DE20213073U1

DE20213073U1 - Systemintegrierte, reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung

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Publication number: DE20213073U1
Application number: DE20213073U
Authority: DE
Original assignee: LEE MING KUEI
Current assignee: LEE MING KUEI
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: US20040036824A1; US6762804B2

Description

Systemintegrierte, reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Flüssigkristallanzeigevorrichtungen des systemintegrierten, reflektierenden Typs (SIRLCD-Vorrichtungen) und insbesondere eine modulare SIRLCD-Vorrichtung mit einem miniaturisierten reflektierenden Paneelmodul für die Lichtventil-Steuerung.

Die siliciumgestützte reflektierende Flüssigkristallanzeige ist eine anregende und erfolgversprechende neue Anzeigetechnologie. Die Idee, auf einem transparenten Glassubstrat entgegengesetzt ITO und eine Ausrichtungsschicht auf einem vorgegebenen Raum auf der Oberseite eines Siliciumsubstrats einer aktiven Steuerbildpunkt-Matrix anzuordnen, begann vor einigen Jahren. Erst kürzlich reiften der Halbleiter-CMP-Prozeß und die Industrien für durchsichtige LCDs zu dem Punkt für die Herstellung von Flüssigkristallen auf Siliciumanzeigen aus. Das siliciumgesrützte Substrat der hinteren Ebene enthält mehrere Lichtventil-Steuerelemente, die herkömmliche Feldeffekttransistoren (FETs) sind, wobei es entsprechend der Bildpunktanordnung eine Matrix aus aktiven Siliciumvorrichtungen schafft, worin die Elektroden der Bildpunktanordnung mit den Lichtventil-Steuerelementen verbunden und als eine Matrix angeordnet sind, wobei mit den Bildpunktelektroden Speicherkondensatoren verbunden sind, um die Ladungen auf den Elektroden zu halten, die darin als die hinteren Ebenen für die analoge Ansteuerung definiert sind (DRAM-Speicherstruktur), die die Graustufen erreichen, in dem eine bestimmte Spannung angelegt und für eine bestimmte Periode gehalten wird, eine andere Alternative sind die hinteren Ebenen für die digitale Ansteuerung (SRAM-Speicherstruktur), die die Graustufen durch die Verwendung der Pulsbereitenmodulationstechniken erreichen. Je mehr Impulse einen Bildpunkt erreichen, desto höher ist die Helligkeit. Eine transparente ITO-Elektrode und ein Ausrichtungsfilm sind auf dem gegenüberliegenden Glassubstrat vorgesehen. In den Raum zwischen dem Siliciumsubstrat der Bildpunktanordnung und dem gegenüberliegenden Glassubstrat und der Paketbaugruppe ist eine Flüssigkristallschicht gefüllt, um diese Struktur der Vorrichtung abzuschließen.

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Das Licht fällt auf die Seite des gegenüberliegenden Substrats ein, wobei der Flüssigkristall den Polarisationszustand des einfallenden Lichts als Antwort auf eine an die Bildpunktelektroden der hinteren Ebene für die analoge Ansteuerung angelegte Spannung selektiv moduliert. Die Bildpunktelektroden dienen als Lichtreflektoren, das reflektierte Licht geht durch den Flüssigkristall und die transparente Elektrode und tritt aus der Flüssigkristallvorrichtung aus, die das einfallende Licht reflektiert.

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Flüssigkristall auf einem Siliciumpaneel. Ein LCoS-Paneel setzt sich aus dem Siliciumsubstrat 10, einem Glasgegensubstrat 40 und einer zwischen diesen Substraten geschichtet angeordneten Flüssigkristallschicht 30 zusammen. Auf dem Siliciumsubstrat 10 sind mehrere Lichtventil-Steuerelemente durch die Feldeffekttransistoren 12 (FETS) gebildet, die Elemente sind entsprechend den Bildpunkten vorgesehen. Jeder von diesen enthält einen Gate-Isolierfilm 14, der aus Siliciumdioxid hergestellt ist, eine Steuer-Gate-Elektrode 16 aus Polysilicium, einen Drain-Bereich 18, einen Source-Bereich 20 und einen Kanalbereich 11, der sich zwischen dem Drain 18 und der Source 20 erstreckt. Der Isolierfilm 13 isoliert zwei benachbarte Elemente.

Der Speicherkondensator 15 enthält zwei Polysiliciumschichten, die als Kondensatorelektroden dienen, die obere Elektrode 17 und die untere Elektrode 22, und eine dielektrische Schicht, die aus einem Oxidfilm und aus einem nitrierten Oxidfilm (ONO) 19 aufgebaut ist, die zwischen den Polysiliciumschichten geschichtet angeordnet ist. Der Siliciumdioxidfilm 21 ist gebildet, damit er die Silicium-Gate-Elektrode 16 und den Kondensator 15 abdeckt. Eine Drain-Elektrode 45 und eine Source-Elektrode 55, die aus leitfähigen Materialien hergestellt sind, z. B. Titan, Titannitrid und Wolfram für die Kontaktfüllung und Aluminium für die elektrische Verbindung, sind in den Öffnungen des Siliciumdioxidfilms 21 gebildet. In Fig. 2 ist die Drain-Elektrode 45 mit einer Datenleitung 46 verbunden, die sich senkrecht zur Zeichnung in Fig. 1 erstreckt, wobei die Gate-Elektrode 16 mit einer Gate-Leitung 56 verbunden ist (siehe Fig. 2), die zur Datenleitung 46 orthogonal ist.

Die Source-Elektrode 55 besitzt eine Erweiterung 63, die sich auf dem Silici-

umdioxidfilm 21 erstreckt, um den Kondensator 15 zu überlappen. Die obere Kondensatorelektrode ist über den Durchgang 25, z. B. aus Wolfram, mit der Erweiterung 63 der Source-Elektrode verbunden, die durch den Siliciumdioxidfilm21 geht.

Ein Siliciumdioxidfllm 23 ist auf der Drain-Elektrode 45 und der Source-Elektrode 55 abgeschieden, wobei darauf eine Lichtabsorptionsschicht 77 gebildet ist. Die Lichtabsorptionsschicht 77 ist eine zusammengesetzte Schicht, die z. B. eine vergrabene Titan- und Titannitridschicht, eine Aluminium-Zwischenschicht und eine obere Titannitridschicht enthält, wobei sie unerwünschte Lichtreflexion und Lichtübertragung zu den Lichtventilelementen verhindert.

In der Lichtabsorptionsschicht 77 ist ein Durchgangsloch gebildet, das die Passage eines Durchgangs 35 zu erlaubt. Ein Siliciumdioxidfllm 71 ist im wesentlichen über der Lichtabsorptionsschicht 77 gebildet. Die aus hochreflektierendem Aluminium gebildeten Bildpunktelektroden 79 sind gebildet und füllen den Dioxidfilm 73 bei einem Raum oder einer Lücke von etwa 0,5 &mgr;&pgr;&igr; zwischen den zwei benachbarten Elektrodenbildpunkten. Die Bildpunktelektroden 79 werden außerdem als Lichtreflektoren (Reflexionsspiegel) verwendet, wobei die Anordnung der Bildpunktelektroden 79 eine lichtreflektierende Bildpunktanordnung bildet. Der Schutzfilm 36 ist abgeschieden, um, basierend auf den optischen Leistungsanforderungen, das Lichtreflexionsvermögen zu verbessern.

Der aus Wolfram gebildete Durchgang 35 ist so gebildet, daß er durch den Siliciumdioxidfllm 71 und die Lichtabsorptionsschicht 77 geht. Die Source-Elektrode 55 des FET und die Bildpunktelektrode 79 sind durch den Durchgang 35 miteinander verbunden. Ein Ausrichtungsfilm 33 aus Flüssigkristallmolekülen ist auf der Anordnung der Bildpunktelektroden 79 gebildet, die als eine Matrix angeordnet sind, damit sie den einzelnen Bildpunkten entsprechen.

Ein gegenüberliegendes Substrat umfaßt ein Glassubstrat 40, in dem eine transparente gegenüberliegende Elektrode oder gemeinsame Elektrode 38 zusammengesetzt ist, die mit einem weiteren Ausrichtungsfilm 37 aus Flüs-

sigkristallmolekülen beschichtet ist. Die transparente Elektrode ist aus ITO (Indium-Zinn-Oxid) hergestellt. Eine Flüssigkristallschicht 30 ist zwischen die Anordnung des Siliciumsubstrats und dem transparenten Gegensubstrat eingefugt.

Die Aluminium-Bildpunktelektroden 79 werden gebildet, indem Aluminium auf der ganzen Oberfläche des Siliciumdioxidfilms 71 abgeschieden wird, und in dem die Aluminiumschicht unter Verwendung eines photolithographischen Prozesses geätzt wird. Dann werden ein Schutzfilm und ein Ausrichtungsfilm 33 aus Flüssigkristallmolekülen, wie z. B. ein Polyimid-Film, über der Anordnung der Bildpunktelektroden 79 gebildet, wobei das Polieren des Ausrichtungsfilms ausgeführt wird.

In der oben beschriebenen herkömmlichen Struktur gibt es einige Probleme. Die prinzipiellen Sorgen bei der Herstellung der hinteren LCOS-Ebene sind die Notwendigkeit, eine hochreflektierende Elektrodenbildpunktoberfläche für die optische Ebenheit, eine transparente obere Passivierungsschicht und eine effiziente Sperrschicht oder Absorptionsschicht für das Licht zu erhalten. Weil die durch die Anordnung der Bildpunktelektroden geschaffene lichtreflektierende Ebene nicht planar ist, ist die Planheit des über den Bildpunktelektroden abgeschiedenen Ausrichtungsfilms verschlechtert. Im Ergebnis wird der Ausrichtungsfilm nicht gleichmäßig poliert, was eine schlechte Ausrichtung der Flüssigkristalle verursachen kann.

Ein mögliches Verfahren, um die obigen Probleme zu lösen, besteht darin, die Lückenbereiche zwischen den Bildpunktelektroden mit einem isolierenden Material zu füllen und die Oberfläche durch die Ausreifung des chemischmechanischen Polierprozeß (CMP-Prozeß) planar zu machen. Wenn jedoch der CMP-Prozeß verwendet wird, werden die Mittenabschnitte der relativ großen Bildpunktelektroden schalenförmig mit Vertiefungen weder in der Mitte noch an den Kanten des Wafers vertieft, dies kann zu einer unebenen Zellenlücke führen und die Leistung und die Gleichmäßigkeit der Anzeige beeinflussen. Ein anderes prinzipielles Problem ist die mechanische Spannung der Schicht, die sich aus den Fehlanpassungen der Oberflächenspannungen von den verschiedenen abgeschiedenen Materialien ergibt, wie z. B. den Metallisierungsschichten, den dielektrischen Schichten zwischen den Metallen

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und den Passivierungsschichten. Dies ist so, weil diese Schichten verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten und mechanische Spannungen, die aus dem herkömmlichen IC-Fertigungsprozeß inhärent sind, besitzen, ferner müssen sie mit einer guten elektrischen Leistung über weite Bereiche der Betriebstemperatur arbeiten können, außerdem treten wahrscheinlich mechanische Spannungen im Vereinzelungsschritt auf, in dem einzelne Chips von dem Wafer getrennt werden. Aus einer resultierenden Verziehung des Anzeigechips besitzt diese Verwindung und Durchbiegung nicht nur Folgen für die Flachheit der Vorrichtung in einem optischen System, sondern sie kann die Gleichförmigkeit der Zellelücke beeinflussen und Fehler der Vorrichtung verursachen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine systemintegrierte, reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu schaffen, deren Oberfläche der lichtreflektierenden Elektrode planar und in hohem Grade optisch flach ist, wobei auf ihr ein planarer Ausrichtungsfilm abgeschiedenen ist, wodurch die Gleichförmigkeit der Zellenlücke besser gesteuert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine systemintegrierte reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, ein Beispielverfahren für die Herstellung einer derartigen Flüssigkristallanzeigevorrichtung des systemintegrierten reflektierenden Typs mit niedrigen Kosten und einem einfachen Halbleiter-Herstellungsprozeß zu schaffen.

Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, eine Hochleistungs-Projektionsanzeigesystem und ein kompaktes Anzeigesystem zu schaffen, das eine derartige hochintegrierte reflektierende Bildanzeigevorrichtung als Lichtventil verwendet.

Die Erfindung schafft ein Bildanzeigesystem mit hochintegrierter hinterer Ebene oder ein systemintegriertes Modul für die hintere Ebene, wobei jeder vergrabene Bildpunkt in der Oberseite der hinteren Ebene oder im Modul für die hintere Ebene enthalten ist. Die vergrabenen Metallbildpunkte besitzen im wesentlichen gleichförmige Abmessungen, wobei sie im gleichmäßigen Ab-

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stand angeordnet sind, dessen Breite so groß wie möglich sein kann, um zu vermeiden, daß fehlerhafte Teilchen die Ausbeute der hinteren Ebene zu Fall bringen. Die vergrabenen Metalle sind durch eine Mehrfachverdrahtung und durch einen Durchgang mit den Lichtventil-Steuerelemente elektrisch verbunden, außerdem sind sie durch das eingefüllte leitfähige Material mit den entsprechenden Stichanschlüssen der reflektierenden Elektrodenbildpunktmatrix in der vorderen Ebene elektrisch verbunden, wodurch die mechanische Spannung während des Herstellungs- und des Vereinzelungsprozesses geschickt umgangen wird, die die Verbiegung der hinteren Ebene verursacht.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, andere Anzeigefunktionalitätsblöcke, wie z. B. den Mikrocontroller, den Graphik-Controller, den Vollbildspeicher und andere Peripherieblöcke, in das Substrat der hinteren Ebene oder in das eingekapselte Modul der hinteren Ebene aufzunehmen, ferner wird das hochreflektierende Lichtventilmodul der vorderen Ebene durch die elektrische Verbindung der Stichanschlüsse der vergrabene Metallbildpunkte der hinteren Ebene oder eines eingekapselten Moduls der hinteren Ebene kombiniert. Im Ergebnis kann der Reflexionswirkungsgrad und die Abbildungsleistung eines Bildanzeigesystems in einem kompakten Anzeigesystem und Projektionssystem verbessert werden.

Ein Verfahren zum Bilden mehrerer hochreflektierender und planarer Elektrodenbildpunkte in der vorderen Ebene einer Matrix, die mehreren Stichanschlüssen auf der Unterseite der vorderen Ebene entsprechen, umfaßt das Ätzen tiefer Gräben auf der Oberseite des Substrats und das Abscheiden isolierender Filme und das Einfüllen leitfähiger Materialien in die tiefen Gräben und die Verwendung des Plasmaätzens oder CMP, um die Gräben zu isolieren, ferner das Abscheiden hochreflektierender Metalle und die Strukturierung der einzelnen Bildpunktanordnung; außerdem das Abdichten einer transparenten gegenüberliegenden Elektrode des Gegensubstrats auf der Oberseite der vorderen Ebene, die den reflektierenden Elektrodenbildpunkten entspricht; ferner die Anordnung in Schichten einer Flüssigkristallschicht zwischen den reflektierenden Elektrodenbildpunkten und den gegenüberliegenden Elektroden, wobei jede der Elektrodenschichten auf einem Flüssigkristall-Ausrichtungsfilm abgeschieden wird. Ferner wird in dem Verfahren die Rückseite geerdet und werden CMP und selektives Plasmaätzen ausgeführt, um mehrere Stich-

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anschlüsse auf der Unterseite der vorderen Ebene zu bilden, die in einer Matrix angeordnet sind, die der elektrischen Verbindung der vergrabenen Metallanschlüsse der hinteren Ebene oder des eingekapselten Moduls der hinteren Ebene entsprechen. Die Herstellungsschritte ergeben eine flexible Dichte der Bildpunkte, eine flexible Größe der Bildpunkte und ein hohes Aperturverhältnis, wobei sie ein unebenes topographisches Muster vermeiden, um die CMP-Planarisierung zu beeinflussen und die Gleichförmigkeit der Zellenlücke gut zu steuern. Es gibt eine wesentliche Zunahme der optischen Leistung im Kontrast und in der Gleichförmigkeit der Farbe der hochintegrierten Vorrichtung für ein Bildanzeigesystem.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen analogen

Flüssigkristallvorrichtung des Reflexionstyps;

Fig. 2 eine Darstellung, die das Lichtventil-Steuerelement zeigt, das

mit dem Speicherkondensator in der analogen reflektierenden Flüssigkristallvorrichtung verbunden ist;

Fig. 3a bis 3h Querschnittsansichten, die die Prozeßschritte für die Herstellung des Moduls der vorderen Ebene der systemintegrierten Flüssigkristallanzeige einschließlich des Farbfilters für ein einfarbiges Paneel der Reihe nach veranschaulichen;

Fig. 4a und 4b Querschnittsansichten der vorderen Ebenen (einfarbig und farbig), die durch die Erdung der Rückseite verdünnt und poliert worden sind, um mehrere Stichanschlüsse von der Unterseite der vorderen Ebene zu bilden;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht der in 4a gezeigten Ausführungsform

(einfarbiges Paneel der vorderen Ebene) nach dem die Stichanschlüsse durch die Unterseite des verdünnten Moduls der vorderen Ebene verlängert worden sind;

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Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht der in Fig. 5 gezeigten

Ausführungsform, wobei die Matrix der Stichanschlüsse im Modul der vorderen Ebene gebildet worden ist;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht der integrierten hinteren Ebene in der

Ausfuhrungsform, wobei die leitfähigen Materialien auf die vergrabene Bildpunktanschlußinseln gefüllt worden sind, um sie mit den in Fig. 6 veranschaulichten Stichanschlüssen elektrisch zu verbinden;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht der Stichanschlüsse des Moduls der

vorderen Ebene, die die vergrabene Bildpunktanordnung der integrierten hinteren Ebene entsprechend elektrisch verbinden;

Fig. 9 eine vergrößerte Querschnittsansicht der fertiggestellte elektrischen Verbindung zwischen der vorderen Ebene und dem Substrat der hinteren Ebene, die in Fig. 8 veranschaulicht sind;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht der Modifikation der integrierten

Schaltung, wobei die Stich-Bondanschlüsse und die Bond-Anschlußinseln gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung gebildet worden sind; und

Fig. 11 eine Querschnittsansicht der fertiggestellten elektrischen

Verbindung zwischen den zwei in Fig. 8 veranschaulichten Modifikationen der integrierten Schaltung.

Eine systemintegrierte Bildanzeigenvorrichtung kann ein Modul für die vordere Ebene, das transparente Elektroden und hochreflektierende Elektrodenbildpunktanordnungen enthält, und eine hintere Ebene oder ein Modul für die hintere Ebene, das die Bildanzeigefunktionalität, wie z. B. den Graphik-Controller, den Vollbildpuffer, die MikroSteuerung, den System-Mikrocontroller und Peripheriegeräte enthält, enthalten. Das Modul für die vordere Ebene und die hintere Ebene (oder das Modul für die hintere Ebene) sollten durch ein leitfähiges Material elektrisch verbunden sein, das die Stichanschlüsse der

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vorderen Ebene und die vergrabenen Metallanschlußinseln der hinteren Ebene (des Moduls für die hintere Ebene) völlig kombiniert.

Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3a bis 11 eine systemintegrierte reflektierende Anzeigevorrichtung beschrieben. Die in der Zeichnung gezeigten Komponenten sind nicht genau maßstabsgetreu. Ein Merkmal dieser Erfindung liegt in der Kreuzung der ausgereiften Halbleitertechnologie und der ausgereiften Technologie der Flüssigkristallanzeigen. Die Struktur der vorderen Ebene ist optimiert, um die Probleme des herkömmlichen Halbleiterfertigungsprozesses zu lösen, der die Anforderungen der Erzeugung einer optischen Vorrichtung unzureichend erfüllt, den im hohen Grade optisch flachen reflektierenden Elektrodenbildpunkt und eine Oberflächenspannung durch die Fehlanpassung mit niedriger mechanische Spannung, um zu vermeiden, daß die optischen Leistung von der Wafer-Verwölbung vermindert wird. Ferner integriert die hintere Ebene mehr Funktionalität des Bildanzeigesystems, einschließlich des Graphik-Controllers und des Mikro-Anzeige-Controllers, des System-Mikrocontrollers, des Speicherpuffers und der Peripherieblöcke des Systems, bei denen der vorhandene herkömmliche Halbleiterfertigungsprozeß verwendet werden kann, und um das Hinzufügen komplizierter Fertigungsprozesse zu vermeiden, um diese unzureichende optische Leistung zu verbessern.

In Fig. 3 a sind auf der Oberseite 105 des Substrats 100 in ein Trägersubstrat

100 mehrere tiefe Gräben für die Matrix 101 geätzt. Das Substrat 100 kann in dieser Erfindung durch ein Silicium-Halbleitersubstrat gebildet sein. Alternativ kann das Substrat Saphier enthalten, z. B. in einer Halbleiter-Über-Isolator-Technologie (SOI-Technologie) oder ein anderes Kunststoff- oder Glassubstrat.

In den Fig. 3b bis 3d sind die Isolierfilme gebildet, um die Gräben zu isolieren, wobei die tiefen Gräben 101 oxidiert sein können, um einen oxidierten Film 102 zu bilden, wobei auf der Oberseite des Oxids 102 ein zusätzlicher Siliciumnitrid-Isolierfilm 103 abgeschieden ist. Ferner sind die tiefen Gräben

101 mit leitfähigen Materialien 109, z. B. Titan und Titannitrid als die vergrabene Metalle und Wolfram als die Steckmetalle, gefüllt. Durch einen chemisch-mechanischen Polierprozeß (CMP) oder der Plasmaätz-Rückprozeß ist die flache obere Oberfläche der isolierenden Gräben gebildet, auf der hochre-

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flektierenden Metalle abgeschieden sind, auf denen die isolierten hochreflektierenden Elektrodenbildpunkte 179 strukturiert sind, z. B. aus Aluminium, Kupfer, Gold und Silber. Es möglich, daß die hochreflektierenden Elektrodenbildpunkte mit zusätzlichen Lichtverbesserungsfilmen 135 überdeckt sind, wobei eine Flüssigkristall-Ausrichtungsschicht 133 über dem Lichtverbesserungsfilm 135 gebildet sein kann.

In Fig. 3a, 3f ist eine Flüssigkristallschicht 130 zwischen einer weiteren Ausrichtungsschicht 137, mit der die Oberseite des transparenten Gegensubstrats 140 beschichtet ist, in der die gegenüberliegenden transparenten Elektroden 138 enthalten sind, die aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) gebildet sind, geschichtet angeordnet. (Nicht gezeigte) Abstandshalter können zwischen beiden Flüssigkristall-Ausrichtungsschichten 133 und 137 vorgesehen sein, um den gewünschten Abstand aufrechtzuerhalten. Es werden verschiedene Spannungen zwischen den reflektierenden Elektrodenbildpunkten 179 und der gegenüberliegenden transparenten Elektrode 138 angelegt, um die geschichtet angeordnete Flüssigkristallschicht 130 zu modulieren, um die Graustufen des ankommenden Lichts zu steuern, um eine Bildanzeigevorrichtung zu erzeugen. Die Bildanzeigevorrichtung kann direkt verwendet werden, sie kann in der Nähe der Augen betrachtet werden oder sie kann auf einen Projektionsschirm projizieren.

Die Fig. 3g und 3h zeigen eine weitere Alternative, die die Farbfilter 136 für Rot, Grün, Blau über den einzelnen reflektierenden Elektroden enthält, um ein einfarbiges Paneel zu bilden, wobei es sowohl unter Verwendung der Mikroanzeige als auch des Projektionsanzeigesystems mit kompaktem optischen System verwendet werden kann.

In den Fig. 4a und 4b ist die Stichanschlußanordnung 109b auf der Unterseite 106 der vorderen Ebene gebildet; wobei die Erdung der Rückseite und das chemisch-mechanische Polieren (CMP) der Unterseite des Trägersubstrats 100 verwendet werden, ferner wurde durch einen zusätzlichen hochselektiven Ätzprozeß das dünnere Trägersubstrat 100 schnell entfernt, wobei der Ätzprozeß auf den Isolierfilmen 102, 103 der tiefen Gräben 101 angehalten wurde. In Fig. 5 und Fig. 6 hat ein zusätzlicher Ätzprozeß den Isolierfilm 102, 103, der auf den Gräben abgeschieden und oxidiert ist, entfernt, wobei der Ätzprozeß

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auf dem gefüllten leitfähigen Material angehalten wurde. Diese sind mit der vorausgehend auf der Oberseite 105 des Trägers gebildeten Anordnung der Gräben 101 verbunden.

In Fig. 7 ist die hintere Ebene durch einen reinen herkömmlichen Halbleiterfertigungsprozeß gebildet, wobei weitere Bildarizeigefiinktionalität integriert sein kann, wie z. B. der Graphik-Controller, der Mikrocontroller, der System-Mikrocontroller, der Speicherpuffer, der Treiber und andere Peripheriegeräte; zum reinen herkömmlichen Halbleiterfertigungsprozeß sind keine weiteren komplizierten Schritte hingefügt, um die Anforderungen der optischen Flachheit des Bildanzeigesystems zu erfüllen. Die vergrabenen Metallanschlußinseln 179b sind auf den oberen Metallen der hinteren Ebene und nach dem Abscheiden der herkömmlichen Schutzfilme aus Siliciumdioxid 151 und Siliciumnitrid 153 gebildet, wobei die vergrabenen Metallbildpunkte 179b durch denselben Strukturierungsschritt für die Anschlußinseln gebildet sind, auf die Oberseite der vergrabene Metallbildpunkte ist leitfähiges Material 145, wie z. B. Titan, Titannitrid, Lötzinn, Kupfer, Quecksilber, Quecksilberverbindung und Aluminium, entsprechend den einfachen Fertigungsschritten gefüllt, wobei die flexiblen Fertigungsquellen ermöglichen, die hintere Ebene leicht mit einem großen Volumen und niedrigen Kosten unter Verwendung der herkömmlichen Halbleiterfertigungsverfahren zu erzeugen.

Im Ergebnis, wie in den Fig. 8, 9 gezeigt ist, erstrecken sich die metallischen Gräben 101 vollständig durch den Träger 100, wobei die die Matrix bildenden Stichanschlüsse 109b erzeugt sind. Die Stichanschlüsse 109b können aus einer Vielzahl herkömmlicher Materialien, einschließlich Titan, Titannitrid, Wolfram, Aluminium, Kupfer und Gold, gebildet sein. Die Stichanschlüsse 109b sind elektrisch mit den vergrabenen Metallanschlußinseln 179 der hinteren Ebene verbunden.

In Fig. 10 ist in zweiten alternativen Ausführungsformen der Erfindung eine integrierte Schaltung (IC) für die verschiedenen Anzeigefunktionen in ein eingekapseltes Modul der hinteren Ebene 200 integriert, wobei außerdem die Bondanschlüsse 209 durch das tiefe Ätzen der Bondkanäle 201 auf der Oberseite jedes IC-Substrats 200 gebildet sind, wobei ein Isolierfilm 202 abgeschieden und leitfähiges Material 209, wie z. B. Titan und Titannitrid und

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Wolfram, eingefüllt ist, der Durchgang und die Verdrahtung bis zur oberen Metallbondschicht sind durch den herkömmlichen Halbleiterprozeß gebildet, wobei dieses außerdem mit Schutzfilmen aus Siliciumnitrid 253 und Siliciumdioxid 251 überdeckt ist. Im geöffneten Bereich der Bondinseln ist das Fenster 279 für die Bondinseln gebildet, auf der Oberseite der integrierten Schaltung (IC) befindet sich ferner ein anhaftender Träger 300, auf dem das leitfähige Material 245, z. B. Lötzinn, Kupfer, Zinn und Silber, Quecksilber, Quecksilberverbindung befindet, ferner wurde der Bondanschluß 209 unter Verwendung der Erdung der Rückseite und des chemisch-mechanischen Polierens (CMP) und dem selektiven Plasmaätzen auf der Unterseite der Anzeige-IC erzeugt. In Fig. 11 sind die Bondanschlüsse 209 des Anzeigeteils mit den anderen Bond-Anschlußinseln 279 des anderen Anzeigeteils verbunden. Das eingekapselte Modul der hinteren Ebene besitzt eine entsprechende Struktur.

Die Verwendung des sehr kompakten optischen Systems und des im hohen Grade systemintegrierten Anzeigemoduls, die in den vorausgehenden Ausführungsformen beschrieben sind, kann besonders für die Verwendung in Mikroanzeigen und Projektionsanzeigen zugänglich sein, sowohl in einer Mehrkanalanzeige als auch an räumlichen Farbbildanzeige.

Während die Erfindung in bezug auf einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden die Fachleute zahlreiche Modifikationen und Variationen erkennen. Es ist beabsichtigt, daß die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Variationen abdecken, die in den wahren Erfindungsgedanken und Umfang der Erfindung fallen.

Während auf die im hochreflektierenden Elektrodenbildpunkte in den vorangehenden Ausführungsformen Bezug genommen wird, bedeutet dies z. B., daß nicht nur Aluminium verwendet werden kann, es können andere Metalle, wie z. B. Kupfer, Silber und Gold verwendet werden.

Ferner ist leitfähiges Material auf die vergrabenen Metallanschlußinseln für die elektrische Verbindung mit den Stichanschlüssen gefüllt, wie z. B. Lötzinn, Lötzinnverbindung, Silberverbindung, Titan, Titannitrid, Kupfer, Gold, Aluminium und Quecksilber, Quecksilberverbindung. Außerdem ist die Erfindung auf irgendeine reflektierende Anzeigevorrichtung anwendbar, wobei eine

Matrix aus Stichanschlüssen gebildet ist, um die entsprechenden vergrabenen Metalle durch die Verdrahtung und den Durchgang elektrisch zu verbinden, um die Lichtventil-Steuerelemente elektrisch anzuschließen. Die Erfindung des hochintegrierten kompakten Anzeigesystems ist für den rapide wachsenden Bedarf an Anwendungen der Vereinigung von Informationen aus der Kommunikation mit Mobiltelephonen mit dem Projektionsanzeigesystem geeignet.

Claims

1. Systemintegrierte, reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung (SIRLCD-Vorrichtung), gekennzeichnet durch
eine vordere Ebene, die reflektierende Elektrodenbildpunkte (179) und transparente Elektroden (138) enthält;
eine hintere Ebene, in die die Bildanzeigefunktionalität integriert ist;
ein eingekapseltes Modul der hinteren Ebene, in das die Steuervorrichtungen für die Bildanzeigefunktionalität integriert sind;
mehrere vergrabene Metallanschlußinseln (179b), die auf der hinteren Ebene und dem eingekapselten Modul der hinteren Ebene in einer Matrix angeordnet sind; und
mehrere Verdrahtungsschichten, die die mehreren Metallanschlußinseln (179b) miteinander verbinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf den reflektierenden Elektrodenbildpunkten (179) einen Oxidfilm als Verbesserungsfilm (135) für das Reflexionsvermögen enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Farbfilter (136) enthält, die auf einem Teil der vorderen Ebene abgeschieden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie über den Verbesserungsfilmen (135) für das Reflexionsvermögen einen Ausrichtungsfilm aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Flüssigkristallschicht (130) enthält, die zwischen dem Ausrichtungsfilm und den reflektierenden Elektrodenbildpunkten (179) geschichtet angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie über der Flüssigkristallschicht (130) einen weiteren Ausrichtungsfilm enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie über dem Ausrichtungsfilm eine transparente Elektrode (138) enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie über der transparente Elektrode (138) ein Glassubstrat enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einheit von Verdrahtungsschichten umfaßt, die mehrere Lichtventil-Steuerelemente miteinander und mit den entsprechenden vergrabenen Metallanschlußinseln (179b) verwendet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vergrößerungs-Bildanzeigevorrichtung umfaßt, die eine Lichtquelle, eine optische Maschine, eine Projektionslinse und einen Lichtventilmodulator enthält.

11. Systemintegrierte, reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung (SIRLCD-Vorrichtung), gekennzeichnet durch
mehrere hochreflektierende Elektrodenbildpunkte (179), die auf einer vorderen Ebene in einer Matrix gebildet sind, die mehreren Stichanschlüssen (109b) auf dem Boden der vorderen Ebene entsprechen;
eine transparente gegenüberliegende Elektrode (138) in einem Gegensubstrat (140), das gegenüber der vorderen Ebene abgedichtet ist;
eine Flüssigkristallschicht (130), die zwischen den reflektierenden Elektrodenbildpunkten (179) und den transparenten gegenüberliegenden Elektroden (138) geschichtet angeordnet ist;
mehrerer Stichanschlüsse (109b), die auf der Unterseite der vorderen Ebene gebildet und in einer Matrix angeordnet sind;
tiefe Gräben (101), die in der vorderen Ebene gebildet und in denen Isolierfilme (102, 103, 202) abgeschieden sind; und
leitfähiges Material (145, 209, 245), das in die tiefen Gräben (101) gefüllt und als hochreflektierende Materialien, die als die hochreflektierenden Elektrodenbildpunkte (179) strukturiert sind, abgeschieden ist;
wobei auf jeder der Elektroden ein Ausrichtungsfilm der Flüssigkristallschicht (130) abgeschieden ist.