CN100385303C - 液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶6密封在像素基片4与对立基片5之间的液晶显示器1，像素基片4的像素电极10包括反射光的反射电极42和发射光的透明电极41，对立基片5具有与像素电极10相对的对立电极23。液晶显示器1显示图像，同时受从反射电极42反射的光或通过透明电极41发射的光照明。像素基片4具有着色层43和多隙部44，前者形成在反射电极42顶部对光添色并具有位于反射电极42上方的开口43a，后者连续形成着色层43顶部与开口43a内使反射电极42上方的液晶6的厚度变窄。透明电极41敷设在多隙部44和着色层43上。透明电极41与反射电极42通过形成在开口43a边沿内多隙部44里的接触孔44a相互导通。

Description

液晶显示器及其制造方法

本非临时申请根据35U.S.C.§119(a)对分别于2004年6月14日和2005年2月22日在日本提交的专利申请No.2004-175362和2005-044972提出优先权要求，所述申请的整个内容通过引用包括在这里。

技术领域

本发明涉及液晶显示器及其制造方法，所述液晶显示器具有反射电极与透明电极，并受发射与反射光照明。

背景技术

在个人计算机等办公自动化设备、笔记本电脑与蜂窝电话等个人数字辅助设备及配摄像机的盒带录像机等及其它设备里，轻薄而省电的液晶显示器有着广泛的应用。液晶显示器可分成透射型与反射型，前者把诸如由ITO构成的透明导电膜用作像素电极，后者把诸如金属构成的反射电极用作像素电极。

透射型液晶显示器在显示的同时被背光照明，优点是显示明亮、反差高，缺点是功耗大。相比之下，反射型液晶显示器受环境光照明，不需要背光，有利于减小功耗，但反差低，取决于环境亮度。为此，半透射型液晶显示器进入入实用，它可用反射的环境光与来自背光的光照明。

日本专利申请公开说明书No.2000-111902揭示了一种半透射型液晶显示器，图21是其剖视图。图1在显示面板2背面设置了背光3，显示面板2的液晶6密封在像素基片4与对立基片5之间，像素基片4具有形成在玻璃基片31上的基部涂层膜32。

在基部涂层膜32上形成半导体膜33，用作具有栅G、源S与漏D的TFT元件。在半导体层33顶部形成栅绝缘膜35，再在栅绝缘膜35上形成栅电极36。在栅电极36上形成层间绝缘膜37。形成的源电极38和漏电极39分别对源S和漏D通过形成在层间绝缘膜37内的接触孔37a导通。

在层间绝缘膜37上形成透明树脂层40，再在其上形成透明电极41。透明电极41例如由ITO构成，通过形成在透明树脂层40里的接触孔40a导向漏电极39。在透明电极41上的预定位置形成例如由铝构成的反射电极42，透明电极41和反射电极42一起构成像素电极10。在整个液晶显示器1内，按矩阵排列了大量像素电极10，因此像素电极10具有反射部10a和透射部10b，前者由反射电极42构成，后者由位于反射部10a以外地方的透明电极41部分构成。

对立基片5具有形成在玻璃基片21上的着色层22，用作滤色器对光添色。着色层22顶部形成例如由ITO构成的对立电极23。透明电极41和对立电极23上形成对准液晶6的对准膜(未示出)。

在上述结构的液晶显示器1中，当背光3发亮时，背光3发出的光通过透射部10b传播并照明显示面板2。背光3关闭时，环境光进入显示面板2，再在反射部10a上反射而照明显示板2。这样，可舒适地看到显示的图像。在其与反射部10a对立的部分内，着色层22有一开口22a，当通过反射实现照明时，开口22a帮助获得足够亮度。

然而，上述普通液晶显示器1有以下缺点。由于使用了越来越高分辨率的显示面板2，当玻璃基片21和31在制造加工中遭受的热与隔膜应力的影响下收缩时，变得越来越难以相对于形成在对立基片4上的着色层22精密地定位形成在像素基片4上的像素电极10，降低了液晶显示器1的孔径比与成品率。

发明内容

本发明的目的是提供一种液晶显示器及其制造方法，该液晶显示器便于使较高的分辨率与增强的孔径比和成品率相结合。

为实现上述目的，在本发明一个方面，液晶显示器包括：

具有像素电极的像素基片，像素电极由反射光的反射电极与发射光的透明电极组成，

具有与像素电极相对设置的对立电极的对立基片，和

密封在像素基片与对立基片之间的液晶，

而且该液晶显示器在显示图像，同时被从反射电极反射的光或通过透明电极发射的光照明，像素基片设置了：

形成在反射电极顶部对光添色并且具有形成在反射电极上方的开口的着色层，

连续形成在着色层顶部和开口内的多隙部，该多隙部减窄了反射电极上方液晶的厚度，和

形成在开口边沿内多隙部里的接触孔，该接触孔允许位于多隙部内和着色层与反射电极上的透明电极相互导通。

在本发明另一个方面，一种液晶显示器制造方法，该液晶显示器包括：

具有像素电极的像素基片，该像素电极由反射光的反射电极与发射光的透明电极组成，

具有与像素电极相对的对立电极的对立基片，和

密封在像素基片与对立基片之间的液晶，

而且显示图像，同时被从反射电极反射的光或通过透明电极发射的光照明，所述方法包括：

反射电极形成步骤：在像素基片上形成反射电极，

着色层形成步骤：在反射电极顶部形成对光添色的着色层，在反射电极上方形成开口，

多隙部形成步骤：在着色层顶部和开口内连续形成多隙部，以减窄反射电极上方液晶的厚度，和

透明电极形成步骤：在多隙部与着色层顶部形成透明电极。

这里在多隙形成步骤中，形成在开口边沿的多隙部里且允许透明电极与反射电极相互导通的接触孔，与多隙部一起形成。

附图说明

图1是本发明液晶显示器的剖视图；

图2是本发明液晶显示器的平面图；

图3是本发明液晶显示器制造工艺中透明树脂层形成步骤的剖视图；

图4是本发明液晶显示器制造工艺中透明树脂层形成步骤的剖视图；

图5是本发明液晶显示器制造工艺中反射电极形成步骤的剖视图；

图6是本发明液晶显示器制造工艺中反射电极形成步骤的剖视图；

图7是本发明液晶显示器反射电极细节的剖视图；

图8是本发明液晶显示器另一例反射电极细节的剖视图；

图9是本发明液晶显示器又一例反射电极细节的剖视图；

图10是本发明液晶显示器制造工艺中着色层形成步骤的剖视图；

图11是本发明液晶显示器制造工艺中着色层形成步骤的剖视图；

图12是本发明液晶显示器制造工艺中多隙部形成步骤的剖视图；

图13是本发明液晶显示器制造工艺中多隙部形成步骤的剖视图；

图14是本发明液晶显示器制造工艺中透明电极形成步骤的剖视图；

图15是本发明液晶显示器制造工艺中隔光片形成步骤的剖视图；

图16是本发明液晶显示器制造工艺中透明电极形成步骤的剖视图；

图17示出本发明的液晶显示器的优点；

图18示出本发明的液晶显示器的优点；

图19示出本发明的液晶显示器的优点；

图20是本发明液晶显示器的色度图；和

图21是普通液晶显示器的剖视图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明诸实施例。图1和图2是侧剖视图与平面图，分别示出本发明液晶显示器的主要部分。为方便起见，在前述图21中普通实例作为对应物的这些部分，以同样的标号标识。液晶显示器1的背光3设置在显示面板2的背面，显示面板2的液晶6密封在像素基片4与对立基片5之间，像素基片4的基部涂层膜32形成在例如由硼硅酸盐玻璃构成的玻璃基片31上。

在基部涂层膜32上形成半导体层33，作为具有栅G、源S和漏D的TFT元件。半导体层33顶上形成栅绝缘膜35，再在其顶部形成栅电极36。在栅电极36上形成层间绝缘膜37，在该绝缘膜37里形成接触孔37a，而形成的源电极38和漏电极39通过接触孔37a分别通到源S和漏D。

在层间绝缘膜37上形成透明树脂层40，并在透明树脂层40上的预定位置形成反射电极42。透明树脂层40位于触及反射电极42底侧的部分，形成细微表面不规则的不平部40b，使光在预定角度范围内散射，以有效地利用环境光。

反射电极42由反光导电材料如铝构成，经形成在透明树脂层40里的接触孔40a通到漏电极39。在反射电极42顶上形成着色层43，它由光敏着色树脂构成，作为对光添色的滤色器。着色层43里形成的开口43a恰好在反射电极42上方，有助于在反射照明时得到足够的亮度。

在着色层43顶上形成由树脂组成的多隙部44，并从上面盖住反射电极42。多隙部44在着色层43顶部和开口43a内连续形成。在多隙部44顶上形成的透明电极41覆盖多隙部44和着色层43。透明电极41例如由ITO或IZO构成，通过形成在多隙部44里的接触孔44a通到反射电极42。接触孔44a在着色层43内形成在开口43a边沿内，其侧壁由多隙部44形成。

透明电极41与反射电极42一起形成像素电极10。在整个液晶显示器1中，大量像素电极10以矩阵排列，因而像素电极10的反射部10a由反射电极42构成，其透射部10b由透明电极41位于反射部10a以外地方的部分构成。当在反射部10a上方测量时，多隙部44把液晶6的厚度变窄到约在透射部10b上方测量的一半，使光在反射部10a与透射部10b之间通过液晶6的光路长度一样，在助于减小光从反射部10a反射所遇到的光学损失。

在多隙部44顶上形成隔光片45。当在反射部10a上方测量时，隔光片45使液晶6的厚度在各个像素之间变得均匀。

在例如由硼硅酸盐玻璃构成的玻璃基片21上，形成例如由ITO或IZO组成的对立基片5的对立电极23。在透明电极41和对立电极23上形成对准液晶6的对准膜(未示出)。

接着参照图3～16描述像素基片4的制造工艺。要指出，形成透明树脂层40下面诸层的步骤与普通执行的步骤一样，下面不作讨论。图3和4示出形成透明树脂层40的透明树脂层形成步骤。如图3所示，在源电极38、漏电极39和层间绝缘膜37的顶部，施加绝缘材料组成的透明树脂50，厚度为1～3μm，较佳为2μm。然后如图4所示，用光刻法形成接触孔40a和不平部40b。

图5和6示出形成反射电极42的反射电极形成步骤。如图5所示，在透明树脂层40上，用溅射法铺上一层由导电材料如铝组成的导电膜52。在导电膜52上加光刻胶，用光刻法形成有所需形状的光刻胶图案。之后通过湿法或干法蚀刻，在不需要的区域内除去导电膜52，从而形成图6的反射电极42。

可将反射电极42形成为多层膜，最低层由IZO组成。当被形成为例如铝单层膜时，导电膜52呈现出与直接位于其下面的透明树脂层40很差的粘附性，使反射电极42脱落，提高了反射电极42与漏电极39之间不良接触的发生率。反之，当把反射电极42形成为多层膜，包括把IZO膜61作为最低层而把铝膜63作为上层，如图7所示，则IZO膜61与透明树脂层40间的高粘附性防止了脱落。

通过试验，比较在把反射电极42形成为单层铝膜与把它形成为包括IZO膜61与铝膜63的多层膜时因接触不良而造成的缺陷率。单层膜的最大缺陷率为85％，而最低层中IZO膜61的缺陷率为0％，说明把IZO膜61形成为最低层有助于防止接触不良，从而提高了液晶显示器的成品率。

另如图8所示，可将反射电极42形成为三层膜，自下而上为IZO膜61、钼膜62与铝膜63，这也有助于防止接触不良了。在该三层膜中，铝膜63可被另一IZO膜置换成最高层。或如图9所示，可将反射电极42构成四层膜，自底层起为IZO膜61、钼膜62、铝膜63和IZO膜k，这也有助于防止接触不良了。较佳地把IZO膜64形成为最高层，因为它使导电膜52不受后述着色层形成步骤所用的显影液的影响。

图10和11示出形成着色层43的着色层形成步骤。如图10所示，在反射电极42和透明树脂层40上，施加或敷设里面扩散了颜料的光敏树脂成分，形成光敏着色树脂膜53，其厚度为1～3μm，较佳为1.5μm。

然后如图11所示，光敏着色树脂膜53被图案化成所需的形状，从而形成着色层43。同时，在反射电极42上方形成开口43a，改变其孔径面积可改变反射部10a(见图1)的亮度与色饱和度，因而把孔径面积定成适合所使用的液晶显示器1。

图12和13示出形成多隙部44的多隙部形成步骤。如图12所示，在着色层43上施加或敷设绝缘材料组成的透明树脂54，其厚度约为液晶6厚度的一半(见图1)。此时，形成的透明树脂54自着色层43顶部开始连续填满开口43而附在反射电极42上。

接着如图13所示，多隙部44通过光刻形成所需形状，同时在开口43a里面的透明树脂54内形成接触孔44a。在着色层43顶上形成多隙部44，允许接触孔44a与多隙部44同时形成，有助于减少制造步骤数。

如图17所示，若接触孔44a形成的位置偏离开口43a，则在接触孔44a内出现着色层43的平坦部分43b。该平坦部分43b上方的液晶6较厚，因而到反射部10a的光路长度较长，导致光学损失增大，当照明用反射实现时，减小了液晶显示器1的孔径比。

在开口43a所在位置以外的地方形成接触孔44a，需要在形成多隙部44之后另一个步骤，以形成穿透着色层43的接触孔44a。这会增加制造步骤数。

穿透着色层43和多隙部44的接触孔会显现直径断续性。具体而言，着色层43被穿透时，显影速度变化会使多隙部44下端的孔直径比着色层43上端的孔直径更小(图18)或更大(图19)。

若接触孔在着色层43上端的孔径如图18所示较小，像图17那样，则着色层43出现平坦部分43b，对液晶显示器1给出较低的孔径比。若着色层43上端的孔径如图19那样较大，则在后续步骤中，会造成形成在接触孔44a内的透明电极41导电不良，降低液晶显示器1的成品率。因此，在开口43a边沿内形成接触孔44a，有利于减少制造步骤数，提高成品率，扩大孔径比。

图14示出形成透明电极41的透明电极形成步骤。在多隙部44和着色层43上，通过溅射敷设一层例如由ITO或IZO构成的透明导电膜，并在其上施加光刻胶而形成所需形状的光刻胶图案。然后，用湿法或干法蚀刻在不需要的区域除去导电膜，形成透明电极41。

透明电极41在顶上盖住着色层43和多隙部44，防止液晶6劣化。

图15和16示出形成隔光片45的隔光片形成步骤。如图15所示，在透明电极41上施加透明树脂55。如图16所示，透明树脂55然后被光刻成所需的图案，从而在多隙部44是形成隔光片45，使反射部10a中液晶6的厚度(见图1)均一。

在上述结构的液晶显示器1中，在每个像素内，当半导体元件33切换而在像素电极10与对立电极23之间加上电压时，图像信号被写到液晶6。当背光3接通时，从中发出的光通过透射部10b照明显示面板2。在背光3关闭时，环境光进入显示面板2，再从反射部10a反射而照明显示面板2。这样，可舒适地看到显示的图像。

本例把着色层43敷设在像素基片4上，有助于防止因像素基片4与对立基片5相互精密地定位而降低孔径比和液晶显示器1的成品率，有利于在液晶显示器1中实现更高的分辨率。再者，多隙部44连续敷设在着色层43顶部和开口43a内，而接触孔44a形成在开口43a边沿内，故允许接触孔44a与多隙部44同时形成。另外，接触孔44a在着色层43与多隙部44之间不显现出直径断续性。

因此，能减少制造步骤数和防止导电不良，由此提高了成品率，还能在通过反射照射时得到更高亮度和更大孔径比。若开口43a和接触孔44a形成在不同地点，即使对它们指定最小可形成面积，它们的总面积也大得无法以较高的分辨率留出足够大的着色区。因此，在接触孔44a定在开口43a内，有助于反射照明时防止降低色饱和度。

这种结构在反射照明时，显示面板2反射部10a的孔径比高达14％，而前述图21的普通实例为10％。图20为色度图，示出本例液晶显示器1在反射照明时得出的色度测量结果。图中A指本例的色度，B指图21普通例的色度，C指NTSC信号色度。由此可见，与普通例相比，本例提高了孔径比，因而提高了亮度与色饱和度。

Claims (5)

1.一种液晶显示器，其特征在于包括：

具有像素电极的像素基片，所述像素电极包括反射光的反射电极和透射光的透明电极；

具有对立电极的对立基片，所述对立电极设置成与像素电极相对；和

密封在像素基片与对立基片之间的液晶，

所述液晶显示器显示图像，同时被从反射电极反射的光或透射通过透明电极的光照明，

其特征在于，所述像素基片包括：

形成在反射电极顶部对光添色并具有形成在反射电极上方的开口的着色层；

连续形成在着色层顶部和开口内的多隙部，所述多隙部使反射电极上方液晶的厚度变窄；和

形成在开口边沿内多隙部里的接触孔，所述接触孔让透明电极敷设在多隙部内和着色层上，使反射电极相互导通。

2.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述着色层和多隙部由树脂构成。

3.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，透明树脂层位于所述反射电极下面，反射电极由多层膜组成，包括与透明树脂层接触的IZO膜。

4.一种液晶显示器制造方法，其特征在于，所述液晶显示器包括：

具有像素电极的像素基片，所述像素电极包括反射光的反射电极和透射光的透明电极；

具有对立电极的对立基片，所述对立电极设置成与像素电极相对；和

密封在像素基片与对立基片之间的液晶，

所述液晶显示器显示图像，同时被从反射电极反射的光或透射通过透明电极的光照明，

其特征在于，所述方法包括：

反射电极形成步骤：在像素基片上形成反射电极，

着色层形成步骤：在反射电极顶部形成对光添色的在反射电极上方形成开口的着色层，

多隙部形成步骤：在着色层顶部和开口内连续形成多隙部，以减窄反射电极上方液晶的厚度，和

透明电极形成步骤：在多隙部与着色层顶部形成透明电极，

其中在多隙部形成步骤中，形成在开口边沿内多隙部里且让透明电极与反射电极相互导通的接触孔同多隙部一起形成。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将透明树脂层敷设在所述反射电极下面，反射电极由多层膜组成，包括与透明树脂层接触的IZO膜。

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