CN1991503A - 透反型液晶显示设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了透反型液晶显示设备及其制造方法，其可以使像素区的透射部分的光利用效率最大化，该透反型LCD设备包括：基板；选通线和数据线，其彼此垂直地排列从而限定了单位像素区，该单位像素区包括透射部分和反射部分；薄膜晶体管，其形成在邻近所述选通线和数据线的交叉部分处；钝化层，其形成在所述薄膜晶体管上；像素电极，其形成在所述钝化层上；第一反射板，其与所述像素电极电连接并形成在所述反射部分中；以及第二反射板，其形成在所述基板的与所述透射部分和所述反射部分之间的边界相对应的预定部分上。

Description

透反型液晶显示设备及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)设备，更具体地，涉及一种可使像素区的透射部分的光利用效率最大化的透反(transflective)型LCD设备及其制造方法。
背景技术
在包括厚度为几厘米的显示面板的超薄平板显示装置之中，LCD设备被用于各种产品，例如，笔记本计算机、监视器、航天器、飞机等。
LCD设备包括第一基板和第二基板、以及形成在第一基板和第二基板之间的液晶层。第一基板包括选通线、数据线、薄膜晶体管和像素电极。第二基板包括防止漏光的遮光层、形成在遮光层上的滤色器层、以及形成在滤色器层上的公共电极。
可将LCD设备分为：透射型LCD设备，其利用背光单元作为光源；反射型LCD设备，其利用环境光(ambient light)而不是背光单元作为光源；以及透反型LCD设备，其克服了与透射型LCD设备的高功耗以及使用反射型LCD设备时的环境限制有关的问题。即，由于使用背光单元，透射型LCD设备消耗大量的功率，而在黑暗的环境中无法使用反射型LCD设备。为了克服透射型LCD设备和反射型LCD设备的这些缺陷，透反型LCD设备包括设置在一个单位像素中的透射部分和反射部分两者。因此，透反型LCD设备根据需要用作透射型LCD设备或反射型LCD设备。
透反型LCD设备包括像素电极和反射板，从而提高了亮度。即，像素电极使从背光单元发出并穿过第一基板的光入射到液晶层上。此外，在明亮的环境中，反射板反射透过第二基板入射的环境光。
在下文中，将参照附图来说明现有技术的透反型LCD设备。
图1A是示出了现有技术的LCD设备的第一基板的平面图，而图1B是沿图1A的I-I’的截面图。
如图1A和1B所示，第一基板包括选通线10、数据线20和薄膜晶体管40。此时，选通线10和数据线20彼此垂直从而限定了像素区。此外，在邻近选通线10和数据线20的各个交叉部分处形成有薄膜晶体管40。
在薄膜晶体管40上存在钝化层70，钝化层70包括与各个像素区相对应地设置在预定部分处的接触孔26。通过接触孔26，像素电极30与薄膜晶体管40的漏极24相连接。然而，在像素电极30的预定部分上形成有反射板(reflective plate)35。在此情况下，像素电极30由透明导电材料形成。反射板35由具有良好反射性的金属材料形成，其中，仅在反射部分中形成反射板35。
薄膜晶体管40包括：栅极12，其从选通线10分叉；栅绝缘层60，其形成在包括栅极12的第一基板的整个表面上；半导体层19，其形成在栅极12上的栅极绝缘层60上；以及源极22和漏极24，其从数据线20分叉并且位于半导体层19的两端上。此时，漏极24通过接触孔26与像素电极30电连接。
上述透反型LCD设备包括波片53和偏振片56，偏振片56控制光的入射和出射。即，波片53和偏振片56形成在第一基板和第二基板(未示出)的各个外表面上，以控制环境光的入射和出射。
波片53改变光的偏振状态，其中波片53对应于具有λ/4的相位差的四分之一波片(QWP)。即，波片53将线偏振光改变为椭圆偏振光，或者将椭圆偏振光改变为线偏振光。
此外，偏振片56粘附于波片53的外表面。偏振片56仅使平行于透光轴的光透射，由此环境光通过偏振片56而线偏振。
然后，背光80位于偏振片56之下。当从背光80发射的光通过导光板85入射到第一基板时，入射到反射部分的光在被反射板35反射后被第一基板的波片53完全阻挡。因此，反射光难以去往透射部分。
如果在像素区中反射板的面积增加，则在关闭背光的反射模式下可以提高反射亮度。然而，由于透射从背光发射的光的透射部分的孔径比变小，所以在开启背光的透射模式下透射亮度降低。
为了提高透射部分的光利用效率，需要使透射部分变大。如果减小设置有反射板35的反射部分的大小，则即使在明亮的环境中反射量度也会降低。
发明内容
因此，本发明致力于一种LCD设备及其制造方法，其基本避免了由于现有技术的限制和缺点而造成的一个或更多个问题。
本发明的一个目的是提供一种LCD设备及其制造方法，其中在反射部分和透射部分之间的边界上形成有第二反射板，以将从背光发出并入射到反射部分的光反射到透射部分，从而使透射部分的光利用效率最大化。
本发明的另外的优点、目的和特点将在后面的描述中被部分地阐述，并且对于本领域的技术人员，在检查以下描述时将部分变得明显，或者可以通过实践本发明而被了解。通过在书面说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构，可以实现本发明的目的以及获得本发明的其他优点。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如在此实施和广义描述的，一种透反型LCD设备包括：基板；选通线和数据线，其彼此垂直地排列从而限定了单位像素区，该单位像素区包括透射部分和反射部分；薄膜晶体管，其形成在邻近所述选通线和数据线的交叉部分处；钝化层，其形成在所述薄膜晶体管上；像素电极，其形成在所述钝化层上；第一反射板，其与所述像素电极电连接并形成在所述反射部分中；以及第二反射板，其形成在所述基板的与所述透射部分和所述反射部分之间的边界相对应的预定部分上。
此时，所述第一反射板形成在所述像素电极上。
此外，所述第一反射板形成在所述像素电极之下。
所述第二反射板与所述薄膜晶体管的栅极形成在同一层上。
此外，仅在所述反射部分中形成有所述钝化层。
在本发明的另一方面中，一种透反型LCD设备的制造方法包括：在基板上形成彼此垂直的选通线和数据线，从而限定了单位像素区，该单位像素区包括透射部分和反射部分；在邻近所述选通线和所述数据线的交叉部分处形成薄膜晶体管，并在所述基板的与所述透射部分和反射部分之间的边界相对应的预定部分上形成第二反射板；在包括所述薄膜晶体管和所述第二反射板的所述基板上形成钝化层；在所述钝化层上形成像素电极；以及在所述反射部分的所述像素电极上形成第一反射板。
在本发明的另一方面中，一种透反型LCD设备的制造方法，该方法包括：在基板上形成彼此垂直的选通线和数据线，从而限定了单位像素区，该单位像素区包括透射部分和反射部分；在邻近所述选通线和数据线的交叉部分处形成薄膜晶体管，并在所述基板的与所述透射部分和反射部分之间的边界相对应的预定部分上形成第二反射板；在包括所述薄膜晶体管和所述第二反射板的所述基板上形成钝化层；在所述反射部分的所述钝化层上形成第一反射板；以及在包括所述第一反射板的所述基板的所述像素区中形成像素电极。
在此情况下，将偏振片粘附于所述基板的下表面，并且将波片插入并粘附在所述偏振片和所述基板的所述下表面之间。
波片改变光的偏振状态，并且波片可由具有λ/4的相位差的四分之一波片(QWP)形成。
此时，所述钝化层可以仅仅形成在所述反射部分中。
当环境光入射到所述反射部分并被所述反射部分反射时，该光穿过液晶层两次，由此增加了光的传播距离。
为了使反射部分和透射部分的光利用效率最大化，优选地，反射部分的单元间隙(cell gap)为透射部分的单元间隙的一半。例如由于钝化层仅仅形成在反射部分中，所以优选地反射部分的单元间隙为透射部分的单元间隙的一半。
钝化层可由有机绝缘材料形成。在仅将钝化层形成在反射部分中以减小单元间隙时，所述钝化层比通常的图案厚。为了提供厚钝化层，提供这样的有机绝缘材料的钝化层是有用的，其中该钝化层可以利用一次淀积工艺而制得。如果提供无机材料的钝化层，则不必要地需要几次淀积处理来形成厚钝化层。
为了引起光的漫反射，钝化层的上表面被压纹(emboss)。鉴于此点，因为有机绝缘层适于钝化层的压纹工艺，所以优选地钝化层由有机绝缘层形成。
可将像素电极形成在钝化层上，并且可将第一反射板形成在像素电极上。在另一方面中，可以将第一反射板形成在钝化层上，并且可将像素电极形成在第一反射板上。
像素电极由透明导电材料形成，并且第一反射板不形成在所述透射部分中。因此，即使像素电极和第一反射板改变了位置，其对反射部分和透射部分的功能也没有影响。
此时，第一反射板可由良好反射性的材料(例如，铝(Al)、钕化铝(AlNd)、或铜(Cu))形成。
可将第二反射板与选通线形成在同一层上。
此外，第二反射板可由良好反射性的材料(例如，铝(Al)、钕化铝(AlNd)、或铜(Cu))形成，以将由第一反射板反射的光反射到所述透射部分。
考虑到选通线由良好反射性的材料(例如钕化铝(AlNd))形成，优选地，与第二反射板一起形成选通线。
在另一方面中，一种LCD设备的制造方法包括：第一步骤，在第一基板上形成选通线和数据线；第二步骤，在邻近所述选通线和数据线的交叉部分处形成薄膜晶体管；第三步骤，在所述薄膜晶体管上形成钝化层；第四步骤，在所述钝化层上形成像素电极；第五步骤，在所述像素电极的预定部分上形成第一反射板；以及第六步骤，在反射部分和透射部分的边界上形成第二反射板。
此时，可以将第一步骤和第六步骤合并为一个步骤。
此外，该LCD设备的制造方法可包括一附加步骤，即，在所述基板的下表面上形成波长板和偏振片。
应该理解，本发明的前面的一般性描述和后面的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对提出的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，其被并入并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例并与说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1A是示意性地示出了现有技术的LCD设备的第一基板的平面图，而图1B是沿图1A的I-I’的截面图；
图2是示出了根据本发明第一实施例的LCD设备的截面图；
图3是示出了根据本发明第二实施例的LCD设备的截面图；
图4是示出了根据本发明第三实施例的LCD设备的截面图；以及
图5A至5D是示出了根据本发明优选实施例的制造LCD设备的步骤的截面图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。只要可能，就在所有附图中使用相同的标号来表示相同或相似的部分。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的透反型LCD设备及其制造方法。
图2是示出了根据本发明第一实施例的透反型LCD设备的截面图。
参照图2，根据本发明第一实施例的透反型LCD设备设置有多个像素区。每个像素区都包括限定在其中的透射部分和反射部分。此外，在第一基板500的各个像素区上形成有薄膜晶体管400。然后，在薄膜晶体管400上形成钝化层700，而在钝化层700上形成像素电极300，其中像素电极300与薄膜晶体管400电连接。
此时，钝化层700的上表面被压纹(emboss)，即，钝化层700具有压纹上表面。因此，入射光在钝化层700的压纹上表面上被漫反射，从而实现了均匀亮度。像素电极300由透明导电材料形成。
薄膜晶体管400包括：栅极120，其从选通线(未示出)分叉；栅绝缘层600，其形成在包括栅极120的第一基板的整个表面上；半导体层190，其形成在栅极120上的栅极绝缘层600上；以及源极220和漏极240，其从数据线200分叉并且位于半导体层190的两端上。此时，钝化层700包括位于漏极240上的预定部分处的接触孔，其中像素电极300通过该接触孔与漏极240电连接。
在与反射部分相对应的像素电极300上存在第一反射板350。第一反射板350与像素电极300电连接。第一反射板350由具有良好反射性的金属材料(诸如铝(Al)、钕化铝(AlNd)、铜(Cu)等)形成。
在第一基板500上，与反射部分和透射部分之间的边界相对应地存在第二反射板370。第二反射板370由具有良好反射性的金属材料(诸如铝(Al)、钕化铝(AlNd)、铜(Cu)等)形成。为了方便，将第二反射板370与栅极120形成在同一层上，栅极120也是由具有良好反射性的金属材料(诸如铝(Al)、钕化铝(AlNd)、铜(Cu)等)形成的。
然后，将偏振片560粘附于第一基板500的下表面。偏振片560仅使平行于透光轴的光透射，由此环境光通过偏振片560而线偏振。
此外，将波片530设置在偏振片560和第一基板500的下表面之间，其中波片530对应于具有λ/4的相位差的四分之一波片(QWP)。波片530改变光的偏振状态，即，波片530将线偏振光改变为椭圆偏振光，或者将椭圆偏振光改变为线偏振光。
第二反射板370位于这样的预定部分处，该预定部分适于在从背光800发出的光通过导光板850入射到第一基板500时，将入射到反射部分并依次被第一反射板350和第二反射板370反射的光导向透射部分。
与现有技术相比，因为在没有改变透射部分和反射部分的孔径比的情况下，被波片530阻挡的光被反射到透射部分，所以根据本发明第一实施例的LCD设备可以据此提高光利用效率。
图3是示出了根据本发明第二实施例的透反型LCD设备的截面图。
如图3所示，除了钝化层700之外，根据本发明第二实施例的透反型LCD设备中设置的其他部件与本发明第一实施例的部件相同。
在根据本发明第二实施例的透反型LCD设备中，钝化层700仅形成在反射部分中。即，该透反型LCD设备使用环境光和从背光800发出的光两者。当环境光入射到反射部分时被反射部分反射，光穿过液晶层两次，由此增加了光的传播距离。
为了使透射部分和反射部分的光利用效率最大化，在透射部分和反射部分之间形成阶差，以减少从外部入射到反射部分的光的传播距离。为了形成阶差，仅在反射部分中形成钝化层700。优选地，反射部分的单元间隙是透射部分的单元间隙的一半。
图4是示出了根据本发明第三实施例的透反型LCD设备的截面图。
如图4所示，根据本发明第三实施例的透反型LCD设备中设置的部件与本发明第二实施例的部件相似。
在根据本发明第三实施例的透反型LCD设备中，基于与本发明第二实施例的方法相同的方法，钝化层700仅形成在反射部分中，从而使反射部分和透射部分的光利用效率最大化。
在根据本发明第二实施例的透反型LCD设备中，像素电极300形成在钝化层上，并且第一反射板350形成在像素电极300上。然而，在根据本发明第三实施例的透反型LCD设备的情况下，第一反射板350形成在钝化层700上，而像素电极300形成在第一反射板350上。
在根据本发明第三实施例的透反型LCD设备中，仅在反射部分中形成钝化层700，在钝化层700的在薄膜晶体管400的漏极240上的预定部分处形成有接触孔。然后，第一反射板350形成在反射部分中，其中第一反射板350通过所述接触孔与漏极240电连接。此外，像素电极300形成在包括反射部分和透射部分的像素区中，其中像素电极300与第一反射板350电连接。
像素电极300由透明导电材料形成。因此，根据本发明第三实施例的透反型LCD设备可以实现高的光利用效率，而无需考虑像素电极300和第一反射板350的位置。
将如下说明根据本发明第一、第二和第三实施例的透反型LCD设备的制造方法。如上所述，本发明的第一、第二和第三实施例在结构上相似。这里，将如下说明根据本发明第二实施例的透反型LCD设备的制造方法。
图5A至5D是示出了根据本发明优选实施例的制造LCD设备的步骤的截面图。
首先，如图5A所述，在第一基板500上形成选通线(未示出)和数据线200，并在邻近选通线和数据线的交叉部分处形成薄膜晶体管400。此时，选通线和数据线彼此垂直，从而限定了像素区。每个像素区都包括透射部分和反射部分。
薄膜晶体管400包括：栅极120，其从选通线(未示出)分叉；栅绝缘层190，其形成在栅极120上；源极，其形成在栅绝缘层190上并从数据线200分叉；以及漏极240，其形成在距源极预定间隔处。
在形成栅极120的同一步骤中形成第二反射板370，即，第二反射板370和栅极120是同时形成的。例如，金属材料首先被淀积以形成栅极，然后通过光刻进行构图。在通过光刻对金属材料进行构图时，用于第二反射板的金属材料也被构图，从而形成第二反射板370以及栅极120。
优选地，第二反射板370由具有良好反射性的材料形成。例如，栅极120和第二反射板370由铝(Al)或钕化铝(AlNd)形成。因此，因为第二反射板370和栅极120被同时形成，所以形成第二反射板370不需要增加工艺。
如图5B所示，将有机绝缘材料的钝化层700形成在薄膜晶体管400上。在此情况下，钝化层700的上表面被压纹，从而环境光在第一反射板上被漫反射。
如上所述，在根据本发明第一实施例的透反型LCD设备中，将钝化层700形成在基板的整个表面上。如图5B所示，在根据本发明第二实施例的透反型LCD设备的情况下，选择性地从透射部分去除钝化层700。同时，将接触孔260也形成在钝化层700中，以使薄膜晶体管的漏极240露出。
如图5C所示，将像素电极300形成在钝化层700上，其中像素电极300通过接触孔260与漏极240电连接。
如图5D所示，与反射部分相对应地将第一反射板350形成在像素电极300上，其中第一反射板350与像素电极300电连接。
与栅极120以及第二反射板370相同，第一反射板350也由具有良好反射性的金属材料(例如铝(Al)或钕化铝(AlNd))形成。
之后，将波片530和偏振片560粘附于第一基板的下表面。然后，将包括波片530和偏振片560的第一基板设置在包括背光800和导光板850的背光单元上，从而完成了根据本发明优选实施例的LCD设备。
在图5C和5D中，通过在形成第一反射板350之后再形成像素电极300，来制造根据本发明第三实施例的透反型LCD设备。
如上所述，根据本发明的透反型LCD设备具有以下优点。
在根据本发明的透反型LCD设备中，第二反射板形成在透射部分和反射部分之间的边界上。因此，从背光发出并入射到反射部分的光被第一反射板反射到第二反射板上，然后被第二反射板反射到透射部分，从而在不损失反射部分的孔径比的情况下使透射部分的光利用效率最大化。结果，可以制造实现了高亮度和小功耗的LCD设备。
本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖本发明的这些修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。
本申请要求于2005年12月29日提交的第2005-134120号韩国专利申请的权益，通过引用将其合并于此，如同在此完全描述。

Claims (13)

1、一种透反型液晶显示设备，该设备包括：
基板；
选通线和数据线，其彼此垂直地排列从而限定了单位像素区，该单位像素区包括透射部分和反射部分；
薄膜晶体管，其邻近所述选通线和数据线的交叉部分形成；
钝化层，其形成在所述薄膜晶体管上；
像素电极，其形成在所述钝化层上；
第一反射板，其与所述像素电极电连接并形成在所述反射部分中；以及
第二反射板，其形成在所述基板的与所述透射部分和所述反射部分之间的边界相对应的预定部分上。
2、根据权利要求1所述的透反型液晶显示设备，其中，所述第一反射板形成在所述像素电极上。
3、根据权利要求1所述的透反型液晶显示设备，其中，所述第一反射板形成在所述像素电极之下。
4、根据权利要求1所述的透反型液晶显示设备，其中，所述第二反射板与所述薄膜晶体管的栅极形成在同一层上。
5、根据权利要求1所述的透反型液晶显示设备，其中，仅在所述反射部分中形成有所述钝化层。
6、根据权利要求1所述的透反型液晶显示设备，其中，所述钝化层由有机绝缘材料形成。
7、根据权利要求1所述的透反型液晶显示设备，其中，所述第一反射板和第二反射板由铝(Al)、钕化铝(AlNd)、或铜(Cu)形成。
8、根据权利要求1所述的透反型液晶显示设备，该设备还包括偏振片，该偏振片粘附于所述基板的后表面。
9、根据权利要求8所述的透反型液晶显示设备，该设备还包括波片，该波片插入并粘附在所述偏振片和所述基板的所述后表面之间。
10、一种透反型LCD设备的制造方法，该方法包括：
在基板上形成彼此垂直的选通线和数据线，从而限定了单位像素区，该单位像素区包括透射部分和反射部分；
邻近所述选通线和数据线的交叉部分形成薄膜晶体管，并在所述基板的与所述透射部分和所述反射部分之间的边界相对应的预定部分上形成第二反射板；
在包括所述薄膜晶体管和所述第二反射板的所述基板上形成钝化层；
在所述钝化层上形成像素电极；以及
在所述反射部分的所述像素电极上形成第一反射板。
11、根据权利要求10所述的方法，该方法还包括选择性地将所述钝化层从所述透射部分去除。
12、一种透反型LCD设备的制造方法，该方法包括：
在基板上形成彼此垂直的选通线和数据线，从而限定了单位像素区，该单位像素区包括透射部分和反射部分；
邻近所述选通线和数据线的交叉部分形成薄膜晶体管，并在所述基板的与所述透射部分和所述反射部分之间的边界相对应的预定部分上形成第二反射板；
在包括所述薄膜晶体管和所述第二反射板的所述基板上形成钝化层；
在所述反射部分的所述钝化层上形成第一反射板；以及
在包括所述第一反射板的所述基板的所述像素区中形成像素电极。
13、根据权利要求12所述的方法，该方法还包括选择性地将所述钝化层从所述透射部分去除。
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