CN1275078C - 粗糙面反射板的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种粗糙面反射板的制造方法。为提供一种简化制程、不受间距限制、耗时少、成本低的液晶显示器部件的制造方法，提出本发明，它包括于基材上形成多个金属结构；于基材及多个金属结构上涂布覆盖基材及多个金属结构的光阻挡层；以多个金属结构作为掩模进行背面曝光；显影以形成具有多个突起物的光阻挡层；最后于多个突起物上形成反射层。

Description

粗糙面反射板的制造方法

本发明属于液晶显示器部件的制造方法，特别是一种粗糙面反射板的制造方法。

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)在1970所首先应用在电子计算机及数位钟表上，目前则应用于笔记型电脑(Nktebook)、电视及文书处理器上，并且急速普及。目前使用最广的电子显像器为影像管(CRT)，而影像管存在重量重、体积大、耗电的缺点。若欲在电视或监视器上以液晶显示器取代影像管，必须使液晶显示器在性能上能与影像管比较。

反射式液晶显示器的品质问题之一在于其反射率过低，一般报纸的反射率约为57％，而传统扭曲向列(Twsted Nematic，TN)型的黑白反射式液晶显示器将反射板制作于液晶盒(LC Cell)外，其反射率通常低于25％，虽然其对比率可达到与报纸相同的5∶1以上，却由于低反射率的关系，令使用者在操作时会有反射亮度过弱及视角狭隘感觉的缺点，甚不方便。为改善低反射率的缺点，多将反射板结构制作在反射式液晶显示器的液晶盒中，以增加反射光线的强度。

如图1所示，习知的反射式液晶显示器包括基材54及依序置于基材54上的镜面反射板56、液晶层58、透明导电膜60、透明基材62、扩散板64、位相差板(Retardation Film)66及偏光板(Polarizer)68。为改善反射强度反射过弱的缺点，习知的反射式液晶显示器在液晶层58下方加上镜面反射板56，藉由金属镜面可提高光线反射程度的功能来加强入射光线50的反射率，如此，可提高反射光线52的强度。

由于反射式液晶显示器也广泛应用在手提电脑、个人数位助理(PDA)等数位产品中，只使用镜面反射板结构的液晶显示器，会造成使用者在操作时视线必须保持在反射光线角度上，否则无法看清显示面板上的内容，在操作上相当不便。因为事实上，使用者在使用手提电脑或PDA等数位产品时，依个人习惯环境不同，视线通常保持一特定范围，而不一定在光线反射的方向。为改善此一缺点，公开了如图2所示的反射式液晶显示器，其包括基74及依序置于基材74上的粗糙面反射板76、液晶层78、透明导电膜80、透明基材82、扩散板84、位相差板(Retardation Film)86及偏光板(Polarizer)88。其粗糙面反射板76具有粗糙面。与图1所示的反射式液晶显示器比较，因改变了反射板的形状。此粗糙面反射板76表面具有多个突起物(Bump)，使光线入射后，以不同的角度反射，可用来增加某一特定范围内的亮度，也避免光亮只集中在某一反射角度的缺点，使反射光线在此特定范围内均匀分布。

这种粗糙面反射板的制造方法包括如下步骤：

涂布光阻挡层，

如图3所示，先于基材100上涂布一层光阻挡层102a，以覆盖基材100。此光阻挡层102a为具有熔融特性的有机材料；

曝光显影，

如图4所示，利用掩模(Photo mask)104对光阻挡层102a进行曝光显影；便如图5所示，于基材100表面形成多个突起物102b；

烘烤(Baking)，

使如图5所示的突起物102b熔融，便如图6所示，于基材100表面形成平滑化(Smooth)的突起物102c；

涂布有机绝缘膜，

如图7所示，涂布有机绝缘膜106覆盖形成于基材100表面的平滑化突起物102c，以形成为较平滑的突起表面的有机绝缘膜106；

形成金属层，

如图8所示，于有机绝缘膜106表面形成覆盖其的作为反射面的金属层108。如此，便形成习知粗糙面反射板。

另一习知的粗糙面反射板的制造方法系利用微影步骤定义有机绝缘层，即以图案化的有机层作为突起物的结构。其包括如下步骤：

如图9所示，于透明基材110表面设置薄膜晶体管元件112、于薄膜晶体管元件112及透明基材110上覆盖绝缘层114、以微影步骤定义出突起物结构114a及涂布并形成金属层，便完成粗糙面反射板制作。以此习知方法形成突起物结构114a时，需注意避免蚀刻过度造成绝缘层114被穿透，从而使薄膜电晶元件112造成损害。若蚀刻不足，突起物结构114a形状不明显，从而使成型的粗糙面反射板应有改变反射光线角度及强度的功能减弱。

另一习知的粗糙面反射板的制造方法，系利用制造薄膜晶体管元件中沉积的栅极层(Gate Line)、绝缘层(Insulator Layer)、非晶硅层(a-Si Layer)及金属层形成的堆叠结构作为突起物结构。其包括如下步骤：

如图10所示，于透明基材120上依序覆盖制作薄膜晶体管所需的栅极层122、绝缘层124、非晶硅层126及金属层128，以形成沉积层；以同一步骤蚀刻沉积层，以定义突起物结构；随后涂布有机层130及金属层132，便形成习知粗糙面反射板结构。此习知方法利用同一步骤同时蚀刻沉积层，所以堆叠结构中，各沉积层彼此的宽度相同，形成具有相同宽度的柱状物。再者利用此习知方法制造突起物时，需注意蚀刻剂的选择，因为此蚀刻剂必须可以同时蚀刻栅极层122、绝缘层124、非晶硅层126及金属层128四种金属及非金属沉积层，故在蚀刻剂的选择上相当不便。

鉴于上述习知的粗糙面反射板制造方法皆须使用微影方式、利用掩模定义突起物结构，由此可知，掩模制作费用占液晶显示器制作成本的一定比例。另外，微影方式中，受曝光步骤及显影步骤中所需保持最小间距的限制，使突起物图案不够精密，无法达到较良好的反射效果。

习知微影制程先使用掩模定义部分基材区域图案后，再重复定义另一区域基材，如此制程步骤是由于制作较大又精密的掩模会耗费过多的成本，所以选择较小，从而利用重复定义来达到图案的一致化，但此方法却造成时间的耗费，多了数倍的曝光时间。

如上所述，习知制造方法皆须使用微影步骤。而利用微影步骤需受限于掩模曝光及显影的最小间距，且存在蚀刻时间过长及掩模制作成本高等缺点，使液晶显示器制程较复杂且成本高。

本发明的目的是提供一种简化制程、不受间距限制、耗时少、成本低的粗糙面反射板的制造方法。

本发明包括于基材上形成多个金属结构；于基材及多个金属结构上涂布覆盖基材及多个金属结构的光阻挡层；以多个金属结构作为掩模进行背面曝光；显影以形成具有多个突起物光阻挡层；最后于多个突起物上形成反射层。

其中：

多个金属结构为定义薄膜晶体管栅极层时定义出的多个元件结构。

以定义薄膜晶体管栅极层时定义出的多个元件结构后，于栅极层及多个元件结构上涂布绝缘层。

多个金属结构为定义薄膜晶体管金属材料层时定义出的多个元件结构。

多个金属结构分别具有不同形状及不同高度的突出物。

显影步骤后还对突起物进行烘烤以形成平滑的顶部。

烘烤步骤之后，于基材及多个金属结构上涂布覆盖基材及多个金属结构的作为绝缘层的有机层，以形成为较平滑的突起表面的有机绝缘膜。

一种粗糙面反射板的制造方法，它包括于基材上形成薄膜晶体管元件栅极层并同步形成多个金属堆叠结构；于薄膜晶体管及金属堆叠结构上涂布光阻挡层以覆盖薄膜晶体管及金属堆叠结构；以薄膜晶体管及金属堆叠结构作为掩模进行背面曝光；显影以形成具有多个突起物光阻挡层；最后于多个突起物上形成反射层。

显影步骤后还对突起物进行烘烤以形成平滑的顶部。

背面曝光显影步骤和形成反射层的步骤之间，还包括涂布覆盖于多个突起物上的有机层。

形成薄膜晶体管元件栅极层并同步形成多个金属堆叠结构后，于薄膜晶体管及金属堆叠结构上涂布覆盖薄膜晶体管及金属堆叠结构的作为绝缘层的有机层。

一种粗糙面反射板的制造方法，它包括于基材上形成栅极层并同步形成第一金属层；于栅极层上形成覆盖栅极层的非晶硅层；于栅极层上形成源极及漏极；于基材上形成为透明导电膜的透光区；于栅极层、第一金属层、非晶硅层、源极、漏极及透光区上形成覆盖栅极层、第一金属层、非晶硅层、源极、漏极及透光区的光阻挡层；以第一金属层作为掩模进行背面曝光；最后显影以光阻挡层于第一金属层上形成多个突起物；于突起物上形成暴露基材上透光区的反射层。

形成源极及漏极步骤中包括于非晶硅层上同步形成多个第二金属层；以第二金属层作为掩模进行背面曝光；显影以光阻挡层于第二金属层上形成多个突起物。

显影步骤后还对突起物进行烘烤以形成平滑的顶部。

背面曝光显影步骤和形成反射层的步骤之间，还包括于突起物上涂布覆盖突起物的有机层。

形成薄膜晶体管元件栅极层并同步形成第一金属层后，于薄膜晶体管栅极层及第一金属层上涂布覆盖薄膜晶体管栅极层及第一金属层的绝缘层。

由于本发明包括于基材上形成多个金属结构；于基材及多个金属结构上涂布覆盖基材及多个金属结构的光阻挡层；以多个金属结构作为掩模进行背面曝光；显影以形成具有多个突起物光阻挡层；最后于多个突起物上形成反射层。即其系利用制造薄膜晶体管所沉积的金属材料层，同步定义突起物图形所需的掩模，进行背面曝光步骤，以形成突起物结构。简化掩模使用、降低成本及缩短蚀刻时间，不仅简化制程，而且不受间距限制、耗时少、成本低，从而达到本发明的目的。

图1、为习知具镜面反射板液晶显示器结构示意侧视图。

图2、为具有粗糙面反射板的液晶显示器结构示意侧视图。

图3、为粗糙面反射板习知的制造方法流程图(涂布光阻挡层)。

图4、为粗糙面反射板习知的制造方法流程图(曝光显影)。

图5、为粗糙面反射板习知的制造方法流程图(形成多个突起物)。

图6、为粗糙面反射板习知的制造方法流程图(烘烤形成平滑化突起物)。

图7、为粗糙面反射板习知的制造方法流程图(涂布有机绝缘膜)。

图8、为粗糙面反射板习知的制造方法流程图(形成金属层)。

图9、为习知的以有机层作为突起物结构的液晶显示器结构侧视图。

图10、为习知的以同步蚀刻方法制造突起物结构的液晶显示器结构侧视图。

图11、为本发明实施例一流程图(微影形成栅极层、覆盖绝缘层)。

图12、为本发明实施例一流程图(背面曝光、显影)。

图13、为本发明实施例一流程图(烘烤成型平滑突起物)。

图14、为本发明实施例二流程图(形成金属材料层、定义栅极层、覆盖绝缘层及定义薄膜晶体管元件的非晶硅层)。

图15、为本发明实施例二流程图(涂布光阻挡层)。

图16、为本发明实施例二流程图(背面曝光、显影)。

图17、为本发明实施例二流程图(烘烤成型平滑突起物)。

图18、为本发明实施例二流程图(涂布二次光阻挡层)。

图19、为本发明实施例二流程图(定义薄膜晶体管透光区)。

图20、为本发明实施例二流程图(涂布金属层)。

图21、为本发明实施例二流程图(蚀刻透光区)。

下面结合附图对本发明进一步详细阐述。

本发明系简化掩模使用、降低成本及缩短蚀刻时间的制作突起物结构的粗糙面反射板制造方法。本发明制程特点为利用制造薄膜晶体管所沉积的金属材料层，同步定义突起物图形所需的掩模，进行背面曝光步骤，以形成突起物结构。

实施例一

本发明系利用金属层作为背面曝光的掩模。其包括如下步骤：

形成金属材料层，

于透明基材190上形成金属材料层；

微影形成栅极层，

如图11所示，利用微影形成第一栅极层202、第二栅极层204、第三栅极层206，藉以定义出突起物的位置、形状及宽度；可依实际需要利用掩模定义出第一栅极层202、第二栅极层204、第三栅极层206的宽度、形状及宽度；亦可令第一栅极层202的宽度约大于第三栅极层206，而第三栅极层206的宽度约大于第二栅极层204；

覆盖绝缘层，

如图11所示，于第一栅极层202、第二栅极层204、第三栅极层206及透明基材190上覆盖绝缘层200，以绝缘层200作为第一栅极层202、第二栅极层204、第三栅极层206上的绝缘材料。绝缘层202为透明材料，如氮化硅(S iN)，以利背面曝光。

涂布光阻挡层，

如图11所示，于绝缘层200上涂布光阻挡层208以覆盖绝缘层200；亦可直接于第一栅极层202、第二栅极层204、第三栅极层206及透明基材190上涂布光阻挡层208；光阻挡层208系为具熔融特性的有机材料。

背面曝光，

如图12所示，以第一栅极层202、第二栅极层204、第三栅极层206作为掩模对图11所示的结构进行背面曝光，使透明基材190未涂布第一栅极层202、第二栅极层204、第三栅极层206、绝缘层200及光阻挡层208的背面整面曝光；

显影，

如图12所示，对背面曝光后的透明基材190进行显影，以保留覆盖于第一栅极层202、第二栅极层204及第三栅极层206上光阻挡层208形成第一光阻挡层210、第二光阻挡层212及第三光阻挡层214；

烘烤，

对图12所示的结构进行烘烤，使第一光阻挡层210、第二光阻挡层212及第三光阻挡层214微熔融，形成平滑的顶部，便形成如图13所示的粗糙面反射板。其中可依实际需要制作大小不相同的突起物。

涂布有机绝缘膜，

涂布有机绝缘膜覆盖形成覆盖于第一栅极层202、第二栅极层204及第三栅极层206上光阻挡层208形成第一光阻挡层210、第二光阻挡层212及第三光阻挡层214，以形成为较平滑的突起表面的有机绝缘膜；

本发明的特点在于利用金属层作为背面曝光步骤所需要的掩模。只要是以此概念所施行的实施例，均在本发明的范畴内。

实施例二

本发明系利用液晶显示器的薄膜晶体管制程同步定义突起物的位置及形状。其包括如下步骤：

形成金属材料层，

以沉积方法于透明基材300上形成金属材料层；

定义栅极层，

如图14所示，以第一道掩模定义出薄膜晶体管元件需要的第一栅极层302及定义突起物结构的第二栅极层304；

覆盖绝缘层，

如图14所示，于第一栅极层302、第二栅极层304及透明基材300上覆盖绝缘层306；

定义薄膜晶体管元件的非晶硅层，

如图14所示，于绝缘层306上形成非晶硅材料；以第二道掩模定义薄膜晶体管元件的非晶硅层308；

定义薄膜晶体管元件的金属层，

如图14所示，于薄膜晶体管元件的非晶硅层308及绝缘层306上沉积金属层，并以第三道掩模定义出薄膜晶体管元件的金属层310，以该金属层310用来作为薄膜晶体管元件中的源极及漏极；

定义薄膜晶体管元件的透明导电膜，

如图14所示，于金属层310、非晶硅层308及绝缘层306上形成透明导电膜，并以第四道掩模定义出薄膜晶体管元件的透明导电膜312，完成如图14所示的粗糙面反射板。

本发明的特点在于利用金属材料，如第一栅极层320、第二栅极层304及金属层310作为定义突起物所需的掩模，此金属材料层的宽度、形状及位置可依实际制程所需而定义。另外，此金属材料层可利用薄膜晶体管的制程中，如定义栅极层或定义源极、漏极时，同步制造而得。如此一来，省略习知必须另外制作掩模以形成突起物的步骤，可降低掩模制造成本及使用次数。而本发明利用不同金属材料层来完成定义突起物宽度、形状及位置，则突起物的图形可相连或重叠，不受微影步骤的最小间距限制。

涂布光阻挡层，

如图15所示，于如图14所示的金属层310、非晶硅层308、绝缘层306及透明导电膜上涂布光阻挡层314以覆盖金属层310、非晶硅层308、绝缘层306及透明导电膜；光阻挡层314系为具熔融特性的有机材料。

背面曝光，

如图16所示，以第一栅极层302、第二栅极层304及金属层310作为掩模对图15所示的结构进行背面曝光，使透明基材300未涂布光阻挡层314的背面整面曝光；

显影，

如图16所示，对背面曝光后的透明基材300进行显影，以保留覆盖于第一栅极层302、第二栅极层304及金属层310上光阻挡层314a，成为突起物的初步结构；

本发明的特点即为利用背面曝光，在单一步骤中，对整面透明基材300进行曝光，使原本要分为多次的掩模定义步骤简化，可减少掩模使用次数、成本及曝光时间；

烘烤，

对图16所示的结构进行烘烤，使光阻挡层314a微熔融，形成如图17所示的作为突起物结构的平滑光阻挡层314b；

涂布二次光阻挡层，

如图18所示，于如图17所示的结构上，使用涂布方式覆盖一层为具熔融特性的有机材料的二次光阻挡层316，目的减少结构表面落差，使结构表面较平滑；

定义薄膜晶体管透光区，

如图19所示，以背面曝光及显影，形成定义出薄膜晶体管透光区318的二次光阻挡层316a；

涂布金属层，

如图20所示，于定义出薄膜晶体管透光区318的二次光阻挡层316a上以金属溅镀方式涂布覆盖其上的金属层320，以作为反射板的反射面；

蚀刻透光区，

根据薄膜晶体管制程需要，形成蚀刻出透光区318a的金属层320a，便形成如图21所示的粗糙面反射板。

本实施例中，制作薄膜晶体管所进行的步骤顺序仅为举例，可视实际制程及需要而改变，本发明系利用其中金属材料层作为定义突出物的掩模，其他后续制程与习知的技术相同，于本发明中未作详述。

本发明具有与液晶显示器制程相容的优点，利用薄膜晶体管制程形成金属材料的同一步骤，定义出突起物结构的位置，且具有简化掩模次数与成本的优点。另外，本发明系利用薄膜晶体管中，需形成数层金属材料层，藉由不同步骤形成的金属层，可分次定义突起物的图案，可增加图案的精密度。再者，本发明以背面曝光步骤，更是可以节省定义步骤所需的时间。

Claims (16)

1、一种粗糙面反射板的制造方法，其特征在于它包括于基材上形成多个金属结构；于基材及多个金属结构上涂布覆盖基材及多个金属结构的光阻挡层；以多个金属结构作为掩模进行背面曝光；显影以形成具有多个突起物光阻挡层；最后于多个突起物上形成反射层。

2、根据权利要求1所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的多个金属结构为定义薄膜晶体管栅极层时定义出的多个元件结构。

3、根据权利要求2所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的以定义薄膜晶体管栅极层时定义出的多个元件结构后，于栅极层及多个元件结构上涂布绝缘层。

4、根据权利要求1所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的多个金属结构为定义薄膜晶体管金属材料层时定义出的多个元件结构。

5、根据权利要求1所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的多个金属结构分别具有不同形状及不同高度的突出物。

6、根据权利要求1所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的显影步骤后还对突起物进行烘烤以形成平滑的顶部。

7、根据权利要求6所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的烘烤步骤之后，于基材及多个金属结构上涂布覆盖基材及多个金属结构的作为绝缘层的有机层，以形成为较平滑的突起表面的有机绝缘膜。

8、一种粗糙面反射板的制造方法，其特征在于它包括于基材上形成薄膜晶体管元件栅极层并同步形成多个金属堆叠结构；于薄膜晶体管及金属堆叠结构上涂布光阻挡层以覆盖薄膜晶体管及金属堆叠结构；以薄膜晶体管及金属堆叠结构作为掩模进行背面曝光；显影以形成具有多个突起物光阻挡层；最后于多个突起物上形成反射层。

9、根据权利要求8所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的显影步骤后还对突起物进行烘烤以形成平滑的顶部。

10、根据权利要求8所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的背面曝光显影步骤和形成反射层的步骤之间，还包括涂布覆盖于多个突起物上的有机层。

11、根据权利要求8所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的形成薄膜晶体管元件栅极层并同步形成多个金属堆叠结构后，于薄膜晶体管及金属堆叠结构上涂布覆盖薄膜晶体管及金属堆叠结构的作为绝缘层的有机层。

12、一种粗糙面反射板的制造方法，其特征在于它包括于基材上形成栅极层并同步形成第一金属层；于栅极层上形成覆盖栅极层的非晶硅层；于栅极层上形成源极及漏极；于基材上形成为透明导电膜的透光区；于栅极层、第一金属层、非晶硅层、源极、漏极及透光区上形成覆盖栅极层、第一金属层、非晶硅层、源极、漏极及透光区的光阻挡层；以第一金属层作为掩模进行背面曝光；显影以光阻挡层于第一金属层上形成多个突起物；于突起物上形成暴露基材上透光区的反射层。

13、根据权利要求12所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的形成源极及漏极步骤中包括于非晶硅层上同步形成多个第二金属层；以第二金属层作为掩模进行背面曝光；显影以光阻挡层于第二金属层上形成多个突起物。

14、根据权利要求12所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的显影步骤后还对突起物进行烘烤以形成平滑的顶部。

15、根据权利要求12所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的背面曝光显影步骤和形成反射层的步骤之间，还包括于突起物上涂布覆盖突起物的有机层。

16、根据权利要求12所述的粗糙面反射板的制造方法，其特征在于所述的形成薄膜晶体管元件栅极层并同步形成第一金属层后，于薄膜晶体管栅极层及第一金属层上涂布覆盖薄膜晶体管栅极层及第一金属层的绝缘层。

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