LCD单元内成形结构的制造方法及其掩模技术

一种在器件板（２，２０）上形成成形结构的方法，包括给所述板涂覆光敏层（６，１９），并在光刻工艺中使用灰色调光掩模（７，２１）在该光敏层上形成所述成形结构，所述灰色调光掩模包括至少一个半透明材料的区域（８，１６，１８），所述材料具有取决于所述材料光学带隙的透明度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及液晶显示器的制造及其特征。特别地，本专利技术涉及使用半透明掩模在液晶显示器(LCD)内形成成形结构的方法。LCD中成形结构的一个例子是作为用在薄膜晶体管(TFT)反射型有源矩阵液晶显示器(反射型AMLCD)中的漫反射像素电极。这一般用不规则的上表面形貌来形成，从而当用反射金属层涂布时，入射光分散在LCD的观看区域上，所述金属层一般为铝或银。重要的是控制所述分散，以在具有适当大的观察区域和在观察区域中具有足够亮度的反射光之间找到平衡。用于形成该不规则表面公知的方法是首先给AMLCD的TFT板涂覆光敏层。然后通过常规的光刻和蚀刻将该层图形化，从而在TFT板的每个像素电极的表面上产生许多微小的突起(bump)。这就导致了具有侧面陡峭的岛的表面形貌，然后将其加热，以发生回流，提供更加弯曲的表面形貌，然后用反射金属涂层将其覆盖。在形成漫反射像素电极的更复杂的方法中，例如US 6163405中公开的，在形成微小突起以前，给TFT板上像素电极的表面引入至少一个斜面(slant)。这样，光可以反射进优选的观看区域，其可能不垂直于TFT板。这种类型的倾斜漫反射器称作漫射微小斜面反射器(DMSR)。US 6163405公开了几种方法，这些方法涉及用于在像素电极上形成这种倾斜表面，并在倾斜表面上形成不规则微小突起的光刻。所披露的主要方法包括，作为多次曝光移位光刻方法的一部分，通过多次使用单个光掩模来产生不同高度的不规则脊。该光掩模在UV不透明掩模上，排列有微小UV透明狭缝。然后UV光通过所述掩模被引导到已涂覆到像素电极上的光敏材料层上。在正光刻中，使用UV光曝光光敏材料，并在显影阶段移除曝光区域。相反地，负光刻包括在显影阶段移除没有被UV光曝光的光敏材料。在以特定UV强度进行UV曝光后，具有透明狭缝的掩模移动很小的量，并用不同的UV强度或曝光时间进行另一曝光步骤。这可以执行很多次，以便一旦显影，则在其表面形貌上，像素电极表面就会留有脊不规则台阶线。然后使用另外的掩模在脊的表面上产生微小突起，然后将其加热，以进行回流。这就产生了具有最佳观看区域的DMSR像素电极。然而，在LCD显示器的制造中，多次UV曝光是非常费时和费成本的。此外，在AMLCD工厂中使用的标准光刻对准器(aligner)一般不具有多次曝光移位的装置。从而，US 6163405中披露的这种特别的多次曝光方法对于LCD显示器大规模的制造并不实用。US 6163405中披露的另一个方法使用灰色调掩模，也称作半色调掩模。这种光掩模具有对光表现出至少一定程度的半透明的区域。其结果是，通过该掩模可使用特定强度的UV光进行固定的曝光时间，以产生光敏材料的多级曝光。例如，用光敏材料涂覆的并通过灰调掩模在单个UV曝光中曝光的LCD的基板，一旦显影，则其就具有与使用多次曝光移位光刻方法产生的相同的多级表面形貌。制造灰色调光掩模的一个方法包括在不透明掩模上产生透明开口的精细图案，其部分地减小了UV光的透过量。此外，透过掩模的光被衍射，从而被分散，所以，当用于曝光光敏材料时，获得了相对均匀的曝光。通过改变开口的尺寸，可使不同百分比的UV光透过掩模。这些类型的灰色调掩模可制造成具有几乎任何任意的特征形状。然而，它们最大的缺点是，当要求非常小的特征尺寸，例如小于2μm时，例如在LCD的漫反射像素电极制造过程中，制造它们非常昂贵。此外，在掩模上特征的边缘处的衍射使得所述特征缺乏清晰度，从而限制了掩模的精确度。这些缺点使得衍射掩模对工业中的特定应用缺乏实用性。本专利技术提出了一种方法，其在光刻制造工艺中通过使用具有诸如氢化的富硅氮化硅(hydrogenated silicon-rich silicon nitride)的材料的灰色调光掩模，降低了与制造AMLCD中成形结构相关的成本。即使当要求小的特征尺寸时，富硅氮化硅(SiNx)掩模的制造也相对便宜。依照本专利技术的一个方面，提供了一种在器件板(例如晶体管板)上形成成形结构的方法，该方法包括给所述板涂覆光敏层，并在光刻工艺中使用灰色调光掩模在光敏层上形成所述成形结构，其中所述掩模包括至少一个半透明材料的区域，且所述材料具有取决于该材料光学带隙的透明度。本专利技术进一步提供了一种在所述光刻工艺中使用这种光掩模、以产生所述液晶显示器的漫反射像素电极的不规则的表面形貌的方法。液晶显示器的所述漫反射像素电极的所述表面形貌可具有多级厚度。灰色调光掩模中使用的材料区域可以是氢化的富硅氮化硅SiNx:H，x小于1。所附的权利要求中列出了依照本专利技术的优选特征。现在通过示例的方式参照附图在本专利技术具体的实施方案中这些和其它特征，其中附图说明图1a到1e是在用于确定其漫反射表面形貌的工艺的各个阶段中反射型LCD显示器的TFT板的横截面图；图2是根据在其制造过程中使用不同的NH3/SiH4气体比率而画出的SiNx光学带隙的曲线图；图3是用在光掩模中的三种不同的构成的SiNxA、B和C的透射率特性与使用的光的波长的关系曲线图；图4绘出了分别具有2.3eV的光学带隙的三个厚度的SiNxD、E和F的透射百分比与使用的光的波长关系曲线图；图5a到5d是在其制造的各个阶段中SiNx光掩模的横截面图；图6描述了使用SiNx光掩模在TFT AMLCD像素电极上形成微小突起，包括倾斜特征，的方法；以及图7a和7b分别是在形成其表面上具有倾斜特征的微小突起后，TFT板的横截面图和平面图。图1a到1e图解了使用SiNx灰色调掩模制造AMLCD中使用的漫反射像素电极的方法的一个实施例。在该实施例中，AMLCD包含不具有漫射微小斜面反射(DMSR)特征的微小突起。图1a图解了包含漫反射TFT电极的有源矩阵液晶显示(AMLCD)器件，图1b到1e示出了漫反射TFT电极的制造。液晶1插入TFT板2和玻璃基板3之间。还示出了滤色器层4，其设置成红色、绿色和蓝色区域的图案中，以提供红色、绿色和蓝色像素的阵列。TFT 5通过行和列电极(没有示出)开关。图1b是在涂覆光可确定(photo-definable)聚合物6的层后，用在AMLCD中的TFT像素电极板2的横截面图。所述聚合物可包括诸如聚酰亚胺、丙烯酸或光致抗蚀剂的材料。在一个实施例中，使用的材料是正色调水显影光可确定HD-8001聚酰亚胺，其由HDMicrosystems制造。其可使用公知的方法涂覆，例如旋涂或丝网印刷方法。图1b中还示出了在制造工序中用于光刻阶段的SiNx灰色调掩模7。该掩模通过将半透明SiNx8和不透明铬9的层沉积到UV透明掩模基板10上而形成。掩模的区域10A没有涂覆层8或9，从而对UV光是透明的。掩模7与TFT板对齐放置，UV光被引导通过该掩模以便曝光TFT板2上的光可确定聚酰亚胺涂层6。图1c描述了工序中的这个阶段，示出了UV曝光后的TFT板2，产生了多晶硅的曝光区域11。由于铬的不透明特性，在掩模的铬区域9正下方的多晶硅区域没有被曝光。这在图上用0％Tr表示，代表0％的UV透射。在掩模的UV透明区域，例如区域10A正下方的光可确定聚酰亚胺区域被完全曝光，并且在SiNx区域8下方的那些区域被部分曝光，例如如35％Tr表示的，所述曝光取决于所使用的SiNx的光学特性。该光刻工艺用于确定微小突起12和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：I·D·弗伦奇，S·I·帕克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，LG菲利浦液晶显示器有限公司，
类型：发明
国别省市：