专利名称：制造显示装置的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造显示装置的方法及设备。
背景技术：
一般地，液晶显示(LCD)装置根据所使用的光源被分类为透射型、半透射型或反射型显示器。在透射型中，背光单元设置在液晶面板后用来将光传输到液晶面板上。反射型使用自然光并限制了消耗所用功率70％的背光单元的使用，从而减少功率消耗。半透射型是介于投射型和反射型之间的一种折衷。半透射型采用自然光和背光单元，从而不论周围条件如何都能给用户环境提供足够的亮度。
在反射型或半透射型液晶显示装置中，在具有薄膜晶体管的衬底上形成有机层。在有机层上形成不平坦的图案。一反射层形成在不平坦图案的整个表面以制造反射型LCD装置以及形成在不平坦图案的一部分上以制造半透射型LCD装置。该不平坦图案使得光被不规则反射或漫射，并且提高光线的反射效率。为了形成不平坦图案，一具有预定图案的显示装置模具对准有机层并被加压。
由于有机层为液态的流体有机材料，显示装置模具在有机层上被加压的时候有可能弄歪并且导致未对准。
发明内容
因而，本发明一方面提供一种提高形成在有机层上的图案的产量的显示装置制造设备，以及采用其制造显示装置的方法。
根据本发明的一方面该制造设备包括台架，具有有机层的绝缘衬底固定在其上面；在绝缘衬底上方上下移动并且在有机层上形成图案的模具，；对准模具并使模具上下方向移动的第一驱动器；当模具压模到有机层时固定模具并再对准模具的模具对准器；驱动模具对准器的第二驱动器；以及控制第一驱动器和第二驱动器的控制器。
根据本发明实施例，模具对准器包括支持模具的支持器，以及支撑支持器的支撑架。
根据本发明实施例，支持器包括真空吸盘和夹子中的一个。
根据本发明实施例，该制造设备还包括检查模具对准状态的照相机。
根据本发明实施例，模具包括其中一侧包括不平坦图案的图案形成部分，以及形成在图案形成部分周围的平坦部分，并且支持器支持模具上对应于平坦部分的第二侧。
根据本发明实施例，控制器控制第一驱动器使模具在绝缘衬底上对准并将模具压向绝缘衬底。
根据本发明实施例，控制器控制第二驱动器并且在通过照相机检查模具的对准状态时再对准模具。
根据本发明实施例，图案形成部分包括至少一个凸出于其不平坦图案的有机层除去部分。
根据本发明实施例，栅极焊盘、数据焊盘和一个漏电极设置在绝缘衬底和有机层之间，并且控制器将模具对准使得有机层除去部分对应栅极焊盘、数据焊盘和漏电极中至少之一。
根据本发明实施例，模具包含一将在绝缘衬底上对准的对准标记。
本发明的上述和/或其它方面可通过提供一种制造显示装置的方法来获得，该方法包含提供包含有机层的绝缘衬底；将具有图案形成部分的模具在钝化层上对准；通过将模具压向绝缘衬底而在对应于图案形成部分的钝化层上形成不平坦图案；支持并再对准模具；以及将模具与有机层分离。
根据本发明实施例，该方法还包含在再对准模具和分离模具工序之间硬化有机层。
根据本发明实施例，有机层包括聚合物有机材料并且通过加热或光照中至少一种方式被硬化。
根据本发明实施例，该方法还包含使用照相机检测模具的对准状态。
根据本发明实施例，模具对准器包含支持模具的支持器和支撑支持器的支撑架，且再对准模具包括用支持器支持模具的周围，并在用照相机检查模具对准状态时对准模具。
根据本发明实施例，支持器包含真空吸盘和夹子中的一个。
根据本发明实施例，模具包含在其一侧具有不平坦部分的图案形成部分，以及设置在图案形成部分周围的平坦部分，并且支持器支持模具上对应于平坦部分的第二侧。
根据本发明实施例，该方法在形成有机层之前还包含形成在预定方向延伸的栅极线和绝缘地与栅导线交叉并在绝缘衬底上限定出像素区的数据线；以及在栅极线和数据线的交叉处形成薄膜晶体管。
根据本发明实施例，图案形成部分包括至少一个凸出于不平坦图案的有机层除去部分，栅极线包含栅极焊盘，以及数据线包含数据焊盘和漏电极，以及再对准模具包含再对准模具使得有机层除去部分对应栅极焊盘、数据焊盘和漏电极之中的至少一个。
根据本发明实施例，该方法在硬化有机层后还包含在有机层上形成对应于像素区域的像素电极，以及至少在像素电极一部分上形成反射层。
结合附图，通过下面实施例的描述，本发明上述和/或其它方面及优点将变得明显和易于理解，其中图1是根据本发明一实施例的显示装置制造设备的截面图；图2是根据本发明实施例的显示装置制造设备的透视图；图3是根据本发明实施例的显示装置制造设备的控制框图；图4A是根据本发明一实施例制造的薄膜晶体管衬底布置图；图4B是薄膜晶体管衬底沿图4A中的线VIb-VIb的截面图；以及图5A至5E示出根据本发明一实施例的显示装置的制造方法。
具体实施例方式
如图1至3所示，根据本发明实施例的显示装置制造设备1包含台架5，具有有机层的绝缘衬底110设置在其上面；在台架5上方上下移动并且在有机层上形成不平坦图案的模具10；对准模具10并使模具10上下方向移动的第一驱动器15；当模具10压模到有机层时支持模具10并再对准模具10的模具对准器20；驱动模具对准器20的第二驱动器30；检查模具10对准状态的照相机40；以及控制第一驱动器15和第二驱动器30的控制器45。
台架5包含在其上安装绝缘衬底110的安装区域，且具有矩形形状。多个提升销(未示出)可被设置在台架5上用来支撑和使得绝缘衬底110上下移动。提升销引导由外部引入的绝缘衬底110，以安装在台架5的安装区域。
依照本发明的模具10被设置在台架5上。在反射型或半透射型LCD装置中，不平坦图案形成在有机层上使得反射层漫射光线并增加光的反射率。如图5A所示，模具10包含基底层11；形成在基底层11侧面上的图案形成部分12；以及形成在图案形成部分12周围的平坦部分14。图案形成部分12包含相应于有机层上待形成图案的图案。例如，图案形成部分12可包含如图5A所示的不平坦图案或压纹图案。图案形成部分12包含凸出于具有不平坦图案的侧面的有机层除去部分13。有机层除去部分13加压有机层的一部分以除去有机层。有机层除去部分13具有相应于要除去部分的形状和尺寸。有机层除去部分13可相应于形成在绝缘衬底110上的栅极焊盘123、数据焊盘164和漏电极163设置到预定位置。基底层11侧面上形成的不平坦图案为凹状的。有机层除去部分13形成为凸状的。对准标记(未示出)设置在模具10上用来在绝缘衬底110上对准。模具10可包含柔软材料以便与有机层均匀接触并重复使用。另外，模具10可包含透过紫外线的透明材料。例如，模具10可包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
模具10由第一驱动器15移动。第一驱动器15支撑通过自动机械等移动到台架5的模具10，并且将模具10对准以在要求的位置形成图案。第一驱动器15将模具10上下移动并在有机层上形成不平坦图案。即，第一驱动器15将模具10压向绝缘衬底110并在有机层形成不平坦图案。在形成不平坦图案之后，第一驱动器15收起模具10以将模具10与有机层分离。
由于有机层具有流动性，当模具10被压向有机层时，模具10可能由于有机层的流动性被弄歪并产生未对准。有机层的流动性干扰了良好对准，而且因此减少将形成的图案的产量。
根据本发明的显示装置制造设备1包含模具对准器20，即使当模具10被压向有机层时由于有机层的流动性被弄歪，也能来精细再对准模具10，从而增加了将形成的不平坦图案的产量。即，模具10被模具对准器20支持并精细地再对准以形成想要的图案。由于在未硬化前有机层保持其流动性，前述的加工是可能的。
根据本发明的模具对准器20包含支持模具10的支持器21；以及支撑支持器21的支撑架23。支持器21可包括真空吸盘或夹子。支持器21支持对应于平坦部分14的模具10的第二侧。由于支持器21支持显示图像的显示区域的外边缘，在精细对准模具10时由有机层弹力导致的恢复误差降低到最小。支持器21是可旋转的，以在绝缘衬底110通过第一驱动器15被安装在台架5上时将绝缘衬底110与第一驱动器15的中断减少到最小。即支持器21旋转到台架5外面的同时，绝缘衬底110被安装在台架5上。优选的，支持器21可上下移动以支持压住的模具10。支撑架23设置在台架5外面以支撑支持器21，并使得支持器21稳定移动。
在本发明的另一实施例中，附加的连接部分(未示出)可设置在模具10的第二侧上以便容易地与支持器21连接。
第二驱动器30控制支持器21旋转和上下移动。第二驱动器30可包含用来精细地对准模具10的公知的装置。
照相机40设置在台架5上用来检查模具10的对准状态。照相机40可包含电荷耦合器件(CCD)，并检查模具10上对准标记(未示出)和绝缘衬底110的对准状态。
控制器45控制第一驱动器15、第二驱动器30和照相机40。控制器45控制第一驱动器15使模具10在绝缘衬底110上对准。控制器45通过照相机40检查模具10和绝缘衬底110之间的对准状态。对准模具10后，控制器45驱动第一驱动器15来将模具10压向绝缘衬底110并在相应于图案形成部分12的有机层上形成不平坦图案。控制器45再通过照相机40检查是否产生未对准。当检查到未对准，控制器45控制第二驱动器30来再对准模具10。特别地，控制器45用照相机40检查模具10和绝缘衬底110之间的对准状态，并且计算模具10的移动方向和移动距离。控制器45驱动第二驱动器30以通过支持器21支持模具10，并且根据计算值移动模具10。此后，控制器45再次检查模具10和绝缘衬底110之间的对准状态以检查两者间再对准的状态。控制器45重复执行前述操作以减少由于有机层弹力带来的对准误差并增加将形成的图案的产量。
图4A是根据本发明一实施例的薄膜晶体管衬底布置图。图4B是薄膜晶体管衬底沿图4A中线VIb-VIb的截面图。
通常，液晶显示(LCD)装置包含液晶面板50，该液晶面板50包括具有用来控制和驱动像素的薄膜晶体管(TFT)的薄膜晶体管衬底100(在下文中称作第一衬底)；与衬底100粘合到一起的滤色器衬底200(在下文中称作第二衬底)；且液晶面板50具有介于薄膜晶体管衬底100和滤色器衬底200之间的液晶层300。
衬底100将被详细描述。衬底100包含第一绝缘衬底110；以矩阵形式形成在第一绝缘衬底110上的多条栅极线121、122和123以及多条数据线161、162、163和164；作为形成在栅极线121、122和123以及数据线161、162、163和164的交叉处上的开关元件的薄膜晶体管T；以及与薄膜晶体管T连接的像素电极180。液晶层300设置在像素电极180和滤色器衬底200(下文将描述)之间并且通过薄膜晶体管T接收信号电压。液晶层300通过信号电压对准以决定其透光度。
第一绝缘衬底110可包含衬底，该衬底包括如玻璃、石英、陶瓷或塑料的绝缘材料。栅极线121、122和123形成在第一绝缘衬底110上。栅极线121、122和123可包含金属单层或多层。栅极线121、122和123包含横向延伸的栅极线121；与栅极线121连接的栅电极122，以及设置在栅极线121末端部并与栅极驱动(未示出)连接以接收驱动信号的栅极焊盘123。
包含氮化硅(SiNx)的栅极绝缘层130覆盖栅极线121、122和123。
包含非晶硅的半导体层140以及具有高掺杂n型掺杂剂的n+非晶硅氢化物的欧姆接触层150顺序形成在对应于栅电极122的栅极绝缘层130上。欧姆接触层150的一部分在源电极162和漏电极163之间的沟道区域被排除。
数据线161、162、163和164形成在欧姆接触层150和栅极绝缘层130上。数据线161、162、163和164可包含金属单层或多层。数据线161、162、163和164包含绝缘地与栅极线121交叉并定义像素区域的数据线161；由数据线161分出并延伸到欧姆接触层150上面部分的源电极162；与源电极162隔开并形成在与源极162相对的欧姆接触层150上的漏电极163；以及形成在数据线161末端部并与数据驱动器(未示出)连接以接收视频信号的数据焊盘164。
有机层170形成在数据线161、162、163和164及其间暴露的半导体层140上。有机层170包含不平坦图案175、通过其露出漏电极163的漏极接触孔171、与栅极驱动器和数据驱动器连接来给栅极线121和数据线161提供驱动信号的栅极焊盘接触孔172和数据焊盘接触孔173。该不平坦图案175形成在有机层170上，用来发散光线并增加光的前向反射。
像素电极180形成在具有不平坦图案175的有机层170上。像素电极180包含如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的透明导电材料。像素电极180通过漏极接触孔171与漏电极163电连接。接触辅助元件181和182形成在栅极焊盘接触孔172和数据焊盘接触孔173上。接触辅助元件181和182包含如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的透明导电材料。而且，由有机层170的不平坦图案175在像素电极180上形成不平坦图案。
反射层190形成在像素电极180上。由栅极线121和数据线161定义的像素区域包含不带反射层190的透射区域；以及其上形成反射层190的反射区域。不包含反射层190的透射区域使得来自背光单元的光透射到液晶面板50。包含反射层190的反射区域使得来自外界的光反射并射回液晶面板50。反射层190包含铝或银，但不仅限于此。反射层190可包含铝/钼的双层。反射层190形成在像素电极180上而不凹入到漏极接触孔171中，而且可由此接收信号。反射层190上的不平坦图案同样由像素电极180上的不平坦图案形成。
在下文中，滤色器衬底200将被详细描述。
黑色矩阵220形成在第二绝缘衬底210上。黑矩阵220将红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器分开。黑矩阵220防止光直接入射到形成在第一绝缘衬底100上的薄膜晶体管T上。典型地，黑矩阵220包含具有黑色素的光敏有机材料。该黑色素包含碳黑或氧化钛。
滤色器230包含重复地设置在黑矩阵220之间的红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器。滤色器230将颜色分配给由背光单元传送到液晶层300的光。滤色器230包含光敏有机材料。
保护层240形成在滤色器230和一部分未被滤色器230覆盖的黑矩阵220上。该保护层240使得滤色器230平坦并保护滤色器230。通常，保护层240包含环氧丙烯酸。
公共电极250形成在保护层240上。公共电极250包含如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的透明导电材料。公共电极250与像素电极180一起为液晶层300提供电压。
液晶层300形成在第一衬底100和第二衬底200之间。
在下文中，将参照图5A至图5E来描述根据本发明实施例使用显示装置制造设备的显示装置制造方法。
图5A至5E示出根据本发明一实施例的显示装置的制造方法。
如图4A和图4B所示，栅极线121、122和123，栅极绝缘层130，半导体层140，欧姆接触层150以及数据线161、162、163和164以公知的方法形成在第一绝缘衬底110上。
如图5A所示，有机层170可通过旋涂或狭缝涂敷形成。有机层170可包含聚合物有机材料，并通过热和(紫外)光的至少一种方式硬化。带有不平坦图案的模具10与有机层170对准。
根据本发明，用来制造液晶显示装置的模具10包含基底层11；形成在基底层11一侧上的图案形成部分12；以及设置在图案形成部分12周围的平坦部分14。不平坦图案形成于图案形成部分12上。在不平坦图案上形成至少一个有机层除去部分13。该有机层除去部分13也可以设置成多个。图案形成部分12在有机层170上形成不平坦图案。有机层除去部分13在有机层170上形成漏极接触孔171、栅极焊盘接触孔172和数据焊盘接触孔173中至少一个，通过这些接触孔分别部分露出漏电极163、栅极焊盘123和数据焊盘164。在此，至少一个有机层除去部分13对应于栅极焊盘123、数据焊盘164和漏电极163中至少一个。
如图5B所示，控制器45控制第一驱动器15来将模具10压向有机层170并在有机层170上形成不平坦图案175。控制器45通过照相机40检查是否由于有机层170的流动性导致模具10未对准。例如，由有机层170的流动性产生的对准误差 “m”等。
当检查到未对准，模具对准器20精细再对准模具10。特别地，支持器21支持模具10周围。控制器45通过照相机40检查模具10和绝缘衬底110之间的对准状态(参见图1)以精细地再对准模具10。支持器21可包括真空吸盘和夹子之一。支持器21优选地支持模具10上相对于平坦部分14的第二侧。然后，由有机层170的弹性力导致的恢复误差可被减少到最小。至少一个有机层除去部分13被对准以相应于栅极焊盘123、数据焊盘164和漏电极163中至少一个。然后，将形成的图案的产量得到提高。
当检测到的再对准误差在允许的误差范围时，在压模具10时有机层170被硬化，从而保持形成在有机层170上的图案。有机层170可通过热或光来硬化。
硬化有机层170后，如图5E所示，模具10与有机层170分离以完成不平坦图案175和漏极接触孔171。脱模剂可被用来容易地将模具10与有机层170分离。
当提供具有不平坦图案175的有机层170后，ITO或IZO沉积到有机层170上以及通过如图4A和图4B的刻蚀工艺形成像素电极180。像素电极180与漏电极163通过漏极接触孔171连接。像素电极180含有与不平坦图案175一样的图案。然后，形成接触辅助部件181和182，它们分别通过栅极焊盘接触孔172和数据焊盘接触孔173与栅极焊盘123和数据焊盘164连接。
在形成像素电极180后，反射层材料被沉积到像素电极180上并且被图案化从而至少在像素电极180的一部分上形成反射层190。反射层190形成在反射区域上。反射层190含有与不平坦图案175一样的图案。反射层190通过像素电极180接收电信号。电信号被提供给形成在反射层190上的液晶层300。
然后，形成取向膜(未示出)以完成根据本发明实施例的衬底100。
通过公知的方法，黑矩阵220、滤色器230、保护层240、公共电极250和取向膜被形成在第二绝缘衬底210上以完成第二衬底200。第一衬底100和第二衬底200被彼此粘合并在其中间填充液晶，由此完成液晶面板50。
如上所述，本发明包含一种增加在有机层上形成的图案产量的显示装置的制造设备，以及使用该设备制造显示装置的制造方法。
尽管本发明示出并描述了一些实施例，在不脱离本发明原理和实质的情况下，本领域技术人员可以意识到可在这些实施例基础上作改变，本发明的范围在所附的权利要求及其等同物中定义。
本申请要求于2006年2月27日向韩国知识产权局申请的韩国专利申请号No.2006-0018620的优先权，其公开在此引用作为参考。
权利要求
1.用来制造显示装置的设备，包含台架，具有有机层的绝缘衬底固定在其上；模具，在所述绝缘衬底上方上下移动，并在所述有机层上形成图案；对准所述模具并上下移动模具的第一驱动器；在所述模具被压向有机层时支持模具并再对准模具的模具对准器；驱动所述模具对准器的第二驱动器；以及控制第一驱动器和第二驱动器的控制器。
2.根据权利要求1所述的制造设备，其中所述模具对准器包含支持模具的支持器，以及支撑支持器的支撑架。
3.根据权利要求2所述的制造设备，其中所述支持器包含真空吸盘和夹子中的一个。
4.根据权利要求3所述的制造设备，还包括检查所述模具对准状态的照相机。
5.根据权利要求4所述的制造设备，其中模具包含在其一侧具有不平坦图案的图案形成部分，以及形成在图案形成部分周围的平坦部分，其中支持器固定模具上对应于平坦部分的第二侧。
6.根据权利要求4所述的制造设备，其中所述控制器控制第一驱动器将模具在绝缘衬底上对准并将模具压向绝缘衬底。
7.根据权利要求4所述的制造设备，其中控制器控制第二驱动器并在通过照相机检查模具的对准状态时再对准模具。
8.根据权利要求5所述的制造设备，其中图案形成部分包括至少一个从其不平坦图案凸出的有机层除去部分。
9.根据权利要求8所述的制造设备，其中栅极焊盘、数据焊盘和漏电极设置在绝缘衬底和有机层之间，以及控制器对准模具以使得有机层除去部分对应栅极焊盘、数据焊盘和漏电极中的至少一个。
10.根据权利要求8所述的制造设备，其中所述模具包含与绝缘衬底对准的对准标记。
11.一种制造显示装置的方法，包含提供包含有机层的绝缘衬底；将含有图案形成部分的模具在有机层上对准；通过将模具压向绝缘衬底在相对于图案形成部分的有机层上形成不平坦图案；支持并再对准模具；以及将模具与有机层分离。
12.根据权利要求11所述的方法，还包含在再对准模具和分离模具之间硬化有机层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述有机层包含聚合物有机材料并且由热和光至少之一硬化。
14.根据权利要求12所述的方法，还包含使用照相机检查模具的对准状态。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述模具对准器包含用来支持模具的周边并且在照相机检查模具对准状态时对准模具的支持器。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述支持器包含真空吸盘和夹子中一个。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述模具包含在其中一侧含有不平坦部分的图案形成部分，以及设置在图案形成部分周围的平坦部分，以及支持器支持模具上对应于平坦部分的第二侧。
18.根据权利要求15所述的方法，在形成有机层之前形成在预定方向延伸的栅极线，以及与栅极线绝缘交叉并在绝缘衬底上定义像素区域的数据线；以及在栅极线和数据线交叉处形成薄膜晶体管。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述图案形成部分包含至少一个凸出于不平坦图案的有机层除去部分，栅极线包含栅极焊盘，以及数据线包含数据焊盘和漏电极，以及模具的再对准包含再对准模具使得有机层除去部分对应栅极焊盘、数据焊盘和漏电极中的至少一个。
20.根据权利要求19所述的方法，在硬化有机层之后，还包含在有机层上形成对应于像素区域的像素电极，以及至少在像素电极的一部分上形成反射层。
全文摘要
一种显示装置的制造设备及制造方法，该制造设备包含台架，具有有机层的绝缘衬底位于其上；在绝缘衬底上方上下移动并在有机层上形成图案的模具；对准模具并将模具上下移动的第一驱动器；在模具被压向有机层时固定模具并再对准模具的模具对准器；驱动模具对准器的第二驱动器；以及控制第一驱动器和第二驱动器的控制器。
文档编号H01L21/02GK101063765SQ20071012663
公开日2007年10月31日 申请日期2007年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者卢南锡 申请人:三星电子株式会社