CN1288478C - 液晶显示器件 - Google Patents

Abstract

公开了一种液晶显示器件，它包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之间的液晶层，其中所述第一基片包括许多栅线、与所述许多栅线交叉排列的许多源线、置于所述许多栅线和所述许多源线的交点附近的许多开关元件、以及与所述许多开关元件相连的许多象素电极，第二基片包括对置电极，由许多象素电极、对置电极、以及置于所述许多象素电极和对置电极之间的液晶层限定了许多象素区，并且所述象素区中的每一个均含有反射区和透射区。

Description

液晶显示器件

本发明涉及液晶显示器件和该液晶显示器件的制造方法。更具体地说，本发明涉及在各个象素(pixel)具有透射显示区和反射显示区的液晶显示器件以及这种液晶显示器件的制造方法。

由于液晶显示器件具有薄和耗电低的特点，因此它已被广泛地应用于各种领域，包括办公自动化(OA)设备如文字处理器和个人计算机，便携式信息设备如便携式电子记录簿以及装有液晶监视器联有摄影镜头的VCR。

与CRT显示器和场致发光(EL)显示器不同，这种液晶显示器件包括本身不发光的液晶显示板。因此，常使用所谓的透射型器件作为液晶显示器件，它包括置于液晶显示板背面或一侧的称为背光源的光源，使得液晶板能控制透过液晶板的背光源发出的光量，以实现影像的显示。

但是，在这种透射型液晶显示器件中，背光源消耗的能量占液晶显示器件消耗的总能量的50％或更多。因此使用背光源增加了能量的消耗。

为了克服上述问题，业已在通常在户外使用或携带在使用者身边的便携式信息设备中使用反射型液晶器件。这种反射型液晶显示器件装有反射器，该反射器形成于两片基片中的一片上以代替背光源，从而使环境光被反射器表面所反射。

这种反射型液晶反射器件是以使用偏振片的显示模式运行，如已广泛用于透射液晶显示器件中的如扭转向列(TN)模式和超扭转向列(STN)模式。近年来，开发了一种相变型宾主模式，它不使用偏振片，从而能得到更明亮的显示。

反射环境光的反射型液晶显示器件的缺点在于当周围环境较暗时，显示的可见度非常低。相反，透射型液晶显示器件的缺点在于当周围环境较亮时，显示的质量不好。也就是说，色彩重现率较差并且不能很好地辨认显示的内容，因为显示的亮度低于环境光线的亮度。为了改进在明亮环境下的显示质量，需要增加背光源的光强度。这会增加背光源的能量消耗，从而增加液晶显示器件所消耗的能量。此外，如果要在阳光或灯光直射处观看液晶显示器件，由于环境光线的缘故，显示质量不可避免地会降低。例如，如果固定在汽车中的液晶显示屏或在固定的位置使用的个人计算机的液晶显示屏受到阳光或灯光的直射，它将会镜面反射周围的影像，从而难以观看本身所显示的内容。

为了解决上述问题，提出了(例如日本未审查专利公开No.7-333598)一种在一个液晶显示器件中同时具有透射显示模式和反射显示模式的结构。这种液晶显示器件使用透过部分光线并反射部分光线的半透射反射膜。

图52显示了这种使用半透射反射膜的液晶显示器件。该液晶显示器件包括偏振片30a和30b、相位片31、透明基片32、黑色掩膜(masks)33、对置电极(counterelectrode)34、取向膜35、液晶层36、金属-绝缘体-金属元件37、象素电极38、光源39和反射膜40。

象素电极38是半透射反射膜，它是形成于各个象素上由金属粒子或内部具有不规则微孔缺陷或中凹缺陷的层制得的非常薄的层。具有这种构造的象素电极透过来自光源39的光线，同时反射来自外部的光线(如自然光和室内灯光)，从而同时起透射显示的作用和反射显示的作用。

图52所示的常规液晶显示器件具有下列问题。首先，当将沉积金属粒子的很薄的层用作各个象素的半透射反射膜时，由于金属颗粒具有很大的吸收系数，因此入射光的内吸收较大，部分光线被吸收而未用于显示，从而降低了光线的利用效率。

当将内部具有不规则的微孔缺陷或中凹缺陷的膜用作各个象素的象素电极38时，膜的结构太复杂，不便控制，需要精确的指定条件。因此，难以制得具有同样特性的膜。换句话说，电气或光学性能的重现性太差，很难控制上述液晶显示器件中的显示质量。

例如，如果将近年来常作为开关元件用于液晶显示器件的薄膜晶体管(TFTs)用于图52所示的上述液晶显示器件，则需要用不同于用于象素电极材料的电极/连接材料在各个象素中形成用作存储电容器的电极。在这种情况下，如这种常规的器件那样由半透射反射膜制成的象素电极不适合于形成存储电容器。另外，即使将作为象素电极的半透射反射膜通过绝缘层形成于部分连接线和元件上，含有透射成分的象素电极也几乎不会有助于增加数值孔径。同样，如果光入射在开关元件(如MIM和TFT)的半导体层上，会产生光激励电流。形成半透射反射膜作为遮光层不足以保护开关元件免遭光照。为了确保遮光，需要在对置基片(countersubstrate)上放置另一层遮光膜。

本发明液晶显示器件包括第一基片、第二基片以及置于第一基片和第二基片之间的液晶层，和由用于向液晶层施加电压的各对电极限定的许多象素区，其中所述许多象素区中的每一个包括反射区和透射区。

在本发明一个实例中，所述第一基片包括相应于反射区的反射电极区以及相应于透射区的透射电极区。

在本发明另一个实例中，所述反射电极区高于透射电极区，在第一基片表面形成一个台阶，从而使反射区的液晶层的厚度小于透射区的液晶层厚度。

在本发明再一个实例中，在各个象素区中反射区占据的面积约为10-90％。

或者，本发明液晶显示器件包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之间的液晶层，其中所述第一基片包括许多栅线(gate line)、与所述许多栅线交叉排列的许多源线、置于所述许多栅线和所述许多源线的交点附近的许多开关元件、以及与所述许多开关元件相连的许多象素电极，第二基片包括对置电极，由许多象素电极、对置电极、以及置于所述许多象素电极和对置电极之间的液晶层限定了许多象素区，并且所述象素区中的每一个均含有反射区和透射区。

在本发明的一个实例中，所述第一基片包括相应于反射区的反射电极区和相应于透射区的透射电极区。

在本发明另一个实例中，所述反射电极区高于透射电极区，在第一基片表面形成一个台阶，从而使反射区的液晶层的厚度小于透射区的液晶层厚度。

在本发明另一个实例中，反射区液晶层的厚度约为透射区液晶层厚度的一半。

在本发明另一个实例中，各个象素电极包括在反射电极区的反射电极和在透射电极区的透射电极。

在本发明的另一个实例中，反射电极和透射电极互相电气相连。

在本发明另一个实例中，各个象素电极包括透射电极，并且反射区包括透射电极和与透射电极绝缘的反射层。

在本发明另一个实例中，反射电极区与所述许多栅线、所述许多源线和所述许多开关元件中的至少一部分相重叠。

在本发明另一个实例中，反射电极区和透射电极区中至少有一个具有由与所述许多栅线或所述许多源线的制造材料相同的材料构成的一层材料。

在本发明另一个实例中，在各个象素区中反射区占据的面积约为10-90％。

在本发明另一个实例中，所述第一基片还包括通过绝缘膜与象素电极一起形成存储电容器的存储电容器电极，其中所述反射电极区与所述存储电容器电极相重叠。

在本发明另一个实例中，所述液晶显示器件还包括在第一基片与朝液晶层的表面相反的表面上的微透镜。

在本发明另一个实例中，各个反射电极区包括金属层和形成于金属层下面的中间绝缘膜层。

在本发明另一个实例中，所述金属层是连续波浪形的。

在本发明另一个实例中，所述中间绝缘层的表面是凹凸形的。

在本发明另一个实例中，中间绝缘层是由光敏聚合物树脂膜制成的。

在本发明另一个实例中，中间绝缘层覆盖开关元件、所述许多栅线或所述许多源线中的至少一部分。

在本发明另一个实例中，反射电极形成于与所述许多栅线或所述许多源线相同的高度(level)上。

在本发明另一个实例中，反射电极形成于与所述许多栅线相同的高度(level)上，并且反射电极与供与反射电极相邻的象素电极使用的栅线电气相连。

在本发明另一个实例中，将与施加至对置电极的信号相同的信号施加至反射电极。

在本发明另一个实例中，反射电极形成在与所述许多栅线相同的高度(level)上，并且反射电极通过与开关元件的漏电极或透射(transmission)电极重叠而形成存储电容器。

在本发明另一个实例中，反射电极是由铝或铝合金制成的。

在本发明另一个实例中，透射电极是由ITO制成的，并且在透射电极和反射电极之间插有金属层。

本发明的另一方面提供一种液晶显示器件的制造方法。所述液晶显示器件包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之间的液晶层，所述第一基片包括：许多栅线、与所述许多栅线交叉排列的许多源线、置于所述许多栅线和所述许多源线的交点附近的许多开关元件、以及与所述许多开关元件相连的许多象素电极，第二基片包括对置电极，由许多象素电极、对置电极、以及置于所述许多象素电极和对置电极之间的液晶层限定了许多象素区，并且所述象素区中的每一个均含有反射区和透射区。所述方法包括如下步骤：使用具有高透光度的材料在第一基片上形成透射电极区；形成光敏聚合物树脂层；在所述聚合物树脂层上用高反射性材料形成反射层。

在本发明一个实例中，所述光敏聚合物树脂层具有许多凹凸的部分。

或者，提供一种本发明液晶显示器件的制造方法。所述液晶显示器件包括第一基片、第二基片和置于第一基片和第二基片之间的液晶层，所述第一基片包括许多栅线、与所述许多栅线交叉排列的许多源线、置于所述许多栅线和所述许多源线的交点附近的许多开关元件、以及与所述许多开关元件相连的许多象素电极，第二基片包括对置电极，由许多象素电极、对置电极、以及置于所述许多象素电极和对置电极之间的液晶层限定了许多象素区，并且所述象素区中的每一个均含有反射区和透射区。所述方法包括如下步骤：使用具有高透光度的材料在第一基片上形成透射电极区；在透射电极区上形成保护膜；在保护膜的一部分上形成高反射层，以形成反射电极区。

在本发明一个实例中，透射电极区与所述许多源线形成在一个高度上(level)。

因此，本文所描述的发明可以具有如下优点：(1)提供的液晶显示器件类型能同时以透射模式显示和以反射模式显示，与相同类型的常规液晶显示器件相比，改进了对环境光线和背光源光线的使用效率，并获得了优良的显示质量，(2)提供了这种液晶显示器件的制造方法。具体地说，在本发明液晶显示器件中，当环境较明亮时，其显示质量明显地得到了改进。

本领域的熟练技术人员在阅读和理解了下面结合附图的详细描述以后，本发明的其它优点将是显而易见的。

图1是本发明实施例1液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图；

图2是沿图1a-b线的剖面图；

图3是本发明实施例1有源矩阵基片的另一个实例的平面图；

图4是本发明实施例1有源矩阵基片的再一个实例的平面图；

图5是一张部分平面图，说明本发明实施例2液晶显示器件中间绝缘膜层和金属膜；

图6是沿图5c-d线的剖面图；

图7是本发明实施例3液晶显示器件的剖面图；

图8A是本发明实施例4液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图，图8B是沿图8A A-A线的剖面图；

图9是本发明实施例4液晶显示器件的剖面图；

图10是本发明实施例4液晶显示器件的另一个带有微透镜的实例的剖面图；

图11A是本发明实施例4液晶显示器件的有源矩阵基片的另一个实例的平面图，图11B是图11A沿B-B线的剖面图；

图12A是是本发明实施例5液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图，图12B是图12A沿C-C线的剖面图；

图13A是是本发明实施例6液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图，图13B是图13A沿D-D线的剖面图；

图14A是是本发明实施例7液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图，图14B是图14A沿E-E线的剖面图；

图15是一张剖面图，用于说明本发明实施例8的反射/透射型液晶显示器件；

图16说明实施例8反射/透射型液晶显示器件的透射率和反射率与孔径比的关系；

图17说明实施例8反射/透射型液晶显示器件的孔径比和透射效率之间的关系；

图18是本发明实施例8反射/透射型液晶显示器件的平面图；

图19A-19F是图18沿F-F线的剖面图，说明实施例8反射/透射型液晶显示器件的制造方法；

图20A-20D是一组剖面图，用于说明在实施例8反射/透射型液晶显示器件的反射区中形成凸出部分的步骤；

图21是用于图20B所述步骤的光掩模的平面图；

图22是一张剖面图，说明实施例8反射/透射型液晶显示器件中具有高反射率的象素电极的反射特性的测量方法；

图23是说明产生干涉光的示意图；

图24显示实施例8反射/透射型液晶显示器件的象素电极反射率对波长的依赖关系；

图25是本发明实施例9透射/反射型液晶显示器件的剖面图；

图26说明实施例9中透射和反射的灰度显示；

图27是常规透射型液晶显示器件的色度图；

图28是图9透射/反射型液晶显示器件的色度图；

图29是本发明实施例9透射/反射液晶显示器件的另一个实例的剖面图；

图30是本发明实施例10液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图；

图31是图30沿G-G线的剖面图；

图32是本发明实施例11液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图；

图33是图32沿H-H线的剖面图；

图34是本发明实施例12液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图；

图35是图34沿I-I线的剖面图；

图36是本发明实施例12液晶显示器件的有源矩阵基片另一个实例的平面图；

图37是本发明实施例13液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图；

图38A-38D是图37沿J-J线的剖面图，说明实施例13有源矩阵基片的制造方法；

图39是本发明实施例14液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图；

图40A-40D是图39沿K-K线的剖面图，说明实施例14有源矩阵基片的制造方法；

图41是本发明实施例15液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图；

图42A-42C是图41沿L-L线的剖面图，说明实施例15有源矩阵基片的制造方法；

图43是本发明实施例16液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图；

图44A-44F是图43沿M-M线的剖面图，说明实施例16有源矩阵基片的制造方法；

图45是本发明实施例17液晶显示器件的有源矩阵基片的平面图；

图46是图45沿N-N线的剖面图；

图47是本发明实施例17液晶显示器件的有源矩阵基片另一个实例的平面图；

图48A-48C说明将本发明施用于简单矩阵液晶显示器件的实施例18的结构；

图49A-49C说明实施例18的另一种结构；

图50A-50C说明实施例18的另一种结构；

图51A-51B说明实施例18的另一种结构；

图52是常规液晶显示器件的剖面图。

实施例1

本发明实施例1的液晶显示器件包括有源矩阵基片和透明对置基片(如玻璃基片)，对置基片具有一个朝象素电极的对置电极。液晶层置于有源矩阵基片和对置基片之间。向液晶层施加电压的各对象素电极和对置电极限定许多象素区。象素区包括一对电极和在该对电极之间的液晶层。这种限定也适用于简单矩阵型液晶显示器件，这种器件具有许多扫描电极(scanning)和许多信号电极。

本发明液晶显示器件在各个象素中至少具有一个透射电极区和至少一个反射区。所述透射和反射区包括液晶层和插有液晶层的电极对。限定透射区的电极区被称为透射电极区，限定反射区的电极区被称为反射电极区。图1是实施例1液晶显示器件有源矩阵基片的一个象素部分的平面图。图2是沿图1a-b线的剖面图。

参见图1和图2，有源矩阵基片包括排成矩阵的象素电极1。用于提供扫描信号的栅线2和用于提供显示信号的源线3被置于象素电极1的周围成直角相互交叉。栅线2和源线3通过中间绝缘膜层19与相应的象素电极1的周围部分重叠。栅线2和源线3是由金属膜组成的。

薄膜晶体管(TFT)形成于栅线2和源线3的各个交点附近。各个TFT 4的栅电极12与相应的栅线2相连，通过栅线2向栅电极12输入信号以驱动TFT 4。TFT 4的源电极15与相应的源线3相连，从源线3接收数据信号。TFT 4的漏电极16与连接电极5相连，该连接电极通过接触孔6再与相应的象素电极1电气相连。

连接电极5通过栅绝缘膜7与存储电容器电极8一起形成存储电容器。存储电容器电极8是由金属膜制成的，并通过连接线(图中未表示)与形成于对置基片9上的对置电极10相连。存储电容器电极8可在同一制造步骤中与栅线2一起形成。

各个象素电极1包括含有金属膜的反射电极区22，以及至少一个由ITO膜制成的透射电极区20。反射电极区22覆盖栅线2、源线3、TFT 4和存储电容器电极8，透射电极区20被反射电极区22所围绕。

具有上述结构的实施例1有源矩阵基片可用下列方法制得。

首先，在由玻璃等制得的透明绝缘基片11上依次形成栅电极12、栅线2、存储电容器电极8、栅绝缘膜7、半导体层13、沟道(chēnnel)保护层14、源电极15和漏电极16。

接着，通过溅镀依次沉积透明导电膜17和金属膜18，并构成预定的形状，形成源线3和连接电极5。

因此，源线3具有由透明导电膜17(由ITO制成)和金属膜18制成的双层结构。由于这种结构，即使在金属膜18中产生缺陷(如断路)，通过透明导电膜17也能保持电气连接。这减少了在源线3中产生的断路。

随后，用旋转施涂方法将光敏丙烯酸树脂施涂在制得的基片上，形成厚度为3微米的中间绝缘膜层19。接着按照需要的图形对丙烯酸树脂曝光并用碱性溶液显影。仅仅膜的曝光部分被碱性溶液腐蚀掉，形成穿透中间绝缘膜19的接触孔6。通过使用这种碱性显影方法，可获得具有良好锥度的接触孔6。

考虑到下列因素，使用光敏丙烯酸树脂作为中间绝缘膜19在制造方面是有利的。由于可使用旋转涂覆方法形成薄膜，很容易形成薄至数微米的薄膜。同时在构成中间绝缘膜层19的图形时元需使用光刻胶的步骤。

在本实施例中，丙烯酸树脂是有色的，并可在构图后将其整个表面置于光照下使之透明。也可用化学方法使丙烯酸树脂透明。

随后，通过溅镀形成透明的导电膜21并使之构成图案。该透明的导电膜21是由ITO制成的。

于是，透明的导电膜21通过接触孔6与各个连接电极5电气相连。

随后在透明导电膜21上形成金属膜23并构图之，以便覆盖栅线2、源线3、TFT 4和存储电容器电极8，用作象素电极1的反射电极区22。未被金属膜23覆盖的透明导电膜21部分构成透射电极区20。透明导电膜21和金属膜23相互之间电气相连。任何相邻的象素电极被位于栅线2和源线3上的部分隔开，彼此在电气上是不相连的。

金属膜23由铝制成。也可以用具有高反射性的任何导电材料(如Ta)制成。

在本实施例中，如图2所示，液晶层包括混于液晶中的二色性颜料分子24。这种二色性颜料的吸收系数随分子的取向方向而异。当控制对置电极10和象素电极1之间的电场使液晶分子25的取向方向发生变化时，二色性颜料分子24的取向方向发生变化。所产生的二色性颜料分子24的吸收系数的变化被用于产生影像显示。

使用具有上述结构的实施例1液晶显示板，当环境光线较暗时，显示器可有效地利用背光源发出的并透过透射电极区20的光线，当环境光线较亮时，可有效地利用反射电极区22反射的光线。也可以同时利用透射电极区20和反射电极区22以产生显示。另外，可制得有明亮显示的液晶显示器件。

在本实施例中，象素电极1的反射电极区22的金属膜23覆盖TFT 4、栅线2和源线3。从而无需遮光膜以防止光进入TFT 4以及位于栅线、源线和存储电容器电极上的象素电极的遮光部分。在这些部分中，光线泄漏会在某些显示区域形成漏光区(domain)、disclination line等。结果，通常这些由于被遮光膜遮住而不能作为显示区域的区域能用作显示区域。这样就能有效地使用显示区域。

当栅线和源线由金属构成时，在透射型显示器件中它们作为遮光区，因此不能作为显示区。然而在本实施例液晶显示器件中，在常规透射型显示器件中用作遮光区的这些区域可被用作象素电极的反射电极区。从而可获得更亮的显示。

在本实施例中，金属膜23形成于透明导电膜21之上。使得金属膜23具有依从于透明导电膜21的不平坦表面的不平坦表面。金属膜23的不平坦表面优于平坦表面，因为不平坦表面可接收来自不同入射角度的环境光。制得的液晶显示器件能形成更明亮的显示。

图3和图4是本发明实施例1液晶显示器件另外两个实例的平面图。在这些实例中，各个象素电极1的透射电极区20与反射电极区22的面积比与图1所示的不同。以这种方式获得具有要求反射性和透射性的液晶显示器件。

在图3和图4所示的实例中，连接电极5位于反射电极区22之中，从而缓解了透过透射电极区20的光线亮度的下降。

在实施例1中，象素电极1的反射电极区22的金属膜23形成于透明导电膜21之上。或者，如图6所示，形成的金属膜23仅与透明导电膜21部分搭接，以便相互间电气相连。

实施例2

在实施例2中，将描述金属膜23的不平坦表面的形成方法。

图5是说明形成在中间绝缘膜层19(图中未表示)上的金属膜23的部分平面图。图6是图5沿c-d线的剖面图。

将中间绝缘膜层19的表面通过腐蚀等而制成不平坦，并在该不平坦表面上形成金属膜23。

因此，如上所示首先用旋转施涂等方法形成平坦的涂层，随后使之表面不平坦以制得中间绝缘膜层19，接着在其上形成金属膜23，可获得具有不平坦表面的金属膜23。

在反射型液晶显示器件中，金属膜23的不平坦表面优于平坦表面，因为不平坦表面可接收来自不同入射角度的环境光。因此，在中间膜层19上形成象素电极1的金属膜23，并通过腐蚀等获得如图6所示的不平坦的表面，可使制得的液晶显示器件具有更明亮的显示。

金属膜23的不平坦表面不限于如图5所示的形状(即平面中具有圆形凹陷部分的表面)。金属膜23的表面以及因此下层中间绝缘膜层19的表面也可在平面中具有多边形或椭圆形凹陷部分。凹陷部分的剖面可以是多边形的，而不是如图6所示的半圆形。

实施例3

在实施例3中，将描述使用宾主显示方式的液晶显示器件。

图7是本发明本实施例液晶显示器件的剖面图。使用与图2相同的标号标注与实施例1相同的元件。

当使用宾主液晶材料混合物(ZLI2327，购自Merck & Co.，Inc.，含有黑色颜料和0.5％的光学活性物质S-811(购自Merck & Co.，Inc.)采用宾主显示方式时，会产生下列问题，即如果在使用背光源的透射区中来自背光源的透射光线的光程长度dt与在反射区中来自环境光的反射光线的光程长度2dr明显不同，即使向液晶层施加相同的电压，在使用来自背光源的光线的情况下和使用环境光的情况下，产生的显示亮度和对比度也会明显不同。

因此，应设定在透射区透明导电膜21上的液晶层部分的厚度dt以及在反射区金属膜23上的液晶层部分的厚度dr，使得它们满足关系式dt＝2dr。因此，在本实施例中，改变金属膜23的厚度，使之满足所述关系式。

因此，通过使透射区中来自背光源的透射光线的光程长度dt与反射区中来自环境光的反射光线的光程长度2dr相等，只要向液晶层施加相同的电压，就可获得基本相同的亮度和对比度，而与使用的光线类型(来自背光源的光线或来自环境光的光线)无关。以这种方式可获得具有更好显示特性的液晶显示器件。

通过使透射区中来自背光源的透射光线的光程长度dt和反射区中来自环境光的反射光线的光程长度2dr近似相同(不一定完全相等)，可使亮度和对比度在某种程度上相等。

通过改变施加在液晶层上的驱动电压，即使透射区中来自背光源的透射光线的光程长度dt和反射区中来自环境光的反射光线的光程长度2dr明显不同，也可使对比度相同而与所使用的光线的种类(来自背光源的光线或来自环境光的光线)无关。

因此，在上述实施例1-3的液晶显示器件中，当使用单基片实现透射显示模式和反射显示模式时，可将通常使用黑色掩膜遮挡住光线的区域用作各个象素电极的反射电极区。从而可有效地利用液晶显示板象素电极的显示区，从而增加了液晶显示器件的亮度。

在实施例1-3中，存储电容器电极用于通过绝缘膜与各个象素电极一起形成存储电容器。象素电极的反射电极区覆盖存储电容器电极。因此，形成存储电容器电极的区域可作为象素电极的反射电极区用于显示。

各个象素电极的反射电极区的金属膜形成于透明导电膜之上。通过使用具有不平坦表面的透明导电膜，形成的象素电极的反射电极区具有不平坦的表面，从而可采用各种入射角度的环境光作为显示光线。

各个象素电极反射区的金属膜可形成于具有不平坦表面的中间绝缘膜层之上。形成的象素电极的反射电极区具有不平坦的表面，从而可采用各种入射角度的环境光作为显示光线。

使各个象素电极反射电极区的金属膜厚度比位于象素电极透射区中的透明导电膜更厚。从而使从位于象素电极反射电极区的液晶层部分穿过并折返的环境光的光程长度与透过位于象素电极透射电极区上的液晶层部分的背光源光线的光程长度近似相同或彼此相当成为可能。通过了解各个近似的光程长度，可将通过发射区和透射区的液晶层的光的特性变化调节成相同。

使位于各个象素电极反射电极区上的液晶层部分的厚度为位于象素电极透射电极区上的液晶层部分的厚度的1/2。从而使从位于象素电极反射电极区上的液晶层部分穿过并折返的环境光的光程长度与透过位于象素电极透射电极区上的液晶层部分的背光源光线的光程长度近似相同或彼此相当成为可能。通过了解各个近似的光程长度，可将通过发射区和透射区的液晶层的光的特性变化调节成相同。

实施例4

图8A是本发明实施例4的液晶显示器件的有源矩阵基片一个象素部分的平面图。图8B是沿图8A的A-A线所作的剖面图。

本实施例的有源矩阵基片包括栅线41，数据线42，驱动元件43，漏电极44，存储电容器电极45，栅绝缘膜46，绝缘基片47，接触孔48，中间层绝缘膜49，反射象素电极50和透射象素电极51。

各存储电容器电极45与相应的漏电极44电连接，并通过栅绝缘膜46重叠在相应的栅线41上。贯穿中间层绝缘膜49形成接触孔48，以连接透射象素电极51和存储电容器电极45。

上述结构的有源矩阵基片的各象素包括反射象素电极50和透射象素电极51。这样，如图8B所示，各象素由反射电极区域和透射电极区域组成，所述反射电极区域包括反射来自外部的光的反射象素电极50，而所述透射电极区域包括透射来自背光源的光的透射象素电极51。

图9是包括如图8A和8B所示有源矩阵基片的本实施例的液晶显示器件的剖面图。该液晶显示器件也包括滤色层53，对置电极54，液晶层55，取向膜56，起偏振片57和背光源58。

当关闭背光源58时，透射来自背光源58的光的透射象素电极51区域(透射电极区域)对板的亮度没有贡献。相反，不管背光源58是处于开还是关的状态，反射来自外部的光的反射象素电极50区域(反射电极区域)对板的亮度都是有贡献的。因此，在各象素中，希望反射电极区域的面积大于透射电极区域的面积。

在本实施例中，在相应的透射象素电极51上形成反射象素电极50，以便使它们相互之间电连接，使相同的信号输入反射象素电极50和透射象素电极51中。或者，反射象素电极50和透射象素电极51相互之间可以不发生电连接，使它们接受产生不同显示的信号。

在如图9所示的液晶显示器件中，入射到反射象素电极50上的来自背光源58的部分光不能用作显示光。为了解决这个问题，如图10所示的改进型液晶显示器件每个象素包括微透镜59和微透镜保护层60。利用这种结构，来自背光源58的光经微透镜59聚焦在其上没有形成反射象素电极50的透射电极区域上，以提高透过透射区域的光的数量，从而改进显示亮度。

图11A是本发明实施例4的液晶显示器件的另一个有源矩阵基片一个象素部分的平面图。图11B是沿图11A的B-B线所作的剖面图。

在如图11A和11B所示的有源矩阵基片中，各象素的透射象素电极51区域和反射象素电极50区域与图8A和8B所示的有源矩阵基片的那些区域互相反过来。反射象素电极50区域的面积与透射象素电极51区域的面积之比可适当地加以改变。

将图8A和8B所示的有源矩阵基片与图11A和11B所示的相比较可以看出，图8A和8B所示的有源矩阵基片有几点是有利的，即由于在驱动元件43上形成了反射象素电极50，因而阻止了来自外部的光进入驱动元件43，并且由于透射象素电极51区域位于各象素的中心，更容易形成用于聚焦光线的微透镜59。

在本实施例中，由于反光区域和透光区域在一个象素中形成，因而象素的孔径比尽可能地大。为了满足这个条件，在本实施例中采用高孔径结构，其中由有机绝缘膜组成的中间层绝缘膜49插在象素电极和栅线41与源线43这些线的高度之间。其它结构也可以采用。

实施例5

图12A是本发明实施例5的液晶显示器件的有源矩阵基片一个象素部分的平面图。图12B是沿图12A的C-C线所作的剖面图。

在实施例5的有源矩阵液晶显示器件中，在中间层绝缘膜49的倾斜或凹陷和凸起部分上形成反射象素电极50。因此来自外部的光在范围比较宽的方向上从反射象素电极50上被反射，使得可见角变得较宽。

在本实施例中这样来形成中间层绝缘膜49，使其在位于栅线41和源线42之上的部分最厚，并且位于漏电极44之上的部分被完全腐蚀掉，形成倾斜或凹陷和凸起的部分。这就不必形成使漏电极44和反射象素电极50电连接的接触孔，从而防止了由于在接触孔处的尖锐阶梯而引起的对液晶分子取向的干扰。这可用于提高孔径比。

在本实施例中，漏电极44(它是由ITO制成的透明电极)用作透射象素电极51。

中间层绝缘膜49的倾斜部分的倾斜角或凹陷和凸起部分的高度应充分小，使得取向膜可以在所得的基片上形成并摩擦。这样，最佳条件应视各自的摩擦条件和液晶分子的类型而定。

在本实施例中，与实施例4中的一样，微透镜可以装配在作为透射象素电极51的漏电极44下面，以改进背光源接通时的显示亮度。

实施例6

图13A是本发明实施例6的液晶显示器件的有源矩阵基片一个象素部分的平面图。图13B是沿图13A的D-D线所作的剖面图。

在本实施例中，反射象素电极50在与栅线41相同的高度上并在同一步骤中形成。关于这种结构，由于不需要制造反射象素电极50的分开的步骤，因而步骤的数目和制造费用不会增加。

在本实施例中，反射象素电极50不与构成驱动元件43的漏电极44连接，它仅用于对来自外部的光线进行反射。只有透射象素电极51用作驱动液晶的电极。换句话说，通过在透射象素电极51上用电压控制液晶层来控制被反射象素电极50反射的光线的透射率。

若没有信号输入各反射象素电极50，则在反射象素电极50和相应的漏电极44或透射象素电极51之间会产生浮动电容。为了避免这个问题，较好地应使反射象素电极50接有对显示不会有不利影响的信号。通过将各反射象素电极50与邻近的栅线41相连接，可以避免产生浮动电容，并且在反射象素电极50和相应的漏电极44之间形成存储电容器。

在本实施例中，与实施例4中的一样，可以装配微透镜以将光线聚焦到透射象素电极上，改进背光源接通时的显示亮度。

在本实施例中，同样由于反光区域和透光区域在一个象素中形成，因而象素的孔径比尽可能地大。为了满足这个条件，采用高孔径结构，其中有机绝缘膜用作中间层绝缘膜。其它结构也可以采用。

实施例7

图14A是本发明实施例7的液晶显示器件的有源矩阵基片一个象素部分的平面图。图14B是沿图14A的E-E线所作的剖面图。

在本实施例中，反射象素电极50在与源线42相同的高度上形成。利用这种结构，由于反射象素电极50可以在形成源线42时形成，步骤的数目和制造费用不会增加。

在本实施例中，由于采用经中间层绝缘膜49的高孔径结构，反射象素电极50仅用作对来自外部的光线进行反射。只有透射象素电极51作为驱动液晶的电极。

本实施例与实施例6的不同之处在于，在本实施例中在各象素中的反射象素电极50与相应的漏电极44电连接。在一种替换的情况中，其中中间层绝缘膜49不在漏电极44之上的区域形成并且漏电极44用作透射象素电极，反射象素电极50也用于驱动液晶分子。

在本实施例中，与实施例4中的一样，可以装配微透镜以将光线聚焦在透射象素电极51上，改进背光源接通时的显示亮度。

在本实施例中，由于光反射区和光透射区形成在一个象素中，因此象素的孔径比尽可能大。为了满足这个要求，采用将有机绝缘膜用作中间绝缘膜层的高孔径结构。也可采用其它结构。

因此，在本发明上述实施例4-7中，获得了能在反射型和透射型之间转换的有源矩阵液晶显示器件。

通过使用者根据使用条件在透射方式和反射方式之间进行转换，这种液晶显示器件不论在什么使用条件下都显示出很高的亮度，同时降低了能量消耗并延长了使用寿命。

还获得了透射/反射可转换的有源矩阵液晶显示器件，当环境较亮时它可被用作反射型液晶显示器件，当环境较暗时，可将它转换成透射型液晶显示器件。

由于反射象素电极和透射象素电极相互电气相连，无需独立地使用连接线来提供驱动信号。这简化了有源矩阵基片的结构。

当在驱动元件上形成反射象素电极时，阻止了外部光线照射驱动元件。

当背光源关闭时，透射象素电极不向液晶板的亮度作出贡献，而无论背光源的开/关状态，反射象素电极均向液晶板的亮度作出贡献。因此，通过增加反射象素电极的面积，即使关闭背光源或仅发出极少的光线，也能稳定显示的亮度。

来自背光源而被反射象素电极、栅线等遮住的光线可被聚焦在透射象素电极上。这使得增加显示器件的亮度而不增加背光源本身的亮度成为可能。

可制造反射象素电极使之反射来自各个方向的外部光线。从而使显示器件在更宽的角度具有可见度。

这种结构无需额外的步骤就可制得上述反射象素电极。从而防止了制造步骤数目及制造费用的增加。

反射象素电极可以与栅线电连接。这可防止产生浮动电容并与漏电极形成存储电容器。

反射象素电极可以通有与施加到对置电极上的相同的信号。这可以防止产生浮动电容。同样地，反射象素电极可用于形成在象素电极上施加电压的存储电容器。

实施例8

在实施例8中，描述本发明的反射/透射型液晶显示器件。

首先，描述在实施例8的液晶显示器件中产生干涉色的原理。

图23是显示产生干涉色的原理图。光入射到玻璃基片上，入射光被反射膜反射，从玻璃基片上输出。

在上述这种情况中，当入射角为θi的入射光从反射膜的凸起部分和凹陷部分上被反射并且以输出角θo输出时认为产生了干涉色。两个反射光束之间的光程差δ可由下式(1)表示：

δ＝Lsinθi+h(1/cosθi’+1/cosθo’)·n-{Lsinθo+h(tanθi’+tanθo’)sinθo}

  ＝L(sinθi-sinθo)+h{(1/cosθi’+1/cosθo’)·n-(tanθi’+tanθo’)sinθo}……(1)

其中θi’是在反射膜凹陷部分处的入射角，θo’是在反射膜凹陷部分处的输出角，L是在玻璃基片上的两股光束入射点之间的距离，h是在反射膜凸起部分上一股光束被反射的点相对于在膜凹陷部分上另一股光束被反射的点的高度，n是玻璃基片的折射率。

由于仅在θi＝θo并且θi’＝θo’时可以进行式(1)的计算，因而当θi＝θo＝θ并且θi’＝θo’＝θ’时，光程差δ就可简化成下式(2)：

δ＝h{2n/cosθ’-2tanθ’·sinθ}            .....(2)

考虑到任意波长λ1和λ2，当δ/λ1＝m±1/2(m是整数)时从凸起部分和凹陷部分上反射的输出光束相互削弱，而当8/λ2＝m时则相互增强。这样，确立了下式(3)：

δ＝(1/λ1-1/λ2)＝1/2            ......(3)

上式(3)也可以用下式(4)表示：

δ＝(λ1·λ2)/2·(λ2-λ1)       .......(4)

因此，从上式(2)和(4)，高度h可用下式(5)表示：

h＝1/2·{(λ1·λ2)/(λ2-λ1)}·{cosθ’/(2n-2sinθ’·sinθ)    ....(5)

从上述可以看出，为了消除干涉色的产生，反射膜的反射表面应具有连续波浪形状。

在本实施例中，为了制造这种反射膜，在基板上形成至少两类具有不同高度的凸起部分，在基板上形成聚合物树脂膜覆盖凸起的部分，而在聚合物树脂膜上形成由反光效率高的材料制成的反射薄膜。

这样制成的反射薄膜可用作反射/透射型液晶显示器件的反射部分。由于这种反射部分含有连续波浪形状的反射表面，因而防止了从反射部分反射的光产生干涉。当使用光掩模用光学方法制造凸起部分时，通过设定相同的光辐照条件可以制得再现性良好的凸起部分。

在本实施例的反射/透射型液晶显示器件中，凸起部分不宜在由透光效率高的材料制成的透射部分中形成，以改进透射效率。然而，即使在透射部分中形成凸起部分，使用透射光来显示也是可以的。

图15是本发明本实施例的反射/透射型液晶显示器件的剖面图。

参照图15，在玻璃基片61上形成栅绝缘膜(gate insulating film)61a。在位于具有光反射性能的反射电极69下面的玻璃基片61部分上无规地形成高凸起部分64a和低凸起部分64b。高凸起部分64a和低凸起部分64b被聚合物树脂膜65所覆盖。

由于经栅绝缘膜61a在玻璃基片61上形成高凸起部分64a和低凸起部分64b，在高凸起部分64a和低凸起部分64b上形成的聚合物树脂膜65部分的上表面是连续波浪形的。聚合物树脂膜65几乎覆盖了整个玻璃基片61，而不仅仅是在反射电极69下面的区域中。

在于高凸起部分64a和低凸起部分64b上形成的具有连续波浪形状的聚合物树脂膜65部分上形成由具有光反射性能的材料制成的反射电极69。

经栅绝缘膜61a也在玻璃基片61上形成与反射电极69隔开的透射电极68。透射电极68是由具有光透射性能的材料如氧化铟锡(ITO)制成。

在将这样制成的有源矩阵基片作为一个组件安装时把起偏振片90固定在它的背面。然后将背光源(backlight)91放在起偏振片90上。

从背光源91发出并指向透射电极68的一部分光透过透射电极68，从而通过有源矩阵基片。然而，指向反射电极69的一部分光从反射电极69的背面反射回来，返回至背光源91。由于反射电极69的背面是连续波浪形的，从反射电极69反射的光如图15中箭头所示被散射。这种散射光从背光源91再次被反射指向有源矩阵基片。部分这种光透过透射电极68，从而通过有源矩阵基片。

这样，在包括上述形状的反射电极69的有源矩阵基片中，由反射电极69反射的来自背光源的光可作显示之用。与常规透射型液晶显示器件不同，它比实际孔径比(aperture ratio)所能得到的更有效地利用光。具体地说，若反射电极是平的形状，则主要产生有规则的反射，该有规则的反射难以再次被反射透过透射电极68。然而，在本实施例中，连续波浪形的反射电极69可使反射光返回至位于透射电极68下面的背光源部分上，这样就能进一步有效地利用光。

图16是与标准白板相比反射电极69和背光源91的反射率约为90％，并且起偏振片90的透射率约为40％时，观察到的孔径比与透射率和反射率之间的关系。值得注意的是这种关系是在假定象素电极覆盖整个显示表面的基础上计算的，不考虑汇流线(bus lines)和有源元件的存在。

从图16可以看出，反射电极69对来自对置基片一侧外部的入射光的反射率是这样获得的，即将反射电极69的反射率乘以反射电极69面积与整个象素电极面积之比。透射电极68对来自背光源91的光的透射率并不恰好为孔径比a(即透明电极68的面积与整个象素电极的面积之比)，所述透射率等于数值b，该值包括加到孔径比a中作显示之用的被反射电极69反射的来自背光源的一部分光。

这样，与常规透射型液晶显示器件不同，由于也可以利用被反射电极69反射的来自背光源91的光，因而与实际孔径比所能得到的相比，本发明可以更有效地利用光。

图17显示了孔径比与透光效率之间的关系(透射率/孔径比)。从图17可以看出这样一种计算关系，当孔径比为40％时，可以利用的被反射电极69反射的来自背光源91的光达到从背光源91直接透过透射电极68的光强度的约50％。从图17所示的计算结果可以看出，反射电极69面积与整个象素电极面积之比越大，则被反射电极69反射的光的利用效率就越高。

下面描述实施例8的反射/透射型液晶显示器件的具体例子。

图18是本发明实施例8的反射/透射型液晶显示器件的平面图。图19A-19F是沿图18中线F-F得到的剖视图，用于说明该实施例液晶显示器件的制造方法。

参见图18和19F，反射/透射型液晶显示器件的有源矩阵基片70包括多条栅汇流线72作为扫描线，和多条源汇流线74作为信号线，它们相互交叉。在每个被相邻的栅汇流线72和相邻源汇流线74围绕的矩形区域，设置由高透光率材料构成的透射电极68和由高反射率材料构成的反射电极69。透射电极68和反射电极69组成一个像素电极。

栅电极73从栅汇流线72延伸出，通向位于每个区域(在该区域中形成像素电极)角落处的像素电极。在栅电极73的末端设有薄膜晶体管(TFT)71作为开关元件。栅电极73本身是TFT 71的一部分。

如图19F所示，TFT 71位于栅电极73的上方，而栅电极73位于玻璃基片61上。栅电极73上覆盖着栅绝缘膜61a，而半导体层77形成于栅绝缘膜61a上，从而通过栅绝缘膜61a而覆盖着栅电极73。在半导体层77的侧翼部分形成一对接触层78。

源电极75形成于一个接触层78上，并与相应的源汇流线74电气相连。源电极75的侧翼部分以绝缘方式与栅电极73重迭，构成TFT 71的一部分。在另一接触层78上形成漏极76，与源电极75分开，漏极76也是TFT 71的一部分并以绝缘方式与栅电极73重迭。漏极76与像素电极通过下方的电极81a而电连接。

存储电容器的形成是通过：形成下方的电极81a，从而通过栅绝缘膜61a而与下一像素行相邻像素电极的栅汇流线72重迭。正如下面所述，基础电极81a可在几乎整个形成凸起部分的区域上形成，从而统一形成该层工艺所造成的影响。

高凸起部分64a和低凸起部分64b以及重迭的聚合物树脂膜65，形成于每个反射电极69的下面。

聚合物树脂膜65的上表面是连续的、与凸起部分64a和64b形状相对应的波形。这样的聚合物树脂膜65可以在几乎整个玻璃基片61上形成，而不仅限于反射电极69下方的区域。在该实施例中，聚合物树脂膜65可使用例如Tokyo OhkaCo.，Ltd.生产的OFPR-800。

反射电极69形成于聚合物树脂膜65上，具有连续波形的聚合物树脂膜65形成于高凸起部分64a和低凸起部分64b上。反射电极69是由高反射率材料如铝制成的。反射电极69通过接触孔79与相应的漏极76电连接。

在该实施例的反射/透射型液晶显示器件的每个像素中，透射电极68与反射电极69是分开的。透射电极68是由高透射率材料如ITO制成的。

下面结合图19A-19F，描述作为反射/透射型有源矩阵基片70主要部分的反射电极69和透射电极68的形成方法。

首先，如图19A所示，在玻璃基片61上形成由Cr、Ta等构成的多条栅汇流线72(见图18)，以及从栅汇流线72延伸出来的栅电极73。

在玻璃基片61的整个表面上形成由SiNx、SiOx等构成的栅绝缘膜61a，从而覆盖了栅汇流线72和栅电极73。在位于栅电极73上方的部分栅绝缘膜61a上，形成由无定形硅(a-Si)、多晶硅或CdSe等构成的半导体层77。在每个半导体层77的两侧形成一对由a-Si构成的接触层78。

在一个接触层78上形成由Ti、Mo或Al等构成的源电极75，而在另一接触层78上形成由Ti、Mo或Al等构成的漏极76。

在该实施例中，作为玻璃基片61的材料，可使用Corning Inc.生产的产品编号为7059，厚度为1.1毫米的玻璃。

如图19B所示，用喷溅法形成金属层81，金属层81是源汇流线74的一部分。金属层81还可用于形成基础电极81a。

随后，如图19C所示，用喷溅法按一定图案形成ITO层80，它是源汇流线74的一部分。

这样，在该实施例中，源汇流线74是由金属层81和ITO层80构成的双层结构。这种双层结构的优点在于，当构成源汇流线74的金属膜81有部分缺陷时，源汇流线74的电连接可以由ITO层80维持。这减少了源汇流线74中断路的发生。

ITO层80还用于形成透射电极68。这样可以在形成源汇流线74的同时形成透射电极68，从而防止了层数目的上升。

然后，如图19D所示，在待形成反射电极69的区域上，用光敏树脂抗蚀膜形成横截面大体为圆形的圆形凸起部分64a和64b。较佳地，凸起部分64a和64b不是在透射电极68上形成的，这样便可将电压有效地施加于液晶层上。但是，当凸起部分64a和64b形成于透射电极68上，在光学上并没有观察到大的影响。

下面结合图20A-20D，简要地描述在反射电极区域形成凸起部分64a和64b的方法。

首先，如图20A所示，用旋涂法在玻璃基片61上形成光敏树脂抗蚀膜62(事实上，如图19D所示，该基片在其上具有金属层81和基础电极81a)。抗蚀膜62用与聚合物树脂膜65(待下面描述)相同的光敏树脂即OFPR-800所构成。其中旋涂宜以约500-3000rpm的速度进行，在本实施例中为1500rpm，时间为30秒，从而使厚度为2.5微米。

然后，将形成的、在其上有抗蚀膜62的玻璃基片61在例如90℃下预焙30分钟。

之后，如图20B所示，在抗蚀膜62上设置光掩模63。例如，光掩模63的形状可如图21所示，它包括两种类型的形成于板63c上的圆形孔63a和63b。用光从上方辐照光掩模63，如图20B中箭头所示。

在该实施例中，光掩模63具有随机排列的直径为5微米的圆形孔63a和直径为3微米的圆形孔63b。任何相邻图案孔的间距至少约2微米。然而，如果间距太大，则在后续步骤中形成的聚合物树脂膜65几乎难以成功地获得连续的波形。

形成的基片，用例如浓度为2.38％的Tokyo Ohka Co.，Ltd制造的NMD-3显影剂进行显影处理。结果，如图20C所示，在玻璃基片61的反射电极区域上形成了许多具有不同高度的小凸起部分64a′和64b′。凸起部分64a′和64b′的顶部是方形的。由直径为5微米的图案孔63a和直径为3微米的图案孔，分别形成了高度为2.48微米的凸起部分64a′以及高度为1.64微米的凸起部分64b′。

凸起部分64a′和64b′的高度，可通过改变图案孔63a和63b的大小、曝光时间和显影时间而加以改变。图案孔63a和63b的大小并不限于所述的大小。

然后，如图20D所示，将在其上具有凸起部分64a′和64b′的玻璃基片61在约200℃加热1小时。这使凸起部分64a′和64b′的方形顶部边缘软化，形成截面基本为圆形的圆凸起部分64a和64b。

接着，如图19E所示，用旋涂法按一定图案在形成的玻璃基片61上施涂聚合物树脂，形成聚合物树脂膜65。将上述的材料OFPR-800用作聚合物树脂，并以约1000-3000rpm的速度进行施涂。在本实施例中，以2000rpm的速度进行旋涂。

用这种方式，在平坦而没有凸起的玻璃基片61上，获得上表面为连续波形的聚合物树脂膜65。

如图19F所示，例如用喷溅法在聚合物树脂膜65的预定部分上形成由铝构成的反射电极69。适用于反射电极69的材料，除了铝和铝合金之外，还包括具有高光反射率的Ta、Ni、Cr、和Ag。反射电极69的厚度宜约为0.01-1.0微米。

在本发明这样制得的有源矩阵基片的背面上，固定起偏振片(未标出)。然后，在起偏振片的外表面上设置背光源(backlight)。

如果在位于透射电极68上的部分聚合物树脂膜65被去除之后才形成铝膜，那么会发生电腐蚀。因此，位于透射电极68上的部分聚合物树脂膜65，应当在形成反射电极69之后被去除。这种去除可用灰化完成，同时去除位于用于连接在有源矩阵基片70四周形成的驱动器的末端电极上方的部分聚合物树脂膜65。这样便提高了处理效率并可有效地将电压施加于液晶层上。

如果在制造凸起部分的工艺中不使用聚合物树脂膜65，那么可在由ITO构成的透射电极68和由铝构成的反射电极69之间形成由Mo等材料构成的层，以防止电腐蚀的发生。

因为下方的聚合物树脂膜65具有上述的连续波形，所以在这样制成的、由高反光率材料构成反射电极69，其上表面也为连续波形。

在该实施例中，透射电极68是在形成源汇流线74的同时形成的。当源汇流线74是由金属层81构成的单层结构，而不是由上述的金属层81和ITO层80构成的双层结构时，透射电极68可与源汇流线74的形成分开进行。

被具有连续波形并由高反光率材料构成的反射电极69所反射的光与波长的关系，用图22所示的方式进行测量。通过模拟反射电极69的条件使其与实际使用中实际的液晶显示器件中的条件相等价，而形成用于测量的物体结构。具体地，将折射率为1.5(这与实际液晶层的折射率基本相同)的仿真玻璃66，用折射率约为1.5的可紫外线固化的粘合剂67，粘附于有源矩阵基片70上。基片70上有形成的反射电极69和透射电极68。

作为测量系统，设置光源L1，使入射光线L1′相对于仿真玻璃66的法线m1以入射角为θi入射。并设置光电倍增测量仪(photomulitimeter)L2，以捕获与法线m2以输出角θo角度固定反射的光线。

利用上述结构，光电倍增测量仪L2测得散射光线中以输出角θo反射的散射光线L2′的强度。而这些散射光线是以入射角θi入射在仿真玻璃66上的入射光线L1′的散射光线。

在θi＝30度和θo＝20度的条件下进行上述测量，以避免光电倍增测量仪L2捕获从光源L1发出并被仿真玻璃66表面所反射的镜面反射的光线。

图24是该实施例中反射光与波长的关系。

如图24所示，在该实施例中几乎识别不到反射率的波长相关性，这证明获得了优良的白色显示。

在该实施例中，光掩模63的图案孔63a和63b的形状是圆形。但也可使用其他形状如矩形、椭圆形和带形。

在该实施例中，形成了具有两种不同高度的凸起部分64a和64b。或者，也可形成具有单一高度的凸起部分，或具有3种或多种不同高度的凸起部分，来获得具有优良反射性能的反射电极。

然而，已发现，当形成的凸起部分具有2种或多种不同高度时，反射电极反射性能的波长相关性比形成具有单一高度的凸起部分时要更好。

如果仅通过凸起部分64a和64b就可获得连续波形的上表面，那么可以不需要形成聚合物树脂膜65。只要形成抗蚀膜62(参见图20B和20C)以获得连续波形的上表面，然后在上面形成反射电极69。在这种情况下，可省略形成聚合物树脂膜65的步骤。

在该步骤中，Tokyo Ohka Co.，Ltd生产的OFPR-800被用作光敏树脂材料。也可使用负的或正的类型的、可通过曝光过程形成图案的其他光敏树脂材料。这些光敏树脂材料的例子包括：OMR-83、OMR-85、ONNR-20、OFPR-2、OFPR-830和OFPR-500(Tokyo Ohka Co.，Ltd生产)；TF-20、1300-27和1400-27(Shipley Co.生产)；Photoneath(Toray Industries，Co.，Ltd.生产)；RW-101(Sekisui Fine Chemical Co.，Ltd.生产)；以及R101和R633(Nippon Kayaku K.K.生产)。

在该实施例中，TFT 71被用作开关元件。本发明还适用于使用其他开关元件如金属-绝缘体-金属(MIM)元件、二极管和可变电阻的有源矩阵基片。

因此，如上所述，在实施例8的液晶显示器件和制造该液晶显示器件的方法中，形成由高反光率材料构成的反射电极，使其具有连续波形。这减少了反射的波长相关性，因而可以通过反射得到优良的白色显示而不产生干涉色。

因为凸起部分是用光掩模通过光学技术在基片上形成的，因此可以保证优良的重复性。也可以高重复性地获得具有波形上表面的反射电极。

由高透光率材料构成的透射电极，是在形成源汇流线的同时形成的。与常规液晶显示器件相比，这样可以在不增加步骤的情况下形成反射/透射型液晶显示器件的透射电极。

通过形成连续波形的反射电极，可以比实际孔径率所能得到的水平更有效地利用光线。

根据该实施例的液晶显示器件，在一个显示像素中形成了由高反光率材料构成的反射部分和由高透光率材料构成的透射部分。采用这种结构，当环境漆黑时，器件就作为透光型的液晶显示器件，它利用透过透射部分的背光源的光线显示图像。当环境较暗时，器件作为反射/透射型液晶显示器件，它同时利用透过透射部分的背光源的光线以及被反射部分(由较高反光率的膜构成)反射的光线来显示图像。当环境明亮时，器件作为反射型液晶显示器件，它利用被反射部分(由较高反光率的膜构成)反射的光线来显示图像。

换言之，根据本实施例，每个像素的像素电极由高反光率材料构成的反射部分和高透光率材料构成的透射部分所组成。因此，得到了在任何一种上述的情况下，都能有效地利用光线并具有优异的产率的液晶显示器件。

在该实施例中，由高反射率材料构成的反射部分的上表面为连续波形。这样在不提供光散射装置(这在反射部分是平坦时是必需的)的情况下，防止产生镜面现象，从而实现了纸张样的白色(paper-white)显示。

在该实施例中，具有多个凸起部分的光敏聚合物树脂膜位于由高反射率材料构成的反射部分下方。采用这种结构，即使在连续光滑的凹陷和凸起形状中有差异，也不会影响显示。因此，可以高重复性地制造液晶显示器件。

由高透光率材料构成的透射部分，是与形成源汇流线同时形成的。这样大大简化了液晶显示器件的制造工艺。

在透射部分和反射部分之间形成有保护膜。这防止了在透射部分和反射部分发生电腐蚀。

在将反射部分制成图案时，同时去除了留在透射部分和末端电极上的反射材料。这大大简化了液晶显示器件的制造工艺。

在该实施例中，从背光源发射出的光线可穿过透射部分而离开基片，同时它被反射部分的背表面所反射，从而返回背光源并再次被反射回基片。一部分再反射的光线穿过透射部分而离开基片。

通常难以让再反射的光线有效地穿过透射部分，因为当反射部分平坦时主要发生有规则的反射。然而，在该实施例中，因为反射部分是连续波形的，因此背光源所发射的光线被散射，从而可使反射光有效地返回至背光源位于透射部分下方的部分。因此，与常规的透射型液晶显示器件不同，可以比实际孔径率更有效地利用光线。

实施例9

图25是本发明实施例9中反射/透射型液晶显示器件100的部分剖视图。

参见图25，液晶显示器件100包括图18所示的有源矩阵基片70(对应于F′-F′截面)、对置基片(颜色过滤基片)160和位于它们中间的液晶层140。反射/透射有源矩阵基片70包括多条栅汇流线72作为扫描线，和多条源汇流线74作为信号线，它们形成于绝缘玻璃基片61上并相互交叉。在每个被相邻的栅汇流线72和相邻源汇流线74围绕的矩形区域，设置由高透光率材料构成的透射电极68和由高反射率材料构成的反射电极69。透射电极68和反射电极69组成一个像素电极。对置基片(颜色过滤基片)160包括颜色过滤层164和由ITO等构成的透明电极166，它们以这样的次序形成于绝缘玻璃基片162上。

在基片70和160面向液晶层140的表面上，形成垂直取向膜(未标出)。为了确定液晶分子在电场下取向时的方向，按一个方向摩擦垂直取向膜，以便为液晶分子提供一个预倾角(pretilt angle)。将具有负介电各向异性的向列型液晶物质(如Merok&Co.，Inc生产的MJ)用作液晶层140。

作为液晶显示器件100最小显示单元的每个像素，包括由反射电极69界定的反射区120R和由透射电极68界定的透射区120T。液晶层140的厚度在反射区120R为dr，在透射区120T为dt(dt＝2dr)，从而使对显示作出贡献的光线(在反射区的反射光线和在透射区的透射光线)的光程长度相互之间大体相同。尽管dt＝2dr是优选的，但是只要dt＞dr，dt和dr可根据与显示性能的关系来适当确定。典型地，dt约为4-6微米，而dr约为2-3微米。换言之，在有源矩阵基片70的每个像素区域中，形成约2-3微米的台阶。当反射电极69有图25所示的凹陷和凸起形状的表面时，厚度平均值应为dr。用这种方式，反射/透射型液晶显示器件100包括2种类型的区域(反射区和透射区)，在其间的液晶层140的厚度是不同。在该实施例中，有源矩阵基片70包括形成于面向液晶层140一侧上的、具有不同高度的反射区120R和透射区120T。

实际制造了具有图25所示构造的液晶显示器件(对角线：8.4英寸)，并进行64级灰度水平的显示以评估器件的显示性能(透射和反射)。评估结果示于图26。液晶显示器件是在下列条件下制造的。在一个像素中，透射区120T面积和反射区120R面积之比为4∶6。透射电极68是用ITO制造的，而反射电极69用铝制造的。在透射区120T中液晶层140的厚度dt设定约为5.5微米，而在反射区120R中液晶层140的厚度dt设定约为3微米，

使用来自背光源的光线以透射方式工作的液晶显示器件的透射率，用Topocon Co.制造的MB-5进行测量。而使用环境光线以反射方式工作的液晶显示器件的反射率，用Otsuka Electronics Co.，Ltd.制造的LCD-5000，通过使用积分球进行测量。

如图26所示，在64级灰度水平显示下反射率和透射率的变化(分别为图26中的实线和虚线)相互基本上是相匹配的。因此，即使是在同时使用背光源光线以透射方式进行显示，以及使用环境光线以反射方式进行显示时，也可实现具有足够显示质量的灰度水平显示。在透射方式和反射方式下，对比度系数分别约为200和约25。

下面，描述色彩再现度的评估结果。图27和28分别是在不同亮度的环境光线下，常规透射型液晶显示器件和该实施例的反射/透射型液晶显示器件的色度图。对于这些液晶显示器件使用相同的背面照明。

如图27所示，当环境光线在显示屏上的光照度从0 lx增加到8,000 lx，以及然后增加到17,000 lx时，常规液晶显示器件的色彩可再现的范围(在图27中三角形内部的区域)大大下降。观察者可觉察到色彩模糊。然而，在透射/反射型液晶显示器件中，当光照度为8,000 lx时，色彩可再现的范围基本上与光照度为0 lx时相同。此外，在光照度为17,000 lx时，仅观察到色彩可再现范围的细微下降。因此，几乎觉察不出色彩模糊。

在常规的透射型液晶显示器件中，对比度系数低，因为显示板的表面会反射环境光线，而且也因为来自用于遮光的黑掩模(black mask)、连接线等的反射光。相反，在该实施例的反射/透射型液晶显示器件中，除了透射方式显示之外，还用环境光线以反射方式进行显示。这样，在透射方式显示中因环境光线反射而造成的对比度系数的下降，就可以通过反射方式的显示而受到抑制。因此，不论环境光线变得多亮，用该实施例的液晶显示器件获得的对比度系数不会低于仅用反射方式显示所获得的对比度系数。结果，在该实施例的反射/透射型液晶显示器件中，即使在明亮的环境光线下，色彩再现度都几乎不下降，因此可以在任何环境下获得高可见度的显示。

图29显示了该实施例的另一种构造，其中反射电极区160R包括：反射层(反射板)169和一部分透射电极168。这与图25所示的构造(其中反射电极区120R包括具有反射性能的反射电极69)不同。有源矩阵基片的反射电极区160R的高度，可通过调节反射层169和/或在反射层上形成的绝缘层170的厚度而加以控制。

实施例10

图30是本发明实施例10的液晶显示器件有源矩阵基片的部分平面图。图31是沿图30中G-G线而获得的剖面图。

参见图30和31，在由玻璃或塑料构成的透明绝缘基片201上，形成多条栅线202和多条源线203，使其相互交叉。被相邻栅线202和相邻源线203所包围的每个区域就是一个像素。在栅线202和源线203的每个交叉处附近设置TFT204。将每个TFT204的漏极205与相应的像素电极206相连。每个像素中形成像素电极的部分，由2个区域构成，从上方看就是高透光率的区域T和高反射率的区域R。在该实施例中，ITO层207构成区域T的上层，作为高透射率层；而铝层208(或铝合金层)构成区域R的上层，作为高反射率层。层207和208构成了每个像素的像素电极206。隔着栅绝缘膜209，像素电极206与下一行像素中邻近像素的栅线202a重迭。在驱动时，在该重迭部分形成驱动液晶的存储电容器。

TFT204包括：依次沉积的从相应栅线202(在该例子中为202a)分支出来的栅电极210、栅绝缘膜209、半导体层212、沟道保护层213、以及n⁺-Si层211(它是源电极/漏极)。

尽管没有标出，形成的有源矩阵基片装有取向膜，并与具有透明电极且在上面形成有取向膜的对置基片相粘合。以封闭方式，将液晶注入2基片之间的间隔中，在所形成的结构后方设置背光源，从而完成了该实施例的液晶显示器件。

将宾主型液晶材料混合物，含黑色颜料的ZLI2327(Merck & Co.，Inc.生产)和0.5％光学活性物质S-811(Merck & Co.，Inc.生产)，用作液晶。通过在液晶层的上表面和下表面设置偏振片，还可将电控双折射(ECB)模式作为液晶模式。当需要彩色显示时，可在液晶层上设置由红色、绿色和蓝色层构成的颜色过滤器(称为CF层)。

下面描述制造该实施例的这种有源矩阵基片的方法。

首先，在绝缘基片210上形成栅线202和由Ta构成的栅电极210，然后在整个形成的基片上形成栅绝缘膜209。随后，在各栅电极210上形成半导体层212和沟道保护层213，然后形成作为源电极211和漏极205(或211)的n⁺-Si层211。

依次用喷溅法形成ITO层203a(下层)和金属层(上层)，并形成一定图案以形成源线203。在该实施例中，将Ti用于金属层203b。

该双层结构的源线203的优点是，即使构成每条源线203的金属层203b有部分缺陷，源线203的电连接也可由ITO层203a维持，降低了源线203中发生断路的可能性。

具有高透射率的区域T的ITO层207，是用源线203的ITO层203a的相同材料，在相同步骤中形成的。具有高反射率的区域R，是依次用喷溅法形成Mo层214和铝层208，然后形成图案而得到的。当厚度约为150纳米或更大时，铝层208可提供充分稳定的反射率(约90％)。在该实施例中，铝层208的厚度为150纳米，获得90％的反射率，因而可以有效地反射环境光线。对于高反射率层(铝层208)，也可用Ag、Ta、W等材料来替换铝或铝合金。

在该实施例中，ITO层207和铝层208被用作每个像素的像素电极206。或者，也可形成具有不同厚度的铝或铝合金层，从而分别界定出高透射率区(区域T)和高反射率区(区域R)。这使得制造工艺比使用不同材料的情况要简便。而且，区域R的高反射率层(在该实施例中为铝层208)可用与源线203的金属层203b相同的材料制成。这样，便可以用常规透射型液晶显示器件制造过程中所用相同工艺，来制造本实施例中的液晶显示器件。

如上所述，每个像素电极206由高透射率的区域T和高反射率的区域R构成。与使用半透射-反射膜的液晶显示器件相比，这种构造使得形成的液晶显示器件，能更有效地利用环境光线和照明光线，从而实现透射模式显示、反射模式显示、以及透射/反射模式显示。

在每个像素的整个区域上形成ITO层207作为像素电极206。ITO层207还隔着处于其间的栅绝缘膜209，形成于下一像素行相邻像素的栅线202a上方。隔着处于其间的Mo层，在ITO层上形成铝层208，从而在像素的中央部分构成岛屿一样的区域R。用这种方式，因为ITO层207和铝层208相互是电连接的，所以区域T和R会将从同一TFT204接受的相同电压施加于液晶。因此，避免了在施加电压过程中，当一个像素中液晶分子取向改变时可能产生的disclination线。

在ITO层207和铝层208之间设置的Mo层，是用于防止在制造工艺中，ITO层207和铝层208通过电解液而接触时发生的电腐蚀。

在该实施例中，通过将区域T面积和区域R面积之比设定为60∶40，可以获得优良的显示性能。面积比并不限于该数值，根据区域T和R的透射率/反射率、以及显示器件的用途，可以对该面积比作适当改变。

在该实施例中，区域R的面积宜为有效像素面积(即区域T和区域R面积的总和)的约10-90％。如果该百分比低于10％，即高透射率区域占据了过大比例的像素时，会产生常规透射型液晶显示器件中产生的问题，即当环境太亮时显示图像会变模糊。相反，当区域R的百分比超过90％时，那么当环境变得太暗以致于仅通过环境光线不能观察显示时就会产生问题。就是说，即使在这种情况下接通背光源，也因为区域T所占有比例太小而使显示难以识别。

具体地，当液晶显示器件被用于主要在户外使用的设备时，电池寿命是一个重要因素，因而显示器件应被设计成能有效地利用环境光线，从而实现低能耗。因此，高反射率的区域R面积宜为有效像素面积的约40-90％。当区域R的面积占有率约为40％时，仅利用反射模式显示就足够显示的场合会较有限，因而需要背光源光线的时间就变得过长。这就降低了电池寿命。

另一方面，当液晶显示器件被用于主要在室内使用的设备时，显示器件应被设计成能有效地利用背光源光线。因此，区域R面积宜为有效像素面积的约10-60％。当区域R的面积占有率超过60％时，透射背光源光线的区域T就变得太小。因此，与例如透射型液晶显示器件相比，为了补偿就必须显著增加背光源的亮度，这增加了能耗并降低了该显示器件利用背光源的效率。

该实施例的液晶显示器件被实际安装在电池驱动的摄像机上。结果，无论环境光线的亮度如何，通过调节背光源的亮度，显示始终明亮并可识别。尤其是，当显示器件在晴好天气于户外使用时，不需要打开背光源，因而降低了能耗。因此，与仅用透射型液晶显示器件的设备相比，显著延长了电池寿命。

实施例11

图32是本发明实施例11的液晶显示器件有源矩阵基片的部分平面图。图33是沿图32中H-H线而获得的剖面图。

在该实施例中，每个像素中形成像素电极的部分，在中央处被分成2个区域，从上方观察就是高透射率的区域T和高反射率的区域R。

相同的部件，用实施例10中图30和31中相同的编号表示。像素、TFT结构以及显示器件的制造方法，与实施例10中所描述的基本相同。

参见图32和33，ITO层207形成于每个像素从中央部分至相应栅线202附近的区域上，并与TFT204的漏极205相连。高反射率的铝层208，在像素中央部分隔着Mo层214与ITO层207重迭。铝层208在像素背离ITO层207区域的一侧延伸出去，隔着栅绝缘膜209与下一像素行中相邻像素的栅线202a重迭。

因为ITO层207和铝层208通过钼层214而电连接，因此抑制了因ITO层207和铝层208接触而造成的电腐蚀。铝层208(即区域R)和相邻像素栅线202a之间的重迭，是隔着绝缘膜209实现的。这种重迭在液晶的驱动过程中形成了存储电容器，而区域R的重迭部分还对显示有贡献。与常规构造相比，这大大增加了显示的有效面积。为了进一步提高像素的孔径率，可在TFT204或源线203的上方，隔着绝缘膜形成高反射率膜如铝层208，作为像素电极206的一部分(它与漏极205电连接)。然而在这种情况下，应适当地确定绝缘膜的厚度、材料和图案设计，以便减少因像素电极206和TFT204或源线203之间产生的寄生电容而导致的图像质量下降问题。

实施例12

图34是本发明实施例12的液晶显示器件有源矩阵基片的部分平面图。图33是沿图32中I-I线而获得的剖面图。

该实施例与实施例11的不同之处在于：该高反射率的区域R下方，隔着栅绝缘膜209形成公用线215。

相同的部件，用实施例10和11中图30和33中相同的编号表示。像素、TFT结构以及显示器件的制造方法，与实施例10和11中所描述的基本相同。

参见图34和35，ITO层207形成于每个像素从中央部分至相应栅线202附近的区域上，并与TFT204的漏极205相连。高反射率的铝层208，在像素中央部分隔着Mo层214与ITO层207重迭。铝层208在像素背离ITO层207区域的一侧延伸到下一像素行中相邻像素的栅线202a附近，并隔着栅绝缘膜209与公用线215重迭。

因为ITO层207和铝层208隔着钼层214而电连接，因此抑制了因ITO层207和铝层208接触而造成的电腐蚀。隔着绝缘膜209实现的铝层208(即区域R)和公用线215之间的重迭，在液晶的驱动过程中形成了存储电容器，对更佳的显示作出了贡献。形成存储电容器不会降低孔径率。

为了进一步提高像素的孔径率，可在TFT204或源线203的上方，隔着绝缘膜形成高反射率膜如铝层208，作为像素电极206的一部分(它与漏极205电连接)。然而在这种情况下，应适当地确定绝缘膜的厚度和材料，以便在像素电极206和TFT204或源线203之间不产生寄生电容。例如，在形成ITO层207之后，将介电常数约3.6的有机绝缘膜沉积于整个形成的基片上，使厚度大至约3微米。然后，在每个像素中形成铝层208，使其与TFT204或源线203重迭并与漏极205电连接。在漏极205或ITO层207上形成一接触孔，就可通过接触孔而实现这种电连接。

在该实施例中，每个像素中形成像素电极的部分，被分成2个区域，就是高透光率的区域(区域T)和高反射率的区域(区域R)。或者，该部分可被分成3个或更多个区域。例如，如图36所示，像素电极206被分成3个区域，即高透射率区域T、高反射率区域R和具有与其他两个区域不同的透射率或反射率的区域C。

实施例13

图37是本发明实施例13的液晶显示器件有源矩阵基片的部分平面图。图38A至38D是沿图37中J-J线而获得的剖面图，用于阐述该实施例液晶显示器件的制造方法。

在该实施例中，高反射率的区域R是用与源线相同的材料制成的。相同的部件，用实施例10-12中图30-36中相同的编号表示。像素、TFT结构以及显示器件的制造方法，与实施例10-12中所描述的基本相同，除非另外说明。

在该实施例中，每个像素包括：形成于中央部位的高透射率区域T和围绕着区域T的区域R。区域R的外部轮廓是沿着2条栅线和2条源线的方形。区域R包括高反射率层，该层是用与源线相同材料构成的，从而有高反射率。

下面结合图38A至38D，描述制造这种液晶显示器件的方法。

参见图3gA，用喷溅法，依次在绝缘基片201上形成栅线202(见图37)和栅电极210、栅绝缘膜209、半导体层212、沟道保护层213、和n⁺-Si层211(该n⁺-Si层211将成为源电极211和漏极205(或211))。然后，在形成的基片上用喷溅法形成用于源线203(见图37)的导电膜241。

参见图38B，使导电膜241构成图案，以形成高反射率层242、与像素漏极相连的连接层243、以及源线203。高反射率层242的区域对应于区域R。

参见图38C，在形成的基片上形成中间绝缘膜层244，然后形成穿过中间绝缘膜层244的接触孔245。

参见图38D，在每个像素的整个区域上形成由ITO材料构成的高透射率层246。高透射率层246可以由任何其他高透射率材料构成。高透射率层246，通过穿过层间绝缘膜244的接触孔245而与连接层243相连，从而电连接于相应的漏极205。高透射率层246还作为像素电极，用于将电压施加于液晶层，因此通过高透射率层246而将电压同时施加于液晶层中对应于区域T和区域R的部分。因此，在该实施例中，每个像素电极仅由高透射率层246构成，而不是由高透射率的区域T和高反射率的区域R构成。与透射型液晶显示器件相比，这种构造的优越之处在于，可以在不增加工艺步骤的情况下形成高反射率的区域，而且减少了形成像素电极时产生废品的情况。

实施例14

图39是本发明实施例14的液晶显示器件有源矩阵基片的部分平面图。图40A至40D是沿图39中K-K线而获得的剖面图，用于阐述该实施例液晶显示器件的制造方法。

在该实施例中，高反射率的区域R(图39的阴影部分)是用与栅线相同的材料制成的。相同的部件，用实施例10-13中图30-38中相同的编号表示。像素、TFT结构以及显示器件的制造方法，与实施例10-13中所描述的基本相同，除非另外说明。

在该实施例中，每个像素包括：形成于中央部位的高透射率的矩形区域T，以及从上方看基本上围绕着区域T的2条相连的条带所构成的区域R。区域R的外部轮廓是沿着2条栅线和2条源线的方形。区域R包括高反射率层，该层是用与栅线相同材料构成的，从而有高反射率。

下面结合图40A至40D，描述制造这种液晶显示器件的方法。

参见图40A，在绝缘基片201上形成导电膜。然后对导电膜进行图案处理，以形成栅电极210、栅线202(见图39)和高反射率层242。高反射率层242对应于区域R。

参见图40B，在形成的基片上，用喷溅法依次沉积栅绝缘膜209、半导体层212、沟道保护层213、和n⁺-Si层211(该n⁺-Si层211将成为源电极211和漏极205(或211))。然后，在同一步骤中形成金属层203b作为源层203的一部分，以及像素电极与漏极的连接层243。连接层243与TFT204的漏极205有部分重迭。

参见图40C，用喷溅法在形成的基片上沉积ITO，并使其构成图案，从而形成高透射率层246和作为源线203一部分的ITO层203a。高透射率层246形成于各像素的整个区域上，ITO层203a形成于金属层203b上，并与金属层203b有相同图案。高透射率层246与电连接于各自TFT204的连接层243有部分重迭。

参见图40D，形成钝化膜247并形成图案处理。

因此，该实施例液晶显示器件的每个像素包括：位于中央部位的高透射率区域T；以及围绕着区域T、形状为2条沿着相邻源线的相连条带的、高反射率区域R。在这种情况下，因为源线203的ITO层203a与高反射率层242处于不同的高度，所以可以缩小每个像素中ITO层203a和高反射率层242之间的间隙(这间隙对于防止漏电是需要的)。因此，与区域T和区域R以相反方式形成的情况(即高反射率层位于像素的中央部位的情况)相比，可以提高像素的孔径率。

与实施例13相同，在该实施例中，每个像素电极仅由一种类型的电极构成(即高透射率层246)。与像素电极由两种类型电极构成的构造相比，这种构造的优越之处在于，减少了缺陷的发生并可以更有效地制造显示器件。

在该实施例中，每条源线203是由金属层203b和ITO层203a构成的双层结构。因此，即使金属层203b有部分缺陷，源线203的电连接会由ITO层203a维持。这就减少了源线203中断路的发生。

实施例15

图41是本发明的实施例15的液晶显示器件的有源矩阵基片的部分平面示意图。图42A至42C是沿图41的L-L线的剖面图，用于说明制造该实施例的液晶显示器件的方法。

在该实施例中，象素电极延伸出来通过绝缘膜重叠在栅线(gate lines)和/或源线(source lines)的上方，以提高有效象素面积(基本上具有象素功能的面积)。

相同的元件标注与实施例10至14中所用的相同的标号。除非另有说明，象素，TFT的结构，以及该器件的制造方法基本上与实施例10至14中所述的相同。

如图41中所示，在该实施例中，各象素包括在其中心部分形成的具有高透射效率的区域T以及区域R(在图41中的划线部分)，从顶部看为由围绕T区域的窄长条形成的正方形。包括具有高透射效率层的象素电极通过中间绝缘膜层与相邻的栅线202和源线203重叠，使电压可施加于位于栅线202和源线203之上的液晶层部分。这样能确保获得较实施例10至14更大的有效象素面积。在该实施例中，栅线202和源线203用作在区域R中的具有高反射效率的层。

下面参照图42A至42C叙述制造该液晶显示器件的方法。

参见图42A，栅电极210、栅线202(参见图41)、栅绝缘膜209、半导体层212、沟道保护层213和n⁺-Si层211(源电极211和漏电极205(或211))通过溅射依次沉积在绝缘矩阵基片201上。较好的是在后面的步骤中被作为象素电极的光透射层重叠的栅线202和源线203中至少有一种是由具有高反射效率的材料制成。

参见图42B，在得到的矩阵基片上形成中间绝缘膜层244，然后形成穿透该中间绝缘膜244的接触孔245。

参见图42C，通过溅射将具有高透射效率的材料(如ITO)沉积在所得到的矩阵基片上，并构成图案(pattern)得到具有高透射效率的层246。该具有高透射效率的层246通过接触孔245与连接层243连接，连接层243与TFT 204的漏电极相连接。此时，使具有高透射效率的层246的图案至少与栅线202或源线203中之一重叠。在此结构中，通过中间绝缘膜244与具有高透射材料的层246重叠的栅线202和/或源线203可用作具有高反射效率的层。

该具有上述结构的显示器件应设计成不会由于具有高透射效率的层246和栅线202或源线203之间产生电容，而发生由于诸如互相干扰等现象而使图象质量下降的问题。

因此，在该实施例中，各象素包括在其中心部分形成的具有高透射效率的区域T以及在对应于相邻栅线和/或源线位置形成的具有高反射效率的区域R。这样就不必另外形成具有高反射效率的层，从而简化了方法。

实施例16

图43是本发明的实施例16的液晶显示器件的有源矩阵基片的部分平面示意图。图44A至44F是沿图43的M-M线的剖面图，用于说明制造该实施例的液晶显示器件的方法。

如图43中所示，该实施例的液晶显示器件的各象素包括在其中心部分形成的具有高透射效率的区域T以及具有高反射效率的区域R(在图43中的划线部分)，包括两条沿相邻的源线203形成在区域T两侧的带。

如图44F所示，区域R包括在绝缘矩阵基片201上随机形成的高凸形部分253a和低凸形部分253b，在这些凸形部分253a和253b上形成的聚合物树脂层254，以及在聚合物树脂层254上形成的具有高反射效率的层242。得到的构成区域R的表面层的层242具有连续的波形表面，并通过接触孔245与漏电极205，和基础电极(underlying electrode)(图中未示出)电气连接。

下面参照图44A至44F叙述制造该液晶显示器件的方法。

参见图44A，在绝缘基片201上形成由Cr、Ta制成的多条栅线202(参见图43)以及从栅线202分支的栅电极210。

然后，在绝缘基片201上形成由SiN_x、SiO_x等制成的栅绝缘膜209覆盖栅线202和栅电极210。在位于上述栅电极210上方的栅绝缘膜209部分上形成由非晶型硅(a-Si)、多晶硅、CdSe等制成的半导体层212。在各半导体层212上形成沟道保护层213。在沟道保护层的两侧部分形成一对由a-Si等制成的接触层248，延伸至半导体层212的侧面部分上。

在接触层248中的一个上形成由Ti、Mo、Al等制成的源电极249，而在另一接触层上形成由Ti、Mo、Al等制成的漏电极205。

在该实施例中，作为绝缘基片201的材料，可以使用厚度为1.1mm的，由Corning Inc.制造，产品号7059的玻璃板。

参见图44B，通过溅射在得到的矩阵基片上形成导电膜并使之构成图案，同时形成用作部分源线203的金属层203b和基础电极250。各基础层250可通过栅绝缘膜209部分重叠在供下一象素行的相邻象素使用的栅电极202之上，使它们之间构成储存电容器。

用于形成储存电容器的各栅线202可用具有高反射效率的层重叠，或者可使栅线202本身的反射效率是高的，以用作部分象素区域(区域R)，从而进一步提高孔径比(aperture ratio)。

参见图44C，通过溅射将ITO沉积在所得到的矩阵基片上，并构成图案得到ITO层203a，该层与金属层203b一起构成源线203。

在该实施例中，各源线203具有双层结构，由金属层203b和ITO层203a组成。双层结构的优点在于即使金属层203b部分受损，源线203的电气连接仍然可通过ITO层203a而保持。这样减少了源线203断路的发生率。

在形成ITO层203a的同时，通过构图也得到具有高透射效率的构成象素电极的层246。这样，作为象素电极的具有高透射效率的层246可与源线203同时形成。

参见图44D，形成由光敏树脂制成的保护膜252并使之构成图案，然后进行热处理使其变圆，以在得到的矩阵基片对应于区域R的部分形成具有基本圆形截面的高凸形部分253a和低凸形部分253b。这些凸形部分253a和253b最好不形成在具有高透射效率的层246上，使电压可有效地施加液晶层上。即使在层246上形成凸形部分253a和253b，仍然不会观察到明显的光学影响，只要这些凸形部分是透明的即可。

参见图44E，在凸形部分253a和253b上形成聚合物薄膜254。使用该薄膜，通过减少平坦部分的数目，可使区域R的凹形和凸形表面更连续。通过改变制造条件，可省去该步骤。

参见图44F，在聚合物薄膜254的预定部分上通过诸如溅射等方法形成具有高反射效率的由Al制成的作为象素电极的层242。适用于具有高反射效率的层242的材料，除Al和Al合金之外，还包括具有高光反射效率的Ta、Ni、Cr和Ag。具有高反射效率的层242的厚度最好为约0.01至1.0微米。

因此，该实施例的液晶显示器件的各象素包括在其中心部分形成的具有高透射效率的区域T以及沿相邻栅线形成的具有高反射效率的区域R。使用该结构，由于源线203的ITO层203a和具有高反射效率的层242位于不同高度(level)，ITO层203a和各象素的具有高反射效率的层242之间的间隙可变窄，该间隙是防止其间漏电(leakage)所必须的，与区域T和R以相反情况形成时(即当具有高反射效率的层位于象素的中心部分时)相比，可提高象素的孔径比。

在该实施例中，具有高反射效率的层242具有平滑的凹凸形表面，使反射光在宽范围的方向散射。当与散射片一起使用时，这些凸形部分不必与抗蚀膜252一起形成，这时具有高反射效率的层242的表面可制成平坦的。不论在那一种情况下，具有高反射效率的层242和具有高透射效率的层246作为单独的层存在，在它们之间插入第三种材料(如树脂和金属(如Mo))。使用该结构，在特定的情况下，即当具有高透射效率的层由ITO制成，而具有高反射效率的层由Al或Al合金制成时，可减少由于在Al蚀刻步骤中会发生的电蚀(electric corrosion)而导致的Al构图失效。

实施例17

图45是本发明的实施例17的液晶显示器件的有源矩阵基片的部分平面示意图。图46是沿图45的N-N线的剖面图。

参见图45和46，有源矩阵基片包括排成矩阵的象素电极206以及沿象素电极206的周边走向的用于供给扫描信号的栅线202和用于供给显示信号的源线203，它们相互交叉。

象素电极206在周边通过中间绝缘膜244重叠栅线202和源线203上。栅线202和源线203由金属膜构成。

在各栅线202和源线203的交叉处的附近形成TFT204作为开关元件，用于向相应的象素电极206供给显示信号。TFT204的栅电极210与相应的栅线202连接，以便用输入至栅电极210的信号驱动TFT204。TFT204的源电极249与相应的源线203连接，以接收数据信号。TFT204的漏电极205与连接电极255电气连接，然后通过接触孔245与象素电极206连接。

连接电极255与公用线(common line)215通过栅绝缘膜209形成储存电容器。公用线215由金属膜构成，且通过连接线(未示出)与形成在对置基片256上的对置电极连接。公用线215可在形成栅线202的同一步骤中形成，以缩短制造工艺。

各象素电极206由具有高反射效率由Al和Al合金制成的层242和具有高透射效率由ITO制成的层246构成。当从顶部观察时，象素电极206分成三个区域，即两个具有高透射效率的区域T和一个具有高反射效率的区域R(对应于图45中的划线部分)。具有高反射效率的层242也可由具有高反射效率的导电金属层构成(如上述实施例中的Ta)。

各区域R设计成覆盖部分遮光电极和连接线(interconnect line)，如栅线202、源线203、TFT204和公用线215，它们不透射背光源发出的光。使用该结构，各象素部分的不能用作区域T的区域可用作具有高反射效率的区域R。这样提高了象素部分的孔径比。各象素部分的区域T被区域R所包围。

下面叙述制造具有上述结构的有源矩阵基片的方法。

首先，在由玻璃等制成的透明绝缘基片201上依次形成栅电极210、栅线202、公用线215、栅绝缘膜209、半导体层212、沟道保护层213、源电极249和漏电极205。

然后，通过溅射将构成源线203和连接电极255的透明导电膜和金属膜沉积在得到的基片上，并构成预定的形状。

因此，各源线203是由ITO层203a和金属层203b构成的双层结构。双层结构的优点在于即使金属层203b部分受损，源线203的电气连接仍然可通过ITO层203a而保持。这样减少了源线203断路的发生率。

随后，通过旋涂法(spin application method)将光敏丙烯酸树脂施加于得到的基片，形成厚度约为3微米的中间绝缘膜层244。然后根据所需的图案将该丙烯酸树脂曝光，接着用碱性溶液显影。仅薄膜的曝光部分被碱性溶液蚀去，形成穿透中间绝缘膜层244的接触孔245。通过使用该碱性溶液显影，得到具有良好锥度的接触孔245。

使用光敏丙烯酸树脂作为中间绝缘膜层244在产率方面有以下的优点。由于可用旋涂法形成薄膜，因此可容易地得到厚度只有几微米的膜。而且在对中间绝缘膜层244进行构图时不需要施用光致抗蚀剂步骤。

在该实施例中，丙烯酸树脂原来是有色的，可通过构图后整个面积曝光而制成透明的。丙烯酸树脂也可通过化学方法制成透明的。

然后，通过溅射，形成ITO膜并构图，将其用作象素电极206的具有高透射效率的层246。这样，构成象素电极206的具有高透射效率的层246与相应的连接电极255通过接触孔245电气连接。

然后在具有高透射效率的层246的一些部分形成具有高反射效率的由Al或Al合金制成的层242，对应于区域R，以覆盖栅线202、源线203、TFT204和公用线215。两层242和246相互电气连接，由此形成象素电极206。任何相邻的象素电极206沿栅线202和源线203上方的部分分开，因此相互没有电气连接。

如图46所示，将如此制得的有源矩阵基片和对置基片粘合在一起，在基片之间的空间注入液晶，制成本实施例的液晶显示器件。

如上所述，本实施例的液晶显示器件包括在TFT204、栅线202和源线203之上形成的具有高反射效率的层242，构成象素电极206的区域R。这样就不必提供遮光膜以阻止光线进入TFT204也不必为位于栅线202、源线203和公用线215之上的象素电极206遮光。在这些部分，光线泄漏会导致在显示区域形成漏光区(domain)、disclination line等。结果，这些通常由于被遮光膜遮阻而不能用作显示区域的区域能用作显示区域。这样就能有效地使用显示区域。

当栅线和源线由金属膜构成时，在普通的透射型显示器件中它们遮阻来自背光源的光线，因此不能用作显示区域。然而在本实施例中，具有高透射效率的区域T形成在各象素的中心部分(在本实施例中作为两个分开部分)。具有高反射效率的区域R形成在围绕区域T的长条部分。即具有高反射效率的区域R覆盖栅线、源线、公用线和开关元件，用作各象素电极的反射电极区域。与构图相反的情况(即区域T围绕区域R)相比，该结构提高了象素电极的孔径比

也可以如图47(划线部分)所示形成包括连接电极255的各象素的区域R。这抑制了通过区域T的光线亮度的下降。

实施例18

在上述各实施例中，本发明应用于有源矩阵基片液晶显示器件。本发明还可应用于简单矩阵液晶显示器件。

下面叙述彼此相对的一对列电极(column electrode)(信号电极)和行电极(rowelectrode)(扫描电极)的基本结构。在简单矩阵液晶显示器件中，该对列电极和行电极相互交叉的区域限定了一个象素。

图48A至48C显示了该象素区域的一个实例。参见图48A，在一个象素区域中的列电极的中心部分形成透射电极区域，而在其剩余的周边部分形成反射电极区域。该列电极的结构如图48B或48C所示。反射电极区域的高度可通过在反射电极和透射电极之间形成中间绝缘膜层而加以调节，如图48C所示。

也可以如图49A所示，在象素区域中的列电极的中心部分形成反射电极区域，而在其剩余的周边部分形成透射电极。列电极的结构可参见图49B或49C。反射电极区域的高度可通过在反射片和透射电极之间形成中间绝缘膜层而加以调节，如图49C所示。

还可以如图50A、50B和50C以及图51A和51B所示，列电极具有长条形状的反射电极区域。该长条形状的反射电极区域可沿列电极的一边形成，如图50A至50C所示，或者沿其中心部分形成，如图51A和51B所示。

下面叙述本发明的液晶显示器件区别于普通的反射型或透射型液晶显示器件的特点。

在普通的反射型液晶显示器件中，是通过使用环境光线进行显示以实现低能耗的。因此，当环境光线弱于一定的极限值时，显示不能被识别，即使该器件在可供给足够的能源的环境中使用时也是如此。这是反射型液晶显示器件的一个最大的缺点。

如果在制造时反射电极的反射特性变化了，则反射电极对环境光线的利用效率也会改变。这就使显示不能识别的环境光线强度的极限值随面板而变。因此，在制造中，与控制孔径比的变化相比，必须更小心地控制反射特性的变化，而控制孔径比的变化是普通透射型液晶显示器件所需的。否则的话，得不到具有稳定的显示性能的液晶显示器件。

与此相反，在本发明的液晶显示器件中，在可提供足够的能源的环境中，与普通的透射型液晶显示器件一样利用来自背光源的光线。因此，无论环境光线的强度如何，都能识别显示。所以，不必如反射型液晶显示器件那样严格控制由于反射特性的变化而引起的环境光线利用效率的变化。

另一方面，在普通的透射型液晶显示器件中，当环境明亮时，表面光线反射分量增加，使显示难以识别。在本发明的液晶显示器件中，当环境光线明亮时，反射区域与透射区域一起使用。这样增加了面板的亮度，因此提高了可见度。

因此，本发明的液晶显示器件能同时克服普通的透射型液晶显示器件在强的(即亮的)环境光线下由于表面反射导致可见度降低的问题，以及普通的反射型液晶显示器件在弱的(即暗的)环境光线下由于面板亮度下降而导致的显示识别困难的问题。除上述之外，还能同时获得这两种器件的特性。

如上所述，根据本发明，各象素包括与使用半透射反射膜的情况相比，具有较高透射效率的区域和具有较高反射效率的区域。在各区域中，具有高透射效率层或具有高反射效率层用作象素电极。使用该结构，不同于普通的使用半透射反射膜的液晶显示器件，环境光线和照明光线的利用率不会例如由于杂散光现象而下降。通过使用反射型显示、透射型显示或反射型显示和透射型显示一起使用，无论环境光线的亮度如何，均能显示良好的图象。由于来自背光源和环境光线的光线同时有效地贡献于显示，因此与总是使用来自背光源的光线的透射型液晶显示器件相比，能耗明显下降。

换句话说，根据本发明通过提高光线利用率，能同时克服普通的反射型液晶显示器件在弱的环境光线下可见度明显下降的缺点以及普通的透射型液晶显示器件在强环境光线下显示识别困难的缺点。

由于具有高反射效率的区域部分覆盖栅线、源线和/或开关元件，因此入射在这些部分的光线也可用于显示。因此，象素的有效面积显著增加。这不仅克服了使用半透射反射膜的普通器件的问题，而且提高了各象素的孔径比，即使与常用的透射型液晶显示器件相比。

与具有高透射效率的层和具有高反射效率的层相互电气连接形成一个象素的象素电极的情况相比，以及与具有高透射效率的层和具有高反射效率的层部分相互重叠形成一个象素的象素电极的情况相比，当仅由具有高透射效率的层构成象素电极时，可减少由象素电极导致的缺陷。结果，产率提高。

具有高透射效率的层或具有高反射效率的层可由与源线或栅线相同的材料制成。这样简化了液晶显示器件的制造工艺。

具有高反射效率的区域在有效象素区域中所占的面积设定在约10至90％。该设定克服了普通的透射型液晶显示器件当环境光线太强显示几乎不能识别的问题以及普通的反射型液晶显示器件当环境光线太弱显示完全不能识别的问题。因此，可通过反射型显示、透射型显示或反射型显示和透射型显示两者而实现最佳显示，而无论环境光线强度如何。

本发明的反射型/透射型液晶显示器件当应用于显示屏不可摆动的装置或者不能移动至更好的环境中以便于操作的装置时是特别有效的。

本发明的液晶显示器件曾经实际上用作电池驱动的数字式照相机和摄像机的取景器(监视屏)。结果发现，不论环境光线的亮度如何，通过调节背光源的亮度保持适宜于观察的亮度，能耗可保持在低水平。

当普通的透射型液晶显示器件在室外明亮的太阳光下使用时，即使背光源亮度增加，显示也几乎不能识别。在此情况下，本发明的液晶显示器件可通过关闭背光源而用作反射型器件，或者可通过降低背光源的亮度而用作透射型/反射型器件。结果，可以获得良好的显示质量，并降低能耗。

当本发明的液晶显示器件在有明亮阳光进入的室内使用时，反射型显示和透射型显示可相互切换或两者一起使用，这取决于目标的方位，以获得更便于识别的显示。当监视屏接收到直射太阳光时，可以采用在室外明媚阳光下使用的情况中所述的方法。当目标在室内黑暗角落成象时，可接通背光源，将该器件用作反射/透射型显示。

当本发明的液晶显示器件用作汽车装置(如汽车导航仪)中的监视屏时，也可实现总是可识别的显示，而无论环境光线的亮度如何。

在使用普通的液晶显示器件的汽车导航仪中，使用具有较便携式计算机等所用的更强亮度的背光源，因此可在好天气和接收到直射太阳光的环境中使用。然而，尽管使用强的亮度，但在上述环境中显示仍然几乎不能识别。另一方面，该强亮度的背光源太明亮，使使用者眩目并有不利的影响。在使用本发明的液晶显示器件的汽车导航仪中，总是可以一起使用反射型显示和透射型显示。这样在明亮的环境下可以获得良好的显示，而不增加背光源的亮度。相反，在漆黑的环境中，仅利用弱的背光源亮度(约50至100cd/m²)，就能得到可识别的显示。

在不背离本发明的范围和精神的情况下，本领域的技术人员可方便地作出其它各种变型。因此，本发明所附的权利要求书的范围不受这里所作的说明的限制，而应以更宽广的角度理解各权利要求。

Claims (5)

1.一种用于显示包含多个象素的图象的液晶显示器件，它包括第一基片、第二基片以及置于第一基片和第二基片之间的液晶层，对应于所述多个象素中一个象素的象素区，

其中所述象素区包括具有光反射率的反射区和具有光透射率的透射区，

在显示图象中利用来自所述反射区的反射光和来自所述透射区的透射光，

所述透射区和所述反射区中的一个区位于所述象素的中心部分，所述透射区和所述反射区的另一个区环绕所述象素中所述透射区和所述反射区的所述这个区。

2.如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述反射区位于所述象素的中心部分，而所述透射区环绕象素中的所述反射区。

3.如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述透射区位于所述象素的中心部分，而所述反射区环绕象素中的所述透射区。

4.一种用于显示包含多个象素的图象的液晶显示器件，它包括第一基片、第二基片以及置于第一基片和第二基片之间的液晶层，对应于所述多个象素中一个象素的象素区，

其中所述象素区包括具有光反射率的反射区和具有光透射率的透射区，

在显示图象中利用来自所述反射区的反射光和来自所述透射区的透射光，

所述反射区包括一反射层，而所述反射层的表面为凹面和凸面形状。

5.一种用于显示包含多个象素的图象的液晶显示器件，它包括第一基片、第二基片以及置于第一基片和第二基片之间的液晶层，对应于所述多个象素中一个象素的象素区，

其中所述象素区包括具有光反射率的反射区和具有光透射率的透射区，

在显示图象中利用来自所述反射区的反射光和来自所述透射区的透射光，

所述透射区中所述液晶层的厚度大于所述反射区中所述液晶层的厚度。

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