TWI225556B - Manufacturing method of reflective liquid crystal display - Google Patents

Description

1225556 五、發明說明（l) ---:— 本發明係有關一種反射型（reflective type)液晶顯 不裝置（liquid crystal display, LCD)的製作方法，特 別有關於一種反射型液晶顯示裝置之反射電極的製作方、 法。 液晶顯示器（liquid crystal display,以下簡稱 LCD)是目前最被廣泛使用的一種平面顯示器，具有低消耗 電功率、薄型輕量以及低電壓驅動等特徵，可以應用在個 人電腦、文書處理器、導航系統、遊樂器、投影機、取景 器（view finder)以及生活中的手提式機器，确如：手 錶、電子汁异機、電視機等顧示使用上。其中最受注目的 是反射型LCD，因為反射型LCD不需要使用背光板，可以藉 由入射光線的反射效果達到顯示目的，所以其耗電率更 低、外型更薄、重量更輕。 反射型LCD大多採用扭轉向列（twisted nematic，TN) 液晶或是超扭轉向列性複折射（super —twisted nematie， STN)液晶，但由於偏光鏡的使用影響，一半以上的光源強 度無法被利用，會使顯示亮度變暗。為了有效地提高光利 用效率，目前反射型LCD不使用偏光鏡，並改採用賓一主 (guest-host，GH)型液晶，也就是混合使用向列型 (nematic)液晶與一色性染料（dichroic dye)，可以藉由 電場來改變液晶分子的排列方式並調節染料的可見光吸收 量。此外，為了進一步增加其顯示亮度與對比，需要製作 一具有白色散射表面（white scattered surf ace)之反射 薄膜，以猎由反射薄膜表面之凹凸輪廓（concave/convex

1225556 五、發明說明（2) . prof 1 le)來增加入射光線的散射的強度。 ’ 凊參考第1圖，第1圖係顯示習知反射式L c D 1 〇之剖面 ， 示意圖。習知反射式LCD 10包含有一半導體基板1，以及 一玻璃基板8。半導體基板1内設置有許多半導體元件（未 · 顯示）’如：薄膜電晶體、電阻器或是電容器，用來驅動 反射式LCD 1〇。半導體基板1表面上設有一金屬線連接層 - 2，用來電連接半導體基板1内的半導體元件，一聚合樹脂 層3係覆盍住半導體基板1表面以及部分金屬線連接層2， 以及一接觸洞4係形成於聚合樹脂層2上，以暴露出部分之 金屬線連接層2。另外，半導體基板1表面上設有一鋁金屬 擊 反射薄膜5，用來作為一顯示電極，係覆蓋於聚合樹脂層2 表面，並延伸覆蓋於接觸洞4之側壁與底部，以與金屬線 連接層2形成電連接。一般的製作方法，會先在聚合樹脂 層2之上表面形成凹陷與凸起之曲線，使得後續覆蓋之反 射薄膜5之上表面也會形成凹凸輪廓，用來作為一白色散 射表面。至於玻璃基板8上，則設有一透明導電薄膜7。除 此之外，反射型LCD 10包含有一賓主型液晶分子6，係填 充於反射薄膜5與透明導電薄膜7之間隙中。 然而，當反射薄膜5之上表面的凹洞或凸塊的邊緣過 於尖銳時，會使得入射光線產生多樣性的反射效應，進而 鲁 使反射型LCD 10之顯示亮度變暗。為了解決這個問題，美 國專利案第4，5 1 9，6 7 8號中提出兩種製作方法，可以使反 射薄膜5表面呈現緩和的凹凸輪廓。請參考第2圖，第2圖 係顯示習知第一種製作緩和的凹凸輪廓的方法。首先，將 -

第5頁 1225556 五、發明說明（3) 聚合樹脂層2旋塗於半導體基板1上，然後以1 〇 〇〜2 5 〇 °c溫 度加熱處理’以使聚合樹脂層2固化（c u r i n g)。接著利用 一具有複數個圓形孔洞之圖案作為一罩幕9，對聚合樹脂 層2進行蝕刻製程，於聚合樹脂層2之表面上形成複數個凹 陷處，以呈現凹凸輪廓。其中，圖案9上之兩圓形孔洞之 間的距離為1〜50微米（micron)。當聚合樹脂層2使用熱固 型（thermosetting)樹脂時，是採用等向性（iS0 tr〇pic)钱 刻方法如：濕蝕刻，直接形成球型化之凹洞與凸塊。當聚 合樹脂層2使用熱塑型(^1161'111〇0133^(〇樹脂時’，則是採用 非等向性（anisotropic)蝕刻方法如：乾蝕刻或是反應性 離子蝕刻（reactive ion etching，RIE)，先形成具有近 似圓形邊緣之的凹陷與凸塊，當罩幕9去除之後再以 150〜50 0 °C溫度之熱處理，使其凹陷與凸塊之邊緣完全球 型化。 此外，要進行一微影製程，並蝕刻聚合樹脂層2以製 作接觸洞4，使部分之金屬線連接層2曝露出來。接著，於 聚合樹腊層2以及接觸洞4之側壁與底部上覆蓋鋁金屬反射 薄膜5之後，再藉由微影製程對鋁金屬反射薄膜5進行選擇 性钱刻’便能夠在鋁金屬反射薄膜5之表面上形成凹凸之 曲線輪廓。 請參考第3圖，第3A圖至第3D圖係顯示習知第二種製 作緩和的凹凸輪廓的方法。首先，如第3 A圖所示，於半&導 體基板1上形成一絕緣層1 2。然後，如第3B圖所示，利用 一幕罩1 4，對絕緣層1 2進行蝕刻以形成複數個凸塊丨6。接

第6頁 1225556 五、發明說明（4) 著，如第3C圖所示，將幕罩14移除之後，於半導體基板1 上塗佈聚合樹脂層3。由於在20 00〜5 000 rpm的高速旋塗 製程中’會改變聚合樹脂層3的黏滯度，因此聚合樹脂層3 表面會隨著複數個凸塊1 6呈現緩和之凹凸曲線輪廓。最 後’如第3 D圖所示，於聚合樹脂層3表面之凹凸曲線輪廓 上沉積紹金屬反射薄膜5，便可以形成具有凹凸曲線輪廓 之反射薄膜5。 、由上述可知，習知第一種方法必須藉由蝕刻以及熱處 理以使凹凸區域之邊緣呈圓形化，習知第二種方法則需在 半導體基板上額外製作複數個凸塊，以使後續塗佈之聚合 樹脂層表面呈現凹凸輪廓。不過，這兩種方法都太過於複 雜，會影響製程品質的可靠度，因此習知方法發展出另一 種較，簡單之製程，可以製作出凹凸輪廓。請參考第4 圖第4A圖至第4C圖係顯示習知第三種製作緩和的凹凸輪 廊的方法。首先，如第4A圖所示，於一半導體基板2〇表面 上$成一具有感光性與熱固性質之聚合樹脂層2 2。然後， 和$ —具有複數個圓形孔洞之圖案作為一罩幕（未顯示）， 董十^合樹脂層2 2進行曝光製程，再接著對聚合樹脂層2 2進 =1衫製程。由於聚合樹脂層2 2具有感光性，因此在顯影 二秋中可以同時去除被曝光之區域，以使聚合樹脂層之上 二面形成複數個連續之凸塊221或凹洞222，如第4B圖所 跟著’對聚合樹脂層2 2進行熱處理，可以使聚合樹脂 / ^之黏滯度改變而產生回流（ren〇w)。由於聚合樹脂層 為熱固型材質，所以熱處理會使聚合樹脂層22表面之凹

1225556 五、發明說明（5) 洞與凸塊的邊緣處2 2 ’呈現圓形化，如第4C圖所示。最 後’要對聚合樹脂層2 2進行另一熱處理，以使其固化。 雖然上述之製程較為簡單，但是在高凹洞率要求之 下’通常需要製作厚度為2〜4//的聚合樹脂層22，這在製 作凹洞222與凸塊221時便容易產生聚合樹脂層22之厚度不 均勻的情形，如第4B圖所示。如此一來，聚合樹脂層22在 後續之熱處理與回流過程中，更不容易形成均勻之凹凸輪 廓2 2 ’，如第4C圖所示，會大幅影響其反射品質' 有鑑於此，本發明之目的係在於提供一種，反射型液晶 顯示裝置的製作方法，以解/決上述之問題。 本發明提出一種反射型液晶顯示裝置的製作方法，先 於基板上形成一聚合樹脂（P〇lymer resin)層，再於聚合 樹脂層上形成一正型光阻層，並使正型光阻層之表面係^ 現凹凸輪廓（convex/concave pr〇file)。最後進行一乾蝕 刻製程，將正型光阻層完全去除，並將聚合樹脂層表面之 部分區域去除’以使聚合樹脂層之表面呈現凹凸輪廓。 圖式簡單說明 ^ 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下： ° 第1圖係顯示習知反射式L C D之剖面示意圖。 第2圖係顯示習知第一種製作緩和的凹凸輪廓的方 法。 第3 A圖至第3 D圖係顯示習知第二種製作緩和的凹凸輪

第8頁 1225556 五、發明說明（6) 廓的方法。 廊的=圖至糾圖係顯示習μ三種製作緩和的凹凸輪 方法第5Α圖至第5C圖係顯示本發明製作緩和的凹凸輪廊的 [符號說明] 半導體基板〜30 ;聚合樹脂〜32 ;接 阻層〜36 ; 牧碉叫,正型光 較佳實施例說明： 本發明之反射型LCD的製作方法，係於 製作出具有凹凸輪靡之反射薄膜，用來作為白色體基板上 ;:ί了要使覆蓋於半導體基板上的反射薄膜呈現凹ί輪 郭則必須先在半導體基板上製作出具有凹凸輪廓表: 聚合樹脂層，以下就製作聚合樹脂層的方法作詳細說明。 請參考第5圖，第5Α圖至第5C圖係顯示本發明製作 和的凹凸輪廓的方法。首先，提供一半導體基板3〇，其内 設置有許多半導體元件（未顯示），如：薄膜電晶體、電阻 器或是電容器，用來驅動反射型LCD。半導體基板表面上 設有一金屬線連接層（未顯示），用來電連接半導體基板内 的半導體元件。如第5A圖所示，先於半導體基板3〇上覆蓋 一熱固型之聚合樹脂層32，再於聚合樹脂層32上形成一2 觸洞34 ’以使金屬線連接層之一部份暴露出來，然後要對 聚合樹脂層32進行一固化製程。其中，聚合樹脂層32之厚 度係依據製程所須知孔洞率來決定，而接觸洞3 4之製作方

1225556 五、發明說明（7) 法可以依據聚合樹脂層32的感光性質來選擇。如果使用感 =性（Photosensitive)之聚合樹脂層32時，可以進行曝光 /、”、、員〜衣私，利用顯影液直接餘刻去除被曝光之區域，以 形成接觸洞34。如果使用非感光性之聚合樹脂層“時，可 =先在聚合樹脂層32上形成一具有預定圖案炙光阻層（未 二不），再以蝕刻方式去除未被光阻層覆蓋之區域，以形 成接觸洞3 4，最後要將光阻層去除。 其後，如第5B圖所示，於聚合樹脂層32上形成一正 ，阻層36以填滿接觸洞34，並使正型光阻層36,之表面上形 廓土。形成凹凸輪廓啲方法是先利用-具有預定圖 光罩（未顯示）對正型光阻層36進行曝光製程，再對正 = 進行顯影製程…將正型光阻層36被曝光之 ^域去除，以於正型朵ρ且夕 μ主π , 3, Λ 1尤阻層36之上表面形成複數個相連接 後，對正型光阻層36進行一熱處理，以使複數 凸塊=表，球型化。由於複數個凸塊之間並未形成空 正型光阻層36之下表面並未被去除，因此在 凹：二产、、、正型光阻層36的上表面會形成連續之 凹凸輪廓，整個正型光阻層36厚度約為2〜1〇 接下^，如第5C圖所示，進行一乾餘刻製程，將正型 光阻層36完全去除，其中正, 丨+ ^ 9 κ 先層36對聚合樹脂層32之 ::m二“由於正型光阻層36表面凹陷處的厚 αϊ:繼择ϊΐΐί因此凹陷處會先被完全㈣去 除進而紐繽蝕刻下方之聚合樹脂層32， 蝕刻去除時，聚合樹脂層32之表 J凸起處被70王 △心衣由也會呈現凹凸輪廓。此 1225556 五、發明說明（8) 外’為了確保能完全去除正型光阻層3 6，可以另外進行制 除光阻層36的製程。 當製作完成具有凹凸輪廓之聚合樹脂層3 2後，便可以 於聚合樹脂層表面上覆蓋一鋁金屬反射層（未顯示），以使 無金屬反射層之上表面呈現凹凸輪廓。此外，由於正型光 阻層36已經被完全去除而未殘留於接觸洞34内，因此鋁金 屬反射層可以延伸覆蓋於接觸洞3 4之側壁與底部上，使鉋 金屬反射層與半導體基板3〇上的金屬線連接層形成電連 相較於習知製作方法， 樹脂層3 2進行蝕刻與熱處理 光阻層36的方式，使聚合樹 因此在製程上較為簡單，也 合樹脂層3 2的厚度均勻性， 品質。 本發明方法並不是直接對聚合 ’而是間接藉由蝕刻去除正型 脂層36之表面呈現凹凸輪廓， 較容易控制具有凹凸輪廓之聚 可以碟保銘金屬反射層之反射

雖然本發明已以較每 限定本發日月，任何熟例揭露如上’然其並非用 神和範圍内，當可作争^1、技藝者，在不脫離本發明之 當視後附之申請專；範飾’因此本發明之保護襄 」乾圍所界定者為準。

第11頁

Claims (1)

1225556 ,:Lr _ί號 89118757 錄每f 4 f曰η 修正木 、六、申請暮到範圍」 補充 1 · 一種反射型液晶顯示裝置的製作方法，包括下列步 驟： (a )提供一基板； (b) 於该基板上形成一聚合樹脂（p〇iymer resin)層， (c) 於δ亥聚合樹脂層上形成一正型光阻層，該正型光 阻層之上表面係呈現凹凸輪 profile); (d )進行一乾姓刻製程，將該正型光阻層完全去除， 並將該聚合樹脂層表面之部分區域去除，以使該聚合樹脂 層之上表面呈現凹凸輪廓；以及 (e)於該聚合樹脂層之凹凸輪廓表面上覆蓋一金屬反 射層’以使該金屬反射層呈現凹凸輪廓。 2·如申請專利範圍第丨項所述的製作方法，其中該聚 合樹脂層係為一熱固型樹脂（therm〇setting resin)。 3·如申請專利範圍第2項所述的製作方法，其中該 驟（b )包括下列步驟： (bl)於該基板上塗佈該聚合樹脂層；以及 (b2)對該聚合樹脂層進行一固化（curing)製程。 L如申請專利範圍第丨項所述的 驟（c)之方法包括下列步驟： 玄，、T忒步 (cl)於該聚合樹脂層上塗佈該正 (C2)對該正型光阻層進行一曝光製=卩；層， 、（c3)對該正型光阻層進行一顯影製 層被曝光之區域去除，以於該正型光卜/ ^ ® 數個凸塊（bump);以及 層之上表面形成潜

1225556 案號 89118757 mmmam---- 修正 六、申請專利範圍 熱處理’以使該複數個凸 行 (c4)對該正型光阻層進 塊之表面球型化。 5 ·如申請專利範圍第〗 步驟（d)之乾蝕刻製程中，，乂的製作方法，其中於該 之蝕刻選擇比為0. 2〜5。"正型光阻層對該聚合樹脂層 驟 6. -種反射型液晶顯示裝置的製作方法，包括下列步 (a)提供一基板，該基你 (μ於該基板上覆蓋一聚含有一金屬線連接層； (c)於該聚合樹脂層上i^^;(polymer resin)層； 連接層之一部份暴露出來成—接觸洞，以使該金屬線 (d )於该聚合樹月旨層上艰士、 型光阻層填滿該接觸洞；/ 正型光阻層，並使該正 (e) 於該正f光阻層之表面上形成凹凸輪惠； (f) 進行一乾蝕刻製程，蔣封τ期丨、μ ϋ % μ 並將該聚合樹脂層表面之部分^ "阻層完全去除， 層之表面呈現凹凸輪廓；以;&域去☆’以使該聚合樹脂 (g) 於該聚合樹脂層表面之凹凸輪 射層，以使該金屬反射層呈現凹凸輪廓。--金屬反 7. 如申請專利範圍第6項所述的製作方法，盆中該聚 合樹脂層：為:二固型樹脂(ther_et …。 8·如Μ專利範圍第7項所述的製作方法，直中於該 步驟(C”製作完成：接觸洞之後，係對該聚合樹脂層進 行一固化（curing)製程。

弟13頁 9·如申請專利範圍第6項所述的製作方法，其中該步

1225556 修正 案號 89118757 六、申請專利範圍 驟（e )之方法包括下列步驟： (e 1)對該正型光阻層進行一曝光製程； (e 2 )對該正型光阻層進行一顯影製程、將該正型光阻 層被曝光之區域去除，以於該正型光阻層之上表面形成複 數個凸塊；以及 (e 3)對該正型光阻層進行一熱處理，以使該複數個凸 塊之表面球型化。 1 0 .如申請專利範圍第6項所述的製作方法，其中於該 步驟（f )之乾蝕刻製程中，該正型光阻層對該聚合樹脂層 之餘刻選擇比為0 . 2〜5。 Π .如申請專利範圍第6項所述的製作方法，其中於該 步驟（g)中，係同時使該金屬反射層延伸形成於該接觸洞 之側壁與底部上，以使該金屬反射層與該金屬線連接層形 成電連接。 1 2.如申請專利範圍第6項所述的製作方法，其中該聚 合樹脂層係為一感光材質。 1 3.如申請專利範圍第1 2項所述的製作方法，其中該 步驟（c )之接觸洞的製作方法包括有： (c 1)對該聚合樹脂層進行一曝光製程；以及 (c 2 )對該聚合樹脂層進行一顯影製程，將該聚合樹脂 層被曝光之區域去除，以形成該接觸洞。 1 4.如申請專利範圍第6項所述的製作方法，其中該聚 合樹脂層係為一非感光材質。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所述的製作方法，其中該 步驟（c )之接觸洞的製作方法包括有：

第14頁 1225556 _案號89Π8757_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 (c 1 )於該聚合樹脂層形成一光阻層，且該光阻層包含 有一孔洞； (c 2 )進行一蝕刻製程，將該光阻層之孔洞下方之該聚 合樹脂層去除，以形成該接觸洞；以及 (c 3 )剝除該光阻層。