硅基液晶面板及相关方法
【专利摘要】提供一种包括电接触层的硅基液晶(LCOS)面板，该电接触层图案化地被沉积在透明导电层的一部分上。对准层在LCOS面板组件中保护导电层和电接触层。对准层被蚀刻掉以露出电接触层，其在蚀刻过程中保护底下的导电层。所得的LCOS面板可以更可靠地形成了电接触层，可用来改进电连接到导电层的稳定性。一种用于在LCOS面板的导电层上形成电接触层的方法，其包括将图案化层沉积在导电层的一部分之上的步骤。该方法兼容于可扩展的制造的微加工技术。所得的LCOS面板包括一个或多个暴露在导电层的一部分的电接触层的图案。
【专利说明】
硅基液晶面板及相关方法
技术领域
[0001]本发明涉及光电子装置，例如硅基液晶(LCOS)显示器，并且特别地涉及，改进的电接触层以及形成这些装置内的电接触层的改进的方法。
【背景技术】
[0002]LCOS显示器用于消费类电子产品，如手持式投影仪和近眼显示器，并且还具有在光通信技术上的应用。LCOS显示器包括含有透明导电层的LCOS面板。传统的LCOS面板使用焊料作为一种手段，用来以手动施加焊料地将印刷电路板电连接到透明导电层上。焊接的电接触点提供了不可靠的电连接，其手工施加是缓慢的且是劳动密集的。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，所提供的硅基液晶(LCOS)面板包括玻璃基板，在玻璃基板上的透明导电层，和在透明导电层的一部分上的图案化的电接触层。形成电接触层的材料不同于玻璃基板的相对面的透明导电层之一部分上的透明导电层。LCOS面板还包括安装在印刷电路板(PCB)上的集成电路(I C)驱动芯片，在透明导电层和集成电路驱动芯片之间的液晶层，IC驱动芯片上的像素阵列，和在图案化的电接触层和印刷电路板之间的电连接层。
[0004]在一个实施例中，提供了一种用于形成一种LCOS面板的方法。该方法包括将电接触层沉积在玻璃基板所支撑的透明导电层的一部分之上的步骤。该方法还包括将保护层沉积在电接触层和透明导电层上的步骤，将液晶层和集成电路(IC)驱动芯片组装在保护层上的步骤，以及用于去除保护层的一部分以露出电接触层的步骤。
【附图说明】
[0005]图1是显示习知技艺的硅基液晶(LCOS)面板的横截面图。
[0006]图2是显示形成硅基液晶(LCOS)面板的方法的一个实施例的流程图。
[0007]图3是显示在组装过程中部份的LCOS面板的一个实施例的横截面图。
[0008]图4是显示在组装过程中部份的LCOS面板的一个实施例的横截面图。
[0009]图5是显示在组装过程中LCOS面板的一个实施例的横截面图。
[0010]图6是显示具有露出电接触层的LCOS面板的一个实施例的横截面图。
[0011 ]图7是显示与印刷电路板电连接的LCOS面板的一个实施例的横截面图。
[0012]图8显示具有单个沉积的电接触头的LCOS面板的一个实施例的透视图。
[0013]图9显示具有一对沉积的电接触头的LCOS面板的一个实施例的透视图。
[0014]图10显示具有图案化为一排的六个电接触头的LCOS面板的一个实施例的透视图。
【具体实施方式】
[0015]图1是显示习知技艺的硅基液晶(IXOS)面板100的横截面图。IXOS面板100包括半导体芯片160上的盖玻璃110。半导体芯片160是由例如硅所形成。液晶层150是在盖玻璃110和半导体芯片160之间。堤坝155包含液晶层150。像素阵列165位于半导体芯片160的面向液晶层150的表面上。半导体芯片160包括多个结合垫，如结合垫182，其用于电连接像素阵列165的每一个像素。
[0016]透明导电层120是在盖玻璃110的表面上。透明导电层120系由例如氧化铟钛(ITO)所形成。第一对准层140盖在透明导电层120的表面且邻近于液晶层150。第二对准层142是在液晶层150和半导体芯片160之间。第一和第二对准层140、142是例如聚酰亚胺薄膜，它们对准液晶层150内的液晶。
[0017]LCOS面板100被安装在印刷电路板(PCB)K^l13PCB 102例如是柔性的印刷电路组件。印刷电路板102包含第一导电垫104，其电连接到第一导电迹线106，而第二导电垫184电连接到第二导电迹线108。透明导电层120以焊料层125电连接到PCB 102，而导电胶170连接到导电垫104。半导体芯片160经由多个线键合电连接到印刷电路板102，诸如线键合180。
[0018]焊料层125通常由锡-铟的合金形成。焊料层125的焊接系采用例如手动超音波焊接技术来执行。焊料层125有两个不足之处。首先是，焊料层125形成透明导电层120和导电胶170之间的电连接是不可靠的，第二个是，手动形成焊料层125是缓慢的，且不容易扩展为大批量装置的微加工。因为是金属氧化物，透明导电层120与导电胶170之间具有高的界面阻抗。因此，焊料层125以合金材料形成是必要的，以保持透明导电层120电连接到导电胶170具有低的界面阻抗。
[0019]本文揭露了一种具有图案化的电接触层的LCOS面板的系统和方法，用来代替焊料层125和其相关的手工焊接技术。该方法兼容于可扩展的制造的微加工技术，且所得的电接触层提供了可靠的和稳定的电连接。
[0020]图2是显示形成硅基液晶(IXOS)面板的方法的流程图。图3-7是显示对应于方法200之步骤的示例性的LCOS面板组件的横截面图。图3-7最好与下面的描述一起被观看。方法200在步骤202中，沉积图案化层，以在导电层的一部分上形成电接触层。在步骤202的一个例子中，图案化层被沉积在相对于玻璃基板310的透明导电层320上，用以形成电接触层330，如图3之所示。电接触层330系由导电材料制成，如钛、钛-钨、铝、铬、银和铜中的至少一种，且具有25奈米和I微米之间的厚度。步骤202使用例如光刻技术来沉积图案化层。透明导电层320是由例如氧化铟锡被施加到盖玻璃310上而形成，。
[0021 ] 在步骤204中，方法200将保护层沉积在电接触层和导电层上。在步骤204的一个例子中，保护层440被沉积在电接触层330和透明导电层320上。在进一步的LCOS面板组件中保护层440保护透明导电层320和电接触层330。
[0022]在步骤206中，方法200在保护层上组装LCOS面板组件。在步骤206的一个例子中，图5之LCOS面板组件501被组装在图4的保护层440之上。
[0023]图5是显示具有组件501的示例性的LCOS面板500的横截面图，该组件501在步骤206时已被组装在第一对准层440上。第一对准层440是图4的保护层440的实施例。在实施例中，第一对准层440是聚酰亚胺膜，其被配置用来正确地对准液晶而用于改变光的偏振。第一对准层440在步骤206的LCOS面板组装过程中用来保护电接触层33(LLC0S面板500的组件501包括液晶层550和半导体芯片560。半导体芯片560是由例如硅所形成。堤坝555包含液晶层550。像素阵列565位于面向液晶层550的半导体芯片560的表面上。在一个实施例中，半导体芯片560是被电连接到像素阵列565的各个像素的集成电路(IC)驱动芯片。第二对准层542位于半导体芯片560和液晶层550之间，其用来对准液晶。
[0024]在步骤208中，方法200去除保护层的一部分，以暴露一个或多个电接触层。在步骤208的一个例子中，图5的第一对准层440的一部分441被去除以暴露电接触层330。
[0025]图6是显示具有暴露出电接触层330的示例性的LCOS面板600的横截面图。电接触层330在步骤208时已被暴露出。步骤208使用例如湿化学蚀刻或干电浆蚀刻去除图5的第一对准层440的一部分441。图6的箭头670指向在步骤208中蚀刻发生的位置，其用以形成修改的第一对准层640并暴露出电接触层330。
[0026]湿化学蚀刻和干电浆蚀刻二者可能会损坏底层的透明导电层320。在实施例中，图5的第一对准层440的蚀刻改变了透明导电层320的铟锡氧化物中的铟与锡的比率，从而增加了其电阻率。在步骤208时，电接触层330对在蚀刻过程中使用的电浆和化学品具有耐蚀性。因此，电接触层330在蚀刻过程中也可用作停止化学品或电浆的穿透的停止层，从而保护下面的透明导电层320。所得到的暴露的电接触层330和被保护的底层的透明导电层320提供了可靠的和稳定的电连接。
[0027]在步骤210中，方法200将导电层电连接到印刷电路板(PCB)或其它装置。LCOS面板使用例如晶粒接合到PCB并电连接到PCB，以形成LCOS面板装置。在步骤210的一个例子中，方法200形成的电连接层780可将透明导电层320电连接到图7的印刷电路板702，并与半导体芯片560和液晶层550形成一个电回路。具体而言，电连接层780分别经由电接触层330和第一导电垫704将电透明导电层320电连接到印刷电路板702。第一导电垫704被连接到例如第一导电迹线706。在实施例中，电连接层780由导电胶或环氧树脂形成。
[0028]图7显示LCOS面板700的其它组件，包括电连接到第二导电迹线708的第二导电垫784。半导体芯片560经由多个线接合，例如线接合780，电连接到印刷电路板702。半导体晶圆560包括多个接合垫，如接合垫782，其用来控制像素阵列565的每个像素。从方法200所得的LCOS面板，诸如LCOS面板700，包括第一对准层640，其在LCOS面板组件中保护透明导电层320，同时暴露电接触层330。
[0029]图7包括显示正交于第二方向792的第一方向791的箭头。在实施例中，IXOS面板700的下面的层被堆叠在第一方向791上:玻璃基板310、透明导电层320、第一对准层640、液晶层550、第二对准层542、半导体芯片560和印刷电路板702。另外，玻璃基板310，透明导电层320，及图案化的电接触层330也被堆叠在第一方向791上。图案化的电接触层330邻近于在第二方向792的第一对准层640。
[0030]图8-10分别是显示半导体芯片560在盖玻璃310前的LCOS面板的例子的透视图。盖玻璃310的一部分突出在半导体芯片560前以提供电连接到透明导电层320的空间。透明导电层320位于面对半导体芯片560的盖玻璃310的表面上。图8-10分别显示从方法200的步骤202所产生的电接触层830、930，和1030的示例性的图案。
[0031]图8显示一个例子的LCOS面板800的透视图，其具有单个图案化的电接触层830，电接触层830系在方法200的步骤202中所沉积的薄层。图8的电接触层830系为矩形的图案，但可以使用光刻技术被形成为任意的二维形状，而不脱离本发明的范围。
[0032]图9显示一个例子的LCOS面板900的透视图，其具有一对图案化的电接触层930
(I)、930⑵，电接触层930(I)、930(2)系在方法200的步骤202中所沉积。电接触层930(I)、930(2)系图案化为对齐长度的矩形的图案，但可以使用光刻技术图案化为不同的取向的图案，而不脱离本发明的范围。
[0033]图10显示一个例子的LCOS面板1000的透视图，其具有六个图案化为一排的电接触层1030(1-6)，为了清楚起见，图10中仅电接触层1030(1)和1030(6)被标示。电接触层1030(1-6)可以使用光刻技术被图案化在备选的方向且可有更多或更少的数目，而不脱离本发明的范围。
[0034]图8-10的图案化电接触层830，930，1030，分别取代图1的习知技艺的LCOS面板100的焊接层125，以提供透明导电层320更小的且更可靠的、更稳定的电连接。方法200取代了习知技艺的人工焊接技术，以提供电接触材料更精确的沉积。方法200的另一个重要的优点是其具有与微加工技术制造的可扩展性的兼容性。
[0035]如上所述之特性以及如下面的权利要求可以以各种方式组合，而不脱离本发明的范围。以下的例子说明一些可能的，非限制性的组合:
[0036](Al)，一种硅基液晶(LCOS)面板可包括玻璃基板，在玻璃基板上的透明导电层，和图案化的电接触层，电接触层以不同于透明导电层的材料形成在透明导电层相对于玻璃基板的一部分上。该LCOS面板还可以包括安装在印刷电路板(PCB)上的集成电路(I C)驱动芯片，在透明导电层和集成电路(IC)驱动芯片之间的液晶层，在集成电路(IC)驱动芯片上的像素阵列，和在图案化的电接触层和印刷电路板之间的电连接。
[0037](A2)，如(Al)所述的LCOS面板，还可以包括在透明导电层和液晶层之间的第一对准层和在液晶层与IC驱动芯片之间的第二对准层。
[0038](A3)，如(Al)或(A2)所述的LCOS面板，其中，电连接层可以包括导电胶。
[0039](A4)，如(A2)或(A3)所述的LCOS面板，其中，玻璃基板、透明导电层、第一对准层、液晶层、第二对准层、IC驱动芯片及PCB可以被堆叠在一第一方向上。此外，玻璃基板、透明导电层和图案化的电接触层被堆叠在此第一方向上。
[0040](A5)，如(A4)所述的LCOS面板，其中，图案化的电接触层可以邻近于第一对准层，其在正交于第一方向的第二方向上。
[0041](A6)，如(A4)或(A5)所述的LCOS面板，其中，导电胶可将图案化的电接触层在第一方向上电连接至PCB，。
[0042](A7)，如(A2)至(A6)任一者所述的LCOS面板，其中，第一对准层可以在第一方向上不覆盖至少一部分的图案化的电接触层。
[0043](AS)，如(A2)至(A7)任一者所述的LCOS面板，其中，各个第一和第二对准层可以包括聚酰亚胺膜。
[0044](A9)，如(Al)至(AS)任一者所述的LCOS面板，其中，透明导电层可包括氧化铟锡。
[0045](AlO)，如(Al)至(A9)任一者所述的LCOS面板，其中，图案化的电接触层可包括多个不连续的电接触头。
[0046](All)，如(Al)至(AlO)任一者所述的LCOS面板，其中，图案化的电接触层的厚度可以小于I微米，且可以包括钛、钛-钨、铝、铬、银和铜中之至少一种
[0047](BI)，一种用来形成LCOS面板的方法，其可包括将电接触层沉积在由玻璃基板支撑的透明导电层的一部分上，将保护层沉积在电接触层和透明导电层上，将液晶层和集成电路(IC)驱动芯片组装在保护层上，及去除保护层的一部分以暴露出电接触层。
[0048](B2)，如(BI)所述的方法，其中，在去除的步骤之后，可以进一步包括使用导电胶将电接触层电耦合到印刷电路板。
[0049](B3)，如(BI)或(B2)所述的方法，其中，沉积电接触层的步骤还可以包括在透明导电层上形成钛、钛-钨、铝、铬、银及铜中的至少一种的层。
[0050](B4)，如(BI)至(B3)任一所述的方法，其中，沉积电接触层的步骤还可以包括利用光刻技术将电接触层图案化在透明导电层上。
[0051](B5)，如(BI)或(B2)所述的方法，其中，去除的步骤可以包括电浆蚀刻保护层的一部分，以暴露出电接触层。
[0052](B6)，如(B5)所述的方法，其中，去除的步骤可以进一步包括在电浆蚀刻的步骤中使用电接触层停止电浆接触透明导电层。
[0053](B7)，如(BI)或(B2)所述的方法，其中，去除的步骤可以包括化学蚀刻保护层的一部分，以暴露出电接触层。
[0054](B8)，如(B7)所述的方法，其中，去除的步骤可以进一步包括在化学-蚀刻的步骤中使用电接触层以停止化学品接触透明导电层。
[0055]在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述的方法和系统作出改变。因此应当指出的是，包含在上述的说明或显示在附图中的事项应当被解释为说明性的而不是限制性的。下面的权利要求旨在涵盖本文中所描述的所有一般的和特殊的特征，以及本方法和系统的所有陈述，其中，只是因为语言的关系，可以说它们均落入其间的范围。
【主权项】
1.一种娃基液晶面板，其包括: 玻璃基板； 在所述玻璃基板上的透明导电层； 图案化电接触层，其由不同于所述透明导电层的材料形成在相反于所述玻璃基板的所述透明导电层的一部分上； 印刷电路板； 在所述印刷电路板上的集成电路驱动芯片； 在所述透明导电层与所述集成电路驱动芯片之间的液晶层； 在面对所述液晶层的所述集成电路驱动芯片的表面上的像素阵列;和 在所述图案化的电接触层和所述印刷电路板之间的电连接层。2.如权利要求1所述的硅基液晶面板，还包括: 在所述透明导电层和所述液晶层之间的第一对准层;和 在所述液晶层与所述集成电路驱动芯片之间的第二对准层。3.如权利要求2所述的硅基液晶面板，其中，所述电连接层包括导电胶。4.如权利要求2所述的硅基液晶面板，其中: 所述玻璃基板、所述透明导电层、所述第一对准层、所述液晶层、所述第二对准层、所述集成电路驱动芯片和所述印刷电路板被堆叠在第一方向上;和 所述玻璃基板、所述透明导电层和所述图案化的电接触层被堆叠在所述第一方向上。5.如权利要求4所述的硅基液晶面板，其中，所述图案化电接触层相邻于正交于在所述第一方向的第二方向的所述第一对准层。6.如权利要求5所述的硅基液晶面板，其中，所述导电胶在所述第一方向上将所述图案化的电接触层电耦合至所述印刷电路板。7.如权利要求4所述的硅基液晶面板，其中，所述第一对准层在所述第一方向上不覆盖所述图案化的电接触层中的至少一部分。8.如权利要求2所述的硅基液晶面板，其中，所述第一和第二对准层的每一者包括聚酰亚胺膜。9.如权利要求1所述的硅基液晶面板，其中，所述透明导电层包括铟锡氧化物。10.如权利要求1所述的硅基液晶面板，其中，所述图案化的电接触层包括多个不连续的电接触层。11.如权利要求1所述的硅基液晶面板，其中，所述图案化的电接触层的厚度小于I微米，且含有钛、钛-钨、铝、铬、银及铜中的至少一者。12.一种用于形成硅基液晶面板的方法，其包括: 将电接触层沉积在由玻璃基板支撑的透明导电层的一部分上； 将保护层沉积在所述电接触层和所述透明导电层上； 将液晶层和集成电路的驱动芯片组装在所述保护层上;和 去除所述保护层的一部分以暴露出所述电接触层。13.如权利要求12所述的方法，还包括:在所述去除的步骤之后，使用导电胶将所述电接触层电耦合到印刷电路板上。14.如权利要求12所述的方法，其中，所述沉积所述电接触层的步骤包括将钛、钛-钨、铝、铬、银及铜中的至少一者层叠在所述透明导电层上。15.如权利要求12所述的方法，其中，所述沉积所述电接触层的步骤包括利用光刻技术在所述透明导电层上将所述电接触层图案化。16.如权利要求12所述的方法，其中，所述去除的步骤包括电浆蚀刻所述保护层的一部分以暴露所述电接触层。17.如权利要求16所述的方法，其中，所述去除的步骤进一步包括在所述电浆蚀刻步骤中，利用所述电接触层以停止电浆接触所述透明导电层。18.如权利要求12所述的方法，其中，所述去除的步骤包括化学蚀刻所述保护层的一部分以暴露所述电接触层。19.如权利要求18所述的方法，其中，所述去除的步骤进一步包括在所述化学蚀刻步骤中，利用所述电接触层以停止化学物接触所述透明导电层。
【文档编号】G02F1/1362GK105867034SQ201610086102
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月15日
【发明人】林蔚峰, 邓兆展
【申请人】全视技术有限公司