【００１４】
図８〜９は、インクジェット方式による液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法を示した図面である。
先ず、図８に示したように、透明基板５０の上部にゲート電極５１、ゲート絶縁膜５２及び半導体層５３を形成した後、前記半導体層５３の上部に相互に所定の間隔だけ離隔されたソース及びドレーン電極５４、５５を形成して薄膜トランジスタＴを製造した後、これらのソース及びドレーン電極５４、５５のパターンを形成したフォトレジストをストリップする工程を省略し、インキ隔壁５６に残しておく。次いで、その上部に薄膜トランジスタＴを保護するための保護層５７を形成する。
【００１５】
その後、図９に示したように、インクジェット装置の噴射ノズル６０を通して、インキ隔壁５６を基準に、各カラー別インキ６０ａをＲ、Ｇ、Ｂ順に繰り返して画素内に噴射して、カラーフィルタ５９を形成する。
このように、インクジェット方式を使用してプリントする場合、インキの浪費を削減し得るという利点がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来の液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法においては、Ｒ、Ｇ及びＢの各色に対して繰り返してカラーフィルタを形成しなければならないため、工程が複雑であるという不都合な点があった。
【００１７】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、インキの浪費を防止し、且つ工程を単純化し得る液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【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、本発明に係る液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法は、複数の溝が形成されたクリシェ（ｃｌｉｃｈｅ）を用意する段階と、前記クリシェの溝の内部にＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを充填する段階と、前記クリシェから印刷ロールの表面にＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを転写する段階と、印刷ロールの表面に転写されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを基板の上面に再転写する段階とからなることを特徴とする。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、Ｒ、Ｇ及びＢのカラーインキは、クリシェの溝の内部に同時に充填される。
【００２０】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、前記クリシェから印刷ロールの表面にＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを転写する段階は、Ｒ、Ｇ及びＢのカラーインキが充填されたクリシェの上面に印刷ロールを接触させて回転させる段階を含み、印刷ロールの表面に転写されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを基板の上面に再転写する段階は、前記印刷ロールの表面に転写されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを基板に接触させた後、印刷ロールを回転させる段階を含む。
【００２１】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、前記印刷ロールの一回の回転により、印刷ロールの表面に転写されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキが基板の上面に再転写される。
【００２２】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、前記基板の上面に印刷されたＲ、Ｇ及びＢのカラーインキの間に、ブラックマトリックスを形成する段階を更に含む。
【００２３】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、前記ブラックマトリックスは、ブラックレジンをパターニングして形成される。
【００２４】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、前記Ｒ、Ｇ及びＢのカラーインキを基板に再転写する段階は、ブラックマトリックスが形成された基板の上面で行われる。
【００２５】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、前記クリシェの溝の内部にカラーインキを充填する段階では、複数のインクジェットノズルを使用する。
【００２６】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、前記Ｒ、Ｇ及びＢのカラーインキは、基板の上面に同時に再転写される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１〜６は、本発明に係る液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法を示した工程図である。
【００２８】
先ず、図１に示されたように、本発明に係る液晶表示素子のカラーフィルタの製造方法においては、基板１０１を用意し、該基板の上部に金属、有機膜又はシリコンのようなバッファ層１０３を塗布した後、フォトエッチング工程により、前記バッファ層１０３に溝１０５を形成することでクリシェ１００を製作する。ここで、溝１０５の形状及び位置は、液晶表示素子のカラーフィルタのＲ、Ｇ及びＢのパターンに対応する。
【００２９】
その後、図２に示されたように、前記溝１０５の内部にインキ液を噴射するＲ、Ｇ及びＢのインクジェット装置の噴射ノズル１１０ａ〜１１０ｃを通して、それぞれＲ、Ｇ及びＢのカラーインキを充填する。このとき、充填方法としては、好ましくはインクジェット方式を利用し、図示していないが、インクジェット装置は、Ｒ、Ｇ及びＢに区分されたインキ供給部と、インキが噴射されるノズルと、これら各インキ供給部とノズルとの間に形成され、インキ液が移動される通路であるチャンネル等を含んで構成され、前記インキ供給部に圧力を加えることによって、Ｒ、Ｇ及びＢ別のカラーインキがノズルから同時に噴射される。このように、Ｒ、Ｇ及びＢのインキを同時に充填するため、従来に比べてインキの充填時間を短縮することができるだけでなく、必要な領域だけにインキを充填するため、インキの浪費を防止することができる。
【００３０】
インキの充填が終わると、図３に示されたように、クリシェ１００に充填されたインキ１２３を脱着させてインキパターン１２７を印刷ロール１２８の表面に転写させる。このとき、前記印刷ロール１２８の表面には、インキとの接着力を向上させるためのブランケット１２９が塗布されている。
【００３１】
前記バッファ層１０３は、クリシェ１００からインキ１２３の脱着を容易にすることで、インキパターン１２７が印刷ロール１２８の表面に容易に転写されるようにすると共に、基板を印刷ロールの衝撃から保護する。即ち、バッファ層は、基板よりインキの接着力が弱いため、バッファ層でより容易に脱着される。基板の上部にバッファ層を形成せずに基板自体をエッチングして溝を形成することもできるが、この場合は、印刷ロールの衝撃によって基板の下部にクラックが発生する可能性がある。従って、バッファ層は、印刷ロールの衝撃を吸収して基板を保護する役割も有する。
【００３２】
温度によるインキの接着特性の変化を利用して、クリシェからインキの脱着をより容易にすることもできる。即ち、温度が高いほど接着特性が向上する特徴を有するインキを使用する場合、クリシェ及び印刷ロールの内部にヒーターを内蔵し、印刷ロールの温度をクリシェの温度より高く設定すると、インキは印刷ロールとの接着力がより強くなるため、クリシェから容易に脱着させることができ、反対の特性を有するインキを使用する場合は、印刷ロールの温度をクリシェの温度より低く設定することで、クリシェからインキの脱着を容易にすることができる。
【００３３】
クリシェに充填されたインキを印刷ロールに転写した後、図４に示されたように、印刷ロール１２８に転写されたインキパターン１２７を、パターンを形成しようとする基板１３０が載置されているステージ１５０に移動させる。その後、印刷ロールの一回の回転により、基板１３０の上面に、Ｒ、Ｇ及びＢ別インキパターン１２７を一度に転写させる。このとき、基板１３０に転写されたインキパターン１２７は、それぞれＲ、Ｇ及びＢのカラーフィルタ１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃを形成する。
【００３４】
このとき、ステージの内部にヒーターを設置して基板の温度を調節することで、印刷ロールからインキパターンの脱着を容易にし、基板への転写を向上させることができる。
【００３５】
前記クリシェ、印刷ロール及びステージに設置されたヒーター（図示せず）は、クリシェ、印刷ロール及びステージに対してそれぞれ温度を異なるように設定することができなければならず、クリシェ、印刷ロール及びステージの全領域において均一な温度を保つことが望ましい。
【００３６】
図５は前記工程によって基板１３０に形成されたＲ、Ｇ及びＢのカラーフィルタ１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃを示した図面である。
【００３７】
次いで、図６に示されたように、カラーフィルタが形成された基板の上部にブラックレジンを塗布した後、これをパターニングして前記Ｒ、Ｇ及びＢのカラーフィルタ１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃの間にブラックマトリックス１３１を形成する。
【００３８】
ブラックマトリックスは、前記のように、カラーフィルタを形成した後、カラーフィルタ間にブラックレジンをパターニングして形成し、又はカラーフィルタを形成する前に予め基板の上部に形成した後、その上部にカラーフィルタを形成する。
【００３９】
本発明は、インクジェット方式と印刷方式を混合してカラーフィルタを形成することで、インキの浪費を防止し、且つ工程を単純化する効果を有する。上記のように、Ｒ、Ｇ及びＢのカラーフィルタを同時に基板に形成することで、従来に比べて工程を単純化することができる。即ち、従来は、Ｒカラーフィルタを形成した後Ｒカラーフィルタの工程と同じ工程を繰り返して順次Ｇ及びＢのカラーフィルタを形成した。然し、本発明においては、インクジェット方式と印刷方式を組み合わせてＲ、Ｇ及びＢのカラーフィルタを一度に形成することで、繰り返される工程を省略することができる。
【００４０】
【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カラーフィルタの製造方法においては、インクジェット方式によって、Ｒ、Ｇ及びＢのカラーインキを予め用意されたクリシェの溝に充填した後、これを印刷方式によって一度に基板に印刷することで、既存の繰り返される工程を省略して生産効率を増大し得るという効果がある。
【００４１】
又、インクジェット方式によってカラーインキを充填することで、材料費を節減することができ、価格競争力を強化し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示素子のカラーフィルタの製造工程を示した図面である。
【図２】本発明に係る液晶表示素子のカラーフィルタの製造工程を示した図面である。
【図３】本発明に係る液晶表示素子のカラーフィルタの製造工程を示した図面である。
【図４】本発明に係る液晶表示素子のカラーフィルタの製造工程を示した図面である。
【図５】本発明に係る液晶表示素子のカラーフィルタの製造工程を示した図面である。
【図６】本発明に係る液晶表示素子のカラーフィルタの製造工程を示した図面である。
【図７】従来の一般的な液晶表示素子を示した概略断面図である。
【図８】従来のインクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法を示すための概念図である。
【図９】従来のインクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法を示すための概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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