專利名稱：透反射式液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器，更具體地說，涉及一種透反射式液晶顯示器及其制造方法。
與CRT顯示器件相比，液晶顯示器(LCD)器件相對薄且需要低功率來工作。在各種技術(shù)領(lǐng)域中LCD器件逐漸取代了CRT顯示器件。
直到最近，有兩種基本類型的液晶顯示器透射型顯示器和反射型顯示器，主要差別在于是使用內(nèi)部光源還是外部光源。
透射型顯示器具有本身不發(fā)光的液晶顯示面板，并具有作為光源的背光。背光設(shè)置在面板的后面或一側(cè)，且光導(dǎo)引導(dǎo)光跨越顯示區(qū)域。液晶面板控制穿過液晶面板的光量，從而實(shí)現(xiàn)圖像顯示。透射型LCD顯示器的背光一般消耗總功耗的50％或更多。
為了減小功耗，提出了反射型LCD，主要用于便攜式應(yīng)用。反射型LCD設(shè)置有形成在一對基板之一上的反射器。因而，從反射器表面反射環(huán)境光。當(dāng)存在低級別的環(huán)境光時(shí)，反射型LCD的性能變差。
為了克服上述的問題，提出了所謂的透反射式顯示器，其將透射模式和反射模式結(jié)合在單個(gè)液晶顯示器件中。透反射式液晶顯示器(LCD)器件交替地用作透射型LCD器件和反射型LCD器件。通過根據(jù)周圍條件使用內(nèi)部和外部光源，其可在所有光條件下工作并具有低功耗。
反射型顯示器和透射型顯示器的理想液晶特性是不同的。如果液晶單元主要設(shè)計(jì)用在反射模式中，則在透射模式中從背光的光透射變差，降低了透射模式中的圖像質(zhì)量。因此已經(jīng)提出，在每個(gè)像素的反射部中和每個(gè)像素的透射部中設(shè)置具有不同液晶單元間隙的透反射式液晶顯示器件。


圖1是具有透射部和反射部的已知的透反射式LCD器件的示意截面圖。
在圖1中，透反射式LCD器件被分為透射部10和反射部12，并包括下基板和上基板14和16。在下基板和上基板14，16之間插入具有光學(xué)各向異性的液晶層18。
下基板14在其面對上基板16的表面上包括透明導(dǎo)電材料的透明電極24。在透明電極24上設(shè)置鈍化層20。鈍化層20由有機(jī)聚合物材料形成并具有對應(yīng)于透射部10的第一透射孔22。聚合物材料的厚度一般可以是大約2μm，并且例如為苯并環(huán)丁烷(BCB)。盡管圖1中沒有示出，但層20一般具有起伏(不平坦的)表面，從而反射電極28具有受控的擴(kuò)散散射特性，而不是鏡面特性。該層被稱為單元內(nèi)擴(kuò)散反射器(in-cell diffuse reflector)(IDR)。因此實(shí)際上層20可由一層以上形成(然而一層也是可以的)。例如，一層可以為大約2μm厚，以控制單元間隙，其后以起伏圖案刻蝕第二較薄的層，以控制散射。
在鈍化層20上形成反射電極28。如圖1中所示，反射電極28對應(yīng)于反射部12。反射電極28沿鈍化層20中的孔22的側(cè)壁向下延伸，以在兩個(gè)電極24，28之間形成電連接。這避免了需要其他的結(jié)構(gòu)被限定以在兩個(gè)電極之間形成電接觸。盡管圖1中沒有示出，但在下基板14上形成了薄膜晶體管(TFT)，其與透明電極24和反射電極28都電連接。
上基板16包括濾色器層40和形成在濾色器層40表面上的公共電極層42。
在下基板和上基板14和16的外表面上形成延遲膜和偏振器43。
液晶層18的光學(xué)延遲依賴于液晶層的折射率各向異性和厚度。因此，液晶層18在透射部10和反射部12中具有不同的單元間隙，形成所謂的“雙間隙”結(jié)構(gòu)。鈍化層20的透射孔22使得透射部10的液晶層18比反射部12的厚，因而允許兩個(gè)部分的光學(xué)特性被單獨(dú)優(yōu)化，為組合的透反射式像素提供了出色的亮度和對比率。透射部10中的液晶層18的厚度可以大約是反射部12中的兩倍。
背光被顯示為44。
如上所述，像素均還包括薄膜晶體管。這可具有頂柵結(jié)構(gòu)或底柵結(jié)構(gòu)。頂柵工藝具有用于TFT的源極和漏極的ITO，并且是第一沉積層，而在底柵工藝中，第一沉積層是金屬(用于柵極)，繼之以另一金屬(用于源極和漏極)，且ITO被置為第三層。
圖2以平面圖顯示了圖1的透反射式LCD器件的像素，且假定為頂柵TFT結(jié)構(gòu)。每個(gè)像素包括行柵極線50，其具有從柵極線延伸的TFT柵電極52。列數(shù)據(jù)線60限定了在柵電極52下面延伸的源電極62。
漏電極64由相同的ITO層與源電極62間隔開地形成，且該漏電極64形成為ITO像素電極24的一部分。像素電極24在反射電極28中的開口下面與反射金屬電極28連接，其一般具有矩形形狀。
鈍化層20中的孔22具有傾斜側(cè)壁。這些傾斜側(cè)壁在單元厚度上產(chǎn)生了不希望有的漸變。然而，需要傾斜側(cè)壁來避免臺階覆蓋(stepcoverage)問題，因?yàn)榉瓷潆姌O28需要在側(cè)壁上延伸。
傾斜側(cè)壁產(chǎn)生了死區(qū)，其中該占據(jù)的區(qū)域既對顯示器的透射輸出沒有貢獻(xiàn)，也對顯示器的反射輸出沒有貢獻(xiàn)。在反射電極在側(cè)壁上延伸的情況下，該反射電極沒有面對顯示器輸出方向，并因此對光學(xué)輸出沒有貢獻(xiàn)。
對于大的像素間距，該死區(qū)與反射電極或透射電極的面積相比較小。然而，隨著間距降低，該死區(qū)變得更加顯著，且實(shí)際上限制了像素尺寸的減小。例如對于2μm厚的聚合物，該死區(qū)可以大約為2μm寬，從而浪費(fèi)了4μm的像素寬度。希望下一代顯示器每cm具有100個(gè)像素，產(chǎn)生大約100μm的(三個(gè)一組(triplet))像素間距。在對于包含導(dǎo)線的每個(gè)單獨(dú)的色彩子像素34μm的相應(yīng)間距的情況下，死區(qū)變得高度顯著，這一點(diǎn)是不證自明的。
對于鈍化層中的阱來說希望提供垂直的側(cè)壁，但這與在阱側(cè)壁上能夠?qū)崿F(xiàn)臺階覆蓋是不相容的。
依照本發(fā)明，提供了一種透反射式顯示器件，其在公共基板上包括多個(gè)顯示像素，每個(gè)像素包括反射像素區(qū)域，其具有通過絕緣層與基板隔開的反射電極；和透射像素區(qū)域，其具有設(shè)置在形成于絕緣層中的阱中的透射電極，其中形成在絕緣層中的阱具有基本垂直于基板平面的至少一個(gè)側(cè)壁和傾斜而不垂直于基板平面的至少一個(gè)側(cè)壁。
在本發(fā)明的器件中，在絕緣體中設(shè)置阱，以便能實(shí)現(xiàn)將要限定的雙間隙配置。阱側(cè)壁的一些長度是垂直的，從而對于阱來說沒有損失像素孔，且阱側(cè)壁的另一部分長度是傾斜的，從而在該傾斜側(cè)壁上可以獲得良好的覆蓋。
反射電極優(yōu)選在阱的該至少一個(gè)傾斜側(cè)壁上延伸，以在反射電極與透射電極之間形成電接觸。
阱優(yōu)選是矩形的，且該矩形的三個(gè)邊具有基本垂直于基板平面的側(cè)壁，且該矩形的一個(gè)優(yōu)選較短的邊具有傾斜而不垂直于基板平面的側(cè)壁。
傾斜側(cè)壁可以傾斜使得斜面的頂部和底部橫向上偏移了1μm-3μm，且絕緣層可以具有1μm-3μm的厚度。
該器件優(yōu)選設(shè)置有第二基板，且在基板和第二基板之間夾有液晶層。在每個(gè)像素內(nèi)液晶層具有兩個(gè)不同單元間隙的區(qū)域。
本發(fā)明還提供了一種制造透反射式顯示器件的方法，其中在公共基板上設(shè)置多個(gè)顯示像素，且每一個(gè)包括具有通過絕緣層與基板隔開的反射電極的反射像素區(qū)域和具有設(shè)置在形成于絕緣層中的阱中的透射電極的透射像素區(qū)域，該方法包括使用刻蝕掩模將絕緣層構(gòu)圖來限定所述阱，其具有第一陡峭邊緣區(qū)域和第二衍射光柵邊緣區(qū)域，其中形成于絕緣層中的阱具有由陡峭邊緣區(qū)域限定的基本垂直于基板平面的至少一個(gè)側(cè)壁和由衍射光柵邊緣區(qū)域限定的傾斜而不垂直于基板平面的至少一個(gè)側(cè)壁。
該方法在刻蝕掩模中使用衍射光柵，以提供優(yōu)選為抗蝕劑層的局部光曝光，其又沿絕緣層阱的至少一部分側(cè)壁產(chǎn)生斜面。這能實(shí)現(xiàn)單個(gè)刻蝕工藝來限定絕緣層阱的垂直側(cè)壁和傾斜側(cè)壁。
優(yōu)選使用刻蝕掩模來構(gòu)圖設(shè)置在絕緣層上的抗蝕劑層，隨后刻蝕該抗蝕劑層，以去除曝光的抗蝕劑層部分和下面的絕緣層。
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)例，其中圖1以截面示出了已知的透反射式LCD器件；圖2以平面圖示出了已知的透反射式LCD器件的像素；圖3以截面示出了本發(fā)明的透反射式LCD器件的像素；圖4以平面圖示出了本發(fā)明的透反射式LCD器件；和圖5示出了在用于制造本發(fā)明的透反射式LCD器件的本發(fā)明的方法中使用的刻蝕掩模。
本發(fā)明的透反射式顯示器件具有絕緣層，該絕緣層具有用于限定雙間隙結(jié)構(gòu)的阱。該阱具有至少一個(gè)垂直側(cè)壁和至少一個(gè)傾斜側(cè)壁。使用垂直側(cè)壁能保持大像素孔，且使用至少一個(gè)傾斜側(cè)壁允許良好的覆蓋，并因此在該傾斜側(cè)壁上獲得電接觸。
圖3以截面示出了本發(fā)明的透反射式LCD器件的像素。使用與圖1中相同的參考數(shù)字。
圖3還示意性地示出了鈍化層20的粗糙表面和在電極28中該粗糙表面的復(fù)制。如上所述，這可使用多層鈍化層20來實(shí)現(xiàn)。
如圖3中所示，開30的至少一個(gè)側(cè)壁72是垂直的，即垂直于基板14，且至少一個(gè)側(cè)壁70是傾斜的，以便能實(shí)現(xiàn)覆蓋層的良好覆蓋。反射電極28在阱的傾斜側(cè)壁70上延伸，以在反射電極28與透射電極24之間形成電接觸。這避免了需要其他的結(jié)構(gòu)在這些電極之間形成電接觸。
透明電極28必須覆蓋單元間隙小的所有區(qū)域。在圖3中還示出了反射電極28在垂直側(cè)壁72上延伸。這是容差允許(toleranceallowance)的結(jié)果，且不需要層28沿垂直側(cè)壁72向下的連續(xù)性。
如圖4中所示，阱30是矩形的，并且該矩形的三個(gè)邊具有垂直側(cè)壁，且該矩形的其中一個(gè)較短邊具有傾斜側(cè)壁，電極28在其上延伸。在圖4中，電極28被示為帶點(diǎn)的區(qū)域，且矩形開口30的上短邊具有傾斜側(cè)壁70，電極28在其上延伸。
傾斜側(cè)壁可以傾斜使得斜面的頂部和底部橫向上偏移了1μm-3μm，在圖4中被示為尺寸Δ。絕緣層20可以具有1μm-3μm的厚度。
可以修改在構(gòu)圖鈍化層過程中使用的掩模以提供本發(fā)明的阱結(jié)構(gòu)?？墒褂脝蝹€(gè)掩模和刻蝕階段來以下述方式產(chǎn)生具有不同側(cè)壁斜面的阱。
通過在刻蝕掩模中形成光柵結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生斜面，以在抗蝕劑曝光過程中適應(yīng)照明強(qiáng)度，從而當(dāng)顯影時(shí)抗蝕劑具有傾斜的邊緣而不是垂直的邊緣。
在制造過程中，在鈍化層20的連續(xù)層上設(shè)置正抗蝕劑層。圖5示出了用于控制抗蝕劑層曝光的掩模設(shè)計(jì)。圖5的頂部示出了在不透明區(qū)域80和透明區(qū)域82之間的掩模中的陡峭臺階?？刮g劑層在與透明區(qū)域82對應(yīng)的區(qū)域中完全暴露。圖5的底部示出了通過限定光柵結(jié)構(gòu)84，在不透明區(qū)域80與透明區(qū)域82之間的掩模中的平緩臺階。抗蝕劑層在與透明區(qū)域82對應(yīng)的區(qū)域中完全暴露，但是暴露向著與不透明區(qū)域80對應(yīng)的區(qū)域逐漸減小。
在刻蝕過程中，曝光的抗蝕劑層以比抗蝕劑層的未曝光部分更大的速率被去除。在與光柵結(jié)構(gòu)84對應(yīng)的區(qū)域中，抗蝕劑去除速率存在逐漸改變。在幾乎完全曝光的區(qū)域中，抗蝕劑層在刻蝕過程中被去除，且下面的鈍化層也將被部分地刻蝕。因而，抗蝕劑層的曝光輪廓轉(zhuǎn)印為下面的鈍化層的形狀，且可用單個(gè)各向異性掩模和刻蝕步驟形成傾斜側(cè)壁。
區(qū)域84中的掩模具有用于適應(yīng)光強(qiáng)度的多個(gè)窄線和空間。線/空間比率從不透明區(qū)域邊緣處的無限大(沒有空間)變化到透明區(qū)域邊緣處的0(全部空間)，且該過渡將占據(jù)大約2μm。需要修改線寬度和空間來提供所需的光衍射圖案。
上面僅詳細(xì)描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例。然而，本發(fā)明可適用于任何雙間隙透反射式顯示器，其中沿鈍化層阱的側(cè)壁向下需要任何層的良好臺階覆蓋。通常對于具有良好分辨率的小尺寸顯示器或?qū)τ诟叻直媛曙@示器來說，隨著像素間距減小，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)變得更加明顯。
在上面以像素電路中使用頂柵TFT的配置詳細(xì)描述了本發(fā)明。本發(fā)明可同樣應(yīng)用于其中使用底柵TFT的配置。
多種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種透反射式顯示器件，其在公共基板(14)上包括多個(gè)顯示像素，每個(gè)像素包括反射像素區(qū)域，其具有通過絕緣層(20)與基板隔開的反射電極(28)；和透射像素區(qū)域，其具有設(shè)置在形成于絕緣層(20)中的阱(30)中的透射電極(24)，其中形成在絕緣層(20)中的阱(30)具有基本垂直于基板(14)的平面的至少一個(gè)側(cè)壁(72)和傾斜而不垂直于基板的平面的至少一個(gè)側(cè)壁(70)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中反射電極(28)在阱的該至少一個(gè)傾斜側(cè)壁(70)上延伸，以在反射電極(28)與透射電極(24)之間形成電接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的器件，其中阱(30)是矩形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其中該矩形的三個(gè)邊具有基本垂直于基板(14)的平面的側(cè)壁，且該矩形的其中一邊具有傾斜而不垂直于基板的平面的側(cè)壁(70)。
5.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的器件，其中傾斜側(cè)壁(70)傾斜使得斜面的頂部和底部橫向上偏移(Δ)了1μm-3μm。
6.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的器件，其中絕緣層(20)具有1μm-3μm的厚度。
7.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的器件，進(jìn)一步包括第二基板(16)，并且其中在基板(14)和第二基板(16)之間夾有液晶層(18)，在每個(gè)像素內(nèi)液晶層具有兩個(gè)不同單元間隙的區(qū)域。
8.一種制造透反射式顯示器件的方法，其中在公共基板上設(shè)置多個(gè)顯示像素，且每一個(gè)包括具有通過絕緣層(20)與基板隔開的反射電極(28)的反射像素區(qū)域和具有設(shè)置在形成于絕緣層中的阱中的透射電極(24)的透射像素區(qū)域，該方法包括使用刻蝕掩模構(gòu)圖絕緣層(20)以限定所述阱，其具有第一陡峭邊緣區(qū)域(80)和第二衍射光柵邊緣區(qū)域(84)，其中形成于絕緣層中的阱具有由陡峭邊緣區(qū)域限定的基本垂直于基板平面的至少一個(gè)側(cè)壁和由衍射光柵邊緣區(qū)域限定的傾斜而不垂直于基板平面的至少一個(gè)側(cè)壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中使用刻蝕掩模來構(gòu)圖設(shè)置在絕緣層上的抗蝕劑層，隨后刻蝕該抗蝕劑層，以去除曝光的抗蝕劑層部分和下面的絕緣層。
全文摘要
透反射式顯示器件具有形成在絕緣層(20)中的用于限定雙間隙配置的阱(30)。該阱的至少一個(gè)側(cè)壁(72)基本垂直于基板平面，且至少一個(gè)側(cè)壁(70)傾斜而不垂直于基板平面。這樣，阱側(cè)壁的一些長度是垂直的，從而沒有損失像素孔，且阱的側(cè)壁的另一部分長度是傾斜的，從而可在該傾斜側(cè)壁上獲得良好的覆蓋。
文檔編號G02F1/1335GK1961247SQ200580017266
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者S·J·巴特斯比 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司