專利名稱：具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置與其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于反射式液晶顯示(reflective LCD)裝置與其制造方法，且特別是有關(guān)于一種增加反射電極(reflective electrode)的反射率(reflectivity)的液晶顯示裝置與其制造方法。
背景技術(shù)：
反射式液晶顯示器(reflective liquid crystal display，RLCD)具有低耗電、輕、薄等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以在戶外使用，因此目前反射式液晶顯示器應(yīng)用在一些便攜式的用品上，例如掌上型計(jì)算機(jī)(palm computer)、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字相機(jī)(digital camera)等等。反射式液晶顯示器為在顯示器的下基板上制作或貼上反射層，并以外界環(huán)境光的照明做為光源，因此省去了提供平面光源的背光模塊(backlight module)，如此不僅使整個液晶顯示器的制作成本降低，更重要的是電源的消耗功率也跟著大幅降低。
在反射式液晶顯示器中，當(dāng)作畫素電極(pixel electrode)的金屬反射電極通常是由接觸窗(contact window)電性連接例如是薄膜晶體管(TFT)的畫素驅(qū)動組件，然后經(jīng)由金屬反射電極產(chǎn)生一電場于液晶層中，而使得液晶層中的液晶分子產(chǎn)生轉(zhuǎn)向。然而，由于金屬反射電極直接接觸到液晶的話，會使得金屬反射電極表面被腐蝕，所以已知方法形成一介電層于金屬反射電極上。
圖1為顯示美國專利第5926240號的反射式液晶顯示裝置的剖面示意圖，該專利提供一種具有一層氮化硅介電膜(a silicon nitride dielectric film)于金屬反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置。
請參閱圖1，美國專利第5926240號所揭示的反射式液晶顯示裝置，包括一下基底1，其上具有一主動組件數(shù)組18；
一上基底11，其內(nèi)側(cè)表面上具有一透明電極10；以及一液晶層9，夾于下基底1與上基底11之間；其中，該主動組件數(shù)組18包含有當(dāng)作是畫素電極的復(fù)數(shù)個金屬反射電極7，以及覆蓋在金屬反射電極7上的單層介電膜8(即80nm～170nm氮化硅膜)用以隔離金屬反射電極7與液晶層9。
因此，根據(jù)上述的反射式液晶顯示裝置中的單層介電膜8可以防止液晶腐蝕金屬反射電極7，而提升金屬反射電極7的反射率以及防止液晶的劣化。也就是說，美國專利第5926240號為利用單層介電膜8來避免因?yàn)楣饣罨娏?photo-activated current)所造成的電容損失，以及防止液晶腐蝕金屬反射電極7，而提升金屬反射電極7的反射率。
然而，單單地利用單層(single layer)介電膜8來提升反射式液晶顯示器的反射率是有限的，因此無法有效地提升反射式液晶顯示器的性能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明之一目的，在于提供一種反射式液晶顯示裝置與其制造方法。
本發(fā)明的另一目的，在于提供一種具有多層介電層(multiple dielectriclayers)于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置與其制造方法，用以提升反射電極的反射率。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置。一第一基底，具有一畫素驅(qū)動組件數(shù)組。一反射電極，電性連接該畫素驅(qū)動組件數(shù)組。一第二基底，對向于該第一基底，該第二基底具有一共通電極。一液晶層，夾于該第一基底與該第二基底之間。一第一介電層，形成于該反射電極上，該第一介電層具有一第一折射指數(shù)(refractive index)與一第一光學(xué)厚度(optical thickness)。一第二介電層，形成于該第一介電層與該液晶層之間，該第二介電層具有一第二折射指數(shù)與一第二光學(xué)厚度。其中，該第二折射指數(shù)大于該第一折射指數(shù)，以及該第二光學(xué)厚度大于該第一光學(xué)厚度。
更者，至少一第三介電層，形成于該第二介電層與該液晶層之間，該第三介電層具有一第三折射指數(shù)與一第三光學(xué)厚度。其中，該第三折射指數(shù)小于該第二折射指數(shù)，以及該第三光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
再更者，至少一第四介電層，形成于該第三介電層與該液晶層之間，該第四介電層具有一第四折射指數(shù)與一第四光學(xué)厚度。其中，該第四折射指數(shù)大于該第三折射指數(shù)，以及該第四光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明亦提供一種具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法。形成一畫素驅(qū)動組件數(shù)組于一第一基底上。形成一反射電極而電性連接該畫素驅(qū)動組件數(shù)組。形成一共通電極于一第二基底的內(nèi)側(cè)表面上，其中該第二基底系對向于該第一基底。形成一液晶層而夾于該第一基底與該第二基底之間。形成一第一介電層于該反射電極上，該第一介電層具有一第一折射指數(shù)(refractive index)與一第一光學(xué)厚度(opticalthickness)。形成一第二介電層于該第一介電層與該液晶層之間，該第二介電層具有一第二折射指數(shù)與一第二光學(xué)厚度。其中，該第二折射指數(shù)大于該第一折射指數(shù)，以及該第二光學(xué)厚度大于該第一光學(xué)厚度。
更者，形成至少一第三介電層于該第二介電層與該液晶層之間，該第三介電層具有一第三折射指數(shù)與一第三光學(xué)厚度。其中，該第三折射指數(shù)小于該第二折射指數(shù)，以及該第三光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
再更者，形成至少一第四介電層于該第三介電層與該液晶層之間，該第四介電層具有一第四折射指數(shù)與一第四光學(xué)厚度。其中，該第四折射指數(shù)大于該第三折射指數(shù)，以及該第四光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
如此，經(jīng)由比較習(xí)知技術(shù)與本發(fā)明，本發(fā)明利用形成多層介電層于反射電極與液晶層之間，不僅可以防止液晶腐蝕金屬反射電極，而且能有效地增加反射電極的反射率。


圖1顯示習(xí)知反射式液晶顯示裝置的剖面示意圖；圖2顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的反射式液晶顯示裝置的剖面示意圖；圖3顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的反射式液晶顯示裝置的剖面示意圖。
圖號說明1 下基底 7 金屬反射電極8 介電膜(氮化硅膜) 9 液晶層18主動組件數(shù)組 10透明電極11上基底 50、51本發(fā)明的反射式液晶顯示裝置52第一基底 54絕緣層60閘極 62閘極絕緣層64第一摻雜區(qū) 66第二摻雜區(qū)68通道區(qū) 72鈍化層74第一導(dǎo)線 76第二導(dǎo)線78平坦層 80反射電極82第一介電層 84第二介電層86液晶層 92第三介電層94第四介電層 95介電層(第三介電層+第四介電層)100 第二基底 110 共通電極具體實(shí)施方式
實(shí)施例1請參閱圖2，用以說明本發(fā)明實(shí)施例1的反射式液晶顯示裝置50及其制造方法。
首先，請參閱圖2，提供例如是玻璃基底的一第一基底52，然后形成例如是薄膜晶體管數(shù)組(TFTs array)的一畫素驅(qū)動組件數(shù)組于該第一基底52上。
上述薄膜晶體管(TFT)組件的制程舉例說明如下。首先，形成一絕緣層54于該第一基底52上，然后形成一半導(dǎo)體島于該絕緣層54上，該半導(dǎo)體島包含有一第一摻雜區(qū)64(第一源/汲極區(qū))、一第二摻雜區(qū)66(第二源/汲極區(qū))與一通道區(qū)68。之后，形成一閘極絕緣層62于該半導(dǎo)體島上，然后形成一閘極60于部分該半導(dǎo)體島上。如此，即形成了TFT組件。接著，形成一鈍化層(passivationlayer)72覆蓋該TFT組件。
仍請參閱圖2，形成第一導(dǎo)線74(亦可稱為第一電極)與第二導(dǎo)線76(亦可稱為第二電極)而分別電性連接第一摻雜區(qū)64與第二摻雜區(qū)66。然后，形成一平坦層(planarization layer)78于該等導(dǎo)線74、76與鈍化層72上。
接著，形成一反射電極80于部分平坦層78上，并且由第二導(dǎo)線76而電性連接該TFT組件的第二摻雜區(qū)66。其中該反射電極80用以當(dāng)作是畫素電極，其材質(zhì)例如是鋁(Al)層、銀(Ag)層或鋁/釹(Al/Nd)。
其次，形成一第一介電層82于該反射電極80上，該第一介電層82具有一第一折射指數(shù)(refractive index)與一第一光學(xué)厚度(optical thickness)。接著，形成一第二介電層84于該第一介電層82上，該第二介電層84具有一第二折射指數(shù)與一第二光學(xué)厚度。其中要特別注意的是，該第二折射指數(shù)大于該第一折射指數(shù)，以及該第二光學(xué)厚度大于該第一光學(xué)厚度。經(jīng)由該等介電層82、84，能夠增加反射電極80的反射率。
仍請參閱圖2，形成一共通電極(common electrode)110于一第二基底100的內(nèi)側(cè)表面上，其中該第二基底100對向于該第一基底52。其中，該第二基底100例如是一玻璃基底，而該共通電極110例如是銦錫氧化物(ITO)層或銦鋅氧化物(IZO)層。
其次，將液晶材料灌入于第一基底52與第二基底100之間，而形成一液晶層86夾于第一基底52與該第二基底100之間。
這里要特別來說明本發(fā)明特征的原理，即說明形成于反射電極80與液晶層86之間的該第一介電層82與該第二介電層84可以增進(jìn)反射電極80的反射率的原理。根據(jù)由Macmillian Publishing Company出版的“Thin-Film OpticalFilters”by H.A.Macleod，2ndedition所提出的導(dǎo)納位置原理(the principleof admittance loci)，一材料的典型的光導(dǎo)納值y由下述方程式1表示方程式1y＝n-ik其中，n表示該材料的折射指數(shù)(refractive index)，k表示消光系數(shù)(extinction coefficient)，i表示虛數(shù)(imaginary number)。對金屬材料而言，k值通常大于n值；舉例來說，鋁(Al)的典型的光導(dǎo)納值y＝0.82-5.99i。對介電材料而言，k值極小于n值；舉例來說，玻璃(Glass)的典型的光導(dǎo)納值y＝1.52-10-7i，因此，對于介電材料而言，y值幾乎等于n值。還有，例如根據(jù)導(dǎo)納追蹤方法(Admittance Tracking Method)，若要提升金屬的反射率的話，可以由涂覆許多層介電材料來達(dá)成。
至于為了要增進(jìn)金屬反射率，而形成于金屬上的第一介電層的厚度的考量，如方程式2所示方程式2δ＝(2π/λ)ndcosθ其中，δ表示第一介電層的光學(xué)膜厚(optical film thickness)，λ表示被第一介電層反射的光的中心波長(center wavelength)，n表示第一介電層材料的折射系數(shù)，d表示第一介電層的物理膜厚(physical film thickness)，θ表示入射角度。
當(dāng)為了要更增進(jìn)金屬反射率而形成于第一介電層上的第二介電層的厚度的考量，如方程式3所示方程式3nd＝λ/4其中，n表示第二介電層材料的折射系數(shù)，d表示第二介電層的物理膜厚(physical film thickness)，λ表示被第二介電層反射的光的中心波長(centerwavelength)。
請參閱圖2，本發(fā)明中的該第一介電層82位于該反射電極80上，該第二介電層84位于該第一介電層82與液晶層86之間，而第二介電層84的第二折射指數(shù)必須大于第一介電層82的第一折射指數(shù)。舉例來說，需要較小折射指數(shù)材料的第一介電層82可以使用SiOx(SiO2)、BaF2、NaF、MgF2、AlF3、CaF2、SrF2等等材料。需要較大折射指數(shù)材料的第二介電層84可以使用SixNy(Si3N4)、TiO2、TaO2、Ta2O5、CeO2、Al2O3、MgO、HfO2、ZrO2、Sb2O3或CeF3等等材料。
另外，第二介電層84的第二光學(xué)膜厚必須大于第一介電層82的第一光學(xué)膜厚。至于定義上述第一、二光學(xué)膜厚(δ)的考量，則因?yàn)榉瓷涫交虬敕瓷浒氪┩甘絃CD通常使用自然光當(dāng)作光源，所以可假定λ約是6000埃，θ約是0°。除此之外，為了便于重復(fù)計(jì)算光學(xué)膜厚(δ)，物理膜厚(d)可假定是一小值。在第一實(shí)施例中，第一介電層82最好是約500埃的光學(xué)膜厚，而第二介電層84最好是約750埃的光學(xué)膜厚。
請參閱圖3，可更形成一第三介電層92于該第二介電層84上，該第三介電層92具有一第三折射指數(shù)與一第三光學(xué)厚度，其中該第三折射指數(shù)小于該第二折射指數(shù)，以及該第三光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度(約750埃)。亦即，該第三介電層92的材質(zhì)例如是SiOx(SiO2)、BaF2、NaF、MgF2、AlF3、CaF2、SrF2等等材料。
仍參閱圖3，可更形成一第四介電層94于該第三介電層92與該液晶層86之間，該第四介電層94具有一第四折射指數(shù)與一第四光學(xué)厚度，其中該第四折射指數(shù)大于該第三折射指數(shù)，以及該第四光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度(約750埃)。亦即，該第四介電層94例如是SixNy(Si3N4)、TiO2、TaO2、Ta2O5、CeO2、Al2O3、MgO、HfO2、ZrO2、Sb2O3或CeF3等等材料。
在此，發(fā)明者等將一層第三介電層92與一層第四介電層94合起來當(dāng)作是一介電層95。理論上來說，越多層介電層95越能增加金屬反射電極80的反射率，例如堆棧30層的介電層95于第二介電層84與液晶層86之間。
至于圖3的液晶顯示裝置51的其它組成，皆和圖2的液晶顯示裝置50相同，在此則不再贅述。
由上述實(shí)施例可知本發(fā)明的特征在于形成一第一介電層于反射電極上，該第一介電層具有一第一折射指數(shù)與一第一光學(xué)厚度。形成一第二介電層于第一介電層與液晶層之間，該第二介電層具有一第二折射指數(shù)與一第二光學(xué)厚度。其中第二折射指數(shù)大于第一折射指數(shù)，以及第二光學(xué)厚度大于第一光學(xué)厚度。
更者，形成一第三介電層于該第二介電層與該液晶層之間，該第三介電層具有一第三折射指數(shù)與一第三光學(xué)厚度。其中，該第三折射指數(shù)小于該第二折射指數(shù)，以及該第三光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
再更者，形成一第四介電層于該第三介電層與該液晶層之間，該第四介電層具有一第四折射指數(shù)與一第四光學(xué)厚度。其中，該第四折射指數(shù)大于該第三折射指數(shù)，以及該第四光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
如此，經(jīng)由比較習(xí)知技術(shù)與本發(fā)明，本發(fā)明利用形成多層介電層于反射電極與液晶層之間，不僅可以防止液晶腐蝕金屬反射電極，而且能有效地增加反射電極的反射率。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視后附之申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置，其特征在于，其結(jié)構(gòu)包括一第一基底，具有一畫素驅(qū)動組件數(shù)組；一反射電極，電性連接該畫素驅(qū)動組件數(shù)組；一第二基底，對向于該第一基底，該第二基底具有一共通電極；一液晶層，夾于該第一基底與該第二基底之間；一第一介電層，形成于該反射電極上，該第一介電層具有一第一折射指數(shù)與一第一光學(xué)厚度；以及一第二介電層，形成于該第一介電層與該液晶層之間，該第二介電層具有一第二折射指數(shù)與一第二光學(xué)厚度；其中，該第二折射指數(shù)大于該第一折射指數(shù)，以及該第二光學(xué)厚度大于該第一光學(xué)厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置，其特征在于，更包括至少一第三介電層，形成于該第二介電層與該液晶層之間，該第三介電層具有一第三折射指數(shù)與一第三光學(xué)厚度；其中，該第三折射指數(shù)小于該第二折射指數(shù)，以及該第三光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
3.如權(quán)利要求2所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置，其特征在于，更包括至少一第四介電層，形成于該第三介電層與該液晶層之間，該第四介電層具有一第四折射指數(shù)與一第四光學(xué)厚度；其中，該第四折射指數(shù)大于該第三折射指數(shù)，以及該第四光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置，其特征在于，該第一介電層為SiO2、BaF2、NaF、MgF2、AlF3、CaF2或SrF2。
5.如權(quán)利要求1所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置，其特征在于，該第二介電層為Si3N4、TiO2、TaO2、Ta2O5、CeO2、Al2O3、MgO、HfO2、ZrO2、Sb2O3或CeF3。
6.如權(quán)利要求2所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置，其特征在于，該第三介電層為SiO2、BaF2、NaF、MgF2、AlF3、CaF2或SrF2。
7.如權(quán)利要求3所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置，其特征在于，該第四介電層為Si3N4、TiO2、TaO2、Ta2O5、CeO2、Al2O3、MgO、HfO2、ZrO2、Sb2O3或CeF3。
8.如權(quán)利要求1所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置，其特征在于，該第一介電層的光學(xué)厚度大抵為500埃。
9.如權(quán)利要求1所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置，其特征在于，該第二介電層的光學(xué)厚度大抵為750埃。
10.一種具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，包括下列步驟形成一畫素驅(qū)動組件數(shù)組于一第一基底上；形成一反射電極而電性連接該畫素驅(qū)動組件數(shù)組；形成一共通電極于一第二基底的內(nèi)側(cè)表面上，其中該第二基底對向于該第一基底；形成一液晶層而夾于該第一基底與該第二基底之間；形成一第一介電層于該反射電極上，該第一介電層具有一第一折射指數(shù)與一第一光學(xué)厚度；以及形成一第二介電層于該第一介電層與該液晶層之間，該第二介電層具有一第二折射指數(shù)與一第二光學(xué)厚度；其中，該第二折射指數(shù)大于該第一折射指數(shù)，以及該第二光學(xué)厚度大于該第一光學(xué)厚度。
11.如權(quán)利要求10所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，更包括形成至少一第三介電層于該第二介電層與該液晶層之間，該第三介電層具有一第三折射指數(shù)與一第三光學(xué)厚度；其中，該第三折射指數(shù)小于該第二折射指數(shù)，以及該第三光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
12.如權(quán)利要求11所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，更包括形成至少一第四介電層于該第三介電層與該液晶層之間，該第四介電層具有一第四折射指數(shù)與一第四光學(xué)厚度；其中，該第四折射指數(shù)大于該第三折射指數(shù)，以及該第四光學(xué)厚度相同于該第二光學(xué)厚度。
13.如權(quán)利要求10所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該反射電極由鋁層、銀層或鋁/釹層所構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求10所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該共通電極由銦錫氧化物層或銦鋅氧化物層所構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求10所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該第一介電層由SiO2、BaF2、NaF、MgF2、AlF3、CaF2或SrF2所構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求10所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該第二介電層由Si3N4、TiO2、TaO2、Ta2O5、CeO2、Al2O3、MgO、HfO2、ZrO2、Sb2O3或CeF3所構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求11所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該第三介電層由SiO2、BaF2、NaF、MgF2、AlF3、CaF2或SrF2所構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求12所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該第四介電層由Si3N4、TiO2、TaO2、Ta2O5、CeO2、Al2O3、MgO、HfO2、ZrO2、Sb2O3或CeF3所構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求10所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該第一介電層的光學(xué)厚度大抵為500埃。
20.如權(quán)利要求10所述的具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該第二介電層的光學(xué)厚度大抵為750埃。
全文摘要
一種具有多層介電層于反射電極與液晶層之間的液晶顯示裝置與其制造方法。形成一反射電極而電性連接一畫素驅(qū)動組件數(shù)組。提供對向于第一基底的一第二基底。形成一液晶層夾于第一基底與第二基底之間。形成一第一介電層于反射電極上，該第一介電層具有一第一折射指數(shù)與一第一光學(xué)厚度。形成一第二介電層于第一介電層與液晶層之間，該第二介電層具有一第二折射指數(shù)與一第二光學(xué)厚度。其中第二折射指數(shù)大于第一折射指數(shù)，以及第二光學(xué)厚度大于第一光學(xué)厚度。
文檔編號G02F1/13GK1482506SQ0313134
公開日2004年3月17日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者石儲榮, 陳志宏, 陸一民 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司