專利名稱：半穿反邊緣場切換型液晶顯示器及制造方法
半穿反邊緣場切換型液晶顯示器及制造方法
技術領域：
本發明涉及半穿反(transflective)邊緣場切換(Fringe Field Switch，以下簡 稱FFS)型液晶顯示器(Liquid Crystal Display,以下簡稱LCD)及其制造方法，更特別的， 通過現有制程制造出半穿反的FFS型液晶顯示器，減少了制程時間，從而降低了制造成本。
背景技術：
現有技術中，IXD大致可分成利用背光的穿透型IXD和利用自然光的反射型IXD。 穿透型IXD使用背光作為光源，所以即使在黑暗環境下也能夠明亮地顯示圖像，但是背光 導致功耗較高和室外清晰度較差。另一方面，反射型LCD利用其周圍的自然光，而不是背 光，所以這種IXD消耗較少的功率，并且可在室外場所中使用，但是當周圍環境暗時，這種 LCD就無法使用。換言之，普通穿透型LCD在室內場所具有優良的亮度、色彩再現性、對比度(CR) 等，但在室外場所，由于太陽光或反射的太陽光，導致幾乎不可能從這種IXD上看到信息。 由于自身不能發光的穿透型LCD的清晰度依賴于背光的亮度和LCD板的穿透率，又由于在 室外時太陽光強度很大時，這種穿透型LCD的室外清晰度下降。為了解決此問題，可以提高 背光的亮度，但這樣需要過多的功耗。因此，提出了半穿透型LCD，以克服穿透型LCD和反射 型IXD 二者的缺點。半穿透型IXD兼容反射型IXD和穿透型IXD，因此它能夠消耗相對少的 功率，并且可在黑暗環境中使用。通常，半穿透型IXD被設計成具有單一單元間隙(Single cell gap)結構或者雙 重單元間隙(dual cell gap)結構，在單一單元間隙結構中，穿透區域的單元間隙等于反射 區域的單元間隙，在雙重單元間隙結構中，穿透區域的單元間隙是反射區域的單元間隙的 兩倍。然而，當使用相同的液晶模式以單一單元間隙結構制造半穿透型LCD時，反射區域的 相位延遲是穿透區域的相位延遲的兩倍，使得反射模式與穿透模式的不匹配，從而導致不 協調的灰度級，并且導致電光特性發生劣化。因此，正著手制造具有雙重單元間隙結構的半穿透型LCD，其中，穿透區域被設計 成其單元間隙是反射區域的單元間隙的兩倍。這樣，反射模式的V-R曲線可以與穿透模式 的V-T曲線相匹配。然而，如圖1所示，當把半穿透型應用于FFS模式IXD時，必須進行樹脂加工 (resin process)以形成用于反射區和穿透區的凹凸部分，如美國專利公告號US7414685， 其中說明書中所提及之樹脂10加工是很困難的，這是因為在其制造加工時無法完全避免 基本污染，而且這種樹脂加工也很昂貴。在上述背景下，需要進行研究，以便能夠利用半穿透型IXD的一些特性，諸如室外 清晰度等，同時保持普通穿透式FFS模式IXD的制造工序。
發明內容基于上述問題，本發明的一個目的是提供一種邊緣場切換(FFS)型液晶顯示器(LCD)及其制造方法，其中，在不改變普通透射型FFS模式LCD的工序的情況下，形成雙重單 元間隙(dual cell gap)結構和半穿反的結構，利用FFS模式LCD的基本特性，提高了室外 清晰度。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種邊緣場切換型液晶顯示 器，其包括一第一基板；一第二基板，該基板包含一反射區域，該反射區域包含有一第一 金屬層，一絕緣層，覆蓋在第一金屬層之上，一半導體層，覆蓋在絕緣層之上，一參雜半導體 層，覆蓋在半導體層之上，一第二金屬層，覆蓋在參雜半導體層之上，一鈍化層，覆蓋第二金 屬層之上；一反射區域，該反射區域包含一絕緣層；一畫素電極層，覆蓋在該絕緣層之上。 其中該穿透區域和該第一基板的間距是該反射區域和該第一基板的間距的兩倍。以及插入 在所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層。為了改善反射區電極因被絕緣層覆蓋而造成電極和液晶相距較遠而驅動能力較 弱的缺陷，本發明提供了另一解決方面，提供了一種邊緣場切換型液晶顯示器，其包括一第 一基板；一第二基板，該基板包含一反射區域，該反射區域包含有一第一金屬層，一絕緣 層，覆蓋在第一金屬層之上，一半導體層，覆蓋在絕緣層之上，一參雜半導體層，覆蓋在半導 體層之上，一第二金屬層，覆蓋在參雜半導體層之上，一鈍化層，覆蓋第二金屬層之上；一反 射區域，該反射區域包含一絕緣層；一畫素電極層，覆蓋在該絕緣層之上。其中該穿透區 域和該第一基板的間距是該反射區域和該第一基板的間距的兩倍。以及插入在所述第一基 板與所述第二基板之間的液晶層。形成梳狀電極并和反射電極間隔分布，并且在反射區還 有通過連接孔和第二金屬層部分相連的反射電極覆蓋電極，此覆蓋電極和畫素電極不相連 接。本發明之另一方面在于提升FFS液晶顯示裝置的視角，同時提供多域的視覺效 果，其包括一第一基板；一第二基板，該基板包含一反射區域，該反射區域包含有一第一 金屬層，一絕緣層，覆蓋在第一金屬層之上，一半導體層，覆蓋在絕緣層之上，一參雜半導體 層，覆蓋在半導體層之上，一第二金屬層，覆蓋在參雜半導體層之上，一鈍化層，覆蓋第二金 屬層之上；一反射區域，該反射區域包含一絕緣層；一畫素電極層，覆蓋在該絕緣層之上。 其中該穿透區域和該第一基板的間距是該反射區域和該第一基板的間距的兩倍。以及插 入在所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層。形成梳狀電極并和反射電極間隔分布， 并且該些電極包含一個彎曲的部分，共通電極線分布在該些電極彎曲的部分，在反射區還 有通過連接孔和第二金屬層部分相連的反射電極覆蓋電極，此覆蓋電極和畫素電極不相連 接。
圖1是前案所示半穿反液晶顯示裝置圖2為本專利第一實施例示意3為圖2沿A-A方向的剖視4為本專利第二實施例示意5為圖4沿A-A方向的剖視6為本專利第三實施例示意7為圖6沿A-A方向的剖視圖具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。請同時參照圖2和圖3所示，其中圖2為本發明FFS半穿反型液晶顯示面板第一 實施例示意圖，圖3為圖2沿A-A方向的剖視圖，在本發明中，其畫素顯示區域內包含有反 射區域R和穿透區域T，如圖3所示，并同時參照圖2，一第一基板100，一第二基板200和 第一基板100相對設置，在第二基板200上沉積有第一金屬層10，其第一金屬層10形成有 掃描線11、共通電極線12、共通電極13、柵極14，其中掃描線11和共通電極線12系沿水平 方向配置，共通電極13系沿垂直方向配置且連接共通電極線12，該柵極14系在薄膜晶體 管(Thin Film Transister，以下簡稱TFT)內，為掃描線11向畫素區域延伸突出部，該TFT 所形成的區域稱為TFT開關區域，。接續上述，先在第一金屬層10上及第二基板200上覆 蓋一絕緣層40，再形成一半導體層50和一參雜半導體層51，其分別覆蓋在TFT開關區域的 柵極14之上，并且該半導體層50和該參雜半導體層51亦設置在共通電極13之上，在共通 電極13之上形成該半導體層50和該參雜半導體層51的同時形成一孔洞并延伸穿透絕緣 層40以露出該共通電極13。緊接著，形成一第二金屬層20，然該第二金屬層20形成有源 極22、汲極23、反射電極25及數據線21，其中該源極22和汲極23分別在TFT開關區域形 成并覆蓋于柵極14之上，反射電極25覆蓋在共通電極13的半導體層50和參雜半導體層 51之上，且該第二金屬層20中的反射電極25透過上述孔洞與共通電極13相連接(圖中 顯示未標號)，而該數據線21在畫素顯示區域外形成并垂直于柵極線11進行分布。再接 著沉積一層鈍化層60覆蓋整個第二基板200，通過顯影蝕刻制程去除穿透區域T的部分形 成電極溝槽61，其中該電極溝槽61為一矩形狀的溝槽，但不限于此，且該電極溝槽61系為 在穿透區暴露出絕緣層40，并該電極溝槽61在之后的電極制程中被填充，以形成條狀的畫 素電極，另外在同一顯影蝕刻制程的中，蝕刻出TFT開關區域的畫素電極連接孔70。最后， 形成一透明電極層30分布于TFT開關區域并通過畫素電極連接孔70連接汲極23，此外，在 穿透區域T電極溝槽61上設置梳狀畫素電極31，通過梳狀畫素電極31和共通電極13之 間形成電場從而驅動液晶旋轉，因為反射區域R的共通電極13被絕緣層40、半導體層50、 參雜半導體層51、反射電極25和鈍化層所覆蓋，因此遠離液晶層，使得驅動力不夠強，為減 小功耗，將反射電極25透過孔洞和共通電極13連接起來，從而使得形成邊緣電場的電極更 靠近液晶層，以達到降低驅動功率的目的。其中所述的第一金屬層10，僅分布在反射區域 R和TFT開關區域；所述的絕緣層40，分布在反射區域R、TFT開關區域及穿透區域T ；所述 的半導體層50，僅分布在反射區域R和TFT開關區域并覆蓋在絕緣層40之上；一參雜半導 體層51，僅分布在反射區域R和TFT開關區域，并覆蓋在半導體層50之上；一第二金屬層 20，僅分布在反射區域R和TFT開關區域，并覆蓋在參雜半導體層51之上；一鈍化層60，覆 蓋在絕緣層40和第二金屬層20之上；一畫素電極層30，覆蓋在鈍化層60之上，形成梳狀 電極31，并且該梳狀電極和反射電極25間隔分布。如此一來，因為在穿透的區域T的膜層 包含有絕緣層40和梳狀電極31，而在反射區域R的膜層包含有共通電極13、絕緣層40、半 導體層50、參雜半導體層51、反射電極25、鈍化層60，因此，反射區域R的膜層和穿透區域 T相比而言，多出的部分為共通電極13、半導體層50、參雜半導體層51、反射電極25和鈍化 層60，而缺少了梳狀電極層31，所以穿透區域T的梳狀的畫素電極31與第二基板200之間的間距就會大于反射區域R的共通電極13與第一基板100之間的間距，其系通過控制各膜 層的厚度，達到穿透區域T的梳狀的畫素電極31與第一基板200之間的間距是反射區域R 反射電極25與第一基板100之間的間距的兩倍，即為圖示的在穿透區域T的間距為2d，而 在反射區域R的間距為d. 為了進一步改善反射區電極因被絕緣層覆蓋而造成電極和液晶相距較遠而驅動 能力較弱的缺陷，本發明提供了另一實施例，請同時參照圖4和圖5所示，其中圖4為本發 明FFS半穿反型液晶顯示面板第二實施例示意圖，圖5為圖4沿A-A方向的剖視圖，在本發 明中，其畫素顯示區域內包含有反射區域R和穿透區域T，如圖5所示，并同時參照圖4，一 第一基板100，一第二基板200和第一基板100相對設置，在第二基板200上沉積有第一金 屬層10，其第一金屬層10形成有掃描線11、共通電極線12、共通電極13、柵極14，其中掃描 線11和共通電極線12系沿水平方向配置，共通電極13系沿垂直方向配置且連接共通電極 線12，該柵極14系在TFT開關區域，為掃描線11向畫素區域延伸突出部。接續上述，先在 第一金屬層10上及第二基板200上覆蓋一絕緣層40，再形成一半導體層50和參雜半導體 層51分別覆蓋在TFT開關區域的柵極14之上，并且該半導體層50和參雜半導體層51亦 設置在共通電極13之上，并形成一孔洞穿透透絕緣層40曝露出共通電極13。緊接著，形成 一第二金屬層20，然該第二金屬層20形成有源極22、汲極23、反射電極25及數據線21，其 中該源極22和汲極23分別在TFT開關區域形成并覆蓋于柵極14之上，反射電極25覆蓋 在共通電極13的半導體層50和參雜半導體層51之上，且該反射電極25透過上述孔洞與 共通電極13相連接(圖中顯示未標號)，且該數據線21在畫素顯示區域外形成并垂直于柵 極線11進行分布。再接著沉積一層鈍化層60覆蓋整個第二基板200，通過顯影蝕刻制程 去除穿透區域T的部分形成電極溝槽61，其中該電極溝槽61為一矩形狀的溝槽，但不限于 此，且該電極溝槽61系為在穿透區暴露出絕緣層，并該電極溝槽61在之后的電極制程中被 填充，以形成條狀的畫素電極；在同一顯影蝕刻制程中，蝕刻出TFT開關區域的畫素電極連 接孔70。同時，在反射電極25之上蝕刻出反射電極連接孔80。最后形成一透明電極層30 分布于TFT開關區域并通過畫素電極連接孔70連接汲極23 ；在穿透區域T電極溝槽中分 布梳狀畫素電極31 ；在反射區域，形成了反射電極覆蓋電極，該電極和畫素電極不相連接， 反射電極覆蓋電極通過連接孔80和反射電極25相連。此外在穿透區域T電極溝槽61上 設置梳狀畫素電極31，通過梳狀畫素電極31和共通電極13之間形成電場從而驅動液晶旋 轉。因為反射區域R的共通電極13被絕緣層40、半導體層50、參雜半導體層51、反射電極 25和鈍化層所覆蓋，因此遠離液晶層，使得驅動力不夠強，為減小功耗，將反射電極25透過 孔洞和共通電極13連接起來，此外，反射電極又通過連接孔80和反射電極覆蓋電極相連， 從而使得形成邊緣電場的電極更靠近液晶層，以達到降低驅動功率的目的。其中所述的第 一金屬層10，僅分布在反射區域R和TFT開關區域；所述的絕緣層40，分布在反射區域R、 TFT開關區域及穿透區域T ；所述的半導體層50，僅分布在反射區域R和TFT開關區域并覆 蓋在絕緣層40之上；一參雜半導體層51，僅分布在反射區域R和TFT開關區域，并覆蓋在 半導體層50之上；一第二金屬層20，僅分布在反射區域R和TFT開關區域，并覆蓋在參雜 半導體層51之上；一鈍化層60，覆蓋在絕緣層40和第二金屬層20之上；一畫素電極層30， 覆蓋在鈍化層60之上，形成梳狀電極31，并且形成的梳狀電極31和共通電極13間隔分布。 如此一來，因為在穿透的區域T的膜層包含有絕緣層40和梳狀電極31，在反射區域R的膜層包含有共通電極13、絕緣層40、半導體層50、參雜半導體層51、反射電極25、鈍化層60， 因此，反射區域R的膜層和穿透區域T相比而言，多出的部分為共通電極13、半導體層50、 參雜半導體層51、反射電極25和鈍化層60，而缺少了梳狀電極層31，所以穿透區域T的梳 狀的畫素電極31與第二基板200之間的間距就會大于反射區域R的共通電極13與第一基 板100之間的間距，其系通過控制各膜層的厚度，達到穿透區域T的梳狀的畫素電極31與 第一基板200之間的間距是反射區域R反射電極25與第一基板100之間的間距的兩倍，即 為圖示的在穿透區域T的間距為2d，而在反射區域R的間距為d. 為了進一步提升FFS液晶顯示裝置的視角，同時提供多域的視覺效果，本發明提 供了第三實施例，請同時參照圖6和圖7所示，其中圖6為本發明FFS半穿反型液晶顯示面 板第三實施例示意圖，圖7為圖6沿A-A方向的剖視圖，在本發明中，其畫素顯示區域內包 含有反射區域R和穿透區域T，如圖7所示，并同時參照圖6，一第一基板100，一第二基板 200和第一基板100相對設置，在第二基板200上沉積有第一金屬層10，其第一金屬層10 形成有掃描線11、共通電極線12、共通電極13、柵極14，其中掃描線11和共通電極線12系 沿水平方向配置，共通電極13系沿和水平方向呈一銳角配置且連接共通電極線12，該柵極 14系在TFT開關區域，為掃描線11向畫素區域延伸突出部。接續上述，先在第一金屬層10 上及第二基板200上覆蓋一絕緣層40，再形成一半導體層50和參雜半導體層51分別覆蓋 在TFT開關區域的柵極14之上，并且該半導體層50和參雜半導體層51亦設置在共通電極 13之上，并形成一孔洞穿透絕緣層40曝露出共通電極13。緊接著，形成一第二金屬層20， 然該第二金屬層20形成有源極22、汲極23、反射電極25及數據線21，其中該源極22和汲 極23分別在TFT開關區域形成并覆蓋于柵極14之上，反射電極25覆蓋在共通電極13的 半導體層50和參雜半導體層51之上，并透過上述的孔洞連接共通電極13，且該數據線21 在畫素顯示區域外形成并垂直于柵極線11進行分布。再接著沉積一層鈍化層60覆蓋整個 第二基板200，通過顯影蝕刻制程去除穿透區域T的部分形成電極溝槽61，其中該電極溝槽 61為一矩形狀的溝槽，但不限于此，且該電極溝槽61系為在穿透區暴露出絕緣層，并該電 極溝槽61在之后的電極制程中被填充，以形成條狀的畫素電極；在顯影蝕刻制程的同時， 蝕刻出TFT開關區域的畫素電極連接孔70。最后形成一透明電極層30分布于TFT開關區 域并通過畫素電極連接孔70連接汲極23，此外在穿透區域T電極溝槽61上設置梳狀畫素 電極31，通過梳狀畫素電極31和共通電極13之間形成電場從而驅動液晶旋轉。因為反射 區域R的共通電極13被絕緣層40、半導體層50、參雜半導體層51、反射電極25和鈍化層 所覆蓋，因此遠離液晶層，使得驅動力不夠強，為減小功耗，將反射電極25透過孔洞和共通 電極13連接起來，從而使得形成邊緣電場的電極更靠近液晶層，以達到降低驅動功率的目 的。其中所述的第一金屬層10，僅分布在反射區域R和TFT開關區域；所述的絕緣層40，分 布在反射區域R、TFT開關區域及穿透區域T ；所述的半導體層50，僅分布在反射區域R和 薄膜晶體管TFT區域并覆蓋在絕緣層40之上；一參雜半導體層51，僅分布在反射區域R和 TFT開關區域，并覆蓋在半導體層50之上；一第二金屬層20，僅分布在反射區域R和TFT開 關區域，并覆蓋在參雜半導體層51之上；一鈍化層60，覆蓋在絕緣層40和第二金屬層20之 上；一畫素電極層30，覆蓋在鈍化層60之上，形成梳狀電極31，并且形成的梳狀電極和共通 電極13間隔分布。如此一來，因為在穿透的區域T的膜層包含有絕緣層40和梳狀電極31， 在反射區域R的膜層包含有共通電極13、絕緣層40、半導體層50、參雜半導體層51、反射電極25、鈍化層60，因此，反射區域R的膜層和穿透區域T相比而言，多出的部分為共通電極 13、半導體層50、參雜半導體層51、反射電極25和鈍化層60，而缺少了梳狀電極層31，所以 穿透區域T的梳狀的畫素電極31與第二基板200之間的間距就會大于反射區域R的共通 電極13與第一基板100之間的間距，其系通過控制各膜層的厚度，達到穿透區域T的梳狀 的畫素電極31與第一基板200之間的間距是反射區域R反射電極25與第一基板100之間 的間距的兩倍，即為圖示的在穿透區域T的間距為2d，而在反射區域R的間距為d.
在上述實施例中，僅對本發明進行了示范性描述，但是本領域技術人員在閱讀本 專利申請后可以在不脫離本發明的精神和范圍的情況下對本發明進行各種修改。
權利要求
1.一種半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，包含一第一基板；一第二基板，其與第一基板相對設置，且該第二基板包含一反射區域，該反射區域為多層薄膜疊加而成，其包含有一第一金屬層，其設置在第二基板上；一絕緣層，該絕緣層為疊加方式覆蓋于第一金屬層之上；一半導體層，該半導體層為疊加方式覆蓋于絕緣層之上；一參雜半導體層，該參雜半導體層為疊加方式覆蓋于半導體層之上；一第二金屬層，該第二金屬層為疊加方式覆蓋于參雜半導體層之上；一鈍化層，該鈍化層為疊加方式覆蓋于二金屬層之上；一穿透區域，其該穿透區域與反射區域交替間隔設置，且該穿透區域包含有一絕緣層，其設置在第二基板上；一畫素電極層，該畫素電極層為疊加方式覆蓋于該絕緣層之上；其中該穿透區域與該 第一基板間的距離是該反射區域與該第一基板間的距離之兩倍。
2.如權利要求1所述的半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，其中所述的第一金屬層包 含有柵極線、柵極、共通電極、共通電極線。
3.如權利要求1所述的半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，其中所述的第二金屬層包 含有數據線、源極、汲極以及反射電極。
4.如權利要求3所述的半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，其中所述的反射電極分布 于反射區域，且覆蓋于參雜半導體層上。
5.如權利要求1所述的半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，所述的鈍化層在每個畫素 區域還包含一個接觸孔和多個連接孔。
6.如權利要求5所述的半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，所述的畫素電極層形成畫 素電極并通過接觸孔和汲極接觸。
7.如權利要求5所述的半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，所述的連接孔分布在反射 電極之上，并曝露出反射電極。
8.如權利要求1所述的半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，所述的鈍化層在每個畫素 區域還包含多個電極溝槽，該些電極溝槽分布于穿透區域，并曝露出絕緣層。
9.如權利要求8所述的半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，所述的電極溝槽內沉積有 畫素電極。
全文摘要
本發明提供了一種半穿反邊緣場切換型液晶顯示裝置，一第一基板；一第二基板，第二基板包含一反射區域和一穿透區，通過現有的光照制程制造，其中該穿透區域和該第一基板的間距是該反射區域和該第一基板的間距的兩倍。
文檔編號G02F1/1333GK102062980SQ201010581149
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者江冠賢, 王明宗, 黎昔耀 申請人:深超光電(深圳)有限公司