显示器及制作该显示器的方法 发明背景
【发明领域】
本发明涉及一种显示器和制作该显示器的方法。
相关技术描述
近年来，诸如液晶显示器(LCD)之类的平面显示器已被广泛使用。同时，也已研究和开发了厚度更薄的被称为“电子纸”的显示器。液晶显示器通过利用液晶层的各种电-光性能的变化来进行显示操作。由液晶分子引起的这种变化改变了液晶分子的定位方向，以响应所施加的电场。一般通过在一对相对且之间插入液晶层的电极之间建立一个电压将该电场施加到液晶层。用于将电场施加到液晶层的那对电极的结构随着液晶显示器的特定工作模式而改变。
将参考作为例子的反射式有效矩阵编址的液晶显示器来描述一种典型的电极结构。在有效矩阵编址的液晶显示器中，用于将电场施加到液晶层的这对电极一般包括一个设置在有效矩阵衬底上地像素电极，和一个被设置成面对像素电极的计数器电极。
反射式液晶显示器包括一层反射层，该层能通过获得由液晶层调制并随后由反射层反射的入射光线来进行显示操作。在某些反射式液晶显示器中，其像素电极也起反射层的作用。通过将高反射率金属用作像素电极的材料，可以获得具有这种反射功能的像素电极(有时称为“反射式像素电极”)。这些反射式像素电极可以对其表面形成各种形状的图案，从而具有散射(或漫反射)特性(例如，见日本专利3187369号)或具有向后反射特性(例如，见日本专利申请2000-096075号)。
另一方面，在一种透射式液晶显示器中，其中的像素电极一般是透明电极并经常决定了所带表面平行于液晶层表面的平面层。然而，为了通过定位各个方向上的液晶分子来改善液晶显示器的视角特性，这些透明像素电极还可以具有利用形状效应或倾斜电场效应的方式进行控制的表面形状。
在这样的液晶显示器中，在有效矩阵衬上设置具有该可控表面形状的像素电极。更特别地，在有效矩阵衬底上形成中间介质层，从而可具有预定的表面形状，然后在中间介质层上形成像素电极。即，像素电极的表面形状由在其上形成像素电极的中间介质层的表面形状进行控制。并且，这些像素电极通过穿过中间介质层设置的接触孔电气连接于动态元件。
然而，传统的液晶显示器具有以下的缺点。在下文中，将参考图11A到11D描述按传统方法制作从而具有向后反射特性的效矩阵编址的液晶显示器所存在的问题。
首先，如图11A所示，在玻璃衬底1101上形成栅极1102，源极1103，漏极1104和连接器电极1105。在图11A中，为了简化，未显示出覆盖栅极1102的半导体层(包括沟道区)。在这里，将含有这些元件的衬底简称为“衬底1107”。栅极、源极和漏极1102，1103和1104以及半导体层(包括沟道区)共同构成了TFT。虽然在图11A到11D中未显示出，但栅极总线和源极总线分别连接到TFT的栅极1102和源极1103。连接器电极1105电气连接于漏极1104，并将通过稍后描述的接触孔1109连接于像素电极1110。根据需要可以省略连接器电极1105。在这种情况下，需要在漏极1104上设置接触孔1109，这样可将漏极1104直接连接于像素电极1110。
接着，如图11B所示，通过例如美国专利4,601,861号中披露的方法，将向后反射层的内涂层膜1108键合到衬底1107上。内涂层膜1108由绝缘体构成(通常为树脂)。
随后，如图11C所示，通过例如光刻处理形成穿过内涂层膜1108的接触孔1109，以使该接触孔位于连接器电极1105上。也就是说，连接器电极1105的一部分暴露在已穿过内涂层膜1108形成的接触孔1109内。
此后，如图11D所示，在内涂层1108上形成像素电极1110，以使该像素电极1110通过接触孔1109连接于连接器电极1105。可对不需要的掩膜区进行蒸发处理来有选择地将一种金属材料(例如铝)沉积在衬底上，从而形成该像素电极1110。另外，可将金属材料膜沉积在衬底1107的整个表面上，然后通过比如光刻处理将其形成预定形状的图案。像素电极1110是一种同样起向后反射层作用的向后反射式电极。通过该方法，可获得有效矩阵衬底。
最后，将包含有向后反射式像素电极1110的有效矩阵衬底与计数器衬底(未示出)键合，计数器衬底是单独准备的，在它和有效矩阵衬底中间有预定的间隙。计数器衬底包括，比如依次叠加于玻璃衬底上的滤色器(CF)层和计数器电极。滤色器层包括红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色滤色器，并可根据需要包括黑色矩阵。计数器电极可比如由铟锡氧化物(ITO)构成。然后，将散射型液晶材料(例如，一种分布聚合物的液晶材料)喷射到有效矩阵和计数器衬底之间的间隙内，从而获得向后反射式液晶显示器。
为了获得理想的向后反射特性，向后反射层的表面形状需要包括两组平面，该平面以相对于玻璃衬底1101的表面互相不同的方向倾斜(也就是，平行于显示屏的平面)，如图12A和12B所示。同时，这两组平面需要决定规则的重复图案。然而，按传统方法形成的像素电极1110包括接触孔1109上的平面部分，如图11D所示。从而，向后反射式像素电极1110的横截面形状不同于理想的向后反射层的粗糙表面形状。
此外，在理想的向后反射层的规则粗糙结构中，粗糙结构的深度L(即，在垂直方向上最高水平点1101和最低水平点1102之间的差)由间距P乘以，再将该乘积除以3来得到(即，L＝SQRT(6)×P/3)。因此，要获得理想的向后反射特性，内涂层膜1108的厚度需要比粗糙结构的深度L更大。也就是说，用于将内涂层1108下的连接器电极1105电气连接于内涂层膜1108上的向后反射式像素电极1110的接触孔1109的深度需要比粗糙结构的深度L更大，
如果接触孔1109的深度约为1微米或更大，则一般难以通过薄膜沉积处理用像素电极1110的金属材料覆盖接触孔1109的整个内表面。由于这个原因，为了通过用金属材料填充接触孔1109以达到良好的电气连接，接触孔1109的内表面可成一定的锥度。然而，在该情况下，接触孔1109的对角大小(即，接触孔1109投影到衬底1101表面时的面积)将增加。结果，在接触孔1109上的像素电极1110部分(其表面形状与其他部分的形状不同)的面积将增加。
在下文中，将参考图13A和13B进一步详细描述由传统方法制成的向后反射式像素电极1110所存在的问题。
将图13A所示的向后反射式像素电极1110a连接于穿过中间介质层1108a的接触孔1109内的连接器电极1105。相应地，向后反射式像素电极1110a的位于接触孔1109内和四周(在下文中将被称为“接触孔部分”)的那部分表面形状与向后反射式像素电极1110a的预定形状1110aR大不相同。电气连接于连接器电极(或漏极)的像素电极部分将被称为“接触部分”。如果接触部分位于接触孔内，则覆盖接触孔并且所具有的表面形状与其他部分不同的像素电极部分，在这里被称为“接触孔部分”。
图13a下面部分中示意性地示出了由向后反射式像素电极1110a的表面(即，玻璃衬底表面)确定的与显示屏的倾斜角Φ的分布。如图13A所示，倾斜角Φ在接触孔1109的附近变化极大，而且严重地偏离了向后反射式像素电极1110a的理想倾斜角ΦR。同样，在接触孔1109中央存在零度倾斜角Ф的平面部分。
如上所述，如果将像素电极1110a电气连接于接触孔1109内的连接器电极1105，那么，像素电极1110a的表面形状将与预定的形状大不相同。这样，将达不到所希望的向后反射性能。结果，实际上减少了有效显示面积，对比率下降，并最终显示质量也明显下降。
另一方面，如图13B所示，如果比图13A所示接触孔小的接触孔1109，设置于穿过包括向后反射式像素电极1110b(见图12A)的最低水平点1102的一部分中间介质层1108b，则零度倾斜角Ф的平面部分的面积将增大。然而，在接触孔1109附近的倾斜角将变得更陡，也就无法获得所希望的向后反射性能。
这种现象不仅发生在含有向后反射层的反射式显示器中，也会发生在含有散反射层的反射式显示器中。
例如，在日本专利3187369号所披露的反射式显示器中，由倾斜角确定散反射层的粗糙表面形状，这些倾斜角由该表面相对于显示屏形成。然而，即使优化了散反射层的表面形状，只要通过传统方法制造反射式显示器，散反射层都会具有与该接触孔部分的预定形状大不相同的表面形状。这样，也无法获得所希望的散反射性能。
如图14A所示，散反射电极1110c位于接触孔1109内的部分具有几乎完全平面(即，Φ＝0)的表面形状。因此，倾斜角Φ也变化极大，并且其表面形状也与接触孔1109附近的表示理想散反射性能的预定表面形状1110cR大不相同。结果，也无法获得所希望的散反射性能。
类似的问题不仅发生在上述的反射式液晶显示器中，也会发生在透射式液晶显示器中。例如，为了增大透射式液晶显示器的孔径比，可以如图14B所示在透射式中间介质层1108d上设置透射式像素电极1110d。在这种配置中，如果接触孔1109的内表面是锥形的(这里Φ≤45度)，从而可如所希望的将像素电极1110d电气连接于连接器电极1105，则倾斜角Ф也应在接触孔1109附近变化。在该情况中，液晶分子的定位方向也在接触孔1109附近变化，这样会降低显示质量。
此外，即使在透射式液晶显示器中，像素电极的表面也必须粗糙化以控制液晶分子的定位方向。在该情况下，如果像素电极的表面形状不是接触孔附近的预定表面形状，显示质量也会降低。
上述问题不仅会发生在有效矩阵编码的液晶显示器中，而且也会发生在单矩阵编码的液晶显示器中。此外，类似的问题不仅发生在那些液晶显示器中，也会发生在含有呈现电-光效应的显示介质层的任何其他显示器中。
发明内容
为了克服上述的问题，本发明的一个主要目的是改进显示器的显示质量，其中，电极和电路元件通过互连构件被电气连接在一起，该互连构件形成于电极和电路元件之间设置的中间介质层上。
本发明的另一个目的是提供一种可足够有效制造这种显示器的方法。
根据本发明较佳实施例的显示器包括一个衬底、一个电路元件、一夹层薄膜和一个电极。电路元件应较佳地设置在衬底上。夹层薄膜应较佳地设置在电路元件上并较佳地包括中间介质层和穿过该中间介质层的互连构件。电极应较佳地设置在夹层薄膜上。电极和电路元件应较佳地通过互连构件电气连接在一起。夹层薄膜上的电极较佳地具有基本均匀的表面形状。如这儿所用的，“电路元件”不仅包括诸如有源元件(例如，TFT和MIM)和无源元件(例如，电阻和电容)之类的电路元件，还包括互连构件和电极。
在本发明的一个较佳实施例中，电极应较佳地具有反射光的功能，并且夹层薄膜上的电极应较佳地显示出基本均匀的反射性能。
在这个特定的较佳实施例中，电极可以具有向后反射性能。
在一个可替换的较佳实施例中，电极可以具有散反射性能。
在另一个较佳实施例中，互连构件较佳地由热膨率系数比中间介质层小的材料制成。
在还有一个较佳实施例中，互连构件和中间介质层较佳地都由含有树脂的一种材料制成。
特别地，该树脂较佳地是一种热固化树脂或一种光固化树脂。
更特别地，当固化时，包括在互连构件材料中的该树脂的收缩较佳地小于包括在中间介质层材料中的树脂的收缩。
在还有一个较佳实施例中，电极可以是像素电极。在该情况下，显示器较佳应还包括一个面对像素电极的计数器电极，和一个设置在像素电极和计数器电极之间的液晶层。
本发明的另一个较佳实施例提供了一种制造显示器的方法，该显示器包括：一个衬底、一个衬底上的电路元件、一设置在电路元件上并包括一中间介质层和一个穿过中间介质层的互连构件的夹层薄膜及夹层薄膜上的一个电极。在该显示器中，电极和电路元件应较佳地通过互连构件电气连接在一起。该方法应较佳地包括下列步骤：(a)形成夹层薄膜，该夹层薄膜含有中间介质层和穿过该中间介质层的互连构件；(b)在完成步骤(a)后，将一部分夹层薄膜的表面形状(在该夹层薄膜上将设置电极)改变成某一预定的形状；和(c)在夹层薄膜上形成电极。
在本发明的一个较佳实施例中，步骤(b)较佳地包括将夹层薄膜部分的表面形状改变成预定形状的步骤，该预定形状在设置电极的区域上基本相同。
在另一个实佳实施例中，步骤(b)较佳地包括将夹层薄膜部分的表面形状改变成能赋予电极向后反射性能的形状的步骤。
在另一个可替换的较佳实施例中，步骤(b)可以包括将夹层薄膜部分的表面形状改变成能赋予电极散反射性能的形状的步骤。
在还有一个较佳实施例中，步骤(a)和(b)可以在已设置电路元件的衬底之外的其他位置完成。在该情况下，所述方法还可包括在完成步骤(a)和(b)后，将夹层薄膜转移到在其上已设置所述电路元件的衬底上的步骤。
另外，也可以在已设置电路元件的衬底上完成步骤(a)、(b)和(c)。
在另一个较佳实施例中，步骤(a)可以包括形成含有一个开口的中间介质层的步骤以及用导电材料填满该开口以获得互连构件的步骤。特别地，如果该电路元件包括导电层，则用导电材料填充开口的步骤可以包括使用由导电层产生的电场的步骤。利用电场的典型方法包括电解聚合、电解淀积(或电镀)以及电解淀积分析。另外，用导电材料填充开口的步骤可以包括执行喷射(inkjet)处理的步骤。
在还有一个较佳实施例中，步骤(a)可以包括形成导电材料的互连构件和形成中间介质层的步骤，由此使中间介质层被互连构件包围。在这个特定的较佳实施例中，形成互连构件的步骤可以包括通过光刻处理形成互连构件的步骤。另外，形成互连构件的步骤可以包括用分配器形成互连构件的步骤。
在另一个较佳实施例中，步骤(a)可以包括形成中间介质层和互连构件的步骤，两者的材料都包括树脂。
在这个特定的较佳实施例中，步骤(b)较佳地包括加热夹层薄膜的步骤。更特别地，步骤(a)较佳地包括形成互连构件的步骤，该互连构件的材料所具有的热膨胀系数小于中间介质层材料的热膨胀系数。
在一个特定的较佳实施例中，该树脂可以是一种热固化树脂或者一种光固化树脂。在该情况下，当固化时，包括在互连构件材料内的树脂的收缩较佳地小于包括在中间介质层材料内的树脂的收缩。
从以下参考附图对本发明较佳实施例的详细描述中，本发明的其它特征、元件、处理、步骤、特性和优点将会变得更加明显。
附图简述
图1A和1B示意性地描述了根据本发明较佳实施例的反射式液晶显示器中的两种典型的反射式像素电极结构，其中：
图1A示意性地描述了向后反射式像素电极的结构；而
图1B示意性地描述了散反射式像素电极的结构。
图2A到2D是剖面图，分别示出了在根据本发明较佳实施例的显示器制造过程中形成向后反射式像素电极的处理步骤。
图3是一平面图，示意性地描述了根据本发明较佳实施例的一种液晶显示器300。
图4是一剖面图，示意性地描述了液晶显示器300的LCD面板301。
图5A和5B分别是一平面图和一剖面图，示意性地描述了LCD面板301的有效矩阵衬底上的像素结构。
图6是一剖面图，示意性地描述了一种根据本发明较佳实施例用于制造一种反射式液晶显示器的可转移内涂层薄膜。
图7A到7D是剖面图，分别示意性地示出了根据本发明较佳实施例为准备用于制造反射式液晶显示器的向后反射层的可转移内涂层的各个处理步骤。
图8是一剖面图，示意性地描述了根据本发明较佳实施例的一种有效矩阵编址的向后反射式LCD面板。
图9A到9C是剖面图，分别示意性地示出了根据本发明较佳实施例为准备用于制造反射式液晶显示器的另一种可转移内涂层薄膜的各个处理步骤。
图10A到10D是剖面图，分别示意性地示出了根据本发明较佳实施例为形成用于制造反射式液晶显示器的向后反射层的内涂层的各个处理步骤。
图11A到11D是剖面图，示意性地示出了一种形成向后反射式电极的传统方法。
图12A和12B分别是一平面图和一剖面图，图12B取自图12A所示的XIIb-XIIb和XIIb’-XIIb’平面，它们示出了理想的向后反射层结构。
图13A和13B都示出了由传统方法制造的接触孔部分和向后反射式电极周围部分的剖面形状以及怎样由向后反射式电极表面的变化确定倾斜角。
图14A示出了由传统方法制造的接触孔部分和散反射电极的周围部分的剖面形状以及怎样由散反射电极表面的变化确定倾斜角。
图14B示出了由传统方法制造的接触孔部分和透射式像素电极周围部分的剖面形状以及怎样由透射式像素电极表面的变化确定倾斜角。
图15A示意性地示出了包括由传统方法制造的带有接触部分1501的接触孔部分1502的剖面结构。
图15B示意性地示出了无接触孔部分1502的剖面结构(或一种理想的剖面结构)。
较佳实施例详述
在下文中，将参考附图描述根据本发明较佳实施例的一种显示器和一种制造所述显示器的方法。在以下较佳实施例中，将如用于反射式液晶显示器那样描述本发明。然而，应当注意的是，本发明绝不受这些描述性较佳实施例的限止。
首先，将参考图1A和1B描述根据本发明一特定较佳实施例的反射式液晶显示器中的反射式像素电极的结构。图1A示意性地描述了向后反射式像素电极的结构，而图1B则示意性地描述了散反射式像素电极的结构。
在下列描述中，如果反射式液晶显示器的任何元件所具有的功能和由图11A到11D所示的传统方法制成的有效矩阵衬底的对应元件的功能相同，则在本文中，这些元件将使用相同的名称，且将省略这些描述。
如图1A所示，这个较佳实施例的向后反射式像素电极112a具有基本相同的预定的表面形状，并呈现出基本相同的向后反射性能。特别地，用作反射式像素电极112a的内涂层薄膜的夹层薄膜109包括将反射式像素电极112a电气连接于连接器电极105的互连构件111a以及中间介质层108a。夹层薄膜109的表面形状是基本均匀的。也就是说，互连构件111a的表面与中间介质层108a的表面是基本连续的，由此确定了预定的表面形状。
图1A的下面部分示出了倾斜角Φ的分布，它是由反射式像素电极112a的表面确定的与显示屏(或玻璃衬底的表面)之间的倾斜角。如从图1A所见的，两组具有相互不同倾斜角的平面有规则地排列在反射式像素电极112a的表面。也就是说，像素电极112a在中间介质层108a和类似地在互连构件111a上都维特所预定的表面形状。
如图1B所示，这个较佳实施例的散反射式像素电极112b也具有基本均匀的预定的表面形状，并呈现出基本均匀的散反射性能。特别地，用作反射式像素电极112b的内涂层薄膜的夹层薄膜109包括将反射式像素电极112b电气连接于连接器电极105的互连构件111b以及中间介质层108b。夹层薄膜109的表面形状是基本均匀的。也就是说，互连构件111b的表面与中间介质层108b的表面是基本连续的，从而确定了预定表面的形状。
图1B的下面部分示出了由反射式像素电极112b的表面确定的与显示屏的倾斜角Φ的分布。如从图1B所见的，倾斜角Φ按规则的图案变化。也就是说，像素电极112b在中间介质层108b和类似地在互连构件111b上都维持了预定的表面形状。由此，倾斜角Φ呈规则和周期性地变化。
具有散反射性能的反射式像素电极112b的表面形状不受图1B中所描述例子的限止，而可以是任何一种其他的形状。特别地，如果凹凸图案本身定期地重复，则由于光干涉，显示质量会变坏。因为这个原因，更佳的是得到不定期重复的凹凸图案。在这个较佳实施例中，凹凸图案在反射式像素电极112b的整个表面上不定期地重复着。在由传统方法制造的反射式像素电极中，因为接触孔的存在，其表面形状会周期性地变形，并因此，使显示质量由于由这种周期变形所引起的光干涉而不时地变坏。相反，本发明的较佳实施例提供了呈现良好散反射性能且使光干涉影响最小的一种反射式像素电极。
当向后反射式像素电极112a或散反射式像素电极112b具有“基本均匀的表面形状”时，本文中的反射式像素电极112a和112b应该在互连构件和类似地在中间介质层上呈现基本相同的向后反射或散反射性能。由此，在该情况下，互连构件和中间介质层之间的向后反射或散反射性能上的差异应该非常小从而不会严重影响最后的显示质量。在下文中，将描述怎样估计反射式像素电极中互连构件表面形状的变形程度。
如已经参考图13A、13B、14A和14B所描述的，如果由任何一种传统方法制造向后反射或散反射式像素电极，则由在接触孔部分中的反射式像素电极表面确定的与显示屏的倾斜角Φc完全不同于理想的倾斜角ΦR，该理想倾斜角ΦR近似等于由其上其他部分的表面确定的与显示屏的倾斜角。当倾斜角Φc和ΦR间的差值增大时，在接触孔部分的实际光性能和所希望(或设计的)光性能(即，所期望的反射性能)间的间隙也扩大了。换句话说，随着倾斜角Φc和ΦR之间差异的减小，使接触孔部分实际的和理想的光性能间的间隙闭合变得越来越容易。同样，当倾斜角Φc和ΦR间只有轻微的差值时，接触孔部分的横截面积与反射式像素电极垂直地投影到显示屏时的任何其他部分的面积不应当有较大的差别。
在下文中，将描述怎样根据横截面积间的差值确定接触孔部分的较佳表面形状，从而达到比传统方法制造的接触结构更理想的光性能。接触孔部分和其他部分之间横截面积的差值(该差值将决定接触孔部分的较佳表面形状)将随着反射式像素电极的特定较佳形状而变化。这样，将描述两个带有相互不同表面形状的特定反射式像素电极的两种横截面积中较佳的差值。
首先，将描述横截面积的一个较佳差值，该差值将决定带有平面表面的像素电极的较佳表面形状。
如图14B所示，当中间介质层1108d含有接触孔1109时，由接触孔部分1402(包括接触部分1401)中的像素电极1110d的表面确定的倾斜角Φc，不同于其它部分的倾斜角。也就是说，接触孔部分1402的表面形状不同于理想的表面形状。
假定在衬底表面定义X-Y坐标轴系统，通过第一和第二组坐标(x1，y1)和(x2，y2)(其中x1＜x2)来计算接触孔部分1402的横截面积。在下面的例子中，所获得的中间介质层1108d部分的横截面积接近于接触孔部分1402的面积。
如果夹层薄膜(包括中间介质层和互连构件)具有理想的表面形状1110dR，由第一和第二组坐标确定的夹层薄膜部分具有理想的横截面积SR，该横截面积为图14B所示的(x2-x1)和夹层薄膜1108d的厚度d的乘积。应当注意的是，中间介质层和夹层薄膜都由图14A、14B、15A和15B中相同的标号1108d表示，因为这些附图中都省略了互连构件的描述。
另一方面，如果形成了接触孔1109，则接触孔部分1402的横截面积Sc比理想的横截面积SR至少要小接触部分1401的宽度和厚度d的乘积。也就是说，Sc＜SR。同样，如图14B所示，如果接触孔1109具有锥形侧表面，则Sc和SR之间的差值将进一步增加包括该侧表面的部分的横截面积。也就是说，从SR中减去接触部分1401的宽度和厚度d的乘积，再减去{(接触孔部分1402的宽度-接触部分1401的宽度)×厚度d}/2来获得Sc。
根据传统的方法，很难形成带有确定与显示屏成大约90度倾斜角Φ的侧表面的接触孔1109，也难以形成不会造成断开的像素电极1110d。这样由传统方法制造的接触孔部分1402的横截面积Sc小于理想横截面积SR的一半(即，Sc＜SR/2)。也就是说，接触孔部分1402的理想横截面积SR和实际横截面积Sc间的差值大于理想横截面积SR的一半(即，SR-Sc＞SR/2)。根据本发明，可形成具有理想横截面积的接触孔部分。但是，如果所获得接触孔部分的横截面积Sc比理想的横截面积SR小的值不大于SR/2(即，SR-Sc≤SR/2)，则该显示器的显示质量应当比传统的更好。要充分达到本发明的效果，接触孔部分的横截面积Sc较佳地比理想的横截面积SR小的值不大于SR/4(即，SR-Sc≤SR/4)。
接下来，将参考图15A和15B来描述具有如图13A、13B或14A所示的凹凸表面形状的像素电极的横截面积应当满足什么条件才能确定较佳的表面形状。
图15A示意性地描述了由传统方法制造的包括带有接触部分1501的接触孔部分1502的剖面结构。图15B示意性地描述了无接触孔部分1502的剖面结构(或理想剖面结构)。在图15A和15B中，中间介质层(或夹层薄膜)1508的厚度D(x，y)表示为不均匀部分变化的厚度L(x，y)和平坦底部的恒定厚度δ的总和(即，D(x，y)＝L(x，y)+δ)。
如果形成了接触孔1509，则接触孔部分1502的横截面积Sc(即在x1到x2范围内求D(x，y)的积分获得的面积)比理想横截面积SR至少小在接触部分1501上具有厚度δ的夹层薄膜1508部分的面积(即，接触部分1501的宽度和δ的乘积)。也就是说，因为上述相同的原因，差值(SR-Sc)不能小于根据传统方法的接触部分1501的宽度和δ的乘积。根据本发明，可形成具有理想横截面积的接触孔部分。但是，如果所获得接触孔部分的横截面积Sc比理想的横截面积SR小的值不大于接触部分1501的宽度和δ的乘积，则显示器的显示质量应当比传统的更好。为了充分达到本发明的效果，接触孔部分的横截面积Sc较佳比理想横截面积SR小的值不大于(接触部分1501的宽度×δ)/2的值。
在上述两个较佳实施例的任何一个中，(SR-Sc)较佳尽可能地小，并且接触孔部分应理想地满足(SR-Sc)＝0。但是，考虑到大批量生产和显示质量，应允许某些偏差。
在下文中，将描述制造根据该较佳实施例的显示器的一种方法。通过下面的方法，能够有效地制造具有上述电极结构的显示器。
在参考图11A到11D进行描述的传统制造过程中，在形成具有某一预定表面形状的内涂层薄膜1108之后，穿过内涂层薄膜1108形成接触孔1109，并随后将暴露于接触孔1109内的连接器电极1105连接到反射电极1110。另一方面，根据本发明较佳实施例的一种制造显示器的方法包括步骤：(a)形成一夹层薄膜，该夹层薄膜包括中间介质层和穿过中间介质层的互连构件；(b)将至少一部分夹层薄膜的表面形状改变成某一预定形状，在该部分夹层薄膜上设置反射电极；及随后(c)在夹层薄膜上形成反射电极。也就是说，在本发明的制造过程中，互连构件形成反射层的内涂层薄膜的整体部分，而在同时，将互连构件的表面和中间介质层的表面制成预定形状的图案。因此，其上形成的夹层薄膜表面和反射电极表面都是基本相同的。
可以通过执行图2A到2D所示的处理步骤，来制造根据本发明较佳实施例的包括向后反射式像素电极的显示器。
首先，如图2A所示，在玻璃衬底201上形成一个栅极202，一个源极203，一个漏极204和一个连接器电极205。在图2A中，为了简化，没有显示出覆盖在栅极202上的半导体层(包括沟道区)。本文中将包含这些元件的衬底称为衬底207。
接着，如图2B所示，在衬底207上设置夹层薄膜209，该夹层薄膜包括中间介质层210和穿过中间介质层210的互连构件211。虽然在图2B中只描述了一个互连构件211，可以为单个连接器电极205提供多个互连构件211。
随后，如图2C所示，将夹层薄膜209的表面制成预定形状的图案，从而获得向后反射层的内涂层薄膜208。
此后，如图2D所示，在内涂层薄膜208上形成反射电极212。可以通过各种如参考图11D现有技术描述的已知方法来形成反射电极212。
应当注意的是，可以将夹层薄膜209沉积在衬底207上，或者转移到在别处准备的衬底207上。也可以将夹层薄膜209制成预定形状的图案，并随后将制成图案的夹层薄膜209(即内涂层薄膜208)转移到衬底207上。也就是说，包含互连构件211的内涂层薄膜208可以在别处准备并随后安装到衬底207上。以对应于一个像素间距的间距来设置互连构件211，以使互连构件211连接于它们相关的连接器电极205。此外，即使在内涂层薄膜208上沉积了反射电极212或将成为反射电极212的反射导电薄膜后，也可以将内涂层薄膜208转移到衬底207上。另一方面，如果反射导电层由具有延展性的材料制成，则可以在夹层薄膜209上形成反射导电层(或反射电极)，并随后将反射导电层的表面制成预定形状的图案。稍后将进一步详细描述形成夹层薄膜209的特定方法。
在下文中，将参考图3到8来描述该怎样制造有效矩阵反射衬底和含有这种有效矩阵衬底的显示器。
首先，将参考图3和4描述一种典型的有效矩阵编址液晶显示器。
如图3所示，液晶显示器300包括LCD面板301、用于选择性地驱动LCD面板301中开关元件的栅极驱动电路302、为LCD面板301中的每个像素电极提供一个信号的源极驱动电路303、栅极驱动器304以及源极驱动器305。
如图4所示，LCD面板301包括一对绝缘衬底401和402，和夹在衬底401和402之间的液晶层403。绝缘衬底401较佳应是透明衬底并通常是玻璃衬底。
在衬底401上以矩阵形式排列多个像素电极404，以使该电极面对液晶层403。在一个像素电极404和共有透明电极405之间建立一个预定电压，该共有透明电极405设置在另一个衬底(即，计数器衬底)402的内表面上，并且将其施加于对应某一预定像素的一部分液晶层403。在该方法中，液晶显示器通过利用液晶分子定位方向的变化可进行显示操作。在描述的实施例中，像素电极404是反射电极，并在实际中具有预定的表面形状。但是，在图4中，为了简化，将这些像素电极404描述为具有平表面。
通过其相关的薄膜晶体管(TFT)406和衬底401上的源极总线407，将每个像素电极404连接于源极驱动电路303。每个TFT406的开/关状态通过经衬底401上的栅极总线(未示出)有选择地给其上的栅极施加一个电压来控制。栅极总线连接于栅极驱动电路302。
另一方面，在计数器衬底402上依次设置黑色矩阵408，包括比如红色(R)、绿色(G)、和兰色(B)滤色器的滤色器层409，以及共有透明电极405，以使这些元件都面对液晶层403。
此外，在衬底401和402最内部的表面设置一对已进行过某些对准处理的对准层410。由衬底401和402之间的垫片维持一预定间隙，从而确定液晶层403的厚度。
接着，将参考图5A和5B来描述用于LCD面板301的典型有效矩阵衬底。图5A描述了一已知单元像素区的布局图。图5B是一取自图5A所示的Vb-Vb平面的剖面图。
如图5A和图5B所示，在比如玻璃衬底上设置多条栅极总线501和多条基本以直角与栅极总线501交叉的源极总线502。栅极总线501和源极总线502位于互相不同的层上，在这些层之间插入绝缘层503。在比如由两条栅极总线501和两条源极总线502围成的区域内，将被电气连接于像素电极(未示出)的连接器电极504由透明导电薄膜制成。该连接器电极504通过位于栅极总线501和源极总线502间相交点附近的TFT(薄膜晶体管)505从源极总线502接收信号。在连接器电极504下面设置一条存储器电容线506，以使该电容线平行于栅极总线504延伸，并在像素电极和存储器电容线506之间构成一个存储器电容。
如图5A和5B所示，TFT505包括：从栅极总线501延伸出来的支路(即，栅极507)；覆盖在栅极507的栅极绝缘薄膜503；固有半导体层508，它与栅极507重叠且在它们之间插有栅极绝缘薄膜503；在固有半导体层508上的掺杂半导体层509；以及源极510和漏极511，它们分别经过掺杂半导体层509连接到固有半导体层508的源极区和漏极区。源极510与源极总线502结合并从源极总线502延伸出来。漏极511是将TFT505的漏极区电气连接于连接器电极504的导电元件。漏极511可以通过比如将金属薄膜制成图案来连同源极总线502和源极510一起形成。在这种情况下，不必分开设置漏极511和连接器电极504，可以将它们结合在一起设置。换言之，通过使用比如光刻处理将同一薄膜制成图案，从而可以形成源极总线502、源极510、漏极511以及连接器电极504。
通过固有半导体层508的沟道区，将源极510和漏极511连接在一起。沟道区的导电率受栅极507上的电位控制。如果TFT505是N型沟道晶体管，则通过将栅极507上的电位增加到晶体管的反向阈值或更大，可以打开TFT505。在那种情况下，源极510和漏极511互相是电气连续的，并且电流在源极总线502和连接器电极504之间流动。
在下文中，将参考图6和图7A到7D来描述向后反射式像素电极是怎样形成的。首先，将描述图2B所示的夹层薄膜209被用作可转移薄膜的例子。
如图6所示，在基底薄膜601上制备依次包括缓冲层602、脱模层603、将成为向后反射层的内涂层薄膜的层604、另一脱模层605、另一缓冲层606以及保护层607的多层结构608。将成为向后反射层(即图2B所示的夹层薄膜209)的内涂层薄膜的层604包括如上所述的由绝缘体制成的中间介质层609和导体制成的互连构件610。互连构件610有规则地排列并提供于各个像素的连接器电极。该多层结构608的其它层可由任何已知的可转移薄膜的相同材料和相同方法进行制造。
通过转移这种可转移的多层结构608，能够获得图2B所示的夹层薄膜209。其后，如果用比如稍后描述的冲压方法来将夹层薄膜209制成预定形状的图案，则可获得向后反射层的内涂层薄膜208。
在下文中，将参考图7A到7D来描述作为可转移薄膜的向后反射层的内涂层薄膜208是如何形成的。
首先，如图7A所示，在基底薄膜701上依次堆叠缓冲层702和脱模层703，并随后在上面沉积将成为图2B所示的中间介质层210的绝缘层709。接着，通过比如光刻处理选择性地除去绝缘层709中将形成导电元件(对应于图2B所示的互连构件211)的部分，并随后用导电材料填充该开口，从而形成如图7B所示的导电元件710。应当注意的是，导电元件710不必在沉积绝缘层709之后才形成。另外，可以先形成导电元件710，然后沉积绝缘层709以包围导电元件710。稍后将描述这样的方法。
随后，将成为向后反射层的内涂层薄膜的夹层薄膜709’(对应于图2B所示的夹层薄膜209)通过使用向后反射图案掩膜711，将其表面制成预定形状的图案，从而形成图7C所示的向后反射层的内涂层薄膜704。可以按以下的方式获得实现向后反射功能的表面形状。例如，夹层薄膜709’可由热固化树脂或光固化树脂制成。在该情况下，在相对于掩膜(或模型)711被挤压时，夹层薄膜709’可被固化。
此后，在向后反射层的内涂层薄膜704上依次堆叠另一脱模层705、另一缓冲层706以及保护层707，从而可获得图7D所示的具有向后反射层的可转移内涂层薄膜704的多层结构708。
向后反射层的内涂层薄膜704相对于有效矩阵衬底207固定，从而导电元件710(对应于互连构件211)可如图2C所示地定位于连接器电极205的上面并随后键合到有效矩阵衬底207。通过使用按这种方式获得的多层结构708，可更容易地将有效矩阵衬底207的漏极和像素电极电气连接在一起，并能充分使用向后反射表面。
可通过使用含有这种向后反射式电极的有效矩阵衬底，来形成图8所示的有效矩阵编址的向后反射式面板812。
如图8所示，向后反射式面板812包括一对绝缘衬底801和802以及夹在这些衬底801和802之间的液晶显示层803。
在衬底801上按矩阵排列多个向后反射式像素电极804，以使其面对液晶显示层803。在像素电极804和设置在另一衬底(即，计数器衬底)802内侧表面上的共有透明电极805之间产生一个预定电压，并将该电压施加到对应于预定像素的一部分液晶显示层803。通过衬底801上相应的薄膜晶体管(TFT)806，将每个反射式像素电极804连接到相应的源极总线807。
另一方面，在计数器衬底802上依次设置黑色矩阵808，含有比如红色(R)、绿色(G)和兰色(B)滤色器的滤色器层809以及共有透明电极805，以使这些元件面对液晶显示层803。
此外，在衬底801和802最内部的表面上设置一对已经过一些对准处理的对准层810。由衬底801和802之间的垫片811来维持预定的间隙，从而确定液晶层803的厚度。
液晶层803较佳地以散射式液晶显示模式(即，特别地，前散射液晶显示方式)工作。更特别地，可以将包括液体结晶单体、向列式液晶材料和光引发剂的混合物喷射衬底之间的间隙内，并随后暴露在比如紫外线下。随后，可获得前散射液晶层，该液晶层当无电压施加时对入射光是透明的，但是有电压施加时对入射光进行前散射。
根据这个较佳实施例的有效矩阵编址的向后反射式面板812在所有的反射式像素电极804上均达到良好的向后反射性能，并因此实行了明亮且对比度高的图像显示。
在上述的较佳实例中，反射式像素电极具有向后反射性能。另外，如果掩膜711的形状改变了，则反射式像素电极也可呈现出散射式反射性能。
在下文中，将更详细地描述形成向后反射式电极(或向后反射层的内涂层薄膜)的方法。
首先，将描述一种方法，其中，以对应于像素间距的间距设置互连构件，并随后形成中间介质层210以填充互连构件211之间的间隙，如图2B所示。
互连构件的导电材料可以是导电树脂。如这里所用的，“导电树脂”可以是导体分散型(conductor-dispersed)树脂，该树脂可通过在绝缘树脂或其中的聚合物本身呈现导电性的有机导体化合物中分散导电材料来获得。用于导体分散型树脂的绝缘矩阵树脂材料的例子包括丙烯酸树脂、烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、酚醛树脂、环氧树脂和聚亚安酯。导体分散型的例子包括碳(C)微粒，诸如铝(Al)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)和锌(Zn)之类的各种导电金属，以及这些金属的合金。有机导电化合物的例子包括聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯。
当诸如丙烯酸树脂之类的光固化树脂被用作矩阵树脂时，可通过光刻处理将该树脂制成图案，并且可简化该制作过程。另外，可通过激光烧蚀法或其他合适的方法将该树脂制成图案。在任何情况下，多个导电元件(即，互连构件)都由导电树脂材料制成，并以对应于像素间距的间距进行设置。在该情况下，将这些导电元件设置得至少使一个导电元件与每个连接器电极电接触。导电元件的厚度至少等于将所制的向后反射式电极的表面图案的间距乘以再除以3所得到的值，即向后反射式电极表面图案的最大深度。通过使用诸如分配器之类的涂抹器，而不是进行光刻处理也可在预定的位置上形成导电元件。
如果通过光刻处理形成导电元件，则执行稍后将作解释的冲压处理步骤，通过利用导电元件的热固化或热塑料性能，将导电元件的表面制成向后反射形状的图案。另一方面，如果导电元件由其它方法形成，则通过利用导电元件的热固化性能和/或光固化性能，可将导电元件的表面制成图案。
接着，用绝缘树脂填充这些以该方式形成以确定预定图案的导电元件之间的间隙。在该处理步骤中，导电树脂和绝缘树脂不一定是相同的类型。然而，为了比如使在随后处理步骤中由热滞后引起的应力减少到最小，并增加用化学试剂处理的流阻，导电和绝缘的树脂应较佳地为相同的类型。
如果通过使夹层薄膜表面经受冲压处理步骤来形成向后反射的表面形状，则可利用夹层薄膜的光固化性能和/或热固化性能来固定其形状。这样，夹层薄膜的树脂当被固化时会收缩。在该情况下，如果导电元件树脂的性能明显不同于中间介质层树脂的性能，那么在导电元件和中间介质层之间边界处的表面形状会发生变形，从而就不能获得所希望的向后反射性能。同样，如果固化的导电元件收缩的程度大于固化的中间介质层收缩的程度，那么导电元件表面将下沉到中间介质层表面以下，并且在其上形成的电极可能不会有稳定性良好的电气连接。因为该原因，导电元件的材料在固化时，它的收缩应较佳地小于中间介质层材料的收缩。
同时，当冲压的表面形状通过利用树脂的热塑料或热固化性能被固定时，特别地，应仔细地决定冷却条件。即使当这对树脂材料层具有相似的热膨胀系数时，如果材料冷却得太快，由于材料的收缩，表面形状仍旧会变形，甚至裂开。一般来讲，这是因为树脂具有相对较大的热膨胀系数。因为该原因，当续继由掩膜进行处理时，较佳地应让树脂尽可能地冷却较长的时间。同样，所使用的导电树脂材料和绝缘树脂材料的热膨胀系数之间的差值较佳地不应太大(即，两种膨胀系数中的一种较佳地最多为另一种膨胀系数的10倍)。当使用热膨胀系数互相不同的两种树脂材料时，导电树脂材料的热膨胀系数较佳地应小于绝缘树脂材料的热膨胀系数。这是因为，如果导电元件的表面低于中间介质层的表面，那么如上所述，其上形成的电极可能不会有稳定性良好的电气连接。导电元件应较佳地由比如将碳微粒分散在丙烯酸树脂中获得的导电树脂制成，且较佳地具有大约2×10-5cm/cm·℃的热膨胀系数。另一方面，中间介质层应较佳地由热膨胀系数约为5×10-5cm/cm·℃的丙烯酸绝缘树脂制成。
在将向后反射层的内涂层薄膜转移到已在其上形成TFT的衬底上之后，该组件要经历清洗、干燥、烘干和涂覆的公知处理过程。以该方式完成了带有向后反射式电极的TFT液晶显示器。因此，向后反射层的内涂层薄膜应当足够抵抗这些处理。更特别地，向后反射层的内涂层薄膜应当具有低水胀度(或吸水率)，并且即使在受热的情况下，在真空处理期间或在任何不同的溶剂中都不应当明显地变形。当然需要以这样的方式控制处理的环境，以达到所希望的吸水率。特别地，内涂层薄膜较佳的吸水率约为0.5mass％或更小，更佳地应为0.2mass％或更小。内涂层薄膜最高允许温度(即，在该温度或在该温度以下内涂层薄膜可维持原来形状)较佳地应至少大约为150℃，更佳地为大约为200℃或更高些。向后反射层的内涂层薄膜应经受的真空处理过程可以是比如在真空中喷射液晶材料的处理步骤。内涂层薄膜应当在10-3托(Torr)的真空中保持原来的形状。同样，内涂层薄膜较佳地应对诸如甲醇、乙醇或异丙醇之类的酒精具有足够的抵抗力。
在下文中，将参考图9A到9C描述形成向后反射层的内涂层薄膜的另一种方法。
首先，如图9A所示，在基底薄膜901上依次堆叠缓冲层902和脱模层903。接着，在其上沉积绝缘层909，从而使其所具有的开口911用导电元件910填充。
随后，如图9B所示，通过喷射(inkjet)处理用导电树脂材料填充绝缘层909的开口911。以该方式，可获得包括同一层中的绝缘层909和导电元件910的向后反射层的内涂层薄膜。然后，如图9C所示，在其上进一步形成另一脱模层905、另一缓冲层906和保护层907，以获得包括向后反射层的可转移内涂层薄膜的多层结构908。此后，以该方式获得的多层结构908也将如已经描述地经过相同的处理步骤。
这种方法不仅适合于形成可转移的薄膜，而且也适合于在有效矩阵衬底上直接形成内涂层薄膜。作为另一个替换例，在将已用导电材料填充开口911的绝缘层909已被转移到有效矩阵衬底上之后，那些开口911还可以用导电材料填充。
在下文中，将参考图10A到10D来描述形成向后反射层的内涂层薄膜的另一种方法。
首先，如图10A所示，在基底薄膜1001上按下列次序堆叠缓冲层1002和脱模层1003。接着，在其上沉积绝缘层1009，以使其具有的开口1011用导电元件1010填充。
随后，未用导电材料填充绝缘层1009的开口1011，在绝缘层1009上依次堆叠另一脱模层1005、另一缓冲层1006以及保护层1007，从而获得包括可转移绝缘层1009的多层结构1008。
接着，如图10B所示将绝缘层1009转移到有效矩阵衬底1012上。
此后，将已转移有绝缘层1009的有效矩阵衬底1012浸入含有导电树脂的电解聚合溶液中，并随后从源极总线1014通过晶体管1015和漏极1016向连接器电极1017施加一个电压。随后，通过电解聚合反应将导电树脂沉积在暴露于绝缘层1009的开口1011内的连接器电极1017上。结果，如图10C所示形成导电元件1010。以该方式，也能获得含有互连构件和中间介质层的夹层薄膜。在该较佳实施例中，通过电解聚合处理形成导电元件1010。另外，也可通过利用电场沉积导电材料的任何其它方法(即，电镀处理或电沉积处理)来形成导电元件1010。
根据这种利用电场沉积导电材料的方法，可以首先将导电材料沉积在漏极1016或连接器电极1017的表面上。由此，能够如所希望地在导电材料和漏极1016或连接器电极1017之间实行电气连续性。利用电场的沉积处理在有效矩阵衬底上形成接触元件的过程中特别有效。
次后，通过使用模型1018的冲压处理，将夹层薄膜的表面制成预定形状的图案，从而获得向后反射层的内涂层薄膜。
以上描述的较佳实施例涉及形成向后反射式像素电极的方法。然而，比如只通过改变要确定的预定表面形状，就可以轻易地形成散反射式像素电极。同样，本发明的方法不仅可以形成反射电极，也可以形成透明电极。此外，在夹层薄膜上形成的电极不一定是像素电极，也可以是其它类型的电极，这些电极可用于向诸如液晶层之类的显示介质层施加电压，并可电气连接于夹层薄膜下的电路元件。
以上描述的本发明各种较佳实施例改进了显示器的显示质量，在该显示器中，电极和电路元件通过在中间介质层中形成的互连构件被电气连接在一起。其中，通过本发明，大大地改进了向后反射式显示器和散反射式显示器的显示质量。本发明的较佳实施例还提供了能有效制造这种显示器的方法。
虽然已参考较佳实施例对本发明进行了描述，但对于那些技术熟练人员来说，很明显，可以按各种方式对所披露的本发明作修改，并可以设想与以上特别描述的实施例不同的许多实施例。因此，所附的权利要求旨在覆盖本发明所有落在发明精神和范围内的修改。