CN1332253C - 半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构与制造方法 - Google Patents

Abstract

一种半穿透半反射式像素结构，其包括一扫描配线、一数据配线、一薄膜晶体管、一像素电极以及一有机材料层。扫描配线与数据配线配置于一基板上，用以定义出一像素区域。薄膜晶体管配置在此一像素区域内部并且与扫描配线以及数据配线电性连接。像素电极配置于像素区域内并对应薄膜晶体管配置，其中像素电极与薄膜晶体管电性连接，且像素电极具有一反射区以及一穿透区。有机材料层覆盖于薄膜晶体管与像素电极之上，其中对应配置在像素电极之穿透区上方的有机材料层的上表面具有多个折射图案。

Description

半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构与制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板及其像素结构与制造方法，具体地，涉及一种半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构与制造方法。

背景技术

随着近几年来信息产业的急速发展，显示技术的应用，尤其在可携式信息产品方面，已朝向小型化、轻薄化、高亮度、低能量消耗以及具有高品质的全彩图像输出等方向迈进。

为满足上述可携式信息产品之需求，现有技术提出了一种反射式液晶显示的技术，此一技术将具有反射光线特性的导电材料作为反射式液晶显示面板的像素电极，将自外界入射至像素的光线反射，以作为画面显示所需的光源。此反射式液晶显示技术不但被视为近年来极具发展潜力的技术之一，而且也已经被应用于部分产业化的产品中。然而采用此反射式液晶显示技术的显示装置，在光线充足的环境之下使用时，虽然能够显示出清晰的图像，但是当外界光线不充足时，由于外界光源入射至显示装置的液晶显示面板的光线量不足，因此图像输出品质便无法维持如同光线充足时的水平。换言之，目前的现有反射式液晶显示技术尚无法有效地解决使用场所受限于外界环境的光亮程度的问题。

有鉴于此，现有技术更提出一种液晶显示技术。此一技术是将反射式液晶显示技术与穿透式液晶显示技术加以整合，其中穿透式液晶显示技术是以一透明的导电材料作为像素的像素电极，例如铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)，并利用一背光源将光线穿透过此透明像素电极以提供画面显示所需的光源。在此液晶显示技术中液晶显示面板的每一个像素电极均是由一个反光导电薄膜以及一个透明导电薄膜所共同组成。利用此液晶显示技术所制作的显示装置，可以在外界光线充足的情况之下，利用反射式液晶显示的模式达到良好的图像输出效果。此外，此显示装置还可以在外界光线不充足的情况之下，借助于配置于透光导电薄膜后方的背光模块的辅助，同时利用反射式液晶显示与穿透式液晶显示的模式达到良好图像输出的效果。然而，对于此种液晶显示技术来说，像素的光反射率与反光导电薄膜的面积成正比。若欲增加像素反射部分的光反射率，则反光导电薄膜的面积就必须相对地增加，如此一来，又将会威胁到像素穿透部分的开口率。一旦像素穿透部分的开口率不足时，为了维持图像输出的品质，就必须增加背光源的亮度，因而造成能源的耗损。

发明内容

本发明的目的之一就是在提供一种具有高光反射率以及高亮度的半穿透半反射式(transflective)像素结构及其制造方法。

本发明的另一目的就是在提供一种具有高亮度以及低耗电量的半穿透半反射式液晶显示面板。

本发明提出一种半穿透半反射式像素结构，其包括一扫描配线、一数据配线、一薄膜晶体管、一像素电极以及一有机材料层。扫描配线与数据配线配置于一基板上，用以定义出一像素区域。薄膜晶体管配置在此一像素区域内部并且与扫描配线以及数据配线电性连接。像素电极配置于像素区域内并对应薄膜晶体管配置，其中像素电极与薄膜晶体管电性连接，且像素电极具有一反射区以及一穿透区。有机材料层覆盖于薄膜晶体管与像素电极之上，其中对应配置在像素电极的穿透区上方的有机材料层的上表面具有多个折射图案以将光线折射并进入该反射区域。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式像素结构，其中有机材料层的厚度例如介于500埃至30000埃之间。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式像素结构，其中此折射图案选自凹陷图案、突出图案或其组合其中之一。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式像素结构，其中凹陷图案例如包括多个圆洞，而且圆洞的直径例如介于2～10微米之间。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式像素结构，其中例如还包括一折射材质层，共形的覆盖在该穿透区上方的有机材料层的上表面，此时有机材料层的厚度例如介于20000埃至25000埃之间，而折射材质层的材质例如包括结晶硅。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式像素结构，其中例如还包括多个凸起图案(bump)，相对应地配置在像素电极的反射区底下，且像素电极的反射区例如为金属材质。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式像素结构，其中像素电极的穿透区例如为透明金属氧化物材质。

本发明提出一种半穿透半反射式液晶显示面板，包括：一第一基板，该第一基板上至少包括配置有：多条扫描配线以及多数条数据配线，以定义出多个像素区域；多个薄膜晶体管，分别配置在各所述多个像素区域内，且各所述多个薄膜晶体管与对应的其中一所述多个扫瞄配线以及其中一所述多个数据配线电性连接；多个像素电极，分别配置于各所述多个像素区域内并对应所述多个薄膜晶体管配置，其中各所述多个像素电极与对应的其中一所述多个薄膜晶体管电性连接，且各所述多个像素电极具有一反射区以及一穿透区；一有机材料层，覆盖所述多个薄膜晶体管与所述多个像素电极，其中对应配置在所述多个像素电极的该穿透区上方的该有机材料层的上表面形成有多个折射图案以将光线折射并进入该反射区域；一第二基板，该第二基板上至少包括配置有一电极膜；以及一液晶层，配置在该第一基板以及该第二基板之间。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中有机材料层的厚度例如介于500埃至30000埃之间，而且形成于有机材质层上表面的折射图案选自凹陷图案、突起图案及其组合其中一种。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中多个凹陷图案例如包括多个圆洞，而且圆洞的直径例如介于2～10微米之间

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中例如更包括一折射材质层，共形的覆盖在该穿透区上方的有机材料层的上表面，此时有机材料层之厚度例如介于20000埃至25000埃之间，而折射材质层的材质例如包括结晶硅。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中例如还包括多个凸起图案(bump)。相对应地配置在像素电极的反射区底下，且像素电极的反射区例如为金属材质。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中像素电极的穿透区例如为透明金属氧化物材质。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中第二基板上例如至少包括配置有一彩色滤光层。

本发明提出一种像素结构的制造方法，此方法先在一基板上形成一扫描配线以及一栅极，之后在此基板上形成一栅绝缘层，以覆盖扫描配线以与栅极。然后，在栅极上方的栅绝缘层上形成一信道层，接着在信道层上形成一源极与一漏极，并同时形成与源极电性连接之一数据配线。继之，在基板的上方形成一像素电极，此像素电极与漏极电性连接，且像素电极具有一反射区以及一穿透区。随后，在基板的上方形成一有机材料层，用以覆盖像素电极以及薄膜晶体管。最后，在对应此穿透区处的有机材料层的上表面形成多个折射图案以将光线折射并进入该反射区域。

依照本发明的较佳实施例所述的半穿透半反射式像素结构，其中此折射图案选自凹陷图案、突出图案或其组合其中之一。

依照本发明的较佳实施例所述的像素结构的制造方法，其中在有机材料层的上表面形成多个折射图案之后，例如还包括在对应于穿透区处的有机材料层的上表面形成一共形的折射材质层。

依照本发明的较佳实施例所述的像素结构的制造方法，其中在有机材料层的上表面形成多个折射图案之方法包括进行一微影过程。

本发明因为在基板的上方形成覆盖着像素电极以及薄膜晶体管的有机材料层，并且在对应穿透区处的有机材料层的上表面形成多个折射图案，因此本发明能够让原本照射在穿透区而无法为反射区利用的外界光线，借助于这些折射图案将光线折射并进入到反射区，用以提高反射区的光反射率。此外，本发明还可以在有机材料层上共形地形成一折射材质层，用以增强光线的折射效果。而由于本发明的液晶显示面板采用上述的折射图案设计因而能提升反射区的光反射率之效果，因此能够提升画面显示的亮度。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A～1F显示了依照本发明第一实施例的半穿透半反射式像素结构的制造流程的剖面示意图；

图2显示了依照本发明第一实施例的半穿透半反射式像素结构的俯视示意图；

图3A～图3D显示了依照本发明第二实施例的像素结构的制造流程的剖面示意图；

图4显示了依照本发明第三实施例的半穿透半反射式液晶显示面板示意图；以及

图5显示了依照图4的第一基板俯视示意图。

主要组件符号说明

10：光线

12：光线

100：半穿透半反射式像素结构

100’：半穿透半反射式像素结构

110：基板

120：栅极

130：栅绝缘层

140：信道层

142：欧姆接触层

150：数据配线

160：保护层

162：开口

170：像素电极

170a：反射区

170b：穿透区

172：像素区域

180：有机材料层

182：折射图案

184：折射材质层

190：扫描配线

200：薄膜晶体管

300：第一基板

400：第二基板

410：电极膜

420：彩色滤光层

450：胶框

500：液晶层

S：源极

D：漏极

具体实施方式

第一实施例

1A～1F显示了依照本发明第一实施例的半穿透半反射式像素结构的制造流程剖面。图2显示了依照本发明第一实施例的半穿透半反射式像素结构的俯视示意图。请共同参照图1A与图2，首先在一基板110上形成一扫描配线190以及一栅极120，其中基板110的材料例如为玻璃基板、塑料基板或是其它之材质，而扫描配线以与栅极120的材质例如为铬(Cr)、钽(Ta)或其它金属材料。之后形成一栅绝缘层130覆盖于扫描配线190以与门极120之上。其中，栅绝缘层130的材质例如为氧化硅、氮化硅或是其它介电材质。接着形成一信道层140覆盖于栅绝缘层130之上，其中信道层140的材质例如是非晶硅(amorphous silicon)。此外，本实施例例如更可以形成一欧姆接触层142覆盖于信道层140上，其中欧姆接触层142的材质例如为n型掺杂之非晶硅(n-type doped amorphous silicon)。

请参照图1B，在信道层140上方分别形成源极S、漏极D以及一数据配线150，且数据配线150与源极S电性连接。其中，源极S、漏极D以及一数据配线150所使用的材质例如为铬(Cr)、钽(Ta)或其它金属材料。其中于定义出源极S与漏极D之后，还包括利用源极S与漏极D为作蚀刻罩幕，以将未被源极S与漏极D罩覆的欧姆接触层142移除(俗称信道背面蚀刻，back channel etching)，即完成一薄膜晶体管200之制作。

请参照图1C，在形成薄膜晶体管200之后，于基板110上形成一保护层160。之后，例如还包括在保护层160中形成一开口162，以暴露出漏极D。

请参照图1D，于保护层160上形成一像素电极170，且像素电极170与漏极D电性连接。在本实施例中，像素电极170例如借助于开口162而与漏极D电性连接。此外，像素电极170可分为反射区170a与穿透区170b两个部分，反射区170a的材料例如可以为铝(Al)或其它具有反射性质的金属材质，而穿透区170b的材料例如可以为铟锡氧化物或铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)。在图2的实施例中，是以穿透区170b是设计在像素区域172的中间而反射区170a是设计在穿透区170b的四周为例来说明，但并非用以限定本发明。在本发明中，像素电极170的反射区170a与穿透区170b之间可以以任何排列方式彼此作搭配。

请参照图1E，于基板110上形成一有机材料层180覆盖于像素电极170以及薄膜晶体管200之上，其中有机材料层180的材料例如可以为一光阻材料，并且其厚度例如约介于500埃～30000埃之间。有机材料层180形成的方式例如先将光阻材料以溶剂调和成一溶液，之后例如利用旋转涂布(spin coating)的方式将混有光阻材料之溶液涂布于像素电极170以及薄膜晶体管200之上，接着利用烘烤的程序将溶剂移除。将有机材料层180覆盖于像素电极170以及薄膜晶体管200上。之后，例如利用微影过程并借助于调整曝光强度，于有机材料层180的上表面，相对于穿透区170b上方处形成多个折射图案182，最后完成一半穿透半反射式像素结构100。折射图案182的几何形状选自凹陷图案、突出图案及其组合其中之一，在一较佳实施例中，折射图案182例如是圆洞或是类似的图案，而圆洞的直径例如是介于2～10微米之间。在另一较佳实施例中，请参照图1F，在折射图案182形成之后，还可以于对应穿透区170b的有机材料层180上共形地形成一折射材质层184，其材质例如为结晶硅(crystallized silicon)。若于有机材料层180上还形成有折射材质层184，则有机材料层180的厚度较佳的是介于20000埃～25000埃之间。

请共同参照图1E与图2，依照上述的制程所制造之半穿透半反射式像素结构100包括一扫描配线190、一数据配线150、一薄膜晶体管200、一像素电极170以及一有机材料层180。扫描配线190与数据配线150配置于基板110上，以定义出像素区域172。薄膜晶体管200配置于像素区域172内并与扫描配线190和数据配线150电性连接。像素电极170对应于薄膜晶体管200而配置于像素区域172内，且其与薄膜晶体管200电性连接。此一像素电极170还具有一反射区170a与一穿透区170b。有机材料层180覆盖于薄膜晶体管200与像素电极170之上，其在对应于穿透区170b上方的区域具有多个折射图案182。

请继续参照图1E图与图2，当外界光线10经过有机材料层180入射至像素电极170的反射区170a时，光线10经由反射区170a的反射而成为画面显示时所需的光源。当外界光线12入射至有机材料层180上的折射图案182时，光线12将会被折射至反射区170a，并经由反射而成为画面显示时的光源来源之一。此外，在另一较佳实施例中，还可以如图1F所示，将一折射材料层184共形地覆盖于穿透区170b上方的有机材料层180的表面，用以增加光线折射至反射区170a之效果。

基于上述，本实施例的半穿透半反射式像素结构可以单纯地借助于有机材料层上的折射图案或再加上折射材料层覆盖于穿透区上方的有机材料层表面的设计，将原本照射至穿透区上方而无法被利用作为光源的光线，诸如光线12，折射至反射区上而成为画面显示的光源，因此能够增加像素电极的光反射率，进而增加半穿透半反射式像素之亮度。

第二实施例

图3A～图3D显示了依照本发明第二实施例的像素结构的制造流程剖面示意图。由于本实施例的制程与第一实施例相似，因此本实施例的标号沿用第一实施例的标号。请参照图3A，首先进行第一实施例中图1A到图1B所述的制程，并于基板110上形成保护层160后，在保护层160上预定形成像素电极的反射区处形成多个凸起图案164(bump)，其材质例如为有机树脂(organic resin)或是其它的有机材料(organic material)。其中，形成凸起图案164的方法例如是先将有机材料形成于上述所形成的结构，再利用微影过程图案化而形成。

请参照图3B，在保护层160上形成一像素电极170并覆盖住凸起图案164，且像素电极170与漏极D电性连接。其中，像素电极170可分为反射区170a与穿透区170b两个部分，且像素电极170的反射区170a是形成在对应形成有凸起图案164的区域。

请参照图3C，于基板110上形成一有机材料层180覆盖于像素电极170以及薄膜晶体管200之上，其中有机材料层180的材料和形成方式与第一实施例相同或相似。将有机材料层180覆盖于像素电极170以及薄膜晶体管200上以后，再于有机材料层180的上表面对应于穿透区170b上方处形成多个折射图案182，而形成一半穿透半反射式像素结构100’。在另一较佳实施例中，请参照图3D，在折射图案182形成之后，更可以于对应于穿透区170b上方的有机材料层180上共形地形成一折射材质层184，其材质例如为结晶硅。

基于上述，由于本实施例的凸起图案164的设计，因此反射区170a之表面为一具有高低起伏的表面。如此一来，便可以增加反射区170a的光线反射效果，进而提升反射区170a的光反射率。

图4显示了依照本发明一较佳实施例的具有上述半穿透半反射式像素结构的液晶显示面板的示意图。请参照图4，半穿透半反射式液晶显示面板600包括一第一基板300、一第二基板400以及一液晶层500。第二基板400至少包括有一个电极膜410，而液晶层500则借助于一胶框450被密封于第一基板300与第二基板之间400。

图5显示了图4之第一基板300的俯视示意图。由于第一基板300之制造过程以第一实施例或第二实施例所叙述的制程而形成，因此在此所使用的标号沿用第一实施例或第二实施例所使用的标号。请参照图5，第一基板300上具有多个像素结构，且各像素结构为如图1E或图1F(第一实施例)所示，或是如图3C或3D(第二实施例)所示。此外，第二基板400上除了配置有电极膜410之外，例如还可以包括一彩色滤光层420。

基于上述，本发明所制造出的半穿透半反射式液晶显示面板的每一个像素结构均具有第一实施例或第二实施例所述的半穿透半反射式像素结构的特性，即利用有机材料层上的折射图案或再加上折射材质层以增加反射区域的光反射率，因此本实施例的半穿透半反射式液晶显示面板具有高亮度以及低耗电量的优点。

综上所述，在本发明的穿透半反射式像素结构由于在其制程上增加了一层具有折射图案的有机材料层，因此可以借助于有机材料层上的折射图案或是折射图案与折射材料层的设计，将原本照射至穿透区而无法被利用光线，折射至反射区上。因此能够增加反射光的强度以及增加像素电极的光反射率。此外，更可以于像素电极之反射区域的下方配置多个突起图案以增加半穿透半反射式像素结构的光反射率。若以此技术应用至半穿透半反射式液晶显示面板中，则此显示面板也会具有高亮度以及低耗电量的特性。

虽然本发明己以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作许多更动与修改，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定为准。

Claims (24)

1、一种半穿透半反射式像素结构，包括：

一扫描配线以及一数据配线，配置于一基板上，以定义出一像素区域；

一薄膜晶体管，配置在该像素区域内，且该薄膜晶体管与该扫描配线以及该数据配线电性连接；

一像素电极，配置于该像素区域内并对应该薄膜晶体管配置，其中该像素电极与该薄膜晶体管电性连接，且该像素电极具有一反射区以及一穿透区；以及

一有机材料层，覆盖该薄膜晶体管与该像素电极，其中对应配置在该像素电极之该穿透区上方的该有机材料层的上表面形成有多个折射图案以将光线折射并进入该反射区域。

2、如权利要求1所述的半穿透半反射式像素结构，其中，该有机材料层的厚度介于500埃至30000埃之间。

3、如权利要求1所述的半穿透半反射式像素结构，其中，该折射图案选自凹陷图案、突出图案及其组合其中之一。

4、如权利要求3所述的半穿透半反射式像素结构，其中，形成在该有机材质层的上表面的所述多个凹陷图案包括多个圆洞。

5、如权利要求4所述的半穿透半反射式像素结构，其中，所述多个圆洞的直径介于2～10微米之间。

6、如权利要求1所述的半穿透半反射式像素结构，还包括一折射材质层，共形地覆盖在该穿透区上方的该有机材料层的上表面。

7、如权利要求6所述的半穿透半反射式像素结构，其中，该有机材料层的厚度介于20000埃至25000埃之间。

8、如权利要求6所述的半穿透半反射式像素结构，其中，该折射材质层的材质包括结晶硅。

9、如权利要求1所述的半穿透半反射式像素结构，还包括多个凸起图案，配置在该像素电极的该反射区底下。

10、如权利要求1所述的半穿透半反射式像素结构，其中，该像素电极的该反射区为金属材质。

11、如权利要求1所述的半穿透半反射式像素结构，其中，该像素电极的该穿透区为透明金属氧化物材质。

12、一种半穿透半反射式液晶显示面板，包括：

一第一基板，该第一基板上至少包括配置有：

多条扫描配线以及多数条数据配线，以定义出多个像素区域；

多个薄膜晶体管，分别配置在各所述多个像素区域内，且各所述多个薄膜晶体管与对应的其中一所述多个扫描配线以及其中一所述多个数据配线电性连接；

多个像素电极，分别配置于各所述多个像素区域内并对应所述多个薄膜晶体管配置，其中各所述多个像素电极与对应的其中一所述多个薄膜晶体管电性连接，且各所述多个像素电极具有一反射区以及一穿透区；

一有机材料层，覆盖所述多个薄膜晶体管与所述多个像素电极，其中对应配置在所述多个像素电极的该穿透区上方的该有机材料层的上表面形成有多个折射图案以将光线折射并进入该反射区域；

一第二基板，该第二基板上至少包括配置有一电极膜；以及

一液晶层，配置在该第一基板以及该第二基板之间。

13、如权利要求12所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中，该折射图案选自凹陷图案、突出图案及其组合其中之一。

14、如权利要求12所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中，该有机材料层的厚度介于500埃至30000埃之间。

15、如权利要求13所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中，形成在该有机材质层上表面的所述多个凹陷图案包括多个圆洞。

16、如权利要求15所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中，所述多个圆洞的直径介于2～10微米之间。

17、如权利要求12所述的半穿透半反射式液晶显示面板，还包括一折射材质层，共形地覆盖在该穿透区上方的该有机材料层表面。

18、如权利要求17所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中，该有机材料层的厚度介于20000埃至25000埃之间。

19、如权利要求17所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中，该折射材质层的材质包括结晶硅。

20、如权利要求17所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中，该第二基板上还包括配置有一彩色滤光层。

21、一种半穿透半反射式像素结构的制造方法，包括：

在一基板上形成一扫描配线以及一栅极；

在该基板上形成一栅绝缘层，覆盖该扫描配线以及该栅极；

在该栅极上方的该栅绝缘层上形成一信道层；

在该信道层上形成一源极/漏极，并且形成与该源极电性连接之一数据配线；

在该基板的上方形成一像素电极，该像素电极与该漏极电性连接，且该像素电极具有一反射区以及一穿透区；

在该基板的上方形成一有机材料层，覆盖该像素电极以及该薄膜晶体管；以及

在对应该穿透区处的该有机材料层的上表面形成多个折射图案以将光线折射并进入该反射区域。

22、如权利要求21所述的半穿透半反射式像素结构的制造方法，其中，该折射图案选自凹陷图案、突出图案及其组合其中之一。

23、如权利要求21所述的半穿透半反射式像素结构的制造方法，其中，在该有机材料层的上表面形成所述多个折射图案之后，还包括在对应该穿透区处的该有机材料层的上表面形成一共形的折射材质层。

24、如权利要求21所述的半穿透半反射式像素结构的制造方法，其中，在该有机材料层的上表面形成所述多个折射图案的方法包括进行一微影过程。

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