專利名稱：固化被金屬掩蔽的可固化密封劑的方法及系統(tǒng)的制作方法
該申請(qǐng)與本發(fā)明人的題為“A Method and System for Curing anUltra-Violet Curable Sealant That is Shadowed by Metallization”、系列號(hào)為09/425701的共同待審申請(qǐng)有關(guān)。
本發(fā)明涉及一種利用可光/熱固化的密封劑將兩個(gè)物體固定在一起的改進(jìn)方法，特別涉及一種固化被金屬元件掩蔽的密封劑的方法和系統(tǒng)。
平板計(jì)算機(jī)顯示板(見(jiàn)

圖1a-1c)需要將兩塊玻璃基板6和8固定在一起。一塊基板6含有薄膜晶體管(也稱為T(mén)FT)有源器件區(qū)10和配套電路。第二塊基板8包括濾色器11。在濾色器11的周邊，有由氧化鉻14層構(gòu)成的外圍區(qū)12，其上淀積有鉻層16。在某些情況下，外圍區(qū)12由有機(jī)樹(shù)脂構(gòu)成。這些情況下這些層稱為黑底17。
密封劑18在基板6和8固定在一起之前施加。電路化基板6設(shè)于密封劑18之上，結(jié)果密封劑18大部分散布到黑底區(qū)。密封劑18的固化一般需要使用波長(zhǎng)范圍為350-360nm的UV光(盡管某些密封劑相應(yīng)于不同波長(zhǎng)，但它們一般不用于平板顯示板)。入射UV光激發(fā)密封劑18中的引發(fā)劑，引起導(dǎo)致其中發(fā)生固化或交聯(lián)的反應(yīng)，于是形成不緊密的密封。
然而，在這種密封劑的存在金屬22的部分存在固化問(wèn)題。金屬22包括TFT基片的數(shù)據(jù)和柵線，它們從用于連接的密封區(qū)延伸到驅(qū)動(dòng)電子電路。在位于密封劑18上的金屬化區(qū)內(nèi)，UV光被掩蔽，掩蔽金屬下的密封劑18容易發(fā)生未固化問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用可固化密封劑將兩個(gè)物體固定在一起的改進(jìn)方法。
本發(fā)明再一目的是提供一種固化被金屬件掩蔽的密封劑的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明可應(yīng)用于固有問(wèn)題是可固化密封劑被掩蔽的平板顯示器。掩蔽是由包括顯示板的構(gòu)件的兩基板之一上的不透明金屬引起的。金屬妨礙了光子到達(dá)金屬圖形下面的密封劑區(qū)。本發(fā)明通過(guò)使入射光子束改變方向使之達(dá)到掩模區(qū)從而克服未固化密封劑問(wèn)題(也稱為掩蔽效應(yīng))。在第一實(shí)施例中，使黑底17的表面粗糙化，使反射的入射光漫射，于是改變光子的方向，從而使密封劑完全固化，即，引發(fā)劑的激發(fā)，導(dǎo)致聚合化。這里將介紹得到粗糙的黑底17的各種方法。
或者，可以調(diào)節(jié)光束的強(qiáng)度和/或提供附加的熱源，對(duì)金屬區(qū)進(jìn)行加熱。在這種加熱-光子組合的方法中，雙固化(即光/熱)密封劑會(huì)在激發(fā)固化引發(fā)劑的光和熱激發(fā)的聯(lián)合作用下固化。
圖1a是平板顯示器的平面圖。
圖1b是沿1b-1b線取的圖1a的剖面圖。
圖1c展示了其黑底已被處理成能夠漫反射入射輻射的濾色基板的放大示圖。
圖2是展示得到漫反射表面的淀積方法的示圖。
圖3展示了在汽相束的入射角不垂直于在其上進(jìn)行淀積的表面時(shí)例如鉻等金屬膜的淀積和生長(zhǎng)情況。給出了能夠以各種角度反射入射光的傾斜柱狀生長(zhǎng)。
圖4示出了使用離子束濺射一些所淀積的黑底材料產(chǎn)生粗糙或毛面光潔度的情況。
圖5是使用噴砂處理得到具有毛面光潔度的黑底的情況。
圖6示出了在入射之前設(shè)于屏板的上表面上的具有毛面光潔度的薄透明板或漫射光透射器，用于使入射UV束散射或漫射透射。這種板還可以是設(shè)計(jì)成在一定角度方向上散射光束的全息攝影底片。
圖7示出了用于聚焦入射束的裝置，能夠使光束散射進(jìn)入上屏板，從而提供反射后的入射光路徑，使之穿透進(jìn)入其它情況下的掩蔽區(qū)。
圖8示出了使用雙密封劑時(shí)，安裝于熱工作臺(tái)上的屏板，用于提供接近固化溫度的偏置溫度。
本發(fā)明可以使入射UV光束(或一般為任何特定波長(zhǎng)的光束)發(fā)散或?qū)⒚芊庠谝黄鸬膬苫鍍?nèi)多次反射。這種作用可以使能夠到達(dá)將被密封的兩基板間與入射束屏蔽的區(qū)域中的入射光子數(shù)最大。
一般說(shuō)，在目前的液晶顯示器(見(jiàn)圖1b和1c)中，玻璃濾色器11與密封劑18接觸的區(qū)域包括氧化鉻外圍淀積薄層或薄膜14，然后是Cr層16?；蛘?，外圍層由有機(jī)黑底構(gòu)成。對(duì)于液晶顯示器來(lái)說(shuō)，UV光一般用于激發(fā)密封劑18使之聚合化。
本發(fā)明在黑底材料的淀積期間或淀積后的分離工藝中，加工外圍黑底17的表面30，使之從鏡面光潔度變?yōu)槊婀鉂嵍?。在本發(fā)明的屏板結(jié)構(gòu)情況下，毛面光潔度使固化過(guò)程中使用的和入射到該區(qū)域的任何UV光32漫反射或散射，而不是鏡面對(duì)稱式反射。從毛面30散射的光反射到相當(dāng)寬的錐角，從而到達(dá)密封劑18其它情況下被掩蔽的區(qū)域。利用毛面光潔度，會(huì)有大量UV漫散射產(chǎn)生的大光子用于固化密封劑18。
漫散射與入射波長(zhǎng)和表面粗糙度的角度依賴關(guān)系在許多光學(xué)文獻(xiàn)中有記載，例如見(jiàn)Physical Optics,Chp.1,pg39,Third Ed.,OpticalSociety of America,Washington,Dc.Settarova等人在Applied SolarEnergy Vol.31,pg103(1995)的論文中給出了更具體的描述。
在UV波長(zhǎng)的情況下，高達(dá)30％的總反射光(對(duì)粗糙或毛面而言約10％)可以漫反射。這提供了可用于散射到其它情況下被妨礙入射光透射的不透明圖形掩蔽的區(qū)域的很大光通量。例如，來(lái)自脈沖準(zhǔn)分子X(jué)eF激光器的通量為106W/cm2或更大。對(duì)于例如鉻來(lái)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)黑底17上存在60％的鏡面反射。對(duì)于由漫散射表面引起的小角度散射來(lái)說(shuō)，可以將粗糙度加工成提供大部分進(jìn)入掩蔽區(qū)的這樣的反射光。對(duì)于非常大的漫散射來(lái)說(shuō)，在表面由Ni/TiO2構(gòu)成時(shí)，散射部分會(huì)減少到僅為2％，這取決于粗糙表面的微?；蛲黄痖g的距離。
關(guān)于另一例子，利用MgO反射涂層作近乎完美的Lambert定律輻射器，可以制備有效的均勻漫射表面，即反射光強(qiáng)度正比于cosj，角度j定義為表面的法線與光的輻射線方向間的角度(見(jiàn)R.S.Longhurst in Geometrical and Physical Optics,Chp 18,pg448,Longman Group Limited(Hong Kong))。
對(duì)于漫反射和實(shí)現(xiàn)這種反射的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，希望(1)密封劑不要很強(qiáng)地吸收，(2)光子源堅(jiān)固耐用。對(duì)幾種UV密封劑的測(cè)試表明僅有少量吸收，利用脈沖XeF準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行的測(cè)試表明，一般情況下每個(gè)脈沖具有非常高的光子密度，可以促進(jìn)各種UV和UV-混合密封劑的固化(在UV和升高的溫度之一或兩者的作用下混合物可以固化，也稱為雙密封劑)。所用的入射強(qiáng)度(通量或功率/面積)是用于UV密封劑固化的屏板工業(yè)中的常用UV燈的108倍。因此，粗糙的鉻表面加上與光固化源相同的UV激光可以完全消除目前影響屏板工業(yè)的掩蔽問(wèn)題。掩蔽區(qū)的消除意味著，由于不存在可以到達(dá)液晶的未固化密封劑和長(zhǎng)期屏板失效的一般誘因，所以顯示屏板具有更長(zhǎng)壽命。
有許多方式可以使鉻表面粗糙化。例如，斜角淀積可以一定角度柱狀生長(zhǎng)鉻，所以可以形成相對(duì)于基板水平面傾斜的柱?；蛘撸矸e期間可以使用掩模，使鉻束衍射。也可以使用噴砂法粗糙化表面，給出幾十nm的微粒。激光工業(yè)中已使用了許多其它技術(shù)使激光激發(fā)束漫反射，這些技術(shù)都是眾所周知的。
為了幫助光子固化，可使用雙密封劑，以使特別是在基板上金屬圖形吸收光的區(qū)域施加光子通量期間還進(jìn)行加熱。換言之，在入射到金屬圖形上時(shí)，可以增大光束的強(qiáng)度，以便對(duì)其進(jìn)行加熱，附加的熱有助于固化過(guò)程。通過(guò)在屏板基板上施加偏置溫度，可以進(jìn)一步增強(qiáng)熱固化機(jī)制，以便在基板組裝時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)稍低于熱固化溫度的環(huán)境溫度，但高于環(huán)境溫度也可。一般說(shuō)，利用組裝期間其上放置基板的加熱臺(tái)，可以使用50-70℃的環(huán)境溫度。
或者，基板可以預(yù)熱到上述的偏置溫度，然后放到也保該偏置溫度的組裝臺(tái)上。
為了實(shí)現(xiàn)漫散射，必須改變平面表面，防止反射波保持它們的相位關(guān)系。一般說(shuō)，這可以通過(guò)表面粗糙化實(shí)現(xiàn)，以便存在限定反射表面的峰和谷或“微?！?。微粒的平均垂直和水平間隔優(yōu)先為UV輻射波長(zhǎng)(350nm范圍)的幾分之一。
圖2示出了使用濾色板11設(shè)置于其中的真空淀積室40的方法。板11被光刻掩蔽，以便僅僅其包括黑底17的外圍12接收將相當(dāng)粗糙以便產(chǎn)生漫反射的蒸發(fā)層。一般說(shuō)，黑底上的蒸發(fā)劑可以是MgO(氧化鎂)或Ni/TiO2，或者是其它可能的元素和化合物。
圖3示出了通過(guò)生長(zhǎng)相對(duì)于基板平面按一定方向柱狀生長(zhǎng)的反射膜，利用黑底17產(chǎn)生漫反射的另一種方法。通過(guò)使用相對(duì)于基板法線大于零度的角度“a”的蒸發(fā)劑束42，可以實(shí)現(xiàn)這種生長(zhǎng)。對(duì)于包括SiO2、Mo、Ti和其它化合物及具有較高努普硬度數(shù)的難熔金屬等許多物質(zhì)來(lái)說(shuō)，都存在這種傾斜生長(zhǎng)。例如，以30-60度之間的角“a”蒸發(fā)的幾百埃厚的Mo可以使大部分反射從基板法線偏轉(zhuǎn)到掩蔽區(qū)，如圖所示。
開(kāi)始時(shí)具有光滑或鏡面反射表面，然后利用離子或粒子束使之粗糙化，也可以得到漫反射器。圖4示出了這種方法。在合適加速電壓下，氬平衡離子束44可以引起沿外圍12預(yù)定膜的隨機(jī)濺射。另外，較好是通過(guò)掩蔽防止濺射的粒子在濾色器上著陸和再形成淀積物。
通過(guò)對(duì)光刻掩蔽的區(qū)域進(jìn)行噴砂，也可以形成類似粗糙的表面，如圖5所示。這里掩蔽還可以避免除想要的區(qū)域即接近密封劑的外圍區(qū)域之外的區(qū)域被腐蝕。
可以使用兩種其它方法提供入射束漫射，不包括物理改變?yōu)V色器。圖6示出了一種方法，其中薄玻璃片50設(shè)置于要密封的區(qū)域上。玻璃片50具有制備成漫反射器的上表面52，而其下表面54保持光滑?？梢允褂美缢蚧钏ㄖ嗟锐詈蟿?未示出)，將玻璃板50冷鍛或固定到上板6上。
耦合劑防止了薄玻璃-上板界面處的光反射。盡管是優(yōu)選的，但如果可以允許一些散射，則不必使用耦合劑。用于固化環(huán)氧的UV光現(xiàn)在被玻璃板50的上表面52漫射，并可以在玻璃板-基板界面處通過(guò)TFT基板沒(méi)有反射地透射(由于耦合劑材料)。由于這種光現(xiàn)在是漫射的，所以它將通過(guò)漫射和反射作用散射到被金屬掩蔽的區(qū)域中。
圖7示出了由透鏡62聚焦以便在焦點(diǎn)64后發(fā)散的UV光束60。發(fā)散有效地將束傳播到與垂直于板表面進(jìn)入的平行束屏蔽的區(qū)域。所以，使用合適透鏡系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)束傳播，從而被金屬掩蔽的密封劑區(qū)可以通過(guò)漫射和反射作用接收輻射。
圖8示出了使用雙密封劑70將要結(jié)合的基板設(shè)置于加熱過(guò)的組裝臺(tái)72上的實(shí)施例。施加的熱產(chǎn)生偏置溫度，與入射的光束74一起作用使密封劑固化。圖8的系統(tǒng)使用了上述漫射機(jī)制之一，以確保UV束入射到密封劑上。優(yōu)選偏置溫度在大約50-約70℃的范圍，或如果情況允許，偏置溫度在約20℃-約30℃，低于密封劑的固化溫度。
應(yīng)理解，上述介紹僅是對(duì)本發(fā)明的例示。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出各種替換和改進(jìn)。因此，本發(fā)明將包括落在所附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的所有這種替換、改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合第一基板和第二基板的方法，所說(shuō)第一基板對(duì)光輻射是透明的，其上包括不透明的金屬結(jié)構(gòu)，可固化密封劑設(shè)在所說(shuō)第一基板和所說(shuō)第二基板之間，所說(shuō)密封劑的某些部分由于所說(shuō)金屬結(jié)構(gòu)而與所說(shuō)光輻射局部屏蔽，所說(shuō)方法包括以下步驟a)將所說(shuō)光輻射引導(dǎo)到朝向所說(shuō)密封劑的路徑上；及b)在所說(shuō)路徑中定位光漫射元件，使所說(shuō)光輻射漫射，從而漫射的某些所說(shuō)光輻射入射到和反射到被金屬結(jié)構(gòu)掩蔽的所說(shuō)密封劑上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)光漫射元件包括所說(shuō)第二基板上的粗糙涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所說(shuō)粗糙涂層包括氧化鉻/鉻層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所說(shuō)粗糙涂層包括其上淀積有顆粒的金屬化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)光漫射元件包括上面具有毛面涂層的板，所說(shuō)定位步驟將所說(shuō)板設(shè)置于所說(shuō)第一基板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中流體耦合介質(zhì)設(shè)置于所說(shuō)板和所說(shuō)第一基板之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)光漫射元件包括設(shè)置于所說(shuō)光能源和所說(shuō)第一基板間的透鏡裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)光輻射在紫外范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所說(shuō)光輻射入射到所說(shuō)金屬結(jié)構(gòu)上時(shí)，控制所說(shuō)引導(dǎo)步驟，使所說(shuō)光輻射掃過(guò)存在所說(shuō)密封劑的區(qū)域，并增強(qiáng)所說(shuō)光輻射的能量，以便對(duì)其加熱從而幫助固化所說(shuō)密封劑。
10.一種結(jié)合第一基板與第二基板形成顯示屏板的方法，所說(shuō)第一基板對(duì)光輻射是透明的，并且其上包括不透明的金屬結(jié)構(gòu)，所說(shuō)第一基板和所說(shuō)第二基板間設(shè)有雙可固化密封劑，所說(shuō)密封劑的某些部分由于所說(shuō)金屬結(jié)構(gòu)而與所說(shuō)光輻射局部屏蔽，所說(shuō)雙可固化密封劑在熱和光輻射的作用下可固化，所說(shuō)方法包括以下步驟a)預(yù)熱所說(shuō)第一基板和第二基板到偏置溫度；b)將所說(shuō)光輻射引導(dǎo)到朝向所說(shuō)密封劑的路徑上；及c)將到所說(shuō)路徑中定位光漫射元件，使所說(shuō)光輻射漫射，從而漫射的某些所說(shuō)光輻射和反射的某些所說(shuō)光輻射入射到被金屬結(jié)構(gòu)掩蔽的所說(shuō)密封劑上，從而所說(shuō)偏置溫度和所說(shuō)光輻射一起使所說(shuō)雙固化密封劑固化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所說(shuō)光漫射元件包括所說(shuō)第二基板上的粗糙涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所說(shuō)粗糙涂層包括氧化鉻/鉻層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所說(shuō)粗糙涂層包括其上淀積有顆粒的金屬化層。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所說(shuō)光漫射元件包括上面具有毛面涂層的板，所說(shuō)定位步驟將所說(shuō)板設(shè)置于所說(shuō)第一基板上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中流體耦合介質(zhì)設(shè)置于所說(shuō)板和所說(shuō)第一基板之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所說(shuō)光漫射元件包括設(shè)置于所說(shuō)光能源和所說(shuō)第一基板間的透鏡裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中偏置溫度在約50℃-約70℃的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中偏置溫度低于所說(shuō)密封劑的固化溫度，約為20℃-約30℃。
19.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所說(shuō)光輻射在紫外范圍。
全文摘要
本發(fā)明是一種固化用于將兩基板固定在一起的密封劑的方法。密封劑需要加熱或UV光子固化。為克服由金屬圖形引起的掩蔽,將UV光引導(dǎo)到朝向密封劑的路徑上,光漫射元件定位于光路徑中。漫射元件引起光輻射漫射,從而使某些漫射光輻射避開(kāi)金屬結(jié)構(gòu),入射到密封劑上。如果密封劑是雙固化型,則可通過(guò)加熱幫助其固化。
文檔編號(hào)B29C35/08GK1302052SQ0013163
公開(kāi)日2001年7月4日 申請(qǐng)日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月22日
發(fā)明者羅伯特·范古特佛德, 詹姆斯·H·格勞尼 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司