专利名称：光罩及使用该光罩制作倾斜反射突块的方法
技术领域：
本发明涉及一种光罩(Photo Mask)及使用该光罩制作倾斜反射突块(Bump)的方法，特别是涉及一种用于制作反射式(Reflective)或半穿透半反射式(Transflective)液晶显示装置(Liquid Crystal DisplayDevices，LCD Devices)所使用的光罩及使用该光罩制作反射式液晶显示装置内倾斜反射突块的方法。
背景技术：
液晶显示装置具有轻薄、耗电低及数字化等优点，目前在市场上越来越受到广泛应用。液晶显示装置按其光源利用方式可分为穿透式、反射式及半穿透半反射式。对反射式或半穿透半反射式液晶显示装置而言，其亮度与视角皆须兼顾。反射式或半穿透半反射式液晶显示装置内部的反射突块起到反射外部光线，为该等液晶显示装置提供光源的作用，其结构对该等液晶显示装置的亮度与视角特性的影响较大。
参照图1，是一种现有技术反射突块的光线反射率与测量角度的关系图。该反射突块水平放置而且表面平坦。假设入射光以20°入射角射到该反射突块表面上，会以-20°角度出射。因此，在角度为-20°时会测到最大的反射率R1，而且反射率的分布曲线十分狭窄，大都集中在-20°附近。
然而，理想的反射式液晶显示装置内的反射突块应在0度时呈现最大反射率。因此为使图1中的反射曲线向左移动，使约为0度时反射率最大，业界提出另一种反射突块技术，其是将反射突块倾斜约10°，使原本20°入射的光线可以约0°出射，其光线反射率与测量角度的关系见图2。
然而，图2所示的反射率分布曲线仍然十分狭窄，无法达到广视角的视角要求。为解决视角问题，业界提出又一种反射突块技术，其是在将反射突块倾斜的基础上，将平坦的表面设计为弧形，将入射光线分散以取得广视角的效果。请参照图3，经过前述改进，反射突块的光线反射率与测量角度曲线有明显改观，最大的反射率R2仍然是位于0°角度上，而0°附近一定角度范围内反射率也接近R2。该现有技术反射突块同时兼具有反射亮度与广视角的效果。
上述弧形表面的倾斜反射突块的制作方法如下准备一基底；在该基底上形成一感光材料层；利用一具有单一开口图案的光罩进行多次曝光(Multi-Step Exposure)；显影(Develop)使已感光的感光材料层呈自高至低的阶梯结构；最后，加热使阶梯结构的感光材料再流动(Reflow)，而形成弧状突块。另外，为使突块具备反射性，在其上形成一反射层，结合该弧状突块而构成反射突块。
由于利用单一开口图案的光罩进行多次曝光方法复杂，工时长，因此中国台湾奇美电子公司提出一种可大幅降低制作反射突块难度与时间的改进方法(揭露于2003年5月7日公开的中国大陆发明专利申请第01137577.9号)。该方法改进之处在于其采用一由狭缝15将不同宽度w1、w2、w3......wn的遮光长条隔开的光罩10(参照图4)，对一基底30上的感光材料层20进行曝光(参照图5)，由于狭缝15透光量小可使其正下方的感光材料层20区域曝光不足，从而形成具有不同高度而且底部相连的阶梯21、22、23、24结构(参照图6)，最后加热使该阶梯结构再流动形成高低不平而且相连的弧形突起21′、22′、23′、24′结构(参照图7)，即反射突块。该高低不平而且相连的弧形突起21′、22′、23′、24′结构排列具有一倾斜角度θ。
然而，采用该光罩10制得的反射突块其在一宽视角范围内的反射光均匀度不佳。原因是采用狭缝15曝光的均匀性不足，即采用狭缝15曝光的位置与曝光强度曲线平滑度不足，产生多个曲折。因此，采用该现有技术制作过程中形成的阶梯21、22、23或24结构表面结构也存在多个曲折。该阶梯21、22、23、24结构经加热再流动后形成的每一弧形突起21′、22′、23′、24′结构其弧面平滑度相应不足，造成光线反射的均匀度不足。
另外，采用该方法制得的反射突块需要形成多个弧形突起21′、22′、23′、24′结构，利用该多个弧形突起21′、22′、23′、24′结构形成具有一倾斜角度θ的反射突块，实现将主要入射光线以约0°出射的目的。相应地，该方法中必须采用多个狭缝15将光罩10的不同宽度遮光长条隔开，达成曝光不足的效果，以得到该多个弧形突起21′、22′、23′、24′结构，因此其方法较为复杂，所制得的反射突块结构也复杂。
该现有技术利用光罩10上形成直线式狭缝15的设计，所制得的反射突块仅能在对应狭缝15排列方向上获得一定视角的反射性能，而难以制作多方向宽视角均匀反射光线的反射突块。
虽然在该专利申请中，申请人还提出将遮光长条边缘设计成锯齿结构，然而，该锯齿结构需配合以狭缝15间开遮光长条的光罩10，方可制作该多个弧形突起21′、22′、23′、24′结构构成的具有一定倾斜角度的反射突块；而且，申请人并未对该锯齿结构的功用及采用该结构制得的反射突块的效果作出说明。
发明内容为了克服现有技术光罩其所制作的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块光学效果不高的缺陷，本发明提供一种可制作光学效果较高的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块的光罩。
为了克服现有技术光罩其所制作的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块光学效果不高的缺陷，本发明提供另一种可制作光学效果较高的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块的光罩。
为了克服现有技术光罩其所制作的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块光学效果不高的缺陷，本发明提供又一种可制作光学效果较高的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块的光罩。
为了克服现有技术光罩其所制作的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块光学效果不高的缺陷，本发明提供又一种可制作光学效果较高的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块的光罩。
为了克服现有技术方法所制作的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块光学效果不高的缺陷，本发明还提供一种可制作光学效果较高的反射式液晶显示装置内倾斜反射突块的方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案之一是提供一种用于制作倾斜反射突块的光罩，其包括多个由透光部分与遮光部分并接而成的图案，该透光部分或遮光部分是一块状区域，该块状区域一侧边在光罩平面方向上具有多个突起。
本发明解决技术问题所采用的技术方案之二是提供一种用于制作倾斜反射突块的光罩，其包括多个图案，各图案由透光部分与遮光部分并接而成，该透光部分或遮光部分是一块状区域，该块状区域是一体成型结构，其一侧边的遮光能力较该遮光部分其它部分遮光能力弱。
本发明解决技术问题所采用的技术方案之三是提供一种用于制作倾斜反射突块的光罩，其包括多个图案，各图案由透光部分与遮光部分并接而成，该透光部分或遮光部分是一块状区域，该块状区域是一体成型结构，其一侧边具有多个透光图案。
本发明解决技术问题所采用的技术方案之四是提供一种用于制作倾斜反射突块的光罩，其包括多个图案，各图案包括一具有第一遮光能力的第一区域，一具有第二遮光能力的第二区域和一具有第三遮光能力的第三区域，该第三区域位于该第一区域与第二区域之间，并且与该第一区域与第二区域一体成型，该三区域的遮光能力沿该三区域排列方向线性变化。
本发明解决技术问题所采用的技术方案之五是提供一种制作倾斜反射突块的方法，其包括提供一基底；在该基底上形成一感光材料层；采用前述的光罩对该感光材料层进行曝光；显影，形成与该光罩的图案对应的突块雏形；平滑该突块雏形，以形成具有一倾斜角度的弧形反射突块。
和现有技术相比，本发明具有以下优点由于本发明用于制作倾斜反射突块的光罩其图案在光罩平面方向上具有多个突起，该多个突起可使其正下方的感光材料层区域曝光不足，同时该多个突起的位置与曝光强度曲线平滑度较高，制得的反射突块其弧面平滑度较好，从而使得采用该反射突块的反射式或半穿透半反射式液晶显示装置亮度高，视角宽而且视角均匀性好。而且，光罩图案的形状及多个突起的分布可依实际情况设计，以达到使光线朝各方向均匀反射，采用该反射突块的液晶显示器视角宽的效果，克服现有技术制作的反射突块较难在多方向宽视角均匀反射光线的缺陷。另外，该光罩图案的该多个突起形状、大小及间距等可随意改变，以根据实际情况将最强的反射光线调整至0度或某一特定角度，以获得最好的反射效果。
图1是一现有技术用于液晶显示装置的反射突块的光线反射率与测量角度关系图。
图2是另一现有技术用于液晶显示装置的反射突块的光线反射率与测量角度关系图。
图3是又一现有技术用于液晶显示装置的反射突块的光线反射率与测量角度关系图。
图4是一现有技术用于制作倾斜反射突块的光罩平面示意图。
图5是采用图4光罩对感光材料层的曝光示意图。
图6是图5曝光而且显影后所制得的反射突块雏形的侧面示意图。
图7是图6中制得的反射突块雏形经再流动步骤所形成的反射突块立体示意图。
图8是本发明第一实施方式用于制作倾斜反射突块的光罩的图案示意图。
图9是本发明制作倾斜反射突块的方法的采用图8所示光罩对感光材料层的曝光示意图。
图10是图9曝光而且显影后所制得的反射突块雏形的侧面示意图。
图11是图10中制得的反射突块雏形经再流动步骤所形成的反射突块立体示意图。
图12是本发明第二实施方式用于制作倾斜反射突块的光罩的图案示意图。
图13是本发明第三实施方式用于制作倾斜反射突块的光罩的图案示意图。
图14是采用图13的光罩曝光所制得的反射突块立体示意图。
图15是本发明第四实施方式用于制作倾斜反射突块的光罩的图案示意图。
图16是本发明第五实施方式用于制作倾斜反射突块的光罩的图案示意图。
图17是本发明第六实施方式用于制作倾斜反射突块的光罩的图案示意图。
具体实施方式
请参阅图8，是本发明用于制作倾斜反射突块的光罩的平面示意图，该图中显示光罩100具有三个独立而且大小不一的光罩图案110、120及130，每个图案由透光部分与遮光部分合并而成。现以光罩图案110为例进行说明，该光罩图案110大致是矩形，由透光部分113与遮光部分111合并而成。该遮光部分111基本上是一矩形的块状区域，其与透光部分113相接一侧边在光罩平面方向上具有多个矩形突起112，而其它三侧边则平整。
该多个矩形突起112的宽度是1～3μm，长度是0～5μm，本实施方式中，其宽度s是1μm，而长度h及间隔d相等，均是2μm。
现介绍本发明制作倾斜反射突块的方法，该方法包括提供一透明基底700；在该基底700上形成一正型感光材料层200；采用前述的光罩100对该感光材料层200进行紫外线曝光，参阅图9，将光罩100以一定距离放置在基底700上，紫外线自光罩100上方射入，通过透光区域113射至与透光区域113对应的感光材料层200上；显影，由于位于透光区域113下方的感光材料感光后溶于显影液，因而该部分感光材料被全部移除。同时，对应于光罩图案110矩形突起112间的感光材料受到紫外线照射较少，造成曝光不足现象，使得对应的感光材料层200部分感光而部分地被移除(见图10)，从而在该基底60上最终形成与该光罩100的图案110、120及130对应的突块雏形210、220及230；最后，熔融该等突块雏形210、220及230并使其平滑，以形成具有一倾斜角度的弧形反射突块。
由于感光材料层200是主要由树脂(Resin)与具有感旋旋旋光性(Photoactivity)的感光材料溶于溶剂中制成，因此显影后的感光材料层200经过加热程序，例如烘烤，会进一步将感光材料层200内残留的溶剂含量因蒸发而降到最低，加强感光材料层200对基底700的附着力。当加热温度升至转变温度(Transition Temperature)时，对应本实施方式，该加热温度为200～230℃之间，加热时间为1小时，使感光材料熔化成熔融状态，其表面再流动而平滑化。
参照图11，突块雏形210、220及230经过上述加热方式而表面流动直至平滑化，成为弧状反射突块210′、220′及230′。由于突块雏形210、220及230各自对应光罩图案110矩形突起112区域的一侧被部分地移除，因此平滑化后对应反射突块210′、220′及230′的该部分及其邻近部分厚度较小，其表面大致是具有一倾斜角度的平缓弧形坡面，较反射突块210′、220′及230′各自的另一侧弧面倾斜。又由于各反射突块210′、220′及230′对应光罩图案110矩形突起112区域的一侧曝光强度梯度较为平滑，因此经再流动的该部分平滑度较现有技术反射突块平滑度高，在一定视角范围内对光线反射的均匀度相应较高，从而使得采用该不对称的反射突块210′、220′及230′结构的液晶显示装置在较大视角范围的显示性能保持良好。
本发明还提供如下变更实施方式参照图12，本发明用于制作倾斜反射突块的光罩200第二实施方式其光罩图案的遮光部分可是六边形，多个突起位于其一侧边上，而且各光罩图案的多个突起皆朝向同一方向，以利用该光罩200制作某一方向具有较宽视角而且光线均匀度较高的反射突块。而且，光罩图案的六边形构造可依实际情况改变，多个突起可依实际情况分布于多个侧边上，以达到使光线朝各方向均匀反射，采用该反射突块的液晶显示器视角宽的效果。克服现有技术制作的反射突块较难在多方向宽视角均匀反射光线的缺陷。
参照图13，本发明用于制作倾斜反射突块的光罩300第三实施方式与前述光罩100结构相似，不同之处在于多个突起312间隔不一，其间隔在多个突起312阵列中部小，在多个突起312阵列两侧大。参照图14，采用该光罩300制得的反射突块其矩形遮光部分具有多个突起312的两个角落由于曝光较多，去除的感光材料较多，因此经平滑后该等角落平滑度更好，所得到的光学性能更佳。
参照图15，本发明用于制作倾斜反射突块的光罩400第四实施方式与前述光罩200结构相似，所不同之处在于多个突起412的长度不一，其长度在多个突起412阵列中部小，在多个突起312阵列两侧大。采用该光罩400所制得的反射突块结构与前述光罩300结构相似。
参照图16，本发明用于制作倾斜反射突块的光罩500第五实施方式与前述光罩100结构相似，所不同之处在于矩形遮光部分三侧边均具有多个突起512。采用该光罩500所制得的反射突块结构三个侧边均具有较为平缓的弧形表面，在该三个侧边对应的方向视角得以扩大。
上述三个实施方式的光罩图案的多个突起形状、大小即间距等可随意改变，以根据实际情况将最强的反射光线调整至0度，以获得最好的反射效果。
本发明用于制作倾斜反射突块的光罩其光罩图案形状可是三角形等多边形，其对应的遮光部分至少一侧边上无突起，即平整。然而，本发明的精神也涵盖光罩的遮光部分全部侧边均具有突起的变化，也涵盖光罩的遮光部分为椭圆形或圆形的情形，此时，多个突起仅存在于椭圆形或圆形遮光部分一部分周边。
本发明用于制作倾斜反射突块的光罩其多边形光罩图案的遮光部分多个侧边可均具有多个突起，其中至少一侧边的突起间隔或长度可小于其它侧边的突起间隔或长度。
本发明用于制作倾斜反射突块的光罩其多边形光罩图案的遮光部分的多个突起其长度及间隔可相等，而其宽度在该侧边中部大，在该侧边两侧小。
本发明用于制作倾斜反射突块的光罩其多边形光罩图案的遮光部分的多个突起可依本发明精神变更为多个透光图案，即光罩的遮光部分是一整体成型结构，而遮光部分的至少一侧边具有多个透光点、透光块等透光图案(参照图17)。该透光图案是圆形，直径是1～5μm，而且大小一致。在另一实施方式中，圆形透光图案的数量在该光罩图案的遮光部分的侧边中部少，而在该侧边两侧多。本实施方式同样可实现前述本发明实施方式的效果。
本发明用于制作倾斜反射突块的光罩其多边形光罩图案可依本发明精神变更为具有三个区域排列组成，其中位于中间的区域是曝光强度过渡区域，是半透明区域，而分处两侧的二区域是遮光区域与透明区域。该半透明区域的透明度自透光区域向遮光区域方向逐渐降低；在另一实施方式中，该中间区域是具有多个透光点的遮光区域；在又一实施方式中，该三区域是一整体，其透明度从一侧向对侧逐渐降低。
本发明用于制作倾斜反射突块的光罩其多边形光罩图案的遮光部分可依本发明精神及实际需要变更为不规则形状，其上的多个突起也可变更为不规则排列，该多个突起形状也可是不规则，以达到使光线朝各方向均匀反射，采用该反射突块的液晶显示器视角宽的效果。克服现有技术制作的反射突块较难在多方向宽视角均匀反射光线的缺陷。
本发明制作倾斜反射突块的方法中，该感光材料层可以是负型，相对应地，采用的光罩其光罩图形的遮光部分与透光部分与感光材料层是正型的对应前述光罩的遮光部分与透光部分对换。
权利要求
1.一种用于制作倾斜反射突块的光罩，其包括多个由透光部分与遮光部分并接而成的图案，该透光部分或遮光部分是一块状区域，其特征在于该块状区域一侧边在光罩平面方向上具有多个突起。
2.如权利要求1所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该块状区域是多边形。
3.如权利要求2所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多边形是矩形。
4.如权利要求3所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多边形至少一侧边平整。
5.如权利要求3所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多边形至少一侧边的突起间隔或长度小于其它侧边的突起间隔或长度。
6.如权利要求1所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该块状区域是椭圆形或圆形。
7.如权利要求1所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该突起是矩形。
8.如权利要求7所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多个突起宽度、长度相等及间隔分别相等。
9.如权利要求7所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多个突起宽度及长度分别相等，其间隔在该侧边中部小，而在该侧边两侧大。
10.如权利要求7所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多个突起长度及间隔分别相等，其宽度在该侧边中部大，而在该侧边两侧小。
11.如权利要求7所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多个突起宽度及间隔分别相等，其长度在该侧边中部小，而在该侧边两侧大。
12.如权利要求7所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多个突起间隔或宽度是1～3μm，长度是0～5μm。
13.如权利要求2所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多边形是三角形。
14.如权利要求2所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多边形是六边形。
15.如权利要求1所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该块状区域的遮光部分是不规则形状。
16.如权利要求1所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多个突起是不规则排列。
17.一种用于制作倾斜反射突块的光罩，其包括多个图案，各图案由透光部分与遮光部分并接而成，该透光部分或遮光部分是一块状区域，该块状区域是一体成型结构，其特征在于该遮光部分一侧边的遮光能力较该遮光部分其它部分遮光能力弱。
18.如权利要求17所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于遮光能力较弱的该侧边具有多个透光点。
19.如权利要求17所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于遮光能力较弱的该侧边由半透明材料制成。
20.如权利要求19所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于半透明材料的透明度自透光部分向遮光部分方向逐渐降低。
21.一种用于制作倾斜反射突块的光罩，其包括多个图案，各图案由透光部分与遮光部分并接而成，该透光部分或遮光部分是一块状区域，该块状区域是一体成型结构，其特征在于该块状区域一侧边具有多个透光图案。
22.如权利要求21所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该透光图案是圆形。
23.如权利要求21所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该多个透光图案大小一致，其数量在该侧边中部少，而在该侧边两侧多。
24.如权利要求21所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该圆形透光图案的直径是1～5μm。
25.一种用于制作倾斜反射突块的光罩，其包括多个图案，其特征在于各图案包括一具有第一遮光能力的第一区域，一具有第二遮光能力的第二区域和一具有第三遮光能力的第三区域，该第三区域位于该第一区域与第二区域之间，并且与该第一区域与第二区域一体成型，该三区域的遮光能力沿该三区域排列方向线性变化。
26.如权利要求25所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该第一区域遮光能力最大，该第三区域是透明区域。
27.如权利要求26所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该第二区域是半透明区域。
28.如权利要求26所述的用于制作倾斜反射突块的光罩，其特征在于该第二区域具有多个透光图案。
29.一种制作倾斜反射突块的方法，包括提供一基底；在该基底上形成一感光材料层；采用前述的光罩对该感光材料层进行曝光；显影，形成与该光罩的图案对应的突块雏形；平滑该突块雏形，以形成具有一倾斜角度的弧形反射突块。
30.如权利要求29所述的制作倾斜反射突块的方法，其特征在于该突块雏形对应光罩图案的突起部分厚度较其它部分小。
31.如权利要求30所述的制作倾斜反射突块的方法，其特征在于在平滑突块雏形步骤中，是利用烘烤方法使突块雏形熔化而再流动以平滑突块雏形。
32.如权利要求30所述的制作倾斜反射突块的方法，其特征在于所形成的具有一倾斜角度的反射突块具有一倾斜、平滑的弧形表面，该弧形表面对应于光罩图案的突起部分及其邻近部分。
全文摘要
本发明公开一种用于制作倾斜反射突块的光罩。该光罩包括多个由透光部分与遮光部分并接而成的图案，该透光部分或遮光部分是一块状区域，该块状区域一侧边在光罩平面方向上具有多个突起。本发明还提供一种采用上述光罩制作倾斜反射突块的方法，采用该光罩及相应制作方法所制得的反射突块平滑度较高，光学性能较好。
文档编号G03F7/20GK1704847SQ20041002743
公开日2005年12月7日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者赖建延, 彭家鹏, 陈永昌 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 群创光电股份有限公司