CN110568674A - 一种lcos芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LCOS芯片，包括：硅基芯片；多个像素电极，多个所述像素电极间隔地设置于所述硅基芯片，多个所述像素电极和所述硅基芯片围合形成多个间隔槽；多个绝缘体，每一所述绝缘体设于每一所述间隔槽内，每一所述绝缘体的上表面与一所述间隔槽的侧壁围合形成凹陷区；及多个隔离件，每一所述隔离件填充每一所述凹陷区。本发明提出的LCOS芯片能解决经过化学机研磨和干法刻蚀后，电介质与像素电极之间存在凹陷区域的缺陷，以改善LCOS芯片的显示效果。

Description

一种LCOS芯片

技术领域

本发明涉及液晶显示设备技术领域，特别涉及一种LCOS芯片。

背景技术

LCOS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)芯片内的像素电极之间保持绝缘的方法是填充电介质。

现有LCOS像素电极为了保证平坦度和反射率需要进行化学机械研磨和干法刻蚀。由于像素电极为金属电极，金属电极和电介质的研磨率及刻蚀率不一致，在经历研磨过程和刻蚀过程后，像素电极之间的电介质位置会低于像素电极，使两个像素电极之间形成凹陷区域。这样的像素电极结构在与镀ITO(氧化钢锡)的玻璃封装形成液晶盒，并填充液晶后，该凹陷区域会存在液晶分子，在像素电极间不同灰阶电压的影响下，像素电极间隙液晶分子偏转程度不同，将影响最终不同灰阶电压的像素电极间的对比度，影响LCOS芯片的显示效果。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种显示设备，旨在解决经过化学机研磨和干法刻蚀后，电介质与像素电极之间存在凹陷区域的缺陷，改善LCOS芯片的显示效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种LCOS芯片，包括：

硅基芯片；

多个像素电极，多个所述像素电极间隔地设置于所述硅基芯片，多个所述像素电极和所述硅基芯片围合形成多个间隔槽；

多个绝缘体，每一所述绝缘体设于每一所述间隔槽内，每一所述绝缘体的上表面与一所述间隔槽的侧壁围合形成凹陷区；及

多个隔离件，每一隔离件填充每一凹陷区。

在本发明的一实施例中，所述隔离件包括填充部和支撑部，所述填充部填充所述凹陷区，所述支撑部设于所述填充部背向所述绝缘体的一侧。

在本发明的一实施例中，所述支撑部包括连接部和两个遮盖部；

所述连接部设于所述填充部背向所述绝缘体的一侧，所述连接部的相对两端分别抵接于所述间隔槽的两侧壁；

两个所述遮盖部分别凸设于所述连接部的相对两端，并与所述像素电极的上表面抵接。

在本发明的一实施例中，所述支撑部从靠近所述填充部的一端至远离所述填充部的一端的横截面积逐渐减小；

或，所述支撑部的截面形状为矩形。

在本发明的一实施例中，定义所述间隔槽的宽度为W1，定义所述支撑部的宽度为W2，W1＝W2；或，240nm≤W1≤260nm，260nm＜W2≤280nm。

在本发明的一实施例中，所述填充部和所述支撑部为一体成型结构；

且/或，定义所述支撑部的高度为H，W2≤H≤1.5·W2。

在本发明的一实施例中，所述绝缘体和所述隔离件的材质均为二氧化硅。

在本发明的一实施例中，所述LCOS芯片还包括设于所述绝缘体远离所述硅基芯片一侧的附着层，所述附着层背向所述绝缘体的一侧与所述隔离件连接。

在本发明的一实施例中，所述LCOS芯片还包括玻璃基板，所述玻璃基板与所述硅基芯片相对设置，并位于所述像素电极背向所述硅基芯片的一侧；

所述玻璃基板面向所述硅基芯片的一侧设有电极层。

在本发明的一实施例中，所述玻璃基板与所述硅基芯片围合形成容纳腔，所述容纳腔内填充有液晶。

本发明技术方案通过在硅基芯片上的多个像素电极之间的间隔槽内设置绝缘体，绝缘体与间隔槽的侧壁围合形成凹陷区，通过在凹陷区内设置隔离件，使隔离件完全填充该凹陷区，能够避免在硅基芯片、像素电极以及镀有ITO的玻璃封装成液晶盒，并填充液晶后，液晶部分存留在凹陷区内，影响LCOS芯片的显示效果的问题，以此改善LCOS芯片的显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明LCOS芯片局部的俯视结构示意图；

图2为本发明LCOS芯片一实施例中的部分侧视结构图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为本发明LCOS芯片另一实施例中的部分侧视结构图；

图5为本发明LCOS芯片的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	硅基芯片	421	连接部
2	像素电极	422	遮盖部
				3	绝缘体	5	间隔槽
31	凹陷区	6	附着层
				4	隔离件	7	玻璃基板
41	填充部	8	电极层
				42	支撑部

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。全文中出现的“和/刻”的含义为，包括三个并列的就案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种LCOS芯片，应用于显示装置或设备。

在本发明实施例中，参阅图2，并结合图1和图3所示，该LCOS芯片包括：硅基芯片1；多个像素电极2，多个像素电极2间隔地设置于硅基芯片1，多个像素电极2和硅基芯片1围合形成多个间隔槽5；多个绝缘体3，每一绝缘体3设于每一间隔槽5内，每一绝缘体3的上表面与一间隔槽5的侧壁围合形成凹陷区31；及多个隔离件4，每一隔离件4填充每一凹陷区31。

在本实施例中，LCOS芯片包括了硅基芯片1，在每一硅基芯片1上设置有多个相互独立的像素电极2，多个像素电极2可成矩阵式排列。

像素电极2指金属电极，其材质为金属，比如铝，其形状为立方体。像素电极2之间填充有电介质。因为LCOS芯片的制造过程中，需要经过化学机械研磨和干湿法刻蚀工艺，像素电极2和电介质因为材质不同，而导致它们的研磨率不同，以致于电介质经过化学机械研磨和干法刻蚀后，电介质被侵蚀形成一个凹陷结构，该凹陷结构在填充液晶的过程中，会累积液晶，液晶滞留在该凹陷结构内。当相邻的两个金属电极上的灰阶电压存在差异的时候，在凹陷结构处会存在电场，分布在凹陷结构内及其附近区域的液晶分子受电场作用会发生偏转，会影响相邻像素成像的对比度，最终影响LCOS芯片的显示效果。

绝缘体3的材质可以为二氧化硅等绝缘材质，其用于填充间隔槽5，在像素电极2之间起到绝缘和阻隔的作用，防止像素电极2之间的电泄漏和电干扰。

隔离件4的材质可以与绝缘体3的材质相同，比如为二氧化硅，隔离件4用于填充凹陷区31。隔离件4填充凹陷区31包括三种情形：其一，隔离件4刚好填满凹陷区31且没有凸出于凹陷区31开口的部分；其二，隔离件4不仅填满凹陷区31且部分凸出于凹陷区31的开口，但是不与周围的像素电极3抵接；其三，隔离件4刚不仅填满凹陷区31且部分凸出于凹陷区31的开口，隔离件4还与周围的像素电极3部分抵接。隔离件4可以通过在像素电极2和绝缘体3的表面沉积二氧化硅层后再涂布光刻胶材料，对光刻胶材料进行曝光、显影、烘烤等工艺处理，形成光刻图案，再通过干刻工艺将光刻胶上的光刻图案转印到二氧化硅层上，形成隔离件4。其中采用的干刻工艺方法可以为等离子体刻蚀方法，先将LCOS芯片晶圆放置在干法刻蚀机台内，机台抽真空后充入CF₄(四氟化碳)或其它该工艺中能使用的气体，通过射频电源将刻蚀气体激发为等离子体，通过等离子体的化学腐蚀及物理轰击作用刻蚀二氧化硅层，以在二氧化硅层上形成隔离件4。

本实施例方案通过在硅基芯片1上的多个像素电极2之间的间隔槽5内设置绝缘体3，绝缘体3与间隔槽5的侧壁围合形成凹陷区31，通过在凹陷区31内设置隔离件4，使隔离件4完全填充该凹陷区31，能够避免在硅基芯片1、像素电极2以及镀有ITO的玻璃封装成液晶盒，并填充液晶后，液晶部分存留在凹陷区31内，影响LCOS芯片的显示效果的问题，以此改善LCOS芯片的显示效果。

在本发明的一实施例中，隔离件4包括填充部41和支撑部42，填充部41填充凹陷区31，支撑部42设于填充部41背向绝缘体3的一侧。

在本实施例中，填充部41填充凹陷区31，填充部41可通过在通过在绝缘体3的表面沉积二氧化硅层后再涂布光刻胶材料，对光刻胶材料进行曝光、显影、烘烤等工艺处理，形成光刻图案，再通过干刻工艺将光刻胶上的光刻图案转印到二氧化硅层上形成。支撑部42凸出于间隔槽5的槽口设置，进一步保阻隔了液晶进入凹陷区31内，避免了液晶在凹陷区31和凹陷区31附近分布。

受实际加工工艺的影响，填充部41的表面可能不能与间隔槽5的槽口保证绝对齐平，填充部41的表面可能会低于间隔槽5的槽口，液晶可能会滞留填在充部41的表面。通过支撑部42的设置，能够很好地解决该问题，进一步保证液晶不会进入到凹陷区31内或者进入到填充部41的表面，有利于提升LCOS芯片的显示效果。

在本发明的一实施例中，参阅图3，并结合图1和图2所示，支撑部42包括连接部421和两个遮盖部422；连接部421设于填充部41背向绝缘体3的一侧，连接部421的相对两端分别抵接于间隔槽5的两侧壁；两个遮盖部422分别凸设于连接部421的相对两端，并与像素电极2的上表面抵接。

在本实施例中，连接部421设于填充部41背向绝缘体3的一侧，并凸出于间隔槽5的槽口设置，两个遮盖部422与像素电极2的上表面部分抵接。连接部421可通过在填充部41上表面沉积二氧化硅层后再涂布光刻胶材料，对光刻胶材料进行曝光、显影、烘烤等工艺处理，形成光刻图案，再通过干刻工艺将光刻胶上的光刻图案转印到二氧化硅层上形成。

相邻的两个像素电极2之间形成间隔槽5，两个遮盖部422分别与该两个相邻的像素电极2抵接，从而使填充部41、连接部421和两个遮盖部422配合完全遮盖像素电极2边缘的拐角部位。因为像素电极2边缘的拐角部位在像素电极2通电时，将存在尖端放电的现象，该拐角部位容易积荷，会影响像素电极2表面的电场分布，从而影响液晶分子的取向，进而影响最终显示画面的对比度。所以，通过填充部41、连接部421和两个遮盖部422配合遮盖像素电极2边缘的拐角部位后，能够避免像素电极2边缘的拐角部位积累电荷，进一步提升LCOS芯片的显示效果。

在本发明的一实施例中，如图4所示，定义遮盖部422的宽度为W，0nm＜W≤105nm。

在本实施例中，遮盖部422的宽度大于0nm且小于等于105nm，即遮盖部422遮挡像素电极2的宽度限制在105nm之内，从而保证遮盖部422不会过分遮盖像素电极2，保证像素正常表达。

在本发明的一实施例中，如图4所示，支撑部42从靠近填充部41的一端至远离填充部41的一端的横截面积逐渐减小；或，支撑部42的截面形状为矩形。

在本实施例中，支撑部42的形状为矩形时，支撑部42的成型较为简便。支撑部42从靠近填充部41的一端至远离填充部41的一端的横截面积逐渐减小时，能够尽可能地减少支撑部42对像素的显示造成遮挡，有利于提升LCOS芯片的显示效果。

在本发明的一实施例中，如图4所示，定义间隔槽5的宽度为W1，定义支撑部42的宽度为W2，W1＝W2，或，240nm≤W1≤260nm，260nm＜W2≤280nm。

在本实施例中，当间隔槽5的宽度与支撑部42的宽度相等时，支撑部42不会与像素电极3接触，不会对像素电极3造成遮盖，保证像素电极的正常显示和表达。当支撑部42的宽度大于间隔槽5的宽度时，一般地，支撑部42以遮盖与其相邻的像素电极2各100nm的宽度为宜，一方面保证支撑部42的制成不会有太高的工艺精确度要求，降低其制成难度；另一方面保证支撑部42不会过分遮盖像素电极2，保证像素电极2正常表达和显示。

在本发明的一实施例中，如图4所示，填充部41和支撑部42为一体成型结构；且/或，定义所述支撑部的高度为H，W2≤H≤1.5·W2。

在本实施例中，填充部41和支撑部42为一体成型结构时，填充部41和支撑部42能够通过在绝缘体3和像素电极2上同时沉积二氧化硅层后再涂布光刻胶材料，对光刻胶材料进行曝光、显影、烘烤等工艺处理，形成光刻图案，然后通过干刻工艺将光刻胶上的光刻图案转印到二氧化硅层上来形成。以此，一方面将强了隔离件4结构的整体性和稳定性，另一方面也节省了填充部41和支撑部42需要分别加工和成型的工序。

支撑部42的高度H大于等于1倍的W2并小于等于W2的1.5倍时，支撑部42不会影响硅基芯片1、像素电极2和镀有ITO的玻璃封装成液晶盒，同时也不会影响液晶在液晶盒内的排布，并且不会影响像素的最终表达。

在本发明的一实施例中，绝缘体3和隔离件4的材质均为二氧化硅。

在本实施例中，二氧化硅材质具有化学特性稳定、绝缘、造价便宜等特点，二氧化硅能够填充于间隔槽5内，并在像素电极2之间起到绝缘保护的作用。隔离件4的材质为光刻胶，隔离件4可通过在像素电极2和绝缘体3的表面涂布光刻胶材料后，经过曝光、显影、烘烤等工艺步骤形成，光刻胶材质的结构稳定，而且易于获取和制备，通过光刻工艺又能够准确成型为目标形状，便于快捷和高精度地制作隔离件4。

在本发明的一实施例中，参阅图3，并结合图2所示，LCOS芯片还包括设于绝缘体3远离硅基芯片1一侧的附着层6，附着层6背向绝缘体3的一侧与隔离件4连接。

在本实施例中，附着层6的材质为HMDS(六甲基二硅氮烷)，附着层6能够有效增加隔离剂在绝缘体3和像素电极2上的附着力，附着层6可以通过将HMDS涂覆于绝缘体3和像素电极2上，然后再在附着层6上沉积二氧化硅层后再涂布光刻胶材料，对光刻胶材料进行曝光、显影、烘烤等工艺处理，形成光刻图案，然后通过干刻工艺将光刻胶上的光刻图案转印到二氧化硅层上，形成隔离件4，最后通过清洗工艺将位于隔离件4两侧的HMDS清洗掉，留下的HMDS即成为隔离件4和绝缘件之间的附着层6。

在本发明的一实施例中，如图5所示，LCOS芯片还包括玻璃基板7，玻璃基板7与硅基芯片1相对设置，并位于像素电极2背向硅基芯片1的一侧；玻璃基板7面向硅基芯片1的一侧设有电极层8。

在本实施例中，电极层8可以通过在玻璃基板7上镀氧化钢锡形成，电极层8用于外接电压，以使玻璃基板7和硅基芯片1之间形成电压差。

在本发明的一实施例中，如图5所示，玻璃基板7与硅基芯片1围合形成容纳腔(图未示)，容纳腔内填充有液晶(图未示)。

在本实施例中，玻璃基板7和硅基芯片1围合形成可容纳液晶的容纳腔，在容纳腔内填充液晶后，通过给电极层8和硅基芯片1供电，即可在玻璃基板7和硅基芯片1之间形成电场，从而改变液晶分子的排布，实现LCOS芯片的图像显示。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种LCOS芯片，其特征在于，包括：

硅基芯片；

多个像素电极，多个所述像素电极间隔地设置于所述硅基芯片，多个所述像素电极和所述硅基芯片围合形成多个间隔槽；

多个绝缘体，每一所述绝缘体设于每一所述间隔槽内，每一所述绝缘体的上表面与一所述间隔槽的侧壁围合形成凹陷区；及

多个隔离件，每一隔离件填充每一凹陷区。

2.如权利要求1所述的LCOS芯片，其特征在于，所述隔离件包括填充部和支撑部，所述填充部填充所述凹陷区，所述支撑部设于所述填充部背向所述绝缘体的一侧。

3.如权利要求2所述的LCOS芯片，其特征在于，所述支撑部包括连接部和两个遮盖部；

所述连接部设于所述填充部背向所述绝缘体的一侧，所述连接部的相对两端分别抵接于所述间隔槽的两侧壁；

两个所述遮盖部分别凸设于所述连接部的相对两端，并与所述像素电极的上表面抵接。

4.如权利要求2所述的LCOS芯片，其特征在于，所述支撑部从靠近所述填充部的一端至远离所述填充部的一端的横截面积逐渐减小；

或，所述支撑部的截面形状为矩形。

5.如权利要求2所述的LCOS芯片，其特征在于，定义所述间隔槽的宽度为W1，定义所述支撑部的宽度为W2；

W1＝W2；或，240nm≤W1≤260nm，260nm＜W2≤280nm。

6.如权利要求5所述的LCOS芯片，其特征在于，所述填充部和所述支撑部为一体成型结构；

且/或，定义所述支撑部的高度为H，W2≤H≤1.5·W2。

7.如权利要求1至6中任一项所述的LCOS芯片，其特征在于，所述绝缘体和所述隔离件的材质均为二氧化硅。

8.如权利要求1至6中任一项所述的LCOS芯片，其特征在于，所述LCOS芯片还包括设于所述绝缘体远离所述硅基芯片一侧的附着层，所述附着层背向所述绝缘体的一侧与所述隔离件连接。

9.如权利要求1至6中任一项所述的LCOS芯片，其特征在于，所述LCOS芯片还包括玻璃基板，所述玻璃基板与所述硅基芯片相对设置，并位于所述像素电极背向所述硅基芯片的一侧；

所述玻璃基板面向所述硅基芯片的一侧设有电极层。

10.如权利要求9所述的LCOS芯片，其特征在于，所述玻璃基板与所述硅基芯片围合形成容纳腔，所述容纳腔内填充有液晶。