專利名稱：半透反射型液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種液晶顯示器，更具體地，涉及一種半透反射型液晶顯示器。
背景技術(shù)：
目前，液晶顯示器(LCD)是應(yīng)用最為廣泛的平板顯示裝置之一。通常，LCD包括一對(duì)在其內(nèi)表面具有場(chǎng)致電極的面板和夾置在面板之間的介電各向異性液晶層。在LCD中，場(chǎng)致電極之間電壓差的變化，即，電極所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的變化，改變了液晶層的透射率。由此，通過(guò)控制電極之間的電壓差就可以獲得期望的圖像。
根據(jù)顯示圖像所用的光源種類的不同，LCD可分為三種類型透射型、反射型、和半透反射型(transreflective)LCD。在透射型LCD中，使用背光源從后面照亮像素。在反射型LCD中，使用源自周圍環(huán)境的入射光從前面照亮像素。半透反射型LCD將透射特性和反射特性相結(jié)合。在諸如室內(nèi)環(huán)境的中度光的條件下或在完全黑暗的條件下，這些LCD以透射模式運(yùn)行，而在諸如室外環(huán)境的很明亮的條件下，它們以反射模式運(yùn)行。
在許多半透反射型LCD中，每個(gè)像素均被分為透射區(qū)和反射區(qū)。這些LCD選擇性地以透射模式或反射模式運(yùn)行。然而，這類顯示器也有缺陷，即，由于對(duì)于液晶具有不同的光學(xué)延遲，所以這兩種模式的伽瑪曲線發(fā)生沖突。這是因?yàn)樵谕干淠Ｊ较?，光僅穿過(guò)液晶層一次，而在反射模式下，光需要兩次穿過(guò)液晶層。
目前，存在兩種方法克服這種缺陷。一種方法是在反射區(qū)中形成比在透射區(qū)中更薄的液晶層。另一種方法是通過(guò)在反射區(qū)中提供低于施加給透射區(qū)的電壓，區(qū)分兩個(gè)區(qū)域中液晶層的排列。
前一種方法存在一些缺陷。由于增加了在反射區(qū)形成厚層的工藝，所以制造工藝變得復(fù)雜。同樣，由于兩個(gè)區(qū)域邊界的很大的級(jí)差(step difference)，可能產(chǎn)生諸如傾斜的液晶層排列問(wèn)題和/或偶發(fā)的圖像(incidental image)。
在后一種方法中，通常將輔助電容器設(shè)置在反射區(qū)中，以降低施加給像素的電壓。但是，這將導(dǎo)致兩種模式的伽瑪曲線中的差異。因此，兩種模式中所顯示的圖像不同。
因此，需要堅(jiān)持不懈地開(kāi)發(fā)一種具有改善的室內(nèi)和室外的觀察特性的半透反射型LCD。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種可解決上述問(wèn)題的LCD。
為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種LCD，其包括多個(gè)像素，呈矩陣排列，每個(gè)像素均包括開(kāi)關(guān)元件；背光源，用于向像素提供光；以及第一、第二、第三、和第四電容器，被單獨(dú)地(individually)連接至開(kāi)關(guān)元件的輸出端。這里，每個(gè)像素均包括第一區(qū)域，用于透射由背光源提供的光；以及第二區(qū)域和第三區(qū)域，用于反射光。
第一電容器可位于第一區(qū)域中，第二電容器可位于第二區(qū)域中，并且第三和第四電容器可位于第三區(qū)域中。第三和第四電容器也可具有不同的介電常數(shù)并彼此串連。
第二電容器的兩個(gè)末端之間的電壓可與第三和第四電容器的的兩個(gè)末端的電壓相等，并且第三電容器兩端的電壓由于第三和第四電容器的電容量而降低。
LCD可配置成滿足下式Rt＝R2+R3＝(1-s)V+skV其中，Rt是第二區(qū)域和第三區(qū)域的總反射率，R2是第二區(qū)域的反射率，R3是第三區(qū)域的反射率，s是第三區(qū)域的面積與第二和第三區(qū)域的總面積的面積比；V是施加給第二電容器的電壓，以及k是施加給第三電容器的電壓與施加給第三和第四電容器的電壓之和的電壓比。
電壓比k也可根據(jù)下面的等式來(lái)確定k＝C4/(C3+C4)其中，C3是第三電容器的電容量，C4是第四電容器的電容量。
施加給第二電容器的電壓與施加給第三電容器的電壓的電壓比可在約1∶0.6至約1∶0.9的范圍內(nèi)，第二區(qū)域與第三區(qū)域的面積比在約0.3∶0.7至約0.5∶0.5的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種LCD，其包括上部面板和下部面板，它們彼此相對(duì)；以及液晶層，夾置在兩個(gè)面板之間。上部面板包括絕緣基板；遮蔽裝置，形成在絕緣基板上；多個(gè)濾色器，形成在遮蔽裝置和絕緣基板上；第一覆蓋層和第二覆蓋層，在濾色器上彼此分離；共電極，形成在第一和第二覆蓋層以及濾色器上；以及第三覆蓋層，形成在共電極上，同時(shí)與第一和第二覆蓋層分離。
此外，上部面板可包括第一區(qū)域，用于將光透射在液晶顯示器內(nèi)；以及第二區(qū)域和第三區(qū)域，用于將光反射到液晶顯示器的外部。
第一和第二區(qū)域可分別包括第一覆蓋層和第二覆蓋層，并且第三區(qū)域可包括第三覆蓋層。第三覆蓋層可僅形成在第三區(qū)域中。
可選地，第一和第二區(qū)域可分別包括第一覆蓋層和第二覆蓋層，并且第三區(qū)域可包括第三覆蓋層。第三覆蓋層可貫穿第一、第二和第三區(qū)域而形成。
此外，下部面板可包括用于向其施加數(shù)據(jù)電壓的像素電極，并且第一、第二、和第三區(qū)域可分別包括第一、第二、和第三電容器。這種情況下，優(yōu)選地，每個(gè)電容器均包括像素電極和共電極，作為兩個(gè)端子，并且液晶層起到相同電容器的電介質(zhì)(dielectric)的作用。同樣優(yōu)選地，第三區(qū)域進(jìn)一步包括第四電容器，該第四電容器具有像素電極和共電極，以作為兩個(gè)端子，并且第三覆蓋層起到第四電容器的電介質(zhì)的作用。
LCD可配置成滿足下式Rt＝R2+R3＝(1-s)V+skV
其中，Rt是第二區(qū)域和第三區(qū)域的總反射率，R2是第二區(qū)域的反射率，R3是第三區(qū)域的反射率，s是第三區(qū)域的面積與第二和第三區(qū)域的總面積的面積比，V是施加給第二電容器的電壓，以及k是施加給第三電容器的電壓與施加給第三和第四電容器的電壓之和的電壓比。
電壓比k也可根據(jù)下面的等式來(lái)確定k＝C4/(C3+C4)其中，C3是第三電容器的電容量，C4是第四電容器的電容量。
電壓比可以在約0.6至約0.9的范圍內(nèi)，而面積比可在約1至約2的范圍內(nèi)。
第一、第二、和第三覆蓋層可包括透明絕緣材料。
覆蓋層具有由電壓比確定的厚度。
同樣，形成在第二和第三區(qū)域中的像素電極可包括不平坦(uneven)的圖樣。
LCD在透射模式和反射模式下運(yùn)行，并且將液晶顯示器配置成在透射模式和反射模式下運(yùn)行，其中，透射模式下的液晶層的閾值電壓與反射模式下的液晶層的閾值電壓基本上相等。


本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述而變得更加顯而易見(jiàn)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的方塊圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的像素的等效電路圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的布局圖。
圖4是沿圖3的IV-IV′線截取的橫截面圖。
圖5是沿圖3的V-V′線截取的橫截面圖。
圖6是沿圖3的VI-VI′線截取的橫截面圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的LCD的像素的等效電路圖。
圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的透射率和反射率的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖9是示出了從根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD中實(shí)際測(cè)量的透射率和反射率的曲線圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD中所采用的像素的示意性橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖更加全面地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以多種不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)而不局限于在此描述的實(shí)施例。相反地，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，所提供的這些實(shí)施例使得本發(fā)明充分公開(kāi)并且完全覆蓋本發(fā)明的范圍。
在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，擴(kuò)大了層、膜、以及區(qū)域的厚度。相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的元件。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)提到諸如層、膜、區(qū)域、基板或面板的元件“位于”另一個(gè)元件上時(shí)，是指其直接位于另一個(gè)元件上，或者也可能存在介于其間的元件。同樣地，應(yīng)該理解附圖是示意性的，而且無(wú)須按比例繪制。
下面，將參照附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的LCD。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的方塊圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的像素的等效電路圖。
參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD包括LC面板組件300；柵極驅(qū)動(dòng)器400和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500，其連接至LC面板組件300；灰度電壓發(fā)生器800，其連接至數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500；背光單元900，用于向LC面板組件300提供光；以及信號(hào)控制器600，用于控制上述元件。
參照?qǐng)D1，LC面板組件300包括多條顯示信號(hào)線G1-Gn和D1-Dm，以及多個(gè)連接至此并基本上呈矩陣排列的像素。
顯示信號(hào)線G1-Gn和D1-Dm包括多條用于傳輸選通信號(hào)(gatesignal，柵極信號(hào))(也被稱為“掃描信號(hào)”)的柵極線(gate line)G1-Gn以及多條用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)線D1-Dm。柵極線G1-Gn基本上沿行的方向延伸并基本上彼此平行，而數(shù)據(jù)線D1-Dm基本上沿列的方向延伸并基本上彼此平行。
每個(gè)像素均包括連接至顯示信號(hào)線G1-Gn和D1-Dm的開(kāi)關(guān)元件Q以及連接至開(kāi)關(guān)元件Q的LC電容器CLC和存儲(chǔ)電容器CST?？墒÷源鎯?chǔ)電容器CST。
參照?qǐng)D1和2，開(kāi)關(guān)元件Q設(shè)置在下部面板100上并具有三個(gè)端子控制端，連接至柵極線G1-Gn中的一條；輸入端，連接至數(shù)據(jù)線D1-Dm中的一條；以及輸出端，同時(shí)連接至LC電容器CLC和存儲(chǔ)電容器CST。開(kāi)關(guān)元件Q可為薄膜晶體管(TFT)并包括非晶硅。LC電容器CLC包括設(shè)置在下部面板100上的像素電極190和設(shè)置在上部面板200上的共電極270，以作為兩個(gè)端子。夾置在電極190與270之間的LC層3用作LC電容器CLC的電介質(zhì)。像素電極190連接至開(kāi)關(guān)元件Q，而共電極270被提供有共電壓Vcom并覆蓋上部面板200的整個(gè)表面。在與圖2不同但在本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例中，共電極270可設(shè)置在下部面板100上。在這種情況下，像素電極190與共電極270通常可為棒狀或帶狀。
當(dāng)像素電極190與設(shè)置在下部面板100上的單獨(dú)信號(hào)線(未示出)彼此重疊時(shí)，重疊部分成為存儲(chǔ)電容器CST。單獨(dú)信號(hào)線可被提供有諸如共電壓Vcom的預(yù)定電壓?？蛇x地，存儲(chǔ)電容器CST可通過(guò)將像素電極190與直接設(shè)置在像素電極190之上的前一柵極線重疊、以及在其間夾置絕緣體而形成。
背光單元900包括變換器(inverter，未示出)和光源(未示出)。將具有至少一盞燈的光源安裝在LC面板下。通常使用冷陰極熒光燈(CCFL)或外部電極熒光燈(EEFL)作為燈，但是也可使用發(fā)光二極管(LED)。
為了彩色顯示，通常，每個(gè)像素均呈現(xiàn)出一種顏色。因此，紅色、綠色、和藍(lán)色的濾色器230均設(shè)置在面向像素電極190的上部面板200的區(qū)域。
參照?qǐng)D2，濾色器230形成在上部面板200的對(duì)應(yīng)區(qū)域。可選地，它們也可形成在下部面板100的像素電極190上或者形成在其下。
在面板100和200中的任一外表面上設(shè)置至少一個(gè)偏光器(未示出)，用于使從光源發(fā)出的光偏振。
灰度電壓發(fā)生器800產(chǎn)生兩組與像素的透射率有關(guān)的多個(gè)灰度電壓。在一組中的灰度電壓相對(duì)于共電壓Vcom具有正極性，而另一組中的灰度電壓相對(duì)于共電壓Vcom具有負(fù)極性。
柵極驅(qū)動(dòng)器400單獨(dú)地連接至LC面板組件300的柵極線G1-Gn，用于傳輸選通信號(hào)，該選通信號(hào)包括從外部裝置輸入至柵極信號(hào)線G1-Gn的柵極開(kāi)啟電壓Von和柵極關(guān)閉電壓Voff的組合。這些柵極驅(qū)動(dòng)器400為具有多個(gè)基本上成一行排列的階(stage)的移位寄存器。
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500單獨(dú)地連接至LC面板組件300的數(shù)據(jù)線D1-Dm，用于向像素傳輸從灰度電壓發(fā)生器800提供的灰度電壓中選取的數(shù)據(jù)電壓。這些數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500通常形成為集成電路。
信號(hào)控制器600控制柵極驅(qū)動(dòng)器400或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的操作。
下面，將對(duì)上述LCD的操作進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
信號(hào)控制器600接收來(lái)自外部圖形控制器(未示出)的輸入圖像信號(hào)R、G、和B以及用于控制其顯示的輸入控制信號(hào)，例如垂直同步信號(hào)Vsync、水平同步信號(hào)Hsync、主時(shí)鐘MCLK以及數(shù)據(jù)使能信號(hào)DE。信號(hào)控制器600響應(yīng)于輸入控制信號(hào)而產(chǎn)生柵極控制信號(hào)CONT1和數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT2，并處理輸入圖像信號(hào)R、G、和B，以適用于LC面板組件300的操作。隨后，信號(hào)控制器600將柵極控制信號(hào)CONT1輸出至柵極驅(qū)動(dòng)器400，同時(shí)將數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT2和處理過(guò)的圖像信號(hào)DAT輸出至數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500。
柵極控制信號(hào)CONT1包括垂直同步起始信號(hào)STV，用于指示開(kāi)始輸出柵極開(kāi)啟電壓Von；柵極時(shí)鐘信號(hào)CPV，用于控制柵極開(kāi)啟電壓Von的輸出時(shí)間；以及輸出使能信號(hào)OE，用于限定柵極開(kāi)啟電壓Von的持續(xù)時(shí)間。
數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT2包括水平同步起始信號(hào)STH，用于指示開(kāi)始輸出圖像信號(hào)DAT；負(fù)載信號(hào)LOAD，用于向數(shù)據(jù)線D1-Dm施加相應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓；反轉(zhuǎn)信號(hào)RVS，用于將相對(duì)于共電壓Vcom的數(shù)據(jù)電壓極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)；以及數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)HCLK。
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500響應(yīng)于來(lái)自數(shù)據(jù)控制器600的數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT2，接收來(lái)自信號(hào)控制器600的對(duì)于一行像素的圖像數(shù)據(jù)DAT并將圖像數(shù)據(jù)DAT轉(zhuǎn)換成從灰度電壓發(fā)生器800所提供的灰度電壓中選取的模擬數(shù)據(jù)電壓，然后將數(shù)據(jù)電壓施加給數(shù)據(jù)線D1-Dm。
柵極驅(qū)動(dòng)器400響應(yīng)于來(lái)自信號(hào)控制器600的柵極控制信號(hào)CONT1，向柵極線G1-Gn施加?xùn)艠O開(kāi)啟電壓Von，由此開(kāi)啟與其相連的開(kāi)關(guān)元件Q。通過(guò)激活的開(kāi)關(guān)元件Q將施加給數(shù)據(jù)線D1-Dn的數(shù)據(jù)電壓提供給對(duì)應(yīng)的像素。
施加給像素的數(shù)據(jù)電壓與共電壓Vcom之間的差被表示為L(zhǎng)C電容器CLC兩端的電壓，即，像素電壓。LC層3中的LC分子的定向取決于像素電壓的大小，并且LC分子的定向決定了穿過(guò)LC層3的光的偏振。附著到兩個(gè)面板100和200外表面的偏光器(未示出)將光的偏振轉(zhuǎn)換為光的透射。
通過(guò)以水平周期(表示為“1H”并等于水平同步信號(hào)Hsync、數(shù)據(jù)使能信號(hào)DE、和柵極時(shí)鐘信號(hào)CPV的一個(gè)周期)為一個(gè)單元重復(fù)這個(gè)步驟，在一幀之內(nèi)，所有的柵極線G1-Gn均被順序地提供有柵極開(kāi)啟電壓Von，從而將數(shù)據(jù)電壓施加給所有的像素。當(dāng)一幀結(jié)束之后，下一幀開(kāi)始時(shí)，控制施加給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的反轉(zhuǎn)控制信號(hào)RVS，從而使數(shù)據(jù)電壓的極性相對(duì)于前一幀中數(shù)據(jù)電壓的極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)(被稱為“幀反轉(zhuǎn)”)。也可控制反轉(zhuǎn)控制信號(hào)RVS，從而在一幀之內(nèi)使沿?cái)?shù)據(jù)線流動(dòng)的數(shù)據(jù)電壓的極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)。(例如“線反轉(zhuǎn)”和“點(diǎn)反轉(zhuǎn)”)，或者使一個(gè)信息包(packet)中的數(shù)據(jù)電壓的極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)(例如“列反轉(zhuǎn)”和“點(diǎn)反轉(zhuǎn)”)。
下面，將參照?qǐng)D3至圖6描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的LCD的結(jié)構(gòu)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的布局圖。圖4至圖6是分別沿圖3的IV-IV′線、V-V′線和VI-VI′線截取的橫截面圖。
本實(shí)施例的LCD包括彼此相對(duì)的TFT面板100和共電極面板200、以及夾置在其間的LC層3。LC層3包括與兩個(gè)面板100和200的表面垂直或水平排列的LC分子。
眾所周知，LC層可包括90°扭曲向列(twisted nematic，TN)型LC分子、垂直配向(VA)型LC分子或電控雙折射(ECB)型LC分子，但是應(yīng)該注意的是，本發(fā)明可以采用任何適合的LC結(jié)構(gòu)。
偏光器12和22設(shè)置在兩個(gè)面板100和200的外表面上。偏光器22的透光軸(θ)與偏光器12的透光軸(θ+90°)垂直交叉。
作為L(zhǎng)CD面板組件300的下部面板的TFT面板100配置如下。
如圖3至圖6所示，多條柵極線121和多條存儲(chǔ)電極線131形成在由諸如玻璃的透明材料制成的絕緣基板110上。
柵極線121基本上沿水平方向延伸，同時(shí)彼此分離，并傳輸選通信號(hào)。每條柵極線121均包括多個(gè)向上突出的柵電極124和端部125，該端部具有連接至外部裝置的相對(duì)較大的尺寸。
存儲(chǔ)電極線131基本上沿水平方向延伸并包括多個(gè)突起(protrusion)。這些突起形成存儲(chǔ)電極133。存儲(chǔ)電極線131接收來(lái)自共電極面板200的共電極270的諸如共電壓的預(yù)定電壓。
柵極線121和存儲(chǔ)電極線131可由諸如Al和Al合金的含鋁(Al)金屬、諸如Ag和Ag合金的含銀(Ag)金屬、諸如Cu和Cu合金的含銅(Cu)金屬、諸如Mo和Mo合金的含鉬(Mo)金屬以及鉻(Cr)、鈦(Ti)或鉭(Ta)制成。柵極線121和存儲(chǔ)電極線131也可具有雙層結(jié)構(gòu)，其中包括具有不同物理特性的兩個(gè)層(未示出)。在這種結(jié)構(gòu)中，上部層由低電阻率的金屬制成，例如Al或Al合金的含Al金屬，以降低柵極線121與存儲(chǔ)電極線131中的信號(hào)延遲或電壓降。與上部層不同，下部層由具有與諸如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)等相同的良好接觸特性的材料制成。例如Mo、Mo合金、Cr、Ta、Ti等可用于下部層。這兩個(gè)層的組合的理想實(shí)例為下部Cr層和上部Al-Nd層。
柵極線121和存儲(chǔ)電極線131可具有單層結(jié)構(gòu)，或者為包括三層或更多層的多層結(jié)構(gòu)。
柵極線121和存儲(chǔ)電極線131的所有側(cè)壁均可相對(duì)于基板110的表面在約30°至80°的范圍內(nèi)傾斜。
由氮化硅(SiNx)制成的柵極絕緣層140形成在柵極線121上。
多個(gè)由氫化非晶硅(縮寫為“a-Si”)或多晶硅制成的線形半導(dǎo)體151形成在柵極絕緣層140上。每個(gè)線形半導(dǎo)體151基本上沿垂直方向延伸，并包括多個(gè)均沿柵電極124延伸的突起154以及連接至各個(gè)突起154的擴(kuò)展部(extension)157。同樣，每個(gè)線形半導(dǎo)體151在緊靠近柵極線121與存儲(chǔ)電極線131交叉的位置變寬，以覆蓋柵極線121與存儲(chǔ)電極線131的交叉區(qū)域。
多個(gè)線形歐姆接觸部161和島狀歐姆接觸部165形成在線形半導(dǎo)體151上，它們可由重?fù)诫s有N型雜質(zhì)的N+氫化非晶硅或硅化物制成。每個(gè)線形歐姆接觸部161包括多個(gè)突起163。一組突起163和島狀歐姆接觸部165設(shè)置在半導(dǎo)體151的突起154上。
半導(dǎo)體151以及歐姆接觸部161和165的所有側(cè)壁均可相對(duì)于基板110在約30°至80°的范圍內(nèi)傾斜。
多條數(shù)據(jù)線171以及多個(gè)與數(shù)據(jù)線171分離的漏電極175形成在歐姆接觸部161、165以及柵極絕緣層140上。
數(shù)據(jù)線171基本上沿垂直方向延伸，以與柵極線121和存儲(chǔ)電極線131交叉并傳輸數(shù)據(jù)電壓。每條數(shù)據(jù)線171均包括端部179，該端部具有連接至另一層或外部裝置的相對(duì)較大的尺寸。
每個(gè)漏電極175均包括擴(kuò)展部177，其與存儲(chǔ)電極線131的存儲(chǔ)電極133重疊。
每條數(shù)據(jù)線171的垂直部分均包括多個(gè)突起。包括兩個(gè)相鄰?fù)黄鸬牟糠执怪辈啃纬稍措姌O173，其部分地圍繞漏電極175的邊緣。柵電極124、源電極173、漏電極175以及半導(dǎo)體151的突起154形成TFT。TFT溝道(channel)形成在源電極173與漏電極175之間的突起154上。
優(yōu)選地，數(shù)據(jù)線171和漏電極175由諸如含Mo金屬、Cr、Ta或Ti的難熔金屬制成。數(shù)據(jù)線171和漏電極175可被設(shè)置成具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包括由Mo、Mo合金、Cr等中的一種構(gòu)成的下部層(未示出)和由含Al金屬構(gòu)成的上部層(未示出)。
與柵極線121和存儲(chǔ)電極線131相類似，數(shù)據(jù)線171和漏電極175的所有側(cè)壁也可相對(duì)于基板110的表面在約30°至80°的范圍內(nèi)傾斜。
歐姆接觸部161和165夾置在半導(dǎo)體151和數(shù)據(jù)線171之間、以及漏電極175與半導(dǎo)體151的突起154之間，以降低其間的接觸電阻。線形半導(dǎo)體151在未被數(shù)據(jù)線171和漏電極175覆蓋的位置、以及源電極173與漏電極175之間被部分地露出。
由諸如SiN2、SiO2等的無(wú)機(jī)材料制成的鈍化層180形成在數(shù)據(jù)線171、漏電極175、以及半導(dǎo)體151的露出部分上。
由具有突出的平面特性的感光有機(jī)材料制成的有機(jī)絕緣層187形成在鈍化層180上。有機(jī)絕緣層187的頂面是不平坦的(uneven)。由于不平坦的表面，覆蓋在有機(jī)絕緣層187上的反射電極194具有不平坦的頂面。反射電極194的不平坦頂面有助于防止發(fā)生鏡面反射，并減少LCD上顯示的不期望得到的圖像。從柵極線121的端部125和數(shù)據(jù)線171的端部179去除有機(jī)絕緣層187，從而僅將鈍化層180保留在端部125和179上。
鈍化層180設(shè)置有多個(gè)接觸孔183，通過(guò)接觸孔可露出數(shù)據(jù)線171的擴(kuò)大的端部179。多個(gè)接觸孔182穿過(guò)鈍化層180和柵極絕緣層140，以露出從此通過(guò)的柵極線121的擴(kuò)大端部125。同樣，多個(gè)接觸孔185穿過(guò)鈍化層180和有機(jī)絕緣層187，以露出從此通過(guò)的漏電極175的擴(kuò)展區(qū)域177。接觸孔182、183和185可具有諸如多邊形、圓形等的各種形狀，并且接觸孔182、183和185的側(cè)壁可相對(duì)于基板110的表面在約30°至85°的范圍內(nèi)傾斜，或者形成階梯形的形狀。
多個(gè)像素電極190形成在有機(jī)絕緣層187上。
每個(gè)像素電極190均包括透明電極192和覆蓋在透明電極192上的反射電極194。透明電極192可由諸如ITO或IZO的透明導(dǎo)電材料制成，而反射電極194可由諸如Al、Al合金、Ag、或Ag合金的不透明反射材料制成。每個(gè)像素電極190可進(jìn)一步包括由Mo、Mo合金、Cr、Ti、或Ta制成的接觸輔助部(contact assistant，未示出)。接觸輔助部確保透明電極192與反射電極194之間的接觸特性，同時(shí)防止透明電極192將反射電極194氧化。
每個(gè)像素均被分成透射區(qū)TA和反射區(qū)RA，反射區(qū)由第一反射區(qū)RAI和第二反射區(qū)RAII構(gòu)成。透射區(qū)TA中不存在反射電極194，但是第一反射區(qū)RAI和第二反射區(qū)RAII具有反射電極194。透射區(qū)TA的盒間隙(cell gap)幾乎等于反射區(qū)RA的盒間隙。這里，可將有機(jī)絕緣層187從透射區(qū)TA去除。
像素電極190通過(guò)接觸孔185物理并電連接至漏電極175，以接收來(lái)自漏電極175的數(shù)據(jù)電壓。被提供有數(shù)據(jù)電壓的像素電極190與共電極270一起產(chǎn)生電場(chǎng)，以決定夾置于兩個(gè)電極之間的LC層3中LC分子的定向。
同樣，如上所述，每個(gè)液晶電容器由一組像素電極190和共電極270形成，該液晶電容器可以在TFT關(guān)閉后存儲(chǔ)所施加的電壓。為了提高電壓的儲(chǔ)存能力，可進(jìn)一步設(shè)置與液晶電容器并聯(lián)的存儲(chǔ)電容器。存儲(chǔ)電容器可通過(guò)將漏電極175的擴(kuò)展部177與存儲(chǔ)電極線131重疊而形成。存儲(chǔ)電容器也可通過(guò)將像素電極190與鄰近的柵極線121重疊而形成。這種情況下，可省略存儲(chǔ)電極線131。
像素電極190可重疊于與其相鄰的數(shù)據(jù)線171和柵極線121，以增大開(kāi)口率，但是該重疊部對(duì)于本發(fā)明而言不是必需的。
像素電極190可由透明導(dǎo)電聚合物制成。然而，在反射型LCD中，可使用不透明反射金屬。
多個(gè)覆蓋在焊盤部(pad portion)的鈍化層180上的接觸輔助部95和97通過(guò)接觸孔182和183單獨(dú)地連接至柵極線121的端部125和數(shù)據(jù)線171的端部179。接觸輔助部95和97將補(bǔ)充端部125和179與外部裝置之間的附著力，并保護(hù)它們。然而，由于它們不是主要的，在任何情況下都可以將它們省略。同樣，它們可與透明電極192或反射電極194形成在相同的層上。
面向TFT面板100的共電極面板200的構(gòu)造如下被稱為“黑色矩陣”的遮蔽裝置200設(shè)置在由諸如玻璃的透明絕緣材料制成的絕緣基板210上，以通過(guò)像素電極190之間的障礙物(barrier)防止光的漏出，以及限定面向像素電極190的開(kāi)口區(qū)域(aperture region)。
多個(gè)濾色器230形成在基板210和遮蔽裝置220上，并且它們中的大多數(shù)位于由遮蔽裝置220限定的開(kāi)口區(qū)域中。每個(gè)濾色器230均沿垂直方向設(shè)置在兩條相鄰的數(shù)據(jù)線171之間。每個(gè)濾色器230均可呈現(xiàn)出諸如紅色、綠色、和藍(lán)色的原色中的一種。濾色器230以帶狀形式彼此連接。
由透明絕緣材料制成的覆蓋層251、252和253以及共電極270交替地形成在濾色器230上。具體地說(shuō)，在透射區(qū)TA和第一反射區(qū)RAI中，共電極270形成在濾色器230上所覆蓋的覆蓋層251和253上，而在第二反射區(qū)RAII中，共電極270形成在濾色器230上，并且覆蓋層252形成在其上。
在以這種方式形成的第二反射區(qū)RAII中，介電常數(shù)不同的兩個(gè)層重疊在共電極270和像素電極190之間，從而形成如圖7所示的串聯(lián)的兩個(gè)電容器C2和C3。電容器C3是形成在LC層3中的LC電容器。電容器C2是形成在覆蓋層253中的輔助電容器。在第二反射區(qū)RAII中，由于輔助電容器C2，施加給LC電容器C3的電壓小于第一反射區(qū)RAI的電壓。
下面，將參照?qǐng)D8至圖9詳細(xì)地描述反射模式的伽瑪曲線和透射模式的伽瑪曲線的方法。
圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的透射率和反射率的模擬結(jié)果的曲線圖，而圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的透射率和反射率的實(shí)際測(cè)量的曲線圖。
在圖8和圖9的曲線圖中，水平軸表示“電壓”，垂直軸表示“強(qiáng)度”(即，亮度)。
參照?qǐng)D8，(a)是透射區(qū)TA的透射率的曲線，(b)和(c)分別是第一反射區(qū)RAI和第二反射區(qū)RAII的反射率的曲線，而(d)是兩條曲線(b)和(c)的平均值曲線。在曲線圖中，曲線(a)、(b)和(c)反映了實(shí)際測(cè)量的結(jié)果，而曲線(d)反映了模擬結(jié)果。
通過(guò)將第一反射區(qū)RAI的第一反射率R1與第二反射區(qū)RAII的第二反射率R2相加，獲得第一反射區(qū)RAI和第二反射區(qū)RAII的總反射率Rt。R1和R2中的每一個(gè)均通過(guò)將面積(1-s)(第一反射區(qū)與總反射區(qū)的面積比)或者s(第二反射區(qū)與總反射區(qū)的面積比)與對(duì)應(yīng)區(qū)域的電壓相乘而獲得?？赏ㄟ^(guò)下列等式表示這些關(guān)系
Rt＝R1+R2＝(1-s)V+skV其中V是像素電壓的大小，s是通過(guò)A2/(A1+A2)得到的面積比，k是通過(guò)C2/(C2+C3)得到的電壓分割比，而kV是第二反射區(qū)RAII的LC電容器C3兩端的電壓。
基于上述等式，可通過(guò)改變面積比s和電壓分割比k來(lái)獲得最佳條件，用于將反映總反射率的曲線(d)與反映透射率的曲線(a)相匹配。圖8示出了當(dāng)s為0.6和k為0.82時(shí)的結(jié)果。
圖9示出了基于上述模擬的來(lái)自LCD的實(shí)際測(cè)量的透射率和反射率。如本圖中所示，兩條曲線在5V附近有些遠(yuǎn)，但是閾值電壓Vth在2V附近幾乎相等。
這些結(jié)果預(yù)示著通過(guò)控制面積比s和電壓分割比k可能使透射模式和反射模式的兩條伽瑪曲線相匹配。
這種情況下，如果第一反射區(qū)RAI和第二反射區(qū)RAII的面積比s在0.3∶0.7至0.5∶0.5的范圍內(nèi)，并且LC電容器C1和C3兩端的電壓之間的電壓比k在1∶0.6至1∶0.9的范圍內(nèi)，那么兩個(gè)區(qū)域的閾值電壓Vth可具有幾乎相等的值。結(jié)果，兩種模式的伽瑪曲線可以幾乎一致。
同時(shí)，還可以利用電壓分割比k來(lái)確定用于形成輔助電容器C2的覆蓋層252的厚度。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD中所采用的像素的示意性橫截面圖。
在圖4和5中，覆蓋層251、252和253交替地設(shè)置有共電極270。特別地，覆蓋層252僅形成在對(duì)應(yīng)于第二反射區(qū)RAII的共電極270上。與圖4和圖5中不同，圖10中的覆蓋層252形成在與TA、RAI、和RAII所有區(qū)域相對(duì)應(yīng)的共電極270之上。
在如圖10所示的情況下，由于覆蓋層252的電容器，可降低透射區(qū)TA中的LC電容器C1兩端和第一反射區(qū)RAI中的電容器C4兩端的電壓，但是與圖4和圖5中所示的像素結(jié)構(gòu)相比，這種像素結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于制造過(guò)程中所需的掩模較少。
更具體地，在圖4和圖5所示的像素的情況下，在形成覆蓋層之后，通過(guò)光刻工藝使用掩模，使第二反射區(qū)RAII圖樣化。隨后形成共電極270，并且在其上形成另一覆蓋層252。然后，使用另一掩模進(jìn)行圖樣化工藝，以使覆蓋層252僅存在于第二反射區(qū)RAII中。與這種結(jié)構(gòu)不同，在圖10所示的像素結(jié)構(gòu)中，省略了形成覆蓋層252后所述進(jìn)行的圖樣化工藝。因此，也就省略了掩模。
在圖10所示的實(shí)施例中，也可使用電壓分割比k單獨(dú)地控制覆蓋層251、252和253的厚度。
根據(jù)本發(fā)明，反射區(qū)被分成兩個(gè)區(qū)域，并且輔助電容器設(shè)置在兩個(gè)區(qū)域中的一個(gè)內(nèi)?？赏ㄟ^(guò)控制兩個(gè)區(qū)域的面積比和電壓比，使透射模式和反射模式的伽瑪曲線在特定的范圍內(nèi)相匹配。由此，無(wú)論模式如何變化，均可實(shí)現(xiàn)示出均勻色彩的彩色顯示。
本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為是局限于所述的特定實(shí)施例，而是應(yīng)該被理解為涵蓋所附權(quán)利要求書中清楚地論述的本發(fā)明的所有方面。對(duì)于本發(fā)明所述涉及的本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，通過(guò)查閱本說(shuō)明書，本發(fā)明可采用的各種修改、等同替換、以及各種結(jié)構(gòu)是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，其包括多個(gè)像素，呈矩陣排列，每個(gè)所述像素均包括開(kāi)關(guān)元件；背光源，用于向所述像素提供光；以及第一、第二、第三、和第四電容器，所述電容器被單獨(dú)連接至所述開(kāi)關(guān)元件的輸出端；其中，每個(gè)所述像素均包括第一區(qū)域，用于透射由所述背光源提供的光；以及第二區(qū)域和第三區(qū)域，用于反射光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述第一電容器位于所述第一區(qū)域中，所述第二電容器位于所述第二區(qū)域中，并且所述第三和第四電容器位于所述第三區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述第三和第四電容器具有不同的介電常數(shù)并且彼此串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示器，其中，施加給所述第二電容器的電壓等于施加給所述第三和第四電容器的電壓之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶顯示器，滿足Rt＝R2+R3＝(1-s)V+skV其中，Rt是所述第二區(qū)域和所述第三區(qū)域的總反射率，R2是所述第二區(qū)域的反射率，R3是所述第三區(qū)域的反射率，s是所述第三區(qū)域的面積與所述第二和第三區(qū)域的總面積的面積比，V是施加給所述第二電容器的電壓，以及k是施加給所述第三電容器的電壓與施加給所述第三和第四電容器的電壓之和的電壓比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中，所述電壓比k根據(jù)以下等式確定k＝C4/(C3+C4)其中，C3是所述第三電容器的電容量，C4是所述第四電容器的電容量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示器，其中，施加給所述第二電容器的電壓與施加給所述第三電容器的電壓的電壓比在約1∶0.6至約1∶0.9的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，其中，所述第二區(qū)域的面積與所述第三區(qū)域的面積的面積比在約0.3∶0.7至約0.5∶0.5的范圍內(nèi)。
9.一種液晶顯示器，其包括彼此相對(duì)的上部面板和下部面板，以及液晶層，介于所述兩個(gè)面板之間，其中，所述上部面板包括絕緣基板；遮蔽裝置，形成在所述絕緣基板上；多個(gè)濾色器，形成在所述遮蔽裝置和所述絕緣基板上；第一覆蓋層和第二覆蓋層，形成在所述濾色器上；共電極，形成在所述第一和第二覆蓋層以及所述濾色器上；以及第三覆蓋層，形成在所述共電極上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示器，其中，所述上部面板包括第一區(qū)域，用于將光透射在所述液晶顯示器內(nèi)；以及第二區(qū)域和第三區(qū)域，用于將光反射到所述液晶顯示器的外部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶顯示器，其中，所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層分別對(duì)應(yīng)于所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域而形成，而所述第三覆蓋層對(duì)應(yīng)于所述第三區(qū)域而形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶顯示器，其中，所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層分別對(duì)應(yīng)于所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域而形成，而所述第三覆蓋層貫穿所述第一、第二、和第三區(qū)域而形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的液晶顯示器，其中，所述下部面板包括被施加有數(shù)據(jù)電壓的像素電極；以及其中，所述像素電極分別包括透明電極，貫穿所述第一、第二、和第三區(qū)域而形成；以及反射電極，形成在所述第二和第三區(qū)域上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其中，所述第一和第二區(qū)域分別包括第一電容器和第二電容器，每個(gè)電容器均包括所述像素電極和所述共電極作為兩個(gè)端子以及所述液晶層作為電介質(zhì)；以及其中，所述第三區(qū)域包括第三電容器，其具有作為電介質(zhì)的所述液晶層；第四電容器，其具有作為電介質(zhì)的所述第三覆蓋層；以及所述第三和所述第四電容器，串聯(lián)在所述像素電極與所述共電極之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液晶顯示器，其滿足以下等式Rt＝R2+R3＝(1-s)V+skV其中，Rt是所述第二區(qū)域和所述第三區(qū)域的總反射率，R2是所述第二區(qū)域的反射率，R3是所述第三區(qū)域的反射率，s是所述第三區(qū)域的面積與所述第二和第三區(qū)域的總面積的面積比，V是施加給所述第二電容器的電壓，以及k是施加給所述第三電容器的電壓與施加給所述第三和第四電容器的電壓之和的電壓比。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示器，其中，所述電壓比k根據(jù)以下等式確定k＝C4/(C3+C4)其中，C3是所述第三電容器的電容量，以及C4是所述第四電容器的電容量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶顯示器，其中，所述電壓比k在約0.6至約0.9的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液晶顯示器，其中，所述面積比s在約1至約2的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶顯示器，其中，所述第一、第二、和第三覆蓋層包括透明絕緣材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的液晶顯示器，其中，形成在所述第二和所述第三區(qū)域中的所述像素電極具有不平坦的圖樣。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的液晶顯示器，其中，所述液晶顯示器被配置為在透射模式和反射模式下運(yùn)行，并且所述透射模式下的所述液晶層的閾值電壓基本上等于所述反射模式下的所述液晶層的閾值電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半透反射型LCD，其包括多個(gè)像素，每個(gè)像素呈矩陣排列并均包括開(kāi)關(guān)元件；背光源，用于向像素提供光；以及第一、第二、第三、和第四電容器，該電容器被各自連接至開(kāi)關(guān)元件的輸出端。每個(gè)像素均包括透射區(qū)，用于透射來(lái)自背光源的光；以及第一反射區(qū)和第二反射區(qū)，用于反射源自外部環(huán)境的光。因此，反射區(qū)被分成兩個(gè)區(qū)域，并且輔助電容器設(shè)置在兩個(gè)區(qū)域中的一個(gè)內(nèi)。通過(guò)控制兩個(gè)區(qū)域的面積比和電壓比，透射模式和反射模式的伽瑪曲線可合成一條曲線。因此，可以在不考慮改變模式的情況下實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)出均勻色感的彩色顯示。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1841143SQ20061006690
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者梁英喆, 崔井乂, 張?jiān)跔e, 洪雯杓 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社