液晶显示设备 【技术领域】
本发明涉及液晶显示设备，其中外部入射光朝向观察人反射从而使用外部入射光作为光源，并且具体涉及具有增强清晰度的液晶显示设备。
背景技术
液晶显示设备根据光源分成光传送型液晶显示设备、光反射型液晶显示设备以及结合型液晶显示设备。
光传送型液晶显示设备设计为包括背光源和通过从背光源发射的背光来显示图像。
光反射型液晶显示设备设计为包括光反射膜，其中外部入射光朝向观察人反射。因此，不同于光传送型液晶显示设备，光反射型液晶显示设备不必有背光源。
结合型液晶显示设备设计为具有第一区域与第二区域，在第一区域中图像通过从背光源发射的背光显示，并且在第二区域中图像通过朝向观察人反射外部入射光来显示。
液晶显示设备，特别是用于移动通信终端或蜂窝电话的液晶显示设备，能够仅消耗从电池提供的限定数量的功率。因此，液晶显示设备中实现的目的之一是液晶显示设备中功率消耗的减少。
为了增加传统液晶显示设备的液晶面板中背光用于其中的效率，在光引导板或光散射片中进行了改善。可选地，传统液晶显示设备设计为包括布线层，其在显示区域中具有减少的宽度，用于增强孔径比率。
然而，由于移动通信终端或蜂窝电话处理的数据量显著增加，因此液晶显示面板需要以高精确度显示图像，结果导致许多功率消耗。
现在改善组成液晶显示设备的相应的部件十分困难。因此，已提出：光反射型液晶显示设备，其中通过液晶显示面板进入该设备的光用作光源，结果不需背光源；以及结合型液晶显示设备，其中在黑暗中发射背光，并且在明亮中使用通过液晶显示面板进入该设备的光作为光源。
如上所述的光反射与结合型液晶显示设备设计为具有光反射板，用于朝向观察人反射附近的光，取代传统的光引导板。
图1是传统的结合型液晶显示设备的部分剖示图。
示出的液晶显示设备包括薄膜晶体管制造在其中的第一基底、分开并面对第一基底地第二基底(没有示出)以及夹在第一基底与第二基底之间的液晶显示层(没有示出)。朝向观察人反射外部入射光以显示图像。图1是液晶显示设备中第一基底900的剖示图。
如图1所示，第一基底900包括：玻璃基底901；在玻璃基底901上形成的栅极902；在玻璃基底901上形成并覆盖栅极902于此的栅绝缘膜903；在栅极902上面的栅绝缘膜903上形成的半导体层904；信号电极905，覆盖栅绝缘膜903与半导体层904的部分，并且作为源极与漏极；电绝缘无机膜906，在光反射区域900A与光传送区域900B中的栅绝缘膜903与信号电极905的部分上形成；在光反射区域900A中的电绝缘无机膜906上形成的多个凸起907；电绝缘有机膜908，在电绝缘无机膜906上形成以覆盖光反射区域900A中的凸起907；在光反射区域900A中的电绝缘有机膜908上形成的光反射膜909；以及在光传送区域900B中的电绝缘无机膜906上形成的像素电极910。
在光反射膜909延伸的光反射区域900A中，进入液晶显示设备的环境光通过光反射膜909反射到观察人。这样反射的光形成图像到观察人。
在光反射膜909没有形成的光传送区域900B中，从位于玻璃基底901下面的背光源(没有示出)发射的光通过第一基底900、液晶层与第二基底并且到达观察人以显示图像给他/她。
上述的结合型液晶显示设备伴随一问题，即出现称为“视差”(“parallax”)的现象，其中当观察人倾斜地看液晶面板的表面时，液晶图像与显示的图像没有相互重叠，导致清晰度显著的恶化。
由于在具有将入射光朝向观察人反射的功能中，光反射型液晶显示设备相当于结合型液晶显示设备，因此结合型液晶显示设备也伴随上述问题。
因此，近来的光反射膜909通常包括铝(Al)膜。
然而，对于包括铝(Al)膜的光反射膜909，不可避免的伴随下列问题：在潮湿的环境中，光反射膜909被腐蚀，并且由于光反射膜909与ITO膜之间的氧化还原作用，因此去除了组成透明电极的铟锡氧化物(ITO)膜。该问题显著地破坏了制造产量与制造薄膜晶体管的过程的可靠性。
为了解决该问题，已提出了由银(Ag)膜组成的光反射膜。然而，银膜相对于制造成本是不实际的。
这样，日本专利申请公开No.2000-162625已提出了光反射型液晶显示设备，其具有TFT上的CF(薄膜晶体管上的彩色滤色片)结构，其中铝膜有覆盖彩色滤色层。
然而，在提出的液晶显示设备中，由铝组成的光反射膜与由ITO组成的像素电极相互接触，并且因此，上述问题无法解决。
日本专利申请公开No.2001-209043已提出了光反射型液晶显示设备，其包括：上面的透明基底，其上没有制造薄膜有源设备，但形成了透明的电极图案；下面的基底，其上没有制造薄膜有源设备，但形成了透明的电极图案；以及夹在上面的基底与下面的基底之间的液晶层。在下面的基底上，形成了波状层、光反射层、保护层、平面化(planarizing)层与透明电极。
日本专利申请公开No.2001-249358已提出了一种液晶显示设备，其中通过像素电极驱动夹在两层基底之间的液晶。液晶显示设备包括有源设备阵列基底，其具有第一膜、第二膜与像素电极，第一膜覆盖有源设备的沟道区域于此并结合位于其上的电绝缘膜以限定第一波状区域与第一接触孔，第二膜分别具有位于第一波状区域与第一接触孔的第二波状区域与第二接触孔，像素电极在第二波状区域上形成并且通过第二接触孔电连接到有源设备的电极。
【发明内容】
鉴于传统液晶显示设备中的上述问题，本发明的一个目的是提供光反射型或结合型液晶显示设备，其能够防止由铝组成的光反射膜与由ITO组成的像素电极相互接触，并且因此，增强制造产量、可靠性与清晰度。
在本发明的一个方面中，提供了一种液晶显示设备中的第一基底，所述液晶显示设备包括薄膜晶体管制造在其中的第一基底、分开并面对第一基底的第二基底以及夹在第一基底与第二基底之间的液晶显示层，其中朝向观察人反射外部入射光以显示图像，所述第一基底包括：(a)电绝缘基底；(b)多个凸起，其在所述电绝缘基底上形成，用于散射反射的光；(c)覆盖所述凸起的第一电绝缘膜；(d)在所述第一电绝缘膜上形成的光反射膜；(e)在所述光反射膜上形成的第二电绝缘膜透光膜；以及(f)在所述第二电绝缘透明膜上形成的像素电极。
在本发明的另一个方面中，提供了一种液晶显示设备，包括薄膜晶体管制造在其中的第一基底、分开并面对第一基底的第二基底以及夹在第一基底与第二基底之间的液晶显示层，其中朝向观察人反射外部入射光以显示图像，所述第一基底包括：(a)电绝缘基底；(b)多个凸起，其在所述电绝缘基底上形成，用于散射反射的光；(c)覆盖所述凸起的第一电绝缘膜；(d)在所述第一电绝缘膜上形成的光反射膜；(e)在所述光反射膜上形成的第二电绝缘膜透光膜；以及(f)在所述第二电绝缘透明膜上形成的像素电极。
通过上述本发明得到的优点将描述如下。
根据本发明，在像素区域的光反射膜部分或全部形成的光反射或结合型液晶显示设备中，在光反射膜已形成以覆盖栅极线路与信号线路以后，作为中间层绝缘膜的彩色层或第二电绝缘膜在包括栅极线路与信号线路的薄膜晶体管上部分地形成，或者在显示区域上全部形成，并且然后，像素电极在像素区域中全部形成，覆盖栅极线路与信号线路。
作为中间层绝缘膜的第二电绝缘膜彻底覆盖由铝组成的光反射膜，从而保护光反射膜不受随后的化学步骤与出现在随后的步骤中的电化学反应的影响。因此，防止铟锡氧化物(ITO)膜由于当组成像素电极的铟锡氧化物显影时出现氧化还原作用而被去除是可能的。
此外，由于组成光反射膜的铝没有接触湿气，因此防止光反射膜被腐蚀是可能的。
而且，对于液晶显示设备，不必有称为阻挡金属的金属膜，其中所述金属膜在传统液晶显示设备中用于防止铝膜的腐蚀。
【附图说明】
图1是传统的结合型液晶显示设备中有源矩阵基底的剖示图。
图2是符合本发明第一实施例的结合型液晶显示设备的透视图。
图3是沿着图2中的线III-III的剖视图。
图4是图2示出的结合型液晶显示设备中有源矩阵基底的剖视图。
图5是图4中示出的有源矩阵基底的变形的剖视图。
图6是符合本发明第二实施例的结合型液晶显示设备中有源矩阵基底的剖示图。
图7是符合本发明第三实施例的结合型液晶显示设备中有源矩阵基底的剖示图。
图8是图7中示出的有源矩阵基底的变形的剖视图。
图9A是符合第一实施例的结合型液晶显示设备中位于栅极线路上面的结构的剖视图。
图9B是符合第一实施例的结合型液晶显示设备中位于信号线路上面的结构的剖视图。
图10A是符合第二实施例的结合型液晶显示设备中位于栅极线路上面的结构的剖视图。
图10B是符合第二实施例的结合型液晶显示设备中位于信号线路上面的结构的剖视图。
【具体实施方式】
[第一实施例]
图2是符合本发明第一实施例的结合型液晶显示设备100的透视图，并且图3是沿着图2中的线III-III的剖视图。
如图3所示，液晶显示设备100包括薄膜晶体管制造在其上的有源矩阵基底200、分开并面对有源矩阵基底200的相对的基底110以及夹在有源矩阵基底200与相对的基底110之间的液晶层300。
相对的基底110包括：透明基底111；在透明基底111上形成的阻滞挡板112；在阻滞挡板112上形成的偏光板113；黑色矩阵层114，其在透明基底111上形成，从而面对液晶层300；彩色层115，其在透明基底111上形成，从而没有覆盖黑色矩阵层114；以及形成覆盖黑色矩阵层114与彩色层115的外涂层116。
图4是有源矩阵基底200的放大剖视图。
如图4所示，有源矩阵基底200包括：玻璃基底201；在玻璃基底201上形成的栅极202；在玻璃基底201上形成并覆盖栅极202于此的栅绝缘膜203；在栅极202上面的栅绝缘膜203上形成的半导体层204；信号电极205，覆盖栅绝缘膜203与半导体层204的部分，并且作为源极与漏极；第一电绝缘无机膜206，在光反射区域200A与光传送区域200B中的栅绝缘膜203与信号电极205的部分上形成；在光反射区域200A中的第一电绝缘无机膜206上形成的多个凸起207；第一电绝缘有机膜208，在电绝缘无机膜206上形成以覆盖光反射区域200A中的凸起207；在光反射区域200A中的第一电绝缘有机膜208上形成的光反射膜209；第二电绝缘有机膜210，作为透光膜覆盖光反射膜209与在信号电极205上形成的第一电绝缘无机膜206；以及像素电极211，其由铟锡氧化物(ITO)组成，并且该像素电极211覆盖第二电绝缘有机膜210的表面，所述第二电绝缘有机膜210的表面包括贯穿第二电绝缘有机膜210形成的接触孔212的内表面。
栅极202通过图2中示出的栅极线路102在多个薄膜晶体管上面延伸。类似地，信号电极205通过图3中示出的栅极线路103在多个薄膜晶体管上面延伸。
光反射膜209由提供较高的光反射的铝组成，并且第一电绝缘无机膜206由硅氮化物SiNx组成。
第二电绝缘有机膜210为透明的膜，并且在其表面平面化。例如，第二电绝缘有机膜210由感光丙烯酸树脂组成。
有源矩阵基底200还包括：在液晶层300的相对一侧的玻璃基底201上形成的阻滞挡板(没有示出)；在阻滞挡板上形成的偏光板(没有示出)；以及在偏光板下面排列的背光源。
如图3与图4所示，有源矩阵基底200具有：光反射区域200A，其中外部入射光被反射到观察人；以及光传送区域200B，其中从背光源发射的光经过有源矩阵基底200、液晶层300和相对的基底110。
在光传送区域200B中，在玻璃基底201上仅形成了像素电极211，其由透明的材料，特别是铟锡氧化物(ITO)，组成。因此，从背光源发射的光130(见图3)经过透明的像素电极211、液晶层300以及在光传送区域200B中的相对的基底110，并且到达观察人。这样，在液晶面板上显示特定的图像。
在光反射区域200A中，具有波状表面的光反射膜209在玻璃基底201上面形成。
因此，外部入射光140(见图3)在光反射膜209处反射，经过透明的像素电极211、液晶层300与相对的基底110，并到达观察人，类似于光130。这样，在液晶面板上显示特定的图像。
阻滞挡板(没有示出)将1/4波长的相差提供到光130与140。经过偏光板(没有示出)，在光130与140中，环形的偏振光转变成线形的偏振光，并且反之亦然。
用于有效地反射入射光而形成的凸起207包括有机膜。第一电绝缘有机膜208形成为中间绝缘膜，用于将多个凸起207彼此分开。
图9A是位于栅极线路上面的结构的剖视图，并且图9B是位于信号线路上面的结构的剖视图。如图9A与图9B所示，第一电绝缘有机膜208在栅极线路与信号线路上面以及部分在像素中形成。
光反射膜209在第一电绝缘有机膜208上摹制，从而在栅极线路与信号线路上分离。
符合第一实施例的结合型液晶显示设备不必有称为阻挡金属的金属膜，比如铬(Cr)膜或钼(Mo)膜，所述金属膜在传统液晶显示设备中用于防止铝膜的腐蚀。
例如，第二电绝缘有机膜210通过影印法在栅极线路与信号线路上面以及部分地在像素中形成。
像素电极211在第二电绝缘有机膜210上摹制，从而经过接触孔212在栅极线路与信号线路上分离。
在第一实施例中，光反射区域200A高于光传送区域200B形成。可选地，光反射区域200A可与光传送区域200B相等的高度形成。
根据结合型液晶显示设备100，光反射膜209彻底覆盖第二电绝缘有机膜210，确保防止了组成像素电极211的ITO由于当ITO显影时出现氧化还原作用而被去除。
此外，由于组成光反射膜209的铝没有接触湿气，因此防止光反射膜209被腐蚀是可能的。
如果用作第二电绝缘有机膜210的膜为透明的膜，则它通常不必为有机膜。如图5所示，结合型液晶显示设备100可包括第二电绝缘无机膜310，取代第二电绝缘有机膜210。
[第二实施例]
在符合上述第一实施例的结合型液晶显示设备100中，相对的基底110包括彩色滤色层115。本发明可应用于结合型液晶显示设备，其中有源矩阵基底200具有TFT结构上的CF，作为第二实施例如下所述。
图6是符合第二实施例的结合型液晶显示设备中有源矩阵基底400的剖示图。
有源矩阵基底400包括：玻璃基底401；在玻璃基底401上形成的栅极402；在玻璃基底401上形成并覆盖栅极402的栅绝缘膜403；在栅极402上面的栅绝缘膜403上形成的半导体层404；信号电极405，覆盖栅绝缘膜403与半导体层404的部分，并且作为源极与漏极；第一电绝缘无机膜406，在光反射区域400A与光传送区域400B中的栅绝缘膜403与信号电极405的部分上形成；在光反射区域400A中的第一电绝缘无机膜406上形成的多个凸起407；第一电绝缘有机膜408，在电绝缘无机膜406上形成以覆盖光反射区域400A中的凸起407；在光反射区域400A中的第一电绝缘有机膜408上形成的光反射膜409；彩色层413与414，形成为彩色滤色层，并覆盖光反射膜409与第一电绝缘无机膜406；在半导体层404上面的彩色层413与414上形成的黑色矩阵层415；第二电绝缘有机膜410，其覆盖黑色矩阵层415、彩色层413与414和贯穿彩色层414的接触孔412的内表面；以及像素电极411，其由铟锡氧化物(ITO)组成，并且该像素电极211覆盖第二电绝缘有机膜410的表面。
栅极402通过图2中示出的栅极线路102在多个薄膜晶体管上面延伸。类似地，信号电极405通过图3中示出的栅极线路103在多个薄膜晶体管上面延伸。
彩色层413用作发射红色光，并且彩色层414用作发射绿色光。
光反射膜409由提供较高的光反射的铝组成，并且第一电绝缘无机膜406由硅氮化物SiNx组成。
第二电绝缘有机膜410为透明的膜，并且在其表面平面化。例如，第二电绝缘有机膜410由感光丙烯酸树脂组成。
有源矩阵基底400还包括：在液晶层300的相对一侧的玻璃基底401上形成的阻滞挡板(没有示出)；在阻滞挡板上形成的偏光板(没有示出)；以及在偏光板下面排列的背光源。
如图6所示，有源矩阵基底400具有：光反射区域400A，其中外部入射光被反射到观察人；以及光传送区域400B，其中从背光源发射的光经过有源矩阵基底400、液晶层300和相对的基底110。
在光传送区域400B中，在玻璃基底401上仅形成了像素电极411，其由透明的材料，特别是铟锡氧化物(ITO)，组成。因此，从 背光源发射的光130(见图3)经过透明的像素电极411、液晶层300以及在光传送区域400B中的相对的基底110，并且到达观察人。这样，在液晶面板上显示特定的图像。
在光反射区域400A中，具有波状表面的光反射膜409在玻璃基底401上面形成。
因此，外部入射光140(见图3)在光反射膜409处反射，经过透明的像素电极411、液晶层300与相对的基底110，并到达观察人，类似于光130。这样，在液晶面板上显示特定的图像。
阻滞挡板(没有示出)将1/4波长的相差提供到光130与140。经过偏光板(没有示出)，在光130与140中，环形的偏振光转变成线形的偏振光，并且反之亦然。
用于有效地反射入射光而形成的凸起407包括有机膜。第一电绝缘有机膜408形成为中间绝缘膜用于将多个凸起407彼此分开。
图10A是位于栅极线路上面的结构的剖视图，并且图10B是位于信号线路上面的结构的剖视图。如图10A与图10B所示，第一电绝缘有机膜408在栅极线路与信号线路上面以及部分在像素中形成。
光反射膜409在第一电绝缘有机膜408上摹制，从而在栅极线路与信号线路上分离。
符合第二实施例的结合型液晶显示设备不必有称为阻挡金属的金属膜，比如铬(Cr)膜或钼(Mo)膜，所述金属膜在传统液晶显示设备中用于防止铝膜的腐蚀。
例如，第二电绝缘有机膜410通过影印法在栅极线路与信号线路上面以及部分地在像素中形成。
像素电极411在第二电绝缘有机膜410上摹制，从而经过接触孔412在栅极线路与信号线路上分离。
根据结合型液晶显示设备400，光反射膜409彻底覆盖彩色层413与414或第二电绝缘有机透明膜410，确保防止了组成像素电极411的ITO由于当ITO显影时出现氧化还原作用而被去除。
此外，由于组成光反射膜409的铝没有接触湿气，因此防止光反射膜409被腐蚀是可能的。
由于有源矩阵基底400设计为包括作为彩色滤色片的彩色层413与414，因此在相对的基底110上仅形成透明的公共电极(没有示出)。因此，组成透明基底111的材料不限于玻璃。例如，透明基底111可由塑料组成，比如聚碳酸酯(polycarbonate)或聚醚砜(polyethersulfone)。结果，结合型液晶显示设备400可比传统的结合型液晶显示设备制造得更薄与更轻，因为传统的结合型液晶显示设备包括玻璃基底，所以将传统的结合型液晶显示设备制造得更薄与更轻是困难的。
如果用作第二电绝缘有机膜410的膜为透明的膜，则它通常不必为有机膜。结合型液晶显示设备400可包括电绝缘无机透明膜，取代第二电绝缘有机膜410。
结合型液晶显示设备400通常不必包括第二电绝缘有机膜410。结合型液晶显示设备400可省略第二电绝缘有机膜410，在这种情况下，像素电极411在彩色层413与414上直接形成。
[第三实施例]
在上述第一与第二实施例中，本发明应用于结合型液晶显示设备。在第三实施例中，本发明应用于光反射型液晶显示设备。
图7是符合本发明第三实施例的结合型液晶显示设备中有源矩阵基底500的剖示图。
如图7所示，有源矩阵基底500包括：玻璃基底501；在玻璃基底501上形成的栅极502；在玻璃基底501上形成并覆盖栅极502的栅绝缘膜503；在栅极502上面的栅绝缘膜503上形成的半导体层504；信号电极505，覆盖栅绝缘膜503与半导体层504的部分，并且作为源极与漏极；第一电绝缘无机膜506，在栅绝缘膜503与信号电极505的部分上形成；在第一电绝缘无机膜506上形成的多个凸起507；第一电绝缘有机膜508，在电绝缘无机膜506上形成以覆盖多个凸起507；在第一电绝缘有机膜508上形成的光反射膜509；第二电绝缘有机膜510，其覆盖光反射膜509与在信号电极505上形成的第一电绝缘无机膜506；以及像素电极511，其由铟锡氧化物(ITO)组成，并且该像素电极511覆盖第二电绝缘有机膜510的表面，所述第二电绝缘有机膜510的表面包括贯穿第二电绝缘有机膜510形成的接触孔512的内表面。
栅极502通过图2中示出的栅极线路102在多个薄膜晶体管上面延伸。类似地，信号电极505通过图3中示出的栅极线路103在多个薄膜晶体管上面延伸。
光反射膜509由提供较高的光反射的铝组成，并且第一电绝缘无机膜506由硅氮化物SiNx组成。
第二电绝缘有机膜510为透明的膜，并且在其表面平面化。例如，第二电绝缘有机膜510由感光丙烯酸树脂组成。
有源矩阵基底500还包括：在液晶层300的相对一侧的玻璃基底501上形成的阻滞挡板(没有示出)；在阻滞挡板上形成的偏光板(没有示出)；以及在偏光板下面排列的背光源。
不同于符合第一与第二实施例的结合型液晶显示设备200与400，符合第三实施例的光反射型液晶显示设备500不包括光经过其中的光传送区域，但仅包括其中光被反射到观察人的光反射区域。
因此，外部入射光140(见图3)在具有波状表面的光反射膜509处反射，经过透明的像素电极511、液晶层300与相对的基底110，并到达观察人。这样，在液晶面板上显示特定的图像。
阻滞挡板(没有示出)将1/4波长的相差提供到光130与140。经过偏光板(没有示出)，在光130与140中，环形的偏振光转变成线形的偏振光，并且反之亦然。
用于有效地反射入射光而形成的凸起507包括有机膜。第一电绝缘有机膜508形成为中间绝缘膜，用于将多个凸起507彼此分开。
如图9A与图9B所示，第一电绝缘有机膜508在栅极线路与信号线路上面以及部分在像素中形成。
光反射膜509在第一电绝缘有机膜508上摹制，从而在栅极线路与信号线路上分离。
光反射型液晶显示设备500不必有称为阻挡金属的金属膜，比如铬(Cr)膜或钼(Mo)膜，所述金属膜在传统液晶显示设备中用于防止铝膜的腐蚀。
例如，第二电绝缘有机膜510通过影印法在栅极线路与信号线路上面以及部分地在像素中形成。
像素电极511在第二电绝缘有机膜510上摹制，从而经过接触孔512在栅极线路与信号线路上分离。
根据结合型液晶显示设备500，光反射膜509彻底覆盖第二电绝缘有机膜510，确保防止了组成像素电极511的ITO由于当ITO显影时出现氧化还原作用而被去除。
此外，由于组成光反射膜509的铝没有接触湿气，因此防止光反射膜509被腐蚀是可能的。
如果用作第二电绝缘有机膜510的膜为透明的膜，则它通常不必为有机膜。如图8所示，结合型液晶显示设备500可包括第二电绝缘无机透明膜610，取代第二电绝缘有机膜510。
根据第三实施例的结合型液晶显示设备可设计为具有“TFT上的CF”(“CF on TFT”)结构，其中作为彩色滤色片的彩色层在有源矩阵基底500上形成，类似于第二实施例。