CN101261410B - 包括具有凸凹表面的反射膜的lcd设备 - Google Patents

包括具有凸凹表面的反射膜的lcd设备 Download PDF

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Abstract

一种LCD设备在每一像素中包括反射区。在反射区中提供具有凸凹表面的反射膜，以及形成截面结构中的薄膜。每一像素包括像素电极和公用电极，用于在LC层上施加横向电场。反射膜的倾角具有倾角分布，其中，与电极相对应的区域中的角度分量具有比与电极的相邻两个间的间隙相对应的区域中的角度分量较低的角度分布。

Description

包括具有凸凹表面的反射膜的LCD设备
本申请基于并要求日本专利申请No.2007-008498的优先权，其全部内容在此引入以供参考。 
技术领域
本发明涉及LCD设备，更具体地说，涉及横向电场驱动模式的反射型或透反射型的LCD设备。 
背景技术
通常，已经建议如在IPS模式或FFS模式中，在相同的衬底上形成像素电极和公用电极，以及使用在像素电极和公用电极间生成的横向电场，开关LC分子，由此在屏幕上显示图像的反射型或透反射型的LCD设备。例如，在专利公开JP-2003-344837A1、JP-2005-338256A1中，已经描述了将反射模式用作常黑模式的透反射型横向电场驱动模式，在这种模式下，在LC层上不施加电压表示暗态或黑。此外，在JP-2006-180200A中，已经描述了将反射模式用作常白模式的透反射型横向电场驱动模式，在这种模式下，在LC层上不施加电压表示亮态或白。 
在下文中，将描述在JP-2003-344837A1中所述的横向电场驱动模式的透反射型LCD设备。图25表示在本公开中描述的LCD设备的示意图。LCD设备200包括一对衬底，其包括彼此相对的TFT衬底214和对向衬底212，以及夹在TFT衬底214和对向衬底212间的LC层213，以及连接到TFT衬底214和对向衬底212的外部表面的偏光膜211、215。在LC层213和偏光膜215间，插入半波长(λ/2)板218。在图25中，LCD设备200具有背光单元(未示出)，通过偏光膜215，向LC层213发射背光。此外，在靠近LC层213的TFT衬底214和对 向衬底212的表面上，形成水平定向膜(未示出)。在两个水平定向膜的定向方向间形成的角度表示LC层213的扭转角。 
LCD设备200在每一像素中包括透射区222，其允许光从背光单元入射以便从偏光膜215透射到偏光膜211，由此在屏幕上显示图像，以及反射区221，其反射通过偏光膜211，从外部入射并由反射膜216反射的光，由此在屏幕上显示图像。在靠近LC层213的TFT衬底214的表面上形成第一绝缘膜217。在反射区221，在第一绝缘膜217上形成第二绝缘膜242，以及在其上形成反射膜226。在反射膜216上，形成第三绝缘膜241，以及在第三绝缘膜241上，形成包括像素电极235和公用电极237的横向电场驱动电极。另一方面，在透射区222中，在TFT衬底214上排列的第一绝缘膜217上，形成包括像素电极236和公用电极238的横向电场驱动电极。 
在反射区221中，像素电极235和公用电极237彼此平行延伸，并且由在像素电极23 5和公用电极237间生成的横向电场驱动LC层213。在透射区222中，像素电极236和公用电极238彼此平行延伸，并且由在像素电极236和公用电极238间形成的横向电场驱动LC层213。第二绝缘膜242和第三绝缘膜241调整反射区221的LC单元间隙和透射区222的LC单元间隙间的差值。具体地，当将透射区222中的LC层213的间隙设置成光的1/2波长(λ/2)时，将反射区221中的LC层213的间隙调整成1/4波长。 
图26A表示上述LCD设备中，偏光膜211的偏光轴方向和LC层213中的LC定向方向，以及图26B表示反射区221中的光的偏振状态。如图26A中所示，将偏光膜221的偏光轴和LC层213中的LC定向方向定义为处于90度。在该注解中，在LC层上不施加电压时，经过偏光膜211的90度线性偏振光直接通过LC层213，并且由反射膜216反射，其偏振状态保持线性偏振。反射的线性偏振光直接通过LC层213，以及经过偏光膜211，由此在屏幕上的图像表现为亮态或白。在 LC层上施加电压时，LC层213的定向角假定为45度，以及经过偏光膜211的线性偏振光通过LC层213以便表现为顺时针圆偏振光，而由反射膜216反射以便表现为通过LC层213的逆时针圆偏振光，并且前进到偏光膜211，作为0度线性偏振光。因此，由偏光膜211阻挡光，由此在屏幕上的图像呈现暗态或白，产生常白模式。 
图27A表示上述LCD设备的偏光膜211的偏光轴方向和LC层213的LC定向方向的另一实例，以及图27B表示反射区221中的光的偏振状态。如图27A中所示，假定将偏光膜211的偏光轴设置成90度，以及将LC层213中的LC定向方向设置成45度的情形。在这种情况下，在不施加电压时，经过偏光膜211的90度线性偏振光通过LC层213以便呈现顺时针圆偏振光，而由反射膜216反射以便呈现出逆时针圆偏振光。由于逆时针圆偏振光通过LC层213，呈现出0度线性偏振光，由偏光膜211阻挡LC层213，由此表示暗态或黑。在施加电压时，LC层213的定向角呈现0度，以及经过偏光膜211的90度线性偏振光通过LC层213，由反射膜216反射，其偏振角保持在90度。从反射膜216反射的光通过LC层213，其偏振状态保持90度线性偏振，并且从偏光膜211出射，由此在屏幕上的图像表示亮态或黑，表示常黑模式。 
图28表示在施加电压时，在图25所示的LCD设备中的LC分子的定向状态。在施加电压时，在梳齿电极间，或在像素电极235和公用电极237间，生成横向电场，以及沿横向电场的方向，使LC层213中的LC分子定向。然而，由于不将横向电场施加到梳齿电极上的LC层213，LC分子不在其上旋转。更具体地说，如果将LCD设备200用作常白模式，梳齿电极235、237上的LC分子不旋转。因此，即使当将电压施加到LC层时，电极235、237上的图像也保持“白”，以及图像仅在电极235、237间的间隙上呈现“黑”，这产生降低对比率的问题。 
具体地，当反射膜216的凸凹表面的结构在覆盖电极的间隙的区 域间和覆盖电极的区域中统一，即使在施加电压时，电极上的图像保持亮，以及对比率最大为3∶1或以下。相对于常黑模式，电极上的LC分子同样不旋转。因此，即使当将电压施加到LC层上时，电极上的图像也保持“黑”，以及仅在覆盖电极间的间隙的区域中呈现“白”，这产生降低反射率的问题。 
发明内容
因此，本发明的目的是解决上述问题以便提供横向电场驱动模式的反射型或透射型的LCD设备，能在抑制对比率降低的同时，在常白模式中操作，以及能在抑制反射率降低的同时，在常黑模式中操作。 
本发明的另一目的是提供用于制造上述LCD设备以及将要用于在LCD设备中形成反射膜的光掩模的方法。 
本发明在其第一方面中提供一种液晶显示设备(LCD)，该液晶显示设备包括：用于在像素的至少一部分中反射入射光的反射区；在反射区中提供并具有凸凹表面的反射膜；以及用于在横向上驱动其间的液晶(LC)分子的多个电极，其中：凸凹表面的倾角在覆盖电极的第一区域和覆盖电极的相邻两个间的间隙的第二区域间具有不同的分量。 
本发明在其第二方面中提供一种用在形成液晶显示设备(LCD)中的光掩模，该液晶显示设备包括用于在像素的至少一部分中反射入射光的反射区；在反射区中提供并具有凸凹表面的反射膜；以及用于在横向上驱动液晶(LC)分子的多个电极，其中，光掩模用于在反射膜上形成凸凹表面，并且在覆盖电极的区域中不具有凸凹图案。 
本发明在其第三方面中提供一种用在形成液晶显示设备(LCD)中的光掩模，该液晶显示设备包括用于在像素的至少一部分中反射入射光的反射区；在反射区中提供并具有凸凹表面的反射膜；以及用于 在横向上驱动液晶(LC)分子的多个电极，其中，光掩模用于在反射膜上形成凸凹表面，并且包括在覆盖电极的区域中增加的光屏蔽图案。 
本发明在其第四方面中提供一种用在形成液晶显示设备(LCD)中的光掩模，该液晶显示设备包括用于在像素的至少一部分中反射入射光的反射区；在反射区中提供并具有凸凹表面的反射膜；以及用于在横向上驱动液晶(LC)分子的多个电极，其中，光掩模用于在反射膜上形成凸凹表面，并且包括在覆盖电极的区域中的灰色调图案或半色调图案。 
本发明在其第五方面中提供一种在横向电场驱动模式中操作的LCD设备的制造方法，该方法包括：在衬底上涂敷光敏树脂；通过使用根据本发明所述的光掩模，使光敏树脂曝光；对曝光的光敏树脂进行显影；对显影的光敏树脂进行烧制，以便形成凸凹保护层膜；以及在凸凹保护层膜上形成反射膜。 
参考附图，本发明的上述和其他目的、特征和优点从下述描述将更显而易见。 
附图说明
图1A是根据本发明的第一实施例的LCD设备的截面图，表示像素中的电极上的反射区； 
图1B是图1A的LCD设备的部分截面图，表示反射膜的区域和反射膜的凸凹表面的倾角的定义； 
图2是表示像素电极和公用电极的驱动信号波形的时序图； 
图3是反射区中的光的偏振状态的示意图； 
图4是表示LCD设备中，像素的反射区中的光的传播状态的截面图； 
图5是用来形成凸凹膜的光掩模的图案的顶面视图； 
图6是用来形成凸凹膜的另一光掩模的图案的顶面视图； 
图7是用来形成凸凹膜的另一光掩模的图案的顶面视图； 
图8是用来形成凸凹膜的另一光掩模的图案的顶面视图； 
图9是表示用于估计LCD设备的特性的光的入射方向、接收角和镜面反射角的定义的示意透视图； 
图10是表示用于TFT衬底的制造过程的步骤中的LCD设备的平面图，以及图10A至图10C是沿图10中的线A-A′和C-C′所作的截面图； 
图11和图11A至11D表示图10和图10A至10C的步骤后的后续步骤，表示与之相似的后续步骤； 
图12和图12A至12D表示图11和图11A至11D的步骤后的后续步骤，表示与之相似的后续步骤； 
图13和图13A至13D表示图12和图12A至12D的步骤后的后续步骤，表示与之相似的后续步骤； 
图14和图14A至14D表示图13和图13A至13D的步骤后的后续步骤，表示与之相似的后续步骤； 
图15和图15A至15D表示图14和图14A至14D的步骤后的后续步骤，表示与之相似的后续步骤； 
图16和图16A表示图15和图15A至15C的步骤后的后续步骤，表示与之相似的后续步骤； 
图17和图17A至17C表示图16和图16A的步骤后的后续步骤，表示与之相似的后续步骤； 
图18A和图18B均为用于通过使用多边形图案，形成凸凹膜的光掩模的图案的顶面视图； 
图19A和图19B均为用于通过使用圆形图案，形成凸凹膜的光掩模的图案的顶面视图； 
图20A和图20B均为用于通过使用椭圆形图案，形成凸凹膜的光掩模的图案的顶面视图； 
图21是用于通过使用光屏蔽图案，形成凸凹膜的光掩模的图案的顶面视图； 
图22是表示在第三实施例中，在形成凸凹膜中使用的图案的顶面 视图； 
图23是表示在形成凸凹膜中使用的图案的另一实例的顶面视图； 
图24是表示在第四实施例中，在形成凸凹膜使用中的图案的平面图； 
图25是表示在专利公开中描述的LCD设备的截面图； 
图26A是表示在LCD设备的LC层中，用于偏光膜的偏光轴的方向、LC定向方向的定义的示意图，以及图26B是反射区中的光的偏振状态的示意图； 
图27A是表示用于偏光膜的偏光轴的方向的定义和LCD设备的LC层中的LC定向方向的另一实例的示意图，以及图27B是反射区中的光的偏振状态的示意图； 
图28是表示在施加电压时，在图25中所示的LCD设备中的LC定向状态的截面图。 
具体实施方式
现在，将参考附图，描述本发明的示例性实施例，其中，类似的组件将用类似的附图标记表示。 
图1A表示根据本发明的第一实施例的LCD设备中的像素的示意性截面图。LCD设备10包括第一偏光膜11、对向衬底12、LC层13、TFT衬底14、半波(λ/2)板18和第二偏光膜15，从LCD设备的前侧，即从观察者侧连续地排列。与图25中所示的LCD设备200类似，LCD设备10被构造成透反射型LCD设备，在每一像素中包括反射区和透射区，以及图1表示反射区21中的截面结构。 
第一偏光膜11的偏振方向(光透射方向或光吸收方向)和第二偏光膜15的偏振方向彼此垂直。LC层13其中包括排列为当不施加电压时，LC分子的长轴与第一偏光膜11或第二偏光膜15的偏振方向对准的LC分子。在下文的描述中，LCD设备中的方向的定义是将第一偏光膜11的光透射轴方向设置成90度，第二偏光膜15的偏振方向设置 成0度，以及在不施加电压时，在LC层13中的LC分子的长轴方向设置成90度。 
在TFT衬底14上的反射区21中，在绝缘膜17上形成第二绝缘膜42，以及在第二绝缘膜42上形成反射膜16。在反射膜16上，形成第三绝缘膜41。反射膜16将通过第一偏光膜11、入射在LCD设备上的外部光朝着第一偏光膜11反射到第一偏光膜11。反射区21将由反射膜16反射的光用作显示光源。通常，为改进光的散射效应，将反射膜16形成为在二维随机排列中，在其上具有凸部和凹部。为在反射表面上实现凸部和凹部，可以采用在第二绝缘膜42上形成凸部和凹部，以及在作为反射膜的由此形成的第二绝缘膜42的凸部和凹部上，排列由Al、Ag或其合金制成的金属膜。可以通过形成凸面的二维阵列，形成凸部和凹部。LCD设备10包括未示出的背光源或背光单元，位于第二偏光膜15后，以及未示出的透射区，将背光源用作显示光源。 
调整透射区中的LC单元间隙，使得LC层13的延迟呈现约λ/2。使用“约λ/2”的表示，因为实际上，当延迟设置成(λ/2)+α时，有效延迟呈现λ/2。这是因为在LC层13上施加电压以便旋转其中的LC分子的长轴时，LC分子在单元间隙的中心部旋转，而在衬底附近，抑制LC分子的旋转。例如，在将LC层13的延迟设置成Δnd＝300nm的情况下，将在施加电压时的有效延迟设置成Δndeff＝λ/2＝550/2＝275nm。另一方面，在反射区21中，通过适当地设置绝缘膜17的高度，调整单元间隙以便在施加电压时的LC层13的有效延迟呈现λ/4。 
在第三绝缘膜41上以及覆盖绝缘膜17，形成驱动LC分子的像素电极35和供应参考电势的公用电极37。此外，尽管未示出，对应于透射区，在TFT衬底14上形成用于驱动透射区中的LC分子的像素电极35和公用电极37。在显示区中，公用电极37具有与栅极线平行延伸的部分以及从第一部分凸出的另一部分。在衬底表面的平面上，在与像素电极35相对的部分，提供公用电极37。此外，在衬底表面的平面 上，在与透射区中的像素电极相对的位置处，形成透射区中的公用电极。对各个区的公用电极，供应驱动信号，该驱动信号具有对LCD设备10中的各个像素公用的预定波形。 
图1B表示本文中的反射膜16的区域和反射膜的凸凹表面的倾角α的定义。反射膜16在其上具有凸凹表面，且包括多个区域A，其中每个区域A覆盖电极35，37中的一个，以及多个区域B，其中每个区域B覆盖彼此相邻放置的像素电极35和公用电极37间的间隙。能在反射膜16的凸凹表面的凸部的切线和与衬底表面平行的平面间，测量凸凹表面的倾角。在本文中，由每一区域中的凸面部分的可能切线和衬底表面间的最大倾角的平均值，定义每一区域A或每一区域B中的倾角α。 
图2表示供应给像素电极和公用电极的驱动信号波形。在图2中，将在实线中所示的数据信号供应给各个像素的像素电极35，以及将在点线中所示的公用信号供应给公用电极37。在该实例中，数据信号的相位与公用信号的相位相反，以及像素电极35的电势和公用电极37的电势间的电势差假定Vd。因此，将具有对应于电势差Vd的强度的电场施加到反射区21中的LC层13。 
图3表示当将具有图2中所示的波形的信号施加到其中的电极时，反射区21中的光的偏振状态的示意图。在施加图2中所示的波形的状态下，由于像素电极35和公用电极间生成的电场，反射区21中的LC层13的LC分子使其对准方向从初始状态旋转45度。 
如图3中所示，在纵向具有偏振的90度线性偏振光从外部经过第一偏光膜11，并且具有在通过LC层13后改变的偏振状态以便呈现顺时针圆偏振光。然后，由反射膜16反射顺时针圆偏振光，以便呈现逆时针圆偏振光，并且逆时针圆偏振光再次通过LC层13以便呈现在横向中具有偏振的0度线性偏振光。因此，由第一偏光膜11阻挡来自反 射膜16的反射光，并且图像在反射区21中呈现暗态或黑。 
在下文中，将描述为解决在横向电场驱动模式的反射型或透射型的相关LCD设备中的问题而执行的研究结果。这些问题包括在常白模式中降低反射对比率的问题，以及在常黑模式中降低反射率的问题。该研究意图找到如果梳齿电极上的LC分子在施加电压时不充分地旋转，则不规则反射膜应当具有何种结构。对于LCD设备的结构，假定图1中所示的LCD设备。即，假定与在JP-2003-344837A1中所述的LCD设备(如图中25所示)类似，横向电场驱动模式的反射型或透射型的LCD设备。在图1中所示的LCD设备中，像素包括在部分或所有像素区中具有凸凹表面的反射膜16，反射膜16形成在凸凹保护层(OC)膜42上，以致具有在随机二维阵列中排列的多个凸部，并且像素电极35和公用电极37形成在梳齿结构中，其形成在插入反射膜16和层间介电膜41的凸凹OC膜42上。当已经指出待解决的问题时，即使当在横向电场驱动模式中，施加电压时，也不对梳齿电极上的LC分子进行操作。这导致经过梳齿电极上的LC分子的光产生噪音的问题。鉴于该事实，推导出在反射后，从观察者的观察点，排除了通过梳齿电极的光的反射光。即，由于通过电极的光的反射方向和通过电极间的间隙的光的反射方向彼此重叠，不能降低在显示暗态时的反射率，由此降低对比率。因此，推导出通过防止通过电极的光的反射方向和通过电极间的间隙的光的反射方向彼此重叠，能提高反射模式中的对比率。 
位于电极间的间隙上的LC分子在施加电压时，在衬底表面的平面上旋转，而电极上的LC分子在施加电压时，在衬底表面的表面上不旋转。鉴于该事实，通过使用反射膜，在朝观察者的方向中反射通过电极间的间隙的光，而通过使用反射膜，在除观察者外的方向中反射通过电极的光，以便提高观察者侧上的对比率，这能增加可视性。在该实施例中，将观察者侧的方向定义为离垂直于衬底表面的方向预定角度范围，例如，用于具有入射角度30度的入射光的0度到15度的 角度范围内的角度。作为除观察者外的方向，考虑相对于衬底表面、在镜面反射下反射光的方向。即，相对于30度的入射角，考虑30度的出射角。在下文中，将镜面反射的方向称为镜面方向。 
图4表示LCD设备中的光的传播状态。通常，在具有反射模式的LCD设备中，假定通过识别以约0度至15度的反射角反射的出射光，观察者将以30度入射角观察到在LCD设备上入射的入射光。原因在于通过识别以30度的角度或其邻近反射的出射光，以30度的入射角入射的光的观察将导致不期望的反射光源，而导致观察者观察反射光源，在识别显示的图像方面感觉困难。通过图4中所示的简化结构，示出了这一情形。假定光的入射角为30度，通过结合表达式(1)至(3)，能近似反射膜16的倾角α和通过反射入射光生成的出射光的出射角β间的关系。 
n1·sin(30度)＝n2·sinθ2                                  (1) 
θ3＝θ2-2·α                                             (2) 
n1·sinβ＝n2·sinθ3                                      (3) 
α＝{sin-1[(n1/n/2)·sinβ]-sin-1[(n1/n/2)·sin(30度)]}/2  (4) 
假定空气的折射率为n1＝1.0，以及反射膜16上的第三绝缘膜41的折射率为n2＝1.5。为了朝0度至15度的范围，即，观察者的方向，反射30度入射的光，控制反射膜16的凸凹表面的倾角以便通过使用表达式(4)，使在4.7度至9.1度的范围中的角度分量增加则足够。另外，为了朝20度至30度的范围，即在镜面反射方向中，反射以30度入射的光，控制反射膜16的凸凹面的倾角以便通过使用表达式(4)，使在0度至2.9度的范围中的角度分量增加则足够。为此目的，选择覆盖电极的凸凹表面的区域的平均倾角，该平均倾角小于覆盖电极间的间隙的凸凹表面的另一区域的平均倾角。在该结构中，朝观察者，通过凸凹表面的区域，反射电极上的以30度入射的光，而朝镜面反射方向，反射电极间的间隙上的以30度入射的光。 
从表达式(4)，反射膜16的凸凹表面的倾角α根据第三绝缘膜41的折射率而定。因此，基于将使用的绝缘膜41的折射率，设计各个区的倾角则足够。具体地，如果绝缘膜的折射率小于1.5，那么使这两个区域的倾角较小则足够。另一方面，如果绝缘膜的折射率大于1.5，那么使两个区域的倾角较大。事实上，反射膜16的凸凹表面的倾角不断地改变。作为测量倾角α的方法，可以采用使用原子力显微镜(AFM)，测量反射膜的表面的高度，以及使两个相邻点间的倾斜或斜率的绝对值接近倾角。 
基于上述原则，本实施例使用一种结构，其中，防止通过其上不旋转LC分子的梳齿电极并由反射膜反射的入射光被观察者观察到。为此目的，期望在30度的方向为中心方向的镜面方向中，密集或共同反射光，而不反射到0度和1 5度间的角度范围。为实现此功能，本实施例使用覆盖梳齿电极的反射膜的凸凹表面的区域的倾角不同于覆盖梳齿电极间的间隙的区域中的凸凹表面的另一区域的倾角的措施。具体地，从上述描述，将覆盖梳齿电极的反射膜的凸凹表面的第一区域的平均倾角设置成0度至2.9度的范围，以便控制镜面方向中的反射光的出射角。另一方面，将覆盖梳齿电极的间隙的区域中的反射膜的凸凹表面的第二区域的平均倾角设置成约4.7度至9.1度，以便控制在0度至15度的范围内的反射光的出射角，在该范围中，观察者观察到反射光。通过对在指定区域，即第一区域或第二区域内的倾角进行平均，获得平均倾角。例如，将采用对由AFM测量和计算的值进行平均以便获得平均倾角的方法。具有凸凹表面的反射膜可以是在反射膜上，以二维阵列排列多个凸部。 
为在覆盖电极的区域中，形成与在覆盖电极间的间隙的区域中不同的反射膜16的倾角，在梳齿电极上形成最少数目的凸部，以及根据倾角的大小，将反射膜的反射表面的区域分成覆盖梳齿电极的区域A和覆盖梳齿电极间的间隙的区域B。相对于凸凹表面的图案，如果使用 规则凸凹表面，诸如图5或图6中所示的波状图案，其中，规则地排列凸部51和凹部52，由于干扰，降低可视度。由此，使用诸如图7和图8中所示的凸凹图案，其中，随机地改变凸部51的延伸方向以便形成三角形凹部52。图7中所示的图案是在覆盖电极35，37的区域上，以及在覆盖电极35，37的间隙的区域上，形成凸凹表面，与图5类似。图8中所示的图案为不在覆盖电极35，37的区域上形成凸部51。通过使用凸凹图案，在反射膜16上形成凸凹表面，研究将反射模式和常白模式中的对比率提高到何种程度。 
在评估泄漏光时，估计在显示暗态时的反射率和在显示亮态时的反射率的比率则足够，或估计对比率。在执行估计中，如图9所示，将离垂直于衬底表面0度至15度的方向定义为观察面以及设置成光检测器的光接收角。相对于垂直于衬底表面，与光接收角相反的30度的方向设置成入射光的入射角。将投影仪用作入射光的光源，该入射光由LCD设备10反射，然后为了估计，由光检测器测量。将由硫酸钡形成的标准白板(由TOPCOM制造的WS-3)用作光源，并且利用100％的0度的光接收角的反射率，测量相对反射率。 
使用包括与具有凸凹表面的传统的反射膜类似的反射膜的LCD设备，测量对比率，其中，在覆盖电极的区域和覆盖电极间的间隙的区域间，倾角是相同的。获得的对比率为约5∶1。另一方面，使用在覆盖电极间的间隙的区域中具有凸凹表面，以及在电极上具有均匀表面的反射膜，也执行估计，其中，在区域A和区域B间，凸凹表面的倾角是不同的。获得的对比率为13∶1。因此，确认由于进入0至15度的接收角范围的少量反射量，在区域A和区域B间，凸凹表面的倾角不同，以及通过电极的光共同反射到镜面反射方向的结构提供改进的对比率和良好的可见度。 
将参考图10至17，以及沿那些图中指定的各个线所作的截面图，描述TFT衬底14的制造过程。在这些图中，具有不带字母的图号的附 图是TFT衬底的顶面视图，而具有带字母的图号附图是沿由相应的顶面视图中所示的字母表示的线所作的截面图。 
首先，通过使用图10中所示的图案，在透明衬底上形成栅极线31、第一公用电极线37a和第二公用电极线3 8a。在图10A至图10C中，示出了反射区21、透射区22以及反射区21和透射区22间的边界的附近。为向给反射区21中的反射膜16供应电势，将第一公用电极线37a形成为在显示区中凸出。接着，由绝缘膜17(图1)覆盖栅极线31、第一公用电极线37a和第二公用电极线38a。 
接着，如图11中所示，形成在TFTs中形成的半导体层39。在图11A至图11D中，示出了各个部分的截面图。在形成半导体层39期间，如图11B中所示，将半导体层39形成为覆盖栅极线31。接着，使用图12中所示的图案，形成连接到TFTs的源级/漏级的像素电极线35a、36a。在该步骤，还示出了反射区21、透射区22以及反射区21和透射区22间的边界附近。 
在反射区21中，在相邻像素电极线35a间形成第一公用电极线37a。在该步骤，形成第一公用电极线37a，使得像素电极线35a和第一公用电极线37a间的面积比在显示区中假定为1∶1。在显示图像期间，为向反射膜16供应像素电极35和公用电极37间的中间电势的目的，将稍后形成。在形成第一公用电极线37a和第二公用电极线38a后，在其上形成绝缘膜17。 
此后，形成凸凹保护层(OC)膜42，作为第二绝缘膜，如图13中所示。如图13A到13D中所示，将凸凹保护层OC膜42形成为具有凸凹表面，其中，形成多个凸部以便定义凸部和凹部。在该步骤中，在衬底上涂敷光敏树脂，通过使用图5中所示的掩模图案形成的光掩模，使光敏树脂曝光，并且通过显影，去除光敏树脂的曝光部分，而使显影的光敏树脂经受烧制处理以便形成凸凹保护层OC膜42。在由 此形成的凸凹保护层OC膜42中，在对应于电极35，37的区域A和对应于相邻两个电极35，37间的间隙的区域B间，倾角具有不同的分量。在由此形成的凸凹保护层OC膜42上，接着形成Al层，并且通过使用图14中所示的图案对该Al层进行图案化以便在反射区21中形成反射膜16。获得的反射膜16具有凸凹表面，反射下层凸凹保护层OC膜42的凸凹表面。在图14A至图14D中，还示出了反射区21、透射区22和反射区21和透射区22间的边界附近。 
在形成反射膜16后，通过使用图15中所示的图案，将平坦化OC层41形成为第三绝缘膜。平坦化OC层41在反射区21和透射区22间的边界附近中提供级差，如图15A至图15D中所示。平坦化OC层41调整两个区间的单元间隙。此后，在覆盖像素电极线35a、36a和公用电极线37a、38a的绝缘膜17中，形成接触孔43，如图16所示，由此暴露像素电极线35a、36a和公用电极线37a、38a，如图16A所示。 
在形成接触孔43后，通过使用图17中所示的图案，在平坦化OC层41上形成像素电极35，36和公用电极37，38。在图17A至图17C中，示出了反射区21、透射区22以及反射区21和透射区22间的边界的附近。在形成像素电极35，36和公用电极37，38的步骤中，经由接触孔，将像素电极线35a，36a以及公用电极线37a，38a连接在一起。通过使用上述处理，产生在本实施例中，将用在透反射型LCD设备10中的TFT衬底14。 
接着，将描述上述实施例的优点。在该实施例中，覆盖电极的反射膜16的凸凹表面的倾角不同于覆盖横向电场驱动模式的LCD设备10中的电极间的间隙并包括常白模式的反射模式的倾角。通过适当地设置对应于电极的区域中的倾角和对应于电极间的间隙的区域中的倾角，在用于光检测器的0度至15度的接收角度的范围中，使通过电极间的间隙以及由反射膜的凸凹表面反射的光出射；以及将通过电极，其中，不旋转LC分子的光反射到具有离垂直线30度的方向处的中心 的镜面反射方向范围。与倾斜在电极间和电极间的间隙均匀的情形相比，防止通过电极的光在0度至15度的接收范围内出射提高了对比度，由此提高可见度。 
在上述实施例中，图7或图8中所示的图案用于在凸凹OC膜上形成三角形图案。然而，在一个替代方案中，如图18A和18B中所示，可以使用除三角形外的多边形的任一面与凸部51(图18B)或凹部52(图18A)相对应的图案。此外，可以采用使用图19A和图19B中所示的圆的图案和图20A和20B中所示的椭圆的图案。当采用这些图案时，由圆或椭圆包围的区域可以对应于凸部51(图19A和20A)，或由圆或椭圆包围的区域可以对应于凹部52(图19B和20B)。此外，可以采用包括多个这些图案的组合图案，以便构造反射膜16的凸凹表面。此外，可以采用除这些图案外的图案，只要这些图案能获得所需的反射特性，其中，在覆盖电极35，37间的间隙的区域中提供凸凹表面，而在覆盖电极35，37的区域中不提供凹凸表面。此外，在上述描述中，将形成凸凹图案的光掩模用于从与电极相对应的部分去除该图案。然而，如图21中所示，可以采用在与电极35，37相对应的部分上，具有光屏蔽图案53的光掩模，并降低倾角。 
接着，将描述第二实施例。该实施例与第一实施例类似，除在本实施例中，显示模式为常黑模式。而且在该实施例中，研究几乎不形成覆盖梳齿电极的凸凹表面，以及凸凹反射膜的倾角在覆盖电极的区域A和覆盖电极间的间隙的区域B之间不同。在本实施例中使用的图案与第一实施例中的图案类似。即，图7和图8中所示的凸凹图案，其中，随机排列的三角形的面构成凸部。 
通过在区域A和区域B间使用反射膜的凸凹表面的不同倾角，研究在常黑模式的情况下，如何改变反射模式中的反射率。该结果在下面列出的表1中示出。在该表1中，对与电极相对应的部分经受平坦化的部分以及与电极相对应的部分不经受平坦化的部分，计算平均倾 角。在相同平均倾角的情况下，与电极相对应的部分的平坦化提供较高的反射率。这表示凸凹表面的形成增加在电极间的间隙上反射的倾角的光分量以便促成明亮图像，即在5度至9度的范围中的分量。通过以较高的密度，将具有较高倾角的凸部设置在电极上，获得该增加。 
[表1] 
平均倾角和相对反射率 
      10度的光接收角上的相对反射率    
  平均倾角(度)     6     7.5     9
  电极上的  平坦化率(％)     14.8     19.3     13.4
  凸凹部的比率(％)     13.3     15.6     7.9
从上述结果，也能确认在常黑模式的该实施例中，平坦化覆盖电极的区域中的凸凹OC膜提高了亮态的亮度。另外，也能确认不施加电压而提供的亮态图像会忽视覆盖电极的区域中的反射膜的平坦化的影响。这一事实意味着在显示亮态时提高反射率能提高对比率以及实现较高的对比率。 
接着，将描述第三实施例，在第一和第二实施例中，通过去除覆盖电极的反射膜的凸凹表面，获得较高的对比率。另一方面，在本实施例中，通过在覆盖电极间的间隙的区域中，排列以点为形式的图案，在覆盖电极的区域中，降低反射膜的凸凹表面的倾角。另外，在覆盖电极的区域中，提供以点为形式的图案，其小于在覆盖电极间的间隙的区域中形成的点。那些结构在覆盖电极的区域中，提供反射膜的凸凹表面的较小倾角。其他结构与第一和第二实施例类似。 
图22表示反射膜的凸凹表面的图案。该图案是在覆盖电极35，37间的间隙的区域中，提供矩形点图案，以及在覆盖电极35，37的区域中，还提供包括具有较小尺寸的矩形点图案的灰色调膜54。在该图 中，可以由具有不同形状的点图案，诸如圆点图案、椭圆点图案或多边形点图案，来代替矩形点图案。这些点图案允许在电极上，较大程度地平坦化凸凹表面的部分。 
与使用去除覆盖电极的区域中的凸凹表面的图案的情形相比，通过使用图22中所示的图案，反射膜的凸凹表面的形成降低在覆盖电极的反射膜的平坦化部分和其他外围部分间形成的倾角，由此平行于电极延伸。因此，相对于0度至15度的角度范围，不降低反射率和对比率，并且不散射从其他角度范围入射的光以便实现良好的可见度。在图22中，在与电极35，37相对应的部分上，排列小的点图案。然而，可以替代使用半透射膜的半色调掩模，如图23中所示。 
接着，将描述第四实施例。图24表示在本实施例中，用于在反射膜上形成凸凹表面的图案。其他结构与上述实施例的那些结果类似。在本实施例中，至少在与电极35，37相对应的部分上提供半色调掩模55。在该结构中，与覆盖电极间的间隙的凸凹表面相比，仅在覆盖电极35，37的区域中形成并与反射膜的传统凸凹表面结合的半色调掩模55降低覆盖电极35，37的凸凹表面上的曝光量。这降低覆盖电极的区域中的平均倾角，由此经过电极的光能反射到镜面反射方向中，由此提高对比率。 
迄今所述，在本发明的各个实施例中，在与电极相对应的区域和与电极间的间隙相对应的区域间，反射膜的倾角是不同的，由此将经过不旋转LC分子的电极的光反射到镜面反射方向及其附近。与最大程度实现约3∶1的对比率的传统常白模式的情形相比，这将对比率提高到13∶1或以上的更高值。另外，在常黑模式的情况下，如表1中所示，对相同的平均倾角(9度)，能实现最大的70％反射率，以反射率假定最大时的7.5度的平均倾角，也能实现23％的反射率提高，并且还提高对比率。 
尽管参考示例性实施例及其修改，已经具体示出和描述了本发明，但本发明不限于这些实施例和修改。本领域的普通技术人员将理解到在不背离如权利要求中所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节方面做出各种改变。 

Claims (5)

1.一种液晶显示设备，包括：
反射区，用于反射入射光并提供在像素的至少一部分中；
反射膜，提供在所述反射区中并具有凸凹表面；以及
多个彼此相邻地设置在所述反射膜上方的像素电极和公用电极，用于在横向上驱动其间的液晶分子，其中：
所述凸凹表面的倾角在覆盖所述像素电极和公用电极的第一区域和覆盖所述像素电极和公用电极的相邻两个间的间隙的第二区域间具有不同的分量，其中，在所述反射膜的凸凹表面的凸部的切线和与所述反射膜下方的衬底表面相平行的平面间来测量所述凸凹表面的倾角，并且由每一区域中的凸面部分的可能切线和所述衬底表面之间的最大倾角的平均值来定义每一所述第一区域或每一所述第二区域中的倾角，
其中，所述第二区域中的所述倾角的分量使得属于4.7至9.1度的范围中的分量在数量上大于属于0至2.9度范围中的分量，以及其中，在所述第一区域中的所述倾角的分量使得属于0至2.9度的范围中的分量在数量上大于属于4.7至9.1度的范围中的分量。
2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述反射膜的所述倾角被成形为使得由所述第二区域在朝着观察者的方向中反射通过电极间的间隙的光，并且使得由所述第一区域在除观察者外的方向中反射通过电极的光。
3.一种在横向电场驱动模式中操作的液晶显示设备的制造方法，所述液晶显示设备包括提供在像素的至少一部分中的反射区以及彼此相邻地设置的像素电极和公用电极，所述方法包括：
在衬底上涂敷光敏树脂；
通过使用光掩模使所述光敏树脂曝光，其中，所述光掩模具有第一部分和第二部分，所述第一部分不用于通过曝光在所述光敏树脂上提供凸部和凹部，所述第二部分用于通过曝光在所述光敏树脂上提供凸部和凹部，所述第一部分和覆盖所述反射区中的所述像素电极和所述公用电极的第一区域相对应，所述第二部分和覆盖所述反射区中的所述像素电极和所述公用电极的相邻两个间的间隙的第二区域相对应；
对所述曝光的光敏树脂进行显影；
对所述显影的光敏树脂进行烧制，以便形成凸凹保护层膜，其中形成的所述凸凹保护层膜的倾角在所述第一区域和所述第二区域间具有不同的分量，以使得所述第二区域中的所述倾角的分量使得属于4.7至9.1度的范围中的分量在数量上大于属于0至2.9度范围中的分量，并且使得在所述第一区域中的所述倾角的分量使得属于0至2.9度的范围中的分量在数量上大于属于4.7至9.1度的范围中的分量，其中，在所述凸凹保护层膜的凸部的切线和与衬底表面相平行的平面间来测量所述凸凹保护层膜的倾角，并且由每一区域中的凸面部分的可能切线和所述衬底表面之间的最大倾角的平均值来定义每一所述第一区域或每一所述第二区域中的倾角；
在所述凸凹保护层膜上形成反射膜；
在所述反射膜上形成绝缘膜；以及
在所述绝缘膜上的所述第一区域中形成所述像素电极和所述公用电极。
4.一种在横向电场驱动模式中操作的液晶显示设备的制造方法，所述液晶显示设备包括提供在像素的至少一部分中的反射区以及彼此相邻地设置的像素电极和公用电极，所述方法包括：
在衬底上涂敷光敏树脂；
通过使用光掩模使所述光敏树脂曝光，其中，所述光掩模在和覆盖所述反射区中的所述像素电极和所述公用电极的第一区域相对应的第一部分中具有光屏蔽图案，并且所述光掩模具有第二部分，所述第二部分用于通过曝光来在所述光敏树脂上提供凸部和凹部，并且所述第二部分和覆盖所述反射区中的所述像素电极和所述公用电极的相邻两个间的间隙的第二区域相对应；
对所述曝光的光敏树脂进行显影；
对所述显影的光敏树脂进行烧制，以便形成凸凹保护层膜，其中形成的所述凸凹保护层膜的倾角在所述第一区域和所述第二区域间具有不同的分量，以使得所述第二区域中的所述倾角的分量使得属于4.7至9.1度的范围中的分量在数量上大于属于0至2.9度范围中的分量，并且使得在所述第一区域中的所述倾角的分量使得属于0至2.9度的范围中的分量在数量上大于属于4.7至9.1度的范围中的分量，其中，在所述凸凹保护层膜的凸部的切线和与衬底表面相平行的平面间来测量所述凸凹保护层膜的倾角，并且由每一区域中的凸面部分的可能切线和所述衬底表面之间的最大倾角的平均值来定义每一所述第一区域或每一所述第二区域中的倾角；
在所述凸凹保护层膜上形成反射膜；
在所述反射膜上形成绝缘膜；以及
在所述绝缘膜上的所述第一区域中形成所述像素电极和所述公用电极。
5.一种在横向电场驱动模式中操作的液晶显示设备的制造方法，所述液晶显示设备包括提供在像素的至少一部分中的反射区以及彼此相邻地设置的像素电极和公用电极，所述方法包括：
在衬底上涂敷光敏树脂；
通过使用光掩模使所述光敏树脂曝光，其中，所述光掩模在和覆盖所述反射区中的所述像素电极和所述公用电极的第一区域相对应的第一部分中具有灰色调图案或半色调图案，并且所述光掩模具有第二部分，所述第二部分用于通过曝光来在所述光敏树脂上提供凸部和凹部，并且所述第二部分和覆盖所述反射区中的所述像素电极和所述公用电极的相邻两个间的间隙的第二区域相对应；
对所述曝光的光敏树脂进行显影；
对所述显影的光敏树脂进行烧制，以便形成凸凹保护层膜，其中形成的所述凸凹保护层膜的倾角在所述第一区域和所述第二区域间具有不同的分量，以使得所述第二区域中的所述倾角的分量使得属于4.7至9.1度的范围中的分量在数量上大于属于0至2.9度范围中的分量，并且使得在所述第一区域中的所述倾角的分量使得属于0至2.9度的范围中的分量在数量上大于属于4.7至9.1度的范围中的分量，其中，在所述凸凹保护层膜的凸部的切线和与衬底表面相平行的平面间来测量所述凸凹保护层膜的倾角，并且由每一区域中的凸面部分的可能切线和所述衬底表面之间的最大倾角的平均值来定义每一所述第一区域或每一所述第二区域中的倾角；
在所述凸凹保护层膜上形成反射膜；
在所述反射膜上形成绝缘膜；以及
在所述绝缘膜上的所述第一区域中形成所述像素电极和所述公用电极。
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