專利名稱：液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器件和該液晶顯示器件的制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及在各個(gè)象素(pixel)具有透射顯示區(qū)和反射顯示區(qū)的液晶顯示器件以及這種液晶顯示器件的制造方法。
由于液晶顯示器件具有薄和耗電低的特點(diǎn)，因此它已被廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括辦公自動(dòng)化(OA)設(shè)備如文字處理器和個(gè)人計(jì)算機(jī)，便攜式信息設(shè)備如便攜式電子記錄簿以及裝有液晶監(jiān)視器聯(lián)有攝影鏡頭的VCR。
與CRT顯示器和場(chǎng)致發(fā)光(EL)顯示器不同，這種液晶顯示器件包括本身不發(fā)光的液晶顯示板。因此，常使用所謂的透射型器件作為液晶顯示器件，它包括置于液晶顯示板背面或一側(cè)的稱為背光源的光源，使得液晶板能控制透過液晶板的背光源發(fā)出的光量，以實(shí)現(xiàn)影像的顯示。
但是，在這種透射型液晶顯示器件中，背光源消耗的能量占液晶顯示器件消耗的總能量的50％或更多。因此使用背光源增加了能量的消耗。
為了克服上述問題，業(yè)已在通常在戶外使用或攜帶在使用者身邊的便攜式信息設(shè)備中使用反射型液晶器件。這種反射型液晶顯示器件裝有反射器，該反射器形成于兩片基片中的一片上以代替背光源，從而使環(huán)境光被反射器表面所反射。
這種反射型液晶反射器件是以使用偏振片的顯示模式運(yùn)行，如已廣泛用于透射液晶顯示器件中的如扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式和超扭轉(zhuǎn)向列(STN)模式。近年來(lái)，開發(fā)了一種相變型賓主模式，它不使用偏振片，從而能得到更明亮的顯示。
反射環(huán)境光的反射型液晶顯示器件的缺點(diǎn)在于當(dāng)周圍環(huán)境較暗時(shí)，顯示的可見度非常低。相反，透射型液晶顯示器件的缺點(diǎn)在于當(dāng)周圍環(huán)境較亮?xí)r，顯示的質(zhì)量不好。也就是說，色彩重現(xiàn)率較差并且不能很好地辨認(rèn)顯示的內(nèi)容，因?yàn)轱@示的亮度低于環(huán)境光線的亮度。為了改進(jìn)在明亮環(huán)境下的顯示質(zhì)量，需要增加背光源的光強(qiáng)度。這會(huì)增加背光源的能量消耗，從而增加液晶顯示器件所消耗的能量。此外，如果要在陽(yáng)光或燈光直射處觀看液晶顯示器件，由于環(huán)境光線的緣故，顯示質(zhì)量不可避免地會(huì)降低。例如，如果固定在汽車中的液晶顯示屏或在固定的位置使用的個(gè)人計(jì)算機(jī)的液晶顯示屏受到陽(yáng)光或燈光的直射，它將會(huì)鏡面反射周圍的影像，從而難以觀看本身所顯示的內(nèi)容。
為了解決上述問題，提出了(例如日本未審查專利公開No.7-333598)一種在一個(gè)液晶顯示器件中同時(shí)具有透射顯示模式和反射顯示模式的結(jié)構(gòu)。這種液晶顯示器件使用透過部分光線并反射部分光線的半透射反射膜。
圖52顯示了這種使用半透射反射膜的液晶顯示器件。該液晶顯示器件包括偏振片30a和30b、相位片31、透明基片32、黑色掩膜(masks)33、對(duì)置電極(counterelectrode)34、取向膜35、液晶層36、金屬-絕緣體-金屬元件37、象素電極38、光源39和反射膜40。
象素電極38是半透射反射膜，它是形成于各個(gè)象素上由金屬粒子或內(nèi)部具有不規(guī)則微孔缺陷或中凹缺陷的層制得的非常薄的層。具有這種構(gòu)造的象素電極透過來(lái)自光源39的光線，同時(shí)反射來(lái)自外部的光線(如自然光和室內(nèi)燈光)，從而同時(shí)起透射顯示的作用和反射顯示的作用。
圖52所示的常規(guī)液晶顯示器件具有下列問題。首先，當(dāng)將沉積金屬粒子的很薄的層用作各個(gè)象素的半透射反射膜時(shí)，由于金屬顆粒具有很大的吸收系數(shù)，因此入射光的內(nèi)吸收較大，部分光線被吸收而未用于顯示，從而降低了光線的利用效率。
當(dāng)將內(nèi)部具有不規(guī)則的微孔缺陷或中凹缺陷的膜用作各個(gè)象素的象素電極38時(shí)，膜的結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，不便控制，需要精確的指定條件。因此，難以制得具有同樣特性的膜。換句話說，電氣或光學(xué)性能的重現(xiàn)性太差，很難控制上述液晶顯示器件中的顯示質(zhì)量。
例如，如果將近年來(lái)常作為開關(guān)元件用于液晶顯示器件的薄膜晶體管(TFTs)用于圖52所示的上述液晶顯示器件，則需要用不同于用于象素電極材料的電極/連接材料在各個(gè)象素中形成用作存儲(chǔ)電容器的電極。在這種情況下，如這種常規(guī)的器件那樣由半透射反射膜制成的象素電極不適合于形成存儲(chǔ)電容器。另外，即使將作為象素電極的半透射反射膜通過絕緣層形成于部分連接線和元件上，含有透射成分的象素電極也幾乎不會(huì)有助于增加數(shù)值孔徑。同樣，如果光入射在開關(guān)元件(如MIM和TFT)的半導(dǎo)體層上，會(huì)產(chǎn)生光激勵(lì)電流。形成半透射反射膜作為遮光層不足以保護(hù)開關(guān)元件免遭光照。為了確保遮光，需要在對(duì)置基片(countersubstrate)上放置另一層遮光膜。
本發(fā)明液晶顯示器件包括第一基片、第二基片以及置于第一基片和第二基片之間的液晶層，和由用于向液晶層施加電壓的各對(duì)電極限定的許多象素區(qū)，其中所述許多象素區(qū)中的每一個(gè)包括反射區(qū)和透射區(qū)。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)例中，所述第一基片包括相應(yīng)于反射區(qū)的反射電極區(qū)以及相應(yīng)于透射區(qū)的透射電極區(qū)。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，所述反射電極區(qū)高于透射電極區(qū)，在第一基片表面形成一個(gè)臺(tái)階，從而使反射區(qū)的液晶層的厚度小于透射區(qū)的液晶層厚度。
在本發(fā)明再一個(gè)實(shí)例中，在各個(gè)象素區(qū)中反射區(qū)占據(jù)的面積約為10-90％。
或者，本發(fā)明液晶顯示器件包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之間的液晶層，其中所述第一基片包括許多柵線(gate line)、與所述許多柵線交叉排列的許多源線、置于所述許多柵線和所述許多源線的交點(diǎn)附近的許多開關(guān)元件、以及與所述許多開關(guān)元件相連的許多象素電極，第二基片包括對(duì)置電極，由許多象素電極、對(duì)置電極、以及置于所述許多象素電極和對(duì)置電極之間的液晶層限定了許多象素區(qū)，并且所述象素區(qū)中的每一個(gè)均含有反射區(qū)和透射區(qū)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，所述第一基片包括相應(yīng)于反射區(qū)的反射電極區(qū)和相應(yīng)于透射區(qū)的透射電極區(qū)。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，所述反射電極區(qū)高于透射電極區(qū)，在第一基片表面形成一個(gè)臺(tái)階，從而使反射區(qū)的液晶層的厚度小于透射區(qū)的液晶層厚度。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，反射區(qū)液晶層的厚度約為透射區(qū)液晶層厚度的一半。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，各個(gè)象素電極包括在反射電極區(qū)的反射電極和在透射電極區(qū)的透射電極。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例中，反射電極和透射電極互相電氣相連。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，各個(gè)象素電極包括透射電極，并且反射區(qū)包括透射電極和與透射電極絕緣的反射層。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，反射電極區(qū)與所述許多柵線、所述許多源線和所述許多開關(guān)元件中的至少一部分相重疊。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，反射電極區(qū)和透射電極區(qū)中至少有一個(gè)具有由與所述許多柵線或所述許多源線的制造材料相同的材料構(gòu)成的一層材料。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，在各個(gè)象素區(qū)中反射區(qū)占據(jù)的面積約為10-90％。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，所述第一基片還包括通過絕緣膜與象素電極一起形成存儲(chǔ)電容器的存儲(chǔ)電容器電極，其中所述反射電極區(qū)與所述存儲(chǔ)電容器電極相重疊。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，所述液晶顯示器件還包括在第一基片與朝液晶層的表面相反的表面上的微透鏡。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，各個(gè)反射電極區(qū)包括金屬層和形成于金屬層下面的中間絕緣膜層。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，所述金屬層是連續(xù)波浪形的。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，所述中間絕緣層的表面是凹凸形的。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，中間絕緣層是由光敏聚合物樹脂膜制成的。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，中間絕緣層覆蓋開關(guān)元件、所述許多柵線或所述許多源線中的至少一部分。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，反射電極形成于與所述許多柵線或所述許多源線相同的高度(level)上。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，反射電極形成于與所述許多柵線相同的高度(level)上，并且反射電極與供與反射電極相鄰的象素電極使用的柵線電氣相連。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，將與施加至對(duì)置電極的信號(hào)相同的信號(hào)施加至反射電極。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，反射電極形成在與所述許多柵線相同的高度(level)上，并且反射電極通過與開關(guān)元件的漏電極或透射(transmission)電極重疊而形成存儲(chǔ)電容器。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，反射電極是由鋁或鋁合金制成的。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例中，透射電極是由ITO制成的，并且在透射電極和反射電極之間插有金屬層。
本發(fā)明的另一方面提供一種液晶顯示器件的制造方法。所述液晶顯示器件包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之間的液晶層，所述第一基片包括許多柵線、與所述許多柵線交叉排列的許多源線、置于所述許多柵線和所述許多源線的交點(diǎn)附近的許多開關(guān)元件、以及與所述許多開關(guān)元件相連的許多象素電極，第二基片包括對(duì)置電極，由許多象素電極、對(duì)置電極、以及置于所述許多象素電極和對(duì)置電極之間的液晶層限定了許多象素區(qū)，并且所述象素區(qū)中的每一個(gè)均含有反射區(qū)和透射區(qū)。所述方法包括如下步驟使用具有高透光度的材料在第一基片上形成透射電極區(qū)；形成光敏聚合物樹脂層；在所述聚合物樹脂層上用高反射性材料形成反射層。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)例中，所述光敏聚合物樹脂層具有許多凹凸的部分。
或者，提供一種本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法。所述液晶顯示器件包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之間的液晶層，所述第一基片包括許多柵線、與所述許多柵線交叉排列的許多源線、置于所述許多柵線和所述許多源線的交點(diǎn)附近的許多開關(guān)元件、以及與所述許多開關(guān)元件相連的許多象素電極，第二基片包括對(duì)置電極，由許多象素電極、對(duì)置電極、以及置于所述許多象素電極和對(duì)置電極之間的液晶層限定了許多象素區(qū)，并且所述象素區(qū)中的每一個(gè)均含有反射區(qū)和透射區(qū)。所述方法包括如下步驟使用具有高透光度的材料在第一基片上形成透射電極區(qū)；在透射電極區(qū)上形成保護(hù)膜；在保護(hù)膜的一部分上形成高反射層，以形成反射電極區(qū)。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)例中，透射電極區(qū)與所述許多源線形成在一個(gè)高度上(level)。
因此，本文所描述的發(fā)明可以具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)提供的液晶顯示器件類型能同時(shí)以透射模式顯示和以反射模式顯示，與相同類型的常規(guī)液晶顯示器件相比，改進(jìn)了對(duì)環(huán)境光線和背光源光線的使用效率，并獲得了優(yōu)良的顯示質(zhì)量，(2)提供了這種液晶顯示器件的制造方法。具體地說，在本發(fā)明液晶顯示器件中，當(dāng)環(huán)境較明亮?xí)r，其顯示質(zhì)量明顯地得到了改進(jìn)。
本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員在閱讀和理解了下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述以后，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖；圖2是沿圖1a-b線的剖面圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1有源矩陣基片的另一個(gè)實(shí)例的平面圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1有源矩陣基片的再一個(gè)實(shí)例的平面圖；圖5是一張部分平面圖，說明本發(fā)明實(shí)施例2液晶顯示器件中間絕緣膜層和金屬膜；圖6是沿圖5c-d線的剖面圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例3液晶顯示器件的剖面圖；圖8A是本發(fā)明實(shí)施例4液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖，圖8B是沿圖8A A-A線的剖面圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例4液晶顯示器件的剖面圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例4液晶顯示器件的另一個(gè)帶有微透鏡的實(shí)例的剖面圖；圖11A是本發(fā)明實(shí)施例4液晶顯示器件的有源矩陣基片的另一個(gè)實(shí)例的平面圖，圖11B是圖11A沿B-B線的剖面圖；圖12A是是本發(fā)明實(shí)施例5液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖，圖12B是圖12A沿C-C線的剖面圖；圖13A是是本發(fā)明實(shí)施例6液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖，圖13B是圖13A沿D-D線的剖面圖14A是是本發(fā)明實(shí)施例7液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖，圖14B是圖14A沿E-E線的剖面圖；圖15是一張剖面圖，用于說明本發(fā)明實(shí)施例8的反射/透射型液晶顯示器件；圖16說明實(shí)施例8反射/透射型液晶顯示器件的透射率和反射率與孔徑比的關(guān)系；圖17說明實(shí)施例8反射/透射型液晶顯示器件的孔徑比和透射效率之間的關(guān)系；圖18是本發(fā)明實(shí)施例8反射/透射型液晶顯示器件的平面圖；圖19A-19F是圖18沿F-F線的剖面圖，說明實(shí)施例8反射/透射型液晶顯示器件的制造方法；圖20A-20D是一組剖面圖，用于說明在實(shí)施例8反射/透射型液晶顯示器件的反射區(qū)中形成凸出部分的步驟；圖21是用于圖20B所述步驟的光掩模的平面圖；圖22是一張剖面圖，說明實(shí)施例8反射/透射型液晶顯示器件中具有高反射率的象素電極的反射特性的測(cè)量方法；圖23是說明產(chǎn)生干涉光的示意圖；圖24顯示實(shí)施例8反射/透射型液晶顯示器件的象素電極反射率對(duì)波長(zhǎng)的依賴關(guān)系；圖25是本發(fā)明實(shí)施例9透射/反射型液晶顯示器件的剖面圖；圖26說明實(shí)施例9中透射和反射的灰度顯示；圖27是常規(guī)透射型液晶顯示器件的色度圖；圖28是圖9透射/反射型液晶顯示器件的色度圖；圖29是本發(fā)明實(shí)施例9透射/反射液晶顯示器件的另一個(gè)實(shí)例的剖面圖；圖30是本發(fā)明實(shí)施例10液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖；圖31是圖30沿G-G線的剖面圖；圖32是本發(fā)明實(shí)施例11液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖；圖33是圖32沿H-H線的剖面圖；圖34是本發(fā)明實(shí)施例12液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖；圖35是圖34沿Ⅰ-Ⅰ線的剖面圖；圖36是本發(fā)明實(shí)施例12液晶顯示器件的有源矩陣基片另一個(gè)實(shí)例的平面圖；圖37是本發(fā)明實(shí)施例13液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖38A-38D是圖37沿J-J線的剖面圖，說明實(shí)施例13有源矩陣基片的制造方法；圖39是本發(fā)明實(shí)施例14液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖；圖40A-40D是圖39沿K-K線的剖面圖，說明實(shí)施例14有源矩陣基片的制造方法；圖41是本發(fā)明實(shí)施例15液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖；圖42A-42C是圖41沿L-L線的剖面圖，說明實(shí)施例15有源矩陣基片的制造方法；圖43是本發(fā)明實(shí)施例16液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖；圖44A-44F是圖43沿M-M線的剖面圖，說明實(shí)施例16有源矩陣基片的制造方法；圖45是本發(fā)明實(shí)施例17液晶顯示器件的有源矩陣基片的平面圖；圖46是圖45沿N-N線的剖面圖；圖47是本發(fā)明實(shí)施例17液晶顯示器件的有源矩陣基片另一個(gè)實(shí)例的平面圖；圖48A-48C說明將本發(fā)明施用于簡(jiǎn)單矩陣液晶顯示器件的實(shí)施例18的結(jié)構(gòu)；圖49A-49C說明實(shí)施例18的另一種結(jié)構(gòu)；圖50A-50C說明實(shí)施例18的另一種結(jié)構(gòu)；圖51A-51B說明實(shí)施例18的另一種結(jié)構(gòu)；圖52是常規(guī)液晶顯示器件的剖面圖。
實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)施例1的液晶顯示器件包括有源矩陣基片和透明對(duì)置基片(如玻璃基片)，對(duì)置基片具有一個(gè)朝象素電極的對(duì)置電極。液晶層置于有源矩陣基片和對(duì)置基片之間。向液晶層施加電壓的各對(duì)象素電極和對(duì)置電極限定許多象素區(qū)。象素區(qū)包括一對(duì)電極和在該對(duì)電極之間的液晶層。這種限定也適用于簡(jiǎn)單矩陣型液晶顯示器件，這種器件具有許多掃描電極(scanning)和許多信號(hào)電極。
本發(fā)明液晶顯示器件在各個(gè)象素中至少具有一個(gè)透射電極區(qū)和至少一個(gè)反射區(qū)。所述透射和反射區(qū)包括液晶層和插有液晶層的電極對(duì)。限定透射區(qū)的電極區(qū)被稱為透射電極區(qū)，限定反射區(qū)的電極區(qū)被稱為反射電極區(qū)。圖1是實(shí)施例1液晶顯示器件有源矩陣基片的一個(gè)象素部分的平面圖。圖2是沿圖1a-b線的剖面圖。
參見圖1和圖2，有源矩陣基片包括排成矩陣的象素電極1。用于提供掃描信號(hào)的柵線2和用于提供顯示信號(hào)的源線3被置于象素電極1的周圍成直角相互交叉。柵線2和源線3通過中間絕緣膜層19與相應(yīng)的象素電極1的周圍部分重疊。柵線2和源線3是由金屬膜組成的。
薄膜晶體管(TFT)形成于柵線2和源線3的各個(gè)交點(diǎn)附近。各個(gè)TFT 4的柵電極12與相應(yīng)的柵線2相連，通過柵線2向柵電極12輸入信號(hào)以驅(qū)動(dòng)TFT 4。TFT 4的源電極15與相應(yīng)的源線3相連，從源線3接收數(shù)據(jù)信號(hào)。TFT 4的漏電極16與連接電極5相連，該連接電極通過接觸孔6再與相應(yīng)的象素電極1電氣相連。
連接電極5通過柵絕緣膜7與存儲(chǔ)電容器電極8一起形成存儲(chǔ)電容器。存儲(chǔ)電容器電極8是由金屬膜制成的，并通過連接線(圖中未表示)與形成于對(duì)置基片9上的對(duì)置電極10相連。存儲(chǔ)電容器電極8可在同一制造步驟中與柵線2一起形成。
各個(gè)象素電極1包括含有金屬膜的反射電極區(qū)22，以及至少一個(gè)由ITO膜制成的透射電極區(qū)20。反射電極區(qū)22覆蓋柵線2、源線3、TFT 4和存儲(chǔ)電容器電極8，透射電極區(qū)20被反射電極區(qū)22所圍繞。
具有上述結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1有源矩陣基片可用下列方法制得。
首先，在由玻璃等制得的透明絕緣基片11上依次形成柵電極12、柵線2、存儲(chǔ)電容器電極8、柵絕緣膜7、半導(dǎo)體層13、溝道(chennel)保護(hù)層14、源電極15和漏電極16。
接著，通過濺鍍依次沉積透明導(dǎo)電膜17和金屬膜18，并構(gòu)成預(yù)定的形狀，形成源線3和連接電極5。
因此，源線3具有由透明導(dǎo)電膜17(由ITO制成)和金屬膜18制成的雙層結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)，即使在金屬膜18中產(chǎn)生缺陷(如斷路)，通過透明導(dǎo)電膜17也能保持電氣連接。這減少了在源線3中產(chǎn)生的斷路。
隨后，用旋轉(zhuǎn)施涂方法將光敏丙烯酸樹脂施涂在制得的基片上，形成厚度為3微米的中間絕緣膜層19。接著按照需要的圖形對(duì)丙烯酸樹脂曝光并用堿性溶液顯影。僅僅膜的曝光部分被堿性溶液腐蝕掉，形成穿透中間絕緣膜19的接觸孔6。通過使用這種堿性顯影方法，可獲得具有良好錐度的接觸孔6。
考慮到下列因素，使用光敏丙烯酸樹脂作為中間絕緣膜19在制造方面是有利的。由于可使用旋轉(zhuǎn)涂覆方法形成薄膜，很容易形成薄至數(shù)微米的薄膜。同時(shí)在構(gòu)成中間絕緣膜層19的圖形時(shí)無(wú)需使用光刻膠的步驟。
在本實(shí)施例中，丙烯酸樹脂是有色的，并可在構(gòu)圖后將其整個(gè)表面置于光照下使之透明。也可用化學(xué)方法使丙烯酸樹脂透明。
隨后，通過濺鍍形成透明的導(dǎo)電膜21并使之構(gòu)成圖案。該透明的導(dǎo)電膜21是由ITO制成的。
于是，透明的導(dǎo)電膜21通過接觸孔6與各個(gè)連接電極5電氣相連。
隨后在透明導(dǎo)電膜21上形成金屬膜23并構(gòu)圖之，以便覆蓋柵線2、源線3、TFT 4和存儲(chǔ)電容器電極8，用作象素電極1的反射電極區(qū)22。未被金屬膜23覆蓋的透明導(dǎo)電膜21部分構(gòu)成透射電極區(qū)20。透明導(dǎo)電膜21和金屬膜23相互之間電氣相連。任何相鄰的象素電極被位于柵線2和源線3上的部分隔開，彼此在電氣上是不相連的。
金屬膜23由鋁制成。也可以用具有高反射性的任何導(dǎo)電材料(如Ta)制成。
在本實(shí)施例中，如圖2所示，液晶層包括混于液晶中的二色性顏料分子24。這種二色性顏料的吸收系數(shù)隨分子的取向方向而異。當(dāng)控制對(duì)置電極10和象素電極1之間的電場(chǎng)使液晶分子25的取向方向發(fā)生變化時(shí)，二色性顏料分子24的取向方向發(fā)生變化。所產(chǎn)生的二色性顏料分子24的吸收系數(shù)的變化被用于產(chǎn)生影像顯示。
使用具有上述結(jié)構(gòu)的實(shí)施例1液晶顯示板，當(dāng)環(huán)境光線較暗時(shí)，顯示器可有效地利用背光源發(fā)出的并透過透射電極區(qū)20的光線，當(dāng)環(huán)境光線較亮?xí)r，可有效地利用反射電極區(qū)22反射的光線。也可以同時(shí)利用透射電極區(qū)20和反射電極區(qū)22以產(chǎn)生顯示。另外，可制得有明亮顯示的液晶顯示器件。
在本實(shí)施例中，象素電極1的反射電極區(qū)22的金屬膜23覆蓋TFT 4、柵線2和源線3。從而無(wú)需遮光膜以防止光進(jìn)入TFT 4以及位于柵線、源線和存儲(chǔ)電容器電極上的象素電極的遮光部分。在這些部分中，光線泄漏會(huì)在某些顯示區(qū)域形成漏光區(qū)(domain)、disclination line等。結(jié)果，通常這些由于被遮光膜遮住而不能作為顯示區(qū)域的區(qū)域能用作顯示區(qū)域。這樣就能有效地使用顯示區(qū)域。
當(dāng)柵線和源線由金屬構(gòu)成時(shí)，在透射型顯示器件中它們作為遮光區(qū)，因此不能作為顯示區(qū)。然而在本實(shí)施例液晶顯示器件中，在常規(guī)透射型顯示器件中用作遮光區(qū)的這些區(qū)域可被用作象素電極的反射電極區(qū)。從而可獲得更亮的顯示。
在本實(shí)施例中，金屬膜23形成于透明導(dǎo)電膜21之上。使得金屬膜23具有依從于透明導(dǎo)電膜21的不平坦表面的不平坦表面。金屬膜23的不平坦表面優(yōu)于平坦表面，因?yàn)椴黄教贡砻婵山邮諄?lái)自不同入射角度的環(huán)境光。制得的液晶顯示器件能形成更明亮的顯示。
圖3和圖4是本發(fā)明實(shí)施例1液晶顯示器件另外兩個(gè)實(shí)例的平面圖。在這些實(shí)例中，各個(gè)象素電極1的透射電極區(qū)20與反射電極區(qū)22的面積比與圖1所示的不同。以這種方式獲得具有要求反射性和透射性的液晶顯示器件。
在圖3和圖4所示的實(shí)例中，連接電極5位于反射電極區(qū)22之中，從而緩解了透過透射電極區(qū)20的光線亮度的下降。
在實(shí)施例1中，象素電極1的反射電極區(qū)22的金屬膜23形成于透明導(dǎo)電膜21之上?；蛘?，如圖6所示，形成的金屬膜23僅與透明導(dǎo)電膜21部分搭接，以便相互間電氣相連。
實(shí)施例2在實(shí)施例2中，將描述金屬膜23的不平坦表面的形成方法。
圖5是說明形成在中間絕緣膜層19(圖中未表示)上的金屬膜23的部分平面圖。圖6是圖5沿c-d線的剖面圖。
將中間絕緣膜層19的表面通過腐蝕等而制成不平坦，并在該不平坦表面上形成金屬膜23。
因此，如上所示首先用旋轉(zhuǎn)施涂等方法形成平坦的涂層，隨后使之表面不平坦以制得中間絕緣膜層19，接著在其上形成金屬膜23，可獲得具有不平坦表面的金屬膜23。
在反射型液晶顯示器件中，金屬膜23的不平坦表面優(yōu)于平坦表面，因?yàn)椴黄教贡砻婵山邮諄?lái)自不同入射角度的環(huán)境光。因此，在中間膜層19上形成象素電極1的金屬膜23，并通過腐蝕等獲得如圖6所示的不平坦的表面，可使制得的液晶顯示器件具有更明亮的顯示。
金屬膜23的不平坦表面不限于如圖5所示的形狀(即平面中具有圓形凹陷部分的表面)。金屬膜23的表面以及因此下層中間絕緣膜層19的表面也可在平面中具有多邊形或橢圓形凹陷部分。凹陷部分的剖面可以是多邊形的，而不是如圖6所示的半圓形。
實(shí)施例3在實(shí)施例3中，將描述使用賓主顯示方式的液晶顯示器件。
圖7是本發(fā)明本實(shí)施例液晶顯示器件的剖面圖。使用與圖2相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)注與實(shí)施例1相同的元件。
當(dāng)使用賓主液晶材料混合物(ZLI 2327，購(gòu)自Merck & Co.,Inc.，含有黑色顏料和0.5％的光學(xué)活性物質(zhì)S-811(購(gòu)自Merck & Co.,Inc.))采用賓主顯示方式時(shí)，會(huì)產(chǎn)生下列問題，即如果在使用背光源的透射區(qū)中來(lái)自背光源的透射光線的光程長(zhǎng)度dt與在反射區(qū)中來(lái)自環(huán)境光的反射光線的光程長(zhǎng)度2dr明顯不同，即使向液晶層施加相同的電壓，在使用來(lái)自背光源的光線的情況下和使用環(huán)境光的情況下，產(chǎn)生的顯示亮度和對(duì)比度也會(huì)明顯不同。
因此，應(yīng)設(shè)定在透射區(qū)透明導(dǎo)電膜21上的液晶層部分的厚度dt以及在反射區(qū)金屬膜23上的液晶層部分的厚度dr，使得它們滿足關(guān)系式dt=2dr。因此，在本實(shí)施例中，改變金屬膜23的厚度，使之滿足所述關(guān)系式。
因此，通過使透射區(qū)中來(lái)自背光源的透射光線的光程長(zhǎng)度dt與反射區(qū)中來(lái)自環(huán)境光的反射光線的光程長(zhǎng)度2dr相等，只要向液晶層施加相同的電壓，就可獲得基本相同的亮度和對(duì)比度，而與使用的光線類型(來(lái)自背光源的光線或來(lái)自環(huán)境光的光線)無(wú)關(guān)。以這種方式可獲得具有更好顯示特性的液晶顯示器件。
通過使透射區(qū)中來(lái)自背光源的透射光線的光程長(zhǎng)度dt和反射區(qū)中來(lái)自環(huán)境光的反射光線的光程長(zhǎng)度2dr近似相同(不一定完全相等)，可使亮度和對(duì)比度在某種程度上相等。
通過改變施加在液晶層上的驅(qū)動(dòng)電壓，即使透射區(qū)中來(lái)自背光源的透射光線的光程長(zhǎng)度dt和反射區(qū)中來(lái)自環(huán)境光的反射光線的光程長(zhǎng)度2dr明顯不同，也可使對(duì)比度相同而與所使用的光線的種類(來(lái)自背光源的光線或來(lái)自環(huán)境光的光線)無(wú)關(guān)。
因此，在上述實(shí)施例1-3的液晶顯示器件中，當(dāng)使用單基片實(shí)現(xiàn)透射顯示模式和反射顯示模式時(shí)，可將通常使用黑色掩膜遮擋住光線的區(qū)域用作各個(gè)象素電極的反射電極區(qū)。從而可有效地利用液晶顯示板象素電極的顯示區(qū)，從而增加了液晶顯示器件的亮度。
在實(shí)施例1-3中，存儲(chǔ)電容器電極用于通過絕緣膜與各個(gè)象素電極一起形成存儲(chǔ)電容器。象素電極的反射電極區(qū)覆蓋存儲(chǔ)電容器電極。因此，形成存儲(chǔ)電容器電極的區(qū)域可作為象素電極的反射電極區(qū)用于顯示。
各個(gè)象素電極的反射電極區(qū)的金屬膜形成于透明導(dǎo)電膜之上。通過使用具有不平坦表面的透明導(dǎo)電膜，形成的象素電極的反射電極區(qū)具有不平坦的表面，從而可采用各種入射角度的環(huán)境光作為顯示光線。
各個(gè)象素電極反射區(qū)的金屬膜可形成于具有不平坦表面的中間絕緣膜層之上。形成的象素電極的反射電極區(qū)具有不平坦的表面，從而可采用各種入射角度的環(huán)境光作為顯示光線。
使各個(gè)象素電極反射電極區(qū)的金屬膜厚度比位于象素電極透射區(qū)中的透明導(dǎo)電膜更厚。從而使從位于象素電極反射電極區(qū)的液晶層部分穿過并折返的環(huán)境光的光程長(zhǎng)度與透過位于象素電極透射電極區(qū)上的液晶層部分的背光源光線的光程長(zhǎng)度近似相同或彼此相當(dāng)成為可能。通過了解各個(gè)近似的光程長(zhǎng)度，可將通過發(fā)射區(qū)和透射區(qū)的液晶層的光的特性變化調(diào)節(jié)成相同。
使位于各個(gè)象素電極反射電極區(qū)上的液晶層部分的厚度為位于象素電極透射電極區(qū)上的液晶層部分的厚度的1/2。從而使從位于象素電極反射電極區(qū)上的液晶層部分穿過并折返的環(huán)境光的光程長(zhǎng)度與透過位于象素電極透射電極區(qū)上的液晶層部分的背光源光線的光程長(zhǎng)度近似相同或彼此相當(dāng)成為可能。通過了解各個(gè)近似的光程長(zhǎng)度，可將通過發(fā)射區(qū)和透射區(qū)的液晶層的光的特性變化調(diào)節(jié)成相同。
實(shí)施例4圖8A是本發(fā)明實(shí)施例4的液晶顯示器件的有源矩陣基片一個(gè)象素部分的平面圖。圖8B是沿圖8A的A-A線所作的剖面圖。
本實(shí)施例的有源矩陣基片包括柵線41，數(shù)據(jù)線42，驅(qū)動(dòng)元件43，漏電極44，存儲(chǔ)電容器電極45，柵絕緣膜46，絕緣基片47，接觸孔48，中間層絕緣膜49，反射象素電極50和透射象素電極51。
各存儲(chǔ)電容器電極45與相應(yīng)的漏電極44電連接，并通過柵絕緣膜46重疊在相應(yīng)的柵線41上。貫穿中間層絕緣膜49形成接觸孔48，以連接透射象素電極51和存儲(chǔ)電容器電極45。
上述結(jié)構(gòu)的有源矩陣基片的各象素包括反射象素電極50和透射象素電極51。這樣，如圖8B所示，各象素由反射電極區(qū)域和透射電極區(qū)域組成，所述反射電極區(qū)域包括反射來(lái)自外部的光的反射象素電極50，而所述透射電極區(qū)域包括透射來(lái)自背光源的光的透射象素電極51。
圖9是包括如圖8A和8B所示有源矩陣基片的本實(shí)施例的液晶顯示器件的剖面圖。該液晶顯示器件也包括濾色層53，對(duì)置電極54，液晶層55，取向膜56，起偏振片57和背光源58。
當(dāng)關(guān)閉背光源58時(shí)，透射來(lái)自背光源58的光的透射象素電極51區(qū)域(透射電極區(qū)域)對(duì)板的亮度沒有貢獻(xiàn)。相反，不管背光源58是處于開還是關(guān)的狀態(tài)，反射來(lái)自外部的光的反射象素電極50區(qū)域(反射電極區(qū)域)對(duì)板的亮度都是有貢獻(xiàn)的。因此，在各象素中，希望反射電極區(qū)域的面積大于透射電極區(qū)域的面積。
在本實(shí)施例中，在相應(yīng)的透射象素電極51上形成反射象素電極50，以便使它們相互之間電連接，使相同的信號(hào)輸入反射象素電極50和透射象素電極51中。或者，反射象素電極50和透射象素電極51相互之間可以不發(fā)生電連接，使它們接受產(chǎn)生不同顯示的信號(hào)。
在如圖9所示的液晶顯示器件中，入射到反射象素電極50上的來(lái)自背光源58的部分光不能用作顯示光。為了解決這個(gè)問題，如圖10所示的改進(jìn)型液晶顯示器件每個(gè)象素包括微透鏡59和微透鏡保護(hù)層60。利用這種結(jié)構(gòu)，來(lái)自背光源58的光經(jīng)微透鏡59聚焦在其上沒有形成反射象素電極50的透射電極區(qū)域上，以提高透過透射區(qū)域的光的數(shù)量，從而改進(jìn)顯示亮度。
圖11A是本發(fā)明實(shí)施例4的液晶顯示器件的另一個(gè)有源矩陣基片一個(gè)象素部分的平面圖。圖11B是沿圖11A的B-B線所作的剖面圖。
在如圖11A和11B所示的有源矩陣基片中，各象素的透射象素電極51區(qū)域和反射象素電極50區(qū)域與圖8A和8B所示的有源矩陣基片的那些區(qū)域互相反過來(lái)。反射象素電極50區(qū)域的面積與透射象素電極51區(qū)域的面積之比可適當(dāng)?shù)丶右愿淖儭?br> 將圖8A和8B所示的有源矩陣基片與圖11A和11B所示的相比較可以看出，圖8A和8B所示的有源矩陣基片有幾點(diǎn)是有利的，即由于在驅(qū)動(dòng)元件43上形成了反射象素電極50，因而阻止了來(lái)自外部的光進(jìn)入驅(qū)動(dòng)元件43，并且由于透射象素電極51區(qū)域位于各象素的中心，更容易形成用于聚焦光線的微透鏡59。
在本實(shí)施例中，由于反光區(qū)域和透光區(qū)域在一個(gè)象素中形成，因而象素的孔徑比盡可能地大。為了滿足這個(gè)條件，在本實(shí)施例中采用高孔徑結(jié)構(gòu)，其中由有機(jī)絕緣膜組成的中間層絕緣膜49插在象素電極和柵線41與源線43這些線的高度之間。其它結(jié)構(gòu)也可以采用。
實(shí)施例5圖12A是本發(fā)明實(shí)施例5的液晶顯示器件的有源矩陣基片一個(gè)象素部分的平面圖。圖12B是沿圖12A的C-C線所作的剖面圖。
在實(shí)施例5的有源矩陣液晶顯示器件中，在中間層絕緣膜49的傾斜或凹陷和凸起部分上形成反射象素電極50。因此來(lái)自外部的光在范圍比較寬的方向上從反射象素電極50上被反射，使得可見角變得較寬。
在本實(shí)施例中這樣來(lái)形成中間層絕緣膜49，使其在位于柵線41和源線42之上的部分最厚，并且位于漏電極44之上的部分被完全腐蝕掉，形成傾斜或凹陷和凸起的部分。這就不必形成使漏電極44和反射象素電極50電連接的接觸孔，從而防止了由于在接觸孔處的尖銳階梯而引起的對(duì)液晶分子取向的干擾。這可用于提高孔徑比。
在本實(shí)施例中，漏電極44(它是由ITO制成的透明電極)用作透射象素電極51。
中間層絕緣膜49的傾斜部分的傾斜角或凹陷和凸起部分的高度應(yīng)充分小，使得取向膜可以在所得的基片上形成并摩擦。這樣，最佳條件應(yīng)視各自的摩擦條件和液晶分子的類型而定。
在本實(shí)施例中，與實(shí)施例4中的一樣，微透鏡可以裝配在作為透射象素電極51的漏電極44下面，以改進(jìn)背光源接通時(shí)的顯示亮度。
實(shí)施例6圖13A是本發(fā)明實(shí)施例6的液晶顯示器件的有源矩陣基片一個(gè)象素部分的平面圖。圖13B是沿圖13A的D-D線所作的剖面圖。
在本實(shí)施例中，反射象素電極50在與柵線41相同的高度上并在同一步驟中形成。關(guān)于這種結(jié)構(gòu)，由于不需要制造反射象素電極50的分開的步驟，因而步驟的數(shù)目和制造費(fèi)用不會(huì)增加。
在本實(shí)施例中，反射象素電極50不與構(gòu)成驅(qū)動(dòng)元件43的漏電極44連接，它僅用于對(duì)來(lái)自外部的光線進(jìn)行反射。只有透射象素電極51用作驅(qū)動(dòng)液晶的電極。換句話說，通過在透射象素電極51上用電壓控制液晶層來(lái)控制被反射象素電極50反射的光線的透射率。
若沒有信號(hào)輸入各反射象素電極50，則在反射象素電極50和相應(yīng)的漏電極44或透射象素電極51之間會(huì)產(chǎn)生浮動(dòng)電容。為了避免這個(gè)問題，較好地應(yīng)使反射象素電極50接有對(duì)顯示不會(huì)有不利影響的信號(hào)。通過將各反射象素電極50與鄰近的柵線41相連接，可以避免產(chǎn)生浮動(dòng)電容，并且在反射象素電極50和相應(yīng)的漏電極44之間形成存儲(chǔ)電容器。
在本實(shí)施例中，與實(shí)施例4中的一樣，可以裝配微透鏡以將光線聚焦到透射象素電極上，改進(jìn)背光源接通時(shí)的顯示亮度。
在本實(shí)施例中，同樣由于反光區(qū)域和透光區(qū)域在一個(gè)象素中形成，因而象素的孔徑比盡可能地大。為了滿足這個(gè)條件，采用高孔徑結(jié)構(gòu)，其中有機(jī)絕緣膜用作中間層絕緣膜。其它結(jié)構(gòu)也可以采用。
實(shí)施例7圖14A是本發(fā)明實(shí)施例7的液晶顯示器件的有源矩陣基片一個(gè)象素部分的平面圖。圖14B是沿圖14A的E-E線所作的剖面圖。
在本實(shí)施例中，反射象素電極50在與源線42相同的高度上形成。利用這種結(jié)構(gòu)，由于反射象素電極50可以在形成源線42時(shí)形成，步驟的數(shù)目和制造費(fèi)用不會(huì)增加。
在本實(shí)施例中，由于采用經(jīng)中間層絕緣膜49的高孔徑結(jié)構(gòu)，反射象素電極50僅用作對(duì)來(lái)自外部的光線進(jìn)行反射。只有透射象素電極51作為驅(qū)動(dòng)液晶的電極。
本實(shí)施例與實(shí)施例6的不同之處在于，在本實(shí)施例中在各象素中的反射象素電極50與相應(yīng)的漏電極44電連接。在一種替換的情況中，其中中間層絕緣膜49不在漏電極44之上的區(qū)域形成并且漏電極44用作透射象素電極，反射象素電極50也用于驅(qū)動(dòng)液晶分子。
在本實(shí)施例中，與實(shí)施例4中的一樣，可以裝配微透鏡以將光線聚焦在透射象素電極51上，改進(jìn)背光源接通時(shí)的顯示亮度。
在本實(shí)施例中，由于光反射區(qū)和光透射區(qū)形成在一個(gè)象素中，因此象素的孔徑比盡可能大。為了滿足這個(gè)要求，采用將有機(jī)絕緣膜用作中間絕緣膜層的高孔徑結(jié)構(gòu)。也可采用其它結(jié)構(gòu)。
因此，在本發(fā)明上述實(shí)施例4-7中，獲得了能在反射型和透射型之間轉(zhuǎn)換的有源矩陣液晶顯示器件。
通過使用者根據(jù)使用條件在透射方式和反射方式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這種液晶顯示器件不論在什么使用條件下都顯示出很高的亮度，同時(shí)降低了能量消耗并延長(zhǎng)了使用壽命。
還獲得了透射/反射可轉(zhuǎn)換的有源矩陣液晶顯示器件，當(dāng)環(huán)境較亮?xí)r它可被用作反射型液晶顯示器件，當(dāng)環(huán)境較暗時(shí)，可將它轉(zhuǎn)換成透射型液晶顯示器件。
由于反射象素電極和透射象素電極相互電氣相連，無(wú)需獨(dú)立地使用連接線來(lái)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這簡(jiǎn)化了有源矩陣基片的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)在驅(qū)動(dòng)元件上形成反射象素電極時(shí)，阻止了外部光線照射驅(qū)動(dòng)元件。
當(dāng)背光源關(guān)閉時(shí)，透射象素電極不向液晶板的亮度作出貢獻(xiàn)，而無(wú)論背光源的開/關(guān)狀態(tài)，反射象素電極均向液晶板的亮度作出貢獻(xiàn)。因此，通過增加反射象素電極的面積，即使關(guān)閉背光源或僅發(fā)出極少的光線，也能穩(wěn)定顯示的亮度。
來(lái)自背光源而被反射象素電極、柵線等遮住的光線可被聚焦在透射象素電極上。這使得增加顯示器件的亮度而不增加背光源本身的亮度成為可能。
可制造反射象素電極使之反射來(lái)自各個(gè)方向的外部光線。從而使顯示器件在更寬的角度具有可見度。
這種結(jié)構(gòu)無(wú)需額外的步驟就可制得上述反射象素電極。從而防止了制造步驟數(shù)目及制造費(fèi)用的增加。
反射象素電極可以與柵線電連接。這可防止產(chǎn)生浮動(dòng)電容并與漏電極形成存儲(chǔ)電容器。
反射象素電極可以通有與施加到對(duì)置電極上的相同的信號(hào)。這可以防止產(chǎn)生浮動(dòng)電容。同樣地，反射象素電極可用于形成在象素電極上施加電壓的存儲(chǔ)電容器。
實(shí)施例8在實(shí)施例8中，描述本發(fā)明的反射/透射型液晶顯示器件。
首先，描述在實(shí)施例8的液晶顯示器件中產(chǎn)生干涉色的原理。
圖23是顯示產(chǎn)生干涉色的原理圖。光入射到玻璃基片上，入射光被反射膜反射，從玻璃基片上輸出。
在上述這種情況中，當(dāng)入射角為θi的入射光從反射膜的凸起部分和凹陷部分上被反射并且以輸出角θo輸出時(shí)認(rèn)為產(chǎn)生了干涉色。兩個(gè)反射光束之間的光程差δ可由下式(1)表示δ=Lsinθi+h(1/cosθi’+1/cosθo’)n-{Lsinθo+h(tanθi’+tanθo’)sinθo}=L(sinθi-sinθo)+h{(1/cosθi’+1/cosθo’)·n-(tanθi’+tanθo’)sinθo}........(1)其中θi’是在反射膜凹陷部分處的入射角，θo’是在反射膜凹陷部分處的輸出角，L是在玻璃基片上的兩股光束入射點(diǎn)之間的距離，h是在反射膜凸起部分上一股光束被反射的點(diǎn)相對(duì)于在膜凹陷部分上另一股光束被反射的點(diǎn)的高度，n是玻璃基片的折射率。
由于僅在θi=θo并且θi’=θo’時(shí)可以進(jìn)行式(1)的計(jì)算，因而當(dāng)θi=θo=θ并且θi’=θo’=θ’時(shí)，光程差δ就可簡(jiǎn)化成下式(2)δ=h{2n/cosθ’-2tanθ’·sinθ}......(2)考慮到任意波長(zhǎng)λ1和λ2，當(dāng)δ/λ1=m±1/2(m是整數(shù))時(shí)從凸起部分和凹陷部分上反射的輸出光束相互削弱，而當(dāng)δ/λ2=m時(shí)則相互增強(qiáng)。這樣，確立了下式(3)
δ=(1/λ1-1/λ2)=1/2 ......(3)上式(3)也可以用下式(4)表示δ=(λ1·λ2)/2·(λ2-λ1).......(4)因此，從上式(2)和(4)，高度h可用下式(5)表示h=1/2·{(λ1·λ2)/(λ2-λ1)}·{cosθ’/(2n-2sinθ’·sinθ)....(5)從上述可以看出，為了消除干涉色的產(chǎn)生，反射膜的反射表面應(yīng)具有連續(xù)波浪形狀。
在本實(shí)施例中，為了制造這種反射膜，在基板上形成至少兩類具有不同高度的凸起部分，在基板上形成聚合物樹脂膜覆蓋凸起的部分，而在聚合物樹脂膜上形成由反光效率高的材料制成的反射薄膜。
這樣制成的反射薄膜可用作反射/透射型液晶顯示器件的反射部分。由于這種反射部分含有連續(xù)波浪形狀的反射表面，因而防止了從反射部分反射的光產(chǎn)生干涉。當(dāng)使用光掩模用光學(xué)方法制造凸起部分時(shí)，通過設(shè)定相同的光輻照條件可以制得再現(xiàn)性良好的凸起部分。
在本實(shí)施例的反射/透射型液晶顯示器件中，凸起部分不宜在由透光效率高的材料制成的透射部分中形成，以改進(jìn)透射效率。然而，即使在透射部分中形成凸起部分，使用透射光來(lái)顯示也是可以的。
圖15是本發(fā)明本實(shí)施例的反射/透射型液晶顯示器件的剖面圖。
參照?qǐng)D15，在玻璃基片61上形成柵絕緣膜(gate insulating film)61a。在位于具有光反射性能的反射電極69下面的玻璃基片61部分上無(wú)規(guī)地形成高凸起部分64a和低凸起部分64b。高凸起部分64a和低凸起部分64b被聚合物樹脂膜65所覆蓋。
由于經(jīng)柵絕緣膜61a在玻璃基片61上形成高凸起部分64a和低凸起部分64b，在高凸起部分64a和低凸起部分64b上形成的聚合物樹脂膜65部分的上表面是連續(xù)波浪形的。聚合物樹脂膜65幾乎覆蓋了整個(gè)玻璃基片61，而不僅僅是在反射電極69下面的區(qū)域中。
在于高凸起部分64a和低凸起部分64b上形成的具有連續(xù)波浪形狀的聚合物樹脂膜65部分上形成由具有光反射性能的材料制成的反射電極69。
經(jīng)柵絕緣膜61a也在玻璃基片61上形成與反射電極69隔開的透射電極68。透射電極68是由具有光透射性能的材料如氧化銦錫(ITO)制成。
在將這樣制成的有源矩陣基片作為一個(gè)組件安裝時(shí)把起偏振片90固定在它的背面。然后將背光源(backlight)91放在起偏振片90上。
從背光源91發(fā)出并指向透射電極68的一部分光透過透射電極68，從而通過有源矩陣基片。然而，指向反射電極69的一部分光從反射電極69的背面反射回來(lái)，返回至背光源91。由于反射電極69的背面是連續(xù)波浪形的，從反射電極69反射的光如圖15中箭頭所示被散射。這種散射光從背光源91再次被反射指向有源矩陣基片。部分這種光透過透射電極68，從而通過有源矩陣基片。
這樣，在包括上述形狀的反射電極69的有源矩陣基片中，由反射電極69反射的來(lái)自背光源的光可作顯示之用。與常規(guī)透射型液晶顯示器件不同，它比實(shí)際孔徑比(aperture ratio)所能得到的更有效地利用光。具體地說，若反射電極是平的形狀，則主要產(chǎn)生有規(guī)則的反射，該有規(guī)則的反射難以再次被反射透過透射電極68。然而，在本實(shí)施例中，連續(xù)波浪形的反射電極69可使反射光返回至位于透射電極68下面的背光源部分上，這樣就能進(jìn)一步有效地利用光。
圖16是與標(biāo)準(zhǔn)白板相比反射電極69和背光源91的反射率約為90％，并且起偏振片90的透射率約為40％時(shí)，觀察到的孔徑比與透射率和反射率之間的關(guān)系。值得注意的是這種關(guān)系是在假定象素電極覆蓋整個(gè)顯示表面的基礎(chǔ)上計(jì)算的，不考慮匯流線(bus lines)和有源元件的存在。
從圖16可以看出，反射電極69對(duì)來(lái)自對(duì)置基片一側(cè)外部的入射光的反射率是這樣獲得的，即將反射電極69的反射率乘以反射電極69面積與整個(gè)象素電極面積之比。透射電極68對(duì)來(lái)自背光源91的光的透射率并不恰好為孔徑比a(即透明電極68的面積與整個(gè)象素電極的面積之比)，所述透射率等于數(shù)值b，該值包括加到孔徑比a中作顯示之用的被反射電極69反射的來(lái)自背光源的一部分光。
這樣，與常規(guī)透射型液晶顯示器件不同，由于也可以利用被反射電極69反射的來(lái)自背光源91的光，因而與實(shí)際孔徑比所能得到的相比，本發(fā)明可以更有效地利用光。
圖17顯示了孔徑比與透光效率之間的關(guān)系(透射率/孔徑比)。從圖17可以看出這樣一種計(jì)算關(guān)系，當(dāng)孔徑比為40％時(shí)，可以利用的被反射電極69反射的來(lái)自背光源91的光達(dá)到從背光源91直接透過透射電極68的光強(qiáng)度的約50％。從圖17所示的計(jì)算結(jié)果可以看出，反射電極69面積與整個(gè)象素電極面積之比越大，則被反射電極69反射的光的利用效率就越高。
下面描述實(shí)施例8的反射/透射型液晶顯示器件的具體例子。
圖18是本發(fā)明實(shí)施例8的反射/透射型液晶顯示器件的平面圖。圖19A-19F是沿圖18中線F-F得到的剖視圖，用于說明該實(shí)施例液晶顯示器件的制造方法。
參見圖18和19F，反射/透射型液晶顯示器件的有源矩陣基片70包括多條柵匯流線72作為掃描線，和多條源匯流線74作為信號(hào)線，它們相互交叉。在每個(gè)被相鄰的柵匯流線72和相鄰源匯流線74圍繞的矩形區(qū)域，設(shè)置由高透光率材料構(gòu)成的透射電極68和由高反射率材料構(gòu)成的反射電極69。透射電極68和反射電極69組成一個(gè)像素電極。
柵電極73從柵匯流線72延伸出，通向位于每個(gè)區(qū)域(在該區(qū)域中形成像素電極)角落處的像素電極。在柵電極73的末端設(shè)有薄膜晶體管(TFT)71作為開關(guān)元件。柵電極73本身是TFT 71的一部分。
如圖19F所示，TFT71位于柵電極73的上方，而柵電極73位于玻璃基片61上。柵電極73上覆蓋著柵絕緣膜61a，而半導(dǎo)體層77形成于柵絕緣膜61a上，從而通過柵絕緣膜61a而覆蓋著柵電極73。在半導(dǎo)體層77的側(cè)翼部分形成一對(duì)接觸層78。
源電極75形成于一個(gè)接觸層78上，并與相應(yīng)的源匯流線74電氣相連。源電極75的側(cè)翼部分以絕緣方式與柵電極73重迭，構(gòu)成TFT 71的一部分。在另一接觸層78上形成漏極76，與源電極75分開，漏極76也是TFT 71的一部分并以絕緣方式與柵電極73重迭。漏極76與像素電極通過下方的電極81a而電連接。
存儲(chǔ)電容器的形成是通過形成下方的電極81a，從而通過柵絕緣膜61a而與下一像素行相鄰像素電極的柵匯流線72重迭。正如下面所述，基礎(chǔ)電極81a可在幾乎整個(gè)形成凸起部分的區(qū)域上形成，從而統(tǒng)一形成該層工藝所造成的影響。
高凸起部分64a和低凸起部分64b以及重迭的聚合物樹脂膜65，形成于每個(gè)反射電極69的下面。
聚合物樹脂膜65的上表面是連續(xù)的、與凸起部分64a和64b形狀相對(duì)應(yīng)的波形。這樣的聚合物樹脂膜65可以在幾乎整個(gè)玻璃基片61上形成，而不僅限于反射電極69下方的區(qū)域。在該實(shí)施例中，聚合物樹脂膜65可使用例如Tokyo OhkaCo.,Ltd．生產(chǎn)的OFPR-800。
反射電極69形成于聚合物樹脂膜65上，具有連續(xù)波形的聚合物樹脂膜65形成于高凸起部分64a和低凸起部分64b上。反射電極69是由高反射率材料如鋁制成的。反射電極69通過接觸孔79與相應(yīng)的漏極76電連接。
在該實(shí)施例的反射/透射型液晶顯示器件的每個(gè)像素中，透射電極68與反射電極69是分開的。透射電極68是由高透射率材料如ITO制成的。
下面結(jié)合圖19A-19F，描述作為反射/透射型有源矩陣基片70主要部分的反射電極69和透射電極68的形成方法。
首先，如圖19A所示，在玻璃基片61上形成由Cr、Ta等構(gòu)成的多條柵匯流線72(見圖18)，以及從柵匯流線72延伸出來(lái)的柵電極73。
在玻璃基片61的整個(gè)表面上形成由SiNx、SiOx等構(gòu)成的柵絕緣膜61a，從而覆蓋了柵匯流線72和柵電極73。在位于柵電極73上方的部分柵絕緣膜61a上，形成由無(wú)定形硅(a-Si)、多晶硅或CdSe等構(gòu)成的半導(dǎo)體層77。在每個(gè)半導(dǎo)體層77的兩側(cè)形成一對(duì)由a-Si構(gòu)成的接觸層78。
在一個(gè)接觸層78上形成由Ti、Mo或Al等構(gòu)成的源電極75，而在另一接觸層78上形成由Ti、Mo或Al等構(gòu)成的漏極76。
在該實(shí)施例中，作為玻璃基片61的材料，可使用Corning Inc．生產(chǎn)的產(chǎn)品編號(hào)為7059，厚度為1.1毫米的玻璃。
如圖19B所示，用噴濺法形成金屬層81，金屬層81是源匯流線74的一部分。金屬層81還可用于形成基礎(chǔ)電極81a。
隨后，如圖19C所示，用噴濺法按一定圖案形成ITO層80，它是源匯流線74的一部分。
這樣，在該實(shí)施例中，源匯流線74是由金屬層81和ITO層80構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。這種雙層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)構(gòu)成源匯流線74的金屬膜81有部分缺陷時(shí)，源匯流線74的電連接可以由ITO層80維持。這減少了源匯流線74中斷路的發(fā)生。
ITO層80還用于形成透射電極68。這樣可以在形成源匯流線74的同時(shí)形成透射電極68，從而防止了層數(shù)目的上升。
然后，如圖19D所示，在待形成反射電極69的區(qū)域上，用光敏樹脂抗蝕膜形成橫截面大體為圓形的圓形凸起部分64a和64b。較佳地，凸起部分64a和64b不是在透射電極68上形成的，這樣便可將電壓有效地施加于液晶層上。但是，當(dāng)凸起部分64a和64b形成于透射電極68上，在光學(xué)上并沒有觀察到大的影響。
下面結(jié)合圖20A-20D，簡(jiǎn)要地描述在反射電極區(qū)域形成凸起部分64a和64b的方法。
首先，如圖20A所示，用旋涂法在玻璃基片61上形成光敏樹脂抗蝕膜62(事實(shí)上，如圖19D所示，該基片在其上具有金屬層81和基礎(chǔ)電極81a)。抗蝕膜62用與聚合物樹脂膜65(待下面描述)相同的光敏樹脂即OFPR-800所構(gòu)成。其中旋涂宜以約500-3000rpm的速度進(jìn)行，在本實(shí)施例中為1500rpm，時(shí)間為30秒，從而使厚度為2.5微米。
然后，將形成的、在其上有抗蝕膜62的玻璃基片61在例如90℃下預(yù)焙30分鐘。
之后，如圖20B所示，在抗蝕膜62上設(shè)置光掩模63。例如，光掩模63的形狀可如圖21所示，它包括兩種類型的形成于板63c上的圓形孔63a和63b。用光從上方輻照光掩模63，如圖20B中箭頭所示。
在該實(shí)施例中，光掩模63具有隨機(jī)排列的直徑為5微米的圓形孔63a和直徑為3微米的圓形孔63b。任何相鄰圖案孔的間距至少約2微米。然而，如果間距太大，則在后續(xù)步驟中形成的聚合物樹脂膜65幾乎難以成功地獲得連續(xù)的波形。
形成的基片，用例如濃度為2.38％的Tokyo Ohka Co.,Ltd制造的NMD-3顯影劑進(jìn)行顯影處理。結(jié)果，如圖20C所示，在玻璃基片61的反射電極區(qū)域上形成了許多具有不同高度的小凸起部分64a′和64b′。凸起部分64a′和64b′的頂部是方形的。由直徑為5微米的圖案孔63a和直徑為3微米的圖案孔，分別形成了高度為2.48微米的凸起部分64a′以及高度為1.64微米的凸起部分64b′。
凸起部分64a′和64b′的高度，可通過改變圖案孔63a和63b的大小、曝光時(shí)間和顯影時(shí)間而加以改變。圖案孔63a和63b的大小并不限于所述的大小。
然后，如圖20D所示，將在其上具有凸起部分64a′和64b′的玻璃基片61在約200℃加熱1小時(shí)。這使凸起部分64a′和64b′的方形頂部邊緣軟化，形成截面基本為圓形的圓凸起部分64a和64b。
接著，如圖19E所示，用旋涂法按一定圖案在形成的玻璃基片61上施涂聚合物樹脂，形成聚合物樹脂膜65。將上述的材料OFPR-800用作聚合物樹脂，并以約1000-3000rpm的速度進(jìn)行施涂。在本實(shí)施例中，以2000rpm的速度進(jìn)行旋涂。
用這種方式，在平坦而沒有凸起的玻璃基片61上，獲得上表面為連續(xù)波形的聚合物樹脂膜65。
如圖19F所示，例如用噴濺法在聚合物樹脂膜65的預(yù)定部分上形成由鋁構(gòu)成的反射電極69。適用于反射電極69的材料，除了鋁和鋁合金之外，還包括具有高光反射率的Ta、Ni、Cr、和Ag。反射電極69的厚度宜約為0.01-1.0微米。
在本發(fā)明這樣制得的有源矩陣基片的背面上，固定起偏振片(未標(biāo)出)。然后，在起偏振片的外表面上設(shè)置背光源(backlight)。
如果在位于透射電極68上的部分聚合物樹脂膜65被去除之后才形成鋁膜，那么會(huì)發(fā)生電腐蝕。因此，位于透射電極68上的部分聚合物樹脂膜65，應(yīng)當(dāng)在形成反射電極69之后被去除。這種去除可用灰化完成，同時(shí)去除位于用于連接在有源矩陣基片70四周形成的驅(qū)動(dòng)器的末端電極上方的部分聚合物樹脂膜65。這樣便提高了處理效率并可有效地將電壓施加于液晶層上。
如果在制造凸起部分的工藝中不使用聚合物樹脂膜65，那么可在由ITO構(gòu)成的透射電極68和由鋁構(gòu)成的反射電極69之間形成由Mo等材料構(gòu)成的層，以防止電腐蝕的發(fā)生。
因?yàn)橄路降木酆衔飿渲?5具有上述的連續(xù)波形，所以在這樣制成的、由高反光率材料構(gòu)成反射電極69，其上表面也為連續(xù)波形。
在該實(shí)施例中，透射電極68是在形成源匯流線74的同時(shí)形成的。當(dāng)源匯流線74是由金屬層81構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，而不是由上述的金屬層81和ITO層80構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，透射電極68可與源匯流線74的形成分開進(jìn)行。
被具有連續(xù)波形并由高反光率材料構(gòu)成的反射電極69所反射的光與波長(zhǎng)的關(guān)系，用圖22所示的方式進(jìn)行測(cè)量。通過模擬反射電極69的條件使其與實(shí)際使用中實(shí)際的液晶顯示器件中的條件相等價(jià)，而形成用于測(cè)量的物體結(jié)構(gòu)。具體地，將折射率為1.5(這與實(shí)際液晶層的折射率基本相同)的仿真玻璃66，用折射率約為1.5的可紫外線固化的粘合劑67，粘附于有源矩陣基片70上?；?0上有形成的反射電極69和透射電極68。
作為測(cè)量系統(tǒng)，設(shè)置光源L1，使入射光線L1′相對(duì)于仿真玻璃66的法線ml以入射角為θi入射。并設(shè)置光電倍增測(cè)量?jī)x(photomulitimeter)L2，以捕獲與法線m2以輸出角θo角度固定反射的光線。
利用上述結(jié)構(gòu)，光電倍增測(cè)量?jī)xL2測(cè)得散射光線中以輸出角θo反射的散射光線L2′的強(qiáng)度。而這些散射光線是以入射角θi入射在仿真玻璃66上的入射光線L1′的散射光線。
在θi=30度和θo=20度的條件下進(jìn)行上述測(cè)量，以避免光電倍增測(cè)量?jī)xL2捕獲從光源L1發(fā)出并被仿真玻璃66表面所反射的鏡面反射的光線。
圖24是該實(shí)施例中反射光與波長(zhǎng)的關(guān)系。
如圖24所示，在該實(shí)施例中幾乎識(shí)別不到反射率的波長(zhǎng)相關(guān)性，這證明獲得了優(yōu)良的白色顯示。
在該實(shí)施例中，光掩模63的圖案孔63a和63b的形狀是圓形。但也可使用其他形狀如矩形、橢圓形和帶形。
在該實(shí)施例中，形成了具有兩種不同高度的凸起部分64a和64b?；蛘撸部尚纬删哂袉我桓叨鹊耐蛊鸩糠?，或具有3種或多種不同高度的凸起部分，來(lái)獲得具有優(yōu)良反射性能的反射電極。
然而，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)形成的凸起部分具有2種或多種不同高度時(shí)，反射電極反射性能的波長(zhǎng)相關(guān)性比形成具有單一高度的凸起部分時(shí)要更好。
如果僅通過凸起部分64a和64b就可獲得連續(xù)波形的上表面，那么可以不需要形成聚合物樹脂膜65。只要形成抗蝕膜62(參見圖20B和20C)以獲得連續(xù)波形的上表面，然后在上面形成反射電極69。在這種情況下，可省略形成聚合物樹脂膜65的步驟。
在該步驟中，Tokyo Ohka Co.,Ltd生產(chǎn)的OFPR-800被用作光敏樹脂材料。也可使用負(fù)的或正的類型的、可通過曝光過程形成圖案的其他光敏樹脂材料。這些光敏樹脂材料的例子包括OMR-83、OMR-85、ONNR-20、OFPR-2、OFPR-830和OFPR-500(Tokyo Ohka Co.,Ltd生產(chǎn))；TF-20、1300-27和1400-27(Shipley Co．生產(chǎn))；Photoneath(Toray Industries,Co.,Ltd．生產(chǎn))；RW-101(Sekisui Fine Chemical Co.,Ltd．生產(chǎn))；以及R101和R633(Nippon Kayaku K.K.生產(chǎn))。
在該實(shí)施例中，TFT 71被用作開關(guān)元件。本發(fā)明還適用于使用其他開關(guān)元件如金屬-絕緣體-金屬(MIM)元件、二極管和可變電阻的有源矩陣基片。
因此，如上所述，在實(shí)施例8的液晶顯示器件和制造該液晶顯示器件的方法中，形成由高反光率材料構(gòu)成的反射電極，使其具有連續(xù)波形。這減少了反射的波長(zhǎng)相關(guān)性，因而可以通過反射得到優(yōu)良的白色顯示而不產(chǎn)生干涉色。
因?yàn)橥蛊鸩糠质怯霉庋谀Ｍㄟ^光學(xué)技術(shù)在基片上形成的，因此可以保證優(yōu)良的重復(fù)性。也可以高重復(fù)性地獲得具有波形上表面的反射電極。
由高透光率材料構(gòu)成的透射電極，是在形成源匯流線的同時(shí)形成的。與常規(guī)液晶顯示器件相比，這樣可以在不增加步驟的情況下形成反射/透射型液晶顯示器件的透射電極。
通過形成連續(xù)波形的反射電極，可以比實(shí)際孔徑率所能得到的水平更有效地利用光線。
根據(jù)該實(shí)施例的液晶顯示器件，在一個(gè)顯示像素中形成了由高反光率材料構(gòu)成的反射部分和由高透光率材料構(gòu)成的透射部分。采用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)環(huán)境漆黑時(shí)，器件就作為透光型的液晶顯示器件，它利用透過透射部分的背光源的光線顯示圖像。當(dāng)環(huán)境較暗時(shí)，器件作為反射/透射型液晶顯示器件，它同時(shí)利用透過透射部分的背光源的光線以及被反射部分(由較高反光率的膜構(gòu)成)反射的光線來(lái)顯示圖像。當(dāng)環(huán)境明亮?xí)r，器件作為反射型液晶顯示器件，它利用被反射部分(由較高反光率的膜構(gòu)成)反射的光線來(lái)顯示圖像。
換言之，根據(jù)本實(shí)施例，每個(gè)像素的像素電極由高反光率材料構(gòu)成的反射部分和高透光率材料構(gòu)成的透射部分所組成。因此，得到了在任何一種上述的情況下，都能有效地利用光線并具有優(yōu)異的產(chǎn)率的液晶顯示器件。
在該實(shí)施例中，由高反射率材料構(gòu)成的反射部分的上表面為連續(xù)波形。這樣在不提供光散射裝置(這在反射部分是平坦時(shí)是必需的)的情況下，防止產(chǎn)生鏡面現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)了紙張樣的白色(paper-white)顯示。
在該實(shí)施例中，具有多個(gè)凸起部分的光敏聚合物樹脂膜位于由高反射率材料構(gòu)成的反射部分下方。采用這種結(jié)構(gòu)，即使在連續(xù)光滑的凹陷和凸起形狀中有差異，也不會(huì)影響顯示。因此，可以高重復(fù)性地制造液晶顯示器件。
由高透光率材料構(gòu)成的透射部分，是與形成源匯流線同時(shí)形成的。這樣大大簡(jiǎn)化了液晶顯示器件的制造工藝。
在透射部分和反射部分之間形成有保護(hù)膜。這防止了在透射部分和反射部分發(fā)生電腐蝕。
在將反射部分制成圖案時(shí)，同時(shí)去除了留在透射部分和末端電極上的反射材料。這大大簡(jiǎn)化了液晶顯示器件的制造工藝。
在該實(shí)施例中，從背光源發(fā)射出的光線可穿過透射部分而離開基片，同時(shí)它被反射部分的背表面所反射，從而返回背光源并再次被反射回基片。一部分再反射的光線穿過透射部分而離開基片。
通常難以讓再反射的光線有效地穿過透射部分，因?yàn)楫?dāng)反射部分平坦時(shí)主要發(fā)生有規(guī)則的反射。然而，在該實(shí)施例中，因?yàn)榉瓷洳糠质沁B續(xù)波形的，因此背光源所發(fā)射的光線被散射，從而可使反射光有效地返回至背光源位于透射部分下方的部分。因此，與常規(guī)的透射型液晶顯示器件不同，可以比實(shí)際孔徑率更有效地利用光線。
實(shí)施例9圖25是本發(fā)明實(shí)施例9中反射/透射型液晶顯示器件100的部分剖視圖。
參見圖25，液晶顯示器件100包括圖18所示的有源矩陣基片70(對(duì)應(yīng)于F′-F′截面)、對(duì)置基片(顏色過濾基片)160和位于它們中間的液晶層140。反射/透射有源矩陣基片70包括多條柵匯流線72作為掃描線，和多條源匯流線74作為信號(hào)線，它們形成于絕緣玻璃基片61上并相互交叉。在每個(gè)被相鄰的柵匯流線72和相鄰源匯流線74圍繞的矩形區(qū)域，設(shè)置由高透光率材料構(gòu)成的透射電極68和由高反射率材料構(gòu)成的反射電極69。透射電極68和反射電極69組成一個(gè)像素電極。對(duì)置基片(顏色過濾基片)160包括顏色過濾層164和由ITO等構(gòu)成的透明電極166，它們以這樣的次序形成于絕緣玻璃基片162上。
在基片70和160面向液晶層140的表面上，形成垂直取向膜(未標(biāo)出)。為了確定液晶分子在電場(chǎng)下取向時(shí)的方向，按一個(gè)方向摩擦垂直取向膜，以便為液晶分子提供一個(gè)預(yù)傾角(pretilt angle)。將具有負(fù)介電各向異性的向列型液晶物質(zhì)(如Merok & Co.,Inc生產(chǎn)的MJ)用作液晶層140。
作為液晶顯示器件100最小顯示單元的每個(gè)像素，包括由反射電極69界定的反射區(qū)120R和由透射電極68界定的透射區(qū)120T。液晶層140的厚度在反射區(qū)120R為dr，在透射區(qū)120T為dt(dt=2dr)，從而使對(duì)顯示作出貢獻(xiàn)的光線(在反射區(qū)的反射光線和在透射區(qū)的透射光線)的光程長(zhǎng)度相互之間大體相同。盡管dt=2dr是優(yōu)選的，但是只要dt＞dr,dt和dr可根據(jù)與顯示性能的關(guān)系來(lái)適當(dāng)確定。典型地，dt約為4-6微米，而dr約為2-3微米。換言之，在有源矩陣基片70的每個(gè)像素區(qū)域中，形成約2-3微米的臺(tái)階。當(dāng)反射電極69有圖25所示的凹陷和凸起形狀的表面時(shí)，厚度平均值應(yīng)為dr。用這種方式，反射/透射型液晶顯示器件100包括2種類型的區(qū)域(反射區(qū)和透射區(qū))，在其間的液晶層140的厚度是不同。在該實(shí)施例中，有源矩陣基片70包括形成于面向液晶層140一側(cè)上的、具有不同高度的反射區(qū)120R和透射區(qū)120T。
實(shí)際制造了具有圖25所示構(gòu)造的液晶顯示器件(對(duì)角線8.4英寸)，并進(jìn)行64級(jí)灰度水平的顯示以評(píng)估器件的顯示性能(透射和反射)。評(píng)估結(jié)果示于圖26。液晶顯示器件是在下列條件下制造的。在一個(gè)像素中，透射區(qū)120T面積和反射區(qū)120R面積之比為4∶6。透射電極68是用ITO制造的，而反射電極69用鋁制造的。在透射區(qū)120T中液晶層140的厚度dt設(shè)定約為5.5微米，而在反射區(qū)120R中液晶層140的厚度dt設(shè)定約為3微米，使用來(lái)自背光源的光線以透射方式工作的液晶顯示器件的透射率，用Topocon Co，制造的MB-5進(jìn)行測(cè)量。而使用環(huán)境光線以反射方式工作的液晶顯示器件的反射率，用Otsuka Electronics Co.,Ltd．制造的LCD-5000，通過使用積分球進(jìn)行測(cè)量。
如圖26所示，在64級(jí)灰度水平顯示下反射率和透射率的變化(分別為圖26中的實(shí)線和虛線)相互基本上是相匹配的。因此，即使是在同時(shí)使用背光源光線以透射方式進(jìn)行顯示，以及使用環(huán)境光線以反射方式進(jìn)行顯示時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)具有足夠顯示質(zhì)量的灰度水平顯示。在透射方式和反射方式下，對(duì)比度系數(shù)分別約為200和約25。
下面，描述色彩再現(xiàn)度的評(píng)估結(jié)果。圖27和28分別是在不同亮度的環(huán)境光線下，常規(guī)透射型液晶顯示器件和該實(shí)施例的反射/透射型液晶顯示器件的色度圖。對(duì)于這些液晶顯示器件使用相同的背面照明。
如圖27所示，當(dāng)環(huán)境光線在顯示屏上的光照度從0 1x增加到8,000 1x，以及然后增加到17,000 1x時(shí)，常規(guī)液晶顯示器件的色彩可再現(xiàn)的范圍(在圖27中三角形內(nèi)部的區(qū)域)大大下降。觀察者可覺察到色彩模糊。然而，在透射/反射型液晶顯示器件中，當(dāng)光照度為8,000 1x時(shí)，色彩可再現(xiàn)的范圍基本上與光照度為0 1x時(shí)相同。此外，在光照度為17,000 1x時(shí)，僅觀察到色彩可再現(xiàn)范圍的細(xì)微下降。因此，幾乎覺察不出色彩模糊。
在常規(guī)的透射型液晶顯示器件中，對(duì)比度系數(shù)低，因?yàn)轱@示板的表面會(huì)反射環(huán)境光線，而且也因?yàn)閬?lái)自用于遮光的黑掩模(black mask)、連接線等的反射光。相反，在該實(shí)施例的反射/透射型液晶顯示器件中，除了透射方式顯示之外，還用環(huán)境光線以反射方式進(jìn)行顯示。這樣，在透射方式顯示中因環(huán)境光線反射而造成的對(duì)比度系數(shù)的下降，就可以通過反射方式的顯示而受到抑制。因此，不論環(huán)境光線變得多亮，用該實(shí)施例的液晶顯示器件獲得的對(duì)比度系數(shù)不會(huì)低于僅用反射方式顯示所獲得的對(duì)比度系數(shù)。結(jié)果，在該實(shí)施例的反射/透射型液晶顯示器件中，即使在明亮的環(huán)境光線下，色彩再現(xiàn)度都幾乎不下降，因此可以在任何環(huán)境下獲得高可見度的顯示。
圖29顯示了該實(shí)施例的另一種構(gòu)造，其中反射電極區(qū)160R包括反射層(反射板)169和一部分透射電極168。這與圖25所示的構(gòu)造(其中反射電極區(qū)120R包括具有反射性能的反射電極69)不同。有源矩陣基片的反射電極區(qū)160R的高度，可通過調(diào)節(jié)反射層169和/或在反射層上形成的絕緣層170的厚度而加以控制。
實(shí)施例10圖30是本發(fā)明實(shí)施例10的液晶顯示器件有源矩陣基片的部分平面圖。圖31是沿圖30中G-G線而獲得的剖面圖。
參見圖30和31，在由玻璃或塑料構(gòu)成的透明絕緣基片201上，形成多條柵線202和多條源線203，使其相互交叉。被相鄰柵線202和相鄰源線203所包圍的每個(gè)區(qū)域就是一個(gè)像素。在柵線202和源線203的每個(gè)交叉處附近設(shè)置TFT204。將每個(gè)TFT204的漏極205與相應(yīng)的像素電極206相連。每個(gè)像素中形成像素電極的部分，由2個(gè)區(qū)域構(gòu)成，從上方看就是高透光率的區(qū)域T和高反射率的區(qū)域R。在該實(shí)施例中，ITO層207構(gòu)成區(qū)域T的上層，作為高透射率層；而鋁層208(或鋁合金層)構(gòu)成區(qū)域R的上層，作為高反射率層。層207和208構(gòu)成了每個(gè)像素的像素電極206。隔著柵絕緣膜209，像素電極206與下一行像素中鄰近像素的柵線202a重迭。在驅(qū)動(dòng)時(shí)，在該重迭部分形成驅(qū)動(dòng)液晶的存儲(chǔ)電容器。
TFT204包括依次沉積的從相應(yīng)柵線202(在該例子中為202a)分支出來(lái)的柵電極210、柵絕緣膜209、半導(dǎo)體層212、溝道保護(hù)層213、以及n+-Si層211(它是源電極/漏極)。
盡管沒有標(biāo)出，形成的有源矩陣基片裝有取向膜，并與具有透明電極且在上面形成有取向膜的對(duì)置基片相粘合。以封閉方式，將液晶注入2基片之間的間隔中，在所形成的結(jié)構(gòu)后方設(shè)置背光源，從而完成了該實(shí)施例的液晶顯示器件。
將賓主型液晶材料混合物，含黑色顏料的ZLI2327(Merck & Co.,Inc.生產(chǎn))和0.5％光學(xué)活性物質(zhì)S-811(Merck & Co.,Inc.生產(chǎn))，用作液晶。通過在液晶層的上表面和下表面設(shè)置偏振片，還可將電控雙折射(ECB)模式作為液晶模式。當(dāng)需要彩色顯示時(shí)，可在液晶層上設(shè)置由紅色、綠色和藍(lán)色層構(gòu)成的顏色過濾器(稱為CF層)。
下面描述制造該實(shí)施例的這種有源矩陣基片的方法。
首先，在絕緣基片210上形成柵線202和由Ta構(gòu)成的柵電極210，然后在整個(gè)形成的基片上形成柵絕緣膜209。隨后，在各柵電極210上形成半導(dǎo)體層212和溝道保護(hù)層213，然后形成作為源電極211和漏極205(或211)的n+-Si層211。
依次用噴濺法形成ITO層203a(下層)和金屬層(上層)，并形成一定圖案以形成源線203。在該實(shí)施例中，將Ti用于金屬層203b。
該雙層結(jié)構(gòu)的源線203的優(yōu)點(diǎn)是，即使構(gòu)成每條源線203的金屬層203b有部分缺陷，源線203的電連接也可由ITO層203a維持，降低了源線203中發(fā)生斷路的可能性。
具有高透射率的區(qū)域T的ITO層207，是用源線203的ITO層203a的相同材料，在相同步驟中形成的。具有高反射率的區(qū)域R，是依次用噴濺法形成Mo層214和鋁層208，然后形成圖案而得到的。當(dāng)厚度約為150納米或更大時(shí)，鋁層208可提供充分穩(wěn)定的反射率(約90％)。在該實(shí)施例中，鋁層208的厚度為150納米，獲得90％的反射率，因而可以有效地反射環(huán)境光線。對(duì)于高反射率層(鋁層208)，也可用Ag、Ta、W等材料來(lái)替換鋁或鋁合金。
在該實(shí)施例中，ITO層207和鋁層208被用作每個(gè)像素的像素電極206?；蛘撸部尚纬删哂胁煌穸鹊匿X或鋁合金層，從而分別界定出高透射率區(qū)(區(qū)域T)和高反射率區(qū)(區(qū)域R)。這使得制造工藝比使用不同材料的情況要簡(jiǎn)便。而且，區(qū)域R的高反射率層(在該實(shí)施例中為鋁層208)可用與源線203的金屬層203b相同的材料制成。這樣，便可以用常規(guī)透射型液晶顯示器件制造過程中所用相同工藝，來(lái)制造本實(shí)施例中的液晶顯示器件。
如上所述，每個(gè)像素電極206由高透射率的區(qū)域T和高反射率的區(qū)域R構(gòu)成。與使用半透射-反射膜的液晶顯示器件相比，這種構(gòu)造使得形成的液晶顯示器件，能更有效地利用環(huán)境光線和照明光線，從而實(shí)現(xiàn)透射模式顯示、反射模式顯示、以及透射/反射模式顯示。
在每個(gè)像素的整個(gè)區(qū)域上形成ITO層207作為像素電極206。ITO層207還隔著處于其間的柵絕緣膜209，形成于下一像素行相鄰像素的柵線202a上方。隔著處于其間的Mo層，在ITO層上形成鋁層208，從而在像素的中央部分構(gòu)成島嶼一樣的區(qū)域R。用這種方式，因?yàn)镮TO層207和鋁層208相互是電連接的，所以區(qū)域T和R會(huì)將從同一TFT204接受的相同電壓施加于液晶。因此，避免了在施加電壓過程中，當(dāng)一個(gè)像素中液晶分子取向改變時(shí)可能產(chǎn)生的disclination線。
在ITO層207和鋁層208之間設(shè)置的Mo層，是用于防止在制造工藝中，ITO層207和鋁層208通過電解液而接觸時(shí)發(fā)生的電腐蝕。
在該實(shí)施例中，通過將區(qū)域T面積和區(qū)域R面積之比設(shè)定為60∶40，可以獲得優(yōu)良的顯示性能。面積比并不限于該數(shù)值，根據(jù)區(qū)域T和R的透射率/反射率、以及顯示器件的用途，可以對(duì)該面積比作適當(dāng)改變。
在該實(shí)施例中，區(qū)域R的面積宜為有效像素面積(即區(qū)域T和區(qū)域R面積的總和)的約10-90％。如果該百分比低于10％，即高透射率區(qū)域占據(jù)了過大比例的像素時(shí)，會(huì)產(chǎn)生常規(guī)透射型液晶顯示器件中產(chǎn)生的問題，即當(dāng)環(huán)境太亮?xí)r顯示圖像會(huì)變模糊。相反，當(dāng)區(qū)域R的百分比超過90％時(shí)，那么當(dāng)環(huán)境變得太暗以致于僅通過環(huán)境光線不能觀察顯示時(shí)就會(huì)產(chǎn)生問題。就是說，即使在這種情況下接通背光源，也因?yàn)閰^(qū)域T所占有比例太小而使顯示難以識(shí)別。
具體地，當(dāng)液晶顯示器件被用于主要在戶外使用的設(shè)備時(shí)，電池壽命是一個(gè)重要因素，因而顯示器件應(yīng)被設(shè)計(jì)成能有效地利用環(huán)境光線，從而實(shí)現(xiàn)低能耗。因此，高反射率的區(qū)域R面積宜為有效像素面積的約40-90％。當(dāng)區(qū)域R的面積占有率約為40％時(shí)，僅利用反射模式顯示就足夠顯示的場(chǎng)合會(huì)較有限，因而需要背光源光線的時(shí)間就變得過長(zhǎng)。這就降低了電池壽命。
另一方面，當(dāng)液晶顯示器件被用于主要在室內(nèi)使用的設(shè)備時(shí)，顯示器件應(yīng)被設(shè)計(jì)成能有效地利用背光源光線。因此，區(qū)域R面積宜為有效像素面積的約10-60％。當(dāng)區(qū)域R的面積占有率超過60％時(shí)，透射背光源光線的區(qū)域T就變得太小。因此，與例如透射型液晶顯示器件相比，為了補(bǔ)償就必須顯著增加背光源的亮度，這增加了能耗并降低了該顯示器件利用背光源的效率。
該實(shí)施例的液晶顯示器件被實(shí)際安裝在電池驅(qū)動(dòng)的攝像機(jī)上。結(jié)果，無(wú)論環(huán)境光線的亮度如何，通過調(diào)節(jié)背光源的亮度，顯示始終明亮并可識(shí)別。尤其是，當(dāng)顯示器件在晴好天氣于戶外使用時(shí)，不需要打開背光源，因而降低了能耗。因此，與僅用透射型液晶顯示器件的設(shè)備相比，顯著延長(zhǎng)了電池壽命。
實(shí)施例11圖32是本發(fā)明實(shí)施例11的液晶顯示器件有源矩陣基片的部分平面圖。圖33是沿圖32中H-H線而獲得的剖面圖。
在該實(shí)施例中，每個(gè)像素中形成像素電極的部分，在中央處被分成2個(gè)區(qū)域，從上方觀察就是高透射率的區(qū)域T和高反射率的區(qū)域R。
相同的部件，用實(shí)施例10中圖30和31中相同的編號(hào)表示。像素、TFT結(jié)構(gòu)以及顯示器件的制造方法，與實(shí)施例10中所描述的基本相同。
參見圖32和33,ITO層207形成于每個(gè)像素從中央部分至相應(yīng)柵線202附近的區(qū)域上，并與TFT204的漏極205相連。高反射率的鋁層208，在像素中央部分隔著Mo層214與ITO層207重迭。鋁層208在像素背離ITO層207區(qū)域的一側(cè)延伸出去，隔著柵絕緣膜209與下一像素行中相鄰像素的柵線202a重迭。
因?yàn)镮TO層207和鋁層208通過鉬層214而電連接，因此抑制了因ITO層207和鋁層208接觸而造成的電腐蝕。鋁層208(即區(qū)域R)和相鄰像素柵線202a之間的重迭，是隔著絕緣膜209實(shí)現(xiàn)的。這種重迭在液晶的驅(qū)動(dòng)過程中形成了存儲(chǔ)電容器，而區(qū)域R的重迭部分還對(duì)顯示有貢獻(xiàn)。與常規(guī)構(gòu)造相比，這大大增加了顯示的有效面積。為了進(jìn)一步提高像素的孔徑率，可在TFT204或源線203的上方，隔著絕緣膜形成高反射率膜如鋁層208，作為像素電極206的一部分(它與漏極205電連接)。然而在這種情況下，應(yīng)適當(dāng)?shù)卮_定絕緣膜的厚度、材料和圖案設(shè)計(jì)，以便減少因像素電極206和TFT204或源線203之間產(chǎn)生的寄生電容而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降問題。
實(shí)施例12
圖34是本發(fā)明實(shí)施例12的液晶顯示器件有源矩陣基片的部分平面圖。圖33是沿圖32中Ⅰ-Ⅰ線而獲得的剖面圖。
該實(shí)施例與實(shí)施例11的不同之處在于該高反射率的區(qū)域R下方，隔著柵絕緣膜209形成公用線215。
相同的部件，用實(shí)施例10和11中圖30和33中相同的編號(hào)表示。像素、TFT結(jié)構(gòu)以及顯示器件的制造方法，與實(shí)施例10和11中所描述的基本相同。
參見圖34和35,ITO層207形成于每個(gè)像素從中央部分至相應(yīng)柵線202附近的區(qū)域上，并與TFT204的漏極205相連。高反射率的鋁層208，在像素中央部分隔著Mo層214與ITO層207重迭。鋁層208在像素背離ITO層207區(qū)域的一側(cè)延伸到下一像素行中相鄰像素的柵線202a附近，并隔著柵絕緣膜209與公用線215重迭。
因?yàn)镮TO層207和鋁層208隔著鉬層214而電連接，因此抑制了因ITO層207和鋁層208接觸而造成的電腐蝕。隔著絕緣膜209實(shí)現(xiàn)的鋁層208(即區(qū)域R)和公用線215之間的重迭，在液晶的驅(qū)動(dòng)過程中形成了存儲(chǔ)電容器，對(duì)更佳的顯示作出了貢獻(xiàn)。形成存儲(chǔ)電容器不會(huì)降低孔徑率。
為了進(jìn)一步提高像素的孔徑率，可在TFT204或源線203的上方，隔著絕緣膜形成高反射率膜如鋁層208，作為像素電極206的一部分(它與漏極205電連接)。然而在這種情況下，應(yīng)適當(dāng)?shù)卮_定絕緣膜的厚度和材料，以便在像素電極206和TFT204或源線203之間不產(chǎn)生寄生電容。例如，在形成ITO層207之后，將介電常數(shù)約3.6的有機(jī)絕緣膜沉積于整個(gè)形成的基片上，使厚度大至約3微米。然后，在每個(gè)像素中形成鋁層208，使其與TFT204或源線203重迭并與漏極205電連接。在漏極205或ITO層207上形成一接觸孔，就可通過接觸孔而實(shí)現(xiàn)這種電連接。
在該實(shí)施例中，每個(gè)像素中形成像素電極的部分，被分成2個(gè)區(qū)域，就是高透光率的區(qū)域(區(qū)域T)和高反射率的區(qū)域(區(qū)域R)。或者，該部分可被分成3個(gè)或更多個(gè)區(qū)域。例如，如圖36所示，像素電極206被分成3個(gè)區(qū)域，即高透射率區(qū)域T、高反射率區(qū)域R和具有與其他兩個(gè)區(qū)域不同的透射率或反射率的區(qū)域C。
實(shí)施例13圖37是本發(fā)明實(shí)施例13的液晶顯示器件有源矩陣基片的部分平面圖。圖38A至38D是沿圖37中J-J線而獲得的剖面圖，用于闡述該實(shí)施例液晶顯示器件的制造方法。
在該實(shí)施例中，高反射率的區(qū)域R是用與源線相同的材料制成的。相同的部件，用實(shí)施例10-12中圖30-36中相同的編號(hào)表示。像素、TFT結(jié)構(gòu)以及顯示器件的制造方法，與實(shí)施例10-12中所描述的基本相同，除非另外說明。
在該實(shí)施例中，每個(gè)像素包括形成于中央部位的高透射率區(qū)域T和圍繞著區(qū)域T的區(qū)域R。區(qū)域R的外部輪廓是沿著2條柵線和2條源線的方形。區(qū)域R包括高反射率層，該層是用與源線相同材料構(gòu)成的，從而有高反射率。
下面結(jié)合圖38A至38D，描述制造這種液晶顯示器件的方法。
參見圖38A，用噴濺法，依次在絕緣基片201上形成柵線202(見圖37)和柵電極210、柵絕緣膜209、半導(dǎo)體層212、溝道保護(hù)層213、和n+-Si層211(該n+-Si層211將成為源電極211和漏極205(或211))。然后，在形成的基片上用噴濺法形成用于源線203(見圖37)的導(dǎo)電膜241。
參見圖38B，使導(dǎo)電膜241構(gòu)成圖案，以形成高反射率層242、與像素漏極相連的連接層243、以及源線203。高反射率層242的區(qū)域?qū)?yīng)于區(qū)域R。
參見圖38C，在形成的基片上形成中間絕緣膜層244，然后形成穿過中間絕緣膜層244的接觸孔245。
參見圖38D，在每個(gè)像素的整個(gè)區(qū)域上形成由ITO材料構(gòu)成的高透射率層246。高透射率層246可以由任何其他高透射率材料構(gòu)成。高透射率層246，通過穿過層間絕緣膜244的接觸孔245而與連接層243相連，從而電連接于相應(yīng)的漏極205。高透射率層246還作為像素電極，用于將電壓施加于液晶層，因此通過高透射率層246而將電壓同時(shí)施加于液晶層中對(duì)應(yīng)于區(qū)域T和區(qū)域R的部分。因此，在該實(shí)施例中，每個(gè)像素電極僅由高透射率層246構(gòu)成，而不是由高透射率的區(qū)域T和高反射率的區(qū)域R構(gòu)成。與透射型液晶顯示器件相比，這種構(gòu)造的優(yōu)越之處在于，可以在不增加工藝步驟的情況下形成高反射率的區(qū)域，而且減少了形成像素電極時(shí)產(chǎn)生廢品的情況。
實(shí)施例14圖39是本發(fā)明實(shí)施例14的液晶顯示器件有源矩陣基片的部分平面圖。圖40A至40D是沿圖39中K-K線而獲得的剖面圖，用于闡述該實(shí)施例液晶顯示器件的制造方法。
在該實(shí)施例中，高反射率的區(qū)域R(圖39的陰影部分)是用與柵線相同的材料制成的。相同的部件，用實(shí)施例10-13中圖30-38中相同的編號(hào)表示。像素、TFT結(jié)構(gòu)以及顯示器件的制造方法，與實(shí)施例10-13中所描述的基本相同，除非另外說明。
在該實(shí)施例中，每個(gè)像素包括形成于中央部位的高透射率的矩形區(qū)域T，以及從上方看基本上圍繞著區(qū)域T的2條相連的條帶所構(gòu)成的區(qū)域R。區(qū)域R的外部輪廓是沿著2條柵線和2條源線的方形。區(qū)域R包括高反射率層，該層是用與柵線相同材料構(gòu)成的，從而有高反射率。
下面結(jié)合圖40A至40D，描述制造這種液晶顯示器件的方法。
參見圖40A，在絕緣基片201上形成導(dǎo)電膜。然后對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行圖案處理，以形成柵電極210、柵線202(見圖39)和高反射率層242。高反射率層242對(duì)應(yīng)于區(qū)域R。
參見圖40B，在形成的基片上，用噴濺法依次沉積柵絕緣膜209、半導(dǎo)體層212、溝道保護(hù)層213、和n+-Si層211(該n+-Si層211將成為源電極211和漏極205(或211))。然后，在同一步驟中形成金屬層203b作為源層203的一部分，以及像素電極與漏極的連接層243。連接層243與TFT204的漏極205有部分重迭。
參見圖40C，用噴濺法在形成的基片上沉積ITO，并使其構(gòu)成圖案，從而形成高透射率層246和作為源線203一部分的ITO層203a。高透射率層246形成于各像素的整個(gè)區(qū)域上，ITO層203a形成于金屬層203b上，并與金屬層203b有相同圖案。高透射率層246與電連接于各自TFT204的連接層243有部分重迭。
參見圖40D，形成鈍化膜247并形成圖案處理。
因此，該實(shí)施例液晶顯示器件的每個(gè)像素包括位于中央部位的高透射率區(qū)域T；以及圍繞著區(qū)域T、形狀為2條沿著相鄰源線的相連條帶的、高反射率區(qū)域R。在這種情況下，因?yàn)樵淳€203的ITO層203a與高反射率層242處于不同的高度，所以可以縮小每個(gè)像素中ITO層203a和高反射率層242之間的間隙(這間隙對(duì)于防止漏電是需要的)。因此，與區(qū)域T和區(qū)域R以相反方式形成的情況(即高反射率層位于像素的中央部位的情況)相比，可以提高像素的孔徑率。
與實(shí)施例13相同，在該實(shí)施例中，每個(gè)像素電極僅由一種類型的電極構(gòu)成(即高透射率層246)。與像素電極由兩種類型電極構(gòu)成的構(gòu)造相比，這種構(gòu)造的優(yōu)越之處在于，減少了缺陷的發(fā)生并可以更有效地制造顯示器件。
在該實(shí)施例中，每條源線203是由金屬層203b和ITO層203a構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。因此，即使金屬層203b有部分缺陷，源線203的電連接會(huì)由ITO層203a維持。這就減少了源線203中斷路的發(fā)生。
實(shí)施例15
圖41是本發(fā)明的實(shí)施例15的液晶顯示器件的有源矩陣基片的部分平面示意圖。圖42A至42C是沿圖41的L-L線的剖面圖，用于說明制造該實(shí)施例的液晶顯示器件的方法。
在該實(shí)施例中，象素電極延伸出來(lái)通過絕緣膜重疊在柵線(gate lines)和/或源線(source lines)的上方，以提高有效象素面積(基本上具有象素功能的面積)。
相同的元件標(biāo)注與實(shí)施例10至14中所用的相同的標(biāo)號(hào)。除非另有說明，象素，TFT的結(jié)構(gòu)，以及該器件的制造方法基本上與實(shí)施例10至14中所述的相同。
如圖41中所示，在該實(shí)施例中，各象素包括在其中心部分形成的具有高透射效率的區(qū)域T以及區(qū)域R(在圖41中的劃線部分)，從頂部看為由圍繞T區(qū)域的窄長(zhǎng)條形成的正方形。包括具有高透射效率層的象素電極通過中間絕緣膜層與相鄰的柵線202和源線203重疊，使電壓可施加于位于柵線202和源線203之上的液晶層部分。這樣能確保獲得較實(shí)施例10至14更大的有效象素面積。在該實(shí)施例中，柵線202和源線203用作在區(qū)域R中的具有高反射效率的層。
下面參照?qǐng)D42A至42C敘述制造該液晶顯示器件的方法。
參見圖42A，柵電極210、柵線202(參見圖41)、柵絕緣膜209、半導(dǎo)體層212、溝道保護(hù)層213和n+-Si層211(源電極211和漏電極205(或211))通過濺射依次沉積在絕緣矩陣基片201上。較好的是在后面的步驟中被作為象素電極的光透射層重疊的柵線202和源線203中至少有一種是由具有高反射效率的材料制成。
參見圖42B，在得到的矩陣基片上形成中間絕緣膜層244，然后形成穿透該中間絕緣膜244的接觸孔245。
參見圖42C，通過濺射將具有高透射效率的材料(如ITO)沉積在所得到的矩陣基片上，并構(gòu)成圖案(pattern)得到具有高透射效率的層246。該具有高透射效率的層246通過接觸孔245與連接層243連接，連接層243與TFT 204的漏電極相連接。此時(shí)，使具有高透射效率的層246的圖案至少與柵線202或源線203中之一重疊。在此結(jié)構(gòu)中，通過中間絕緣膜244與具有高透射材料的層246重疊的柵線202和/或源線203可用作具有高反射效率的層。
該具有上述結(jié)構(gòu)的顯示器件應(yīng)設(shè)計(jì)成不會(huì)由于具有高透射效率的層246和柵線202或源線203之間產(chǎn)生電容，而發(fā)生由于諸如互相干擾等現(xiàn)象而使圖象質(zhì)量下降的問題。
因此，在該實(shí)施例中，各象素包括在其中心部分形成的具有高透射效率的區(qū)域T以及在對(duì)應(yīng)于相鄰柵線和/或源線位置形成的具有高反射效率的區(qū)域R。這樣就不必另外形成具有高反射效率的層，從而簡(jiǎn)化了方法。
實(shí)施例16圖43是本發(fā)明的實(shí)施例16的液晶顯示器件的有源矩陣基片的部分平面示意圖。圖44A至44F是沿圖43的M-M線的剖面圖，用于說明制造該實(shí)施例的液晶顯示器件的方法。
如圖43中所示，該實(shí)施例的液晶顯示器件的各象素包括在其中心部分形成的具有高透射效率的區(qū)域T以及具有高反射效率的區(qū)域R(在圖43中的劃線部分)，包括兩條沿相鄰的源線203形成在區(qū)域T兩側(cè)的帶。
如圖44F所示，區(qū)域R包括在絕緣矩陣基片201上隨機(jī)形成的高凸形部分253a和低凸形部分253b，在這些凸形部分253a和253b上形成的聚合物樹脂層254，以及在聚合物樹脂層254上形成的具有高反射效率的層242。得到的構(gòu)成區(qū)域R的表面層的層242具有連續(xù)的波形表面，并通過接觸孔245與漏電極205，和基礎(chǔ)電極(underlying electrode)(圖中未示出)電氣連接。
下面參照?qǐng)D44A至44F敘述制造該液晶顯示器件的方法。
參見圖44A，在絕緣基片201上形成由Cr、Ta制成的多條柵線202(參見圖43)以及從柵線202分支的柵電極210。
然后，在絕緣基片201上形成由SiNx、SiOx等制成的柵絕緣膜209覆蓋柵線202和柵電極210。在位于上述柵電極210上方的柵絕緣膜209部分上形成由非晶型硅(a-Si)、多晶硅、CdSe等制成的半導(dǎo)體層212。在各半導(dǎo)體層212上形成溝道保護(hù)層213。在溝道保護(hù)層的兩側(cè)部分形成一對(duì)由a-Si等制成的接觸層248，延伸至半導(dǎo)體層212的側(cè)面部分上。
在接觸層248中的一個(gè)上形成由Ti、Mo、Al等制成的源電極249，而在另一接觸層上形成由Ti、Mo、Al等制成的漏電極205。
在該實(shí)施例中，作為絕緣基片201的材料，可以使用厚度為1.1mm的，由Corning Inc.制造，產(chǎn)品號(hào)7059的玻璃板。
參見圖44B，通過濺射在得到的矩陣基片上形成導(dǎo)電膜并使之構(gòu)成圖案，同時(shí)形成用作部分源線203的金屬層203b和基礎(chǔ)電極250。各基礎(chǔ)層250可通過柵絕緣膜209部分重疊在供下一象素行的相鄰象素使用的柵電極202之上，使它們之間構(gòu)成儲(chǔ)存電容器。
用于形成儲(chǔ)存電容器的各柵線202可用具有高反射效率的層重疊，或者可使柵線202本身的反射效率是高的，以用作部分象素區(qū)域(區(qū)域R)，從而進(jìn)一步提高孔徑比(aperture ratio)。
參見圖44C，通過濺射將ITO沉積在所得到的矩陣基片上，并構(gòu)成圖案得到ITO層203a，該層與金屬層203b一起構(gòu)成源線203。
在該實(shí)施例中，各源線203具有雙層結(jié)構(gòu)，由金屬層203b和ITO層203a組成。雙層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于即使金屬層203b部分受損，源線203的電氣連接仍然可通過ITO層203a而保持。這樣減少了源線203斷路的發(fā)生率。
在形成ITO層203a的同時(shí)，通過構(gòu)圖也得到具有高透射效率的構(gòu)成象素電極的層246。這樣，作為象素電極的具有高透射效率的層246可與源線203同時(shí)形成。
參見圖44D，形成由光敏樹脂制成的保護(hù)膜252并使之構(gòu)成圖案，然后進(jìn)行熱處理使其變圓，以在得到的矩陣基片對(duì)應(yīng)于區(qū)域R的部分形成具有基本圓形截面的高凸形部分253a和低凸形部分253b。這些凸形部分253a和253b最好不形成在具有高透射效率的層246上，使電壓可有效地施加液晶層上。即使在層246上形成凸形部分253a和253b，仍然不會(huì)觀察到明顯的光學(xué)影響，只要這些凸形部分是透明的即可。
參見圖44E，在凸形部分253a和253b上形成聚合物薄膜254。使用該薄膜，通過減少平坦部分的數(shù)目，可使區(qū)域R的凹形和凸形表面更連續(xù)。通過改變制造條件，可省去該步驟。
參見圖44F，在聚合物薄膜254的預(yù)定部分上通過諸如濺射等方法形成具有高反射效率的由Al制成的作為象素電極的層242。適用于具有高反射效率的層242的材料，除Al和Al合金之外，還包括具有高光反射效率的Ta、Ni、Cr和Ag。具有高反射效率的層242的厚度最好為約0.01至1.0微米。
因此，該實(shí)施例的液晶顯示器件的各象素包括在其中心部分形成的具有高透射效率的區(qū)域T以及沿相鄰柵線形成的具有高反射效率的區(qū)域R。使用該結(jié)構(gòu)，由于源線203的ITO層203a和具有高反射效率的層242位于不同高度(level)，ITO層203a和各象素的具有高反射效率的層242之間的間隙可變窄，該間隙是防止其間漏電(leakage)所必須的，與區(qū)域T和R以相反情況形成時(shí)(即當(dāng)具有高反射效率的層位于象素的中心部分時(shí))相比，可提高象素的孔徑比。
在該實(shí)施例中，具有高反射效率的層242具有平滑的凹凸形表面，使反射光在寬范圍的方向散射。當(dāng)與散射片一起使用時(shí)，這些凸形部分不必與抗蝕膜252一起形成，這時(shí)具有高反射效率的層242的表面可制成平坦的。不論在那一種情況下，具有高反射效率的層242和具有高透射效率的層246作為單獨(dú)的層存在，在它們之間插入第三種材料(如樹脂和金屬(如Mo))。使用該結(jié)構(gòu)，在特定的情況下，即當(dāng)具有高透射效率的層由ITO制成，而具有高反射效率的層由Al或Al合金制成時(shí)，可減少由于在Al蝕刻步驟中會(huì)發(fā)生的電蝕(electric corrosion)而導(dǎo)致的Al構(gòu)圖失效。
實(shí)施例17圖45是本發(fā)明的實(shí)施例17的液晶顯示器件的有源矩陣基片的部分平面示意圖。圖46是沿圖45的N-N線的剖面圖。
參見圖45和46，有源矩陣基片包括排成矩陣的象素電極206以及沿象素電極206的周邊走向的用于供給掃描信號(hào)的柵線202和用于供給顯示信號(hào)的源線203，它們相互交叉。
象素電極206在周邊通過中間絕緣膜244重疊柵線202和源線203上。柵線202和源線203由金屬膜構(gòu)成。
在各柵線202和源線203的交叉處的附近形成TFT204作為開關(guān)元件，用于向相應(yīng)的象素電極206供給顯示信號(hào)。TFT204的柵電極210與相應(yīng)的柵線202連接，以便用輸入至柵電極210的信號(hào)驅(qū)動(dòng)TFT204。TFT204的源電極249與相應(yīng)的源線203連接，以接收數(shù)據(jù)信號(hào)。TFT204的漏電極205與連接電極255電氣連接，然后通過接觸孔245與象素電極206連接。
連接電極255與公用線(common line)215通過柵絕緣膜209形成儲(chǔ)存電容器。公用線215由金屬膜構(gòu)成，且通過連接線(未示出)與形成在對(duì)置基片256上的對(duì)置電極連接。公用線215可在形成柵線202的同一步驟中形成，以縮短制造工藝。
各象素電極206由具有高反射效率由Al和Al合金制成的層242和具有高透射效率由ITO制成的層246構(gòu)成。當(dāng)從頂部觀察時(shí)，象素電極206分成三個(gè)區(qū)域，即兩個(gè)具有高透射效率的區(qū)域T和一個(gè)具有高反射效率的區(qū)域R(對(duì)應(yīng)于圖45中的劃線部分)。具有高反射效率的層242也可由具有高反射效率的導(dǎo)電金屬層構(gòu)成(如上述實(shí)施例中的Ta)。
各區(qū)域R設(shè)計(jì)成覆蓋部分遮光電極和連接線(interconnect line)，如柵線202、源線203、TFT204和公用線215，它們不透射背光源發(fā)出的光。使用該結(jié)構(gòu)，各象素部分的不能用作區(qū)域T的區(qū)域可用作具有高反射效率的區(qū)域R。這樣提高了象素部分的孔徑比。各象素部分的區(qū)域T被區(qū)域R所包圍。
下面敘述制造具有上述結(jié)構(gòu)的有源矩陣基片的方法。
首先，在由玻璃等制成的透明絕緣基片201上依次形成柵電極210、柵線202、公用線215、柵絕緣膜209、半導(dǎo)體層212、溝道保護(hù)層213、源電極249和漏電極205。
然后，通過濺射將構(gòu)成源線203和連接電極255的透明導(dǎo)電膜和金屬膜沉積在得到的基片上，并構(gòu)成預(yù)定的形狀。
因此，各源線203是由ITO層203a和金屬層203b構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。雙層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于即使金屬層203b部分受損，源線203的電氣連接仍然可通過ITO層203a而保持。這樣減少了源線203斷路的發(fā)生率。
隨后，通過旋涂法(spin application method)將光敏丙烯酸樹脂施加于得到的基片，形成厚度約為3微米的中間絕緣膜層244。然后根據(jù)所需的圖案將該丙烯酸樹脂曝光，接著用堿性溶液顯影。僅薄膜的曝光部分被堿性溶液蝕去，形成穿透中間絕緣膜層244的接觸孔245。通過使用該堿性溶液顯影，得到具有良好錐度的接觸孔245。
使用光敏丙烯酸樹脂作為中間絕緣膜層244在產(chǎn)率方面有以下的優(yōu)點(diǎn)。由于可用旋涂法形成薄膜，因此可容易地得到厚度只有幾微米的膜。而且在對(duì)中間絕緣膜層244進(jìn)行構(gòu)圖時(shí)不需要施用光致抗蝕劑步驟。
在該實(shí)施例中，丙烯酸樹脂原來(lái)是有色的，可通過構(gòu)圖后整個(gè)面積曝光而制成透明的。丙烯酸樹脂也可通過化學(xué)方法制成透明的。
然后，通過濺射，形成ITO膜并構(gòu)圖，將其用作象素電極206的具有高透射效率的層246。這樣，構(gòu)成象素電極206的具有高透射效率的層246與相應(yīng)的連接電極255通過接觸孔245電氣連接。
然后在具有高透射效率的層246的一些部分形成具有高反射效率的由Al或Al合金制成的層242，對(duì)應(yīng)于區(qū)域R，以覆蓋柵線202、源線203、TFT204和公用線215。兩層242和246相互電氣連接，由此形成象素電極206。任何相鄰的象素電極206沿柵線202和源線203上方的部分分開，因此相互沒有電氣連接。
如圖46所示，將如此制得的有源矩陣基片和對(duì)置基片粘合在一起，在基片之間的空間注入液晶，制成本實(shí)施例的液晶顯示器件。
如上所述，本實(shí)施例的液晶顯示器件包括在TFT204、柵線202和源線203之上形成的具有高反射效率的層242，構(gòu)成象素電極206的區(qū)域R。這樣就不必提供遮光膜以阻止光線進(jìn)入TFT204也不必為位于柵線202、源線203和公用線215之上的象素電極206遮光。在這些部分，光線泄漏會(huì)導(dǎo)致在顯示區(qū)域形成漏光區(qū)(domain)、disclination line等。結(jié)果，這些通常由于被遮光膜遮阻而不能用作顯示區(qū)域的區(qū)域能用作顯示區(qū)域。這樣就能有效地使用顯示區(qū)域。
當(dāng)柵線和源線由金屬膜構(gòu)成時(shí)，在普通的透射型顯示器件中它們遮阻來(lái)自背光源的光線，因此不能用作顯示區(qū)域。然而在本實(shí)施例中，具有高透射效率的區(qū)域T形成在各象素的中心部分(在本實(shí)施例中作為兩個(gè)分開部分)。具有高反射效率的區(qū)域R形成在圍繞區(qū)域T的長(zhǎng)條部分。即具有高反射效率的區(qū)域R覆蓋柵線、源線、公用線和開關(guān)元件，用作各象素電極的反射電極區(qū)域。與構(gòu)圖相反的情況(即區(qū)域T圍繞區(qū)域R)相比，該結(jié)構(gòu)提高了象素電極的孔徑比也可以如圖47(劃線部分)所示形成包括連接電極255的各象素的區(qū)域R。這抑制了通過區(qū)域T的光線亮度的下降。
實(shí)施例18在上述各實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用于有源矩陣基片液晶顯示器件。本發(fā)明還可應(yīng)用于簡(jiǎn)單矩陣液晶顯示器件。
下面敘述彼此相對(duì)的一對(duì)列電極(column electrode)(信號(hào)電極)和行電極(rowelectrode)(掃描電極)的基本結(jié)構(gòu)。在簡(jiǎn)單矩陣液晶顯示器件中，該對(duì)列電極和行電極相互交叉的區(qū)域限定了一個(gè)象素。
圖48A至48C顯示了該象素區(qū)域的一個(gè)實(shí)例。參見圖48A，在一個(gè)象素區(qū)域中的列電極的中心部分形成透射電極區(qū)域，而在其剩余的周邊部分形成反射電極區(qū)域。該列電極的結(jié)構(gòu)如圖48B或48C所示。反射電極區(qū)域的高度可通過在反射電極和透射電極之間形成中間絕緣膜層而加以調(diào)節(jié)，如圖48C所示。
也可以如圖49A所示，在象素區(qū)域中的列電極的中心部分形成反射電極區(qū)域，而在其剩余的周邊部分形成透射電極。列電極的結(jié)構(gòu)可參見圖49B或49C。反射電極區(qū)域的高度可通過在反射片和透射電極之間形成中間絕緣膜層而加以調(diào)節(jié)，如圖49C所示。
還可以如圖50A、50B和50C以及圖51A和51B所示，列電極具有長(zhǎng)條形狀的反射電極區(qū)域。該長(zhǎng)條形狀的反射電極區(qū)域可沿列電極的一邊形成，如圖50A至50C所示，或者沿其中心部分形成，如圖51A和51B所示。
下面敘述本發(fā)明的液晶顯示器件區(qū)別于普通的反射型或透射型液晶顯示器件的特點(diǎn)。
在普通的反射型液晶顯示器件中，是通過使用環(huán)境光線進(jìn)行顯示以實(shí)現(xiàn)低能耗的。因此，當(dāng)環(huán)境光線弱于一定的極限值時(shí)，顯示不能被識(shí)別，即使該器件在可供給足夠的能源的環(huán)境中使用時(shí)也是如此。這是反射型液晶顯示器件的一個(gè)最大的缺點(diǎn)。
如果在制造時(shí)反射電極的反射特性變化了，則反射電極對(duì)環(huán)境光線的利用效率也會(huì)改變。這就使顯示不能識(shí)別的環(huán)境光線強(qiáng)度的極限值隨面板而變。因此，在制造中，與控制孔徑比的變化相比，必須更小心地控制反射特性的變化，而控制孔徑比的變化是普通透射型液晶顯示器件所需的。否則的話，得不到具有穩(wěn)定的顯示性能的液晶顯示器件。
與此相反，在本發(fā)明的液晶顯示器件中，在可提供足夠的能源的環(huán)境中，與普通的透射型液晶顯示器件一樣利用來(lái)自背光源的光線。因此，無(wú)論環(huán)境光線的強(qiáng)度如何，都能識(shí)別顯示。所以，不必如反射型液晶顯示器件那樣嚴(yán)格控制由于反射特性的變化而引起的環(huán)境光線利用效率的變化。
另一方面，在普通的透射型液晶顯示器件中，當(dāng)環(huán)境明亮?xí)r，表面光線反射分量增加，使顯示難以識(shí)別。在本發(fā)明的液晶顯示器件中，當(dāng)環(huán)境光線明亮?xí)r，反射區(qū)域與透射區(qū)域一起使用。這樣增加了面板的亮度，因此提高了可見度。
因此，本發(fā)明的液晶顯示器件能同時(shí)克服普通的透射型液晶顯示器件在強(qiáng)的(即亮的)環(huán)境光線下由于表面反射導(dǎo)致可見度降低的問題，以及普通的反射型液晶顯示器件在弱的(即暗的)環(huán)境光線下由于面板亮度下降而導(dǎo)致的顯示識(shí)別困難的問題。除上述之外，還能同時(shí)獲得這兩種器件的特性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，各象素包括與使用半透射反射膜的情況相比，具有較高透射效率的區(qū)域和具有較高反射效率的區(qū)域。在各區(qū)域中，具有高透射效率層或具有高反射效率層用作象素電極。使用該結(jié)構(gòu)，不同于普通的使用半透射反射膜的液晶顯示器件，環(huán)境光線和照明光線的利用率不會(huì)例如由于雜散光現(xiàn)象而下降。通過使用反射型顯示、透射型顯示或反射型顯示和透射型顯示一起使用，無(wú)論環(huán)境光線的亮度如何，均能顯示良好的圖象。由于來(lái)自背光源和環(huán)境光線的光線同時(shí)有效地貢獻(xiàn)于顯示，因此與總是使用來(lái)自背光源的光線的透射型液晶顯示器件相比，能耗明顯下降。
換句話說，根據(jù)本發(fā)明通過提高光線利用率，能同時(shí)克服普通的反射型液晶顯示器件在弱的環(huán)境光線下可見度明顯下降的缺點(diǎn)以及普通的透射型液晶顯示器件在強(qiáng)環(huán)境光線下顯示識(shí)別困難的缺點(diǎn)。
由于具有高反射效率的區(qū)域部分覆蓋柵線、源線和/或開關(guān)元件，因此入射在這些部分的光線也可用于顯示。因此，象素的有效面積顯著增加。這不僅克服了使用半透射反射膜的普通器件的問題，而且提高了各象素的孔徑比，即使與常用的透射型液晶顯示器件相比。
與具有高透射效率的層和具有高反射效率的層相互電氣連接形成一個(gè)象素的象素電極的情況相比，以及與具有高透射效率的層和具有高反射效率的層部分相互重疊形成一個(gè)象素的象素電極的情況相比，當(dāng)僅由具有高透射效率的層構(gòu)成象素電極時(shí)，可減少由象素電極導(dǎo)致的缺陷。結(jié)果，產(chǎn)率提高。
具有高透射效率的層或具有高反射效率的層可由與源線或柵線相同的材料制成。這樣簡(jiǎn)化了液晶顯示器件的制造工藝。
具有高反射效率的區(qū)域在有效象素區(qū)域中所占的面積設(shè)定在約10至90％。該設(shè)定克服了普通的透射型液晶顯示器件當(dāng)環(huán)境光線太強(qiáng)顯示幾乎不能識(shí)別的問題以及普通的反射型液晶顯示器件當(dāng)環(huán)境光線太弱顯示完全不能識(shí)別的問題。因此，可通過反射型顯示、透射型顯示或反射型顯示和透射型顯示兩者而實(shí)現(xiàn)最佳顯示，而無(wú)論環(huán)境光線強(qiáng)度如何。
本發(fā)明的反射型/透射型液晶顯示器件當(dāng)應(yīng)用于顯示屏不可擺動(dòng)的裝置或者不能移動(dòng)至更好的環(huán)境中以便于操作的裝置時(shí)是特別有效的。
本發(fā)明的液晶顯示器件曾經(jīng)實(shí)際上用作電池驅(qū)動(dòng)的數(shù)字式照相機(jī)和攝像機(jī)的取景器(監(jiān)視屏)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不論環(huán)境光線的亮度如何，通過調(diào)節(jié)背光源的亮度保持適宜于觀察的亮度，能耗可保持在低水平。
當(dāng)普通的透射型液晶顯示器件在室外明亮的太陽(yáng)光下使用時(shí)，即使背光源亮度增加，顯示也幾乎不能識(shí)別。在此情況下，本發(fā)明的液晶顯示器件可通過關(guān)閉背光源而用作反射型器件，或者可通過降低背光源的亮度而用作透射型/反射型器件。結(jié)果，可以獲得良好的顯示質(zhì)量，并降低能耗。
當(dāng)本發(fā)明的液晶顯示器件在有明亮陽(yáng)光進(jìn)入的室內(nèi)使用時(shí)，反射型顯示和透射型顯示可相互切換或兩者一起使用，這取決于目標(biāo)的方位，以獲得更便于識(shí)別的顯示。當(dāng)監(jiān)視屏接收到直射太陽(yáng)光時(shí)，可以采用在室外明媚陽(yáng)光下使用的情況中所述的方法。當(dāng)目標(biāo)在室內(nèi)黑暗角落成象時(shí)，可接通背光源，將該器件用作反射/透射型顯示。
當(dāng)本發(fā)明的液晶顯示器件用作汽車裝置(如汽車導(dǎo)航儀)中的監(jiān)視屏?xí)r，也可實(shí)現(xiàn)總是可識(shí)別的顯示，而無(wú)論環(huán)境光線的亮度如何。
在使用普通的液晶顯示器件的汽車導(dǎo)航儀中，使用具有較便攜式計(jì)算機(jī)等所用的更強(qiáng)亮度的背光源，因此可在好天氣和接收到直射太陽(yáng)光的環(huán)境中使用。然而，盡管使用強(qiáng)的亮度，但在上述環(huán)境中顯示仍然幾乎不能識(shí)別。另一方面，該強(qiáng)亮度的背光源太明亮，使使用者眩目并有不利的影響。在使用本發(fā)明的液晶顯示器件的汽車導(dǎo)航儀中，總是可以一起使用反射型顯示和透射型顯示。這樣在明亮的環(huán)境下可以獲得良好的顯示，而不增加背光源的亮度。相反，在漆黑的環(huán)境中，僅利用弱的背光源亮度(約50至100cd/m2)，就能得到可識(shí)別的顯示。
在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可方便地作出其它各種變型。因此，本發(fā)明所附的權(quán)利要求書的范圍不受這里所作的說明的限制，而應(yīng)以更寬廣的角度理解各權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1．一種液晶顯示器件，它包括第一基片、第二基片以及置于第一基片和第二基片之間的液晶層，由用于向液晶層施加電壓的各對(duì)電極限定的許多象素區(qū)，其中所述許多象素區(qū)中的每一個(gè)包括反射區(qū)和透射區(qū)。
2．如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器件，其特征在于所述第一基片包括相應(yīng)于反射區(qū)的反射電極區(qū)以及相應(yīng)于透射區(qū)的透射電極區(qū)。
3．如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器件，其特征在于所述反射電極區(qū)高于透射電極區(qū)，在第一基片表面形成一個(gè)臺(tái)階，從而使反射區(qū)的液晶層的厚度小于透射區(qū)的液晶層厚度。
4．如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器件，其特征在于在各個(gè)象素區(qū)中反射區(qū)占據(jù)的面積為10-90％。
5．一種液晶顯示器件，它包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之間的液晶層，其中所述第一基片包括許多柵線、與所述許多柵線交叉排列的許多源線、置于所述許多柵線和所述許多源線的交點(diǎn)附近的許多開關(guān)元件、以及與所述許多開關(guān)元件相連的許多象素電極，第二基片包括對(duì)置電極，由許多象素電極、對(duì)置電極、以及置于所述許多象素電極和對(duì)置電極之間的液晶層限定的許多象素區(qū)，并且所述象素區(qū)中的每一個(gè)均含有反射區(qū)和透射區(qū)。
6．如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器件，其特征在于所述第一基片包括相應(yīng)于反射區(qū)的反射電極區(qū)和相應(yīng)于透射區(qū)的透射電極區(qū)。
7．如權(quán)利要求6所述的液晶顯示器件，其特征在于所述反射電極區(qū)高于透射電極區(qū)，在第一基片表面形成一個(gè)臺(tái)階，從而使反射區(qū)的液晶層的厚度小于透射區(qū)的液晶層厚度。
8．如權(quán)利要求7所述的液晶顯示器件，其特征在于反射區(qū)液晶層的厚度約為透射區(qū)液晶層厚度的一半。
9．如權(quán)利要求6所述的液晶顯示器件，其特征在于各個(gè)象素電極包括在反射電極區(qū)的反射電極和在透射電極區(qū)的透射電極。
10．如權(quán)利要求9所述的液晶顯示器件，其特征在于反射電極和透射電極互相電氣相連。
11．如權(quán)利要求6所述的液晶顯示器件，其特征在于各個(gè)象素電極包括透射電極，并且反射區(qū)包括透射電極和與透射電極絕緣的反射層。
12．如權(quán)利要求6所述的液晶顯示器件，其特征在于反射電極區(qū)與所述許多柵線、所述許多源線和所述許多開關(guān)元件中的至少一部分相重疊。
13．如權(quán)利要求6所述的液晶顯示器件，其特征在于反射電極區(qū)和透射電極區(qū)中至少有一個(gè)具有用與所述許多柵線或所述許多源線相同的材料構(gòu)成的一層材料。
14．如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器件，其特征在于在各個(gè)象素區(qū)中反射區(qū)占據(jù)的面積為10-90％。
15．如權(quán)利要求6所述的液晶顯示器件，其特征在于所述第一基片還包括通過絕緣膜與象素電極一起形成存儲(chǔ)電容器的存儲(chǔ)電容器電極，其中所述反射電極區(qū)與所述存儲(chǔ)電容器電極相重疊。
16．如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器件，其特征在于它還包括在第一基片與朝液晶層的表面相反的表面上的微透鏡。
17．如權(quán)利要求6所述的液晶顯示器件，其特征在于各個(gè)反射電極區(qū)包括金屬層和形成于金屬層下面的中間絕緣膜層。
18．如權(quán)利要求17所述的液晶顯示器件，其特征在于所述金屬層是連續(xù)波浪形的。
19．如權(quán)利要求18所述的液晶顯示器件，其特征在于所述中間絕緣層的表面是凹凸形的。
20．如權(quán)利要求17所述的液晶顯示器件，其特征在于中間絕緣層是由光敏聚合物樹脂膜制成的。
21．如權(quán)利要求17所述的液晶顯示器件，其特征在于中間絕緣層覆蓋所述開關(guān)元件、所述許多柵線或所述許多源線中的至少一部分。
22．如權(quán)利要求9所述的液晶顯示器件，其特征在于反射電極形成于與所述許多柵線或所述許多源線相同的高度上。
23．如權(quán)利要求22所述的液晶顯示器件，其特征在于反射電極形成于與所述許多柵線相同的高度上，并且反射電極與供反射電極相鄰的象素電極使用的柵線電氣相連。
24．如權(quán)利要求22所述的液晶顯示器件，其特征在于將與施加至對(duì)置電極的信號(hào)相同的信號(hào)施加至反射電極。
25．如權(quán)利要求22所述的液晶顯示器件，其特征在于反射電極形成在與所述許多柵線相同的高度上，并且反射電極通過與開關(guān)元件的漏電極或透射電極重疊而形成存儲(chǔ)電容器。
26．如權(quán)利要求9所述的液晶顯示器件，其特征在于反射電極是由鋁或鋁合金制成的。
27．如權(quán)利要求26所述的液晶顯示器件，其特征在于透射電極是由ITO制成的，并且在透射電極和反射電極之間夾有金屬層。
28．一種液晶顯示器件的制造方法，所述液晶顯示器件包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之間的液晶層，所述第一基片包括許多柵線、與所述許多柵線交叉排列的許多源線、置于所述許多柵線和所述許多源線的交點(diǎn)附近的許多開關(guān)元件、以及與所述許多開關(guān)元件相連的許多象素電極，第二基片包括對(duì)置電極、由許多象素電極、對(duì)置電極、以及置于所述許多象素電極和對(duì)置電極之間的液晶層限定了許多象素區(qū)，所述象素區(qū)中的每一個(gè)均含有反射區(qū)和透射區(qū)，所述方法包括如下步驟使用具有高透射率的材料在第一基片上形成透射電極區(qū)；形成光敏聚合物樹脂層；以及在所述聚合物樹脂層上用高反射性材料形成反射層。
29．如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于所述光敏聚合物樹脂層具有許多凹凸的部分。
30．一種液晶顯示器件的制造方法，所述液晶顯示器件包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之間的液晶層，所述第一基片包括許多柵線、與所述許多柵線交叉排列的許多源線、置于所述許多柵線和所述許多源線交點(diǎn)附近的許多開關(guān)元件、以及與所述許多開關(guān)元件相連的許多象素電極，第二基片包括對(duì)置電極，由許多象素電極、對(duì)置電極、以及置于所述許多象素電極和對(duì)置電極之間的液晶層限定了許多象素區(qū)，所述象素區(qū)中的每一個(gè)均含有反射區(qū)和透射區(qū)，所述方法包括如下步驟使用具有高透射率的材料在第一基片上形成透射電極區(qū)；在透射電極區(qū)形成保護(hù)膜；以及在保護(hù)膜的一部分上形成高反射層，以形成反射電極區(qū)。
31．如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于透射電極區(qū)與所述許多源線形成在同一高度上。
全文摘要
公開了一種液晶顯示器件,它包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之間的液晶層,其中所述第一基片包括許多柵線、與所述許多柵線交叉排列的許多源線、置于所述許多柵線和所述許多源線的交點(diǎn)附近的許多開關(guān)元件、以及與所述許多開關(guān)元件相連的許多象素電極,第二基片包括對(duì)置電極,由許多象素電極、對(duì)置電極、以及置于所述許多象素電極和對(duì)置電極之間的液晶層限定了許多象素區(qū),并且所述象素區(qū)中的每一個(gè)均含有反射區(qū)和透射區(qū)。
文檔編號(hào)G02F1/13363GK1209565SQ98116868
公開日1999年3月3日 申請(qǐng)日期1998年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月28日
發(fā)明者久保真澄, 鳴瀧陽(yáng)三, 伴厚志, 島田尚幸, 吉村洋二, 片山干雄, 石井裕, 錦博彥 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社