CN100541302C - 制造显示装置的模具和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于显示装置的模具,包括:支承框架;设置在所述支承框架的表面上的至少一个图案形成部件;以及突出部,从所述支承框架突出并沿所述图案形成部件的周围设置,朝向所述图案形成部件的所述突出部的内壁从所述支承框架的所述表面直立。

Description

制造显示装置的模具和方法
技术领域
本发明涉及用于显示装置的模具(mold)以及使用该模具的显示装置制造方法。
背景技术
通常,液晶显示器(LCD)根据光源类型分为透射型、透射反射型和反射型。透射型LCD包括设置在LCD面板背侧的背光单元,使得来自背光单元的光穿过LCD面板。反射型LCD使用自然光作为光源且通过限制背光单元的使用可消耗较少的电能,在透射型LCD中背光单元占总电能消耗的约70%。透射反射型LCD具有透射型和反射型的优点,通过使用自然光和背光单元,可获得用于所需目的的足够亮度而不管周围自然光的亮度改变。
在反射型LCD和透射反射型LCD中,钝化层沉积在形成薄膜晶体管处的基板上,并且凹凸图案(concavo-convex pattern)或压纹图案(embossingpattern)形成在其上。反射层形成在压纹图案的整个表面上以制造反射型LCD。反射层形成在压纹图案的一部分上以制造透射反射型LCD。凹凸图案或压纹图案设置来使光漫反射或分散且提高光的反射。凹凸图案或压纹图案通过在钝化层之上对准具有与特定图案对应的图案的模具并将该模具压在钝化层上而形成。钝化层的未形成该图案的部分利用掩模通过曝光和显影而被去除。
然而,钝化层在其边缘会具有不期望的残余图案,或者由于掩模的分辨率限制和曝光时光的衍射导致钝化层的不需要的部分仍会被保留。
发明内容
根据本发明的一个方面,提高所需图案的良率的用于显示装置的模具包括:支承框架;设置在所述支承框架的表面上的至少一个图案形成部件;以及突出部,从所述支承框架突出并沿所述图案形成部件的周围设置,朝向所述图案形成部件的所述突出部的内壁从所述支承框架的所述表面直立。
根据本发明另一实施例,平坦部件形成在所述图案形成部件周围,且所述突出部设置在所述平坦部件与所述图案形成部件之间的边界区域上。
根据本发明另一实施例,所述突出部的外壁向所述支承框架的所述表面倾斜,使得沿横向取得的所述突出部的横截面积离所述支承框架越远时变得越小。
根据本发明另一实施例,该模具还包括放置在所述支承框架的相反表面上并具有与所述图案形成部件对应的开口的掩模。
根据本发明另一实施例,所述图案形成部件具有凹凸图案。
根据本发明另一实施例,所述突出部的所述内壁与所述支承框架的所述表面之间的角度基本在80度至100度的范围。
根据本发明另一实施例,所述突出部的宽度基本在5μm到20μm的范围。
根据本发明另一实施例,所述支承框架和所述突出部包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
根据本发明一实施例,提供一种显示装置的制造方法,包括:提供绝缘基板;在所述绝缘基板上形成钝化层;在所述钝化层上对准设置有图案形成部件的模具;以及压所述模具从而在所述钝化层上形成对应于所述图案形成部件的图案。
根据本发明另一实施例,该制造方法还包括在压所述模具时固化所述钝化层。
根据本发明另一实施例,所述钝化层包括有机聚合物并通过热和光中的至少一种固化。
根据本发明另一实施例,该制造方法还包括:去除所述模具;以及利用掩模曝光和显影所述钝化层并去除所述钝化层的未构图部分,该掩模具有对应于设置在所述模具中的图案形成部件的光透射开口并设置在所述钝化层之上。
根据本发明另一实施例,所述模具还包括掩模,该掩模具有对应于所述图案形成部件的开口并放置在所述模具中提供的支承框架的相反表面上,所述制造方法还包括在压所述模具之后,曝光和显影所述钝化层并去除所述钝化层的未构图部分。
根据本发明另一实施例,该制造方法还包括在形成所述钝化层之前在所述绝缘基板上形成栅极布线和绝缘地交叉所述栅极布线的数据布线从而定义像素区域;以及在所述栅极布线和所述数据布线彼此相交的交叉区域形成薄膜晶体管,其中所述图案形成部件设置为对应于所述像素区域的至少一部分。
根据本发明另一实施例,该制造方法还包括去除所述模具之后在所述钝化层上形成像素电极和在所述像素电极的至少一部分上形成反射层。
根据本发明另一实施例,平坦部件形成在所述图案形成部件周围,所述突出部设置在所述平坦部件与所述图案形成部件之间的边界区域上。
根据本发明另一实施例,所述突出部的外壁向所述支承框架的所述表面倾斜,使得沿横向取得的所述突出部的横截面积随着远离所述支承框架而变得更小。
根据本发明另一实施例,所述图案形成部件具有凹凸图案。
根据本发明另一实施例,所述突出部的所述内壁与所述支承框架的所述表面之间的角度基本在80度至100度的范围。
根据本发明另一实施例,所述突出部的宽度基本在5μm到20μm的范围。
根据本发明另一实施例,所述支承框架和所述突出部包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
附图说明
通过阅读下面的说明并结合附图,可获得对本发明的进一步理解,附图中:
图1A示出根据本发明第一实施例的模具;
图1B示出根据本发明第二实施例的模具;
图2是根据本发明的绝缘基板的平面图;
图3A是图2中区域‘B’的布置图;
图3B是沿图3A的线IIIb-IIIb取得的剖视图;
图4A至4D是剖视图,示出根据本发明第一实施例的薄膜晶体管基板的制造工艺;
图5A至5D是剖视图,示出根据本发明第二实施例的薄膜晶体管基板的制造工艺。
通过参照下面的详细说明,本发明的实施例及其优点将得到最好理解。应该意识到,相同的附图标记用来确定一个或更多附图中所示的相同元件。还应意识到,附图未必按比例绘制。
具体实施方式
如图1A所示,根据本发明第一实施例的用于显示装置的模具1包括支承框架(supporting frame)10、设置在支承框架10的一个表面上的图案形成部件12、以及从支承框架10突出并沿图案形成部件12周围设置的突出部14。
平坦部件15围绕图案形成部件12形成在支承框架10的表面上。突出部14设置在平坦部件15和图案形成部件12之间的边界区域上。朝向图案形成部件12的突出部14的内壁16从支承框架10的表面直立。因此,当有机层通过模具1被图案化时,突出部14压有机层的边缘并去除有机层的不必要的部分,由此改善图案的良率。换言之,在有机层的周围由掩模的分辨率限制和光衍射导致的不必要的图案通过突出部14被去除,由此改善了图案的良率。
掩模18具有对应于图案形成部件12的开口19且粘附到支承框架10的相反表面。在根据本发明第一实施例的模具1中掩模18与支承框架10以单一体(single body)设置,但是它也可以与支承框架10分开地设置。图案在图案形成部件12上形成为对应于将要形成在有机层上的所需图案,其可以是凹凸图案或压纹图案。突出部14的内壁16和支承框架10的表面之间的角度(a)可以在80度到100度的范围。该角度范围是可以有效地提供图案的误差范围。如果角度(a)超出此范围,则残余层会留在有机层的边缘且所需图案不会形成。突出部14的端部的宽度(d1)可在5μm到20μm的范围以有效地去除有机层。如果突出部14的宽度(d1)大,则在对应于突出部14的端部的区域上的没有足够流动性的被压的有机材料将不会被去除而会保留,由此不形成所需图案。如果突出部14的宽度d1太小,则有机层不会被有效地去除。模具1可包括聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)。
下面,将参照图1B描述根据本发明第二实施例的用于显示装置的模具。应注意,下面的描述将仅针对与第一实施例不同的特征进行,这里将不再重复其余类似特征的描述。
如图1B所示,根据本发明第二实施例的用于显示装置的模具1中,突出部14具有一形状,使得离支承框架10越远时横截面积变得越小。即,突出部14的内壁16垂直于支承框架10的表面站立,其外壁17向支承框架10的表面倾斜。突出部14的端部的宽度d2可在5μm到20μm的范围。具有上述形状的突出部14允许当模具1压有机层时有效去除该有机层。掩模可以粘着到根据本发明第二实施例的用于显示装置的模具1的另一表面。
使用根据本发明的模具制造显示装置的方法将参照附图来描述。在附图中,为清晰起见放大了层、膜的厚度和区域。当诸如层、膜、区域、或基板的元件被称为在另一元件“上”时,其可以直接在另一元件上或者还可以存在中间元件。
图2是根据本发明的绝缘基板的平面图;图3A是图2中区域‘B’的布置图;图3B是沿图3A的线IIIb-IIIb取得的剖视图。
根据本发明的LCD面板包括薄膜晶体管基板(第一基板)100、面对薄膜晶体管基板的滤色器基板(第二基板)200、以及置于其间的液晶层300。
首先,将如下说明薄膜晶体管基板100。
如图2所示,从一个大基板50制造多个第一基板100。所得薄膜晶体管基板100通过使用第一绝缘基板110经过一系列制造工艺而形成。形成在第一绝缘基板110的每个之间的有机钝化层通过曝光和显影工艺被去除。
栅极布线121、122和123形成在第一绝缘基板110上并可以是单个金属层或多个金属层。栅极布线121、122和123包括沿横向方向延伸的栅极线121、连接到栅极线121的栅极电极122、以及连接到驱动芯片(未示出)从而被施加以驱动信号的栅极焊盘123。
栅极绝缘层130由硅氮化物(SiNx)等制成并形成在第一绝缘层110上从而覆盖栅极布线121、122和123。
半导体层140由非晶硅等制成并形成在栅极电极122的栅极绝缘层130上。欧姆接触层150由用硅化物或n型杂质高度掺杂的n+氢化非晶硅制成并形成在半导体层140上。欧姆接触层150在源极电极162和漏极电极163之间的沟道区域中被去除。
数据导体161、162、163和164形成在欧姆接触层150和栅极绝缘层130上。数据导体161、162、163和164也可以是单个金属层或多个金属层。数据导体161、162、163和164包括沿垂直方向延伸并交叉栅极线121从而定义像素区域的数据线161、从数据线161分支并延伸在欧姆接触层150之上的源极电极162。漏极电极163与源极电极162分隔开并越过栅极电极122与源极电极162相对地形成在欧姆接触层150之上。数据焊盘164设置在数据线161的端部从而连接到驱动芯片(未示出)。
钝化层170形成在数据导体161、162、163和164以及未被覆盖以数据导体161、162、163和164的部分半导体层140上。压纹图案175形成在钝化层170上。另外,漏极接触孔171、栅极焊盘接触孔172和数据焊盘接触孔形成在钝化层170中。漏极接触孔171设置来暴露漏极电极163,栅极焊盘接触孔172和数据焊盘接触孔173设置来连接驱动芯片(未示出)与栅极线121和数据线161使得驱动芯片应用驱动信号到栅极线121和数据线161。形成在钝化层170上的压纹图案175设置来漫射光,由此增强反射率。包括硅氮化物等的无机绝缘层还形成在钝化层170和薄膜晶体管(T)之间以提高薄膜晶体管的效率。钝化层170可以是高粘性(cohesive)有机层从而保持预定形状,或者是低粘性有机层从而不保持预定形状但通过紫外线或热固化。
像素电极180形成在形成压纹图案175处的钝化层170上。像素电极180通常由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料制成。像素电极180通过漏极接触孔171电连接到漏极电极163。接触辅助部件181和182分别形成在栅极焊盘接触孔172和数据焊盘接触孔173上。接触辅助部件181和182通常由ITO或IZO制成。通过形成在钝化层170上的压纹图案175,压纹图案形成在像素电极180上。
反射层190形成在像素电极180上。通过栅极线121和数据线161形成的像素区域分成其中不存在反射层190的透射区域和其中存在反射层190的反射区域。来自背光单元(未示出)的光在透射区域中穿过并辐照到LCD面板的外部,来自外部的光在覆盖以反射层190的反射区域中被反射并照射回LCD面板的外部。反射层190通常由铝或银制成或者也可包括铝/钼双层。反射层190通过漏极接触孔171电连接到漏极电极163。另外,通过像素电极180上的压纹图案,压纹图案也形成在反射层190上。
接着,滤色器基板200将描述如下。
黑矩阵220形成在第二绝缘基板210上。黑矩阵220设置在红、绿和蓝滤色器之间从而分隔滤色器并防止光直接照射到设置在第一绝缘基板110上的薄膜晶体管(T)。黑矩阵220通常由包括黑颜料的光致抗蚀剂有机材料制成。黑颜料可以是碳黑、钛氧化物等。
滤色器层230包括交替设置并通过黑矩阵220彼此分隔开的红、绿和蓝滤色器。滤色器层230赋予来自背光单元(未示出)并穿过液晶层300的光以颜色。滤色器层230通常由光致抗蚀剂有机材料制成。
覆层(overcoat layer)240形成在滤色器层230和未覆盖以滤色器层230的黑矩阵220上。覆层240保护滤色器层230并提供平坦表面。覆层240通常由丙烯酸环氧材料(acrylic epoxy material)制成。
公共电极250形成在覆层240上。公共电极250包括透明导电材料诸如ITO或IZO。公共电极250与薄膜晶体管基板100的像素电极180直接施加电压到液晶层300。
然后,液晶层300注入在薄膜晶体管基板100和滤色器基板200之间,并且基板100和200通过密封剂(未示出)彼此粘合,于是完成了LCD面板。
下面将以薄膜晶体管基板的制造方法为例描述根据本发明第一实施例的显示装置的制造方法。图4A至4D是沿图2的线IV-IV取得的剖视图,示出在第一基板100的钝化层170上形成压纹图案175的方法。在第一实施例中,例如,薄膜晶体管基板通过图1所示的模具制造。
参照图3A和3B,栅极导体材料沉积在第一绝缘基板110上并利用掩模通过光刻构图从而形成栅极导体121、122和123。然后,栅极绝缘层130、半导体层140和欧姆接触层150顺序沉积于其上。
半导体层140和欧姆接触层150通过光刻形成。
数据导体材料沉积于其上并通过光刻构图从而形成数据导体161、162、163和164。然后,欧姆接触层150的未覆盖以数据导体161、162、163和164的部分被蚀刻并关于栅极电极122分成两个部分,暴露其间的半导体层140。在该工艺中,欧姆接触层150大部分被去除,并且半导体层140被部分蚀刻。另外,可施加氧等离子体脉冲来稳定化暴露的半导体层140的表面。
然后,钝化层170通过旋涂法或狭缝涂覆法(slit coating method)形成。钝化层170可包括有机聚合物。
参照图4A,模具1布置在钝化层170之上从而在其上形成压纹图案175(见图4C)。
模具1包括支承框架10、设置在支承框架10的一个表面上的图案形成部件12、以及从支承框架10突出并沿图案形成部分12周围设置的突出部14。平坦部件15围绕图案形成部件12形成在支承框架10的表面上。突出部14从平坦部件15突出并设置在平坦部件15和图案形成部件12之间的边界区域上。朝向图案形成部件12的突出部14的内壁16从支承框架10的表面直立。掩模18具有对应于图案形成部件12的开口19并粘着到支承框架10的相反表面。图案在图案形成部件12上形成为对应于将形成在有机层上的所需图案,诸如凹凸图案或压纹图案。突出部14的内壁16和支承框架10的表面之间的角度(a)可以在80度到100度的范围。该角度范围是可以有效地提供图案的误差范围。如果角度(a)超出该范围,则所需图案不会形成在钝化层170上。
参照图4B,当模具1压在钝化层170上时,压纹图案175通过图案形成部件12印在钝化层170的表面上。另外,突出部14压钝化层170的边缘从而去除钝化层170的在图案形成区域之外的部分,由此改善压纹图案175的良率。换言之,当钝化层170的未构图部分通过掩模18被去除时,由于掩模的分辨率限制和光的衍射会在钝化层170的边缘形成的不需要的图案通过突出部14被去除。突出部14的端部的宽度(d1)可在5μm到20μm的范围。如果突出部14的宽度d1大,则没有足够流动性的被压的有机材料将不会去除而是保留,因此不会形成所需图案。如果突出部14的宽度d1太小,则有机层不会被有效地去除。
模具1压钝化层170时,照射光从而固化钝化层。因为模具1包括透射光的透明材料,所以钝化层利用压纹图案175被固化和曝光并保持其形状。例如,模具1可包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
参照图4C,模具1被去除。然后,参照图4D,钝化层170被显影从而形成有机材料层的已经曝光的压纹图案175部分且其余部分被去除。
因此,钝化层170的不必要的部分从第一绝缘基板的边缘被去除,且因此密封剂(未示出)可牢固地将基板100和200彼此粘合。另外,多余钝化层的去除最小化了当驱动芯片连接到第一基板的边缘时驱动芯片(未示出)和栅极焊盘123或数据焊盘164之间有缺陷的接触的可能性。
在示例性实施例中,具有压纹图案175的钝化层170利用光致抗蚀剂有机材料形成在曝光的部分上。然而,具有压纹图案175的钝化层170可利用不同种类的光致抗蚀剂有机材料形成在未曝光的部分上。在这种情况下,掩模18的开口19相应于钝化层170的将被去除的部分而构图。
形成具有压纹图案175的钝化层170之后,ITO或IZO沉积在钝化层170上并通过光刻被蚀刻从而形成像素电极180,像素电极180通过漏极接触孔171连接到漏极电极163。由于下面设置在钝化层170上的压纹图案175,像素电极180具有压纹图案。接触辅助部件181和182形成为分别通过栅极焊盘接触孔172和数据焊盘接触孔173连接到栅极焊盘123和数据焊盘164。
然后,反射材料沉积在像素电极180上并被构图从而至少在部分像素电极180上形成反射层190。反射层190可包括银、铬、银和铬的合金、铝、或铝/钼的双层。反射层190形成在除了透射区域以外的反射区域中。由于压纹图案175,反射层190也具有压纹图案。反射层190通过漏极接触孔171连接到漏极电极163从而接收电信号,该电信号施加到设置在反射层190之上的液晶层300。然后,配向层(未示出)被形成,由此完成根据本发明第一实施例的第一基板100。
下面,根据本发明的第二实施例的显示装置的制造方法将描述如下。
图5A至5D示意性示出在第一基板100的钝化层170上形成压纹图案175的方法。在第二实施例中,压纹图案175通过图1B所示模具形成。
参照图5A,模具1设置在钝化层170之上。根据第二实施例的模具1在其相反表面上不具有掩模。另外,突出部14具有一形状,使得离支承框架10越远时横截面积变得越小。即,突出部14的内壁16从支承框架10的表面直立,且其外壁17向支承框架10的表面倾斜,如图5A所示。突出部14的端部的宽度(d2)可在5μm到20μm的范围。具有该形状的突出部14允许当模具1压钝化层170时有效地去除钝化层170。
参照图5B,模具1压在钝化层170上从而在钝化层的表面上形成压纹图案(见图5C)。
参照图5C,去除模具1之后,具有开口19的掩模18在钝化层之上对准从而暴露该压纹图案,并且光照射到钝化层上。
参照图5D,钝化层170被显影,然后钝化层的未构图的部分被去除。
然后,像素电极180(见图3B)和反射层190(见图3B)通过第一实施例中说明的方法形成在钝化层上,由此完成第一基板100。
同时,该模具用于在上述实施例中在反射层上形成压纹图案。然而,也可以采用该模具以用于在显示装置中形成各种图案。
如上所述,本发明提供了用于显示装置以改善所需图案的良率的模具以及利用该模具的显示装置制造方法。
对于本领域技术人员显然在不脱离本发明的神和范围的情况下可以进行改变和变型。因此,本发明意图涵盖本发明的修改和变型,只要它们落在所附权利要求及其等价物的范围内。
本申请要求2006年2月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2006-0012113的优先权,其在此全部引入作为参考。

Claims (17)

1.一种用于显示装置的模具,包括:
支承框架;
设置在所述支承框架的表面上的至少一个图案形成部件;以及
突出部,从所述支承框架突出并设置在平坦部件与所述图案形成部件之间的边界区域上,朝向所述图案形成部件的所述突出部的内壁从所述支承框架的所述表面直立,
其中所述突出部的所述内壁与所述支承框架的所述表面之间的角度在80度至100度的范围,且
其中所述突出部的宽度在5μm到20μm的范围。
2.如权利要求1的模具,其中所述平坦部件形成在所述图案形成部件周围。
3.如权利要求2的模具,其中所述突出部的外壁向所述支承框架的所述表面倾斜从而沿横向取得的所述突出部的横截面积离所述支承框架越远时变得更小。
4.如权利要求2的模具,还包括放置在所述支承框架的相反表面上且具有对应于所述图案形成部件的开口的掩模。
5.如权利要求2的模具,其中所述图案形成部件具有凹凸图案。
6.如权利要求1的模具,其中所述支承框架和所述突出部包括聚二甲基硅氧烷。
7.一种显示装置的制造方法,包括:
提供绝缘基板;
在所述绝缘基板上形成钝化层;
在所述钝化层上对准根据权利要求1的设置有图案形成部件的模具;以及
压所述模具从而在所述钝化层上形成对应于所述图案形成部件的图案。
8.如权利要求7的制造方法,还包括在压所述模具时固化所述钝化层。
9.如权利要求8的制造方法,其中所述钝化层包括有机聚合物并通过热和光中的至少一种固化。
10.如权利要求7的制造方法,还包括:
去除所述模具;以及
利用掩模曝光和显影所述钝化层以及去除所述钝化层的未构图部分,该掩模具有对应于设置在所述模具中的图案形成部件的光透射开口并设置在所述钝化层之上。
11.如权利要求7的制造方法,其中所述模具还包括掩模,该掩模具有对应于所述图案形成部件的开口并放置在所述模具中提供的支承框架的相反表面上,
所述制造方法还包括在压所述模具之后,曝光和显影所述钝化层并去除所述钝化层的未构图部分。
12.如权利要求10的制造方法,还包括在形成所述钝化层之前在所述绝缘基板上形成栅极布线和绝缘地交叉所述栅极布线的数据布线从而定义像素区域;以及
在所述栅极布线和所述数据布线彼此相交的交叉区域形成薄膜晶体管,
其中所述图案形成部件设置为对应于所述像素区域的至少一部分。
13.如权利要求12的制造方法,还包括去除所述模具之后在所述钝化层上形成像素电极和在所述像素电极的至少一部分上形成反射层。
14.如权利要求12的制造方法,其中所述平坦部件形成在所述图案形成部件周围。
15.如权利要求14的制造方法,其中所述突出部的外壁向所述支承框架的所述表面倾斜从而沿横向取得的所述突出部的横截面积随着远离所述支承框架而变得更小。
16.如权利要求14的制造方法,其中所述图案形成部件具有凹凸图案。
17.如权利要求14的制造方法,其中所述支承框架和所述突出部包括聚二甲基硅氧烷。
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