專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在各像素內(nèi)同時設(shè)置反射區(qū)域與透過區(qū)域的半透過型液晶顯示裝置。
因此，透過型LCD采用透明電極做為各基板的電極，并于液晶顯示面板后方或側(cè)方配置光源，藉此構(gòu)造，即使在周圍昏暗的狀態(tài)下亦能夠利用液晶面板控制該光源的透過量，而達(dá)到明亮的顯示。但是，其具有為了要經(jīng)常開啟光源執(zhí)行顯示，而無法避免因光源所致的電力消耗，而且在白天屋外光線極強(qiáng)的環(huán)境下無法確保充分的對比等特性。
另一方面，反射型LCD采用太陽或室內(nèi)燈等外光做為光源，而通過形成于非觀察面?zhèn)鹊幕迳系姆瓷潆姌O將入射于液晶面板上的此等周圍光線予以反射。然后，通過將入射于液晶層而經(jīng)反射電極反射的光線從液晶面板的射出光量按各像素施行控制來進(jìn)行顯示。反射型LCD以此方式采用外光做為光源使用之故，在無外光的情況下即無法進(jìn)行顯示，但不同于透過型LCD，因無光源所致的耗電問題，故耗電極低，且當(dāng)屋外等周圍十分明亮?xí)r即可獲得足夠的對比。
圖8在各像素具備薄膜晶體管(TFTThin film Transistor)的現(xiàn)有主動矩陣型反射型LCD的每一像素平面構(gòu)造(第1基板側(cè))，圖9則顯示位于沿著該圖8的C-C線上的反射型LCD的概略剖面構(gòu)造。
反射型LCD以在相隔預(yù)定間隔而貼合的第1基板100與第2基板200之間封入液晶層300的方式構(gòu)成。第1及第2基板100及200采用玻璃基板或是塑料基板等，至少在本例中，配置于觀察面?zhèn)鹊牡?基板200采用透明基板。
第1電極100的液晶側(cè)面，按各像素分別形成薄膜晶體管(TFT，Thin film Transistor)110。例如該TFT110的至動層120的例如漏極區(qū)域上，連接有經(jīng)由形成于層間絕緣膜134的接觸孔而對各像素供給數(shù)據(jù)信號所需的數(shù)據(jù)線136，源極區(qū)域則經(jīng)由貫通層間絕緣膜134及平坦化絕緣膜138的方式所形成的接觸孔，而與按各像素形成個別圖案的第1電極(像素電極)150連接。
上述第1電極150使用具備反射機(jī)能的Al、Ag等構(gòu)成，該反射電極150上形成有用以控制液晶層300的初期配向的配向膜160。
與第1基板100呈相對配置的第2基板200的液晶側(cè)，為液晶顯示裝置時則形成有濾色片(R，G，B)210，而在濾色片210之上，則形成有使用銦錫氧化物(ITO，Indium Tin Oxide)等透明導(dǎo)電材料而作成的透明電極250做為第2電極。此外，該透明電極250上形成有與第1基板側(cè)相同的配向膜260。
反射型LCD具備有上述構(gòu)成，入射于液晶面板，經(jīng)反射電極150反射后，再由液晶面板射出的光量，可按各像素予以控制，以進(jìn)行所希望的顯示。
在此，不限于反射型LCD，其它LCD亦為防止殘留影像而以交流電壓驅(qū)動液晶。透過型LCD中，不論是第1基板上的第1電極或是第2基板的第2電極均必須是透明的，兩者均采用ITO做為電極材料。因此進(jìn)行液晶的交流驅(qū)動時，第1及第2電極可彼此在大致相同的條件下將正、負(fù)電壓施加于液晶上。發(fā)明所欲解決的課題但是，如上述圖9所示，在采用金屬材料所作成的反射電極做為第1電極150，而采用ITO等透明金屬氧化材料所作成的透明電極做為第2電極250的反射型LCD中，會因驅(qū)動條件，而產(chǎn)生顯示的閃爍，或液晶的殘留影像等問題。該問題在例如最近所報導(dǎo)的低于臨界閃爍頻率(CFF，Critical Flicker Frequency)驅(qū)動液晶時更為顯著。所謂低于CFF的驅(qū)動，其目的在于追求LCD的進(jìn)一步低耗電化，使液晶的驅(qū)動頻率(大約為分別形成在與第1及第2電極的相對區(qū)域的各像素中的液晶(液晶容量)的數(shù)據(jù)寫入頻率)低于例如以(美國)國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(National Television Standards Committee)NTSC規(guī)格等為基準(zhǔn)的60Hz，人類肉眼可感測到閃爍的CFF以下，例如40Hz至30Hz。但是若利用此種低于CFF的頻率驅(qū)動現(xiàn)有反射型液晶面板的各像素時，將使上述閃爍或液晶的殘留影像問題更形顯著，而導(dǎo)致顯示品質(zhì)大幅降低的問題。
關(guān)于圖8、圖9所示的反射型LCD的閃爍或液晶殘留影像的發(fā)生原因，根據(jù)申請人的研究結(jié)果得知，其原因之一是出自第1及第2電極對上述液晶層300的電氣性質(zhì)非對稱性。該非對稱性起因于使用在第2電極250的ITO等透明金屬氧化物的功函數(shù)(work function)約為4.7eV至5.2eV，而使用于第1電極150的Al等金屬的功函數(shù)約為4.2eV至4.3eV程度，而兩者的差距過大之故。功函數(shù)的相異，在將同一電壓施加于各電極時，實際上經(jīng)由配向膜160、260而感應(yīng)于液晶界面的電荷會產(chǎn)生差值。通過感應(yīng)于該種液晶配向膜界面中的電荷差值，使液晶層內(nèi)的雜質(zhì)離子等偏向一方的電極側(cè)，結(jié)果導(dǎo)致殘留的DC電壓蓄積于液晶層300。而液晶的驅(qū)動頻率愈低，該殘留DC對于液晶的影響則愈大，致使閃爍及液晶的殘留影像問題更形顯著，因此，低于CFF的驅(qū)動尤有其實質(zhì)的困難。
此外，過去所熟知的反射型LCD的構(gòu)造，如透過型LCD，一般將ITO使用于第1第2電極上，并在第1基板外側(cè)(與液晶相反側(cè))另外設(shè)置反射板。但是，在第1基板外側(cè)另外設(shè)置反射板時，會依透明的第1電極150與透明第1基板的厚度大小延長光路長，而產(chǎn)生因視差所致的顯示品質(zhì)的降低。因此在要求高顯示品質(zhì)的顯示用反射型LCD上，乃使用反射電極做為像素電極，而會如上述的在驅(qū)動頻率下降時，便會產(chǎn)生閃爍，因此無法通過降低驅(qū)動頻率來達(dá)到低耗電的目的。
最近，有關(guān)即使于屋外或暗處亦可清晰地觀看的顯示器方面，同時具備有反射機(jī)能與光透過機(jī)能的半透過型LCD已有人提案，并受到矚目。該種透過型LCD，為達(dá)成半透過型而使用與透過型LCD相同的ITO等透明電極，并為達(dá)成反射型而使用Al等反射特性良好的反射電極。即使是該種半透過型LCD，也與其它LCD一樣，必須力求降低耗電量，因此，今后，與上述反射型LCD的情況相同，必須達(dá)到在低于CFF的驅(qū)動下亦可獲得良好顯示品質(zhì)的目的。
現(xiàn)行的半透過型LCD，與透過型LCD同樣先積層透明電極，接著，再將反射電極積層于該透明電極上的部分區(qū)域。根據(jù)如此的積層順序，只須在透過型LCD的制程中，于透明電極形成后追加形成反射電極的制程，為主動矩陣型LCD時，開關(guān)元件與透明電極的連接，可在與透過型LCD相同的制程中完成，而形成于透明電極上的反射電極直接與透明電極進(jìn)行電性連接。因此，可通過與透過型LCD的情形大致相同的制程，使像素電極形成于各像素中，而該像素電極具備有可使透明電極與覆蓋透明電極的部份的反射電極得以電性方式形成一體的反射機(jī)能與透過機(jī)能。
但是，將電極配置成該種積層順序時，于第1基板側(cè)的反射區(qū)域中，反射電極被配置在液晶層側(cè)，而因其與第2基板側(cè)的透明第2電極間的功函數(shù)差值，會與上述反射型LCD相同地因液晶的交流驅(qū)動的非對稱性而引起的閃爍等問題。
尤其是，半透過LCD的一像素內(nèi)的液晶層側(cè)存在有形成上述反射電極的區(qū)域，及未形成的區(qū)域，因反射區(qū)域與透過區(qū)域中所發(fā)生的閃爍及液晶殘留影像等的產(chǎn)生方式不同，而可能使液晶產(chǎn)生局部殘留影像等不良情況更形顯著。此外，在切換反射模式與透過模式時，可能使顯示品質(zhì)產(chǎn)生激烈變化，而該種激烈變化、或是場所所致的顯示品質(zhì)的差異，將導(dǎo)致顯示裝置的品質(zhì)降低。
此外，因反射模式與透過模式在同一面板上執(zhí)行之故，當(dāng)反射區(qū)域與透過區(qū)域的光學(xué)特性不同時，必須考慮其差異性，雖未能達(dá)到最佳化，但仍須盡可能有效地進(jìn)行調(diào)整。
為解決上述課題，本發(fā)明的目的在提供一種液晶顯示裝置，使半透過型LCD具有可對液晶層施加驅(qū)動電壓的第1及第2電極的電氣特性，并具備無閃爍或視差影響，可提高顯示品質(zhì)且耗電力低的反射機(jī)能。
本發(fā)明是為了達(dá)成上述目的而創(chuàng)作，具備有以下特征。
一種液晶顯示裝置，在具備第1電極的第1基板、與具備第2電極的第2基板之間封入液晶層俾進(jìn)行各像素的顯示，所述第1基板具備有僅形成于部分的一像素區(qū)域內(nèi)而可將透過所述第2基板及所述第2電極而入射的光反射至所述液晶層的反射層，所述第1電極是采用透明導(dǎo)電材料，由該透明導(dǎo)電性材料所形成的第1電極，覆蓋一像素區(qū)域內(nèi)的透過區(qū)域，并在反射區(qū)域中直接覆蓋并積層于所述反射層上，所述第1電極側(cè)的液晶配向方位，與所述第2電極側(cè)的液晶配向方位的差值所形成的扭轉(zhuǎn)角設(shè)定為60°以上，在一像素區(qū)域內(nèi)，由所述反射區(qū)域中的所述第1電極與所述第2電極的距離所定出的間隔dr；與由所述透過區(qū)域中的所述第1電極與所述第2電極的距離所定出的間隔dt大致相等。
如上所述，在一像素區(qū)域內(nèi)形成有反射區(qū)域與透過區(qū)域的半透過型液晶顯示裝置，不論是形成有反射層的反射區(qū)域或是透過區(qū)域，均于第1基板側(cè)的液晶層側(cè)配置由透明導(dǎo)電材料所形成的第1電極，而僅在反射區(qū)域的該第1電極下層設(shè)置反射層。如此，由于反射區(qū)域與透過區(qū)域均形成在液晶層側(cè)配置透明導(dǎo)電材料所形成的第1電極，因此在使用于第1電極上的透明導(dǎo)電材料上，較容易采用與使用在第2電極的透明導(dǎo)電材料的功函數(shù)相似的材料。藉此，可利用第1電極與第2電極在對稱性良好的狀態(tài)下驅(qū)動液晶層。尤其在各像素的液晶層的驅(qū)動頻率低于60Hz時，也能夠防止閃爍等的產(chǎn)生而達(dá)到高品質(zhì)的顯示。
此外，如上所述，當(dāng)角度為大于60°的扭轉(zhuǎn)角時，用以獲得對應(yīng)液晶的扭轉(zhuǎn)角的最佳反射率或透過率的位于反射區(qū)域及透過區(qū)域的各晶胞間隔約為一致。因此扭轉(zhuǎn)角大于60°時，如上所述，可通過將間隔dr與dt設(shè)定為大致相等，而分別在反射區(qū)域、透過區(qū)域獲得最大的反射率，透過率。
本發(fā)明另一實施例的液晶顯示裝置，是在具備第1電極的第1基板與具備第2電極的第2基板之間封入液晶層而進(jìn)行各像素的顯示，所述第1基板上具備有僅形成于部分的一像素區(qū)域內(nèi)，且可將透過所述第2基板及所述第2電極入射的光線反射至所述液晶層的反射層，所述第1電極使用透明導(dǎo)電材料，由該透明導(dǎo)電性材料所形成的第1電極，覆蓋一像素區(qū)域內(nèi)的透過區(qū)域，并在反射區(qū)域中直接覆蓋并積層于所述反射層上，所述第1電極側(cè)的液晶配向方位，與所述第2電極側(cè)的液晶配向方位的差值所形成的扭轉(zhuǎn)角設(shè)定在80°以下，且形成于所述反射區(qū)域中的所述反射層下方形成有間隔調(diào)整層，由一像素區(qū)域內(nèi)的所述反射區(qū)域中的所述第1電極與所述第2電極之間的距離所定出的間隔dr，與所述透過區(qū)域中的所述第1電極與所述第2電極之間的距離所定出的間隔dt的差值，大于所述反射層的厚度。
如此，采用扭轉(zhuǎn)角小于80°的液晶層時，可通過用以獲得對應(yīng)液晶的扭轉(zhuǎn)角的最佳反射率或透過率的位于反射區(qū)域及透過區(qū)域的各晶胞間隔互異，并將間隔dr與dt的差值設(shè)定為至少大于反射層的厚度的適當(dāng)值，而分別在反射區(qū)域、透過區(qū)域獲得最大的反射率、透過率。
本發(fā)明的另一實施例，上述的液晶顯示裝置，通過將所述第1電極的所述透明導(dǎo)電性材料的功函數(shù)；與形成于所述第2基板的液晶層側(cè)的所述第2電極的透明導(dǎo)電性材料的功函數(shù)的差值設(shè)定在0.5eV以下，而通過第1電極與第2電極在良好的對稱性下驅(qū)動液晶。
本發(fā)明的另一實施例，上述的液晶顯示裝置，在所述第1基板上，按各像素形成開關(guān)元件，所述反射層與所述開關(guān)元件呈絕緣而形成于覆蓋所述開關(guān)元件的絕緣膜上，形成于覆蓋所述開關(guān)元件的所述絕緣膜上的接觸孔內(nèi)形成有連接用金屬層，所述開關(guān)元件與所述第1電極經(jīng)由該連接用金屬層而電性連接。
如此，在液晶側(cè)配置第1電極的構(gòu)成中，通過使連接用金屬層介于薄膜晶體管等的開關(guān)元件與第1電極之間，而在形成于第1電極下層之上述反射層的圖案時，可防止開關(guān)元件的電極或主動層劣化，以確實連接形成于反射層上的第1電極與開關(guān)元件。


圖1本發(fā)明實施例的主動矩陣型半透過型LCD的第1基板側(cè)的概略平面構(gòu)成圖；圖2位于圖1A-A線的第1基板側(cè)的概略剖面構(gòu)成圖；圖3位于圖1B-B線的半透過型LCD的概略剖面構(gòu)成圖；
圖4顯示透過區(qū)域反射區(qū)域中的透過率、反射率與液晶扭轉(zhuǎn)角的相關(guān)性的說明圖；圖5顯示透過區(qū)域反射區(qū)域中的最佳Δnd的液晶的扭轉(zhuǎn)角相關(guān)性的說明圖；圖6位于圖1A-A線的第1基板側(cè)但不同于圖2構(gòu)造例的概略剖面構(gòu)成圖；圖7位于圖1B-B線的半透過型LCD但不同于圖3構(gòu)造例的概略剖面構(gòu)成圖；圖8現(xiàn)有主動矩陣型反射LCD的第1基板側(cè)的部分平面構(gòu)造圖；圖9位于沿著圖8C-C線的現(xiàn)有反射型LCD的概略剖面構(gòu)造圖。圖中符號說明20主動層(p-Si層) 20c信道區(qū)域20s、20d 源極-漏極區(qū)域30柵極絕緣膜32柵極(柵極線) 34層間絕緣膜36漏極(數(shù)據(jù)線) 38、39平坦化絕緣膜40源極 42連接用金屬層44反射層 50、150第1電極60、160、260配向膜 100第1基板110薄膜晶體管TFT 200第2基板210濾光片 250第2電極300液晶層 dr、dt晶胞間隔圖1顯示使用半透過型的主動矩陣型LCD做為本實施例第1半透過型LCD時的第1基板側(cè)的部分平面構(gòu)成，圖2顯示位于沿著圖1的A-A線的1像素的TFT附近的概略剖面構(gòu)成，而圖3顯示位于沿著圖1B-B線的LCD全體的概略剖面構(gòu)成。主動矩陣型LCD在顯示區(qū)域內(nèi)以主動矩陣狀設(shè)置多數(shù)像素，并對應(yīng)各像素而設(shè)置TFT等開關(guān)元件。開關(guān)元件設(shè)于第1及第2基板的一方，在本例中，按各像素形成于第1基板100側(cè)，該開關(guān)元件上連接有以個別圖案形成的像素電極(第1電極)50。
第1及第2基板100、200使用玻璃等透明基板，在與第1基板100相對的第2基板200側(cè)，與以往相同，為彩色型時則形成濾色片210，并在該濾色片210上形成由透明導(dǎo)電材料所形成的第2電極250。第2電極250的透明導(dǎo)電材料，采用銦鋅氧化物(IZO，Indium Zinc Oxide)或ITO等。另外，為主動矩陣型LCD時，該第2電極250則形成對應(yīng)各像素的共通電極。此外，在該第2電極250上形成有由聚酰亞胺等所形成的配向膜260。
對于上述構(gòu)成的第2基板側(cè)，在本實施例中，采用具有對應(yīng)第1基板側(cè)的液晶層300的電性特性的電極構(gòu)造。具體而言，在第1基板100上的配向膜正下方，非積層反射金屬電極，而是積層與第2電極250具類似功函數(shù)的材料，亦即，IZO或ITO等，由與第2電極250相同的透明導(dǎo)電材料所形成的第1電極50則以大致覆蓋一像素區(qū)域全面的方式積層。此外，在本實施例中，為達(dá)成半透過性，而如圖標(biāo)地在一像素區(qū)域中形成將第2基板200側(cè)入射至液晶層300的光予以反射的反射區(qū)域；可使背光等光線由第1基板100側(cè)透過第2基板側(cè)的透過區(qū)域。其中，在反射區(qū)域中形成有反射層44直接覆蓋于上述第1電極50，以反射來自第2基板側(cè)的入射光。此外，在透過區(qū)域中，上述反射層44呈敞開狀態(tài)而不存在，在該區(qū)域中直接在后述的平坦化絕緣膜38上形成第1電極50。
第1電極50所使用的材料，與第2電極250相同，藉此，相同功函數(shù)的電極可隔著位于中間的配向膜60，260而配置于液晶層300上，因此，通過第1電極50與第2電極250可使液晶層300在對稱性極佳的狀態(tài)下進(jìn)行交流驅(qū)動。但是，第1電極50與第2電極250的功函數(shù)無須完全相同，兩者只須在液晶層300能夠以良好的對稱性進(jìn)行驅(qū)動的范圍內(nèi)即可。例如，只要將兩電極的功函數(shù)的差值設(shè)定在0.5eV以下，即使液晶的驅(qū)動頻率低于上述的CFF，也能夠防止閃爍或液晶的殘留影像，而呈現(xiàn)高品質(zhì)的顯示。
符合上述條件的第1電極50及第2電極250，例如可在第1電極50上使用IZO(功函數(shù)4.7eV至5.2eV)，而在第2電極250上使用ITO(功函數(shù)4.7eV至5.0eV)，或可兩者交換，在選擇材料時，可先考慮透過率、圖案精度等制程上的特性或制造成本等，再分別選擇使用于各電極的材料。
反射層44，使用Al、Ag或此等金屬的合金(在本實施例中為Al-Nd合金)等具優(yōu)良反射特性的材料，且至少使用于其表面?zhèn)?液晶層側(cè))。此外，反射層44可以是Al等金屬材料的單層，或設(shè)置Mo等高融點金屬層，以做為與平坦化絕緣膜38相接的基底層。由于形成此種基底層后，可提升反射層44與平坦化絕緣膜38的密接性，故有助于元件可靠性的提升。
如上所述，反射層44由Al等導(dǎo)電性材料所構(gòu)成，而積層于該反射層44上的第1電極50與反射層44呈電性絕緣。絕緣的理由，是采用IZO或ITO等做為第1電極50的材料時，此等材料可利用濺鍍法成膜(film-forming)。換言之，由Al等所形成的反射層44通過暴露于濺鍍的環(huán)境中，使表面產(chǎn)生氧化反應(yīng)，而由自然氧化膜所包覆。因此，在本實施例中，該反射層44不似以往的反射型LCD做為驅(qū)動液晶的第1電極利用，而是以形成于反射層44上的透明導(dǎo)電層做為第1電極50使用而對液晶層300施加對應(yīng)顯示內(nèi)容的電壓。
其次，說明本實施例所設(shè)定的液晶的扭轉(zhuǎn)角、與反射區(qū)域中的第2電極250與第1電極50之間的距離[晶胞間隔]dr、透過區(qū)域中的第2電極250與第1電極50之間的距離[晶胞間隔]dt的關(guān)系。在本實施例中，液晶的扭轉(zhuǎn)角，相當(dāng)于第1基板100側(cè)位于由配向膜60所控制的液晶的初期配向在基板面內(nèi)的方位(擦磨角rubbing augle)，及第2基板200側(cè)位于由配向膜260所控制的液晶的初期配向在基板面內(nèi)的方位(擦磨角)的差值。
在圖2及圖3所示的LCD的構(gòu)成上，液晶的扭轉(zhuǎn)角設(shè)定為大于60°，例如為63°，而最好設(shè)定為大于70°。反射區(qū)域中的晶胞間隔dr，與透過區(qū)域中的晶胞間隔dt，如圖3所示，設(shè)定為大致相等。此外，實際上，由于在透過區(qū)域中反射層44呈敞開狀，且透明的第1電極50同時形成于透過區(qū)域與反射區(qū)域兩方，因此晶胞間隔dr與dt的所謂大致相等，是指包含有反射層44的膜厚的差值的情形。
圖4及圖5，是表示申請人針對對應(yīng)液晶的扭轉(zhuǎn)角的半透過型LCD在反射區(qū)域及透過區(qū)域中的特性進(jìn)行評估的結(jié)果圖。圖4，顯示將相同電壓施加于液晶時，反射區(qū)域的反射率以及透過區(qū)域的透過率的扭轉(zhuǎn)角相關(guān)性。由圖4可知，首先，反射區(qū)域中的反射率，幾乎不具有扭轉(zhuǎn)角相關(guān)性，不論位于何種角度均可獲得充分的反射率。反之，透過區(qū)域中的透過率，則隨著扭轉(zhuǎn)角變大而逐漸降低。因此，由圖4所得結(jié)果可了解到扭轉(zhuǎn)角愈小，除反射率外可同時獲得充分的透過率，而加大扭轉(zhuǎn)角時，則必須考慮在透過區(qū)域的透過率設(shè)定不得低于容許值。
圖5顯示可達(dá)成最佳反射率、透過率的Δnd(以下稱為最佳Δnd)的扭轉(zhuǎn)角相關(guān)性。但是，Δn指液晶的折射率各向異性，d則代表晶胞間隔[第1電極與第2電極的距離]。由圖5可知，扭轉(zhuǎn)角在60°左右，或更理想的70°以上時，反射區(qū)域的最佳Δnd與透過區(qū)域的最佳Δnd呈大致一致。另一方面，透過區(qū)域的最佳Δnd變化雖少，但是當(dāng)扭轉(zhuǎn)角小于70°時，將使反射區(qū)域的最佳Δnd變小。間隔d的值等并不限于由圖5例所求出的值，但是由上述圖5的結(jié)果得知，當(dāng)扭轉(zhuǎn)角大于60°程度，或是大于理想的70°時，因透過區(qū)域的晶胞間隔dt與反射區(qū)域中的晶胞間隔dr的最佳Δnd大致相等，因此，如圖2及圖3所示，可通過將晶胞間隔dt、dr設(shè)定為與該最佳Δnd對應(yīng)的大致相同晶胞間隔，而獲得最大的反射率、透過率。
另一方面，當(dāng)扭轉(zhuǎn)角小于80°，具體而言，當(dāng)其小于70°時，根據(jù)圖5顯示，透過區(qū)域的最佳Δnd，由0.26變化為0.275左右，而反射區(qū)域的最佳Δnd，當(dāng)扭轉(zhuǎn)角為70°時約為0.255的值，而當(dāng)扭轉(zhuǎn)角為0°時則降低為0.14。
在此例中，由于半透過型之故，液晶(亦即Δn的值)，無論在反射區(qū)域或透過區(qū)域中均相同，因此當(dāng)扭轉(zhuǎn)角小于70°時，必須決定第1電極50與第2電極250之間的間隔，使對應(yīng)各個最佳Δnd的不同晶胞間隔dr、dt得以產(chǎn)生于反射區(qū)域與透過區(qū)域之中。若能將各間隔設(shè)定為最佳值，便可獲得最大反射率、透過率。至少，必須將反射區(qū)域的間隔dr設(shè)定成小于透過區(qū)域的間隔dt。舉例而言，圖5所使用的液晶的Δn為0.072時，在扭轉(zhuǎn)角為0°的情況下，透過區(qū)域的最佳間隔[dt]為3.37μm，而反射區(qū)域的最佳間隔[dr]為1.94μm。簡單而言，當(dāng)扭轉(zhuǎn)角為0°時，只須將反射區(qū)域的間隔dr設(shè)定在約為透過區(qū)域的間隔dt的1/2即可。此外，由上述圖4所示結(jié)果得知，扭轉(zhuǎn)角較小時，可提高顯示角度相關(guān)性的透過區(qū)域中的透過率，因此可通過縮小扭轉(zhuǎn)角度，并在反射區(qū)域與透過區(qū)域中分別將晶胞間隔設(shè)計成不同值，而獲得更高的透過率、反射率。
圖6及圖7顯示，在扭轉(zhuǎn)角小于80°的情況下，于反射區(qū)域與透過區(qū)域中將各晶胞間隔設(shè)定成最佳值時的情況，亦即多間隔構(gòu)造。圖6位于上述圖1A-A線的第1基板側(cè)的概略剖面構(gòu)造，圖7是位于圖1B-B線的LCD概略剖面構(gòu)造。圖6及圖7是與上述的圖2及圖3相對應(yīng)，其相異點在于采用多間隔構(gòu)造，而在反射區(qū)域與透過區(qū)域中分別具有不同的間隔。
如上所述，當(dāng)扭轉(zhuǎn)角小于80°時，所要求的構(gòu)造必須是反射區(qū)域中的間隔dr＜透過區(qū)域中的間隔dt，此可通過在反射層44的下層形成所希望的厚度的間隔調(diào)整層而達(dá)成。在圖6及圖7所示例中，是利用平坦化絕緣膜38做為該間隔調(diào)整層，并根據(jù)所要求的dr、dt將該平坦化絕緣膜38的厚度在反射區(qū)域中加厚，而在透過區(qū)域中減薄。例如，事先依照所需的足夠厚度在反射區(qū)域中形成該平坦化絕緣層38后，再于透過區(qū)域選擇性地蝕刻平坦化絕緣膜38以減薄其厚度。當(dāng)然，亦可僅在反射區(qū)域中，于平坦化絕緣層38的外，另于該絕緣層38與反射層44之間形成專用的間隔調(diào)整層。
接下來，參照圖1至圖3以及圖6、圖7，說明本實施例的半透過型主動矩陣LCD中，用以使第1電極50與所對應(yīng)的TFT110確實連接的構(gòu)造，以及達(dá)成該構(gòu)造的制造方法。此外，不論是采用圖6、圖7所示的多間隔構(gòu)造，或是采用圖2及圖3的單一間隔構(gòu)造，TFT110與所對應(yīng)的第1電極50，可通過與下列大致相同的步驟形成。
在本實施例中，TFT110采用頂端柵極型，而主動層20則是使用通過激光退火處理非晶質(zhì)硅而多晶化的多晶硅(p-Si)。當(dāng)然，TFT110并不限定于頂端柵極型p-Si，其亦可是底部柵極型，或于主動層上采用a-Si。摻雜于TFT110的主動層20的源極、漏極區(qū)域20s、20d中的雜質(zhì)，可以是n導(dǎo)電型、或p導(dǎo)電型的任一種，在本實施例中，則是摻雜n導(dǎo)電型雜質(zhì)，并采用n-ch型的TFT110。
TFT110的主動層20由柵極絕緣膜30所覆蓋，而在柵極絕緣膜30上則形成有由Cr等所形成兼用柵極線的柵極32。此外，在形成該柵極32后，以該柵極為屏蔽而于主動層20上形成摻雜有上述雜質(zhì)的源極-漏極區(qū)域20s、20d，以及未摻雜雜質(zhì)的信道區(qū)域20c。接著，覆蓋該TFT110全體以形成層間絕緣膜34，于該層間絕緣膜34上形成接觸孔后，形成電極材料，并分別經(jīng)由該接觸孔，使源極40與上述p-Si主動層20的源極區(qū)域20s連接，并使漏極36與漏極區(qū)域20d連接。此外，在本實施例中，漏極36兼用對應(yīng)各TFT110顯示內(nèi)容而供給數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線。另一方面，源極40如后述地與像素電極的第1電極50連接。
在形成源極40及漏極36后，將基板全面予以覆蓋以形成由丙烯樹脂等樹脂材料所形成的平坦化絕緣膜38。在此，若是采用圖6及圖7所示的多間隔構(gòu)造時，則在反射區(qū)域中使平坦化絕緣膜38形成至所需要的厚度后，于透過區(qū)域中通過蝕刻減薄其厚度，或是，以透過區(qū)域為基準(zhǔn)，先于基板全面形成使基板上面平坦化時所需的厚度的平坦化絕緣膜38，接著，于反射區(qū)域中選擇性地形成必要厚度的間隔調(diào)整層。此時的間隔調(diào)整層的形成，與平坦化絕緣膜38相同，只要采用可使上面平坦的材料，便可維持形成于上層反射層44的反射面的平坦性，但并不限定為此，亦可使用其它絕緣材料。
如上所述，在形成平坦化絕緣層38(包含間隔調(diào)整層)后，于源極40的形成區(qū)域中形成接觸孔，并于該接觸孔中形成連接用金屬層42，以連接源極40與該金屬層42。使用Al等做為源極40時，通過采用Mo等金屬材料做為金屬層42，可使與源極40的連接形成良好的歐姆接觸。此外，亦可省略源極40。此時，金屬層42與TFT110的硅晶主動層20連接，而Mo等金屬則可與該種半導(dǎo)體材料間確立歐姆接觸。
于連接用金屬層42的積層、圖案化后，先通過蒸鍍或濺鍍法使反射層用的Al-Nd合金、或Al等具有優(yōu)良反射特性的反射材料層積層于基板全面。所積層的該反射材料層以蝕刻除去，使之不會妨礙到金屬層42與其后形成的第1電極50之間的接觸，同時亦不殘留于TFT110的源極區(qū)域附近(金屬層42的形成區(qū)域)以及透過區(qū)域中，例如圖1所示圖案的反射層44形成于各像素的反射區(qū)域。此外，為了防止TFT110(尤其是信道區(qū)域)受到光的照射而產(chǎn)生泄漏電流，并盡可能地擴(kuò)大可反射的區(qū)域(亦即顯示區(qū)域)，在本實施例中，反射層44如圖1所示地，積極地形成于TFT110的信道上方區(qū)域。
在圖案化該種反射層44時，由上述Mo等所形成的金屬層42，具備有相當(dāng)?shù)暮穸?例如0.2μm)，而且對蝕刻液亦具有相當(dāng)?shù)哪臀g性。因此即使在蝕刻去除金屬層42上的反射層44后，該金屬層42也可在不被完全去除的情況下殘留于接觸孔內(nèi)。此外，在許多情況下，由于源極40等是由與反射層44相同的材料(Al等)所構(gòu)成，因此在上述金屬層42不存在的情況下，源極40會被反射層44的蝕刻液所侵蝕而產(chǎn)生斷線等情事。但通過設(shè)置如本實施例的金屬層42，便可承受反射層44的圖案化蝕刻，并維持與源極40之間的良好電性連接。
在反射層44的圖案化后，通過濺鍍法使透明導(dǎo)電層積層以覆蓋包含反射層44的基板全面。在此，如上所述，由Al等所形成的反射層44表面，此時雖由具絕緣性的自然氧化膜所覆蓋，但是Mo等高熔點金屬即使暴露于濺鍍環(huán)境下，其表面亦不會產(chǎn)生氧化。因此，露出于接觸區(qū)域的金屬層42，與積層于該金屬層42上的第1電極用透明導(dǎo)電層之間，可進(jìn)行歐姆接觸。透明導(dǎo)電層于成膜后，如圖1所示，是按各像素獨立，并在一像素區(qū)域中圖案化而形成反射區(qū)域與透過區(qū)域的共通形狀，藉此而獲得像素電極(第1電極)50。此外，在第1電極50圖案形成于各像素區(qū)域后，形成由聚酰亞胺等所構(gòu)成以覆蓋基板全面的配向膜60，而完成第1基板側(cè)。的后，以一定的間隔隔離已形成配向膜260的第2基板側(cè)及該第1基板100，并使基板周邊部分貼合，最后再于基板間封入液晶而完成液晶顯示裝置。
在此，用以連接TFT110與第1電極50的連接用金屬層42，即使在源極40通過Mo等高熔點金屬層而夾設(shè)有Al層的多層構(gòu)造下，亦能夠與該多層構(gòu)造的源極40維持良好的連接。源極40的該種多層構(gòu)造，構(gòu)成自主動層20側(cè)起依序積層Mo層/Al層/Mo層的構(gòu)造，通過在p-Si所形成的主動層20側(cè)形成Mo層，可避免Si原子在Al層中移動而使主動層產(chǎn)生缺陷，此外通過在最上層形成Mo，即使經(jīng)過接觸孔的形成、金屬層42的形成、蝕刻步驟，也能夠維持與金屬層42之間的良好電性連接。此外，在本實施例中，連接用金屬層42，采用與多層構(gòu)造的源極40的最上層相同的Mo等材料，因此，可與該種源極40形成極為良好的接觸。
此外，上述接觸用金屬層42，亦可具備如同上述源極40般的多層構(gòu)造。該種多層構(gòu)造，可采用例如自下層起依序為Mo等高熔點金屬層/Al等導(dǎo)電層/Mo等高熔點金屬層的3層構(gòu)造、或是Al等導(dǎo)電層/Mo等高熔點金屬層的2層構(gòu)造。采用該種多層金屬層42時，配置于下方的源極40，可以是上述的多層構(gòu)造，亦可以是Al等單層構(gòu)造。此外，亦可使該連接用金屬層42直接與主動層20接觸，于該情況下，亦可采用與上述相同的3層或2層構(gòu)造作為金屬層420金屬層42無論在任何情況，皆必須可承受反射層44的蝕刻，且在形成第1電極50時，可在表面不形成絕緣膜的狀態(tài)下維持穩(wěn)定的電性連接特性，至少，在與第1電極50相接的表面?zhèn)茸詈眯纬捎懈呷埸c金屬層。
發(fā)明的效果如以上所說明，根據(jù)本發(fā)明，即使半透過型LCD必須選擇性地于一方基板側(cè)的反射區(qū)域上形成反射層，也能夠?qū)⒕哂型忍匦缘牡?電極與第2電極配置在液晶層的同等位置，因此可以良好的對稱性交流驅(qū)動液晶。因此，即使將液晶的驅(qū)動頻率設(shè)定在例如低于CFF時，也能夠避免閃爍及殘留影像的發(fā)生，而提供具高品質(zhì)顯示機(jī)能的半透過性LCD。此外，可通過對應(yīng)液晶層的扭轉(zhuǎn)角而調(diào)整反射區(qū)域及透過區(qū)域的晶胞間隔，而在反射區(qū)域及透過區(qū)域中達(dá)到最佳的反射率、透過率。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，是在具備第1電極的第1基板、與具備第2電極的第2基板之間封入液晶層，而進(jìn)行各像素的顯示，其特征在于所述第1基板具備有反射層，其僅形成于部分的一像素區(qū)域內(nèi)，可將透過所述第2基板及所述第2電極而入射的光線反射至所述液晶層，所述第1電極使用透明導(dǎo)電材料，由該透明導(dǎo)電性材料所形成的第1電極，覆蓋1像素區(qū)域內(nèi)的透過區(qū)域，并在反射區(qū)域中直接覆蓋并積層于所述反射層上，所述第1電極側(cè)的液晶配向方位，與所述第2電極側(cè)的液晶配向方位的差值所形成的扭轉(zhuǎn)角設(shè)定為60°以上，在一像素區(qū)域內(nèi)，由所述反射區(qū)域中的所述第1電極與所述第2電極的距離所定出的間隔dr；與所述透過區(qū)域中的所述第1電極與所述第2電極的距離所定出之間隔dt大致相等。
2.一種液晶顯示裝置，在具備第1電極的第1基板、與具備第2電極的第2基板之間封入液晶層，而進(jìn)行各像素的顯示，其特征在于所述第1基板具備有反射層，其僅形成于部分的一像素區(qū)域內(nèi)，可將透過所述第2基板及所述第2電極而入射的光線反射至所述液晶層，所述第1電極使用透明導(dǎo)電材料，由該透明導(dǎo)電性材料所形成的第1電極，覆蓋一像素區(qū)域內(nèi)的透過區(qū)域，并在反射區(qū)域中直接覆蓋并積層于所述反射層上，所述第1電極側(cè)的液晶配向方位；與所述第2電極側(cè)的液晶配向方位的差值所形成的扭轉(zhuǎn)角設(shè)定在80°以下，形成于所述反射區(qū)域中的所述反射層下方形成有間隔調(diào)整層，由一像素區(qū)域內(nèi)的所述反射區(qū)域中的所述第1電極與所述第2電極之間的距離所定出的dr間隔；與所述透過區(qū)域中的所述第1電極與所述第2電極之間的距離所定出的間隔dt二者的差值，大于所述反射層的厚度。
3.如權(quán)利要求1或2的液晶顯示裝置，其特征在于，所述第1電極的所述透明導(dǎo)電性材料的功函數(shù)；與形成于所述第2基板的液晶層側(cè)的所述第2電極的透明導(dǎo)電性材料的功函數(shù)的差值，低于0.5eV。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于，在所述第1基板上，是按各像素形成開關(guān)元件；所述反射層與所述開關(guān)元件呈絕緣而配置于覆蓋所述開關(guān)元件的絕緣膜上，形成于覆蓋所述開關(guān)元件的所述絕緣膜上的接觸孔內(nèi)形成有連接用金屬層，所述開關(guān)元件與所述第1電極經(jīng)由該連接用金屬層電性連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置，其目的在達(dá)成半透過型LCD的高品質(zhì)化。系第1基板100上形成按各像素而設(shè)置的TFT110；以及反射層44。該反射層與TFT110絕緣，并使自第2基板側(cè)穿透透明的第2電極而入射的光線反射至覆蓋TFT110的絕緣膜上的一像素區(qū)域的反射區(qū)域。由具有與第2電極相同功函數(shù)的透明導(dǎo)電材料所形成的第1電極50直接覆蓋反射層44，并形成于包含透過區(qū)域的一像素區(qū)域內(nèi)，并經(jīng)由連接用金屬層42而與TFT110連接。由于具備有第1、第2電極的特性，故可在對稱性良好的狀態(tài)下交流驅(qū)動液晶。通過于反射區(qū)域及透過區(qū)域中配合液晶扭轉(zhuǎn)角而設(shè)定最佳晶胞間隔dr、dt，即可在任一區(qū)域中達(dá)到最佳的反射率、透過率。
文檔編號G02F1/1362GK1431548SQ0216003
公開日2003年7月23日 申請日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者井上和弘, 小間德夫, 小川真司, 山下徹, 小田信彥, 石田聰, 山田努 申請人:三洋電機(jī)株式會社