CN1317589C - 液晶显示面板、液晶显示装置及液晶显示面板的制造方法 - Google Patents

液晶显示面板、液晶显示装置及液晶显示面板的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种液晶显示面板、液晶显示装置及液晶显示面板的制造方法，在将滤光层(170)的光反射部R上的厚度(薄部170a的厚度)规定为FR、滤光层(170)的光透射部T上的厚度(厚部170b的厚度)规定为FT、液晶层(150)的光反射部(R)上的厚度规定为LR、液晶层(150)的光透射部(T)上的厚度规定为LT、槽(155)的深度的值规定为D时，以满足形成在树脂层(160)上的槽(155)的深度D＝(LT-LR)+(FT-FR)的方式形成。若将LT-LR规定为L，将FT-FR规定为F，则通过满足D＝L+F，能够使外光N和背光(200)的照明光(B)透射液晶面板(100)时的光路长度相同。

Description

液晶显示面板、液晶显示装置及液晶显示面板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种利用外光反射及照明装置的照明光进行显示的半透射反射型液晶显示面板、半透射反射型液晶显示装置以及半透射反射型液晶显示面板的制造方法。
背景技术
在便携式电话、便携式游戏机等便携式电子设备中，由于其电池驱动时间对使用方便性影响较大，由此作为显示部存在能够抑制电力消耗的半透射反射型液晶显示装置。如此的半透射反射型液晶显示装置，通过在表面全部反射从前面入射的外光(自然光)、同时具有透射在液晶显示面板后方配置的背光的开口的半透射反射膜，用外光的反射光和照明装置的照明光都能够明亮映出显示面板。
在如此的半透射反射型液晶显示装置中，如果外光和照明装置的照明光的光路长度不同，作为映出液晶显示面板的光源，在利用外光的时候和利用照明装置的时候，在液晶显示面板的显示颜色或亮度方面出现差别。为消除这种因映出液晶显示面板的光源的种类不同而造成的显示颜色或亮度的差，以往提出了所谓的称之为多间隙的液晶显示面板。(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：特开2002-62525号公报
但是，在上述的以往的半透射反射型的液晶显示装置中，为使外光和照明光的光路长度相同，在基板上形成厚的反射膜，然后，形成滤光层，以覆盖该反射膜，在其制造时，需要增加工序，因此增加制造成本，而且制造本身也不容易。
发明内容
本发明是针对上述问题而提出的，其目的在于提供一种在外光及照明光任意情况下都能够明亮显示、制造容易且生产成本低的半透射反射型液晶显示面板及半透射反射型液晶显示装置。
为达到上述目的，采用本发明，能够提供一种半透射反射型液晶显示面板，其特征在于，具有：上面平坦的绝缘层；叠层在上述绝缘层的上面的树脂层；光透射部，形成在上述树脂层局部并形成有槽，该槽成为使光透射的区域；形成在上述槽下方的透光性电极；光反射部，形成有覆盖上述树脂层中的除上述光透射部以外部分的反射膜；滤光层，隔着液晶层形成在上述树脂层的上方，并且，上述滤光层中的上述光透射部处的厚度比上述滤光层中的上述光反射部处的厚度大。
如果采用如此的半透射反射型液晶显示面板，作为液晶显示面板的照明光，无论采用反射光和透射光中的哪种，都能够在反射光和透射光上使透射液晶显示面板时的光路长度相同。
通过使反射光和透射光的光路长度一致，而为了照明液晶显示面板，无论在采用成为反射光的外光的时候、还是采用成为透射光的照明装置的照明光的时候，都能够使液晶显示面板的色调或亮度相同。即，无论采用表面侧照射的光源还是采用背面侧照射的光源，一般都能够确保明亮的良好的可视性。
优选：在将上述光透射部的上述槽的深度的值设为D、将上述液晶层的上述光透射部的厚度和上述液晶层的上述光反射部的厚度的差的值设为L、将上述滤光层的上述光透射部的厚度和上述滤光层的上述光反射部的厚度的差的值设为F时，以满足D＝L+F的方式设定各个值。由此，能够使反射光和透射光的光路长度相同，能够在反射光和透射光使液晶显示面板的色调或亮度相同。
优选：上述滤光层的上述光反射部的厚度FR设定为0.4～2.0μm、上述滤光层的上述光透射部的厚度FT设为FR+(0～1.0)μm、上述液晶层的上述光反射部的厚度LR设为1.8～3.3μm、上述液晶层的上述光透射部的厚度LT设为3.5～5.3μm。
此外，也可以：还具有：覆盖在上述绝缘层上的开关元件；形成在上述绝缘层上并可以导电连接上述开关元件和上述透光性电极的接触孔。另外，提供一种具有上述各项的半透射反射型液晶显示面板和对该液晶显示面板的照明装置进行照明的半透射反射型液晶显示装置。
此外，在本发明中，提供一种半透射反射型液晶显示面板的制造方法，该半透射反射型液晶显示面板具有：上面平坦的绝缘层，叠层在上述绝缘层的上面的树脂层，形成在上述树脂层局部并形成有构成为使光透射的区域槽的光透射部，形成在上述槽下方的透光性电极，形成覆盖上述树脂层中的除上述光透射部以外部分的反射膜的光反射部，其特征在于，具有：在基板上叠层滤光材料的工序；在上述滤光材料中的与上述光透射部对应的部分形成抗蚀剂层的工序；蚀刻上述滤光材料，减薄与上述光反射部对应的部分的上述滤光材料的厚度，而形成在上述光反射部和上述光透射部厚度不同的滤光层的工序。
附图说明
图1是表示有源矩阵型的半透射反射型液晶显示装置的结构的局部放大剖视图。
图2是构成图1的半透射反射型液晶显示装置的液晶面板的放大平面图。
图3是所示的反射膜及树脂层的放大斜视图。
图4是表示形成在反射膜上的凹部的内面形状的剖视图。
图5是表示图4所示的凹部的反射特性例的曲线图。
图6是表示半透射反射型液晶显示面板的制造方法的说明图。
图中：1-半透射反射型液晶显示装置(有源矩阵型显示装置)，119-绝缘层，120-反射膜，121-接触孔，125-信号线，126-扫描线，130-TFT(开关元件)，151-透光性电极，160-树脂层，180-滤光材料，185-抗蚀剂层。
具体实施方式
以下，作为本发明的半透射反射型液晶显示面板的一实施方式，说明有源矩阵的半透射反射型液晶显示装置。另外，在以下的所有附图中，为便于观察附图，适当使各构成要素的膜厚度或尺寸的比率不同。
如图1所示，本实施方式的半透射反射型液晶显示装置(以下，称为液晶显示装置)1，具有半透射反射型液晶显示面板(以下，称为液晶面板)100和配置在该液晶面板100的下面的照明装置即背光200。液晶面板100具有有源矩阵基板(下基板)110、上基板140、形成在上述基板110和140之间的液晶层150。
有源矩阵基板110，如图2所示，例如在由玻璃或塑料等构成的基板本体111上分别沿行方向(x轴方向)和列方向(y轴方向)电绝缘地分别形成多个扫描线126和信号线125，在各扫描线126和信号线125的交叉部的附近形成TFT(开关元件)130。以下，在基板110上，将形成成为像素电极的反射膜120的区域、形成TFT130的区域、形成扫描线116和信号线115的区域，分别称为像素区域、元件区域、配线区域。
再参照图1，本实施方式的TFT130具有逆交错型的结构，从基板本体111的最下层部，依次形成栅极112、栅绝缘膜113、半导体层114、115、源极116及漏极117。即，延出扫描线126的一部分形成栅极112，以俯视跨过栅极112的方式在覆盖其的栅绝缘膜113上形成岛状的半导体层114，在该半导体层114的两端侧的一方介由半导体层115形成源极116，在另一方介由半导体层115形成漏极117。
作为基板本体111，除玻璃外，还能够采用例如聚氯乙烯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等合成树脂类或天然树脂等能够透射背光200的照明光的具有光透射性的绝缘基板。
栅电极112，例如可以由铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、铬(Cr)等金属构成或由含有一种以上的这些金属的Mo-W等合金构成，如图2所示，与行方向配置的扫描线125一体形成。
上述栅绝缘层113，例如，由氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNy)等硅类的绝缘膜构成，以覆盖图2所示的扫描线126及栅电极112的方式形成在基板本体111的整面上。
半导体层114，是由不进行掺杂的非晶硅(a-Si)等构成的i型的半导体层，介由栅绝缘膜113与栅电极112对置的区域构成为通道区域。源极116和漏极117，可以例如由Al、Mo、W、Ta、Ti、Cu、Cr等金属构成或由含有一种以上上述金属的合金构成，在i型半导体层114上，夹着通道区域地对置形成。此外，源极116从列方向配置的信号线125延出形成。
此外，为了在i型半导体层114和源极116及漏极117的之间得到良好的欧姆接触，而在i型半导体层114和各电极116、117的之间设置高浓度掺入磷(P)等VA族元素的n型半导体层115。
在基板111上，覆盖TFT130地形成上面构成平坦面的绝缘层119。绝缘层119，例如可以由以氮化硅(SiN)等硅类的绝缘膜构成的无机绝缘材料形成，或由以丙烯酸系树脂、聚酰亚胺系树脂、苯并环丁烯聚合物(BCB)等构成的有机绝缘膜形成。
如此形成的绝缘层119，比较厚地叠层形成，以覆盖TFT130，而确实绝缘反射膜120与TFT130及配线126、125，能够防止在与反射膜120的之间产生大的寄生电容，同时，通过TFT130及配线126、125，能够使形成的基板111上的阶梯差结构平坦化。
在绝缘层119的上层形成树脂层160。树脂层160，例如，可以由感光性树脂(光致抗蚀剂)形成。如此形成的树脂层160，可以用光刻蚀法形成预定的图形。
在树脂层160上，形成透射背光200的照明光的槽155。槽155，例如形成尺寸在30～60μm×30～140μm范围的矩形，其内部嵌入液晶层150。然后，以覆盖该槽155的底面155a的方式形成透光性电极151。透光性电极151，通过叠层透明导体如ITO而成，按例如0.05～0.3μm厚度范围形成。通过如此的槽155及透光性电极151，形成能使背光200的照明光透射的光透射部T。
在绝缘层上，形成电连接漏极117及透光性电极151的接触孔121，介由填充到这些接触孔121中的导电体122来电连接成为形成在反射膜120上的像素电极的反射膜120、和配置在绝缘层119的下层的漏极117及透光性电极151。另外，如此的接触孔121也可以每1个像素形成任意个。
在去除槽155的形成部分的树脂层160的上面形成反射膜120。如此的反射膜，例如由Al或Ag等高反射率的金属材料形成，反射从基板140侧入射的光(外光)。在树脂层160上以矩阵状形成多个反射膜120，例如反射膜12与由扫描线126和信号线125区划出的区域对应地单个设置。另外，该反射膜120，以其端边沿扫描线126和信号线125的方式配置。能够将去除TFT130及扫描线126、信号线125的基板111的大致整个区域用作像素区域。
如图3(A)及图3(B)所示，在树脂层160的表面上，在与像素区域对应的位置，设置多个微细的凹部160a，该凹部160a是例如通过压接表面形成微细的凹凸的转印模等形成的。形成在该树脂层160上面的凹部160a赋予反射膜120规定的表面形状(凹部120a)，通过形成在反射膜120上的凹部120a，散射入射在液晶100的光的一部分，能够以更大的观察范围得到更明亮的显示。
如图4所示，该凹部120a的内面被形成球面形状，以规定角度(例如，30°)入射到反射膜120的光的扩散反射光的亮度分布以其正反射角度为中心形成大致对称的构成。具体是，凹部120a的内面的倾斜角θg设定在-18°～+18°的范围。此外，不规则地配置相邻的凹部120a的间距，能够防止发生起因于凹部120a的配列的莫尔条纹。
另外，从易于制造的角度考虑，凹部120a的直径设定在5μm～100μm。此外，凹部120a的深度设定在0.1μm～3μm的范围。这是因为：在凹部120a的深度不足0.1μm时，不能充分得到反射光的扩散效果，另外，在深度超过3μm时，为满足上述内面的倾斜角的条件，必须加大凹部120a的间距，有发生莫尔条纹的担心。
图5是表示如此构成的反射膜120的反射特性的图。表示相对于基板表面S以30°入射角照射外光，以相对于基板表面S正反射的方向即30°的位置为中心、相对于基板表面S的法线方向，将视角从0°的位置(垂线位置)到60°的位置摆动时的受射角θ与亮度(反射率)的关系。在本实施方式的反射膜120中，反射光，在以正反射的方向即30°的位置为中心的±10°的范围内，大致一定，在该范围内，能够得到均匀的明亮显示。
再参照图1，在树脂层160上形成槽155的区域，如图中的箭头T所示，形成使背光200的照明光B透射的区域。另外，如图中的箭头R所示，在树脂层160上不形成槽155且由反射膜120覆盖的区域，形成为光反射部R，构成使从基板140方向入射的外光N向基板140方向反射的区域。
在基板140的下层形成滤光层170。滤光层170，例如可以是使每个液晶面板100的像素发出的R、G、B3个原色的彩色滤光片。如此形成的滤光层170，在光透射部T，可以按光反射部R的例如2倍的厚度形成。滤光层170，由与光反射部R对应的薄部170a和与光透射部T对应的厚部170b构成。
通过形成使光反射部R上的滤光层170的厚度为光透射部T的2倍的厚度170b，而由于正好1个往返透过滤光层170的外光(反射光)N透过厚度170b，单程只1次透过滤光层170的照明光(透射光)B透过薄部170a，所以能够使透射外光N和照明光B的滤光层170的光路长度相同。由此，作为照明液晶面板100的光，即使采用外光和背光，也能够使显色度和亮度相同。
下面，说明构成以上构成的液晶显示装置1的各层的最佳厚度。首先，将滤光层170的光反射部R上的厚度(薄部170a的厚度)规定为FR、将滤光层170的光透射部T上的厚度(厚部170b的厚度)规定为FT、将液晶层150的光反射部R上的厚度规定为LR、将液晶层150的光透射部T上的厚度规定为LT、将槽155的深度的值规定为D。
在本发明的液晶显示装置1中，按本发明，以满足形成在树脂层160上的槽155的深度D＝(LT-LR)+(FT-FR)的方式形成。如果将LT-LR规定为L，将FT-FR规定为F，通过满足D＝L+F，能够使外光N和背光200的照明光B透射液晶面板100时的光路长度相同。
通过使外光N和照明光B的光路长度一致，而为了照明液晶面板100，无论在日中的户外采用外光的时候、还是采用背光200的照明光的时候，都能够使液晶面板100的色调或亮度相同。即，无论采用表面侧照射的光源还是采用背面侧照射的光源，一般都能够确保明亮的良好可视性。
作为上述的各层的厚度范围，例如，优选：滤光层170的薄部170a的厚度FR设定为0.4～2.0μm、滤光层170的厚部170b的厚度FT设为FR+(0～1.0)μm、液晶层150的光反射部R的厚度LR设定为1.8～3.3μm、液晶层150的光透射部T的厚度LT设定为3.5～5.3μm。通过在如此的厚度范围形成各层，而无论采用表面侧照射的光源还是采用背面侧照射的光源，一般都能够确保明亮的良好可视性。
下面，对照图1及图6，说明本发明的半透射反射型液晶显示面板的制造方法。首先，准备构成图1所示的半透射反射型液晶显示面板(液晶面板)100的玻璃板等的上基板(基板)140(参照图6a)。然后，如图6b所示，在该上基板140上叠层滤光材料180。该滤光材料180，在经其后的工序加工后，构成滤光层170，可以例如以2.0μm左右的厚度叠层构成滤光层170的着色的树脂。
然后，如图6c所示，只在滤光层170的与光透射部T对应的区域叠层抗蚀剂层185。抗蚀剂层185，例如可以用与滤光材料180同样的树脂材料，形成厚2.0μm左右的不含色素的透明的光透射性材料。
然后，如图6d所示，对在经抗蚀剂层185及光反射部R露出的滤光材料180上例如用离子刻蚀进行蚀刻加工。如此进行的蚀刻，例如可以进行到滤光材料180的光反射部R的厚度成为1.0μm左右。
如此，形成由与光反射部R对应的薄部170a和与光透射部T对应的厚部170b构成的滤光层170。然后，可以介由液晶层150依次形成有源矩阵基板(下基板)110等图1所示的各层。如此形成的滤光层170，即使在光透射部T仍然残留抗蚀剂层185，也可通过用与滤光材料180同样的树脂材料、不含色素的透明的光透射性材料形成抗蚀剂层185，也能够在光透射部T良好地透射光。
另外，如图6e所示，也可以在蚀刻工序后，去除残留在光透射部T的抗蚀剂层185。去除如此残留抗蚀剂层185，例如，可以采用选择溶解性的溶剂。
另外，在上述实施方式中，作为半透射反射型液晶显示装置的例子，采用了有源矩阵的半透射反射型液晶显示装置，但是当然也不局限于此，同样也能够完全适用于无源型的液晶显示装置。
以上，如详细说明，如果采用本发明的半透射反射型液晶显示面板，作为液晶显示面板的照明光，则无论采用反射光和透射光中的哪种，都可以在反射光和透射光上使透射液晶显示面板时的光路长度相同。
通过使反射光和透射光的光路长度一致，而为了照明液晶显示面板，无论在采用成为反射光的外光的时候、还是采用成为透射光的照明装置的照明光的时候，都能够使液晶显示面板的色调或亮度相同。即，无论采用表面侧照射的光源还是采用背面侧照射的光源，一般都能够确保明亮的良好可视性。
在将上述光透射部的上述槽的深度的值设为D、将上述光透射部的厚度和上述液晶层的上述光反射部的厚度的差的值设为L、将上述滤光层的上述光透射部的厚度和上述滤光层的上述光反射部的厚度的差的值设为F时，优选满足D＝L+F地设定各自的值。由此，能够使反射光和透射光的光路长度相同，能够在反射光和透射光上使液晶显示面板的色调或亮度相同。
优选：上述滤光层的上述光反射部的厚度FR设定为0.4～2.0μm、上述滤光层的上述光透射部的厚度FT设为FR+(0～1.0)μm、上述液晶层的上述光反射部的厚度LR设定为1.8～3.3μm、上述液晶层的上述光透射部的厚度LT设定为3.5～5.3μm。
也可以：还具有覆盖在上述绝缘层的开关元件及形成在上述绝缘层上并可以导电连接上述开关元件和上述透光性电极的接触孔。此外，提供一种具有上述各项的半透射反射型液晶显示面板和对该液晶显示面板进行照明的照明装置的半透射反射型液晶显示装置。

Claims (6)

1.一种半透射反射型液晶显示面板，其特征在于，具有：
上面平坦的绝缘层；
叠层在上述绝缘层的上面的树脂层；
光透射部，形成在上述树脂层局部并形成有槽，该槽成为使光透射的区域；
形成在上述槽下方的透光性电极；
光反射部，形成有覆盖上述树脂层中的除上述光透射部以外部分的反射膜；
滤光层，隔着液晶层形成在上述树脂层上方，
并且，上述滤光层中的上述光透射部处的厚度比上述滤光层中的上述光反射部处的厚度大。
2.如权利要求1所述的半透射反射型液晶显示面板，其特征在于：在将上述光透射部的上述槽的深度的值设为D、将上述液晶层的上述光透射部的厚度和上述液晶层的上述光反射部的厚度的差的值设为L、将上述滤光层的上述光透射部的厚度和上述滤光层的上述光反射部的厚度的差的值设为F时，以满足D＝L+F的方式设定各个值。
3.如权利要求2所述的半透射反射型液晶显示面板，其特征在于：上述滤光层的上述光反射部的厚度FR设定为0.4～2.0μm、上述滤光层的上述光透射部的厚度FT设为FR+(0～1.0)μm、上述液晶层的上述光反射部的厚度LR设为1.8～3.3μm、上述液晶层的上述光透射部的厚度LT设为3.5～5.3μm。
4.如权利要求1所述的半透射反射型液晶显示面板，其特征在于，还具有：覆盖在上述绝缘层上的开关元件；形成在上述绝缘层上并可以导电连接上述开关元件和上述透光性电极的接触孔。
5.一种半透射反射型液晶显示装置，其特征在于，具有：权利要求1所述的半透射反射型液晶显示面板和对该液晶显示面板进行照明的照明装置。
6.一种半透射反射型液晶显示面板的制造方法，该半透射反射型液晶显示面板具有：上面平坦的绝缘层，叠层在上述绝缘层的上面的树脂层，形成在上述树脂层局部并形成有构成为使光透射的区域的槽的光透射部，形成在上述槽下方的透光性电极，形成覆盖上述树脂层中的除上述光透射部以外部分的反射膜的光反射部，其特征在于，具有：
在基板上叠层滤光材料的工序；
在上述滤光材料中的与上述光透射部对应的部分形成抗蚀剂层的工序；
蚀刻上述滤光材料，减薄与上述光反射部对应的部分的上述滤光材料的厚度，而形成在上述光反射部和上述光透射部厚度不同的滤光层的工序。
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