[发明专利]使用喷墨印刷方法制造滤色器衬底的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用喷墨印刷方法制造滤色器衬底(color filter substrate)的装置和方法。

背景技术

通常，诸如液晶显示器设备和半导体器件等电子设备是通过在多个层上形成图案来制造的。迄今为止光刻法被广泛用于形成图案。

光刻法利用如下原理：特定的光致抗蚀剂(photo resist)(在下文中称为“PR”)在接收到光时起化学反应以转变其合适特性(prosperity)。在用于滤色器的负性(negative)光致抗蚀剂中，只有未暴露于光的部分才被熔化和移除，因为暴露于光的部分发生了交联。在用于半导体器件和TFT的金属电极图案的正性(positive)光致抗蚀剂中，由于暴露于光的部分被分解以产生酸，出现了暴露部分与未暴露部分对显影剂的溶解度的显著差异，使得只熔化和移除暴露部分。因而，在光刻法中可以针对期望图案使用掩模选择性地辐射光，以形成具有与该掩模的图案具有相同形状或反影形状的图案。光刻法包括：PR涂覆过程，用于将PR设在衬底上；曝光过程，用于使用掩模选择性地辐射光；和显影过程，用于使用显影剂移除暴露于光的部分的PR或未暴露于光的部分的PR以形成期望图案。然而，在光刻法中，应制造预定的掩模。而且，在正性光致抗蚀剂的情况下，应重复执行化学蚀刻和剥离过程作为用于形成金属电极图案的后续过程。因而存在局限性：制造工艺可能是复杂的，并且可能产生大量有毒化学废物。因此，制造成本可能增加从而削弱产品竞争力。

为了解决光刻法的局限性，已提出了一种使用印刷辊(printing roll)的辊印刷法(roll printing process)作为用于形成图案的新方法。此外，正在积极进行与用于使用喷墨印刷技术制造滤色器衬底的技术有关的研究。

存在各种辊印刷方法，但辊印刷方法可以大致分成两类方法，即凹版印刷方法(gravure printing method)和反影平版印刷方法(reverse offset printing method)。

根据凹版印刷方法，将墨涂覆在具有凹槽的印刷板上，然后耙出多余的墨。之后，使用转移辊将留在凹槽中的墨转移到衬底上以执行印刷过程。因为墨是使用转移辊转移到衬底上的，所以使用了面积与期望显示设备的面积对应的转移辊。而且，在显示设备具有大面积的情况下，可以执行转移过程一次来形成图案。凹版印刷方法被公知为一种适合于能应用于各个领域——例如出版物、包装、玻璃纸(cellophane)、聚乙烯基薄膜(vinyl)、聚乙烯(polyethylene)等——的印刷方法。而且，正在进行研究将凹版印刷方法用于形成滤色器的具有红色、绿色或蓝色的彩色图案以及形成用于防止PDP显示器中出现静电的EMI屏蔽层的金属图案。

但是，在用于形成精细图案的典型的凹版印刷方法中，在大规模衬底——例如玻璃衬底——上执行蚀刻过程以形成凹槽，从而制造印刷板。因为填充到凹槽中的墨仅有一部分被转移辊转移到衬底上，所以可能额外地需要一个压迫过程以确保通过转移形成到衬底上的图案的厚度的均匀性。结果，凹版印刷方法可以有用于形成大规模图案和具有条纹形状的图案，但不适合用于形成精细图案——例如滤色器的黑色基质(black matrix)或TFT衬底的图案。据此，反影平版印刷方法可以主要用于形成精确的精细图案。

根据反影平版印刷方法，与凹版印刷方法不同，将墨涂覆在毯(blanket)上，然后具有凹槽的印刷板的突起部(protrusion)接触涂覆到毯上的墨。之后，将不期望的图案部分去除，将留在毯上的图案部分转移到衬底上以形成期望图案。而且，除了滤色器的彩色图案，反影平版印刷方法还可以形成具有各种形状的精细图案——例如BM和TFT。另外，制造成本可以降低，并且生产率可以提高。但是，需要具有高品质的毯来获得精细图案。而且，难以保持具有恒定形状的图案。

在喷墨印刷方法的情况下，与辊印刷方法相比，由于墨的扩散，可以降低材料消耗。另外，不必制造印刷板。因而，喷墨印刷方法对制造滤色器衬底可以非常有效。但是，在喷墨印刷方法中，必须在待印刷的对象上设置隔离物(barrier)，以在喷墨时稳定地保持图案的形状。

因而，继续需要研究能更简单地制造具有优异品质的滤色器同时又具有喷墨印刷方法的优点的方法。

发明内容

本发明提供了使用喷墨印刷方法制造滤色器衬底的装置和方法，其中在辊印方法中使用的毯和印刷辊被用来在毯中直接形成具有图案形状的凹槽。