專利名稱：液晶顯示器的制作方法
背景技術(shù)：
有一種已知的反射型液晶顯示器(LCD)，在內(nèi)部具有反射器，通過此反射器反射外部的入射光以便提供顯示光源，從而不需要作為光源的背光，透射型液晶顯示器配置有作為光源的背光。
由于反射型液晶顯示器可以設(shè)計為具有比透射型液晶顯示器更低的功率損耗、更薄和更輕，因此它主要用于便攜終端。這是由于當(dāng)從外側(cè)輸入的光在顯示器中的反射器處反射時，可以使用此光作為顯示光源，這樣就不需要背光了。透射型液晶顯示器具有這樣的特性，例如當(dāng)周圍光線暗時，透射型液晶顯示器具有比反射型液晶顯示器更好的可見度。
現(xiàn)有的液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)包括TN(扭曲向列)型液晶、單片偏振器型液晶、STN(超扭曲向列)型液晶、GH(賓主)型液晶、PDLC(聚合物分散液晶)型液晶、膽甾型液晶等、驅(qū)動液晶的開關(guān)元件以及在液晶單元內(nèi)部或外部提供的反射器或背光。這些普通的液晶顯示器利用薄膜晶體管(TFT)或金屬/絕緣膜/金屬結(jié)構(gòu)的二極管(MIM)作為開關(guān)元件，采用有源矩陣驅(qū)動系統(tǒng)可以實現(xiàn)高清晰度和高質(zhì)量的圖像，并且配置有反射器或背光。
作為既具有傳統(tǒng)的反射型液晶顯示器優(yōu)點又具有透射型液晶顯示器優(yōu)點的液晶顯示器，公開了一種半透射型液晶顯示器(參見日本專利No.2955277)，如

圖1所示，此液晶顯示器具有如此設(shè)置的柵極連線2和源極連線3以便在有源矩陣基板的像素電極1周圍延伸并且彼此垂直交叉，具有在像素電極1上提供的薄膜晶體管4，具有連接到薄膜晶體管4的柵極和源極的柵極連線2和源極連線3，并且具有金屬膜的反射區(qū)5和形成在像素電極1中的ITO透明區(qū)6。
由于在像素電極中提供反射區(qū)和透明區(qū)，當(dāng)周圍的光很亮?xí)r可以關(guān)閉背光，以便此液晶顯示器可以用作反射型液晶顯示器。這樣表現(xiàn)出反射型液晶顯示器較低功耗的特性。當(dāng)周圍光線暗時，背光打開，以便此液晶顯示器用作透射型液晶顯示器，這樣當(dāng)周圍光線暗時表現(xiàn)出改進(jìn)的可見性，這是透射型液晶顯示器的特性。在下文，既可以用作反射型液晶顯示器又可以用作透射型液晶顯示器的液晶顯示器稱為半透射型液晶顯示器。
然而，根據(jù)傳統(tǒng)的半透射型液晶顯示器，入射光來回穿過反射區(qū)5中的液晶層并經(jīng)過透明區(qū)6中的液晶層，這樣在液晶層中產(chǎn)生光程差。這樣在兩個區(qū)之間產(chǎn)生延遲差，不能使輸出光強度最大。為了解決這個問題，日本專利No.2955277中描述的液晶顯示器具有在反射區(qū)5中透明電極7下面提供的絕緣層8和設(shè)置在絕緣層8上面或下面的反射器9，如圖2所示的液晶顯示器的截面圖所示，從而提供反射區(qū)5的液晶層厚度dr和透明區(qū)6的液晶層厚度df之間的差。
圖5是顯示透射模式的輸出光強度Ip和反射模式的輸出光強度Iλ的計算結(jié)果的曲線圖。很顯然透射模式和反射模式的輸出光強度隨著液晶層的厚度而不同。通過設(shè)定反射區(qū)中液晶層的厚度dr與透明區(qū)中液晶層的厚度dr之比約為1∶2，消除反射區(qū)5和透明區(qū)6之間的光程差，以便接近輸出光的特性。由于絕緣層8的厚度大約為液晶層的厚度的一半，并且應(yīng)為幾個微米，因此增加了制造工序數(shù)，這樣削弱了透明電極7的偏振度。為了定向液晶分子而形成在透明電極7上的定向膜受透明電極7的偏振度的影響。這就帶來了在刮擦工序中有效定向困難的問題。
此外，如圖3所示，反射區(qū)5和透明區(qū)6之間的臺階擾亂了在下基板11和對置基板12之間的產(chǎn)生的電力線10，這樣使液晶顯示器的性能惡化。此外，如圖4所示，當(dāng)液晶顯示器工作時，在下基板11上反射區(qū)5和透明區(qū)6之間的臺階部分周圍的液晶層13中，液晶分子的定向方向和下基板11表面附近的液晶分子的預(yù)傾斜角之間的關(guān)系產(chǎn)生液晶分子的旋轉(zhuǎn)方向的擾動(反向傾斜向錯)，這樣使液晶顯示器的性能惡化。
發(fā)明綜述據(jù)此，本發(fā)明的目的是提供一種半透射型液晶顯示器，它使反射模式以及透射模式的亮度最大，使得即使在反射區(qū)和透明區(qū)之間的邊界周圍也不會擾動液晶分子的定向方向。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器包括其上形成了連線和薄膜晶體管的下基板；面對下基板設(shè)置的對置基板；夾在下基板和對置基板之間的液晶層；形成在下基板反射區(qū)中的反射電極；形成在下基板透明區(qū)中的透明電極；形成在對置基板上的公共電極；用于在反射電極和透明電極以及公共電極之間施加電壓的驅(qū)動電路，借此使施加給下基板的接觸液晶層的那個表面的驅(qū)動電壓和施加給對置基板的接觸液晶層的那個表面的驅(qū)動電壓之間的電位差在透明區(qū)比在反射區(qū)低。
當(dāng)施加給透明區(qū)中的液晶層的驅(qū)動電壓比施加給反射區(qū)中的液晶層的驅(qū)動電壓低時，反射區(qū)中液晶層的雙折射比透明區(qū)中的液晶層的雙折射小，使其能夠確保反射模式和透射模式中的每個模式的最佳雙折射。這可以使兩個模式的輸出光強度最優(yōu)化。
可以以下列方式構(gòu)成液晶顯示器，即通過反射區(qū)的靜電電容的電容劃分，使施加給下基板的接觸液晶層的那個表面的驅(qū)動電壓和施加給對置基板的接觸液晶層的那個表面的驅(qū)動電壓在透射區(qū)比在反射區(qū)低。
反射區(qū)的靜電電容的電容劃分在透明區(qū)和反射區(qū)的驅(qū)動電壓之間產(chǎn)生差值，使得可以利用由單個薄膜晶體管施加的電壓，由不同的電壓同時驅(qū)動透明區(qū)和反射區(qū)。這樣能夠防止薄膜晶體管數(shù)量的增加，消除驅(qū)動電壓控制的復(fù)雜性，導(dǎo)致液晶顯示器制造成本的降低。
可以以下列方式構(gòu)成液晶顯示器，即作為透明區(qū)液晶層厚度的單元間隙基本上等于作為反射區(qū)液晶層厚度的單元間隙。
由于透明區(qū)和反射區(qū)中的單元間隙基本上一致，因此能夠消除由液晶層中電力線的擾動而產(chǎn)生的定向擾動或者由預(yù)傾斜角的擾動而產(chǎn)生的定向擾動例如反向傾斜向錯。這樣能夠提高液晶顯示器的特性。
液晶顯示器可以以下列方式構(gòu)成，即絕緣層淀積在薄膜晶體管上，反射電極和透明電極形成在絕緣層上的預(yù)定區(qū)域，透明電極通過形成在絕緣層中的接觸孔與每個薄膜晶體管的源極電連接，對置基板通過絕緣膜與透明電極連接。
反射電極與透明電極通過絕緣膜的連接使得由反射電極和透明電極形成一個電容器，通過按照電容將由夾在透明電極和相對電極之間的液晶形成的電容器劃分為由透明電極—絕緣膜—反射電極形成的電容器和由反射電極—液晶—相對電極形成的電容器，可以在透明區(qū)和反射區(qū)之間產(chǎn)生電位差。
液晶顯示器可以以下列方式構(gòu)成，即，絕緣層淀積在薄膜晶體管上，反射電極和透明電極形成在絕緣層上的預(yù)定區(qū)，透明電極通過形成在絕緣層中的接觸孔與每個薄膜晶體管的源極電連接，對置基板與透明電極電連接，絕緣膜淀積在對置基板的與液晶層接觸的那個表面上。
由于絕緣膜淀積在反射電極上，由夾在反射電極和相對電極之間的液晶層形成的電容器按照電容劃分為由絕緣膜形成的電容器和由液晶形成的電容器，從而提供透明區(qū)和反射區(qū)之間的電位差。
液晶顯示器可以以下列方式構(gòu)成，即，絕緣層淀積在薄膜晶體管上，反射電極和透明電極形成在絕緣層的預(yù)定區(qū)，透明電極通過形成在絕緣層中的接觸孔與每個薄膜晶體管的源極電連接，對置基板與透明電極電連接，絕緣膜淀積在對置基板的面對反射電極的那個區(qū)。
由于絕緣膜淀積在對置基板的面對反射電極的那個區(qū)，因此由夾在反射電極和相對電極之間的液晶層形成的電容器按照電容劃分為由液晶形成的電容器和由絕緣膜形成的電容器，從而提供透明區(qū)和反射區(qū)之間的電位差。
液晶顯示器可以以下列方式構(gòu)成，即絕緣層淀積在薄膜晶體管上，反射電極和透明電極形成在絕緣層上的預(yù)定區(qū)，透明電極通過形成在絕緣層中的接觸孔與每個薄膜晶體管的源極電連接，對置基板與透明電極電連接，絕緣膜淀積在反射電極上和對置基板的面對反射電極的區(qū)上。
由于絕緣膜淀積在反射電極和對置基板的面對反射電極的區(qū)上，因此由夾在反射電極和對置基板之間的液晶形成的電容器按照電容劃分為由絕緣膜形成的電容器和由液晶形成的電容器，從而提供透明區(qū)和反射區(qū)之間的電位差。
液晶顯示器可以以下列方式構(gòu)成，即絕緣層淀積在薄膜晶體管上，反射電極和透明電極形成在絕緣層上的預(yù)定區(qū)，透明電極通過形成在絕緣層中的接觸孔與每個薄膜晶體管的源極電連接，第二源極通過絕緣膜與源極連接，反射電極通過形成在絕緣層中的接觸孔與第二源極電連接。
由于第二源極通過絕緣膜與源極連接，由反射電極和透明電極形成電容器。通過按照電容將由夾在透明電極和相對電極之間的液晶形成的電容器劃分為由透明電極—絕緣膜—第二源極形成的電容器和由反射電極—液晶—相對電極形成的電容器，可以在透明區(qū)和反射區(qū)之間提供電位差。
液晶顯示器可以以下列方式構(gòu)成，即絕緣層淀積在薄膜晶體管上，透明電極形成在絕緣層上，絕緣膜淀積在透明電極上，反射電極形成在絕緣膜上，透明電極通過形成在絕緣層中的接觸孔與每個薄膜晶體管的源極電連接，在反射電極和絕緣膜中形成到透明電極的開口。
由于絕緣膜形成在透明電極上，反射電極形成在絕緣膜上，因此由反射電極和透明電極形成電容器。通過將由夾在透明電極和相對電極之間的液晶形成的電容器按照電容劃分為由透明電極—絕緣膜—反射電極形成的電容器和由反射電極—液晶—相對電極形成的電容器，可以在透明區(qū)和反射區(qū)之間提供電位差。由于在開口處除去了反射電極和絕緣膜，因此開口作為透明區(qū)。
液晶顯示器可以以下列方式構(gòu)成，即在絕緣層上形成波浪形，在波浪形的頂部周圍區(qū)和/或其底部周圍區(qū)形成開口。
在波浪形的頂部周圍區(qū)和底部周圍區(qū)難以向觀眾有效地反射從對置基板輸入的光。因此，開口形成在頂部周圍區(qū)和底部周圍區(qū)中，作為透明區(qū)，以便在反射模式及透射模式可以確保有效的液晶顯示。
絕緣膜可以由SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙烯和arton之一形成。
由于使用SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙烯和arton作為絕緣膜的材料，因此能夠根據(jù)各種條件例如用法、產(chǎn)品質(zhì)量和液晶材料等選擇最佳的絕緣膜，這樣增加了設(shè)計階段的自由度。
液晶顯示器可以以下列方式構(gòu)成，即第一濾色片形成在對置基板上，第二濾色片形成在薄膜晶體管上，反射電極形成在第二濾色片上。
由于濾色片形成在對置基板和器件基板上，在反射模式光兩次通過對置基板一側(cè)上的濾色片，在透射模式光通過每個器件基板和對置基板上的濾色片一次。這樣能夠減小兩個模式的顏色變化。還能夠分別設(shè)置透射模式和反射模式的色調(diào)。
圖8是圖6和7中所描述的結(jié)構(gòu)的等效電路。
圖9A至9F顯示了第一實施例的下基板的制造工藝圖；圖10以簡化的形式顯示了第二實施例的部分下基板的截面圖；圖11A至11E顯示了第二實施例的下基板的制造工藝圖；圖12以簡化的形式顯示了第三實施例的部分下基板的截面圖；圖13A至13F顯示了第三實施例的下基板的制造工藝圖；圖14以簡化的形式顯示了第四實施例的部分下基板的截面圖；圖15A至15F顯示了第四實施例的下基板的制造工藝圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的半透射型液晶顯示器的局部截面圖。如圖6所示，此半透射型液晶顯示器的內(nèi)部具有下基板11、設(shè)置為與下基板11面對的對置基板12、以及夾在下基板11和對置基板12之間的液晶層13。此半透射型液晶顯示器采用有源矩陣系統(tǒng)，例如具有按照像素提供的薄膜晶體管(TFT)，作為開關(guān)元件像素。
下基板11具有絕緣基板14、絕緣保護(hù)膜15、TFT16、絕緣層17、反射電極18和透明電極19。絕緣保護(hù)膜15淀積在絕緣基板14上，TFT16形成在絕緣保護(hù)膜15上。每個TFT16都具有絕緣基板14上的柵極16a、漏極16b、半導(dǎo)體層16c和源極16d，位于絕緣保護(hù)膜15上的上述的后面的三個電極覆蓋柵電極16a。漏極16b和源極16d的平面設(shè)置與圖1所示的先有技術(shù)的平面設(shè)置相反?，F(xiàn)有技術(shù)的說明與本發(fā)明的說明不同的原因在于用在先有技術(shù)中的“漏極”和“源極”的名稱與本發(fā)明使用的名稱相反。
在絕緣層17中鉆出接觸孔20，接觸孔20到達(dá)TFT16的源極16d。淀積反射電極18和透明電極19，覆蓋接觸孔20和絕緣層17。透明電極19與TFT16的源極16d連接，并具有為像素電極的功能。反射電極18通過絕緣膜21與透明電極19電連接，并具有作為反射器和像素電極的功能。
淀積用于液晶分子定向的由聚酰亞胺等組成的定向膜22，覆蓋反射電極18和透明電極19。當(dāng)刮擦定向膜22時，就確定了液晶層13的液晶分子的定向方向。對置基板12的與液晶層13接觸的表面也用定向膜(未示出)覆蓋。在下基板11的周邊部分提供的端子區(qū)中形成絕緣基板14上的柵端子部分23和覆蓋柵端子部分23的絕緣保護(hù)膜15上的漏端子部分24。
對置基板12具有從液晶層13一側(cè)開始依次層疊的透明電極25、濾色片26和絕緣基板27。從絕緣基板27進(jìn)入對置基板12的入射光從對置基板12透射，經(jīng)過液晶層13到達(dá)下基板11，并經(jīng)反射電極18反射變?yōu)榉瓷涔?。此反射光再穿過液晶層13并從透明電極25離開對置基板12。
在下基板11與液晶層13相對的一側(cè)提供背光28。來自背光28的光穿過絕緣層14、絕緣保護(hù)膜15、絕緣層17和透明電極19到達(dá)液晶層13，并通過液晶層13從透明電極25離開對置基板12。
圖7是圖6的截面圖所示的液晶顯示器的下基板11的局部截面圖。當(dāng)透明電極19通過接觸孔20與TFT16的源極16d電連接時，由TFT16提供的電位等于透明電極19的電位。然而，當(dāng)反射電極18通過絕緣膜21與透明電極19連接時，反射電極18的電位變得比透明電極19的電位低。此時，由反射電極18、透明電極19和絕緣膜21形成了一個電容器。
圖8是圖6和7所示的液晶顯示器的等效電路。如果將在下基板11和對置基板12之間夾持液晶層13的結(jié)構(gòu)認(rèn)為是電容器，設(shè)定CLC1是透明電極19和對置基板12的組合，設(shè)定CLC2是反射電極18和對置基板12的組合，并且設(shè)定C1是反射電極18和通過絕緣膜21連接到一起的透明電極19的組合。由于CLC2和C1兩個電容器在反射電極18的區(qū)域中串連連接，因此按照電容劃分了由TFT16施加的電壓，使得在透明電極19的區(qū)域中施加給液晶層13的電壓變得比僅給CLC1施加的電壓低。
已知如果在上和下基板上提供四分之一波片以便以下列方式產(chǎn)生λ/4的相差時，即波片通過相反的圓偏振光，例如，當(dāng)沒有施加電壓時，已經(jīng)最初處于垂直定向狀態(tài)的液晶進(jìn)入所述所謂的常規(guī)黑模式，即在反射部分和透射部分都提供黑色顯示，但如果將用于顯示的光的波長設(shè)定為λ，當(dāng)液晶層13的雙折射(延遲)為λ/4時，反射型液晶顯示器提供了最高強度的輸出光，而當(dāng)雙折射為λ/2時，透射型液晶顯示器提供了最高強度的輸出光。還已知當(dāng)施加給液晶層13的電壓增加時，液晶層13的雙折射也單調(diào)地增加。
因此通過由絕緣膜21連接反射電極18和透明電極19以便提供如圖8所示的等效電路，在反射電極18和透明電極19之間產(chǎn)生電位差，可以使液晶層13的雙折射在透射模式和反射模式都最優(yōu)化?？捎糜诮^緣膜21的材料為SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO和Al2O5等。然而，由于圖8的CLC1和CLC2的電容根據(jù)液晶層13的材料和厚度而變化，并且施加的電壓和雙折射之間的關(guān)系也隨著液晶層13的材料而變化，因此需要適當(dāng)調(diào)整絕緣膜21的材料和厚度。
圖9A至9F是在圖6所示的半透射型液晶顯示器的制造工藝中，下基板的制造工序的舉例圖。如圖7所示，首先，在絕緣基板14上形成柵極16a，在柵極16a上淀積絕緣保護(hù)膜15，在絕緣保護(hù)膜15上形成漏極16b、半導(dǎo)體層16c和源極16d，從而形成作為開關(guān)元件的TFT16的基板(參見圖9A)。此外，淀積絕緣層17，覆蓋TFT16，形成到達(dá)源極16d的接觸孔20(參見圖9B)。開關(guān)元件不限于TFT16，也可以制備用于其它開關(guān)元件例如二極管的基板。
然后形成ITO的透明電極19，覆蓋絕緣層17，以便源極16d和透明電極19通過接觸孔20彼此電接觸(參見圖9C)。當(dāng)?shù)矸e透明電極19時，可以利用施加掩模的濺射方法，選擇性地只在透明區(qū)淀積ITO。在透明基板電極19上施加掩模29以便僅露出與反射區(qū)的邊界區(qū)，通過陽極化形成絕緣膜21(參見圖9D)。
然后，在給透明電極19和絕緣膜21施加掩模29的情況下，反射電極18或Al膜通過真空淀積形成(參見圖9E)。反射電極18的材料并不限于Al，也可以使用其它的導(dǎo)電材料。然后，在反射電極18、透明電極19和絕緣膜21上涂覆聚酰亞胺定向膜22，并且在液晶的想要定向的方向上刮擦定向膜22(參見圖9F)。當(dāng)以上述方式制造了下基板11時，通過框架構(gòu)件使其面對對置基板12并將液晶層13注入到兩個基板之間，從而制成了液晶顯示器，其中在所述對置基板12上已淀積了濾色片26和透明電極25。由于可以使接觸液晶層13的下基板11的表面基本平坦，因此在透明區(qū)和反射區(qū)之間的邊界附近不會出現(xiàn)液晶層13的定向擾動等。
下面將討論本發(fā)明的第二實施例。與圖6中的第一實施例一樣，下基板11具有絕緣基板14、絕緣保護(hù)膜15(未示出)、TFT16、絕緣層17、反射電極18和透明電極19。絕緣保護(hù)膜15淀積在絕緣基板14上，TFT16形成在絕緣保護(hù)膜15上。每個TFT16都具有絕緣基板14上的柵極16a、漏極16b、半導(dǎo)體層16c和源極16d，位于絕緣保護(hù)膜15上的上述的后面三個電極覆蓋柵極16a。在下基板11的周邊部分提供的端子區(qū)中，形成絕緣基板14上的柵端子部分23和覆蓋柵端子部分23的絕緣保護(hù)膜15上的漏端子部分24。
圖10以簡化的形式顯示了第二實施例的下基板的部分截面圖。在絕緣膜17中鉆出到達(dá)TFT16的源極16d的接觸孔20。淀積反射電極18和透明電極19，覆蓋接觸孔20和絕緣層17。透明電極19與TFT16的源極16d連接并具有作為像素電極的功能。反射電極18通過絕緣膜21與透明電極19電連接并具有作為反射器和像素電極的功能。在反射電極18上淀積SiO2等的透明絕緣膜21。此時，在反射電極18的整個表面上淀積絕緣膜21以便完全覆蓋反射電極18。盡管未說明，也淀積了與用于液晶分子定向的聚酰亞胺等的定向膜22，覆蓋反射電極18和透明電極19。當(dāng)刮擦定向膜22時，確定了液晶層13的液晶分子的定向方向。
由于透明電極19通過接觸孔20與TFT16的源極16d電連接，因此由TFT16提供的電位等于透明電極19的電位。由于反射電極18與透明電極19直接電連接，因此反射電極18的電位變?yōu)榈扔谕该麟姌O19的電位。由于透明絕緣膜21淀積在反射電極18上，使得接觸液晶層13的反射區(qū)的表面變?yōu)榻^緣膜21的頂表面，因此由絕緣膜21的頂表面和反射電極18形成電容器。
根據(jù)第二實施例的液晶顯示器的等效電路變?yōu)楦鶕?jù)第一實施例的圖8所示的等效電路，如果將在下基板11和對置基板12之間夾持液晶層13的結(jié)構(gòu)認(rèn)為是電容器時，設(shè)定CLC1是透明電極19和對置基板12的組合，設(shè)定C1是反射電極18和絕緣膜21的頂表面的組合，并且設(shè)定CLC2是絕緣膜21的頂表面和對置基板12的組合。由于CLC2和C1兩個電容器在反射電極18的區(qū)域中串連連接，因此按照電容劃分了由TFT16施加的電壓，使得在透明電極19的區(qū)域中施加給液晶層13的電壓變得比僅給CLC1施加的電壓低。
已知在λ為用于顯示的光的波長的情況下，當(dāng)液晶層13的雙折射(延遲)為λ/4時，反射型液晶顯示器提供了最高強度的輸出光，而當(dāng)雙折射為λ/2時，透射型液晶顯示器提供了最高強度的輸出光。還已知當(dāng)施加給液晶層13的電壓增加時，液晶層13的雙折射也單調(diào)地增加。因此通過在反射電極18上淀積絕緣膜21以便提供如圖8所示的等效電路，在反射電極18和透明電極19之間產(chǎn)生電位差，可以使液晶層13的雙折射在透射模式和反射模式都最優(yōu)化。可用于絕緣膜21的材料為有機材料，例如SiN、SiO2、丙烯和arton。然而，由于圖8的CLC1和CLC2的電容根據(jù)液晶層13的材料和厚度變化，并且施加的電壓和雙折射之間的關(guān)系也隨著液晶層13的材料而變化，因此需要適當(dāng)調(diào)整絕緣膜21的材料和厚度。
圖11A至11E是在圖10所示的半透射型液晶顯示器的制造工藝中，下基板的制造工序的舉例圖。首先，在絕緣基板14上形成柵極16a，在柵極16a上淀積絕緣保護(hù)膜15，在絕緣保護(hù)膜15上形成漏極16b、半導(dǎo)體層16c和源極16d，從而形成作為開關(guān)元件的TFT16的基板(參見圖11A)。此外，淀積絕緣膜17，覆蓋TFT16，形成到達(dá)源極16d的接觸孔20(參見圖11B)。開關(guān)元件不限于TFT16，也可以制備用于其它開關(guān)元件例如二極管的基板。
然后形成ITO的透明電極19，覆蓋絕緣層17，以便源極16d和透明電極19通過接觸孔20彼此電接觸(參見圖11C)。當(dāng)?shù)矸e透明電極19時，可以利用施加掩模的濺射方法，選擇性地只在透明區(qū)淀積ITO。在透明基板電極19上施加掩模的情況下，通過濺射法等形成反射電極18(參見圖11D)。然后，在給透明電極19施加掩模的情況下，通過CVD在反射電極18上淀積SiO2，從而形成絕緣膜21(參見圖11E)。然后，在反射電極18、透明電極19和絕緣膜21上涂覆聚酰亞胺定向膜22，并且在液晶的想要定向的方向上刮擦定向膜22(未示出)。絕緣膜21可以淀積在對置基板12的面對反射電極18的區(qū)域上?？梢赃x擇的是，絕緣膜21可以既淀積在反射電極18上又淀積在對置基板12的面對反射電極18的區(qū)域上。
反射電極18的材料不限于Al，也可以使用其它的導(dǎo)電材料。當(dāng)以上述方式制造了下基板11時，通過框架構(gòu)件使其面對對置基板12并將液晶層13注入到兩個基板之間，從而制成了液晶顯示器，其中在對置基板12上已淀積了濾色片26和透明電極25。由于可以使接觸液晶層13的下基板11的表面基本平坦，因此在透明區(qū)和反射區(qū)之間的邊界附近不會出現(xiàn)液晶層13的定向擾動等。
下面將討論本發(fā)明的第三實施例。與圖6中的第一實施例一樣，下基板11具有絕緣基板14、絕緣保護(hù)膜15(未示出)、TFT16、絕緣層17、反射電極18和透明電極19。絕緣保護(hù)膜15淀積在絕緣基板14上，TFT16形成在絕緣保護(hù)膜15上。每個TFT16都具有絕緣基板14上的柵極16a、漏極16b、半導(dǎo)體層16c和源極16d和第二源極30，位于絕緣保護(hù)膜15上的上述的后面四個電極覆蓋柵極16a。在下基板11的周邊部分提供的端子區(qū)中，形成絕緣基板14上的柵端子部分23和覆蓋柵端子部分23的絕緣保護(hù)膜15上的漏端子部分24。
圖12以簡化的形式顯示了第三實施例的下基板的部分截面圖。源極16d和第二源極30通過SiO2絕緣膜21連接到一起。在絕緣膜17中鉆出到達(dá)TFT16的源極16d的接觸孔20和到達(dá)第二源極30的接觸孔20。淀積反射電極18和透明電極19，覆蓋接觸孔20和絕緣層17。透明電極19與TFT16的源極16d或漏極16b連接并具有作為像素電極的功能。反射電極18與第二源極30連接并具有作為反射器和像素電極的功能。反射電極18和透明電極19沒有直接電連接到一起。盡管未示出，也淀積了用于與液晶分子定向的聚酰亞胺等的定向膜22，覆蓋反射電極18和透明電極19。當(dāng)刮擦定向膜22時，確定了液晶層13的液晶分子的定向方向。
由于透明電極19通過接觸孔20與TFT16的源極16d電連接，因此由TFT16提供的電位等于透明電極19的電位。由于反射電極18通過絕緣膜21與TFT16和第二源極30連接，因此反射電極18的電位變得比透明電極19的電位低。此時，由反射電極18、透明電極19和絕緣膜21形成了電容器。
根據(jù)第三實施例的液晶顯示器的等效電路變?yōu)楦鶕?jù)第一和第二實施例的圖8所示的等效電路。如果將在下基板11和對置基板12之間夾持液晶層13的結(jié)構(gòu)認(rèn)為是電容器時，設(shè)定CLC1是透明電極19和對置基板12的組合，設(shè)定CLC2是反射電極18和對置基板12的組合，并且設(shè)定C1是反射電極18和通過絕緣膜21與源極16d連接的第二源極30的組合。由于CLC2和C1兩個電容器在反射電極18的區(qū)域中串連連接，因此按照電容劃分了由TFT16施加的電壓，使得在透明電極19的區(qū)域中施加給液晶層13的電壓變得比僅給CLC1施加的電壓低。
已知在λ為用于顯示的光的波長的情況下，當(dāng)液晶層13的雙折射(延遲)為λ/4時，反射型液晶顯示器提供了最高強度的輸出光，而當(dāng)雙折射為λ/2時，透射型液晶顯示器提供了最高強度的輸出光。還已知當(dāng)施加給液晶層13的電壓增加時，液晶層13的雙折射也單調(diào)地增加。因此通過在源極16d和第二源極30之間插入絕緣膜21以便提供如圖8所示的等效電路，在反射電極18和透明電極19之間產(chǎn)生電位差，可以使液晶層13的雙折射在透射模式和反射模式都最優(yōu)化。可用于絕緣膜21的材料有SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5等。然而，由于圖8的CLC1和CLC2的電容根據(jù)液晶層13的材料和厚度變化，并且施加的電壓和雙折射之間的關(guān)系也隨著液晶層13的材料而變化，因此需要適當(dāng)調(diào)整絕緣膜21的材料和厚度。
圖13A至13F是在圖12所示的半透射型液晶顯示器的制造工藝中，下基板的制造工序的舉例圖。首先，在絕緣基板14上形成柵極16a，在柵極16a上淀積絕緣保護(hù)膜15，在絕緣保護(hù)膜15上形成漏極16b、半導(dǎo)體層16c和源極16d，從而形成作為開關(guān)元件的TFT16的基板(參見圖13A)。開關(guān)元件不限于TFT16，也可以制備用于其它開關(guān)元件例如二極管的基板。在絕緣保護(hù)膜15和TFT16上施加掩模29以便僅露出源極16d的端部的情況下，通過陽極化形成絕緣膜21(參見圖13B)。
然后，在絕緣包含膜15上的預(yù)定位置布圖第二源極30，以便使其通過絕緣膜21與源極16d連接(參見圖13C)。此外，淀積絕緣層17，覆蓋TFT16，并且在絕緣層17中形成到達(dá)源極16d的接觸孔20和到達(dá)第二源極30的接觸孔20(參見圖13D)。然后在絕緣層17上淀積ITO的透明電極19，以便通過接觸孔20電接觸源極16d。當(dāng)?shù)矸e透明電極19時，可以利用施加掩模的濺射方法，選擇性地只在透明區(qū)淀積ITO(參見圖13E)。
此后，在絕緣層17上形成Al反射電極18，以便通過接觸孔20電接觸第二源極30。在淀積反射電極18時，通過施加掩模的真空淀積，可以選擇性地僅在反射區(qū)形成Al膜(參見圖13F)。反射電極18的材料不限于Al，也可以使用其它的導(dǎo)電材料。然后，在反射電極18、透明電極19和絕緣膜21上涂覆聚酰亞胺定向膜22，并在液晶想要定向方向上刮擦(未示出)。
當(dāng)以上述方式制造了下基板11時，通過框架構(gòu)件使其面對對置基板12并將液晶層13注入到兩個基板之間，從而制成了液晶顯示器，其中在對置基板12上已淀積了濾色片26和透明電極25。由于可以使接觸液晶層13的下基板11的表面基本平坦，因此在透明區(qū)和反射區(qū)之間的邊界附近不會出現(xiàn)液晶層13的定向擾動等。
下面將討論本發(fā)明的另一個實施例。與圖6中的第一實施例一樣，下基板11具有絕緣基板14、絕緣保護(hù)膜15(未示出)、TFT16、絕緣層17、反射電極18和透明電極19。絕緣保護(hù)膜15淀積在絕緣基板14上，TFT16形成在絕緣保護(hù)膜15上。每個TFT16都具有絕緣基板14上的柵極16a、漏極16b、半導(dǎo)體層16c和源極16d，位于絕緣保護(hù)膜15上的上述的后面三個電極覆蓋柵極16a。在下基板11的周邊部分提供的端子區(qū)中，形成絕緣基板14上的柵端子部分23和覆蓋柵端子部分23的絕緣保護(hù)膜15上的漏端子部分24。
圖14以簡化的形式顯示了第四實施例的下基板的部分截面圖。在絕緣膜17中鉆出到達(dá)TFT16的源極16d的接觸孔20。淀積透明電極19、絕緣膜21和反射電極18，覆蓋接觸孔20和絕緣層17。透明電極19與TFT16的源極16d連接并具有作為像素電極的功能。SiO2等的透明絕緣膜21淀積在透明電極19和反射電極18之間。反射電極18通過絕緣膜21與透明電極19電連接并具有作為反射器和像素電極的功能。
絕緣層17具有波浪形的表面，淀積在絕緣層17上的透明電極19和反射電極18也具有波浪形表面。除去反射電極18的波浪形表面的頂部區(qū)和底部區(qū)中的反射電極18和絕緣膜21，并且形成開口31以便透明電極19接觸液晶層13。
盡管未示出，也淀積了用于液晶分子定向的聚酰亞胺等的定向膜22，覆蓋反射電極18和透明電極19。當(dāng)刮擦定向膜22時，確定了液晶層13的液晶分子的定向方向。由于透明電極19通過接觸孔20與TFT16的源極16d電連接，因此由TFT16提供的電位等于透明電極19的電位。然而，由于反射電極18通過絕緣膜21與透明電極19連接，因此反射電極18的電位變?yōu)楸韧该麟姌O19的電位低。此時，由反射電極18、透明電極19和絕緣膜21形成電容器。
根據(jù)第四實施例的液晶顯示器的等效電路變?yōu)楦鶕?jù)第一至第三實施例的圖8所示的等效電路。如果將在下基板11和對置基板12之間夾持液晶層13的結(jié)構(gòu)認(rèn)為是電容器時，設(shè)定CLC1是相關(guān)開口31處透明電極19和對置基板12的組合，設(shè)定CLC2是反射電極18和對置基板12的組合，并且設(shè)定C1是反射電極18和通過絕緣膜21連接到一起的透明電極19的組合。由于CLC2和C1兩個電容器在反射電極18的區(qū)域中串連連接，因此按照電容劃分了由TFT16施加的電壓，使得在透明電極19的區(qū)域中施加給液晶層13的電壓變得比僅給CLC1施加的電壓低。
已知在λ為用于顯示的光的波長的情況下，當(dāng)液晶層13的雙折射(延遲)為λ/4時，反射型液晶顯示器提供了最高強度的輸出光，而當(dāng)雙折射為λ/2時，透射型液晶顯示器提供了最高強度的輸出光。還已知當(dāng)施加給液晶層13的電壓增加時，液晶層13的雙折射也單調(diào)地增加。因此通過在反射電極18上淀積絕緣膜21以便提供如圖8所示的等效電路，在反射電極18和透明電極19之間產(chǎn)生電位差，可以使液晶層13的雙折射在透射模式和反射模式都最優(yōu)化?？捎糜诮^緣膜21的材料為有機材料，例如SiN、SiO2、丙稀和arton。然而，由于圖8的CLC1和CLC2的電容根據(jù)液晶層13的材料和厚度變化，并且施加的電壓和雙折射之間的關(guān)系也隨著液晶層13的材料而變化，因此需要適當(dāng)調(diào)整絕緣膜21的材料和厚度。
圖15A至15F是在圖14所示的半透射型液晶顯示器的制造工藝中，下基板的制造工序的舉例圖。首先，在絕緣基板14上形成柵極16a，在柵極16a上淀積絕緣保護(hù)膜15，在絕緣保護(hù)膜15上形成漏極16b、半導(dǎo)體層16c和源極16d，從而形成作為開關(guān)元件的TFT16的基板(參見圖15A)。開關(guān)元件不限于TFT16，也可以制備其它開關(guān)元件例如二極管的基板。
此后，在TFT16上淀積絕緣層17。為了在絕緣層17上形成波浪形表面，形成平的絕緣層17，此后掩蔽絕緣層17，利用光致抗蝕劑在絕緣層17上形成臺階。此后進(jìn)行退火使絕緣層17的臺階的角部圓滑，使得形成的絕緣層17的表面具有和緩的波浪，在絕緣層17中形成到達(dá)源極16d的接觸孔20(參見圖15B)。然后，通過濺射在絕緣層17上形成ITO的透明電極19，使得源極16d和透明電極19通過接觸孔20彼此電接觸(參見圖15C)。此外，通過CVD在透明電極19上淀積SiO2絕緣膜21(參見圖15D)。然后，通過真空淀積在絕緣膜21上形成Al膜的反射電極18(參見圖15E)。
基于已經(jīng)在圖15B的工序中用來形成波浪形的掩模，確定了反射電極18的波浪形表面的頂部區(qū)和底部區(qū)，利用在與頂部區(qū)和底部區(qū)對應(yīng)的位置具有孔的掩模，利用蝕刻和光致抗蝕劑除去頂部區(qū)和底部區(qū)處的反射電極18和透明電極19，從而形成開口31。在每個開口31中，露出透明電極19(參見圖15F)。
反射電極18的材料不限于Al，也可以使用其它的導(dǎo)電材料。當(dāng)以上述方式制造了下基板11時，通過框架構(gòu)件使其面對對置基板12并將液晶層13注入到兩個基板之間，從而制成了液晶顯示器，其中在對置基板12上已淀積了濾色片26和透明電極25。由于可以使接觸液晶層13的下基板11的表面基本平坦，因此在透明區(qū)和反射區(qū)之間的邊界附近不會出現(xiàn)液晶層13的定向擾動等。
由于在反射電極18中形成開口31，通過借助于透射模式中的背光等從下基板11的相對側(cè)照射光到液晶層13，允許光穿過液晶層13以便確保液晶顯示，因此即使在暗的環(huán)境下，也可以確保顯示。形成開口31的區(qū)域不向觀眾反射來自對置基板12的輸入光，因此對于液晶顯示器來說，即使處于反射模式，也不會顯著減小亮度，所述反射模式是在反射電極18處反射來自對置基板12的輸入光。
作為不同的實施例，現(xiàn)在將描述一種液晶顯示器，其中用濾色片26代替淀積在下基板11上TFT16上的絕緣層17。此半透射型液晶顯示器的局部截面圖和此半透射型液晶顯示器的制造工藝中形成反射電極的工序與第一至第四實施例一樣。其區(qū)別僅在于用濾色片26代替絕緣層17。
在反射模式的顯示中，來自對置基板12的輸入光經(jīng)過設(shè)置在對置基板12上的濾色片26兩次，直到變?yōu)檩敵龉狻Ｔ谕干淠Ｊ降娘@示中，來自背光28的光經(jīng)過設(shè)置在下基板11上的濾色片26和設(shè)置在對置基板12上的濾色片26，直到變?yōu)檩敵龉狻Ｔ诜瓷浜屯干淠Ｊ街?，光兩次?jīng)過濾色片，使其能夠在兩個模式都確保相同的彩色顯示。還可以確定在透射模式和反射模式之間分開顯示的顏色的平衡。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在透明區(qū)中施加給液晶層的驅(qū)動電壓比在反射區(qū)中施加給液晶層的驅(qū)動電壓低時，在反射區(qū)中的液晶層的雙折射變得比透射區(qū)中的液晶層的雙折射小，使其能夠確保每個反射模式和透射模式中的最佳雙折射。這可以使兩個模式中的輸出光的強度最佳。電容劃分產(chǎn)生了透明區(qū)和反射區(qū)的驅(qū)動電壓之間的差，使得透明區(qū)和反射區(qū)可以同時通過由單個薄膜晶體管提供的電壓驅(qū)動。這樣可以防止薄膜晶體管數(shù)量的增加，并且排除了驅(qū)動電壓控制的復(fù)雜性，導(dǎo)致液晶顯示器制造成本的降低。當(dāng)透明區(qū)和反射區(qū)中的單元間隙基本一致時，可以消除液晶層中由電力線的擾動而導(dǎo)致的定向擾動或者由預(yù)傾斜角的擾動而導(dǎo)致的例如反向傾斜向錯等的定向擾動。這樣可以提高液晶顯示器的特性。
當(dāng)反射電極通過絕緣膜與透明電極連接時，絕緣膜淀積在反射電極上，絕緣膜淀積在對置基板的與反射電極面對的區(qū)域上，絕緣膜淀積在反射電極和對置基板的面對反射電極的區(qū)域，第二源極通過絕緣膜與源極連接，絕緣膜淀積在透明電極上，并且反射電極形成在絕緣膜上，由反射電極和透明電極形成電容器，由電容劃分可以提供透明區(qū)和反射區(qū)之間的電位差。由于在開口處除去了反射電極和絕緣膜，因此開口用作透明區(qū)。
在波浪形的頂部周圍區(qū)和底部周圍區(qū)中，難以有效地向觀眾反射從對置基板輸入的光。因此，在頂部周圍區(qū)和底部周圍區(qū)中形成開口作為透明區(qū)，以便在反射模式以及透射模式都能確保高效的液晶顯示。
由于SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙稀和arton可以用作絕緣膜的材料，可以根據(jù)各種條件例如用法、產(chǎn)品質(zhì)量和液晶材料選擇最佳的絕緣膜。這樣增加了設(shè)計階段的自由度。
當(dāng)濾色片形成在對置基板和器件基板上時，在反射模式，光兩次經(jīng)過對置基板側(cè)上的濾色片，在透射模式，光經(jīng)過器件基板和對置基板上的每個濾色片一次。這使其能在兩種模式減小顏色的變化。這使其能夠分別設(shè)定反射模式和透射模式中的色調(diào)。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，包括其上形成了連線和薄膜晶體管的下基板；面對所述下基板設(shè)置的對置基板；夾在所述下基板和所述對置基板之間的液晶層；形成在所述下基板反射區(qū)中的反射電極；形成在所述下基板透明區(qū)中的透明電極；形成在所述對置基板上的公共電極；用于在所述反射電極和所述透明電極以及所述公共電極之間施加電壓的驅(qū)動電路，從而使施加在所述下基板的、接觸所述液晶層的那個表面的驅(qū)動電壓和施加在所述對置基板的、接觸所述液晶層的那個表面的驅(qū)動電壓之間的電位差在所述透明區(qū)比在所述反射區(qū)低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示器，其中通過所述反射區(qū)的靜電電容的電容性劃分，使施加在所述下基板的、接觸所述液晶層的那個表面的驅(qū)動電壓和施加在所述對置基板的、接觸所述液晶層的那個表面的驅(qū)動電壓之間的電位差在所述透射區(qū)比在所述反射區(qū)低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的液晶顯示器，其中作為所述透明區(qū)液晶層厚度的單元間隙基本上等于作為所述反射區(qū)液晶層厚度的單元間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的液晶顯示器，其中絕緣層淀積在所述薄膜晶體管上，所述反射電極和所述透明電極形成在所述絕緣層上的預(yù)定區(qū)域，所述透明電極通過形成在所述絕緣層中的接觸孔與每個所述薄膜晶體管的源極電連接，所述對置基板通過絕緣膜與所述透明電極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的液晶顯示器，其中絕緣層淀積在所述薄膜晶體管上，所述反射電極和所述透明電極形成在所述絕緣層上的預(yù)定區(qū)，所述透明電極通過形成在所述絕緣層中的接觸孔與每個所述薄膜晶體管的源極電連接，所述對置基板與所述透明電極電連接，絕緣膜淀積在所述對置基板的與所述液晶層接觸的那個表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的液晶顯示器，其中絕緣層淀積在所述薄膜晶體管上，所述反射電極和所述透明電極形成在所述絕緣層的預(yù)定區(qū)，所述透明電極通過形成在所述絕緣層中的接觸孔與每個所述薄膜晶體管的源極電連接，所述對置基板與所述透明電極電連接，絕緣膜淀積在所述對置基板的面對所述反射電極的那個區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的液晶顯示器，其中絕緣層淀積在所述薄膜晶體管上，所述反射電極和所述透明電極形成在所述絕緣層的預(yù)定區(qū)，所述透明電極通過形成在所述絕緣層中的接觸孔與每個所述薄膜晶體管的源極電連接，所述對置基板與所述透明電極電連接，絕緣膜淀積在所述反射電極和所述對置基板的面向所述反射電極的那個區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的液晶顯示器，其中絕緣層淀積在所述薄膜晶體管上，所述反射電極和所述透明電極形成在所述絕緣層上的預(yù)定區(qū)，所述透明電極通過形成在所述絕緣層中的接觸孔與每個所述薄膜晶體管的源極電連接，第二源極通過絕緣膜與所述源極連接，所述反射電極通過形成在所述絕緣層中的接觸孔與所述第二源極電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的液晶顯示器，其中絕緣層淀積在所述薄膜晶體管上，所述透明電極形成在所述絕緣層上，絕緣膜淀積在所述透明電極上，所述反射電極形成在所述絕緣膜上，所述透明電極通過形成在所述絕緣層中的接觸孔與每個所述薄膜晶體管的源極電連接，在所述反射電極和所述絕緣膜中形成通向所述透明電極的開口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的液晶顯示器，其中在所述絕緣層上形成波浪形，在所述波浪形的頂部周圍區(qū)和/或其底部周圍區(qū)中形成開口。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的液晶顯示器，其中所述絕緣膜由SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙烯和arton之一形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求5的液晶顯示器，其中所述絕緣膜由SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙烯和arton之一形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器，其中所述絕緣膜由SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙烯和arton之一形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的液晶顯示器，其中所述絕緣膜由SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙烯和arton之一形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的液晶顯示器，其中所述絕緣膜由SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙烯和arton之一形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的液晶顯示器，其中所述絕緣膜由SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙烯和arton之一形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的液晶顯示器，其中所述絕緣膜由SiN、SiO2、Ti2O3、Ta2O5、SiO、Al2O5、丙烯和arton之一形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示器，其中第一濾色片形成在所述對置基板上，第二濾色片形成在所述薄膜晶體管上，所述反射電極形成在所述第二濾色片上。
全文摘要
一種液晶顯示器，其中液晶層夾在下基板和對置基板之間，下基板上形成了連線和薄膜晶體管，對置基板設(shè)置成與下基板面對。提供已經(jīng)形成了反射電極的反射區(qū)和已經(jīng)形成了透明電極的透明區(qū)，公共電極形成在對置基板上。當(dāng)在反射電極18和透明電極以及公共電極之間施加電壓時，驅(qū)動液晶層。通過按照電容劃分透明區(qū)和反射區(qū)的靜電電容，使施加給下基板的接觸液晶層的那個表面的驅(qū)動電壓和施加給對置基板的接觸液晶層那個表面的驅(qū)動電壓在透明區(qū)比在反射區(qū)低。這樣使反射模式以及透射模式地亮度都最大，以便即使在反射區(qū)和透明區(qū)中間的邊界周圍也不會擾動液晶分子的定向。
文檔編號G02F1/133GK1402065SQ0213041
公開日2003年3月12日 申請日期2002年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月22日
發(fā)明者池野英德, 鈴木成嘉 申請人:日本電氣株式會社