CN1658026A - 反射式液晶显示装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置及其制作方法，尤指一种反射式液晶显示装置及其制作方法，其主要是于一基板上的复数个预设位置各开设一凹口，于各凹口中填以导电物质形成一导电栓，再于该基板上形成一至少包含有一液晶层及复数个像素电极的光学模块，并使各像素电极与对应的导电栓连接，之后再对该基板的下表面进行蚀刻，使各导电栓的一端于基板的下表面形成一接脚，以利于与至少一由半导体工艺制作的控制模块结合，可使光学模块与控制模块分离制作，提高产品效能、生产合格率及可靠度，并降低生产成本。

Description

反射式液晶显示装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种反射式液晶显示装置及其制作方法，特别是一种***整合型反射式液晶显示装置(System Integrated Reflectivetype Liquid Crystal Display；SIRLCD)及其制作方法，其主要是在一基板上的复数个预设位置各设置一导电栓，借以形成一接口模块，可在该基板上以成熟的液晶工艺制作光学模块，另以成熟的半导体工艺制作控制模块，而后加以结合，可提高产品合格率及降低生产成本。

背景技术

近年来，由于光电产业与半导体工艺技术的高度发展以及人们对各项产品求新求变的不断努力，使得投影机业者发展出将显示用的液晶光学模块与其控制用的半导体集成电路等整合在一起，产生了具有高分辨率的单晶硅液晶显示面板(Liquid Crystal OnSilicon；LCOS)。

以往，公知的LCOS的构造如图1所示，其首先在一半导体基板10上，利用半导体集成电路工艺方法制作如晶体管及电容等控制电路的组件。其中该晶体管包含有漏极18及一源极20，并在一栅极氧化层14上生成有一栅电极16，各电路组件间则设有隔离层13加以区隔。该电容组件可在该隔离层13上形成一底电极22，并在该底电极22上形成一介电层19，再在介电层19上形成一上电极17。电路组件完成后，可在包含有各组件的基板上以二氧化硅形成一绝缘层21加以保护，同时亦具有绝缘与隔离的作用。

绝缘层21形成后，再分别在漏极18、源极20及电容的上电极17等位置进行蚀刻以形成开口，然后在各开口中填入如钛、氮化钛、钨及铝等导电物质，分别连接漏极18、源极20及上电极17而形成导电栓(plug)45、55及25。在绝缘层21的表面上以金属形成规划的导电路线，其中金属线64透过导电栓45连接接漏极18，金属线63则透过导电栓55与25分别连接源极20与电容的上电极17。

形成一绝缘层23覆盖于各金属线上，再在绝缘层23的表面设置一以钛、氮化钛或钨等所形成的光遮蔽层77，借以遮蔽或吸收漫射光，防止漫射光碰撞晶体管及电容组件而使电路受到干扰。在光遮蔽层71的表面覆盖一二氧化硅绝缘层71后，再在绝缘层71表面的预设位置设置像素电极(pixel electrode)79，而各像素电极79则利用一导电栓35与对应的金属线63做电性连接。

像素电极79上可形成一保护层36，除保护像素电极之外，尚可加强光反射的效果。在该保护层36上则可设置一液晶模块，包含有液晶定向膜33与37，及至少一液晶层30夹设于其中。该定位膜37上设有一透明电极38，而透明电极38上则覆盖有一透明基板40，借以保护该液晶模块。

然而，上述公知的LCOS的构造及其制作方法，若仅在像素电极79上加一保护层36，容易在像素电极与像素电极之间形成凹陷，设于保护层36上的液晶定向膜33也会因为不够平整而影响到液晶的定位效果。部份业者会在像素电极与像素电极之间填入绝缘体做为缝隙充填73，之后再以化学机械磨光(Chemical Mechanical Polishing；CMP)技术使其表面平坦化。但利用CMP技术容易在晶圆片的中央及边缘部份使像素电极形成碟形凹陷区域，无法达到光学要求的平坦度，而使液晶的显示效果大打折扣。

另外，由于集成电路中包含各种不同材质，如单晶硅基板、氧化硅绝缘层、以及导体或电极的金属层等等，在半导体已臻成熟的工艺技术下，虽经历各程序不同的温度变化，仍可确保其组件的电性表现符合要求。但因为各材质的热膨胀系数不同，以及各部位的张力变化，将使从芯片上切割下来的芯片产生扭曲或变形，不仅会影响到其表面的光学平坦度，严重时，尚可能破坏液晶层的间隙均匀度，甚至使之产生龟裂而损坏。

发明内容

因此，如何针对上述公知构造及其制作方法的缺点，以及使用时所发生的问题提出一种新颖的解决方案，设计出一种简单有效的构造改良，不仅可简化工艺确保生产合格率及产品的可靠度，且可大幅降低成本，此种***整合型反射式液晶显示装置的构造改良及其制作方法，以解决上述的问题。

本发明的主要目的，在于提供一种反射式液晶显示装置，其主要是在液晶显示的光学模块与控制电路的控制模块间增设一接口模块，使光学模块与控制模块可分别制作而利用接口模块加以结合，借以提高生产合格率及产品可靠度。

本发明的次要目的，在于提供一种反射式液晶显示装置，可在不同控制模块之间设置接口模块，可结合多个控制模块而提供多样性的功能。

本发明的又一目的，在于提供一种反射式液晶显示装置的制作方法，其主要是在一基板上设置复数个导电栓，在设有导电栓的基板上形成其光学模块后，再蚀刻该基板形成具接脚的接口模块，而可与控制模块结合。

本发明的又一目的，在于提供一种反射式液晶显示装置的制作方法，其控制模块是以半导体工艺制作，并在其表面设有导电接点，以利于与接口模块结合。

本发明的又一目的，在于提供一种反射式液晶显示装置的制作方法，其控制模块亦可在设有导电栓的基板上形成，可在该基板上形成接口模块而连接其它控制模块。

附图说明

图1是公知LCOS组件的局部截面图；

图2A至图2F是本发明一较佳实施例光学模块及接口模块制作时的各步骤截面图；

图3是本发明另一实施例光学模块及接口模块的截面图；

图4是本发明控制模块一较佳实施例的截面图；

图5是本发明控制模块另一实施例的截面图；

图6是本发明的组合截面示意图；

图7是本发明多重控制模块的截面示意图。

10    半导体基板                   13    隔离层

14    栅极氧化层                   16    栅电极

17    上电极                       18    漏极

19    介电层            20    源极

21    绝缘层            22    底电极

23    绝缘层            25    导电栓

30    液晶层            33    定向膜

35    导电栓            36    保护层

37    定向膜            38    透明电极

40    透明基板          45    导电栓

55    导电栓            63    金属线

64    金属线            71    绝缘层

73    缝隙充填          77    光遮蔽层

78    金属垫            79    像素电极

100   基板              101   凹口

102   绝缘层            103   绝缘层

105   基板上表面        106   基板下表面

109   导电栓            110   接脚

133   定向膜            135   平坦反射层

136   滤光器            137   定向膜

138   透明电极          140   透明基板

145   导电接合物        151   绝缘层

153   保护层            179   像素电极

200   基板              202   绝缘层

205   基板上表面        209   导电栓

210   接脚              220   半导体组件

245   导电接合物        250   接合层

251  绝缘层         253  保护层

279  金属垫

具体实施方式

为使本发明的特征、结构、方法及所达成的功效有进一步的了解与认识，现以较佳的实施图例及配合详细说明。

首先，请参阅图2A至图2F，分别是本发明一较佳实施例光学模块及接口模块制作时的各步骤截面图。如图所示，其主要是在一基板100的上表面105以蚀刻的方式在预定的位置形成复数个凹口101，如图2A。在各凹口101的表面分别形成一二氧化硅(SiO2)的绝缘层102，尚可在该绝缘层102的表面形成一氮化硅(Si3N4)的绝缘层103，以确保其绝缘效果，如图2B。之后，则在各凹口101中填入导电物质以形成导电栓109，如图2C所示。其中，该导电栓109可以钛、氮化钛(TiN)、钨、铝、铜、金、银、其它导电物质及其组合式的其中之一制作。

在导电栓109形成后，则可在该包含有导电栓109的基板100上形成一光学模块。该光学模块包含有复数个像素电极179、定向膜(alignment layer)133与137、一透明电极(transparent electrode)138、一透明基板140及一夹设于定向膜133与137间的液晶层130。

其中，该像素电极179形成于基板100表面对应于导电栓109的位置，具有良好的反射能力，如图2D。然后，可先在该包含有像素电极179的基板100上形成光学强化层(lightenhancement layer)135，借以使其表面平坦化，并加强像素电极179的反射效果，再将光学模块的其它构造依次形成，如图2E。

整个光学模块完成后，再对基板100的下表面106进行化学机械磨光(CMP)及蚀刻，使各导电栓109的一端露出基板下表面106形成接脚110，如图2F所示。

上述图2D至图2E的各步骤是可由公知的液晶显示面板工艺完成，其成熟的工艺技术可确保本发明光学模块的品质及合格率。而图2A至图2C与图2F的各步骤则形成本发明的接口模块，可利用该接口模块而将光学模块结合于各式控制模块上。

其次，请参阅图3，是本发明另一实施例光学模块及接口模块的截面图。其主要构造与图2F所示的实施例相同，而在像素电极179或光学强化层135与定位膜133之间增设复数组单色或多色的滤光器(color filter)，可使液晶面板成为单色、多色或全色系的显示器。

再者，请参阅图4，是本发明控制模块一较佳实施例的截面图。本发明的控制模块可以公知的半导体工艺技术制作，而其集成电路的设计亦只需将公知的控制电路做些微改变即可。其主要是在公知控制电路中设置像素电极(如图1的79)的位置各设一金属垫78做为导电接点，透过导电栓35而与控制电路连接。

金属垫78上可覆盖有一二氧化硅绝缘层151及一氮化硅保护层153，再以蚀刻的方式在各金属垫78的位置形成开口，然后在各开口处填入导电接合物145，即可完成控制模块的制作。其中，该导电接合物145可选择为钛、氮化钛、焊料、铜、汞、汞齐、铝、银胶、其它导电物质及其组合式的其中之一，以利于其与接口模块的结合。

另外，控制模块的构造尚可做部份简化，例如不使用金属垫而使导电接合物145直接连接导电栓35，如图5所示。甚至，可省去光遮蔽层77及导电栓35等构造，将导电接合物145直接连接金属导线层的金属线63，使控制模块的构造大为简化。

请参阅图6，是本发明的组合截面示意图。如图所示，本发明的光学模块可通过接口模块的接脚110与控制模块的导电接合物145结合，使像素电极179与控制电路的金属线63成为一完整的反射式液晶显示装置。又在基板100与控制模块之间尚可设有一接合层(未显示)，借以加强模块间的结合力。

最后，请参阅图7，是本发明多重控制模块的截面示意图。如图所示，其主要是先形成一如图2C所示构造的基板200，在该基板200中设有复数个以绝缘层202加有分隔的导电栓209，之后，再在该基板的上表面205形成其预先设计的集成电路220。而集成电路200上端的预设位置设有复数个金属垫279，可供集成电路220与外部组件连接之用。在该集成电路200与金属垫279上覆盖一绝缘层251及一保护层253，并在对应于各金属垫279的位置蚀刻形成一开口，在开口中填入导电接合物245，如钛、氮化钛、焊料、铜、汞、汞齐、铝、银胶及其它导电物质等。最后，再对基板200的底部进行化学机械磨光及蚀刻，使导电栓209的一端在基板200的底部形成接脚210，即可完成本发明多重控制模块的构造。当然，该多重控制模块的上表面尚可设有一接合层250，可在模块结合时提供更稳固的接合效果。

利用多重控制模块的接脚210与其它不同功能的控制模块结合，则可提供反射式液晶显示装置更强大而多样化的功能，形成一***整合的态样。

由于目前半导体工艺技术与液晶面板的制作技术都已经非常成熟，但公知的LCOS的制作，是直接以半导体工艺技术将控制模块与光学模块结合而生成，以至于其生产合格率及显示效果并未尽如人意。通过本发明的构造改良及制作方法，可使光学模块与控制模块分别制作再加以结合，甚至可将反射式液晶显示装置提升到***整合型显示器态样，充分利用业界既有的技术，不仅可提高生产合格率增加产品效能，且可简化工艺降低成本，实为业者及广大消费者的一大福音。

综上所述，当知本发明是有关于一种反射式液晶显示装置及其制作方法，尤指一种***整合型反射式液晶显示装置及其制作方法，其主要是于一基板上的复数个预设位置各设置一导电栓，借以形成一接口模块，可在该基板上以成熟的液晶工艺制作光学模块，另以成熟的半导体工艺制作控制模块，而后加以结合，可提高产品合格率及降低生产成本。故本发明实为一富有新颖性、创造性，及可供产业利用功效，应符合专利申请要件，依法提请发明专利申请。

但以上所述，仅是本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的范围内。

Claims (28)

1.一种反射式液晶显示装置，其主要构造包含有：

一光学模块，至少包含有一液晶层及复数个像素电极，借以显示图形；

一控制模块，包含有复数个控制电路组件；

一接口模块，借以连接该光学模块与该控制模块，可使光学模块与控制模块的制作分离而提高生产合格率及可靠度。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：该接口模块的构造包含有一基板，并在该基板的复数个预设位置各设有一导电栓，使该导电栓的一端连接光学模块的像素电极，而其另一端则穿出该基板形成一接脚。

3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：该等导电栓各以一绝缘层与该基板绝缘隔离。

4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：该绝缘层为一二氧化硅层。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：该绝缘层尚可包含有一氮化硅层。

6.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：该导电栓可选择以钛、氮化钛、钨、铝、铜、金、银、其它导电物质及其组合式的其中之一制作。

7.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：该控制模块中的各控制电路组件以半导体工艺整合于一芯片中，并于该芯片的一面形成对应接口模块接脚的复数个导电接点，可供接口模块连接。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于：该等导电接点各可为一金属垫。

9.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：该等金属垫的表面尚可覆盖有一绝缘层，而于该绝缘层对应于各金属垫的位置各设有一开口，以供接口模块的接脚***连接金属垫。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：各开口处尚可设有一导电接合物。

11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于：该导电接合物可选择为钛、氮化钛、焊料、铜、汞、汞齐、铝、银胶、其它导电物质及其组合式的其中之一。

12.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：该绝缘层可为一二氧化硅层。

13.如权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于：该绝缘层尚可包含有一氮化硅层。

14.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：该接口模块与控制模块间尚可设有一接合层，以加强其结合力。

15.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：该控制模块尚可包含有一第二接口模块，可利用该第二接口模块与其它控制模块结合。

16.一种反射式液晶显示装置的制作方法，其主要包含有下列步骤：

提供一基板；

于该基板的复数个预设位置各形成一凹口；

于各凹口中以导电物质形成一导电栓；

于该包含有导电栓的基板的上表面形成一至少包含有一液晶层及复数个像素电极的光学模块，其中各像素电极连接于对应导电栓的一端；

对该基板的下表面进行蚀刻，使各导电栓的另一端于基板的下表面形成一接脚；

提供一以半导体工艺制作的控制模块，该控制模块的一面于对应各接脚的置各设有一导电接点；

将该包含有光学模块的基板与该控制模块接合，并使各接脚与各对应的导电接点相连接。

17.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于：该导电栓可选择以钛、氮化钛、钨、铝、铜、金、银、其它导电物质及其组合式的其中之一制作。

18.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于：该导电栓与基板间尚可设有一绝缘层。

19.如权利要求18所述的制作方法，其特征在于：该绝缘层可为一二氧化硅层。

20.如权利要求19所述的制作方法，其特征在于：该绝缘层尚可包含有一氮化硅层。

21.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于：该导电接点可为一金属垫。

22.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于：尚可包含有下列步骤：

于该控制模块设有导电接点的一面形成一保护层；

于该保护层对应于导电接点的位置形成一开口，以利于接脚***连接。

23.如权利要求22所述的制作方法，其特征在于：尚可于该开口设有一导电接合物。

24.如权利要求23所述的制作方法，其特征在于：该导电接合物可选择为钛、氮化钛、焊料、铜、汞、汞齐、铝、银胶、其它导电物质及其组合式的其中之一。

25.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于：尚可于该控制模块设有导电接点的一面形成一接合层，以加强控制模块与该基板的结合。

26.如权利要求16所述的制作方法，其特征在于：该控制模块的底部可形成复数个接脚。

27.如权利要求26所述的制作方法，其特征在于：尚可包含有下列步骤：

提供一以半导体工艺制作的第二控制模块，该第二控制模块的一面于对应控制模块各接脚的位置各设有一导电接点；

将该第二控制模块与该控制模块接合，并使各接脚与各对应的导电接点相连接。

28.如权利要求27所述的制作方法，其特征在于：该第二控制模块的上表面尚可形成有一接合层，以加强与控制模块的结合力。

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