CN1325964C - 光干涉式显示单元结构及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光干涉式显示单元结构及制造方法，该光干涉式显示结构具有一第一电极、一第二电极，其中第二电极包括一第一材料层及一第二材料层。一支撑结构位于第一电极与第二电极之间以形成一腔室，其中，该第一材料层与该第二材料层至少其中之一由一导电材料所形成，且第二材料层作为蚀刻第一材料层的罩幕层。上述光干涉式显示结构的制造方法形成第一材料层及一第二材料层作为第二电极之用。利用微影蚀刻制程将一光阻图案转移到第二材料层之上，移除光阻层后，再以图案化的第二材料层为罩幕蚀刻第一材料层而定义出第二电极，如此可避免支撑结构在移除光阻层时受到伤害。

Description

光干涉式显示单元结构及制造方法

技术领域

本发明涉及一种平面显示结构及其制造方法，尤其涉及一种光干涉式显示结构及其制造方法。

背景技术

平面显示器由于具有体积小、重量轻的特性，在可携式显示设备，以及小空间应用的显示器市场中极具优势。现今的平面显示器除液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)、有机电激发光二极管(Organic Electro-LuminescentDisplay，OLED)和等离子显示器(Plasma Display Panel，PDP)等等之外，一种利用光干涉式的平面显示模式已被提出。

请参见美国USP5835255号专利，该专利揭露了一可见光的显示单元数组(Array ofModulation)，可用来作为平面显示器之用。请参见图1，图1为现有光干涉式平面显示单元的俯视示意图。由图1可看出多个第一电极102平行排列于基材100之上，多个第二电极104垂直排列于第一电极102之上，第二电极104之间成平行排列。多个支撑物(Supporter)106位于第一电极102与第二电极104之间，以能在第一电极102及第二电极104形成腔室(未绘示于图上)。请参见图2，图2为图1中剖面线I-I’的剖面示意图。每一个光干涉式显示单元108包括由位于第一电极102与第二电极104之间的支撑物106所支撑而形成一腔室(Cavity)110。第一电极102与第二电极104之间的距离，也就是腔室110的长度为D。第一电极102与第二电极104其中之一为一具有光吸收率可吸收部分可见光的部分穿透部分反射层，另一则为一以电压驱动可以产生型变的反射层。当入射光穿过第一电极102与第二电极104而进入腔室110中时，入射光所有的可见光频谱的波长(Wave Length，以λ表示)中，仅有符合公式1.1的波长(λ1)可以产生建设性干涉而输出。其中N为自然数。换句话说，

2D＝Nλ    (1.1)

当腔室110长度D满足入射光半个波长的整数倍时，则可产生建设性干涉而输出陡峭的光波。此时，观察者的眼睛顺着入射光入射的方向观察，可以看到波长为λ1的反射光，因此，对显示单元108而言处于“开”的状态。

第一电极102与第二电极104其中之一为一可动电极，在电压的驱动下，可动电极“塌下”，腔室110的长度改变，经干涉后反射出的反射光或是被吸收、或是非为可见光，观察者的眼睛顺着入射光入射的方向观察，看不到反射光，因此，对显示单元108而言处于“关”的状态。

请重新参见图1，除了支撑物106之外，在两个第二电极104之间，尚须支撑结构112支撑第二电极104，以避免第二电极104的边缘因缺乏支撑下垂而使腔室110的长度不均匀。对显示单元108而言，若腔室110的长度不均匀会使一个显示单元108产生两种以上不同波长的反射光而使分辨率变差及色彩上的错乱。

请参照图3A，图3A为图1中剖面线II-II’的剖面示意图。形成如图3A结构的方法为绘示于图3B。在透明基材100上先形成一透明导体层、一吸收层及一介电层(均未绘示于图上)，再于介电层上形成牺牲层114，通过一微影蚀刻制程蚀刻牺牲层114、介电层、吸收层及透明导体层，该介电层、吸收层及透明导体层形成第一电极102，其中，形成介电层的材料可以为氧化硅或氮化硅；形成吸收层的材料可以为金属；形成透明导体层的材料，例如氧化铟锡玻璃(ITO)、氧化铟锌玻璃(IZO)或是氧化铟玻璃(IO)等等。接着，在牺牲层114中形成开口116，再于牺牲层114上旋涂一光阻层并填满开口116。以一微影制程图案化光阻层而定义出支撑结构112。

在支撑结构112及牺牲层114之上继续形成一导体层118，旋涂并微影形成一图案化光阻层120于导体层118之上，以图案化光阻层120为罩幕，蚀刻导体层118而形成如图1所示的与第一电极102垂直排列的第二电极104。最后，去除光阻层120而形成光涉式显示单元108。由于支撑结构112一般所使用的材料也为光阻材料，因此，在最后移除图案化光阻层120的步骤中，常会损伤支撑结构112甚至将之完全移除而形成如图3C所示的结构。图3C为缺少支撑结构的光干涉式显示单元剖面示意图。在缺少支撑结构112支撑的情形下，第二电极104的边缘因缺乏支撑而向箭头105的方向下垂而使腔室110的长度不均匀。从而，上述分辨率变差及色彩上的错乱的缺点将无可避免。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种光干涉式显示单元，适用于制造光干涉式显示面板，可以具有高分辨率。

本发明的另一目的在于，提供一种光干涉式显示单元的制造方法，适用于制造光干涉式显示面板，制程简易而且制程合格率高。

本发明的又一目的在于，提供一种光干涉式显示单元的制造方法，适用于制造光干涉式显示面板，可确保该光干涉式显示单元的支撑结构不会被移除光阻层的制程中遭到损伤，而得到具有高质量的光干涉式显示面板。

本发明的又一目的在于，提供一种光干涉式显示单元，利用具有高蚀刻选择比的两材料层，以避免该光干涉式显示单元的支撑结构不会被移除光阻层的制程中遭到损伤，而得到具有高质量的光干涉式显示面板。

为了实现上述目的，本发明提出一种光干涉式显示单元制造方法，在一透明基材上先依序形成第一电极及牺牲层，再于第一电极及牺牲层中形成至少二开口以适用于形成支撑结构于其内。接着，在牺牲层上旋涂上一第一光阻层并填满开口。以一微影制程图案化光阻层而定义出支撑结构。

在完成支撑结构的制造之后，在牺牲层、支撑结构之上形成至少一第一材料层，再以图案化光阻层定义第一材料层以形成第二电极之前，在第一材料层之上先形成一第二材料层，图案化光阻层则形成于第二材料层之上。利用图案化光阻层为罩幕，蚀刻此一第二材料层至第一材料层暴露出来为止，并将图案化光阻层图案转移到第二材料层之上。接着，移除图案化光阻层，再以经图案化第二材料层为罩幕，蚀刻第一材料层至支撑结构暴露出来为止，从而定义出包括第一材料层和该第二材料层的第二电极。最后，移除该牺牲层。由于在移除图案化光阻层之时，支撑结构仍为第一材料层所覆盖，并未暴露出来，所以并不会在移除图案化光阻层的制程中遭到损伤或被一并移除。

根据本发明制造方法，本发明可得到一种光干涉式显示单元，至少包含一第一电极、一第二电极，其中第二电极至少包括一第一材料层及一第二材料层。一支撑结构位于第一电极与第二电极之间以形成一腔室。第一材料层与第二材料层至少其中之一由一导电材料所形成，且第二材料层作为蚀刻第一材料层的罩幕层。

第二材料层所使用的材料可以为任何材料，均可以实现转移图案化光阻层图案及在形成第二电极时做为罩幕之用，但由于第二电极为一可动式电极，因此，第二材料层较佳选用延展性较佳的材料，例如可以为金属。第二材料层所选用的金属可与第一材料层所使用的金属材料相同，但较佳的选择是选用异于第一材料层所使用的金属材料。另外，若第二材料层与第一材料层的蚀刻选择比不高时，以蚀刻定义第二电极层时可能也会同时蚀刻第二材料层，而使得第二材料层的厚度不易掌控。第二电极的厚度(包括第二材料层的厚度)会影响到膜层的应力，还会影响到后续光干涉式显示单元的操作电压，当第二电极的厚度无法掌控时，后续操作电压的设计困难度会大幅提高，因此，最佳形成的第二材料层的金属材料为与第一材料层所选用的金属材料具有高蚀刻选择比。

根据本发明所揭露的光干涉式显示单元及制造方法，运用在形成第二电极时采用至少二材料层，以其中位于最上方材料层可用来转移图案化光阻层的图案，其它材料层则可以保护支撑结构，以避免光干涉式显示单元的支撑结构被移除光阻层的制程中遭到损伤，而得到具有高质量的光干涉式显示面板。因此，本发明所揭露的光干涉式显示单元及制造方法，可以提供制程简易而且制程合格率高的光干涉式显示单元。

附图简要说明

下面结合附图，通过对本发明的较佳实施例的详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1为现有光干涉式平面显示单元的俯视示意图；

图2为图1中剖面线I-I’的剖面示意图；

图3A为图1中剖面线II-II’的剖面示意图；

图3B为形成如图3A结构的方法；

图3C为缺少支撑结构的光干涉式平面显示单元的剖面示意图；以及

图4A至图4D为本发明较佳实施例的一种光干涉式显示单元的制造方法。

具体实施方式

下文，将详细描述本发明。

图4A至图4D为本发明较佳实施例的一种光干涉式显示单元的制造方法。请先参照图4A，在一透明基材400上先依序形成第一电极402及牺牲层404，其中，牺牲层404可以采用透明的材料，例如介电材料，或是不透明材料，例如金属材料。以一微影蚀刻制程在第一电极402及牺牲层404中形成开口406，开口406适用于形成支撑结构于其内。其中，透明基材400可以为一玻璃基材，而第一电极402中至少包括一导电透明材料层，例如氧化铟锡玻璃(ITO)、氧化铟锌玻璃(IZO)或是氧化铟玻璃(IO)等等。

接着，在牺牲层404形成一第一材料层408并填满开口406。第一材料层408适用于形成支撑结构及支撑物之用，一般可以使用感光材料，例如光阻，或是非感光的聚合物材料，例如聚酯或聚醯等等。若是使用非感光材料形成材料层，则需一微影蚀刻制程在第一材料层408上定义出支撑结构及支撑物。在本实施例中以感光材料来形成第一材料层408，所以仅需以一微影制程图案化第一材料层408。

请参照图4B，通过一微影制程图案化第一材料层408而定义出支撑结构410及支撑物(未绘示于图上)。接着，在牺牲层404及支撑结构410上方形成一第二材料层412及一第三材料层414。第二材料层412及第三材料层414用来形成一第二电极之用，因此，两者至少其中之一采用导电材料，例如铝、铬、铜、钴等等，另外一层材料层则可以为金属材料或是介电材料，例如铝、铬、铜、钴、氮化硅、氧化硅等等。本实施例中第二材料层412及一第三材料层414分别采用铝金属和铬金属，当然，第二材料层412及第三材料层414还可分别采用铬金属和铝金属。

请参照图4C，形成一图案化光阻层416于第三材料层414之上，图案化光阻层416具有位于支撑结构410上方的开口418。以图案化光阻层416为罩幕，蚀刻第三材料层414至第二材料层412暴露出来为止而形成开口420，且将图案转移至第三材料层414之上。

请参照图4D，移除图4C中的图案化光阻层416，以图案化的第三材料层414为罩幕，以一选择性蚀刻制程移除开口420所暴露出的第二材料层412而定义出第二电极422。最后，以结构释放蚀刻(Release Etch Process)移除图4C中的牺牲层404而形成如图4D所示的光干涉式显示单元424。

图4D所示的光干涉显示单元424包括透明基材400，第一电极402位于透明基材400之上。第二电极422包括第二材料层412及第三材料层414。支撑结构410位于第一电极402与第二电极422之间并形成一腔室426，其中，第二材料层412与第三材料层414至少其中之一由一导电材料所形成，且第三材料层414作为蚀刻第二材料层412的罩幕层。

由于适用于作为形成支撑结构410的材料包括正光阻、负光阻、各种聚合物，例如，亚克力(Acrylic)树酯、环氧树酯等等，因此，若无第二材料层412的保护，在移除光阻层416的同时，支撑结构410即会被损伤甚至完全被移除。缺少支撑结构的光干涉式显示单元的第二电极的边缘将会下垂而使光干涉式显示单元的腔室的长度不均匀而改变光干涉式显示单元所反射出反射光的波长，而造成制程合格率的下降。因此，通过本发明所揭露的制造方法，确实可以在移除光阻层时保护支撑结构，而解决现有制程所产生的问题。另外，第二材料层412及第三材料层414还可以选择金属材料/介电材料或介电材料/金属材料的组合，例如铝/氮化硅或是氮化硅/铝，也能实现本发明所揭露制造方法的效果。在本实施例中，第二材料层412采用铬/铝合金而第三材料层414采用氮化硅材料，第二材料层412与第三材料层414具有相当高的蚀刻选择比。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1、一种光干涉式显示单元，其特征在于，至少包含：

一第一电极(402)；

一第二电极(422)，该第二电极(422)至少包括：

一第一材料层(408)；以及

一第二材料层(412)；以及

一支撑结构(410)位于该第一电极(402)与该第二电极(422)之间以形成一腔室；

其中，该第一材料层(408)与该第二材料层(412)至少其中之一由一导电材料所形成，且该第二材料层(412)作为蚀刻该第一材料层(408)的罩幕层。

2、根据权利要求1所述的光干涉式显示单元，其特征在于，该第二电极(422)为可以产生上下形变的电极。

3、根据权利要求1所述的光干涉式显示单元，其特征在于，形成该第一材料层(408)与第二材料层(412)的材料均包含一导体材料。

4、根据权利要求3所述的光干涉式显示单元，其特征在于，形成该第一材料层(408)与第二材料层(412)的材料为不同材料。

5、根据权利要求3所述的光干涉式显示单元，其特征在于，形成该第一材料层(408)与第二材料层(412)的材料为具有高蚀刻选择比的材料。

6、根据权利要求1或3所述的光干涉式显示单元，其特征在于，形成该第一材料层(408)及该第二材料层(412)的材料选自于铝、铬、铜、钴、氮化硅、氧化硅所组成的族群。

7、根据权利要求1所述的光干涉式显示单元，其特征在于，形成该支撑结构(410)的材料选自于由正光阻、负光阻、亚克力树酯、环氧树酯所组成的族群。

8、根据权利要求1所述的光干涉显示单元，其中该第一电极包括一透明导电材料。

9、根据权利要求8所述的光干涉显示单元，其中该透明导电材料包括氧化铟锡、铟锌氧化物或氧化铟。

10、一种光干涉式显示单元的制造方法，该光干涉式显示单元位于一透明基材(400)之上，其特征在于，该方法至少包含：

形成一第一电极(402)于该透明基材(400)之上；

形成一牺牲层(404)于该第一电极(402)之上；

形成至少二开口(406)于牺牲层(404)及该第一电极(402)之内；

形成支撑结构(410)于每一所述开口(406)内；

形成一第一材料层(408)于该牺牲层(404)及该支撑结构(410)之上；

形成至少一第二材料层(412)于该第一材料层(408)之上；

形成一图案化光阻层(416)于该第二材料层(412)之上；

以该图案化光阻层(416)为罩幕，蚀刻该第二材料层(412)至该第一材料层(408)暴露出来为止；

移除该图案化光阻层(416)；

以该第二材料层(412)为罩幕，蚀刻该第一材料层(408)至该支撑结构(410)暴露出来为止，从而定义出包括该第一材料层(408)和该第二材料层(412)的第二电极(422)；以及

移除该牺牲层(404)。

11、根据权利要求10所述的光干涉式显示单元的制造方法，其特征在于，该第二电极(422)为可以产生上下形变的电极。

12、根据权利要求10所述的光干涉式显示单元的制造方法，其特征在于，形成该第一材料层(408)与第二材料层(412)的材料至少其中之一为一导体材料。

13、根据权利要求12所述的光干涉式显示单元的制造方法，其特征在于，形成该第一材料层(408)与第二材料层(412)的材料为不同材料。

14、根据权利要求12所述的光干涉式显示单元的制造方法，其特征在于，形成该第一材料层(408)与第二材料层(412)的材料为具有高蚀刻选择比的材料。

15、根据权利要求10或12所述的光干涉式显示单元的制造方法，其特征在于，形成该第一材料层(408)及该第二材料层(412)的材料选自于铝、铬、铜、钴、氮化硅、氧化硅所组成的族群。

16、根据权利要求10所述的光干涉式显示单元的制造方法，其特征在于，形成该支撑结构(410)的材料选自于由正光阻、负光阻、亚克力树酯、环氧树酯所组成的族群。

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