專利名稱：硅基液晶面板及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅基液晶顯示面板，尤指一種在彩色濾光陣列上依序設(shè)置無(wú)機(jī) 薄膜與有機(jī)薄膜的硅基液晶顯示面板。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字時(shí)代的來(lái)臨，數(shù)字信號(hào)播送形式與顯示技術(shù)的改變，使近年來(lái)各種不 同于傳統(tǒng)陰極射線管(cathode ray tube，CRT)顯示器的各類平面顯示器，如液晶顯示器 (liquid crystal display, LCD)、場(chǎng)發(fā)身寸顯不器(field emissiondisplay， FED)、有機(jī)發(fā)光 二極管(organic light emitting diode, OLED)顯示器以及等離子體顯示器(plasma display panel, PDP)等廣泛地被應(yīng)用于日常生活上。除此之外，由于微型顯示器(micro-display)可利用光學(xué)方式將影像放大至超過(guò) 上述平面顯示器的尺寸，故更符合超大尺寸顯示的需求。且微型顯示器可應(yīng)用于各類型 的顯示器，如LCD或OLED顯示器，舉例來(lái)說(shuō)，應(yīng)用于LCD的微型顯示器即稱為微型 液晶面板。微型顯示器因其成像方式的不同可概分為穿透式及反射式兩大類。穿透式液 晶微型顯式面板主要是建構(gòu)于玻璃基板上，其運(yùn)作時(shí)光線透過(guò)顯示面板；反射式液晶微 型面板則建構(gòu)于硅基板上，因此亦稱為硅基液晶(liquid crystal on silicon, LCoS)面板。 LCoS面板是利用硅晶片作為基板，并以金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS transistor)取代 薄膜晶體管，且與一般LCD面板利用透明導(dǎo)電材料作為像素電極不同，LCoS面板以金屬 材料作為像素電極，通過(guò)光線反射的原理成像，因而稱之為反射式液晶微型面板。不論是穿透式或反射式的微型顯示器，面板上都需要有彩色濾光陣列(color filter array)的制作與設(shè)置。已知制作彩色濾光陣列的方式主要先制作出用來(lái)投射不同色彩的 彩色濾光片(color filters)，然后再覆蓋一層由四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane，TEOS)所 構(gòu)成的材料層在彩色濾光片上，并以化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanical polishing，CMP) 工藝對(duì)材料層進(jìn)行平坦化步驟。然而，利用此化學(xué)機(jī)械拋光對(duì)彩色濾光片進(jìn)行的平坦化 步驟仍有高低落差的問(wèn)題，使制作出的微型顯示器無(wú)法呈現(xiàn)出完美的顯示畫面，例如在 顯示畫面上產(chǎn)生色偏(discoloration)與牛頓環(huán)(Newtonring)等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明是提供一種硅基液晶面板及其制作方法，以解決上述現(xiàn)今面板所產(chǎn) 生的問(wèn)題。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例是披露一種硅基液晶(LCoS)面板，其包含基底，基底上設(shè)有 至少一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管；像素電極陣列設(shè)于基底上；多個(gè)具有至少兩種不同色 彩的彩色濾光片(COlOTfilter)設(shè)于像素電極陣列上，相鄰的該多個(gè)彩色濾光片間均具有間 隔(gap)，且至少兩個(gè)彩色濾光片為非共平面；無(wú)機(jī)薄膜設(shè)于彩色濾光片上及該多個(gè)間隔 內(nèi)；以及有機(jī)薄膜全面性設(shè)于無(wú)機(jī)薄膜表面。本發(fā)明另一實(shí)施例是披露一種制作硅基液晶面板的方法，包含有下列步驟。首先提供基底，且基底上設(shè)有至少一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，然后形成像素電極與多個(gè)具有至少兩種不同色彩的彩色濾光片于基底上，相鄰的該多個(gè)彩色濾光片之間均具有間 隔，且至少兩個(gè)彩色濾光片為非共平面。接著形成無(wú)機(jī)薄膜于彩色濾光片上及該多個(gè)間 隔內(nèi)，并全面性形成有機(jī)薄膜于無(wú)機(jī)薄膜表面。


圖1至圖4為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例制作硅基液晶面板的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明12半導(dǎo)體基底 14像素電極層16反射層 18彩色濾光片20彩色濾光陣列22間隔24無(wú)機(jī)薄膜 26有機(jī)薄膜28下配向膜 30液晶層32上基板 34基板36透明導(dǎo)電層 38上配向膜40像素電極 42金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件44內(nèi)層介電層
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖4，圖1至圖4為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例制作硅基液晶面板的示意 圖。如圖1所示，首先提供半導(dǎo)體基底12，例如硅基底，然后依序形成呈陣列狀的像素電極層14、反射層16以及由多個(gè)彩色濾光片 (color filters) 18所構(gòu)成的彩色濾光陣列20在半導(dǎo)體基底12上。半導(dǎo)體基底12上設(shè)有多 個(gè)利用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝所制作的金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管元件42，例如互補(bǔ)式金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管等以及內(nèi)層介電層44覆蓋于金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件42上， 用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素電極層14中的像素電極40。其中，各像素電極40分別為獨(dú)立的鋁金屬層， 而選擇性設(shè)置的反射層16，其可為具高反射系數(shù)的介電材料層全面性覆蓋在各像素電極 40表面，或是金屬層分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在各像素電極40表面，用來(lái)反射經(jīng)彩色濾光片18過(guò)濾 的入射光線。彩色濾光陣列20的制作可先在半導(dǎo)體基底12上形成具有單一色彩的濾光 層(圖未示)，然后對(duì)此濾光層進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)移工藝，例如以圖案化光致抗蝕劑層對(duì)濾光層 進(jìn)行蝕刻工藝后于半導(dǎo)體基底12上形成彩色濾光片18。接著重復(fù)進(jìn)行濾光層沉積與圖案 轉(zhuǎn)移工藝，以在半導(dǎo)體基底12上形成多個(gè)由不同波長(zhǎng)范圍或包含不同顏色染料的彩色濾 光片18所構(gòu)成的彩色濾光陣列20。在本實(shí)施例中，彩色濾光片18為具有過(guò)濾入射光線 功能的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，例如將丙烯酸樹脂(acrylic resin)和不同顏色的色素和染料混合所 構(gòu)成，不局限于此，又可由具有不同折射率所構(gòu)成的分色片(dichroic filters)所構(gòu)成。本 發(fā)明的彩色濾光片18優(yōu)選包含紅色濾光片、綠色濾光片以及藍(lán)色濾光片等至少三種顏色 的組合，但彩色濾光片18的顏色不局限于此。另外，彩色濾光片18經(jīng)由這些圖案轉(zhuǎn)移 過(guò)程后于各彩色濾光片18之間優(yōu)選形成多個(gè)間隔(gaps) 22，且至少兩個(gè)彩色濾光片18為 非共平面(not coplanar)。
然后如圖2所示，全面性形成無(wú)機(jī)薄膜24覆蓋于彩色濾光片18上并填滿各彩 色濾光片18之間的間隔22。在本實(shí)施例中，無(wú)機(jī)薄膜24優(yōu)選以旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating) 工藝來(lái)形 成，但不局限于此，又可依照工藝需求以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD) 等方式來(lái)達(dá)成。其次，無(wú)機(jī)薄膜24是選自旋涂式玻璃(spin on glass，SOG)薄膜、場(chǎng)氧 化旋涂式玻璃(field oxidespin-on-glass, FOX SOG)薄膜、等離子體增強(qiáng)氧化層(plasma enhanced oxide, PE-oxide)及四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane，TEOS)等材料的至少一者 或上述材料的任意組合，其厚度主要介于2100埃(angstrom)至3100埃，且優(yōu)選為2600 埃。如圖3所示，然后全面性涂布有機(jī)薄膜26于無(wú)機(jī)薄膜24表面。在本實(shí)施例 中，有機(jī)薄膜26優(yōu)選由負(fù)型光致抗蝕劑所構(gòu)成，例如可選自平坦化光致抗蝕劑(planar photoresist)及緩沖層式光致抗蝕劑(buffer layer photoresist)等材料的至少一者或上述材料 的任意組合。另外，有機(jī)薄膜26的厚度約略為無(wú)機(jī)薄膜24的五倍厚度，例如介于10000 埃至12000埃，且優(yōu)選為11000埃。隨后可形成下配向膜28于有機(jī)薄膜26上，以完成 硅基液晶面板的下基板的制作。值得注意的是，通過(guò)無(wú)機(jī)薄膜24與有機(jī)薄膜26所帶來(lái) 的平坦化效果，本發(fā)明可解決已知以化學(xué)機(jī)械拋光對(duì)覆蓋彩色濾光片上薄膜進(jìn)行平坦化 工藝的缺點(diǎn)，例如可大幅改善顯示畫面上容易產(chǎn)生色偏(discoloration)與牛頓環(huán)(Newton ring)的機(jī)率，進(jìn)而投射出更佳的顯示畫面。然后如圖4所示，進(jìn)行硅基液晶面板的后段工藝，例如依序形成一液晶層30以 及一上基板32于設(shè)有彩色濾光陣列20之下基板上，其中上基板32的制作包括基板34、 透明導(dǎo)電層36以及上配向膜38設(shè)于基板34下表面?；?4為可透光的透明基板，例 如玻璃基板或石英基板等。透明導(dǎo)電層36選自透明導(dǎo)電材料，例如氧化銦錫(indium tin oxide, ITO)、氧化銦鋅(indiumzinc oxide，IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)、摻鋁的氧化 鋅(aluminum zinc oxide, AZO)、摻錯(cuò)的氧化鋅 ZZO (zirconium—zinc oxide)與摻鎵氧化 鋅(gallium zincoxide，GZO)等透明導(dǎo)電氧化物(transparent conducting oxide，TCO)所構(gòu) 成。上配向膜38與下配向膜28的作用在于使液晶層30的液晶分子于未受電壓偏轉(zhuǎn)時(shí)得 以朝預(yù)定方向傾倒，以精確控制透光量。至此即完成本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的LCoS面板的 制作。請(qǐng)?jiān)趨⒄請(qǐng)D4，圖4另披露本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的硅基液晶(LCoS)面板結(jié)構(gòu)。如 圖中所示，硅基液晶面板主要包含基底12、多個(gè)彩色濾光片18設(shè)于基底12上且彩色濾光 片18之間具有多個(gè)間隔22、無(wú)機(jī)薄膜24全面性設(shè)于各彩色濾光片18上并填滿間隔22、 有機(jī)薄膜26全面性設(shè)于無(wú)機(jī)薄膜24表面、下配向膜28設(shè)于有機(jī)薄膜26表面、液晶層30 設(shè)于下配向膜28上以及上基板32設(shè)于液晶層30上。上基板32包含由玻璃或石英所構(gòu) 成的透明基板34、透明導(dǎo)電層36以及上配向膜38。其中，彩色濾光片18可具有不同顏色染料或不同波長(zhǎng)范圍，例如包含紅色濾光 片、綠色濾光片以及藍(lán)色濾光片。無(wú)機(jī)薄膜24是選自旋涂式玻璃(spin on glass, SOG) 薄膜、場(chǎng)氧化旋涂式玻璃(field oxide spin-on-glass, FOXSOG)薄膜、等離子體增強(qiáng)氧 化層(PE-oxide)及四乙氧基硅烷(TEOS)，而有機(jī)薄膜26則優(yōu)選由負(fù)型光致抗蝕劑所構(gòu) 成，例如可選自平坦化光致抗蝕劑(planar photoresist)及緩沖層式光致抗蝕劑(buffer layer photoresist)。在本實(shí)施例中，無(wú)機(jī)薄膜24的厚度是介于2100埃至3100埃，且優(yōu)選為2600埃，而有機(jī)薄膜26的厚度是介于10000埃至12000埃，且優(yōu)選為11000埃。另需注意的是，本發(fā)明雖優(yōu)選將由多個(gè)彩色濾光片18所構(gòu)成的彩色濾光陣列20制作于半導(dǎo)體基底12上，但不局限于這個(gè)設(shè)計(jì)，又可將彩色濾光陣列20以及設(shè)于其上的 無(wú)機(jī)薄膜24與有機(jī)薄膜26 —同制作在上基板32下表面，亦即形成于玻璃基板或石英基 板等的透明基板表面，而不制作于包含MOS晶體管元件與像素電極的硅基底上，此實(shí)施 例也屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。綜上所述，本發(fā)明主要先以旋轉(zhuǎn)涂布工藝覆蓋無(wú)機(jī)薄膜在用來(lái)形成彩色濾光陣 列的彩色濾光片表面以及各彩色濾光片之間的間隔內(nèi)，然后再全面性涂布有機(jī)薄膜于無(wú) 機(jī)薄膜表面。通過(guò)這兩層薄膜所帶來(lái)的平坦化效果，本發(fā)明可提供相較已知以化學(xué)機(jī)械 拋光進(jìn)行平坦化步驟更低成本及更短時(shí)間的工藝，且可在節(jié)省能源(如不需經(jīng)高溫?zé)峁?藝來(lái)沉積無(wú)機(jī)薄膜)下提供光學(xué)特性更佳的LCoS面板，進(jìn)而改良后續(xù)封裝的良率。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等同變化與修 飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種硅基液晶面板，包含基底，該基底上設(shè)有至少一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管； 像素電極陣列設(shè)于該基底上；多個(gè)具有至少兩種不同色彩的彩色濾光片設(shè)于該像素電極陣列上，相鄰的該多個(gè)彩 色濾光片間均具有間隔，且至少兩個(gè)彩色濾光片為非共平面； 無(wú)機(jī)薄膜設(shè)于該多個(gè)彩色濾光片上及該多個(gè)間隔內(nèi)；以及 有機(jī)薄膜全面性設(shè)于該無(wú)機(jī)薄膜表面。
2.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶面板，其中該多個(gè)彩色濾光片包含紅色濾光片、綠色 濾光片或藍(lán)色濾光片。
3.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶面板，其中該無(wú)機(jī)薄膜是選自旋涂式玻璃薄膜、場(chǎng)氧 化旋涂式玻璃薄膜、等離子體增強(qiáng)氧化層及四乙氧基硅烷。
4.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶面板，其中該有機(jī)薄膜是選自平坦化光致抗蝕劑及緩 沖層式光致抗蝕劑。
5.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶面板，其中該有機(jī)薄膜包含負(fù)型光致抗蝕劑。
6.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶面板，其中該無(wú)機(jī)薄膜的厚度是介于2100埃至3100埃。
7.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶面板，其中該有機(jī)薄膜的厚度是介于10000埃至 12000 埃。
8.一種制作硅基液晶面板的方法，包含提供基底，該基底上設(shè)有至少一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管； 形成像素電極陣列于該基底上；形成多個(gè)具有至少兩種不同色彩的彩色濾光片于該像素電極陣列上，相鄰的該多個(gè) 彩色濾光片之間均具有間隔，且至少兩個(gè)彩色濾光片為非共平面； 形成無(wú)機(jī)薄膜于該多個(gè)彩色濾光片上及該多個(gè)間隔內(nèi)；以及 形成有機(jī)薄膜于該無(wú)機(jī)薄膜表面。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該多個(gè)彩色濾光片包含紅色濾光片、綠色濾光片或 藍(lán)色濾光片。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，另包含利用旋轉(zhuǎn)涂布工藝來(lái)形成該無(wú)機(jī)薄膜。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該無(wú)機(jī)薄膜是選自旋涂式玻璃薄膜、場(chǎng)氧化旋涂 式玻璃薄膜、等離子體增強(qiáng)氧化層及四乙氧基硅烷。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該有機(jī)薄膜是選自平坦化光致抗蝕劑及緩沖層式 光致抗蝕劑。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該有機(jī)薄膜包含負(fù)型光致抗蝕劑。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該無(wú)機(jī)薄膜的厚度是介于2100埃至3100埃。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該有機(jī)薄膜的厚度是介于10000埃至12000埃。
全文摘要
本發(fā)明披露一種硅基液晶(LCoS)面板及其制作方法，該硅基液晶(LCoS)面板包含基底，基底上設(shè)有至少一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管；像素電極陣列設(shè)于基底上；多個(gè)具有至少兩種不同色彩的彩色濾光片(color filter)設(shè)于像素電極陣列上，相鄰的該多個(gè)彩色濾光片間均具有間隔(gap)，且至少兩個(gè)彩色濾光片為非共平面；無(wú)機(jī)薄膜設(shè)于彩色濾光片上及該多個(gè)間隔內(nèi)；以及有機(jī)薄膜全面性設(shè)于無(wú)機(jī)薄膜表面。通過(guò)這兩層薄膜所帶來(lái)的平坦化效果，本發(fā)明可提供相較已知以化學(xué)機(jī)械拋光進(jìn)行平坦化步驟更低成本及更短時(shí)間的工藝，且可在節(jié)省能源(如不需經(jīng)高溫?zé)峁に噥?lái)沉積無(wú)機(jī)薄膜)的情況下提供光學(xué)特性更佳的LCoS面板，進(jìn)而改良后續(xù)封裝的良率。
文檔編號(hào)G02F1/1362GK102023436SQ20091017513
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者吳沂庭, 王冠雄 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司