TWI240811B - Manufacturing method of liquid crystal display device - Google Patents

Description

1240811 _ΜΜ 891187Βλ_年月日__ 五、發明說明（1) 本發明係有關一種液晶顯示器之製作方法，特別有關 於一種液晶顯示器之配向控制結構以及反射層的製作方 法。 液晶顯示器（liquid crystal display， LCD)是利用 外加電場及熱之作用，使得液晶分子由特定的初期配向 (a 1 i g n m e n t)變化至其他的配向狀態，而伴隨著液晶分子 之配向變化所產生的複折射性、旋光性、二色性、光散亂 性、旋光分散等各種光學性質之變化，將被轉換成視覺上 . 的變化。相較於其他光學元件中所使用的電氣光學材料， 液晶只需要低電壓、低消耗電力就可以使光學性質產生大 幅變化’而且不需要進一步加工成型。此外，LCD具有型 薄、量輕等優點，目前在平面顯示器市場中佔有相當重要 的地位。 LCD的顯示方式會因選擇不同種類的液晶而有所不 > 同。其中一種以外加電場來控制液晶分子的複折射性，稱· 之為複折射（electrically controlled briefringence， ECB)效應’即是利用負介電異方性（negative dielectric anisotropy)的向列型（nema^ic)液晶搭配使用垂直配向 (vertical alignment)處理的配向膜，當外加電壓超過臨 界電壓時，原本垂直排列於配向膜表面的液晶分子，便會 隨著相對應之電壓大小做一定角度之傾斜。而且，為了要 進一步控制液晶分子的配向變化狀態，習知技術在LCD基 板上製作配向控制結構，使畫素區（p i X e 1 a r e a )中的配向 區塊（domain)增加，以確保LCD的顯示效果具有寬廣的視 野以及高度的色彩對比。

0664-5649TWl.ptc 第4頁 1240811 銮號 89118763 曰 修正 五、發明說明（2) 請參考第1圖，第1圖係顯示習知LCD的剖面示意圖。 習知LCD 10包含有一上、下透明玻璃基板12、1 4，以及一 負介電異方性液晶1 6填充於上、下基板1 2、1 4之間。上、 下基板1 2、1 4之内側表面上分別設有一電極1 8、2 2以及一 垂直配向層2 0、2 4，而上、下透明玻璃基板1 2、1 4之外側 表面上分別設有一偏光鏡（p〇larizer)26、28。一般而 言’上基板12是用來作為一濾色（color filter)基板，下 基板14是用來作為一薄膜電晶體（thin film transistor， TFT)基板，且其上設有複數個TFT以及一主動矩陣驅動電 路（active matrix drive circuit)，而設於下基板 14 表 面上之電極22則是用來作為一晝素（Pixei eiec trode)電 極22。此外，習知LCD 1 0另包含有複數條第一條狀凸起物 3 0與第二條狀凸起物3 2，分別設於設於上、下基板丨2、1 4 之電極1 8、2 2上，均是用來作為控制液晶丨6之配向變化的 配向控制結構。 凊參考第2圖’第2圖係顯示液晶分子之配向變化。由 於負"電異方性液晶16設置於垂直配向層2〇上，因此於尚 未外加電壓於LCD 10時，所有的液晶分子會以垂直於相對 位置之垂直配向層2〇、24的方式排列，其中位於電極μ、 22表面的液晶分子16A的排列方式是垂直於基板12，位於 第一、第一條狀凸起物3 0、3 2之弧形側壁上的液晶分子 1 6 B、1 6 C的排列方式是則是隨著弧形側壁的幅度呈現一定 角度的傾斜。當外加電壓kLCD 1〇之後，原本垂直排列於 垂直配1層2 G表面的負介電異方性液晶液晶i 6，會朝著垂 A ^ t # ^ iij轉動，並隨著相對應之電壓大小做一定角度 1240811

皇號 891187(13 五、發明說明（3) 之傾斜，圖示中的箭頭方向係指液晶的配向變化。 分液晶分子會傾向於以順時針方向轉動，而另一此部 分子則會傾向於以逆時針方向轉動，進而使液晶^二液晶 多重配向區塊（multi-d〇mair〇。 _產生 石月參考第3A圖至第3C圖，第3A圖至第3C圖係顯一办 製作配向控制結構的方法的示意圖。習知方法是先^知 明玻璃基板34表面之電極36上塗佈一具有感光性、—透 (photosensitive)與熱固性（therm〇setting)材質之 樹脂（polymer ^以“層⑽，然後對聚合樹脂層38二二 固化（c一urlng)處理。接著，利用一具有複數條狹縫仃一 未顯不）對聚合樹脂層3 8進行曝光與顯影製程，以取 樹脂層38形成複數條之條狀凸起物39。最後，二: 物39進行-熱處理’可以使熱固性材質之聚合樹 = efl〇w)，進而使條狀凸起物39之尖銳邊緣處變成= 輪廓，以用來作為控制液晶之配向變化的配向控 / 但是習知方法將條狀凸起物39之邊緣處圓形化^後， 條狀凸起物39之頂部的平坦區域過大，則位於條狀凸 晶如第2圖所示之液晶分子16〇所感受到的 的呈！=頂部的液晶分子會因為無法決定傾斜 =2? 擺的現象’㊣而使顯示螢幕上產生里 ””占甚或疋暗線，將大幅影響LCD之顯示品質。’ =題’必須將配向控制結構設計成近似三角錐之條、二 IH1II1 0664 · 5649TWFl.ptc " "---- 第6頁 少條狀凸起物之頂部的平坦區4。不過， 旦，别1作=角錐之條狀凸起物的方法是多重進行沉積、微 ^蝕刻a程的方式’其步驟過於繁雜’不但會增加製程

1240811 891187R.S、發明說明（4) 成本’而且不易控制製程品質。 之配於此，本發明之目的係在於提供一種液晶頻干$ 心配向控制紝 但狀日日，、、、貝不态 三角錐之你：可以使用簡便的製程來完成 本ί::Γ的製作，以解決上述之問題。-破璃1:=種=:示器之製作方法，係、先依序於 f 減型光罩（attenuated ，再利用— 狀輪靡。然後進行一乾餘刻凸；物：側壁係為-階梯 全去除’並將有機層之部分咚稷數個第-凸起物完 —凸起物下方之有機層成為―第去^二使殘留於每-第 有近似三角錐輪廓之凸起物。 凸起物，因此可得到具 圖式簡單說明 為讓本發明之上述目的 懂，下文特舉一較佳實施例 明如下： 第1圖係顯示習知LCD的剖立 第2圖係顯示液晶分子之 不严、圖 第3A圖至第3C圖係顯示習° ^化。 的示意圖。 〇製作配向控制結構的方9 第4 A圖係顯示本發明方 圖。 使用之遞減型光罩的上开 第4B圖係顯示第4A圖所示 五 月 曰 修正 特徵、和優點能更明顯易 並配合所附圖式’作詳細說 之剖面示意圖。 ’、之遞減型光罩沿切線4B-4β 第4C圖係顯示第4Β圖所 圓__議_二:減型^各區域之光

1240811 曰 修正 五、發明說明（5) 透率的示意圖。 第4D圖係、顯示利用第4B圖所示之遞減型 光阻圖案的剖面示意圖。 I / W ^ 第5A圖至第5C圖係顯示本發明製作三 物的方法的示意圖。 wϋ ^ 第6 A圖至第6 E圖係顯示太制 的方法的示意圖。 丁本么明衣作反射層之凹凸輪廓 [符號說明] 遞減型光罩〜40 ;石笨化^ ^ 域〜442 ;第三區域〜443 ;正板刑4j ; $ 一.區域;441 ;第二區 極〜52 ;有機層〜54 ;光阻；阻〜46 ’玻璃基板〜50 ;電 起物m導體基板〜二層古Ί 一凸起物〜58 ;第二凸 上t b0，有機層〜62 ;光阻層〜fi4 •筐一 凸起物〜66 ;第二凸起物〜β7 •力人超=層Μ ,弟一 光罩〜7〇 m721 ’ 18金屬反射層〜68 ;遞減型 較佳實施例說明： ，弟二區域〜722。 本發明製作配向控制姓 θ 光罩Uttenuated „^31〇來°冓的方法;疋先利用一遞減型 仏刻的方式將第-沉積層：除由 向下姓0之旱又較小的區域會先被完全去除進而繼择 向下蝕刻第二沉積層，因此當第一沉 =進而，友、·，貝 域也被完全去除時，第- ' 子度較大的區 而形成三角錐輪廊。1::積f;::區域會被餘刻去除 之三角錐輪廓，除了與蝕 =確地控制第二沉積層 時間以及第-、第二沉積層的姓刻氣體、钱刻 沉積層的階描貼鉍说趟，丨/ . . ^ ^ m 1240811 累號 89118763 五、發明說明（6) =大之關聯。至於如何決定第—沉積層的階梯狀輪廓， 則疋取決於遞減型光罩之設計。 請參考第4圖’第4A圖係顯示本發明方法所使用之遞 J型光罩的上示圖，第則係顯示第“圖所示之遞減型光 =線4?之剖面示意圖，第4C圖係顯示第4β圖所示 域之光穿透率的示意圖，第4D圖係顯示 =弟4=所示之遞減型光罩所形成之光阻圖案的剖面示 ^罩與第4二圖所示，*發明方法所使用之遞減 441罩4:包含有一石英板42，其表面上定義有-第-區域 以及二「區二442係圍繞第—區域441成為環狀區域、 第Ϊ Ϊ 繞第二區域442成為環狀區域。如 圖斤不’第一區域441係由透明材質所構《，1光穿 =為第二區域442係由…祕)所構成之相 ΪΪ Ung)層，其光穿透率約為85〜95% ;第三 ,43係由鉻(Cr)所構成之不透明[其光穿透率 為(U。如此一來，利用遞減型光罩4〇 正 ^ 微影製程之後’藉由各個區域的不同光穿透率先；= 丁 „每一相對應位置接受不同強度之曝光效果使： $母一相對應位置被蝕刻的深度不同，便能夠在正型 型第4D圖所示)。如果在遞減 早上丹褢作有別於其他光穿透率之第四或第 便能夠將正型光阻46之側壁製作成兩個以 °° ，。當然，遞減型光罩40也能夠應用於負型光阻，= =變遞減型光罩40上的各區域的位置關係曰 型光阻上形成相同之階梯狀給虛。 约在負

0664.5649TWFl.ptc 第9頁 1240811 ------案號89118763_年月日 條正__ 五、發明說明（7) 依據上述方法，可以精確地控制第一沉積層的階梯狀 輪廓變化’以下將就本發明如何利用第一沉積層的階梯狀 輪扉來對第二沉積層製作三角錐之條狀凸起物的方法作詳 細說明。 弟一貫施例 請參考第5圖，第5 A圖至第5 C圖係顯示本發明製作三 角錐之條狀凸起物的方法的示意圖。首先，如第5 a圖所 示’提供一玻璃基板50，其表面上包含有一電極52。接 - 著’先於基板50上塗佈一有機層54，並對有機層54進行固 化處理，再於有機層5 4表面形成一光阻層5 6。然後，利用 _ 第4圖所示之遞減型光罩4〇，將光阻層56定義形成複數個 不相連之第一凸起物58，如第5B圖所示。而依據遞減型光 罩40之第一、第二與第三區域44卜443之橫向寬度、相對 位置、光穿透率之設計，可以使每一個第一凸起物5之側 壁形成階梯狀輪廓。 其後，進行一乾蝕刻製程，可以使用反應性離子蝕刻 Reactive i〇n etching，RIE)方式對光阻層“以及有機 層54進行選擇性蝕刻，以完全去除複數個第一凸起物58以 2分之有機層54。-個較佳的反應性離子姓刻條件為： j反應札體為具有冋反應性離子基之氣 體（如.F基或C 1基之蝕刻氣體）、氣體流量為 30〜18〇SCCm、蝕刻時間為數十秒〜15〇秒、 350W〜9 0 0W。由於第一凸起物千^_ ^ F ^ , ^ ""起物⑽之阳梯狀輪廓具有兩種厚 而繼病Ϊ 一凸起物58之厚度較小的區域會先被完全 1-除下蝕刻有機層Μ，直到第一凸起物58之厚

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1麵 第10頁 1240811 曰 修正 ΛΜ 891187fi.^ 五、發明說明（8) 度較大的區域也被穿人 Μ ΠΓ七β + 全去除時，殘留於每一個笙n . 58下方之有機層54便會形成一 ι有：：第-凸起物 物59，而且每-個第二凸起㈣不：連ί輪：的第二凸起 物59之一側壁係為二相交之， 於第一凸起 很小，幾乎成為線形。如此一來，巷^的平坦區域 59作為配向控制結構時，可以：效=數個第二凸起物 點甚或是暗線，對於摇曰 ㉙示螢幕上產生黑 第二實施例f〜LCD之顯示品質有很大的幫助。 本I明第二實施例之掣二 大致與第-實施例所述相= = = = ;物的方= :質=光阻層56，因此在製程上可以= 佈一感光性有機層（未顯示），装厚 ^在，板50上， 之有機層5 4與光阻層5 6之:又^ ^第一貫施例所述 固化處理之德，# π 予度w # 。〶感光性有機層進行 处之後，便可以依照第一實施例所述之太η · 影與乾蝕刻製程，同樣 方法進# 二凸起物59。 银月匕衣作出具有近似三角錐輪廓的第· 第三實施例 处處t心月方法不僅能應用在配向控制結構的製作上，還 ::第6^,LCD之反射層的製作上。請參考第6圖，第6A 干立ΒΙ 顯不本發明製作反射層之凹凸輪廓的方法的 :思圖。如第6Β圖所示’提供一半導體基板6〇，且内設置 π ^導體元件(未顯示），如：薄膜電晶體、電阻器或 IS:古：來驅動反射型LCD。首先，於半導體基板60 有ί二;ί 2 ’並對有機層62進行-固化製程，再於 有機層62表面形成一光阻層64。 !24〇811 ^—---塞號 89118763_车月日_i±^___ 五、發明說明（9) 然後，利用一遞減型光罩70 (如第6A圖所示），將光阻 層64之上表面定義形成複數個相連之第一凸起物66，以形 成緩和之凹凸輪廓（如第6C圖所示）。為了要定義緩和之凹 凸輪廊’遞減型光罩70需設計成具有複數個第一區域721 以及第二區域722，其中第一區域721之光穿透率約為 第二區域722之光穿透率約為70〜8〇%，且第一區域 與第二區域7 2 2之橫向寬度設計成較小。 於光行一乾蝕刻製程以將光阻層64完全去除。由 此ί Γ陷處的厚度較薄、凸起處厚度較厚，因 ，直以？Π刻去除進而繼續餘刻下方之有機層 形成複數個相連之第二凸起物6 層62之表面也會 =圖所示)。最後，於有機層62表進:呈^ 射層68，可以使鋁金屬反射声之上上覆盍一鋁金屬反 第6E圖所示）。 s 表面呈現凹凸輪廓（如 雖然本發明已以較佳實施例揭露 限定本發明，任何熟習此項技蓺者， ，然其並非用以 砷和範圍内，f可作更動與潤； 不脫離本發明之精 當視後附之申請專利範圍所界定者為本發明之保護範圍

Claims (1)

1240811 案號 891187R3 t六、申請專利範圍 (a )提供一透明基板 (b)依序於該透明基板上形成一有機層以及一圖案定 義層； 〃 (C)利用一遞減型光罩（attenuated mask)將該圖案定 義層定義形成複數個不相連之第一凸起物，其中每一第一 凸起物·^側壁係為一階梯狀輪廓，其中該遞減型光罩包含 有至少三個具有不同穿透率之區域；以及 (d)進行一乾蝕刻製程，將該複數個第一凸起物完全 j除，並將該有機層之部分區域去除，以使殘留於每一第 一凸起物下方之該有機層成為一第二凸起物。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該透明基 板表面上包含有一電極。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該圖案定 義層係為一光阻層。 〃 4〕如申印專利範圍第1項所述的方法，其中該圖案定 層係為一感光性（photosensitive)有機層。 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該遞減型 一 可以使每一第一凸起物之側壁包含有至少一階梯狀。 6]如申請專利範圍第丨項所述的方法，其中該乾蝕刻 dtp、系為一反應性離子餘刻製程（reactive i〇n etch， K 1 E ) 〇 ’ a 17 ·如申請專利範圍第1項所述的方法’其中該第二凸 起物之輪廓近似三角錐。 r；> ο曰 修正本 種液4m i 方法，包括下列步 申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第二凸

1240811 修正 曰 ------塞號89〗187M 年 月 申請專利範圍 斗勿>^今、用 來作為一配向（a 1 i gnment)控制結構，以增加該 /文日日顯不器之區塊（domain)。 9 一 •一種液晶顯示器之製作方法，包括下列步驟： (a )提供一透明基板； jb)依序於該透明基板上形成一圖案定義層； 義厚利用一遞減型光罩（attenuated mask)將該圖案定 凸二Γ義形成複數個不相連之第一凸起物’其中每一第一 有至2 ^側壁係為一階梯狀輪廓，其中該遞減型光罩包含 夕二個具有不同穿透率之區域；以及 梯狀私)广進行一乾蝕刻製程，將該複數個第一凸起物之階 物。〶邪去除’以使殘之該圖案定義成複數個第二凸起 板表1面〇.广申請專利範圍第9項所述的方法，其中該透明基 上包含有一電極。 義> ^ ·炎如申請專利範圍第9項所述的方法，其中該圖案定 ^ ' 感光性（Phot ose ns i t i ve )有機層。 光罩可如申—凊專利範圍第9項所述的方法，其中該遞減型 使每一第一凸起物之侧壁包含有至少一階梯狀。 製程传^申叫專利範圍第9項所述的方法，其中該乾蝕刻 RIE) 反應性離子蝕刻製程（reactive ion etch， 起物申請專利範圍第9項所述的方法，其中該第二凸 &奶之輪廓近似三角錐。 起物2·用如/Λ專利範圍第9項所述的方法，其中該第二凸 --二一配向（alignment)控制結構，以增加該

第14頁 1240811 _案號89118763_年月日__ 六、申請專利範圍 液晶顯示器之區塊（d 〇 m a i η )。 1 6 . —種液晶顯示器之製作方法，包括下列步驟： (a) 提供一半導體基板； (b) 依序於該半導體基板上形成一有機層以及一圖案 定義層； (c) 利用一遞減型光罩將該圖案定義層之上表面定義 形成凹凸輪廓，其中該遞減型光罩包含有至少三個具有不 同穿透率之區域； (d) 進行一乾蝕刻製程，將該圖案定義層完全去除， 並將該有機層之部分區域去除，以使該有機層之上表面形 成凹凸輪廓；以及 (e) 於該有機層之上表面覆蓋一金屬反射層，使該金 屬反射層之上表面呈現凹凸輪廓。 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述的方法，其中該圖案 定義層係為一光阻層。 1 8.如申請專利範圍第1 6項所述的方法，其中該圖案 定義層係為一感光性（photosensitive)有機層。 1 9.申請專利範圍第1 6項所述的方法，其中該金屬反 射層係用來作為一反射型液晶顯示器之反射電極。

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