专利名称：半穿透半反射液晶显示面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半穿透半反射液晶显示面板(trans-flective liquid crystaldisplay)，特别是涉及一种整合开关元件和彩色滤光层于同一基板的半穿透半反射液晶显示面板。
背景技术：
由于厚度薄、重量轻及省电的特点，液晶显示器(LCD)已普遍用于可携式个人计算机、数字相机、投影机等电子产品上。而为了让电子产品能有更广泛的使用，且不受限于使用环境，目前已进一步发展出具有双重工作模式的半穿透半反射液晶显示面板，使其在反射模式时可利用外界环境光源工作，而在穿透模式时则利用内建背光源工作。
一般而言，半穿透半反射液晶显示面板包括两个具有电极的彩色滤光片基板、阵列基板以及设置在彩色滤光片基板与阵列基板之间的液晶层。阵列基板表面形成有用于当作开关元件的薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)，此薄膜晶体管具有连接到扫描线(scan line，SL)上的栅极电极、连接到数据线(data line，DL)上的源极电极以及连接到像素电极上的漏极电极，其中像素电极包括用以形成反射区的反射电极与用以形成穿透区的透明电极；而彩色滤光片基板表面则设置有遮光层、用以显现出红蓝绿等色彩的彩色滤光膜层以及覆盖在遮光层与彩色滤光膜层表面上的透明共享电极层。
然而随着液晶显示面板的分辨率逐渐提高，彩色滤光片基板与阵列基板之间的对准贴合也必须更为精确，否则会严重影响制造的合格率与产量。因为当基板间的对准产生偏移时，便容易造成原本像素区所应呈现的对应色彩会被其它跨越的色彩影响，而呈现出些许其它颜色的混色状况，甚至产生漏光现象。
为解决上述问题，目前技术提出的作法为在完成前述阵列基板配置后，将红、蓝、绿等色彩的彩色滤光膜层直接形成在像素结构上。但是，本领域技术人员都明白，在阵列基板成品上接着进行彩色滤光膜层制造工艺时，若彩色滤光膜层制造工艺有不良状况发生时，将无法有效去除不良彩色滤光膜层，因为所使用的溶剂将会影响已形成在阵列基板上的元件与薄膜层。因此，这种作法面临无法返工的问题，无疑将浪费许多阵列基板成品，增加成本。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种半穿透半反射液晶显示面板，其可避免液晶显示面板在对位贴合时，因位置偏移所产生的混色及漏光现象。
本发明的另一目的是提供一种半穿透半反射液晶显示面板，其可以提高加工合格率，降低成本。
本发明的又一目的是提供一种半穿透半反射液晶显示面板，其可增加反射率的功效。
根据上述与其它目的，本发明提出一种液晶显示面板，具有多个像素，且各像素具有至少一个反射区与至少一个穿透区，其中各像素包括第一基板；彩色滤光层，设置在第一基板上，且位于反射区与穿透区；第一反射层，设置在彩色滤光层与第一基板之间，且位于反射区；至少一个开关元件，位于反射区；第二反射层，位于反射区；第二基板，相对第一基板配置；以及液晶层，设置在第一基与第二基板之间。
本发明的半穿透半反射液晶显示面板，是在基板上先完成彩色滤光膜制造工艺后，再进行薄膜晶体管制造工艺。这样，如果彩色滤光膜发生不良情况，便可以进行返工工程，并且将彩色滤光膜与薄膜晶体管整合于同一基板上，还可解决两基板间对位误差的问题。此外，将反射层设置在反射区的彩色滤光膜上，使部分反射光并未经过彩色滤光膜，故此部分反射光亮度较高因而提升反射率。
图1表示本发明第一实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的上视图。
图2为图1的A-A’切线剖面图。
图3表示本发明第二实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的上视图。
图4表示本发明第三实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的局部剖面示意图。
图5表示本发明第五实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的局部剖面示意图。
图6表示本发明第六实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的局部剖面示意图。
图7表示本发明第七实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的局部剖面示意图。
图8表示本发明第八实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的局部剖面示意图。
图9表示本发明第九实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的局部剖面示意图。
图10表示本发明第十实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的局部剖面示意图。
图11表示本发明第十一实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的局部剖面示意图。
简单符号说明100、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100像素102下基板103上基板104液晶层105、108透明基板106共享电极 112彩色滤光层110、310、410第一反射层 1R反射区1T穿透区 114第一平坦层116开关元件 DL数据线SL扫描线 118栅极电极120栅极绝缘层122半导体层124源极电极 126漏极电极128保护层130像素电极132电容元件 134下电极136上电极402绝缘层502遮光层602散射层702第二平坦层802反射电极
910防护层具体实施方式
<第一实施例>
请参考图1与图2，图1表示本发明第一实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素的上视图，图2为图1的A-A’切线剖面图。本发明的半穿透半反射液晶显示面板像素100包括下基板102、上基板103与液晶层104。上基板103包括透明基板105与共享电极106的设计例如垂直配向液晶显示面板或多区域垂直配向液晶显示器(MVA-LCD)等，其中共享电极106并非必须设置在透明基板105上，共享电极106也可因设计需求例如平面切换型液晶显示面板(IPS-LCD)而设置在下基板102上。下基板102包括透明基板108，其上设置有彩色滤光层112，其中在彩色滤光层112与透明基板108之间，部分区域设置有第一反射层110用以构成反射区1R，用于反射外界的环境光源，例如白光，且此环境光源会受到彩色滤光层112的作用而形成彩色光，而其余部分则构成穿透区1T，用于让背光模块(未示出)的光源穿透彩色滤光层112以形成彩色光。
此外，下基板102包括覆盖在彩色滤光层112上的第一平坦层114，而开关元件116(例如是薄膜晶体管TFT)与电容元件132(Cs)设置在第一平坦层114上且位于反射区1R。其中，开关元件116又包括连接到扫描线(SL)上的栅极电极118、栅极绝缘层120、半导体层122、连接到数据线(DL)上的源极电极124、连接像素电极130的漏极电极126和保护层128。电容元件132(Cs)包括下电极134与上电极136，如图1所示，上电极136可为漏极电极126的延伸部，但上电极136并非局限于此形态。再者，薄膜晶体管(TFT)结构包含顶栅型或底栅型，且薄膜晶体管(TFT)包含N型或P型。半导体层122的材料包含单晶硅、非晶硅、多晶硅、微晶硅或上述的组合。栅极绝缘层120、第一平坦层114及保护层128的材料相同或不相同，且其材料包含有机材料、无机材料或上述的组合，有机材料包含有机硅化合物、光致抗蚀剂、聚环氧乙烷、聚甲基丙酰酸甲酯、聚酯类、聚乙烯化合物或类似的材料，无机化合物包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅或上述之组合。本发明的实施例以底栅型的薄膜晶体管(TFT)结构和半导体层122的材料为非晶硅为范例。
如图2所示，由于彩色滤光层112先形成在透明基板108上，故当彩色滤光层112具有杂质或因各种制造工艺因素而造成不良状况时，彩色滤光层112便可以直接进行返工工程；待检测无误之后，再进行后续工艺，将开关元件116与电容元件132设置在彩色滤光层112良品上，这样可以提高生产优良率降低成本。此外，由于本发明的开关元件116、电容元件132、像素电极130以及彩色滤光层112都设置在透明基板108上，故可有效解决现有技术中两基板间对位误差的问题。
另外，因为电容元件132设置在彩色滤光层112上且上电极136的材料为金属材料，使得部分光线是经由上电极136而反射，并不通过彩色滤光层112，所以会提高此部分光线的反射亮度，进而提升反射率。当然，产品也可依需求将第二反射层设计在彩色滤光层112上，例如在本实施例中，第二反射层为电容元件132的上电极136。而如果电容元件132的上电极136材料为透明导电材料，则可利用电容元件132的下电极134来用作第二反射层。
<第二实施例>
图3表示本发明第二实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素300的上视图。第二实施例的结构大致与第一实施例相同，其不同之处在于第一反射层310也位于扫描线SL与像素电极130之间间距以及数据线DL与像素电极130之间间距下方，以反射外界的环境光源。当然，依据设计需要，第一反射层310也可位于扫描线与像素电极130之间间距以及数据线与像素电极130之间间距其中之一的下方。
由于本实施例的扫描线SL与像素电极130之间间距以及数据线DL与像素电极130之间间距下方具有第一反射层310，所以反射面积增加，反射光亮度也会随之提高。
<第三实施例>
图4表示本发明第三实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素400的局部剖面示意图。第三实施例的结构大致与第一实施例相同，其不同之处在于第一反射层410具有凹凸反射表面，使得外界环境光源的反射光能呈现散射，让光亮度分布能够更均匀。其中，第一反射层410凹凸反射表面的制作方式可通过下述步骤来达成在透明基板108与彩色滤光层112之间设置绝缘层402，并利用曝光、显影、蚀刻等制造工艺，以将绝缘层402的部分区域制作出凹凸表面，接着在绝缘层402的凹凸表面上再形成第一反射层410。
<第四实施例>
第四实施例的结构大致与第一实施例相同，其不同之处在于第四实施例另外配置有防护层，覆盖在第一平坦层114上，然后，开关元件116与电容元件132再设置在此防护层之上。由于防护层的材料可选用无机材料，例如是氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、氮氧化硅(silicon oxynitride)或碳化硅等，稳定性好，故可以用于阻隔来自平坦层或是彩色滤光层的杂质离子，避免开关元件116与电容元件132受到影响，所以本发明的半穿透半反射液晶显示面板的可靠性将会大幅改善。而且，由于栅极电极118与下电极134的材料也是无机材料所组成，其与此防护层材料相近，故栅极电极118与下电极134不易产生剥离问题。当然，防护层的材料也可选自稳定性好的有机材料(如环氧树脂(epoxy)、丙烯酸系(acrylic)、共聚合物或类似的材料)或与无机材料的组合。
<第五实施例>
图5表示本发明第五实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素500的局部剖面示意图。第五实施例的结构大致与第一实施例相同，其不同之处在于第五实施例另外配置有遮光层502，设置在透明基板105与共享电极106之间，而且遮光层502至少对应于下基板102的开关元件116，以有效防止外界光线经由上基板103照射开关元件116产生光电流。其中，该遮光层可选自无机材料、有机材料或上述的组合。无机材料包含金属(如铬、金、铝、钼、钕、钛、钽、钨或其它)、金属合金、金属化合物(如氮化物、氧化物或其它)或含硅的材料。
<第六实施例>
图6表示本发明第六实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素600的局部剖面示意图。第六实施例的结构大致与第一实施例相同，其不同之处在于第六实施例另外配置有散射层602，设置在透明基板105与共享电极106之间，而且散射层602对应于反射区1R，用以使外界环境光源的反射光再经过散射层602后呈现散射，让光亮度分布能够更均匀，而穿透区1T则同样可使背光模块(未示出)的光源穿透彩色滤光层112来形成彩色光。其中，散射层602的材料可以是透明层内具有散射粒子构成，例如添加有散射粒子的环氧树脂(epoxy)、有机物质(organic)、丙烯酸系(acrylic)、共聚合物或类似的材料。
<第七实施例>
图7表示本发明第七实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素700的局部剖面示意图。第七实施例的结构大致与第一实施例相同，其不同之处在于第七实施例另外配置有覆盖在保护层128上的第二平坦层702，且像素电极130设置在第二平坦层702上并电连接到漏极电极126上。
由于第二平坦层702可具有2～3微米(μm)以上的厚度，因此即使是像素电极130与开关元件116、扫描线SL或数据线DL相重叠，像素电极130也不会受到重叠之处所产生的寄生电容的影响。这样，像素电极130便可以配置成较大的面积，即有较高的开口率，而使面板亮度提升。其中，第二平坦层702的材料可选自与第一平坦层114相同或不相同的材料。
<第八实施例>
图8表示本发明第八实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素800的局部剖面示意图。第八实施例的结构大致与第七实施例相同，其不同之处在于第八实施例另外配置有设置在第二平坦层702上的反射电极802，其具有凹凸表面用以使外界环境光源的反射光产生散射，且反射电极802电连接到漏极电极126上，而其余未设置有反射电极802和第一反射层110的部分则构成穿透区，用于让背光模块(未示出)的光源穿透彩色滤光层112以形成彩色光。在本实施例中，电容元件132的上电极136和反射电极802都可以用于作为第二反射层。可通过将第二平坦层702的部分区域，利用曝光、显影、蚀刻等制造工艺制作凹凸表面，接着在第二平坦层702的凹凸表面上再形成反射电极802，由此达成反射电极802的凹凸表面的制作方式。另外，第一反射层110可选择性地也具有凹凸表面，如同图4所示。
<第九实施例>
图9表示本发明第九实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素900的局部剖面示意图。第九实施例的结构大致与第七实施例相同，其不同之处在于第九实施例可再配置覆盖在第一平坦层114上的防护层910。然后，再将开关元件116与电容元件132设置在防护层910上。
值得注意的是，第九实施例除了较第七实施例另外配置防护层910之外，也可以再结合前述的其它实施例的结构而有所变化。例如可再结合图3所示，位于扫描线与像素电极130之间间距以及数据线与像素电极130之间间距至少其中之一下方的第一反射层310，用以反射外界的环境光源。另外，或者也可再结合图5所示，设置在透明基板105与共享电极106之间的遮光层502，且遮光层502至少对应于下基板的开关元件116。又，或者也可再结合图6所示，配置有散射层602，设置在透明基板105与共享电极106之间，而且散射层602对应于反射区1R，用以使外界环境光源的反射光经过散射层602后呈现散射，让光亮度分布能够更均匀。再者，也可再分别结合图7或图8所示的结构，如图8，配置有设置在第二平坦层702上的反射电极802，其还具有凹凸表面用以使反射光产生散射，且反射电极802电连接到漏极电极126上。或者，如图7，配置有覆盖在保护层128上的第二平坦层702，且像素电极130设置在第二平坦层702上并电连接到漏极电极126上。
<第十实施例>
图10表示本发明第十实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素1000的局部剖面示意图。图10采用上述不同实施例的结构相互配置，举例而言，如图4的结构与图8的结构结合，则使得在第一反射层410上具有凹凸反射表面，使得外界环境光源的反射光能呈现散射，让光亮度分布能够更均匀，且受到彩色滤光层112的作用而形成彩色光。并且再配置有设置在第二平坦层702上的反射电极802，其具有凹凸表面用以使反射光产生散射，且反射电极802电连接到漏极电极126上。而其余未设置有反射电极802和第一反射层410的部分则构成穿透区，用于让背光模块(未示出)的光源穿透彩色滤光层112以形成彩色光。因第一反射层410和反射电极802的凹凸反射表面，可使得散射外界环境光源的散射能力能加倍，且因具有第一反射层410和反射电极802，所以，第一反射层410的凸面可部分或完全地对应至反射电极802的凸面，反之，第一反射层的凸面可部分或完全地对应至反射电极802的凹面。
此外，若要再增加外界环境光的散射能力，则可再结合图6所示的散射层602，设置在透明基板105与共享电极106之间，让光亮度分布能够更均匀。再者，因外界环境光的散射能力增加，为了防止光线漏光，也可再结合图5所示的设置在透明基板105与共享电极106之间的遮光层502，且遮光层502至少对应于下基板的开关元件116。
<第十一实施例>
图11表示本发明第十一实施例的半穿透半反射液晶显示面板像素1100的局部剖面示意图。第十一实施例的结构大致与上述各实施例相同，其主要的不同之处在于第十一实施例所揭示的半穿透半反射液晶显示面板像素1100的开关元件(例如是薄膜晶体管TFT)与电容元件132(Cs)，是设置在彩色滤光层112下方。然而，不局限于图11，第十一实施例也可结合前述在第一至第十实施例中所揭示的具有凹凸反射表面的第一反射层410、遮光层502、散射层602、具有凹凸反射表面的反射电极802、防护层910等的设计而有所变化，这些都应该属于本实施例的涵盖范围，在此不再赘述。
由于本发明的半穿透半反射液晶显示面板将薄膜晶体管设置在彩色滤光膜上。这样，若彩色滤光膜发生因杂质或其它制造工艺因素发生不良情况时，便可以直接进行返工工程而不会影响到开关元件与电容元件。而且，将彩色滤光膜与薄膜晶体管整合在同一基板上，还可解决两基板间对位误差的问题。此外，本发明还可再选择性地在反射区的彩色滤光膜上方设置反射层，用以使部分入射光经此反射层便造成反射，而未经彩色滤光膜，故可有效提高反射光亮度，进而提升反射率。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，所有根据本发明权利要求所做的等同变化与修改，都应该属于本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种半穿透半反射液晶显示面板，包括第一基板；第二基板，相对所述第一基板配置；液晶层，设置在所述第一基与所述第二基板之间；以及多个像素，以阵列排列方式设置在所述第一基板与所述第二基板之间，其中各所述像素具有反射区与穿透区，且各所述像素包括彩色滤光层，设置在所述第一基板上，且位于所述反射区与所述穿透区；第一反射层，设置在所述彩色滤光层与所述第一基板之间，且位于所述反射区；至少一个开关元件，位于所述反射区；以及第二反射层，位于所述反射区。
2.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中各所述像素还包括导线与像素电极，所述导线与所述像素电极设置在所述彩色滤光层上，并电连接到所述开关元件上，且所述第一反射层还位于所述导线与所述像素电极之间间距下方。
3.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述像素还包括电容元件，位于所述反射区，且所述第二反射层为所述电容元件的电极。
4.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述第二反射层为所述开关元件的第一电极，且所述像素还包括像素电极电连接到所述第一电极上。
5.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述像素还包括平坦层，覆盖所述开关元件与所述彩色滤光层，且所述第二反射层设置在所述平坦层上。
6.如权利要求5所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述平坦层的部分区域具有凹凸表面，且所述第二反射层设置在所述凹凸表面上。
7.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述第二反射层具有凹凸表面。
8.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述第一反射层具有凹凸表面。
9.如权利要求7所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述第一反射层具有凹凸表面。
10.如权利要求8所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述像素还包括绝缘层，设置在所述第一反射层与所述基板之间，且所述绝缘层具有凹凸表面。
11.如权利要求9所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述像素还包括绝缘层，设置在所述第一反射层与所述基板之间，且所述绝缘层具有凹凸表面。
12.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述像素还包括防护层，设置在所述彩色滤光层与所述开关元件之间。
13.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述第二基板还包括遮光层，相对于所述开关元件的位置设置。
14.如权利要求9所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述第二基板还包括遮光层，相对于所述开关元件的位置设置。
15.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述第二基板还包括散射层，相对于所述反射区的位置设置。
16.如权利要求14所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述第二基板还包括散射层，相对于所述反射区的位置设置。
17.如权利要求1所述的半穿透半反射液晶显示面板，其中所述开关元件设置在所述彩色滤光层上。
18.如权利要求1所述半穿透半反射液晶显示面板，其中所述开关元件设置在所述彩色滤光层下。
全文摘要
本发明公开了一种半穿透半反射液晶显示面板，包括第一基板、第二基板与多个以阵列排列方式设置在该第一基板与该第二基板之间的像素，其中各像素均具有至少一个反射区与至少一个穿透区，且各像素都包括设置在该第一基板上并位于该反射区与该穿透区的彩色滤光层，至少一个设置在该彩色滤光层与该第一基板之间并位于该反射区的第一反射层，至少一个位于该反射区的开关元件，以及至少一个第二反射层，位于该反射区。
文档编号G02F1/1335GK1912723SQ20061012167
公开日2007年2月14日 申请日期2006年8月28日 优先权日2006年8月28日
发明者胡至仁 申请人:友达光电股份有限公司