JP2007219235A - 液晶パネル及びその製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の技術による諸問題を解決するための液晶パネル構造及びその製作方法を提供する。
【解決手段】液晶パネルは、表示アクティブ領域を備える第一基板と、第一基板の表示アクティブ領域の周辺に設けられる内スペーサー壁と、第一基板の内スペーサー壁と溝をはさむようにその外側に設けられ、内スペーサー壁と同じ高さを有する外スペーサー壁と、溝に塗布されるシール材と、内スペーサー壁と外スペーサー壁に支持されながらシール材で第一基板と密着し、第一基板及び内スペーサー壁と液晶チャンバーを定めた第二基板と、液晶チャンバーに充填される液晶層とを含む。
【選択図】図４

Description

この発明は液晶パネルの構造に関し、特に二重のスペーサー壁を有するＬＣＯＳ表示パネルの構造及びその製作方法に関する。

ＬＣＯＳマイクロディスプレイは反射型液晶プロジェクターと背面投影テレビの核心技術であり、低コスト、小型、高解像度及び低消費電力などの長所を有する。ガラス製の基板を上下に設ける薄膜トランジスター液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）とは異なって、ＬＣＯＳはガラス基板と半導体シリコンを上下の基板とする。したがって、ＬＣＯＳ製作工程は液晶とＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）の製作工程を統合したものと見てよい。

図１と図２を参照する。図１は従来のＬＣＯＳ液晶表示パネル１０の平面図であり、図２は図１におけるＬＣＯＳ表示パネル１０の線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。図１と図２に示されるように、従来のＬＣＯＳ表示パネル１０は、表示アクティブ領域１４に複数のピクセル電極（非表示）がアレイ状に配列されるシリコン基板１２と、シリコン基板１２の上方にそれと平行に設けられるガラス基板１６と、シリコン基板１２とガラス基板１６の間に充填される液晶層１８とを含む。そのほか、シリコン基板１２とガラス基板１６の間には更に複数の球状スペーサー２２が設けられる。シリコン基板１２は、各ピクセル電極を駆動するための半導体製作工程で製作された複数のＭＯＳトランジスターを含む。シリコン基板１２の長い辺には複数の金属ボンディングパッド１２２が設けられる。

安定した表示品質を求めるため、液晶層１８の厚さ（セルギャップとも称される）、すなわち透明導電基板と半導体基板の間隔は一定の値を維持しなければならない。従来の液晶表示パネル製作工程では、間隔を持たせるため、プラスチックビーズまたはガラス玉を球状スペーサー２２として上下基板の間に入れることが多い。その間隔の大きさは球状スペーサーによって決められる。従来の製作工程は、球状スペーサー２２を噴霧法でシリコン基板１２に撒き散らす。噴霧の不均一により、基板の間隔が不均一となって、球状スペーサー２２の集まるところの表示品質が著しく低減することもある。なお、プラスチックビーズとガラス玉をスペーサーとする構造もコストが高い。

そのほか、ＬＣＯＳ表示パネル１０を製作する従来の方法によれば、シリコン基板１２の表示アクティブ領域１４の周辺には幅２０００μｍ程度のシール材からなるフレーム２０が塗布されている。フレーム２０を形成する際、幅５００μｍ程度の液晶注入口(非表示)を開けておかなければならないから、従来のＬＣＯＳ表示パネル１０の面積は比較的大きくなる。のみならず、従来の方法で液晶を真空吸引すると、一部の液晶が流失してしまう。流失した液晶は回収使用できないので、製作コストを安くすることが困難である。なお、注入された液晶はシール材のフレーム２０と反応し、それに汚染されるかまたは変質することもある。

したがって、ＬＣＯＳ表示パネル１０を製作する従来の方法は改善する余地がある。この発明はＬＣＯＳ表示パネルの製作工程を改善し、歩留まりを高めるとともに製作コストを低減させることを目的とする。

この発明は前述の問題を解決するための液晶パネル構造及びその製作方法を提供することを課題とする。

この発明は液晶パネルを提供する。該液晶パネルは、表示アクティブ領域を備える第一基板と、第一基板の表示アクティブ領域の周辺に設けられる内スペーサー壁と、第一基板の内スペーサー壁と溝をはさむようにその外側に設けられ、内スペーサー壁と同じ高さを有する外スペーサー壁と、溝に塗布されるシール材と、内スペーサー壁と外スペーサー壁に支持されながらシール材で第一基板と密着し、第一基板及び内スペーサー壁と液晶チャンバーを定めた第二基板と、液晶チャンバーに充填される液晶層とを含む。

この発明は更に液晶パネルの製作方法を提供する。該方法は、表示アクティブ領域を備える第一基板を提供し、第一基板の表面に化学気相堆積（ＣＶＤ）法で誘電膜を形成し、リソグラフィー及びエッチング工程で誘電膜を一部除去して、表示アクティブ領域を露出させるとともに、表示アクティブ領域の周辺に、高さが同一であって溝をはさんでいる内スペーサー壁と外スペーサー壁を形成し、溝にシール材を塗布し、第一液晶充填工程を行って内スペーサー壁の内側に液晶を注入し、第二基板で第一基板を覆い、内スペーサー壁と外スペーサー壁に支持されながらシール材と接触するようにして、シール材を硬化させるステップを含む。

この発明は更に以下のような液晶パネルを提供する。該液晶パネルは、表示アクティブ領域を備える第一基板と、第一基板の表示アクティブ領域の周辺に設けられ、上表面を有する少なくとも一つのスペーサー壁と、スペーサー壁の上表面に塗布されるシール材と、スペーサー壁に支持されながらシール材で第一基板と密着し、第一基板及びスペーサー壁と液晶チャンバーを定めた第二基板と、液晶チャンバーに充填される液晶層とを含む。

この発明は二重スペーサー壁構造を設けるとともに、金属ボンディングパッドをパネルの短い辺に設けることによって、生産能率を向上させる。それに加えて、ＯＤＦ工程を利用してコストを更に削減する。

この発明はチップ面積を縮小し、液晶の使用量を抑えるほか、液晶注入口と球状スペサーを不要とするなどの利点を有する。

かかる装置及び方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。

図３と図４を参照する。図３はこの発明によるＬＣＯＳ液晶表示パネル５０の平面図であり、図４は図３におけるＬＣＯＳ表示パネル５０の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。この発明によるＬＣＯＳ表示パネル５０は、表示アクティブ領域５４に複数のピクセル電極（非表示）がアレイ状に配列されるシリコン基板５２と、シリコン基板５２の上方にそれと平行に設けられるガラス基板５６と、シリコン基板５２とガラス基板５６の間に充填される液晶層５８とを含む。シリコン基板５２は、各ピクセル電極を駆動するための半導体製作工程で製作された複数のＭＯＳトランジスターを含む。

この発明の主な特徴は、シリコン基板５２の表示アクティブ領域５４の周辺に二重スペーサー壁をつくることにある。二重スペーサー壁を構成する内スペーサー壁６２と外スペーサー壁６４は高さがほぼ同じである。両スペーサー壁の間には、シール材７０を収容し、シリコン基板５２とシール材７０の接触面積を増やすための溝６６が設けられている。内スペーサー壁６２と外スペーサー壁６４はそれぞれ平坦な上表面６２ａ、６４ａを有する。パネルの内部回路と外部回路を接続させる複数の金属ボンディングパッド５２２はシリコン基板５２の長い辺でなく、短い辺に設けられている。

この発明による内スペーサー壁６２と外スペーサー壁６４は、シリコン基板５２製作工程の最後に、化学的気相堆積（ＣＶＤ）法、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法、リソグラフィー及びエッチングなどの工程によって表示アクティブ領域５４の周辺に製作される。内スペーサー壁６２と外スペーサー壁６４は二酸化珪素などの誘電材料でつくることが望ましいが、この限りではない。

内スペーサー壁６２と外スペーサー壁６４からなる二重のスペーサー壁構造は、シリコン基板５２とガラス基板５６を支持する。半導体工程で製作される内スペーサー壁６２と外スペーサー壁６４の高さの誤差範囲は限られているため、シリコン基板５２とガラス基板５６の間隔は均一に保持できる。したがって、従来のプラスチックビーズまたはガラス玉は不要とされる。スペーサーの不均一分布により、スペーサーが集中するところに表示品質が落ちたり、基板間隔が均一でなかったりする従来の問題も解決できる。
したがって、この発明はプラスチックビーズまたはガラス玉によるコストを節約する。のみならず、この発明はシール材７０の幅を２０００μｍから５００μｍに縮小することができる。それに伴って、パネルの面積は縮小され、ウエハー１枚で製作できるパネルの数を増やすことができる。

図５から図９を参照する。図５から図９はこの発明によるＬＣＯＳパネルの製作方法を表す断面図である。図５によれば、シリコン基板１５２の表面は表示アクティブ領域１５４を備え、表示アクティブ領域１５４は、制御回路、制御回路と電気的に接続される複数の電極と金属反射鏡（非表示）を含む。制御回路は、複数の電極を駆動するためのアレイ状に配列される複数のトランジスター（例えばＭＯＳトランジスター）を有する。
この発明によれば、表示アクティブ領域１５４の製作に続いて、シリコン基板１５２の表面に二酸化珪素膜１１２をＣＶＤ工程で堆積し、更にその上に、二重スペーサー壁の形状と位置を定めるフォトレジストマスクパターン１１４を形成する。二酸化珪素１１２を堆積する前に、シリコン基板１５２にパシベーション膜または配向膜(非表示)を予め堆積しておくことも可能である。

続いて図６のようなエッチング工程を行う。フォトレジストマスクパターン１１４をハードマスクとして、それに覆われない二酸化珪素膜１１２を除去して、シリコン基板１５２を露出させる。これによって、表示アクティブ領域１５４を囲む内スペーサー壁６２と外スペーサー壁６４を含んだ二重スペーサー壁構造１６０が完成される。二重スペーサー壁を完成した後、フォトレジストマスクパターン１１４を除去する。内スペーサー壁１６２と外スペーサー壁１６４は、表示アクティブ領域１５４を囲んだ割れ目のない連続した突起構造である。したがって、内スペーサー壁１６２はシール材と液晶の接触面積を最小限に抑えるかまたは完全に遮ることによって、液晶の汚染と変質を防止する。

半導体工程で製作される内スペーサー壁１６２と外スペーサー壁１６４の高さの誤差範囲は限られているため、シリコン基板１５２とガラス基板の間隔は一定に保持できる。なお、内スペーサー壁１６２と外スペーサー壁１６４の間には、シール材を収容し、シリコン基板１１０とシール材の接触面積を増やすための溝１６６が設けられている。

続いて図７のようなＯＤＦ（ワンドロップフィル）工程を行う。ＯＤＦ工程とは、内スペーサー壁１６２の内側のシリコン基板１１０の上に数滴の液晶１５８を注入することをいう。ＯＤＦ工程は従来の真空吸引法に代わるものとして、液晶の注入量を減少させる。これによって、流失した液晶を回収使用できないという従来の問題も解決される。

図８を参照する。続いて真空または低圧状態で、内スペーサー壁１６２と外スペーサー壁１６４の間の溝１６６にシール材１７０を注入する。図に示されるように、シール材１７０は溝１６６からあふれるほどやや多めに注入してある。シール材１７０は光硬化型または熱硬化型シール材である。

その次に、ガラス基板１５６をシリコン基板１５２の上方にそれと平行するように置き、シール材１７０でガラス基板１５６とシリコン基板１５２を密着させる。続いて図９に示されるように、紫外線照射または加熱による硬化工程を行って、シール材１７０を硬化させる。付け加えて、この発明によるＬＣＯＳ基板の製作はウエハースケールで行われる。すなわちＯＤＦ工程とシール材封着工程を行ってから、ウエハーを分割してパネルを形成することである。８インチウエハー１枚から８９枚のパネルチップを製作する従来の技術と異なって、この発明は二重スペーサー壁構造をつくり、金属ボンディングパッドをパネルの短い辺に設けることによって、ウエハー１枚で１５０枚のパネルチップを製作することができる。のみならず、ＯＤＦ工程を利用することによって、コストは更に削減される。

以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。

この発明は二重スペーサー壁構造を設けるとともに、金属ボンディングパッドをパネルの短い辺に設けることによって、生産能率を向上させる。それに加えて、ＯＤＦ工程を利用してコストを更に削減する。

従来のＬＣＯＳ液晶表示パネルの平面図である。 図１におけるＬＣＯＳ表示パネルの線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。 この発明によるＬＣＯＳ液晶表示パネルの平面図である。 図３におけるＬＣＯＳ表示パネルの線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 この発明によるＬＣＯＳパネルの製作方法を表す第一断面図である。 この発明によるＬＣＯＳパネルの製作方法を表す第二断面図である。 この発明によるＬＣＯＳパネルの製作方法を表す第三断面図である。 この発明によるＬＣＯＳパネルの製作方法を表す第四断面図である。 この発明によるＬＣＯＳパネルの製作方法を表す第五断面図である。

符号の説明

１０、５０ ＬＣＯＳ表示パネル
１２、５２、１５２ シリコン基板
１４、５４、１５４ 表示アクティブ領域
１６、５６、１５６ ガラス基板
１８、５８、１５８ 液晶層
２０ シール材のフレーム
２２ 球状スペーサー
６２、１６２ 内スペーサー壁
６２ａ 上表面
６４、１６４ 外スペーサー壁
６４ａ 上表面
７０ シール材
１１２ 誘電膜
１１４ フォトレジストマスクパターン
１６０ 二重スペーサー壁
１６６ 溝
１７０ シール材
１２２、５２２ 金属ボンディングパッド

Claims (17)

1. 表示アクティブ領域を備える第一基板と、
   第一基板の表示アクティブ領域の周辺に設けられる内スペーサー壁と、
   第一基板の内スペーサー壁と溝をはさむようにその外側に設けられ、内スペーサー壁と同じ高さを有する外スペーサー壁と、
   溝に塗布されるシール材と、
   内スペーサー壁と外スペーサー壁に支持されながらシール材で第一基板と密着し、第一基板及び内スペーサー壁と液晶チャンバーを定めた第二基板と、
   液晶チャンバーに充填される液晶層とを含むことを特徴とする液晶パネル。
2. 前記第一基板はシリコン基板であり、前記第二基板はガラス基板であることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
3. 前記第一基板と第二基板の間には球状スペーサーが設けられていないことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
4. 前記シール材が熱硬化型シール材であることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
5. 前記シール材が光硬化型シール材であることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
6. 前記内スペーサー壁と外スペーサー壁の高さは第一基板と第二基板のセルギャップとされることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
7. 表示アクティブ領域を備える第一基板を提供し、
   第一基板の表面に化学気相堆積（ＣＶＤ）法で誘電膜を形成し、
   リソグラフィー及びエッチング工程で誘電膜を一部除去して、表示アクティブ領域を露出させるとともに、表示アクティブ領域の周辺に、高さが同一であって溝をはさんでいる内スペーサー壁と外スペーサー壁を形成し、
   溝にシール材を塗布し、
   第一液晶充填工程を行って内スペーサー壁の内側に液晶を注入し、
   第二基板で第一基板を覆い、内スペーサー壁と外スペーサー壁に支持されながらシール材と接触するようにし、
   シール材を硬化させるステップを含むことを特徴とする液晶パネルの製作方法。
8. 前記第一基板はシリコン基板であり、前記第二基板はガラス基板であることを特徴とする請求項７記載の液晶パネルの製作方法。
9. 前記第一基板と第二基板の間には球状スペーサーが設けられていないことを特徴とする請求項７記載の液晶パネルの製作方法。
10. 前記誘電膜が二酸化珪素を含むことを特徴とする請求項７記載の液晶パネルの製作方法。
11. 前記シール材が熱硬化型シール材であることを特徴とする請求項７記載の液晶パネルの製作方法。
12. 前記シール材が光硬化型シール材であることを特徴とする請求項７記載の液晶パネルの製作方法。
13. 前記内スペーサー壁と外スペーサー壁の高さは第一基板と第二基板のセルギャップとされることを特徴とする請求項７記載の液晶パネルの製作方法。
14. 前記液晶充填のステップはＯＤＦ（ワンドロップフィル）法と真空吸引法を含むことを特徴とする請求項７記載の液晶パネルの製作方法。
15. 表示アクティブ領域を備える第一基板と、
    第一基板の表示アクティブ領域の周辺に設けられ、上表面を有する少なくとも一つのスペーサー壁と、
    スペーサー壁の上表面に塗布されるシール材と、
    スペーサー壁に支持されながらシール材で第一基板と密着し、第一基板及びスペーサー壁と液晶チャンバーを定めた第二基板と、
    液晶チャンバーに充填される液晶層とを含むことを特徴とする液晶パネル。
16. 前記第一基板はシリコン基板であり、前記第二基板はガラス基板であることを特徴とする請求項１５記載の液晶パネル。
17. 前記第一基板と第二基板の間には球状スペーサーが設けられていないことを特徴とする請求項１５記載の液晶パネル。