CN114077107A - 一种硅基液晶基板液晶封装结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硅基液晶基板液晶封装结构，属于硅基液晶基板制造技术领域，包括硅基CMOS基板、玻璃盖板，在硅基CMOS基板上涂布封闭的环形封框胶，在环形封框胶与像素区之间的区域制备环形挡墙，环形挡墙的高度低于环形封框胶的厚度，环形挡墙的宽度小于环形封框胶与像素区之间的间隔距离。本发明还提供一种硅基液晶基板液晶封装方法。本发明的硅基液晶基板液晶封装结构，设计环形挡墙用于阻断液晶快速扩散造成与未固化的环形封框胶提前接触，避免冲击问题，并且在环形封框胶充分光固化和热固化后液晶能顺利扩散到整个盒内，有效地改善了现有硅基液晶基板的制造方法存在的各种问题。
Description
技术领域
本发明涉及硅基液晶基板制造技术领域，涉及一种硅基液晶基板液晶封装结构及方法。
背景技术
硅基液晶背板也称LCOS(Liquid Crystal on Silicon)，一种新型的反射式液晶封装技术，制作方法是首先在硅衬底上制作CMOS集成电路背板，然后磨平镀上铝膜当作反射层，形成完整的硅基CMOS电路基板，最后将CMOS基板与含有透明电极的盖板玻璃基板贴合，灌入液晶封装而成。传统的LCD电路是在玻璃基板上进行制作，电路在玻璃基板上侧，且LCD通常用透射的结构，光源从LCD基板后方照射，电路金属线及各色阻膜层的遮挡导致LCD的光利用效率只有5％左右，分辨率(解析度)不易提高；而LCOS上的CMOS电路则是做在硅衬底上，CMOS电路上设计有反射效果的铝膜，光源从前方照射，再由同侧反射而出，这种反射式投射的结构，结合不同制作色阻，通过彩色光源同步时序上合成彩色的效果，大大地提升了LCOS(硅基液晶基板)的光利用效率，目前可以达到60％～85％以上。除此之外，硅基CMOS基板最大的特色在于下基板的材质是单晶硅，其拥有良好的电子移动率，而且单晶硅可形成较细的线路，因而较LCD更容易达到更高的分辨率(解析度)，以上优势使得硅基液晶的使用场景和物量更加具有前景。
常用的硅基液晶基板制造方法主要两种，一种是在整张8寸/12寸硅基COMS电路基板上涂布混有间隔球(Spacer)的封框胶(Sealant)，形成有缺口的环形封框胶(Sealant)，通常会在某一个短边(非Bonding电极侧)留有缺口，用于后续工艺灌注液晶，如图1所示，然后将盖板玻璃与硅基CMOS电路基板贴合到一块，封框胶(Sealant)光固化和热固化完成后再进行切割，切割完成后的单个Cell再单独进行真空灌注液晶，液晶灌注完成后往往还要进行挤压，将多余液晶挤出，最后进行灌晶口点胶，封住灌晶口。另一种是在整张8寸/12寸硅基COMS电路基板上涂布混有间隔球(Spacer)的封框胶(Sealant)，形成封闭的环形封框胶(Sealant)，接着采用ODF(One Drop Filling)工艺在整个Wafer上每个单独的Cell内滴下液晶，然后将盖板玻璃与硅基CMOS电路基板贴合到一块，贴合的过程中进行抽真空，排除盒内的空气的同时进行液晶扩散，如图2所示，完成上述工作后对封框胶(Sealant)进行光固化和热固化，固化完成后再进行切割。
但是，采用上述两种硅基液晶基板的制造方法均存在一定的问题和弊端。采用第一种方法，存在下述问题和弊端：①封框胶(Sealant)涂布过程中需要在每个Cell预留一个灌晶口，这种封框胶(Sealant)涂布工艺会造成始终端涂布不均，容易造成盒内污染、盒厚不均、信赖性不足等问题；②封框胶(Sealant)分段涂布会造成制程时间(Process time)增加，产能降低；③灌晶工艺容易造成过量、不足，导致盒厚不均，造成产品显示和光学指标不达标；④灌晶工艺的制程时间(Process time)较长，对整体产能影响较大；⑤灌晶后需要点胶，点胶的材料及工艺成熟度可能会造成污染，直接影响灌晶口的显示效果、光学指标以及信赖性。
采用第二种方法，较第一种方法的优势为：①封框胶(Sealant)涂覆工艺和液晶灌入工艺的制程时间(Process time)均有明显缩短，能够有效提升产能；②封框胶(Sealant)的连续涂覆能够减少涂覆不均问题，同时提升上下基板贴合的均一性；③ODF工艺较灌晶工艺更容易控制滴入盒内的液晶量质量，有效控制硅基液晶的Cell盒厚；④无需再单独点胶封灌晶口，减少了点胶工艺造成的二次污染。但仍然存在下述问题和弊端：①ODF工艺在滴注液晶时通常会滴在硅基液晶基板Cell的中心位置，距离周围涂布的封框胶(Sealant)保持一定的距离，但仍存在硅基液晶背板与上盖板玻璃贴合过程中抽真空时导致液晶与封框胶(Sealant)提前接触造成的污染或冲击穿刺问题，造成产品出现显示不良(Mura、漏光、漏晶等)或信赖性不良(PCT NG、Peel off NG等)；②随着硅基液晶基板尺寸的逐渐增大或液晶盒厚增大，液晶封装制造过程中问题出现液晶与未固化的封框胶提前接触或冲击的问题会更加严重。
上述两种硅基液晶基板的制造方法存在的问题均会限制硅基液晶基板液晶制造技术的发展，无论从产品质量、良率、成本等方面均会造成不好的影响，所以亟待改善。
发明内容
有鉴于此，本发明的是提供一种硅基液晶基板液晶封装结构及方法，解决现有硅基液晶基板的制造方法存在的液晶与未固化的封框胶提前接触或冲击穿刺的问题，改善封装质量。
为实现上述目的，本发明提供一种硅基液晶基板液晶封装结构，包括硅基CMOS基板、玻璃盖板，在所述硅基CMOS基板上涂布封闭的环形封框胶，在所述环形封框胶与像素区之间的区域制备环形挡墙，所述环形挡墙的高度低于所述环形封框胶的厚度，所述环形挡墙的宽度小于所述环形封框胶与像素区之间的间隔距离，采用ODF工艺滴下液晶后，所述硅基CMOS基板和玻璃盖板贴合时，所述环形挡墙用于阻断液晶快速扩散造成与未固化的所述环形封框胶提前接触，避免冲击问题。
进一步地，所述环形挡墙为封闭式环形挡墙，所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述环形挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.45～0.5μm。
进一步地，所述环形挡墙为断点结构式环形挡墙，断点的分布和断点处的宽度可设计，所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.45～0.5μm。
进一步地，所述环形挡墙为点画线结构式环形挡墙，所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.35～0.4μm。
进一步地，点画线结构式环形挡墙中，点为圆柱形，圆柱形底面直径为所述环形挡墙的宽度；或者，点为底面为正方形的长方体，正方形的边长为所述环形挡墙的宽度。
进一步地，所述环形挡墙为圆柱环形阵列式挡墙，或底面为正方形的长方体环形阵列式挡墙；所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.15～0.25μm。
进一步地，所述环形挡墙为圆柱环形阵列式挡墙，单元圆柱的底面直径为所述环形挡墙的宽度，两个单元圆柱之间的距离、单元圆柱的底面直径根据像素尺寸确定。
进一步地，所述环形挡墙为底面为正方形的长方体环形阵列式挡墙，单元长方体的正方形底面边长为所述环形挡墙的宽度，两个单元长方体之间的距离、单元长方体的正方形底面边长根据像素尺寸确定。
进一步地，所述环形挡墙的材质为光刻胶，或无机物材料；其中，所述无机物材料选自氮化硅或氧化硅。
本发明还提供一种上述的硅基液晶基板液晶封装结构的封装方法，包括以下步骤：
S1：根据所述环形封框胶的设计尺寸、涂布位置精度和线宽精度、所述环形封框胶与像素区之间的间隔距离，设计所述环形挡墙的结构及尺寸；
S2：选择所述环形挡墙的材质，根据材质选择确定制备工艺后，在所述硅基CMOS基板上制备所述环形挡墙；
S3：之后进入液晶封装工艺制程，包括配向膜涂布、环形封框胶涂布、ODF滴入液晶、所述硅基CMOS基板和玻璃盖板贴合，之后抽真空、固化处理，完成封装。
本发明的硅基液晶基板液晶封装结构及方法，在硅基CMOS基板上涂布封闭的环形封框胶，在环形封框胶与像素区之间的区域制备环形挡墙，环形挡墙的高度低于环形封框胶的厚度，环形挡墙的宽度小于所述环形封框胶与像素区之间的间隔距离，采用ODF工艺滴下液晶后，硅基CMOS基板和玻璃盖板贴合时，环形挡墙用于阻断液晶快速扩散造成与未固化的环形封框胶提前接触，避免冲击问题，并且在环形封框胶充分光固化和热固化后液晶能顺利扩散到整个盒内，有效地改善了现有硅基液晶基板的制造方法存在的各种问题。
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获得其它的附图。
图1为一现有硅基液晶基板的封装结构及其状态示意图；
图2为另一现有硅基液晶基板的封装结构及其状态示意图；
图3为本发明一实施例的硅基液晶基板液晶封装结构示意图及其液晶扩散效果图；
图4为本发明一实施例的硅基液晶基板液晶封装结构示意图及其液晶扩散效果图；
图5为本发明一实施例的硅基液晶基板液晶封装结构示意图及其液晶扩散效果图；
图6为本发明一实施例的硅基液晶基板液晶封装结构示意图及其液晶扩散效果图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种硅基液晶基板液晶封装结构，包括硅基CMOS基板、玻璃盖板，在所述硅基CMOS基板上涂布封闭的环形封框胶，在所述环形封框胶与像素区之间的区域制备环形挡墙，所述环形挡墙的高度低于所述环形封框胶的厚度，所述环形挡墙的宽度小于所述环形封框胶与像素区之间的间隔距离，采用ODF工艺滴下液晶后，所述硅基CMOS基板和玻璃盖板贴合时，所述环形挡墙用于阻断液晶快速扩散造成与未固化的所述环形封框胶提前接触，避免冲击问题。
在一实施例中，如图3所示，所述环形挡墙为封闭式环形挡墙，液晶在自由扩散或抽真空时扩散，将全部优先与封闭式环形挡墙接触或冲击，能够有效预防现有方案中存在的问题，所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述环形挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.45～0.5μm。
在一实施例中，如图4所示，所述环形挡墙为断点结构式环形挡墙，增加了液晶的扩散能力，断点的分布和断点处的宽度可设计，所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.45～0.5μm。
在一实施例中，如图5所示，所述环形挡墙为点画线结构式环形挡墙，进一步增加液晶的扩散能力，但又不会大幅降低抗液晶的冲击能力，所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.35～0.4μm。
其中，点画线结构式环形挡墙中，点为圆柱形，圆柱形底面直径为所述环形挡墙的宽度；或者，点为底面为正方形的长方体，正方形的边长为所述环形挡墙的宽度。
在一实施例中，如图6所示，所述环形挡墙为圆柱环形阵列式挡墙，或底面为正方形的长方体环形阵列式挡墙；所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.15～0.25μm。采用上述环形阵列式挡墙时，液晶的扩散能力和抗液晶的冲击能力均比较优秀。
其中，所述环形挡墙为圆柱环形阵列式挡墙，单元圆柱的底面直径为所述环形挡墙的宽度，两个单元圆柱之间的距离、单元圆柱的底面直径根据像素尺寸确定，例如以分辨率为2K*2K，像元大小为8μm的硅基液晶基板为例，可以设计两个单元圆柱之间的距离和单元圆柱的底面直径保持一致，参考值2个像素尺寸左右；当分辨率很高，或像元很小时，可以参考上述设计进行调整。
所述环形挡墙为底面为正方形的长方体环形阵列式挡墙，单元长方体的正方形底面边长为所述环形挡墙的宽度，两个单元长方体之间的距离、单元长方体的正方形底面边长根据像素尺寸确定。
所述环形挡墙的材质可以选择为光刻胶，或无机物材料；其中，所述无机物材料选自氮化硅或氧化硅等。当环形挡墙的材质选择为光刻胶时，经涂覆/曝光/刻蚀后形成。当环形挡墙的材质选择为无机物材料时，经沉积(溅射)/涂胶/曝光/剥离/干刻后形成。由于光刻胶和无机物材质制作的环形挡墙的弹性恢复力不同，选择材料时应注意δd的差异，上述δd的参考值均为光刻胶材质的环形挡墙。
对于环形挡墙的结构设计，主要结合硅基液晶基板周边尺寸、环形封框胶宽度、像素区距离环形封框胶的距离、Spacer(封框胶内的粒子)材质、硅基液晶产品的盒厚(CellGap)设计、遮光罩(掩膜板)的制作能力综合进行评价筛选，最终选择最合适、成本最低的方案。
本发明还提供一种上述的硅基液晶基板液晶封装结构的封装方法，包括以下步骤：
S1：根据所述环形封框胶的设计尺寸、涂布位置精度和线宽精度、所述环形封框胶与像素区之间的间隔距离，设计所述环形挡墙的结构及尺寸；
S2：选择所述环形挡墙的材质，根据材质选择确定制备工艺后，在所述硅基CMOS基板上制备所述环形挡墙；
S3：之后进入液晶封装工艺制程，包括配向膜涂布、环形封框胶涂布、ODF滴入液晶、所述硅基CMOS基板和玻璃盖板贴合，之后抽真空、固化处理，完成封装。
本发明的硅基液晶基板液晶封装结构及方法，在硅基CMOS基板上涂布封闭的环形封框胶，在环形封框胶与像素区之间的区域制备环形挡墙，环形挡墙的高度低于环形封框胶的厚度，环形挡墙的宽度小于所述环形封框胶与像素区之间的间隔距离，采用ODF工艺滴下液晶后，硅基CMOS基板和玻璃盖板贴合时，环形挡墙用于阻断液晶快速扩散造成与未固化的环形封框胶提前接触，避免冲击问题，并且在环形封框胶充分光固化和热固化后液晶能顺利扩散到整个盒内，有效地改善了现有硅基液晶基板的制造方法存在的各种问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硅基液晶基板液晶封装结构，其特征在于，包括硅基CMOS基板、玻璃盖板，在所述硅基CMOS基板上涂布封闭的环形封框胶，在所述环形封框胶与像素区之间的区域制备环形挡墙，所述环形挡墙的高度低于所述环形封框胶的厚度，所述环形挡墙的宽度小于所述环形封框胶与像素区之间的间隔距离，采用ODF工艺滴下液晶后，所述硅基CMOS基板和玻璃盖板贴合时，所述环形挡墙用于阻断液晶快速扩散造成与未固化的所述环形封框胶提前接触，避免冲击问题。
2.根据权利要求1所述的硅基液晶基板液晶封装结构，其特征在于，所述环形挡墙为封闭式环形挡墙，所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述环形挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.45～0.5μm。
3.根据权利要求1所述的硅基液晶基板液晶封装结构，其特征在于，所述环形挡墙为断点结构式环形挡墙，断点的分布和断点处的宽度可设计，所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.45～0.5μm。
4.根据权利要求1所述的硅基液晶基板液晶封装结构，其特征在于，所述环形挡墙为点画线结构式环形挡墙，所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.35～0.4μm。
5.根据权利要求4所述的硅基液晶基板液晶封装结构，其特征在于，点画线结构式环形挡墙中，点为圆柱形，圆柱形底面直径为所述环形挡墙的宽度；或者，点为底面为正方形的长方体，正方形的边长为所述环形挡墙的宽度。
6.根据权利要求1所述的硅基液晶基板液晶封装结构，其特征在于，所述环形挡墙为圆柱环形阵列式挡墙，或底面为正方形的长方体环形阵列式挡墙；所述环形挡墙的高度低于封装设计盒厚和实际盒厚，所述挡墙的高度H挡墙＝设计盒厚-δd，其中，当所述环形挡墙的材质为光刻胶时，δd为0.15～0.25μm。
7.根据权利要求6所述的硅基液晶基板液晶封装结构，其特征在于，所述环形挡墙为圆柱环形阵列式挡墙，单元圆柱的底面直径为所述环形挡墙的宽度，两个单元圆柱之间的距离、单元圆柱的底面直径根据像素尺寸确定。
8.根据权利要求6所述的硅基液晶基板液晶封装结构，其特征在于，所述环形挡墙为底面为正方形的长方体环形阵列式挡墙，单元长方体的正方形底面边长为所述环形挡墙的宽度，两个单元长方体之间的距离、单元长方体的正方形底面边长根据像素尺寸确定。
9.根据权利要求1所述的硅基液晶基板液晶封装结构，其特征在于，所述环形挡墙的材质为光刻胶，或无机物材料；其中，所述无机物材料选自氮化硅或氧化硅。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的硅基液晶基板液晶封装结构的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据所述环形封框胶的设计尺寸、涂布位置精度和线宽精度、所述环形封框胶与像素区之间的间隔距离，设计所述环形挡墙的结构及尺寸；
S2：选择所述环形挡墙的材质，根据材质选择确定制备工艺后，在所述硅基CMOS基板上制备所述环形挡墙；
S3：之后进入液晶封装工艺制程，包括配向膜涂布、环形封框胶涂布、ODF滴入液晶、所述硅基CMOS基板和玻璃盖板贴合，之后抽真空、固化处理，完成封装。
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|---|---|---|---|---|
| CN115472640A (zh) * | 2022-10-14 | 2022-12-13 | 苏州科阳半导体有限公司 | 一种图像传感器的封装结构和方法 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105607352A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-05-25 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示面板和显示器 |
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