專利名稱：具有超微型反射層的象素設計的薄膜晶體管和液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種平面顯示器，特別是涉及一種反射式(Reflective type)或是穿透反射式(Transflective type)的薄膜晶體管(Thin-Flim Transisor)液晶顯示器(LCD)。
背景技術(shù)：
長久以來，液晶顯示器早已廣泛的應用于電子手表、計算機等數(shù)位化的電子產(chǎn)品上。隨著薄膜晶體管-液晶顯示器(TFT-LCD)技術(shù)持續(xù)的發(fā)展與進步，加上其具有體積小、重量輕、驅(qū)動電壓低、以及消耗功率低的優(yōu)點，而被大量的應用于筆記型電腦、個人數(shù)字助理、以及彩色電視上，并逐漸的取代傳統(tǒng)體積龐大的陰極射線影像管(CRT)顯示器。
在液晶顯示器的發(fā)展上，一開始是以穿透式(Transitive type)液晶顯示器為發(fā)展主軸。一般穿透式的液晶顯示器，其光源內(nèi)建于顯示器的背面，稱為背光源(back light)。所以其顯示電極(pixel electrode)的材料必須使用透明的導電材料，比如是銦錫氧化物(Indium Tin Oxide；ITO)。穿透式液晶顯示器所使用的背光源，為其耗電最多的組件，加上一般液晶顯示器多半應用在可攜式電腦與通訊產(chǎn)品上，多半必須使用電池來供應電能。因此如何降低液晶顯示器的耗電量，成為一個主流的研究方向。此外，由于穿透式液晶顯示器在戶外，尤其是在太陽光下使用時會產(chǎn)生炫光，造成顯示對比降低，以致影像顯示并不清晰。
反射式的液晶顯示器因此應運而生，其光源是利用外在的自然光源或人工光源，所以需要反射層來反射外來光線，傳統(tǒng)上利用顯示電極作為反射層，顯示電極所使用的材料是會反射外來光線的導電材料，一般是使用金屬鋁。反射式LCD為了能達到較好的反射效果，顯示電極的表面為凹凸不平的表面，來增加光線的反射效果。不過，反射式液晶顯示器還是有一個問題，也就是當外來光源亮度不夠時，反射式LCD將無法顯示清晰的影像，因此半穿透半反射式或稱為穿透反射式的LCD便成為下一個研發(fā)的目標。穿透反射式LCD的作法為將由金屬鋁所做成的顯示電極的中央部分挖出一個或多個開口，由ITO來填補。如此在外來光源亮度不夠的時候，就可以打開背光源，由背光源來提供光線。
傳統(tǒng)在制作反射層時，一般均制作成散亂式的粗糙面，其高低落差很大，約在0.5-1.5微米(μm)，其會影響液晶分子的排列，以及光學顯示品質(zhì)。圖1所示為傳統(tǒng)液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。請參照圖1，液晶顯示器包括下基板10與上基板20，液晶分子30填充于下、上基板10、20之間，在下基板10上形成有反射層12，通常是由樹脂層所構(gòu)成。由于反射層12的高低起伏，會對液晶盒間隙(cell gap)造成變化，在反射層12的凸點14，其層間隙便小于反射層12的凹點16。一般在固定條件下，液晶盒的相位延遲(Retadation)量R會影響反射效果，而且延遲量R跟間隙變化量Δd以及液晶的雙折射率(birefringence)Δn有關(guān)。一般反射式用的液晶分子的雙折射率Δn約為0.06-0.1，而間隙變化量Δd若為0.5-1.5μm，造成Δnd變化量(Δndj-Δndi)約為0.06-0.15μm。對于一般反射扭轉(zhuǎn)向列(RTN)或是混合扭轉(zhuǎn)向列(MTN)模式，最佳化的Δnd變化量需小于0.06μm，不論對扭轉(zhuǎn)角度45、60、70、80度等，都有極佳的反射率達95-100％。但是傳統(tǒng)的反射層起伏過大，使得Δnd變化量相對地過大，因而造成反射光效率過低，從理想的100％降到60-85％不等。這造成反射光的利用率過低，無法有效地將周遭光源反射到使用者的眼睛，而導致顯示器的顯示效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有超微型反射層的液晶顯示器，可在基板上形成具有超微粗糙面的超微型反射層，可使液晶層的相位延遲的變化量大幅地降低，進而使液晶顯示器的反射光效率達到95％以上。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有超微型反射層的液晶顯示器，可在各層不同的金屬層位置，形成超微型反射層，使超微型反射層配合薄膜晶體管的制作，不僅可使超微型反射層的使用面積達到最佳值，同時可減少光罩的使用數(shù)量，藉此減少液晶顯示器的制作成本。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種具有超微型反射層的液晶顯示器，形成無機材質(zhì)構(gòu)成的超微型反射層，可比傳統(tǒng)有機材料的反射層具有更高的耐熱溫度，不會因為后續(xù)高溫制造工藝而變形，而影響反射效果。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種具有超微型反射層的液晶顯示器，其超微型反射層主要是由非結(jié)晶形銦錫氧化層與含硅粗糙層形成粗糙底層，然后在具有超微凹凸表面的粗糙層上形成共形的反射層。因此所形成的超微型反射層不僅具有極小的凹凸點，而且使反射光源的散亂角度更廣且更均勻。
從一觀點，本發(fā)明提供一種超微型反射層結(jié)構(gòu)，是形成在液晶顯示器的基板上，用以反射外來光源，此結(jié)構(gòu)至少包括非結(jié)晶形或部分結(jié)晶形銦錫氧化層、含硅粗糙層以及反射層。其中，非結(jié)晶形銦錫氧化層位于基板上，而含硅粗糙層則位于非結(jié)晶形銦錫氧化層上，此含硅粗糙層具有一超微粗糙表面，其局部區(qū)域的表面高度差小于100nm。反射層是位于粗糙層上，此反射層約略跟含硅粗糙層共形，因此反射層表面還形成有超微粗糙表面。
從另一觀點，本發(fā)明提供一種TFT液晶顯示器的顯示單元結(jié)構(gòu)，是架構(gòu)在一基板上，此結(jié)構(gòu)至少包括一對柵極導線與一對源極導線，每一對導線是平行排列，且此兩對導線相互垂直，在兩對導線之間形成顯示區(qū)塊。在顯示區(qū)塊的角落形成有一晶體管，連接相鄰的柵極導線與源極導線。在顯示區(qū)塊的剩余區(qū)域，形成有超微反射層，用以反射外來光源，此超微型反射層具有超微粗糙表面，且其局部區(qū)域的表面高度差小于100nm。
本發(fā)明的超微型反射層具有超微粗糙表面，其局部區(qū)域的表面高度差小于100nm，遠小于傳統(tǒng)反射層表面高度差高達0.5-1.5μm以上，可以有效地降低液晶層的相位延遲變化量，不論扭轉(zhuǎn)角度均能提升反射率達到95％，而且反射層粗糙顆粒更小，可使反射光源角度更廣且更均勻，藉此增進顯示效果。而且，本發(fā)明的超微型反射層均由無機材質(zhì)所構(gòu)成，具有高耐熱溫度，使超微型反射層具有更長的耐久性。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下圖1所示為現(xiàn)有的一種液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，在玻璃基板上形成大幅度的粗糙面，因為高低起伏過大，反而造成反射光效率偏低。
圖2A-2B所示為本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的超微型反射層的制造工藝剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的超微型反射層的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖4是反射率對應于Δnd變化量的關(guān)系圖，比較出本發(fā)明跟傳統(tǒng)反射層之間，Δnd變化量改變對應于反射率的變化。
圖5a是本發(fā)明的超微型反射層跟第一層金屬層共層的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5b是本發(fā)明的超微型反射層跟第一層金屬層共層的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖6a是本發(fā)明的超微型反射層跟第二層金屬層共層的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6b是本發(fā)明的超微型反射層跟第二層金屬層共層的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖7a是本發(fā)明的超微型反射層跟第三層金屬層共層的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7b是本發(fā)明的超微型反射層跟第三層金屬層共層的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖8a是本發(fā)明的超微型反射層在穿透反射式液晶顯示器的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8b是本發(fā)明的超微型反射層在穿透反射式液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
附圖標號說明10下基板12反射層14凸點 16凹點20上基板30液晶100基板 110凸塊層200超微型反射層210a-ITO層 220粗糙層222超微粗糙面 230反射層500基板 510柵極
510a柵極導線512介電層514非晶硅層 516摻雜多晶硅層518漏極 520源極520a源極導線522介電層530接觸窗開口 540透明電極具體實施方式
本發(fā)明提供一種具有超微型反射層的液晶顯示器，此超微型反射層主要包括非結(jié)晶形(amorphous)銦錫氧化層，以及含硅的粗糙層，并在粗糙層上形成超微凹凸表面，然后在粗糙層上形成共形的反射層。所形成的超微型反射層具有極小的凹凸點，而且由無機材料所構(gòu)成，具有比傳統(tǒng)有機反射層更高的耐熱溫度。另外，此超微型反射層的超微凹凸表面，不僅保有原來的反射特性，并且大幅地減少盒間隙的變化量，進而提升液晶顯示器的反射光效率可達95％以上，大大地增進外來光源的利用率。尤其此超微型反射層可跟傳統(tǒng)薄膜晶體管制造工藝相結(jié)合，藉此可減少光罩的使用數(shù)目，進而降低制作成本。
本發(fā)明的超微型反射層主要是應用在液晶顯示器上，尤其是反射式與穿透反射式液晶顯示器，當然本發(fā)明并不以此為限，在不限制本發(fā)明的精神及應用范圍之下，以下即以至少一實施例，介紹本發(fā)明的實施。本領域技術(shù)人員在了解本發(fā)明的精神后，可將本發(fā)明的方法應用于各種不同平面顯示器或是光學裝置中。
首先對本發(fā)明的超微型反射層的制作進行說明。圖2A-2B所示為根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的超微型反射層的制造工藝剖面示意圖。請參照圖2A，首先提供一基板100，此基板100包括液晶顯示器一般常用的玻璃基板，而且基板100可為單純的玻璃基板，或是已經(jīng)過多道制造工藝步驟的基板，本發(fā)明將會在后續(xù)的實施例中進行說明。
首先在基板100上形成一層非結(jié)晶形銦錫氧化層(amorphous indium tinoxide layer；a-ITO)210，其還包括部分結(jié)晶形銦錫氧化層。此非結(jié)晶形銦錫氧化層是由氧化銦與氧化錫的混合物所構(gòu)成，一般是利用化學氣相沉積(CVD)技術(shù)來形成，例如電漿強化化學氣相沉積(PECVD)技術(shù)，在制作的過程中，藉由制造工藝條件的控制，可將銦錫氧化層的晶體結(jié)構(gòu)控制在非結(jié)晶形(amorphous crystal)的相區(qū)中，使銦錫氧化層晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)散亂且極微小的晶體排列。
接著在a-ITO層210上形成一層含硅粗糙層220，此層粗糙層220所選用的材質(zhì)比如是氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)或是氮氧化硅(SiOxNy)等，一般利用CVD技術(shù)，進行沉積成長，在形成此粗糙層220的過程中，粗糙層220的晶體排列延續(xù)底下a-ITO層210的晶體結(jié)構(gòu)并會受到影響，導致粗糙層220頂部表面形成超微凹凸表面222。在形成粗糙層220的過程中，對于表面222粗糙度的控制就極為重要。藉由制造工藝條件的控制，可將粗糙層220的表面222的凸點顆?？刂圃跇O小的尺寸，如圖2A所示，所形成的平均凸點顆粒的長度L約為10-800納米(nm)左右，且高度H約為5-100nm左右，成形角度(shape angle)α控制在約1-60度左右。
請參照圖2B，然后在粗糙層220上形成反射層230，由此a-ITO層210、粗糙層220與反射層230組成本發(fā)明的超微型反射層200。反射層230是由具有高度反射特性的材質(zhì)所構(gòu)成，例如是具有高反射性的金屬或是多層膜的反射層，一般是使用金屬來形成，比如鋁(Al)、銀(Ag)、或其合金等。在形成過程中，控制反射層230的成長條件，可使反射層230約略跟底下的粗糙層220共形，因此反射層230的表面也就有跟粗糙層220一樣的凹凸表面。不過在反射層230形成時，約略控制其階梯覆蓋性，使反射層230表面凸點的成形角度α控制在約1-60度，且優(yōu)選是約3-20度，在此角度下會有優(yōu)選的反射效果。
除了上述的制造工藝結(jié)構(gòu)外，也可以在基板100跟超微型反射層200之間形成凸塊(bump)層110，如圖3所示。凸塊層110的材質(zhì)包括金屬，比如鋁、鉻、鉬鉻(MoCr)合金等等，或是無機材質(zhì)，例如是氮化硅或氧化硅等，或是有機材質(zhì)，比如是樹脂或有機光阻層等。以鉬鉻合金為例，首先在MoCr層上形成鋁(Al)層，然后在鋁層上形成凸塊狀的光阻層，利用濕式蝕刻技術(shù)，使蝕刻劑沿著光阻層與MoCr層之間介面逐步蝕刻，形成具有傾斜(taper)結(jié)構(gòu)的金屬凸塊。凸塊層110的高度起伏控制在30-1600nm，且傾斜角度控制在約2-75度左右。此凸塊層110可以控制特定方向的反射效果，另外在散亂效果方向，凸塊層110有助于較大的散亂角度以及平緩的效果，使反射率不會隨視角作劇烈變化，具有很好的抗炫光(anti-glare)效果。除了金屬凸塊以外，也可以利用樹脂形成凸塊層110，然后在凸塊層110上形成超微型反射層200，仍然有很好的效果。由于凸塊層110與超微型反射層200均由耐高溫的材質(zhì)所形成，可以忍受制造工藝溫度達攝氏400-500度，甚至更高。因此，對于產(chǎn)品可以提供相當高的穩(wěn)定度，不會受到后續(xù)的制造工藝影響。
當上述的凸塊層110應用在穿透反射式液晶顯示器時，可以有至少兩種類型的設計變化。第一型設計是大部分為穿透區(qū)，并在其中設置反射圖案，比如是散狀分布的圖形圖案，利用上述的技術(shù)，形成凸塊層110與超微型反射層200，如此即利用反射圖案形成部分反射區(qū)域。相反地，在另一型設計中，是大部分為反射區(qū)，利用上述的技術(shù)形成凸塊層110與超微型反射層200，并且在其中設置穿透圖案，比如是散狀分布的圖形圖案，或是其他圖案，例如是矩形、橢圓形、十字形等等不同的圖案設計，利用此圖案設計形成部分反射區(qū)域。
為了進一步突顯本發(fā)明超微型反射層200的優(yōu)點，接下來將針對本發(fā)明的超微型反射層跟傳統(tǒng)的反射層進行比較。圖4所示為反射率對應于正向Δnd變化量的關(guān)系圖，如圖4所示，傳統(tǒng)舊的反射層由于盒間隙變化量過大，因此造成變化量愈大，反射率就損失愈多，而且隨扭轉(zhuǎn)角度愈小，反射率損失可達15-40％以上。但是，本發(fā)明新的超微型反射層大幅地降低盒間隙變化量，因此不論是對不同的扭轉(zhuǎn)角度，都能維持在高反射率，到達95％以上，使反射光的效率保持在設計最佳值狀況。在本發(fā)明中所使用的液晶可以是正型液晶，其復屈折射率Δn例如約為0.055-0.12，相位延遲Δn×dT為260-450nm，Δn×dR為205-345nm。也可以是負型液晶，其復屈折射平Δn比如約為0.055-0.135，相位延遲Δn×dT為325-510nm，Δn×dR為150-410nm。
本發(fā)明的超微型反射層可以輕易地跟各種不同類型結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的制造工藝相結(jié)合，為了方便說明起見，本發(fā)明以非晶硅(amorphous silicon)-薄膜晶體管為例進行說明，當然也可以跟其他近似結(jié)構(gòu)相結(jié)合，比如是多晶硅-薄膜晶體管，但是并不以此為限。此外，非晶硅-薄膜晶體管也同樣有各種不同的結(jié)構(gòu)變化，例如其中儲存電容可以設計在共通位置(CS oncommon)或是設計在柵極位置(CS on Gate)，為了方便說明起見，在此僅以共通位置設計為例進行說明，至于柵極位置設計也可對照了解。而且，本發(fā)明在此僅以NMOS結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管為例進行說明，當然同樣也可應用在PMOS結(jié)構(gòu)的晶體管或是CMOS結(jié)構(gòu)的晶體管。
本發(fā)明的超微型反射層可以應用在各個不同層，跟不同金屬導線層共層，均具有高度反射效果，本發(fā)明將以下列各個實施例作進一步說明。
第一實施例在第一實施例中，首先超微型反射層是形成在最底層，跟第一層導線層共層。圖5a所示為本發(fā)明的超微型反射層跟第一層導線層共層的平面結(jié)構(gòu)示意圖，圖5b所示為圖5a中I-I剖面線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請同時參照圖5a與圖5b，在制作薄膜晶體管的過程中，首先在基板500上形成柵極510以及其連結(jié)的水平柵極導線510a，在制作柵極510的時候，也在對應位置進行儲存電容700的制作，之后儲存電容700與柵極導線510a之間制作超微型反射層600，其制作流程如前述的超微型反射層200。在設計超微型反射層600時，對儲存電容700與柵極導線510a必須有一定的間距，以避免不必要的耦合電容產(chǎn)生。在完成前述制造工藝之后，在整塊基板500上形成一層介電層512。此介電層512還可以跟超微型反射層600中的粗糙層(即含硅粗糙層220)整合，藉此可減少一道光罩步驟。然后進行源極與漏極的制作，在對應于柵極510的位置上先形成一層非晶硅層514，然后在非晶硅層514上形成兩塊左右對稱的摻雜多晶硅層516。之后再進行第二層金屬導線的制作，在兩塊摻雜多晶硅層516上分別形成金屬層，作為漏極518與源極520，以及連接源極520的垂直導線。然后再覆蓋另一層介電層522，并且在介電層522中蝕刻出接觸窗開口530。最后，進行顯示電極的制作，在非晶體管區(qū)域形成透明電極540，比如是銦錫氧化層(ITO)，并經(jīng)由開口530電性連接至底下的漏極518。以700×210μm大小的顯示單元為例，由于受到儲存電容700的限制，超微型反射層600大約占75％左右的開口率，若將儲存電容設計在柵極位置，則可提高到約占80％左右的開口率。當然，如前所述，可以在超微型反射層600下形成凸塊層，形成散亂機構(gòu)，以增進其抗炫光效果。
第二實施例本發(fā)明的超微型反射層除了可形成在最底層之外，也可以形成在第二層，跟第二層導線層共層。圖6a所示為本發(fā)明的超微型反射層跟第二層導線層共層的平面結(jié)構(gòu)示意圖，圖6b所示為圖6a中II-II剖面線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請同時參照圖6a與圖6b，跟前一實施例近似，首先在基板500上形成柵極510以及其連結(jié)的水平導線，在制作柵極510的時候，也在對應位置進行儲存電容700的制作，然后在整塊基板500上覆蓋一層介電層512。此介電層512還可以跟超微型反射層610中的粗糙層(即含硅粗糙層220)整合，藉此可減少一道光罩步驟。接著進行源極與漏極的制作，在柵極510上先形成一層非晶硅層514，然后在非晶硅層514上形成兩塊左右對稱的摻雜多晶硅層516，比如是n型摻雜多晶硅層。之后再進行第二層金屬導線的制作，在兩塊摻雜多晶硅層516上分別形成金屬層，作為漏極518(如圖5a所示)與源極520，以及連接源極520的垂直導線。并且，在兩條柵極導線510a之間以及連接源極520的導線之間的顯示區(qū)塊，制作超微型反射層610，其制作流程如前述的超微型反射層200。當然，漏極518部分可以直接跟超微型反射層610結(jié)合，增加反射面積，如圖6a所示，不過仍以分離設計會有優(yōu)選的電性連結(jié)。接著在基板500上覆蓋另一層介電層522，并且在介電層522中蝕刻出接觸窗開口530。最后，進行顯示電極的制作，在非晶體管區(qū)域形成透明電極540，比如是銦錫氧化層(ITO)，并經(jīng)由開口530電性連接至底下的漏極518。由于超微型反射層610是設計在第二層導線層，因此在設計上不會受到儲存電容的排擠，不過仍然必須跟連接源極的兩側(cè)垂直導線保持距離，避免形成不必要的耦合電容。以700×210大小的顯示單元為例，由于兩側(cè)必須保持適當?shù)木嚯x，超微型反射層610大約占80％左右的開口率。當然，如前所述，可以在超微型反射層610下形成凸塊層，形成散亂機構(gòu)，以增進其抗炫光效果。
第三實施例除了前述的結(jié)構(gòu)之外，本發(fā)明的超微型反射層也可以形成在第三層導電層，跟顯示電極同層。圖7a是本發(fā)明的超微型反射層跟第三層導電層共層的平面結(jié)構(gòu)示意圖，圖7b是圖7a中III-III剖面線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請同時參照圖7a與圖7b，首先在基板500上形成柵極510以及其連結(jié)的水平導線，在制作柵極510的時候，也在對應位置進行儲存電容700的制作，然后在整塊基板500上覆蓋一層介電層512。接著進行源極與漏極的制作，在柵極510上先形成一層非晶硅層514，然后在非晶硅層514上形成兩塊左右對稱的摻雜多晶硅層516，比如是n型摻雜多晶硅層。之后再進行第二層金屬導線的制作，在兩塊摻雜多晶硅層516上分別形成金屬層，作為漏極518與源極520，以及連接源極520的垂直導線。接著在基板500上覆蓋另一層介電層522，并且在介電層522中蝕刻出接觸窗開口530。最后，進行顯示電極的制作，在非晶體管區(qū)域形成透明電極540，比如是銦錫氧化層(ITO)，并經(jīng)由開口530電性連接至底下的漏極518。然后在兩條柵極導線510a之間以及連接源極520的導線之間的顯示區(qū)塊，制作超微型反射層620，其制作流程如前述的超微型反射層200。超微型反射層620的最底層可以跟透明電極540結(jié)合，形成a-ITO層，如此可省略透明電極540的制造工藝步驟，不過其金屬反射層(即對應于反射層230)必須跟底下的漏極518電性連結(jié)，作為顯示電極。此外，可以更進一步省略介電層522，直接進行超微型反射層620的制作，以超微型反射層620中的粗糙層(即含硅粗糙層220)取代介電層522，如此更可省略一道光罩。由于超微型反射層620是設置在最上層，不會跟底下的第一層與第二層導線層相排擠，因此在設計上可以使用到最大的使用面積。以700×210大小的顯示單元為例，超微型反射層620可以跟四周的導線位置切齊，所以其大約可占88％左右的開口率，幾乎達到最高。倘若超微型反射層620是形成在第三層，其具有優(yōu)選的制造工藝整合性，在制作超微型反射層620時，不會受到周邊導電機構(gòu)的干擾。此外，形成在第三層的超微型反射層620倘若最上層的反射層由導電性材料所構(gòu)成，可以直接取代傳統(tǒng)的ITO層，作為下層的開口電極。
第四實施例前述三個實施例均是以反射式液晶顯示器為例進行說明，本發(fā)明的超微型反射層還可應用在穿透反射式液晶顯示器，為了方便說明起見，在此實施例中，以超微型反射層跟第二層導線層共層的結(jié)構(gòu)為例進行說明。圖8a所示為本發(fā)明的超微型反射層應用在穿透反射式液晶顯示器的平面結(jié)構(gòu)示意圖，圖8b所示為圖8a中IV-IV剖面線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請同時參照圖8a與圖8b，跟第二實施例近似，首先在基板500上形成柵極510以及其連結(jié)的水平導線，在制作柵極510的時候，也在對應位置進行儲存電容700的制作，然后在整塊基板500上覆蓋一層介電層512。接著進行源極與漏極的制作，依序形成非晶硅層與摻雜多晶硅層，如先前實施例所述。之后再進行第二層金屬導線的制作，在摻雜多晶硅層上分別形成兩區(qū)塊金屬層，作為漏極518(如圖5a所示)與源極520，以及連接源極520的垂直導線520a。并且，在兩條柵極導線510a之間以及連接源極導線520a之間的中間區(qū)塊制作超微型反射層610a，其制作流程如前述的超微型反射層200。漏極518部分可以直接跟超微型反射層610a結(jié)合，增加反射面積，如圖8a所示。在超微型反射層610a的設計上，超微型反射層610a跟水平的柵極導線510a以及垂直的源極導線520a均保持一段距離，使反射區(qū)R設計在中間，而四周則為穿透區(qū)T，外來光源經(jīng)由超微型反射層610a而成反射光線LR，而背光光源則直接經(jīng)過穿透區(qū)T而成穿透光線LT，藉由切換光源操作模式，可調(diào)整反射光線LR與穿透光線LT之間的比例。另外，藉由控制超微型反射層610a的成型面積，即可控制反射區(qū)R跟穿透區(qū)T的比例。當然，如先前所述，可在超微型反射層610a中設計穿透圖案，比如是散亂的圓形圖案，或是橢圓形、矩形、十字形等等，形成部分反射區(qū)域，穿透區(qū)T跟反射區(qū)R分別具有第一面積與第二面積，且第一面積與第二面積比約為10％至420％。藉此方式同樣可以達到調(diào)整反射區(qū)R跟穿透區(qū)T的比例，而且可獲得更均勻的透光效果。
在液晶顯示器的象素電極上，上下層電極可設計開口，再搭配負型液晶和垂直配向的設計，用以造成邊際電場效應，使液晶形成多域分割排列。
上述的數(shù)種結(jié)構(gòu)中，皆未在薄膜晶體管上形成遮蔽層，在設計上可利用黑色矩陣(black matrix，BM)遮蓋于其上，解決不必要的透光，避免影響正常的顯示效果。
由上述本發(fā)明優(yōu)選實施例可知，本發(fā)明的超微型反射層，可應用于反射式或穿透反射式液晶顯示器，比如是TFT-LCD、a-Si TFT-LCD、poly-SiTFT-LCD、STN-LCD、TFD-LCD等，使反射光源的散亂角度更廣且更均勻，讓反射光效率保持到最佳狀態(tài)，而且可形成超微粗糙面的反射層，大幅地降低反射表面的高低起伏，大幅地降低盒間隙的變化量，提升反射光的效率，避免傳統(tǒng)反射層的光效率損失的問題。而且，本發(fā)明的超微型反射層是由無機材質(zhì)所構(gòu)成，制造工藝簡單，而且具有更高的耐熱溫度，倘若搭配適當?shù)耐箟K層，更可以獲得較大的散亂角度與平緩的效果，使反射率不會隨視角做劇烈的變化，以及具有很好的抗炫光效果。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作出各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應當以后附的權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種超微型反射層結(jié)構(gòu)，形成于一液晶顯示器中的一象素顯示單元中，用以反射一外來光源，該液晶顯示器具有一第一基板與一第二基板，以及位于該第一與第二基板之間的一液晶，且該象素顯示單元中具有一透光區(qū)與一反射區(qū)，至少包括一非結(jié)晶形銦錫氧化層，位于該第一基板上；一含硅粗糙層，位于該非結(jié)晶形銦錫氧化層上，該含硅粗糙層具有一超微粗糙表面，該超微粗糙表面局部區(qū)域的高度差小于100nm；以及一反射層，位于該含硅粗糙層上，該反射層與該含硅粗糙層共形，在該反射層表面形成該超微粗糙表面。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，可用于TFT、a-Si TFT、poly-Si TFT、TFD或STN-LCD的反射層。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該含硅粗糙層的材料選自于由氮化硅、氧化硅與氮氧化硅所組成族群的其中之一。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該超微粗糙表面包括多個凸點所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中該超微粗糙表面的成形平均角度約為1-60度。
6.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該反射層的材質(zhì)包括具有高反射性的金屬或多層膜的反射層。
7.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該反射層的材質(zhì)是選自于由鋁、銀及其合金所組成族群的其中之一。
8.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括一凸塊層，位于該基板與該非結(jié)晶形銦錫氧化層之間，該凸塊層的表面的高度差約為30-1600nm。
9.如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其中該凸塊層的表面的成形角度約為2-75度。
10.如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其中該凸塊層的材質(zhì)包括金屬、無機非金屬或多層膜的組合。
11.如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其中該凸塊層的材質(zhì)包括鉬鉻合金、鉻、鋁、氮化硅或氧化硅。
12.如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其中該凸塊層的材質(zhì)包括樹脂或有機光阻層。
13.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該液晶為一正型液晶，具有復屈折射率Δn為0.055-0.12，相位延遲Δn×dT為260-450nm，Δn×dR為205-345nm。
14.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該液晶為一負型液晶，具有復屈折射率Δn為0.055-0.135，相位延遲Δn×dT為325-510nm，Δn×dR為150-410nm。
15.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該透光區(qū)具有第一單元間距，且該反射區(qū)具有第二單元間距，該第一單元間距與第二單元間距之間距差小于0.6μm。
16.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該透光區(qū)具有第一面積，且該反射區(qū)具有第二面積，該第一面積對該第二面積比為10％至420％。
17.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中該透光區(qū)的形狀包括矩形、圓形或橢圓形。
18.一種形成超微粗糙層的方法，形成于一液晶顯示器中的一象素顯示單元中，用以反射一外來光源，該液晶顯示器具有一第一基板與一第二基板，以及位于該第一與第二基板之間的一液晶，且該象素顯示單元中具有一透光區(qū)與一反射區(qū)，該方法至少包括下列步驟在該基板上形成一非結(jié)晶形或部分結(jié)晶形銦錫氧化層；在該非結(jié)晶形或部分結(jié)晶形銦錫氧化層上形成一含硅粗糙層，該含硅粗糙層具有一超微粗糙表面，該超微粗糙表面局部區(qū)域的高度差小于100nm；以及在該含硅粗糙層上形成一反射層，該反射層與該含硅粗糙層共形，在該反射層表面形成該超微粗糙表面。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中形成該非結(jié)晶形或部分結(jié)晶形銦錫氧化層的方法包括化學氣相沉積法。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中形成該非結(jié)晶形或部分結(jié)晶形銦錫氧化層的方法包括PECVD。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該含硅粗糙層的材料是選自于由氮化硅、氧化硅與氮氧化硅所組成族群的其中之一。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該超微粗糙表面的成形角度約為1-60度。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該反射層的材質(zhì)包括具有高反射性的金屬或多層膜的反射層。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該反射層的材質(zhì)選自于由鋁、銀及其合金所組成族群的其中之一。
25.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括一凸塊層，位于該基板與該非結(jié)晶形銦錫氧化層之間，該凸塊層的表面的高度差約為30-1600nm。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中該凸塊層的表面的成形角度約為2-75度。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中該凸塊層的材質(zhì)包括金屬、無機非金屬或多層膜的組合。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中該凸塊層的材質(zhì)包括鉬鉻合金、鉻、鋁、氮化硅或氧化硅。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其中該凸塊層的材質(zhì)包括樹脂或有機光阻層。
30.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該液晶為一正型液晶，具有復屈折射率Δn為0.055-0.12，相位延遲Δn×dT為260-450nm，Δn×dR為205-345nm。
31.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該液晶為一負型液晶，具有復屈折射率Δn為0.055-0.135，相位延遲Δn×dT為325-510nm，Δn×dR為150-410nm。
32.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該透光區(qū)具有第一單元間距，且該反射區(qū)具有第二單元間距，該第一單元間距與第二單元間距之間距差小于0.6μm。
33.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該透光區(qū)具有第一面積，且該反射區(qū)具有第二面積，該第一面積對該第二面積比為10％至420％。
34.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該透光區(qū)的形狀包括矩形、圓形或橢圓形。
35.一種液晶顯示器的象素顯示單元結(jié)構(gòu)，該液晶顯示器具有一第一基板與一第二基板，以及位于該第一與第二基板之間的一液晶，且該象素顯示單元是架構(gòu)在該第一基板上，至少包括一對柵極導線，是平行排列；一對源極導線，是平行排列，且垂直于該柵極導線，在該對柵極導線與該對源極導線之間形成一顯示區(qū)塊；一晶體管，位于該顯示區(qū)塊的一角落，且連接鄰近的該柵極導線，以及連接鄰近的該源極導線；以及一超微型反射層，位于該顯示區(qū)塊中，用以反射一外來光源，該超微型反射層具有一超微粗糙表面。
36.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，其中該超微型反射層包括一非結(jié)晶形或部分結(jié)晶形銦錫氧化層、一含硅粗糙層以及一反射層。
37.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，其中該含硅粗糙層的材料是選自于由氮化硅、氧化硅與氮氧化硅所組成族群的其中之一。
38.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，其中該超微粗糙表面的成形平均角度約為1-60度。
39.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，其中該反射層的材質(zhì)包括具有高反射性的金屬或多層膜的反射層。
40.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，其中該反射層的材質(zhì)是選自于由鋁、銀及其合金所組成族群的其中之一。
41.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，還包括一凸塊層，位于該基板與該非結(jié)晶形或部分結(jié)晶形銦錫氧化層之間，該凸塊層的表面的高度差約為30-1600nm。
42.如權(quán)利要求41所述的結(jié)構(gòu)，其中該凸塊層的表面的成形角度約為2-75度。
43.如權(quán)利要求41所述的結(jié)構(gòu)，其中該凸塊層的材質(zhì)包括金屬、無機非金屬或多層膜的組合。
44.如權(quán)利要求41所述的結(jié)構(gòu)，其中該凸塊層的材質(zhì)包括鉬鉻合金、鉻、鋁、氮化硅或氧化硅。
45.如權(quán)利要求41所述的結(jié)構(gòu)，其中該凸塊層的材質(zhì)包括樹脂或有機光阻層。
46.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，其中該液晶為一正型液晶，具有復屈折射率Δn為0.055-0.12，相位延遲Δn×dT為260-450nm，Δn×dR為205-345nm。
47.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，其中該液晶為一負型液晶，具有復屈折射率Δn為0.055-0.135，相位延遲Δn×dT為325-510nm，Δn×dR為150-410nm。
48.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，其中該透光區(qū)具有第一單元間距，且該反射區(qū)具有第二單元間距，該第一單元間距與第二單元間距的間距差小于0.6μm。
49.如權(quán)利要求35所述的結(jié)構(gòu)，其中該顯示區(qū)塊中具有一透光區(qū)與一反射區(qū)，該透光區(qū)具有第一面積，且該反射區(qū)具有第二面積，該第一面積對該第二面積比為10％至420％。
50.如權(quán)利要求49所述的結(jié)構(gòu)，其中該透光區(qū)的形狀包括矩形、圓形或橢圓形。
全文摘要
一種具有超微型反射層的象素設計的薄膜晶體管和液晶顯示器，在玻璃基板上形成具有超微粗糙面的超微型反射層，包括非結(jié)晶形或部分結(jié)晶形銦錫氧化層，以及含硅的粗糙層，在粗糙層表面形成超微粗糙面，然后在粗糙層上形成共形的反射層，如此就可形成細致的反射面，增進反射效果。
文檔編號G02F1/136GK1648746SQ20041000288
公開日2005年8月3日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月20日
發(fā)明者劉鴻達 申請人:鴻揚光電股份有限公司