CN100535718C - 液晶面板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明披露一种液晶面板，包括一第一基板，其上具有一显示有源区域；一内间隔墙，设于该第一基板的该显示有源区域的周围；一外间隔墙，设于该第一基板上的该内间隔墙的一外侧，且与该内间隔墙之间形成一封胶沟槽，其中该内间隔墙与该外间隔墙的高度约略相等；一封胶，涂布于该封胶沟槽内；一第二基板，由该内间隔墙与该外间隔墙所支撑，并与该封胶接触，使该第一基板与该第二基板封合固接，其中该第一基板、该第二基板与该内间隔墙定义一腔室；以及一液晶层，利用滴入注入技术充填于该腔室中。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶(Liquid Crystal)面板结构，特别是涉及一种采用间隔墙(dual spacer wall)设计的硅基液晶(Liquid Crystal-on-Silicon，LCoS)显示面板结构及其制造方法，而具有较小单一芯片面积、可减少胶宽尺寸及液晶损失、无需预留液晶注入口(配合滴下注入技术)以及无需在硅基板上喷洒球状间隔体等诸多优点。
背景技术
硅基液晶微显示器是反射式硅基液晶投影机(reflective LCoS projector)与背投影电视(rear-projection television)的关键技术。LCoS微显示器最大的优点在于可大幅降低面板生产成本、体积小，并且具有高分辨率以及低功率。其与一般薄膜晶体管-液晶显示器(thin film transistor-liquid crystal display，TFT-LCD)不同的是，TFT-LCD上下两面皆是以玻璃作为基底(substrate)，但LCoS仅有上面采用玻璃，底下的基底则是以半导体材料硅为主，因此，LCoS工艺其实是结合LCD与半导体互补式金氧半导体(complementarymetal-oxide semiconductor，CMOS)工艺的技术。
请参考图1及图2，其中图1绘示的是现有硅基液晶显示面板10的上视图，图2则是图1中的硅基液晶显示面板10沿着切线I-I的剖面示意图。如图1及图2所示，现有硅基液晶显示面板10包括一硅背板12，其显示有源区域14内设置有多个呈阵列状排列的像素电极(图未示)、一玻璃前板16平行设置于硅背板12上方，一液晶层18填充于硅背板12与玻璃前板16之间。此外，在硅背板12与玻璃前板16之间另有多个球型间隔体22。其中，硅背板12包括多个利用半导体工艺制作的金氧半导体(MOS)元件，用来驱动各像素电极，而在硅背板12的较长边上，通常设有多个金属接合垫(bondingpad)122。
为了要得到稳定的显示质量，液晶层18的厚度，或称间隙(cell gap)，即透明导电基板与半导体基板间的间隔，必得要精准地控制在一固定值。而现有液晶显示面板装置的工艺，为了要维持间隙，通常会在上、下两基板间置入塑性珠(plastic bead)或玻璃珠作为球型间隔体22。因此，间隙大小就由球型间隔体的直径来决定。在现有工艺中，球型间隔体22以喷洒(spray)的方式均匀分散在硅背板12上，但若喷洒后呈现不均匀分布，在球型间隔体群聚之处，显示质量就会明显下降，且也可能导致基板的间隙大小不一致。此外，使用塑性珠或玻璃珠作为间隔体的方式，成本亦较高昂。
此外，现有硅基液晶显示面板10的作法为先在硅背板12的有源区域14周围涂上胶框20，其胶框宽度设计尺寸约为2000微米(μm)左右，形成胶框20时需预留液晶注入口(图未示)，该液晶注入口的宽度约为500微米左右，因此，现有硅基液晶显示面板10的面积较大。再者，现有硅基液晶显示面板10的作法在后续真空吸注液晶时，通常会流失掉部分的液晶，这些流失掉的液晶无法回收使用，此亦是面板成本不能降低的原因之一。且，在注入液晶之后，液晶有可能与接触到的胶框20反应，造成液晶的污染或变质。
由上可知，现有硅基液晶显示面板10的结构与作法皆未臻完善，而仍有进一步改善进步的空间，本发明的目的即在将LCoS显示器工艺进一步整合，有效提高产率，降低生产成本。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种硅基液晶显示面板的新颖结构以及制作方法，以解决上述现有技艺的问题。
根据本发明的优选实施例，本发明披露一种液晶面板，包括一第一基板，其上具有一显示有源区域；一内间隔墙，设于该第一基板的该显示有源区域的周围；一外间隔墙，设于该第一基板上的该内间隔墙的一外侧，且与该内间隔墙之间形成一封胶沟槽，其中该内间隔墙与该外间隔墙的高度约略相等；一封胶，涂布于该封胶沟槽内；一第二基板，由该内间隔墙与该外间隔墙所支撑，并与该封胶接触，使该第一基板与该第二基板封合固接，其中该第一基板、该第二基板与该内间隔墙定义一腔室；以及一液晶层，利用滴入注入技术充填于该腔室中。
本发明另一优选实施例则披露一种液晶面板的制造方法，其包括以下的步骤：
提供一第一基板，其上形成有一显示有源区域；
于该第一基板的表面上以化学气相沉积方法形成一介电层；
利用光刻以及蚀刻工艺，蚀除部分该介电层，暴露出该显示有源区域，并于该显示有源区域的周围形成高度相等的一内间隔墙以及一外间隔墙，且该内间隔墙与该外间隔墙之间为一封胶沟槽；
于该封胶沟槽内涂布一封胶；
进行一滴入注入(One-Drop-Fill)工艺，于该内间隔墙之内点入数滴液晶；
于该第一基板之上覆盖一第二基板，使该第二基板接触该封胶，且该第二基板通过该内间隔墙以及外间隔墙获得支撑；以及
固化(curing)该封胶。
为了进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而所附图式仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1绘示的是现有硅基液晶显示面板的上视图。
图2是图1中硅基液晶显示面板沿着切线I-I的剖面示意图。
图3绘示的是本发明优选实施例的硅基液晶显示面板上视图。
图4是图3中硅基液晶显示面板沿着切线II-II的剖面示意图。
图5至图9绘示的是本发明实施例硅基液晶面板的制作方法剖面示意图。
简单符号说明
10 硅基液晶显示面板 12 硅背板
14 显示有源区域 16 玻璃前板
18 液晶层 20 胶框
22 球型间隔体
122 金属接合垫
50 硅基液晶显示面板
52 硅背板 54 显示有源区域
56 玻璃前板 58 液晶层
62 内间隔壁
62a 上表面 64 外间隔壁
64a 上表面 66 沟槽
70 封胶 522 金属接合垫
112 介电层 114 光致抗蚀剂屏蔽图案
152 硅基板 154 显示有源区域
156 玻璃基板 158 液晶
160 双间隔墙 162 内间隔墙
164 外间隔墙 166 沟槽
170 封胶
具体实施方式
请参阅图3以及图4，其中图3绘示的是本发明优选实施例的硅基液晶显示面板50上视图，图4则是图3中本发明硅基液晶显示面板50沿着切线II-II的剖面示意图。本发明硅基液晶显示面板50包括一硅背板52，其显示有源区域(display active region)54内设置有多个呈阵列状排列的像素电极(图未示)、一玻璃前板56平行设置于硅背板52上方，一液晶层58填充于硅背板52与玻璃前板56之间。其中，硅背板52包括多个利用标准半导体工艺制作的金氧半导体(MOS)元件，用来驱动各像素电极。
本发明的主要技术特征在于硅背板52的有源区域54周围作双间隔墙(dual spacer wall)设计，其中内间隔墙(inner spacer wall)62与外间隔墙(outerspacer wall)64的高度约略相等，且内间隔墙62与外间隔墙64之间为一沟槽(groove)66，可用来容纳封胶70，并增加硅背板52与封胶70的接触面积。内间隔墙62与外间隔墙64分别具有一平坦的上表面62a与64a。此外，用来连结板内部集成电路与外部载板线路的多个金属接合垫522，则不再设置于硅背板52的较长边上，而改设置在在硅背板52的较短边上。
根据本发明，内间隔墙62与外间隔墙64在硅背板52的制造流程的最后再利用半导体工艺，如化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)工艺、化学机械研磨(chemical mechanical polish，CMP)工艺、光刻(lithography)以及蚀刻(etching)等技术，在显示有源区域54周围定义而成。根据本发明的优选实施例，内间隔墙62与外间隔墙64皆为二氧化硅(SiO2)等介电材料构成，但并不限于此。
本发明以内间隔墙62与外间隔墙64所组成的双间隔墙结构作为硅背板52与玻璃前板56之间的支撑，由于内间隔墙62与外间隔墙64以半导体工艺所制作而成的，因此其高度误差范围非常小，能精准地控制与定义硅背板52与玻璃前板56之间的间隙，因此，不需要再使用现有技艺中的塑性珠或玻璃珠作为间隔体，也可避免现有技艺中的间隔体不均匀分布，所导致在间隔体群聚处，显示质量明显下降现象，且基板的间隙大小也不会不一致。
且，本发明可节省下以塑性珠或玻璃珠作为间隔体的成本。而利用本发明双间隔墙结构的另一优点在于封胶70的宽度可以由原先的设计尺寸约为2000微米(μm)，缩小至约500微米左右，如此一来，即可以缩小单一面板的面积，而使得每一片硅晶片的面板产出数量增加。
请参考图5至图9，其绘示的是本发明实施例硅基液晶面板的制作方法剖面示意图。如图5所示，一硅基板152表面具有一显示有源区域154，其中，显示有源区域154内包括控制电路、与该控制电路相电连的多个电极以及金属反射镜(图未示)。其中该控制电路包括多个阵列式排列的晶体管，例如MOS晶体管，用来控制并驱动该多个电极。
在完成前述的显示有源区域154的制作之后，利用化学气相沉积工艺在硅基板152表面上沉积一层二氧化硅层112，并随后在二氧化硅层112上形成光致抗蚀剂屏蔽图案114，其定义出即将形成在二氧化硅层112中的双间隔墙的形状与位置。在沉积二氧化硅层112之前，硅基板152表面上可预先沉积一保护层或取向膜(图未示)。
如图6所示，接着利用一蚀刻工艺，以光致抗蚀剂屏蔽114作为蚀刻硬屏蔽，去除未被光致抗蚀剂屏蔽114覆盖的二氧化硅层112，直到暴露出硅基板152表面，如此即形成围绕在显示有源区域154周围的双间隔墙结构160，包括内间隔墙162与外间隔墙164。然后，再去除光致抗蚀剂屏蔽图案114。根据本发明的优选实施例，内间隔墙162与外间隔墙164皆为连续的长条型突起结构，环绕在显示有源区域154外围，而且无断口或切口。如此一来，可以通过内间隔墙162将封胶与液晶的接触面积减至最小，甚至完全阻隔，避免了液晶的污染或变质的可能。
且，如前所述，由于内间隔墙162与外间隔墙164以半导体工艺所制作而成的，因此其高度误差范围非常小，能精准地控制与定义硅基板152与玻璃前板之间的间隙。而内间隔墙162与外间隔墙164之间为一沟槽166，可用来容纳封胶，并增加硅背板110与封胶的接触面积。
随后，如图7所示，进行一滴下注入(one drop fill，ODF)工艺。所谓ODF工艺于灌晶过程中，先形成一内间隔墙162边框内的硅基底110上，滴入数滴液晶158，藉以取代现有技艺中以真空吸注(vacuum suction)方式进行液晶充填。滴下注入(ODF)工艺的优点在于可以节省液晶用量，而避免现有硅基液晶显示面板作法在后续真空吸注液晶时，流失掉的液晶无法回收使用的问题。
请参考图8，接着再于真空环境中或者低压下，于间隔墙162与外间隔墙164之间的沟槽166内涂布封胶170，其中封胶170的体积略大于沟槽166的体积。根据本发明优选实施例，封胶170可以采用光硬化封胶或者是热硬化封胶材料。
最后，将一玻璃前板156平行设置于硅背板152上方，并通过封胶170使玻璃前板156与硅基板152黏合在一起，如图9所示。接着，进行一固化(curing)工艺，以紫外光加以照射，或者以加热方式，使封胶170硬化。附带一提的是，本发明硅基液晶面板的制作在晶片尺寸等级(wafer scale)下进行，在晶片尚未切割之前即将液晶利用滴下注入(ODF)技术点在硅基板表面上，然后以封胶将玻璃前板与硅基板结合起来，然后才进行切割工艺，形成各个面板。
相较于先前技术中，每片八英寸晶片仅能产出约89个面板芯片，本发明采用双间隔墙设计，同时将接合垫设置于面板的较短边之后，可使每片八英寸晶片的产能明显提升(每片八英寸晶片仅能产出约150个面板芯片)，再加上利用滴下注入(ODF)工艺，更能节省许多制造成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (17)
1.一种液晶面板，包括：
第一基板，其上具有显示有源区域；
内间隔墙，设于该第一基板的该显示有源区域的周围；
外间隔墙，设于该第一基板上的该内间隔墙的外侧，且与该内间隔墙之间形成封胶沟槽，其中该内间隔墙与该外间隔墙的高度相等；
封胶，涂布于该封胶沟槽内；
第二基板，由该内间隔墙与该外间隔墙所支撑，并与该封胶接触，使该第一基板与该第二基板封合固接，其中该第一基板、该第二基板与该内间隔墙共同定义出腔室；以及
液晶层，充填于该腔室中，
其中，内间隔墙与外间隔墙皆为一体成形的连续结构而无断口或切口。
2.如权利要求1所述的液晶面板，其中该第一基板为硅基板，而该第二基板为玻璃基板。
3.如权利要求1所述的液晶面板，其中该第一基板与该第二基板之间并无设置任何的球型间隔体。
4.如权利要求1所述的液晶面板，其中该封胶为热硬化封胶。
5.如权利要求1所述的液晶面板，其中该封胶为光硬化封胶。
6.如权利要求1所述的液晶面板，其中该内间隔墙与该外间隔墙的高度即等于该第一基板与该第二基板的间隙。
7.一种液晶面板的制造方法，包括：
提供第一基板，其上形成有显示有源区域；
于该第一基板的表面上以化学气相沉积方法形成介电层；
利用光刻以及蚀刻工艺，蚀除部分该介电层，暴露出该显示有源区域，并于该显示有源区域的周围形成高度相等的内间隔墙以及外间隔墙，且该内间隔墙与该外间隔墙之间为封胶沟槽；
于该封胶沟槽内涂布封胶；
进行液晶填充工艺，于该内间隔墙之内填入液晶；
于该第一基板之上覆盖第二基板，使该第二基板接触该封胶，且该第二基板通过该内间隔墙以及外间隔墙获得支撑；以及
固化该封胶，
其中，内间隔墙与外间隔墙皆为一体成形的连续结构而无断口或切口。
8.如权利要求7所述的液晶面板的制造方法，其中该第一基板为硅基板，而该第二基板为玻璃基板。
9.如权利要求7所述的液晶面板的制造方法，其中该第一基板与该第二基板之间并无设置任何的球型间隔体。
10.如权利要求7所述的液晶面板的制造方法，其中该介电层包括有二氧化硅。
11.如权利要求7所述的液晶面板的制造方法，其中该封胶为热硬化封胶。
12.如权利要求7所述的液晶面板的制造方法，其中该封胶为光硬化封胶。
13.如权利要求7所述的液晶面板的制造方法，其中该内间隔墙与该外间隔墙的高度即等于该第一基板与该第二基板的间隙。
14.如权利要求7所述的液晶面板，其中该液晶填充工艺包括滴入注入工艺以及液晶真空吸注。
15.一种液晶面板，包括：
第一基板，其上具有显示有源区域；
至少一间隔墙，设于该第一基板的该显示有源区域的周围，该间隔墙具有上表面；
封胶，涂布于该间隔墙的该上表面；
第二基板，由该间隔墙所支撑，并与该封胶接触，使该第一基板与该第二基板封合固接，其中该第一基板、该第二基板与该间隔墙共同定义出腔室；以及
液晶层，充填于该腔室中，
其中，间隔墙皆为一体成形的连续结构而无断口或切口。
16.如权利要求15所述的液晶面板，其中该第一基板为硅基板，而该第二基板为玻璃基板。
17.如权利要求15所述的液晶面板，其中该第一基板与该第二基板之间并无设置任何的球型间隔体。
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