JP2643098B2 - 液晶表示装置及びその製造方法並びに画像形成方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその製造方法並びに画像形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置とその製造
方法並びに画像形成方法に係り、特にシリコン基板をL
CD画素アレイとして用いる場合の基板コストの低減を
図り、同時に配線抵抗の低減と共に駆動電源の負担を小
さくするのに好適な反射型液晶表示装置およびその製造
方法並びにこの反射型液晶表示装置を用いた画像形成方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示装置(LCD)におい
て、図10に示すようにシリコンウエハ20上に画素ア
レイ基板21が配置され、この画素を制御するための駆
動素子(ドライバ)23はACF(異方性導電膜)22
の直上に配置され、このACF(異方性導電膜)22を
介して接続されていた。この異方性導電膜は圧力の作用
に応じて導電性を呈する性質を有しており、この作用に
よって画素アレイ基板21上の画素と駆動素子23が電
気的に接続可能となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成からなる液晶表示装置の場合、画素アレイ基板21と
ACF23とを接続するための配線24が必要となり、
このためにシリコン基板21の面積を消費していた。こ
のように配線24がシリコン基板21上の一定の面積を
占める状態をファンアウトといい、このファンアウトに
より多大のシリコン基板の面積を消費していることが画
素アレイ基板21のコストを下げる上で大きな障害とな
っていた。また、画素アレイ基板21からその周辺に配
置されたACF23に至るまでの配線長が長くなり、こ
のため、配線抵抗が大きくなり、かつ、配線電源の負担
が大きくなる。
【0004】本発明の目的は、基板コストを減少させ、
駆動素子への配線長を短くでき、その結果、配線抵抗を
低減させ、駆動電源の負担を低減させることができる液
晶表示装置、特にその画素アレイ基板とその製造方法並
びにこの画素アレイ基板を用いた画像形成方法を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の液晶表示装置は、基板に設けられた貫
通孔上に形成された導体層を介して上記基板の第一の面
上の液晶表示装置用画素アレイと上記基板の第二の面上
の駆動素子とを電気的に接続したことを特徴とする。ま
た、前記基板がシリコン又はガラスから構成されている
ことが望ましく、更に前記貫通孔が前記基板の厚さ方向
に対して上記の基板の第二面上に沿って拡大する傾斜を
有する側壁面を具備することが望ましい。
【0006】また、上記した目的を達成するために、本
発明の液晶表示装置の製造方法は、シリコン基板に貫通
孔を形成し、該貫通孔に配線用導体を形成すると共にシ
リコン基板表面上のLCD画素アレイとシリコン基板裏
面に装着された駆動素子を接続することを特徴とする。
また、シリコン基板に異方性エッチングにより貫通孔を
形成することが望ましく、前記シリコン基板に貫通孔を
形成するに際して、シリコン基板表面側にエッチストッ
パーを介在させた状態で異方性エッチングを行うことが
望ましく、更に前記エッチストッパーが、Si酸化膜又
はSi窒化膜からなることが望ましい。
【0007】更に本発明は、上記液晶表示装置の画素ア
レイ基板を用いて、光源から出力された自然光を、直線
偏光に変換した後、前記液晶表示装置用画素アレイ面に
到達させ、駆動素子を介して液晶の向きを画素毎に制御
電圧により調整し、前記液晶表示装置用画素アレイより
反射する光の強度を変えて画像を形成することを特徴と
し、望ましくは、前記画像をレンズとミラーを介して拡
大し、スクリーン上に投影することを特徴とするもので
ある。
【0008】
【作用】シリコン基板をLCD画素アレイとして用い、
このシリコン基板に設けた貫通孔内の配線用導体層をL
CD画素アレイと駆動素子を電気的に接続する配線に活
用できるから、シリコン基板の周辺に駆動素子等を配置
する場合に比較して基板の裏面に駆動素子等を配置でき
るため、シリコン基板の面積を減少でき、同時に配線長
を短くできるため、駆動電源の負担が低減できることに
なる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例においては、基板として単結晶シ
リコンを用いた例を示す。図1〜図7は各々本発明の液
晶表示装置の製造方法の一実施例を工程順に示す要部断
面図である。図1において、Si(シリコン)基板1の
裏面に絶縁材からなるマスク2を堆積する。この場合、
絶縁材からなるマスク2としては、例えば、Si窒化膜
(Si3 4 )が使用される。また、マスク2が堆積さ
れた面と反対側の面(基板1の表面側)には、エッチス
トッパー3が設けられている。エッチストッパー3とし
ては、例えば、Si酸化膜、Si窒化膜等が使用され
る。
【0010】次に基板1の裏面側をエッチングして貫通
孔4を形成する。貫通孔4を形成する手段は、サンドブ
ラスト法、レーザー研削法、KOH等を用いたエッチン
グ法が適用可能であるが、KOH等を用いたエッチング
法は、貫通孔を形成するに際しての均一性、再現性およ
びエッチレートに優れているので特に有効である。
【0011】図2はKOH等を用いたエッチング法で形
成された貫通孔4を示している。この貫通孔4は、基板
1の厚さ方向に対して基板1の裏面側に沿って拡大する
傾斜を有する側壁面を形成している。例えば、(10
0)面の基板1の裏面からエッチングを行うと基板1の
表面に対して、54.7度の傾斜をもつ(111)面を
有するサイドウォール(side wall)が容易に
形成される。
【0012】このエッチングに際して、エッチストッパ
ー3直下のシリコン表面で消費される貫通孔4の面積は
極めて小さくすることができる。貫通孔4は、異方性エ
ッチングでも等方性エッチングによってもよいが、異方
性エッチングによったものが貫通孔4内の配線のステッ
プカバーレッジを良好に行うことができる。
【0013】エッチングにより貫通孔4を形成した後、
エッチストッパー3を除去する。エッチストッパー3を
除去する際には、例えば、HF/HNO3 /H2 Oから
なるエッチング液を用い、このエッチング液によってエ
ッチストッパー3と共にマスク2も同時に除去される。
【0014】次に図3に示すように、貫通孔4内に配線
を行うため、貫通孔4のサイドウォール面を含む基板1
に対して絶縁層5を堆積する。絶縁層5には、例えば、
Si酸化膜或いはSi窒化膜が使用される。そして、こ
の絶縁膜5上の全面にCr6を堆積する。このCr6
は、このCr6の面上に堆積されるCu−Au層の種層
(seedlayer)として作用するものである。
【0015】次に図4に示すように、感光性樹脂7、例
えば、フォトレジストやポリイミドを基板1の両面にコ
ーテイングし、その後熱処理する。この場合の熱処理
は、感光性樹脂7の基板1への接着性を高めるためであ
る。
【0016】その後、図5に示すように、感光性樹脂7
に対してマスクした状態で露光し、次いで現像して光硬
化した感光性樹脂7を残し、他の感光性樹脂7の部分を
除去する。この状態でCu−Auを蒸着、スパタリング
あるいはメッキ等の手段で堆積させると、絶縁層5の表
面に堆積されたCr6を種としてCr−Cu−Au層8
が形成される。
【0017】次に図6に示すように、感光性樹脂7の残
された部分の下層に位置するCrは、配線に寄与しない
部分であるので除去する。
【0018】このようにして液晶表示装置として必要な
基板及び駆動用LSIへの配線層が形成される。この基
板に対して図7に示すように基板1の裏面において、C
r−Cu−Au層8がハンダ層9(例えば、Pb/S
n)を介して駆動素子10側のCr−Cu−Au層8´
と接合される。また、基板1の表面側のCr−Cu−A
u層8は、基板1の表面における画素アレイに接続され
ている。このようにして駆動素子10はCr−Cu−A
u層8´、ハンダ層9および貫通孔4のサイドウォール
に形成されたCr−Cu−Au層8を介して基板1の表
面の画素アレイに接続される。
【0019】上記した実施例においては、図6における
パターニングに際して、プロセスステップ数が少ない感
光性ポリイミドによる例を示したが、本発明においては
フォトレジストと共に非感光性のポリイミドも適用可能
である。
【0020】また、図7においては、Cr−Cu−Au
層8とCr−Cu−Au層8´とをPb/Sn等のハン
ダ層9を介して接合する例を示したが、本発明はCr−
Cu−Au層8とCr−Cu−Au層8´と熱圧着(A
u−Au)により接合することもできる。
【0021】上記した画素基板の形成手段において、画
素基板に使用する基板としてシリコン基板の例を示した
が、シリコン基板の代わりにガラス基板を用いることも
できる。ガラス基板の場合も、シリコン基板の場合と基
本的な製造工程は同じである。ただし、ガラス基板で
は、貫通孔を形成するに際しては、傾斜を有する異方性
エッチングには、サンドブラストやレーザーを用いる乾
式のエッチングを適用することが望ましく、ウェットエ
ッチングを行う場合のエッチング液としては、硝酸とフ
ッ酸の混合液、又は稀フッ酸が使用される。これらのエ
ッチング液を使用する場合、エッチングストッパーには
窒化シリコンが使用される。
【0022】このようにして作製された液晶表示装置の
画素基板は、例えば、図8に示す反射型液晶プロジェク
トションシステムにおけるLCLV(液晶ライトバル
ブ)に使用される。図8において、画素基板11には光
源12から出力されダイクロイックミラー13を介して
反射された自然光がPBS(偏光ビームスプリッタ)1
4で直線偏光に変換された後に画素基板11に到達す
る。
【0023】この画素基板11は液晶の向きを画素毎に
制御電圧によって調整することによって、反射する光の
強度を変え、画像を作り出す。こうして作り出された画
像はその後レンズ15とミラー16を介して拡大され、
スクリーン17に投影される。この場合、画素基板11
からの画像を拡大する例を示したが、画素基板11を大
きく形成すれば、直接画素部分を画像表示部として用い
ることができる。
【0024】図9は本発明の液晶表示装置の例を示して
おり、図9(A)はその表面、図9(B)は画素基板の
裏面部分をそれぞれ示している。図9(B)において
は、ACF22、駆動素子23は画素基板21の裏面に
配置されており、画素基板21の周辺に配置されていな
い。従って、この液晶表示装置では、図10に示すよう
なACF22、駆動素子23の配置状態及び配線設置状
態を有しないので、図10に示すシリコン基板20に対
して大幅にシリコン基板20の面積を減少させることが
できる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、駆動素子
を裏面に配置することが可能となったため、画素アレイ
の周辺に延ばすファンアウトに要していた面積が不要と
なった。さらに、バンプを有する駆動素子を熱圧着やハ
ンダのリフローにより画素アレイ基板の裏面に形成した
パッドに直接接続することが可能となり、ACFが不要
とできることから、更にコストの低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の画素基板製造方法にお
ける基板に対するマスクの堆積状態を示す要部断面図で
ある。
【図2】本発明の液晶表示装置の画素基板製造方法にお
ける貫通孔形成のためのエッチング状態を示す要部断面
図である。
【図3】本発明の液晶表示装置の画素基板製造方法にお
ける貫通孔への絶縁層の形成状態を示す要部断面図であ
る。
【図4】本発明の液晶表示装置の画素基板製造方法にお
ける貫通孔内を含む基板に対する感光性樹脂の形成状態
を示す要部断面図である。
【図5】本発明の液晶表示装置の画素基板製造方法にお
ける貫通孔内への導体層の形成状態を示す要部断面図で
ある。
【図6】本発明の液晶表示装置の画素基板製造方法にお
ける感光性樹脂を除去した状態を示す要部断面図であ
る。
【図7】本発明の液晶表示装置の画素基板製造方法にお
ける基板裏面での駆動素子との接合状態を示す要部断面
図である。
【図8】本発明の液晶表示装置の画素アレイ基板を用い
た画像形成方法を示す説明図である。
【図9】本発明の液晶表示装置におけるシリコン基板の
表面及び裏面の状態を示す説明図である。
【図10】従来の液晶表示装置におけるシリコン基板の
表面及び裏面の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 マスク 3 エッチストッパー 4 貫通孔 5 絶縁層 6 Cr 7 感光性ポリイミド 8 Cr−Cu−Au層 9 ハンダ層 10 駆動素子 11 画素基板 12 光源 13 ダイクロイックミラー 14 偏光ビームスプリッタ 15 レンズ 16 ミラー 17 スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−232463(JP,A) 特開 昭57−53728(JP,A) 特開 平3−230579(JP,A) 特開 昭59−204252(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板に設けられた貫通孔上に形成
    された導体層を介して上記基板の第一の面上の液晶表示
    装置用画素アレイと上記基板の第二の面上の駆動素子と
    を電気的に接続したことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】上記貫通孔が上記基板の厚さ方向に対して
    上記基板の第二面上に沿って拡大する傾斜を有する側壁
    面を具備することを特徴とする請求項1の液晶表示装
    置。
  3. 【請求項3】シリコン基板に貫通孔を形成し、該貫通孔
    に配線用導体を形成すると共にシリコン基板表面上のL
    CD画素アレイとシリコン基板裏面に装着された駆動素
    子を接続することを特徴とする液晶表示装置の製造方
    法。
  4. 【請求項4】上記シリコン基板に異方性エッチングによ
    り貫通孔を形成することを特徴とする請求項3の液晶表
    示装置の製造方法。
  5. 【請求項5】上記シリコン基板に貫通孔を形成するに際
    して、シリコン基板表面側にエッチストッパーを介在さ
    せた状態で異方性エッチングを行うことを特徴とする請
    求項3の液晶表示装置の製造方法。
  6. 【請求項6】光源から出力された自然光を、直線偏光に
    変換した後、請求項1に記載の液晶表示装置用画素アレ
    イ面に到達させ、駆動素子を介して液晶の向きを画素毎
    に制御電圧により調整し、前記液晶表示装置用画素アレ
    イより反射する光の強度を変えて画像を形成することを
    特徴とする画像形成方法。
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