專利名稱：液晶顯示器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器以及一種制造這種液晶顯示器的方法，具體而言，涉及一種半透射液晶顯示器以及制造這種液晶顯示器的方法。
相對(duì)于透射式液晶顯示器而言，反射式液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)在于它消耗的電功率較小，能夠做得更薄、更輕。因此，反射式液晶顯示器主要被用于便攜式終端設(shè)備。這是因?yàn)榉瓷涫揭壕э@示器將外界光用作顯示光源，從外界進(jìn)入的光被這個(gè)顯示器中的一個(gè)反射體反射，因而不需要背光光源。與反射式液晶顯示器相比，在黑暗的環(huán)境中，透射式液晶顯示器能夠更加清楚地顯示要顯示的圖像。
目前的液晶顯示器基本上包括一個(gè)液晶層，它是扭曲排列的向列(TN)晶體類型、單片偏振片類型、超扭曲排列的向列(STN)晶體類型、賓主(GH)類型、聚合物膠態(tài)液晶(PDLC)類型、膽甾醇液晶類型等等中的一種，還包括驅(qū)動(dòng)液晶單元的開關(guān)元件，以及液晶顯示單元中或者外面的反射體或背光光源。按照上述方式構(gòu)造的液晶顯示器通常都將薄膜晶體管(TFT)或者金屬-絕緣體-金屬(MIM)二極管用作開關(guān)元件，采用有源陣列驅(qū)動(dòng)方式來顯示高精度和高質(zhì)量圖像。這種液晶顯示器還包括反射體或者背光光源。
第2955277號(hào)日本專利公開了一種半透射液晶顯示器，它具有反射式液晶顯示器和透射式液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)，其設(shè)置如

圖1所示。柵極導(dǎo)線2和漏極導(dǎo)線3在互相垂直的方向上互相交叉形成，并且它們分布在薄膜晶體管基底上的像素電極1周圍(以后將上面有一個(gè)薄膜晶體管的基底叫做一個(gè)TFT基底)。在這種情況下，將薄膜晶體管4分配給像素電極1，柵極導(dǎo)線2和漏極導(dǎo)線3分別與薄膜晶體管4的柵極電極和漏極電極連接。在像素電極1中形成金屬薄膜做成的一個(gè)反射區(qū)域5(用交叉陰影區(qū)表示)，以及用氧化銦錫(ITO)薄膜做成的一個(gè)透射區(qū)域6。
如上所述，通過在像素電極中形成反射區(qū)域和透射區(qū)域就能夠在明亮的環(huán)境中關(guān)閉背光光源，用作反射式液晶顯示器，從而象反射式液晶顯示器一樣具有很低的功耗。除此以外，當(dāng)環(huán)境比較昏暗的時(shí)候，打開背光光源，將液晶顯示器用作透射式液晶顯示器，這種液晶顯示器能夠在環(huán)境比較昏暗的時(shí)候能提高顯示圖像的可見度，這一工作方式是透明式液晶顯示器的特征。在這以后，將用作反射式液晶顯示器和透射式液晶顯示器的液晶顯示器叫做半透射式液晶顯示器。
但是，光通過透射區(qū)域6的時(shí)候，以及投射到反射區(qū)域5并且被反射區(qū)域5反射的時(shí)候，光在液晶層中傳播的距離不同。因此，上面描述的區(qū)域具有互不相同的傳播延遲值，從而造成使得這個(gè)裝置出來的光的強(qiáng)度不可能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的問題。為了解決這個(gè)問題，第2955277號(hào)日本專利公開了的一種液晶顯示器具有圖2所示的剖面。如圖2所示，液晶顯示器設(shè)置為在反射區(qū)域5的透射電極7下面形成了一個(gè)絕緣層8，在絕緣層8的上面或者下面放置一個(gè)反射體9，從而導(dǎo)致反射區(qū)域5中液晶層的薄膜厚度dr與透射區(qū)域6中液晶層的薄膜厚度df存在一個(gè)差。
圖3說明這個(gè)裝置出來的光的強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果，以及當(dāng)扭曲角Ф等于0度的時(shí)候，基于液晶層的厚度的透射模式和反射模式的測(cè)量結(jié)果。這個(gè)圖說明從這個(gè)裝置出來的光的強(qiáng)度以及透射模式和反射模式下測(cè)量出來的光的強(qiáng)度隨著液晶層的厚度變化而變化。這個(gè)圖還說明，當(dāng)反射區(qū)域5中液晶層的薄膜厚度dr與透射區(qū)域6中液晶層的薄膜厚度df之比被設(shè)置成大約1∶2，以消除反射區(qū)域5和透射區(qū)域6中通過液晶層傳播的光的傳播距離之間的差別的時(shí)候，反射模式和透射模式中傳播的光的強(qiáng)度的特性幾乎相同。本申請(qǐng)的發(fā)明人還進(jìn)一步研究以優(yōu)化按照上述方式構(gòu)成的半透射式液晶顯示器的反射區(qū)域和透射區(qū)域出來的光的強(qiáng)度。這一研究過程中獲得的結(jié)果將在下面說明。
(1)優(yōu)化從反射區(qū)域和透射區(qū)域出來的光的強(qiáng)度。
圖4說明通過半透射式液晶顯示器對(duì)應(yīng)部分的光是如何極化的。圖5說明液晶層的厚度與液晶分子扭曲角之間的關(guān)系。假設(shè)圖4所示的半透射液晶顯示器具有一個(gè)反射電極10，它放置在圖2所示的絕緣層8上，被用作反射體。
如圖4所示，半透射液晶顯示器包括一個(gè)薄膜晶體管基底11，一個(gè)相對(duì)基底12，夾插在上述基底之間的一個(gè)液晶層13，在這個(gè)裝置中的薄膜晶體管基底11下面的一個(gè)背光光源，薄膜晶體管基底11和相對(duì)基底12對(duì)應(yīng)的外部位置上放置的光學(xué)補(bǔ)償片120、220和偏振片123、223。(上偏振片和上四分之一波長(zhǎng)片的布局)將光學(xué)補(bǔ)償片(四分之一波長(zhǎng)片)220放置于液晶層13和偏振片223之間，以便在反射區(qū)域內(nèi)建立常白模式，這樣定義這種模式使得在相對(duì)的基底和反射區(qū)和透射區(qū)之間不施加電壓的時(shí)候，液晶分子與基底表面平行，并顯示“白色”，在它們之間施加一個(gè)電壓，使液晶分子豎起來并顯示“黑色”。四分之一波長(zhǎng)片220相對(duì)于偏振片223的光軸轉(zhuǎn)動(dòng)45度角，然后插入在偏振片223和液晶層13之間，這種結(jié)構(gòu)使得透過偏振片223線(水平)極化的光在透過該四分之一波長(zhǎng)片220以后成為右旋圓極化光。這一右旋圓極化光到達(dá)反射電極10，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置反射區(qū)域中液晶層的薄膜厚度dr，維持它自己為線性極化光。從液晶層10出來的時(shí)候，這一線極化光被反射電極10反射，成為右旋圓極化光。這一右旋圓極化光通過四分之一波長(zhǎng)片220的時(shí)候成為線(水平)極化光，并從具有平行于水平方向的光軸的偏振片223輸出到外面，從而顯示白色。
另一方面，當(dāng)將電壓施加在液晶層13上面的時(shí)候，液晶分子豎起。在這種情況下，進(jìn)入液晶層13的光作為右旋圓極化光到達(dá)反射電極10，它仍然是右旋圓極化光，被反射電極10反射回來的時(shí)候成為左旋圓極化光。然后，從液晶層13出來的左旋圓極化光被四分之一波長(zhǎng)片220轉(zhuǎn)換成線(垂直)極化光，并不能從這個(gè)裝置出來，因?yàn)檫@一光被偏振片223吸收掉，從而顯示黑色。(下四分之一波長(zhǎng)片和下偏振片的布局)當(dāng)液晶顯示器處于透射模式的時(shí)候，確定下四分之一波長(zhǎng)片120的光軸和下偏振片123的角度關(guān)系使得它在液晶層上施加了電壓的情況下顯示黑色。下偏振片123相對(duì)于上偏振片223放置使得這兩個(gè)偏振片構(gòu)成正交的尼科爾棱鏡，也就是相對(duì)于上偏振片旋轉(zhuǎn)90度。此外，為了消除(補(bǔ)償?shù)?上四分之一波長(zhǎng)片220的影響，還可以放置下四分之一波長(zhǎng)片120相對(duì)于上四分之一波長(zhǎng)片轉(zhuǎn)動(dòng)90度。由于上面施加了電壓的時(shí)候液晶分子都豎起來了，并且極化光不改變它的極化狀態(tài)，因此放置的偏振片123、223的光學(xué)狀態(tài)等價(jià)于交叉尼科爾棱鏡的結(jié)構(gòu)，使得透過液晶層的光在液晶層上施加電壓的時(shí)候顯示黑色。這樣就確定了構(gòu)成半透射液晶顯示器的光學(xué)元件位置和光學(xué)元件之間光軸之間的角度關(guān)系。
當(dāng)設(shè)置好光學(xué)元件，保持上面描述的角度關(guān)系，并且液晶分子的扭轉(zhuǎn)角Ф從0度變成90度的時(shí)候，反射區(qū)域5中進(jìn)行反射讓白色顯示最強(qiáng)的液晶層的最佳薄膜厚度dr，以及透射區(qū)域6中用于透射讓白色顯示最強(qiáng)的液晶層的最佳薄膜厚度df被測(cè)量出來，并顯示在圖5中。如圖5所示，反射區(qū)域5中液晶層的最佳薄膜厚度dr以及透射區(qū)域6中液晶層的最佳薄膜厚度df在扭轉(zhuǎn)角等于72度的時(shí)候剛好相等，以及與液晶分子的扭轉(zhuǎn)角的減小成比例，反射區(qū)域中的最佳薄膜厚度dr比透射區(qū)域中的最佳薄膜厚度小。例如，將具有0.086(Δn＝0.086)雙折射的扭轉(zhuǎn)向列型液晶用來形成液晶的情況下，當(dāng)扭轉(zhuǎn)角設(shè)置在72度的時(shí)候，透射區(qū)域液晶層的最佳薄膜厚度df和反射區(qū)域中液晶層的最佳薄膜厚度dr每個(gè)是2.7微米，且當(dāng)扭轉(zhuǎn)角等于0度的時(shí)候，透射區(qū)域中液晶層的最佳薄膜厚度df是2.9微米，反射區(qū)域中液晶層的最佳薄膜厚度dr是1.5微米。
(2)在垂直于反射體表面的方向上有效地反射光的條件。
圖6A從原理上說明入射到反射體32上的入射光Li如何被它反射成為反射光Lr，以及觀看者如何看到反射光Lr。假設(shè)入射光Li和垂直于反射體表面的方向之間的夾角以及反射光Lr與垂直于反射體表面的方向之間的夾角分別叫做入射角Ti和反射角Tr。由于入射光Li被具有凹凸表面的反射電極35反射，這個(gè)凹凸表面具有后面將描述的凸出形狀33，以及圖8B所示的第二個(gè)絕緣薄膜34的形狀，所以入射角Ti和反射角Tr互不相同。
圖6B示意性地說明入射到具有凹凸表面的反射電極35的一個(gè)點(diǎn)A上的光如何被它反射，為了簡(jiǎn)單起見，其中只給出了反射電極35和反射體32的表面形狀。
當(dāng)入射光Li照射到具有凹凸表面的反射電極35的一個(gè)點(diǎn)A的時(shí)候，入射光Li在點(diǎn)A被正切面反射，這就意味著入射光Li被反射到與A點(diǎn)的切平面的法線方向?qū)ΨQ的一個(gè)方向，成為反射光Lr。
應(yīng)該指出，假設(shè)反射電極35的A點(diǎn)上切平面和反射體32之間，在A點(diǎn)上形成的角度叫做傾斜角Δ，反射光Lr的反射方向的分布隨著反射電極35凹凸表面與反射體32表面之間的傾斜角Δ的分布的變化而變化。這就說明在主觀上評(píng)估反射體32亮度的觀看者P所作估計(jì)的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)師需要這樣來設(shè)計(jì)反射電極，使觀看者P觀看反射電極的時(shí)候能夠感到反射光很明亮，說明反射電極35的表面相對(duì)于反射體32表面傾斜的傾斜角Δ的分布。
觀看者P主要是在以下情況下觀看反射式液晶顯示器或者半透射液晶顯示器的。如圖7A所示，從0度到-60度范圍內(nèi)放置的光源S發(fā)出的入射光Li被反射體32反射以后，觀看者P在相對(duì)于反射體32法線方向具有-10度到+20度的角度范圍內(nèi)觀看反射光Lr。如圖7B所示，在-20度到+20度的方向范圍內(nèi)入射光Li被反射體32反射以后，觀看者P在反射體32的A點(diǎn)相對(duì)于法線方向具有-20度到+20度的方向范圍內(nèi)觀看反射光Lr。
有了在水平方向上延伸的許多凹凸部分，觀看者P觀看的時(shí)候，包括在反射體32中形成的凹凸形狀中，允許設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)反射的時(shí)候具有方向性的反射體32，當(dāng)來自光源S的入射光Li被有效地反射成為朝向觀看者P的反射光Lr的時(shí)候，就能夠看到這一方向性。
圖8A是反射體32中形成的凹凸圖形的一個(gè)平面圖。圖中的交叉陰影部分是形成凸形形狀33的區(qū)域，用不閉合三角形表示的區(qū)域是形成凹形形狀的區(qū)域。如圖8A所示，雖然說明凹形部分的三角形是有規(guī)律地排列起來的，但是實(shí)際上這些三角形是以一種隨機(jī)方式排列的。雖然在這個(gè)實(shí)例中液晶顯示器中多個(gè)三角形中每一個(gè)的三邊都被凸形部分33包圍，但是液晶顯示器中也可以是由線性的凸形部分包圍的矩形部分或者橢圓部分(封閉的圖形)，從而形成凹凸形狀。
圖8B是沿著圖8A中直線X-X’切割下來得到的剖面圖。假設(shè)寬度方向上凸形形狀33的線性部分中心之間的距離是L，確定其中的線線部分從而在其中插入一個(gè)矩形，同時(shí)基本上穿透三角形的中心，凸形形狀33的寬度是W，凸形形狀33的高度是D，第二個(gè)絕緣薄膜34的最小高度是“d”，第二個(gè)絕緣薄膜34的最大高度與它的最小高度之間的高度差是ΔD，它代表反射電極凹凸部分的高度差。由于第二個(gè)絕緣薄膜34上表面涂敷的鋁薄膜(反射電極35)的薄膜厚度很小，因此為了簡(jiǎn)單起見，忽略鋁薄膜的厚度，圖中將鋁薄膜畫成一條線。
參考圖7A，需要確定反射電極的表面形狀，以提高從反射角0度到10度的范圍內(nèi)的反射率。反射電極的表面形狀近似地由代表反射電極35凹凸臺(tái)階高度的ΔD，以及凸形形狀33(第一個(gè)絕緣薄膜)在寬度方向上的線性部分的中心距離決定，如圖8B所示。
最近，需要一種液晶顯示器來顯示高分辨率圖像。另外，半透射液晶顯示器正在成為象便攜式電話這樣的便攜式設(shè)備中采用的主流顯示器，這一點(diǎn)反映了對(duì)顯示器屏幕高亮度的需求。隨著液晶顯示器正在提供更高分辨率的圖像，正在更加頻繁地成為半透射的，在像素中包括的三角形(凹形部分)的數(shù)量減少了。因此，產(chǎn)生了反射光會(huì)互相干涉的這個(gè)問題。這是因?yàn)闇p少一個(gè)像素中包括的三角形的數(shù)量，就很難消除像素中反射光之間的干涉。由于這一原因，寬度方向上凸形(第一個(gè)絕緣薄膜)33圖案線性部分中心之間的距離L應(yīng)該盡可能地小。但是目前是將這個(gè)距離L強(qiáng)制為60～80微米之間，因?yàn)檫@一距離是由曝光精度這樣的制造能力決定的。結(jié)果，反射電極的表面形狀近似地由代表反射電極35凹凸臺(tái)階高度的ΔD決定。
市場(chǎng)對(duì)半透射液晶顯示器的主要需求是顯示一幅明亮的圖像，為了顯示這幅明亮的圖像，液晶顯示器必需滿足以下條件(1)按照液晶分子的扭轉(zhuǎn)角，顯示最強(qiáng)白色的時(shí)候，反射區(qū)域5中液晶層的最佳薄膜厚度dr和為了顯示最大亮度白色的時(shí)候透射區(qū)域6中液晶層的最佳薄膜厚度df需要按照?qǐng)D5的方式確定；(2)需要確定反射電極的最佳表面形狀，從而有效地反射在垂直于反射體的方向上入射在它上面的光。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明中的一種液晶顯示器包括第一個(gè)基底上形成的多個(gè)像素電極，每一個(gè)像素電極都有一個(gè)反射電極，構(gòu)成一個(gè)反射區(qū)域，還有一個(gè)透射電極，構(gòu)成一個(gè)透射區(qū)域；一個(gè)用于反射的介于反射電極和第一個(gè)基底之間的絕緣薄膜；與第一個(gè)基底相對(duì)的位置上的第二個(gè)基底；第二個(gè)基底上形成的用于反射的一個(gè)彩色層，且放置在對(duì)應(yīng)于反射區(qū)域的一個(gè)位置上；一個(gè)用于透射的彩色層，其形成在第二個(gè)基底上，且位于對(duì)應(yīng)于透射區(qū)域的一個(gè)位置上；一個(gè)公共電極，用來覆蓋反射彩色層和透射彩色層；以及一個(gè)液晶層，其夾插在第一個(gè)基底和第二個(gè)基底之間。
相對(duì)于液晶分子的扭轉(zhuǎn)角，這樣來構(gòu)建形成的液晶顯示器中對(duì)應(yīng)于反射區(qū)域的液晶層的厚度和對(duì)應(yīng)于透射區(qū)域的液晶層的厚度，使得反射區(qū)域中的反射率和透射區(qū)域中的透射率最大。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的制造方法包括形成多條導(dǎo)線，它們?cè)诘谝黄咨涎刂v向和橫向布局互相交叉，同時(shí)將第一個(gè)基底上的顯示區(qū)域劃分成多個(gè)像素；在第一個(gè)基底上形成第一個(gè)絕緣薄膜，覆蓋所述多條導(dǎo)線和多個(gè)像素；在多個(gè)像素中的每一個(gè)中劃分出一個(gè)反射區(qū)域，用于反射來自顯示面的光，還劃分出一個(gè)透射區(qū)域，用于讓第一個(gè)基底上多個(gè)像素相對(duì)面的背光通過，然后形成一個(gè)反射絕緣薄膜，它對(duì)應(yīng)于第一個(gè)絕緣薄膜上的反射區(qū)域；在反射絕緣薄膜上形成一個(gè)反射電極；在第一個(gè)絕緣薄膜上形成一個(gè)透射電極，它對(duì)應(yīng)于透射區(qū)域；在第二個(gè)基底上形成一個(gè)用于反射的彩色層和一個(gè)用于透射的彩色層，以分別對(duì)應(yīng)于反射區(qū)域和透射區(qū)域；形成一個(gè)公共電極，以覆蓋反射彩色層和透射彩色層；在與第一個(gè)基底相對(duì)的位置上放置第二個(gè)基底；在第一個(gè)基底和第二個(gè)基底之間放置一個(gè)液晶層。
在這一方法中，對(duì)應(yīng)于反射區(qū)域和透射區(qū)域的液晶層的厚度是互不相同的，在反射電極表面和反射彩色層表面之間的液晶層的厚度以及透射電極表面和透射彩色層表面之間的液晶層的厚度保證對(duì)于液晶分子的每一個(gè)扭轉(zhuǎn)角，反射區(qū)域中的反射最大，透射區(qū)域中的透射最強(qiáng)。
因此，本發(fā)明中的液晶顯示器具有以下優(yōu)點(diǎn)。也就是說，確定的反射電極和透射電極表面的高度與反射彩色層和透射彩色層的薄膜厚度，使得反射區(qū)域和透射區(qū)域中液晶層的厚度dr和df允許設(shè)備對(duì)自己顯示的反射和透射達(dá)到最大。這樣一來就增大了確定反射區(qū)域和透射區(qū)域中液晶層的厚度的自由度。
這個(gè)薄膜晶體管基底11包括一個(gè)絕緣基底14，一個(gè)絕緣保護(hù)薄膜15，一個(gè)鈍化薄膜21，一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜17，一個(gè)反射電極18和一個(gè)透射電極19。在絕緣基底14上面疊放著絕緣保護(hù)薄膜15，在絕緣保護(hù)薄膜15上面形成薄膜晶體管16。薄膜晶體管16包括在絕緣基底14上面形成的柵電極116；覆蓋柵極電極116的絕緣保護(hù)薄膜15；以及絕緣保護(hù)薄膜15上面形成的一個(gè)漏電極216、一個(gè)半導(dǎo)體層316和一個(gè)源電極416。漏電極216、半導(dǎo)體層316和源電極416被鈍化薄膜21覆蓋，在鈍化薄膜21上面形成透射電極19。
每個(gè)顯示單元都包括一個(gè)反射區(qū)域5和一個(gè)透射區(qū)域6。在反射區(qū)域5中形成第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117和第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217。在第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217中形成一個(gè)到達(dá)薄膜晶體管16的源電極416的接觸孔。除此以外，形成反射電極18，連同接觸孔22一起覆蓋第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217。反射電極18和透射電極19通過接觸孔22與薄膜晶體管16的源極電極416連接，從而被用作一個(gè)像素電極。在這種情況下，反射電極18還被用作一個(gè)反射體。
形成用聚酰亞胺制作的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)薄膜(圖中沒有畫出)，覆蓋反射電極18和透射電極19，用來對(duì)準(zhǔn)液晶分子，摩擦該對(duì)準(zhǔn)層確定液晶分子的對(duì)準(zhǔn)方向。面對(duì)液晶層13，與基底12相對(duì)的一個(gè)表面被一個(gè)對(duì)準(zhǔn)薄膜所覆蓋(圖中沒有顯示出)。
相對(duì)的基底12包括一個(gè)絕緣基底27，絕緣基底27上形成的一個(gè)彩色層26和彩色層26上形成的面對(duì)液晶層13的一個(gè)透射電極25。在反射區(qū)域中形成的彩色層的薄膜厚度比透射區(qū)域中彩色層的厚度厚dc。注意，薄膜厚度互不相同的區(qū)域之間的邊界距離反射區(qū)域5和透射區(qū)域6之間的邊界，也就是分別用于形成反射電極18和透射電極6的區(qū)域之間的邊界，有一點(diǎn)點(diǎn)距離。這是因?yàn)橐壕Х肿拥男D(zhuǎn)位移必需盡可能地小。
除此以外，在液晶層13的對(duì)面，薄膜晶體管基底11的一側(cè)上有一個(gè)背光光源28。從背光光源28發(fā)出的光透過透射基底14、絕緣保護(hù)薄膜15、鈍化層21和透射區(qū)域2中的透射電極19到達(dá)液晶層13，然后通過液晶層13和透射電極25，從相對(duì)的基底12射出到外部。
再一次參考圖5，當(dāng)扭轉(zhuǎn)角被設(shè)置成0度的時(shí)候，透射區(qū)域內(nèi)液晶層的最佳薄膜厚度df是2.9微米，以及反射區(qū)域中液晶層的最佳薄膜厚度dr是1.5微米。這種結(jié)構(gòu)可以通過將有機(jī)反射絕緣薄膜的薄膜厚度dr0，也就是包括第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117和第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的疊層薄膜的薄膜厚度，設(shè)置成2微米，并將有機(jī)透射絕緣薄膜的薄膜厚度df0設(shè)置成0微米，然后，讓反射彩色層的薄膜厚度比透射彩色層的厚度薄0.6微米，更進(jìn)一步，正確地確定絕緣基底14和27之間的間隙，來實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)。在這種情況下，作為疊層薄膜的有機(jī)反射絕緣薄膜的薄膜厚度被假定具有平均的薄膜厚度，它上面的表面部分中形成了具有凹凸形狀的疊層薄膜。
下面介紹制作圖9所示半透射液晶顯示器的薄膜晶體管基底11和相對(duì)的基底12的一種方法。
圖10A～10E是說明圖9所示半透射液晶顯示器的薄膜晶體管基底11的剖面圖，它們說明制作薄膜晶體管基底的步驟。
首先，在絕緣基底14上面形成一個(gè)柵電極116，然后沉積一層絕緣保護(hù)薄膜15。在絕緣保護(hù)薄膜15上面形成一個(gè)漏電極216，一個(gè)半導(dǎo)體層316和一個(gè)源電極416，從而形成一個(gè)薄膜晶體管16作為開關(guān)元件。然后形成一個(gè)鈍化薄膜21來覆蓋薄膜晶體管16，在鈍化薄膜21上面形成一個(gè)透射電極19(參考圖10A)。
在透射電極19上面涂敷了一層有機(jī)樹脂薄膜以后，用一個(gè)掩膜對(duì)有機(jī)樹脂薄膜進(jìn)行曝光，形成凸形圖案，顯影以后在反射區(qū)域5中形成具有凸形圖案的第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117(參考圖10B)。第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117是用聚丙烯樹脂制作的，也就是利用能夠從日本合成化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(Nippon synthetic chemical lndustry Co.，Ltd.)獲得的PC415G(15CP)制作的。在這種情況下，在透射區(qū)域6中沒有形成第一種有機(jī)反射絕緣薄膜117。
在230攝氏度的溫度下花費(fèi)一個(gè)小時(shí)對(duì)第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117進(jìn)行燒結(jié)處理，以使有機(jī)樹脂的拐角部分變圓(參考圖10C)。
第二，在第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117上面涂敷一層有機(jī)樹脂制作的絕緣薄膜，獲得平滑的凹凸圖案，通過對(duì)絕緣薄膜進(jìn)行曝光和顯影，去掉對(duì)應(yīng)于透射區(qū)域的那一部分絕緣薄膜。這一絕緣薄膜是利用聚丙烯樹脂制作的，也就是利用能夠從日本合成化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社獲得的PC405G(5-10CP)制作的。然后，對(duì)絕緣薄膜進(jìn)行燒結(jié)，構(gòu)成第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217。這一燒結(jié)過程是在230攝氏度的溫度下進(jìn)行的，花費(fèi)了一個(gè)小時(shí)。除此以外，還要形成一個(gè)接觸孔22，這個(gè)接觸孔22穿過第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217，到達(dá)源電極416(參考圖10D)。
在這以后，利用作為阻擋金屬的鉬(Mo)和作為反射金屬的鋁(Al)依序沉積成厚度為100納米的薄膜，最好是不小于200納米。更進(jìn)一步，通過濕腐蝕一起去掉透射區(qū)域6內(nèi)的鋁和鉬，以在反射區(qū)域5中形成一個(gè)反射電極18(參考圖10E)。
應(yīng)該注意，第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117的薄膜厚度和第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的薄膜厚度可以用要涂敷的有機(jī)樹脂的薄膜厚度來加以控制。
如同上面已經(jīng)描述過的一樣，當(dāng)光通過透射區(qū)域6的時(shí)候，以及當(dāng)光入射以后被反射區(qū)域5反射回去的時(shí)候，光在液晶層中所走過的距離是不同的。同樣，當(dāng)光通過透射區(qū)域6的時(shí)候，以及當(dāng)光入射并且被反射區(qū)域5反射的時(shí)候，光在彩色層中所走過的距離也是不同的。更詳細(xì)地說，因?yàn)槿肷涞椒瓷鋮^(qū)域中的光要正向和反向通過對(duì)應(yīng)的彩色層，也就是要兩次通過，入射到透射區(qū)域的光只通過對(duì)應(yīng)彩色層一次，因此，有必要這樣分別來形成透射區(qū)域和反射區(qū)域的彩色層，以對(duì)應(yīng)于每一顏色，從而讓反射區(qū)域和透射區(qū)域的顏色再現(xiàn)范圍互相一致。這一結(jié)構(gòu)可以這樣來形成，在反射區(qū)域和透射區(qū)域采用不同樹脂材料制作的彩色層，或者采用反射區(qū)域和透射區(qū)域薄膜厚度不同的彩色層，或者用樹脂制作的彩色層，它們?cè)诜瓷鋮^(qū)域和透射區(qū)域中的薄膜厚度不同。公開號(hào)為12(2000)-267081的日本專利申請(qǐng)公開了一種技術(shù)，通過讓反射區(qū)域中彩色層的薄膜厚度等于透射區(qū)域內(nèi)彩色層的薄膜厚度的一半，讓反射區(qū)域和透射區(qū)域的彩色再現(xiàn)范圍互相一致。本發(fā)明的這種液晶顯示器設(shè)置為要調(diào)整一些物理參數(shù)，包括彩色層的薄膜厚度，以使液晶顯示器的反射率和透射率都最高，并調(diào)整彩色層的薄膜厚度以及選擇構(gòu)成彩色層的材料，來優(yōu)化液晶顯示器的彩色再現(xiàn)范圍。下面將利用形成彩色層的以下步驟來描述制造相對(duì)基底12的一種方法。
圖11A～11D是圖9所示半透射液晶顯示器相對(duì)基底的一些剖面圖，它說明相對(duì)基底的制造過程。
首先，在構(gòu)成基底12的絕緣基底27上面形成一個(gè)遮光薄膜，在反射區(qū)域5和透射區(qū)域6之間的邊界附近構(gòu)圖以形成一個(gè)遮光層29(參考圖11A)。然后，在絕緣基底27上面形成一個(gè)樹脂層，從而在透射區(qū)域形成一個(gè)紅色層，并在在透射區(qū)域6中構(gòu)圖以形成紅色層261(參考圖11B)。接下來，在絕緣基底27上形成一個(gè)樹脂層，以在反射區(qū)域內(nèi)形成紅色層，并在反射區(qū)域5中構(gòu)圖以形成一個(gè)紅色層262(參考圖11C)。
同樣，在透射區(qū)域中形成一個(gè)綠色樹脂層，在反射區(qū)域中形成一個(gè)綠色樹脂層，在透射區(qū)域中形成一個(gè)藍(lán)色樹脂層，在反射區(qū)域中形成一個(gè)藍(lán)色樹脂層，利用濺射方法在絕緣基底27上形成ITO25。每一個(gè)樹脂層的薄膜厚度都可以通過改變對(duì)應(yīng)樹脂層的薄膜厚度來加以調(diào)整。這樣就形成互不相同的樹脂層制作的，薄膜厚度也互不相同的彩色層，它們對(duì)應(yīng)于每一種顏色和每一個(gè)區(qū)域。在反射區(qū)域5和透射區(qū)域6的邊界附近形成光的屏蔽層29，這兩個(gè)區(qū)都對(duì)應(yīng)于每個(gè)顏色，能夠防止光從不屬于它的彩色層的一個(gè)區(qū)域中泄漏出來，即使是這個(gè)區(qū)域是因?yàn)樾纬蓸渲瑢咏o出彩色層的操作過程的差別而在反射區(qū)域5和透射區(qū)域6的邊界中形成的這種情況下也是如此。本發(fā)明的半透射液晶顯示器中可以設(shè)置為具有遮光層29，它可以只在像素的反射區(qū)域和透射區(qū)域之間的邊界附近形成(在本發(fā)明中，代表互不相同的顏色的像素都被作為獨(dú)立的像素形成)。這是因?yàn)榘胪干湟壕э@示器中像素之間一般都沒有遮光層，以便在這個(gè)器件上讓顯示亮度要求比其它要求優(yōu)先選擇。
圖12A～12C是半透射液晶顯示器相對(duì)基底的剖面圖，它們說明相對(duì)基底的另外一些制造步驟。
首先，在構(gòu)成相對(duì)基底12的絕緣基底27上形成的一個(gè)紅色的第一樹脂層上構(gòu)圖，以在反射區(qū)域5和透射區(qū)域6中形成第一個(gè)紅色層263(參考圖12A)。然后，在絕緣基底27上形成一個(gè)紅色的第二樹脂層，并構(gòu)圖以在透射區(qū)域6中形成第二個(gè)紅色層264(參考圖12B)。這樣，在對(duì)應(yīng)于紅色的反射區(qū)域5中形成第一紅色層263，在對(duì)應(yīng)于紅色的透射區(qū)域6中形成由第一紅色層263和第二紅色層264構(gòu)成的一個(gè)疊層薄膜。因此，對(duì)應(yīng)于紅色的透射區(qū)域的顏色由第一紅色層263和第二紅色層264決定。類似地，形成透射區(qū)域中的一個(gè)綠色樹脂層，反射區(qū)域中的一個(gè)綠色樹脂層，透射區(qū)域中的一個(gè)藍(lán)色樹脂層和反射區(qū)域中的一個(gè)藍(lán)色樹脂層，然后，利用濺射法在絕緣基底27上形成ITO25?？梢酝ㄟ^改變對(duì)應(yīng)樹脂層的薄膜厚度來調(diào)整每個(gè)樹脂層的薄膜厚度。
圖13A～13C是半透射液晶顯示器相對(duì)基底12的剖面圖，說明相對(duì)基底的其它一些制造步驟。
首先，例如，在絕緣基底27上面形成一個(gè)紅色的第一樹脂層，在對(duì)應(yīng)于紅色的透射區(qū)域6中構(gòu)圖以定義出第一個(gè)紅色層263(參考圖13A)。然后，在絕緣基底27上形成一個(gè)紅色的第二樹脂層，并構(gòu)圖以在對(duì)應(yīng)于紅色的透射區(qū)域6和反射區(qū)域5中定義第二紅色層264(參考圖13B)。這樣，在對(duì)應(yīng)于紅色的透射區(qū)域6中形成由第一紅色層263和第二紅色層264構(gòu)成的一個(gè)疊層，在對(duì)應(yīng)于紅色的反射區(qū)域5中形成第二紅色層264。因此，對(duì)應(yīng)于紅色的透射區(qū)域6中的顏色由第一紅色層263和第二紅色層264決定。同樣，形成透射區(qū)域中的一個(gè)綠色樹脂層，反射區(qū)域中的一個(gè)綠色樹脂層，透射區(qū)域中的一個(gè)藍(lán)色樹脂層，以及反射區(qū)域中的一個(gè)藍(lán)色樹脂層，然后，采用濺射法在絕緣基底27上面形成ITO25。每個(gè)樹脂層的薄膜厚度可以通過改變對(duì)應(yīng)樹脂層的薄膜厚度來加以調(diào)整。
雖然相對(duì)的基底是按照?qǐng)D12A～12C和圖13A～13C所示的制造步驟制造的，但不包括遮光層，相對(duì)基底上面也可以形成一個(gè)遮光層。但是，即使是相對(duì)基底上面沒有形成遮光層的這種情況，永遠(yuǎn)也不會(huì)因?yàn)榻o樹脂層構(gòu)圖給出一個(gè)彩色層的操作過程中的變化而形成位于反射區(qū)域和透射區(qū)域之間的邊界上，形成上面沒有任何彩色層的一個(gè)區(qū)域。
應(yīng)該指出，雖然液晶分子扭轉(zhuǎn)角為60度的情況下液晶顯示器的透射率比液晶分子扭轉(zhuǎn)角為0度的時(shí)候下降得較多，具體地說，下降到50～75％，但是黑色層的存在能夠提高具有這一透射率的液晶顯示器的顯示對(duì)比度。此外，即使是從相對(duì)于顯示面的法向傾斜的一個(gè)位置去看這個(gè)液晶顯示器的顯示面，液晶分子的折射各向異性也會(huì)被補(bǔ)償?shù)?，顏色偏差很小，因?yàn)楸∧ぞw管基底和相對(duì)基底表面上的液晶分子互相之間被扭轉(zhuǎn)到一個(gè)特定的角度。另一方面，在液晶分子扭轉(zhuǎn)0度角的情況下，液晶顯示器中獲得一個(gè)高透射率，也就是100％的透射率。但是，黑色的存在降低了具有這種透射率的液晶顯示器的顯示對(duì)比度，因而色彩偏差很大。
圖15是本發(fā)明中實(shí)施例3中半透射液晶顯示器的一個(gè)部分剖面圖。和前面分別參考圖9和圖14所說明的實(shí)施例1和實(shí)施例2那種情況一樣，這個(gè)實(shí)施例中的半透射液晶顯示器包括一個(gè)薄膜晶體管基底11，放置在薄膜晶體管基底11對(duì)面的一個(gè)相對(duì)基底12，夾插在薄膜晶體管基底11和相對(duì)基底12之間的一個(gè)液晶層13，更進(jìn)一步，在液晶顯示器的每個(gè)顯示單元中劃分出一個(gè)反射區(qū)域5和一個(gè)透射區(qū)域6。雖然反射區(qū)域5中液晶層的薄膜厚度dr被設(shè)置成2.0微米，透射區(qū)域6中液晶層的薄膜厚度df被設(shè)置成2.8微米的這個(gè)實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)類似于圖14所示的結(jié)構(gòu)。但是，圖15所示的結(jié)構(gòu)與圖14所示的結(jié)構(gòu)之間的差別在于圖15所示透射區(qū)域6中有機(jī)透射絕緣薄膜的薄膜厚度df0被設(shè)置成1.7微米，而圖14所示透射區(qū)域中有機(jī)透射絕緣薄膜的薄膜厚度df0被設(shè)置成0微米。如同前面已經(jīng)提到的一樣，實(shí)施例3設(shè)置為反射區(qū)域5中彩色層的薄膜厚度比透射區(qū)域6中彩色層的薄膜厚度厚0.5微米，從而將反射區(qū)域5和透射區(qū)域6中彩色層的薄膜厚度之間的差別減小到0.5微米。
圖16A～16D是圖15所示半透射液晶顯示器的薄膜晶體管11的剖面圖，它們說明薄膜晶體管基底11的制造步驟。
首先，在絕緣基底14上形成一個(gè)柵電極116，然后沉積一層絕緣保護(hù)薄膜15。在絕緣保護(hù)薄膜15上面形成一個(gè)漏電極216，一個(gè)半導(dǎo)體層316和一個(gè)源電極416，從而形成一個(gè)薄膜晶體管16，作為開關(guān)元件。形成一個(gè)鈍化薄膜21來覆蓋這個(gè)薄膜晶體管16(參考圖16A)。在這一步驟以后，不在鈍化薄膜21上面形成一個(gè)透射電極，這一結(jié)構(gòu)不同于圖10A所示的結(jié)構(gòu)。按照類似于圖10B所示的步驟，在反射區(qū)域5中鈍化薄膜21上面形成第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117，進(jìn)行燒結(jié)，磨圓有機(jī)絕緣薄膜的拐角部分(參考圖16B)。第二，涂敷一層有機(jī)樹脂的絕緣薄膜，以覆蓋第一層有機(jī)反射絕緣薄膜117和透射區(qū)域6中的鈍化薄膜21，在反射區(qū)域中獲得平滑的凹凸剖面，然后進(jìn)行曝光和顯影。在那以后，對(duì)這一絕緣薄膜進(jìn)行燒結(jié)，構(gòu)成第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217和有機(jī)透射絕緣薄膜10。更進(jìn)一步，形成一個(gè)接觸孔22，穿透第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217，達(dá)到源電極416(參考圖16C)。在這以后，通過采用濺射法，只在有機(jī)透射絕緣薄膜10上面形成ITO19。此外，按順序沉積出作為阻擋層金屬的鉬(Mo)和作為反射金屬的鋁(Al)，它們的薄膜厚度不小于100納米，最好是不小于200納米。除此以外，透射區(qū)域6中的鋁和鉬一起被濕腐蝕而去掉，以在反射區(qū)域5中形成一個(gè)反射電極18(參考圖16D)。注意，可以采用實(shí)施例1使用的圖10A～10E和圖11A～11D所示的那些步驟來制造相對(duì)基底12。
應(yīng)該指出，雖然在上面描述的實(shí)施例中將常白模式的液晶顯示器作為實(shí)例，但是本發(fā)明并不限于常白模式的液晶顯示器。本發(fā)明可以被應(yīng)用于工作于常黑模式的液晶顯示器，在這種模式中，相對(duì)基底和反射區(qū)域與透射區(qū)域之間沒有施加電壓的時(shí)候，液晶分子豎起，顯示“黑色”，在它們之間施加一個(gè)電壓的時(shí)候，液晶顯示器與基底的表面平行，顯示“白色”。常黑液晶包括垂直對(duì)齊(VA)液晶。VA液晶是垂直地對(duì)齊的液晶，在其中沒有施加電壓的時(shí)候液晶分子垂直對(duì)齊，而給它施加一個(gè)電壓的時(shí)候，它們水平對(duì)齊。這樣構(gòu)建的VA液晶的結(jié)構(gòu)使得液晶分子扭轉(zhuǎn)角為0度，反射區(qū)域中液晶層的厚度被設(shè)置成大約2.0微米，以使反射區(qū)域出來的光的強(qiáng)度最強(qiáng)，此外，透射區(qū)域內(nèi)液晶層的厚度被設(shè)置成大約4.0微米，使得從透射區(qū)域中出來的光的強(qiáng)度最大。
反射區(qū)域和透射區(qū)域中液晶層的厚度被分別地設(shè)置成相關(guān)的值(例如如圖3和圖5所示)，使得從對(duì)應(yīng)區(qū)域出來的光的強(qiáng)度最強(qiáng)，它們的厚度被設(shè)置成使得液晶具有0.086(Δn＝0.086)的雙折射。因此，由于對(duì)應(yīng)區(qū)域中出來的光的強(qiáng)度是由雙折射(Δn)和對(duì)應(yīng)區(qū)域中液晶層的厚度決定的，因此對(duì)應(yīng)于相應(yīng)區(qū)域出來的光的強(qiáng)度最強(qiáng)的液晶層的厚度會(huì)隨著雙折射改變而改變。
另外，在垂直于反射體的法線方向上最有效地反射入射到反射電極上的光的反射電極的最佳表面形狀可以通過第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117和第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的薄膜厚度來加以調(diào)整。圖17說明反射率和圖7A，7B所定義的反射角之間的關(guān)系如何隨著第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117和第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的薄膜厚度變化而變化的結(jié)果圖。由“a(X，Y)”～“e(X，Y)和“X”表示的曲線表示第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117的厚度，“Y”代表第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的薄膜厚度。例如，曲線“a(X，Y)”表示第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117的薄膜厚度是2.0微米，第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的薄膜厚度是0.8微米的情況下測(cè)量得到的反射率和反射角之間的關(guān)系。
再一次參考圖8B，假設(shè)在寬度方向上凸形圖案直線部分中心之間的距離L為常數(shù)。在這一假設(shè)之下，當(dāng)表示反射電極凹凸臺(tái)階高度的ΔD很小的時(shí)候，反射電極上的鏡面反射增強(qiáng)，反射體法線方向上的反射減弱。另一方面，當(dāng)ΔD很大的時(shí)候，反射電極的反射角太大，因此反射體法線方向上的反射減弱。因此，假設(shè)代表反射電極凹凸臺(tái)階高度，并且最適合于在反射體法線方向有效地反射入射在反射電極上的光的ΔD是存在的。在這個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)之上，改變第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117和第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的薄膜厚度，然后評(píng)估反射率和代表反射電極凹凸臺(tái)階高度的ΔD之間的關(guān)系。在這種情況下，反射率等于圖7A圖7B所示的反射角等于0度的時(shí)候的值。評(píng)估結(jié)果在圖18中給出。結(jié)果表明當(dāng)代表反射電極凹凸臺(tái)階高度的ΔD在0.5微米到1.0微米的范圍之內(nèi)的時(shí)候，反射率最大。
隨后，當(dāng)改變第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117的薄膜厚度和第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的厚度的時(shí)候，評(píng)估了反射電極凹凸臺(tái)階高度從0.5微米到1.0微米的范圍內(nèi)變化的工藝條件。評(píng)估結(jié)果在圖19中給出。結(jié)果表明，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117的薄膜厚度和第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的厚度很厚的時(shí)候，代表反射電極凹凸臺(tái)階高度的ΔD變得很大，而當(dāng)?shù)谝粋€(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117的薄膜厚度很厚，第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的薄膜厚度也需要做得很厚。
隨后評(píng)估了薄膜厚度與反射絕緣薄膜反射率之間的關(guān)系，這里的厚度和反射率是由第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜117的薄膜厚度和第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜217的薄膜厚度決定的。由于形成的反射絕緣薄膜的表面具有凹凸形狀，因此它的薄膜厚度是一個(gè)平均值。采用圖7A和7B中定義的反射角等于0的時(shí)候有關(guān)的反射率。評(píng)估結(jié)果在圖20中給出。從圖20可以看出，當(dāng)反射絕緣薄膜的薄膜厚度是1.5微米的時(shí)候，反射率飽和。要注意，讓反射絕緣薄膜的薄膜厚度不小于2.0微米就能夠保證反射率在很大的值上飽和。
這樣進(jìn)行的評(píng)估表明，為了有效地反射在垂直于反射體的方向上入射到反射體上的光，反射絕緣薄膜的薄膜厚度最好是不小于1.5微米，不小于2.0微米更好，代表反射電極凹凸臺(tái)階高度的ΔD在0.5微米到1.0微米的范圍內(nèi)變化。
表1

在本發(fā)明中，反射絕緣薄膜的薄膜厚度使得反射入射在它上面的光的時(shí)候反射體呈現(xiàn)最高效率，使有機(jī)透射絕緣薄膜的薄膜厚度為0。與此同時(shí)，調(diào)整反射區(qū)域和透射區(qū)域中的液晶層厚度，從而使這個(gè)裝置出來的光的強(qiáng)度最大。如同本領(lǐng)域中的技術(shù)人員會(huì)明白的一樣，通過改變反射區(qū)域中絕緣薄膜的薄膜厚度和反射區(qū)域中彩色層的薄膜厚度來調(diào)整反射區(qū)域中液晶層的厚度，通過改變透射區(qū)域中彩色層的薄膜厚度來調(diào)整透射區(qū)域中液晶層的厚度，從而用一種更加簡(jiǎn)單的方式提供高亮度顯示的一種半透射液晶顯示器。另外，由于在透射區(qū)域內(nèi)不存在有機(jī)絕緣薄膜，因此這個(gè)裝置的透射率隨之增大。
但是，在透射區(qū)域中不存在有機(jī)絕緣薄膜的情況下，反射區(qū)域和透射區(qū)域中彩色層的薄膜厚度差有可能增大。為了使反射區(qū)域和透射區(qū)域內(nèi)彩色層薄膜厚度之間的差變小，透射區(qū)域可以有一個(gè)絕緣薄膜，其中包括一個(gè)有機(jī)絕緣薄膜。如上所述，通過改變反射絕緣薄膜的薄膜厚度和反射區(qū)域中彩色層的薄膜厚度來調(diào)整反射區(qū)域中液晶層的厚度，通過改變透射絕緣薄膜的薄膜厚度和透射區(qū)域中彩色層的薄膜厚度來調(diào)整透射區(qū)域中液晶層的厚度，從而用一種簡(jiǎn)單的方式提供一種高亮度的半透射液晶顯示器。另外，由于反射區(qū)域和透射區(qū)域中彩色層的薄膜厚度差可以很小，也就是在指定的范圍內(nèi)，即使在薄膜晶體管基底反射區(qū)域和透射區(qū)域之間的邊界與相對(duì)基底的反射區(qū)域和透射區(qū)域之間的邊界在平面方向上有一段距離，這個(gè)裝置的色彩改變也可以被控制在允許的范圍之內(nèi)。
由此可見，本發(fā)明的液晶顯示器包括在第一個(gè)基底上形成，同時(shí)在縱向和橫向互相交叉的多條導(dǎo)線；將第一個(gè)基底上的顯示區(qū)域劃分開的多條導(dǎo)線定義出來的多個(gè)像素；所有像素中用于反射來自顯示平面的光的液晶反射區(qū)域；讓相對(duì)于第一個(gè)基底的多個(gè)像素背面的背光光源通過從而穿過它的一個(gè)透射區(qū)域；一個(gè)反射絕緣薄膜以及它上面的反射電極，它們都是在第一個(gè)基底上的反射區(qū)域內(nèi)形成的；第一個(gè)基底上透射區(qū)域中形成的一個(gè)透射電極；面對(duì)第一個(gè)基底的第二個(gè)基底；對(duì)應(yīng)于第二個(gè)基底的反射區(qū)域的位置上形成的反射彩色層；在對(duì)應(yīng)于第二個(gè)基底上透射區(qū)域的位置上形成的透射彩色層；覆蓋反射彩色層和透射彩色層的一個(gè)公共電極；以及夾插在第一個(gè)基底和第二個(gè)基底之間的液晶層。
如上所述的本發(fā)明的液晶顯示器的特征在于夾插在反射電極和反射彩色層表面之間，且對(duì)應(yīng)于反射區(qū)域放置的液晶層的厚度，以及夾插在透射電極表面和透射彩色層之間對(duì)應(yīng)于透射區(qū)域的液晶層的厚度。都具有對(duì)應(yīng)的值，對(duì)于特定液晶單元的雙折射的每一個(gè)扭轉(zhuǎn)角，使反射區(qū)域的反射率和透射區(qū)域的透射率最大。
按照上述方式制作半透射液晶顯示器，能夠使反射區(qū)域的反射率和透射區(qū)域的透射率對(duì)于液晶分子的每一個(gè)扭轉(zhuǎn)角都最大。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，包括第一個(gè)基底上形成的多個(gè)像素電極，所述像素電極中的每一個(gè)電極都有一個(gè)構(gòu)成反射區(qū)域的反射電極和一個(gè)構(gòu)成透射區(qū)域的透射電極；在所述反射電極和所述第一基底之間插入的一個(gè)反射絕緣薄膜；與所述第一個(gè)基底相對(duì)放置的第二個(gè)基底；在所述第二個(gè)基底上形成，位于對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域的位置上的反射彩色層；在所述第二個(gè)基底上形成，位于對(duì)應(yīng)于所述透射區(qū)域的位置上的透射彩色層；覆蓋所述反射彩色層和所述透射彩色層的公共電極；和插入在所述第一個(gè)基底和所述第二個(gè)基底之間的液晶層，進(jìn)一步構(gòu)建所述液晶顯示器，使所述反射區(qū)域的液晶層的厚度和對(duì)應(yīng)于所述透射區(qū)域的液晶層的厚度使得所述反射區(qū)域中的反射率和所述透射區(qū)域中的透射率對(duì)于液晶分子的所有單個(gè)扭轉(zhuǎn)角最大。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域的液晶層的所述厚度和對(duì)應(yīng)于所述透射區(qū)域的液晶層的所述厚度這樣設(shè)置，使得對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域的液晶層的厚度和對(duì)應(yīng)于所述透射區(qū)域液晶層的厚度在扭轉(zhuǎn)角等于72度的時(shí)候相等，當(dāng)所述扭轉(zhuǎn)角從72度開始下降到0度的時(shí)候，從對(duì)應(yīng)于所述透射區(qū)域的液晶層的所述厚度中減去對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域的液晶層的所述厚度后計(jì)算出來得到的差會(huì)增大，同時(shí)使對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域的液晶層的所述厚度等于對(duì)應(yīng)于所述透射區(qū)域的液晶層在所述扭轉(zhuǎn)角等于0度的時(shí)候的所述厚度的大約一半。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域的液晶層的所述厚度和對(duì)應(yīng)于所述透射區(qū)域的液晶層的所述厚度這樣設(shè)設(shè)置使得在扭轉(zhuǎn)角小于72度的情況下，假設(shè)對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域的液晶層的厚度和對(duì)應(yīng)于所述透射區(qū)域的液晶層的厚度分別是dr、df，則dr和df之間的關(guān)系表示為dr＞df，2.9微米≥dr＞2.7微米，并且1.5微米≤df＜2.7微米。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述反射電極的表面高度和所述透射電極的表面高度互不相同，且所述反射彩色層的薄膜厚度和所述透射彩色層的薄膜厚度互不相同。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述反射電極表面的高度與所述透射電極表面高度之間的差是由所述反射絕緣薄膜的薄膜厚度與所述反射電極的薄膜厚度的總和與所述透射電極的薄膜厚度與所述透射電極及所述透射絕緣薄膜的薄膜厚度的總和之間的差決定的，所述透射絕緣薄膜形成在所述透射電極和作為所述透射電極的一個(gè)底層的所述第一個(gè)基底之間。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中所述反射絕緣薄膜的薄膜厚度大于所述透射絕緣薄膜的薄膜厚度，以及所述反射彩色層的薄膜厚度小于所述透射彩色層的薄膜厚度。
7.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中所述的透射絕緣薄膜只由一個(gè)無機(jī)薄膜構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中所述的反射絕緣薄膜的薄膜厚度大于所述透射絕緣薄膜的薄膜厚度，以及所述反射彩色層的薄膜厚度大于所述透射彩色層的薄膜厚度。
9.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述的反射電極在它的表面上有凹凸形狀，且這個(gè)凹凸形狀的臺(tái)階是大于或者等于0.5微米，并且小于或者等于1微米。
10.如權(quán)利要求9所述的液晶顯示器，其中所述的反射絕緣薄膜包括多個(gè)凸形形狀的第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜，以及跟隨所述第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜的剖面的第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜，所述凹凸形狀是通過制作所述第二個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜，讓所述第一個(gè)有機(jī)反射絕緣薄膜的形狀是多個(gè)凸形而形成的。
11.一種制造液晶顯示器的方法，包括以下步驟在第一個(gè)基底上形成縱向和橫向互相交叉的多條導(dǎo)線，同時(shí)在所述第一個(gè)基底上將顯示區(qū)域劃分成多個(gè)像素；在所述第一個(gè)基底上形成第一個(gè)絕緣薄膜，覆蓋所述多條導(dǎo)線和所述多個(gè)像素；在所述多個(gè)像素中的每一個(gè)上劃分出一個(gè)反射區(qū)域，用于反射從顯示面過來的光，還劃分出一個(gè)透射區(qū)域，用來允許相對(duì)于第一個(gè)基底的所述多個(gè)像素的相對(duì)面的背光光源過來的光通過，然后對(duì)應(yīng)于所述第一個(gè)絕緣薄膜上的所述反射區(qū)域形成一個(gè)反射絕緣薄膜；在所述反射絕緣薄膜上面形成一個(gè)反射電極；在所述第一個(gè)絕緣薄膜上對(duì)應(yīng)于所述透射區(qū)域形成一個(gè)透射電極；在所述第二個(gè)基底上形成一個(gè)反射彩色層和一個(gè)透射彩色層，以分別對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域和所述透射區(qū)域；形成一個(gè)公共電極，以覆蓋所述反射彩色層和所述透射彩色層；將所述第二個(gè)基底放置在所述第一個(gè)基底的對(duì)面；以及將一個(gè)液晶層放置插入在所述第一個(gè)基底和所述第二個(gè)基底之間，進(jìn)一步設(shè)置所述方法，使得對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域和所述透射區(qū)域的液晶層的厚度不同，以及插入在所述反射電極表面和所述反射彩色層之間的液晶層的厚度與插入在所述透射電極表面和所述透射彩色層表面之間的液晶層的厚度使得所述反射區(qū)域中的反射率和所述透射區(qū)域中的透射率對(duì)于所有的液晶分子的扭轉(zhuǎn)角都最大。
12.如權(quán)利要求11所述的制造液晶顯示器的方法，其中形成所述反射絕緣薄膜的步驟是通過在所述第一個(gè)絕緣薄膜上對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域有選擇地層疊第二個(gè)絕緣薄膜，以及在所述第二個(gè)絕緣薄膜上層疊第三個(gè)絕緣薄膜而進(jìn)行的。
13.如權(quán)利要求12所述的制造液晶顯示器的方法，其中所述的第一個(gè)絕緣薄膜是一個(gè)無機(jī)薄膜，所述第二個(gè)絕緣薄膜是一個(gè)有多個(gè)凸形的有機(jī)薄膜，和所述第三個(gè)絕緣薄膜是一個(gè)扁平的有機(jī)薄膜。
14.如權(quán)利要求11所述的制造液晶顯示器的方法，進(jìn)一步包括在形成所述反射彩色層和所述透射彩色層的步驟之前，在所述第二個(gè)基底上的所述反射區(qū)域和所述透射區(qū)域之間的邊界附近形成一個(gè)遮光層的步驟。
15.如權(quán)利要求11所述的制造液晶顯示器的方法，其中形成所述反射彩色層和所述透射彩色層的步驟包括以下步驟在所述第二個(gè)基底上對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域和所述透射區(qū)域的一個(gè)位置上形成第一個(gè)彩色層；和在所述第一個(gè)彩色層上有選擇地形成第二個(gè)彩色層，使包括所述第一個(gè)彩色層和所述第二個(gè)彩色層的彩色層構(gòu)成從所述反射彩色層和所述透射彩色層中選擇出來的一個(gè)，同時(shí)對(duì)應(yīng)于所述反射彩色層和所述透射彩色層中較厚的一個(gè)，并且使只包括所述第一個(gè)彩色層的一個(gè)彩色層構(gòu)成從所述反射彩色層和所述透射彩色層中選擇出來的一個(gè)，同時(shí)對(duì)應(yīng)于所述反射彩色層和所述透射彩色層中較薄的一個(gè)。
16.如權(quán)利要求11所述的制造液晶顯示器的方法，其中形成所述反射彩色層和所述透射彩色層的步驟包括以下步驟；在所述第二個(gè)基底上有選擇地形成第一個(gè)彩色層，以便對(duì)應(yīng)于所述反射彩色層和所述透射彩色層中較厚的一個(gè)；和在所述第二個(gè)基底上形成第二個(gè)彩色層，以便對(duì)應(yīng)于所述反射區(qū)域和所述透射區(qū)域，同時(shí)覆蓋所述第一個(gè)彩色層，其中包括第一個(gè)彩色層和第二個(gè)彩色層的一個(gè)彩色層構(gòu)成所述反射彩色層和所述透射彩色層中較厚的一個(gè)，以及只包括所述第一個(gè)彩色層的彩色層構(gòu)成所述反射彩色層和所述透射彩色層中較薄的一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器及其制造該液晶顯示器的方法。在一種半透射液晶顯示器中，反射區(qū)域中液晶層的厚度可以通過控制有機(jī)反射絕緣薄膜的薄膜厚度和反射彩色層的薄膜厚度進(jìn)行調(diào)整。此外，透射區(qū)域中液晶層的厚度可以通過控制有機(jī)透射絕緣薄膜的薄膜厚度和透射彩色層的薄膜厚度來進(jìn)行調(diào)整。由于反射區(qū)域中液晶層的厚度和透射區(qū)域中液晶層的厚度都可以調(diào)整，反射區(qū)域的反射率和透射區(qū)域中的透射率都可以設(shè)置成最合適的值。
文檔編號(hào)G02F1/1333GK1421735SQ02151368
公開日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月20日
發(fā)明者坂本道昭, 助川統(tǒng), 池野英德 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社