专利名称：反射型液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及反射型液晶显示装置及其制造方法。因为反射型液晶显示装置并不带有自身发光光源，所以与具有光源的背照光式液晶显示装置比较，耗费电力低，并且能够使形状更加紧凑。
反射型液晶显示装置有把光的反射板设置在液晶单元外部的方式和把蒸发铝或银等金属的反射板设置在液晶单元内部(反射板内藏型)的方式。
反射板内藏型方式的反射型液晶显示装置内的显示面和反射面之间的间隙比外部反射板方式的小。因此，不会产生在外部反射板方式中成为问题的黑显示部分的阴影，可以实现高精细化。而且在用滤色片的反射板内藏型彩色液晶显示装置中，显示色的色纯度高。尤其是在反射板具有导电性的情况下，可以使反射板兼作在液晶上加电压的电极。
在上述反射板内藏型方式的液晶显示装置内，由于是通过真空蒸发金属形成反射层，所以液晶显示装置的制造工序变得复杂，并且关系到成品的价格上扬。此外，在反射板兼作电极的情况下形成电极图形的工序也构成价格上扬的主要因素之一。
本发明提供能以简单的工序制成的、具有光反射层的反射型液晶显示装置及其制造方法。本发明的反射型液晶显示装置的反射层的图形容易形成、而且提高了显示品质。本发明的反射型液晶显示装置包括其中至少有一个为透明的一对基板，夹持在一对基板间的液晶层，配置在液晶层和一对基板中的一个之间的光反射部以及在光反射部上形成的、银微粒在其表面析出的高分子媒体层。银微粒使光反射。
本发明的反射型液晶显示装置的制造方法包含如下所示的工序，在基板上涂敷包含1价的银和感光性高分子媒体的混合物，用光照射涂敷的混合物，经光刻处理形成预定图形的反射层，在预定温度条件下加热反射层使银微粒在反射层表面析出，形成了反射层的基板与别的透明基板面对面配置，在两基板之间夹持液晶层。
本发明的反射型液晶显示装置的另一制造方法包含如下所示的制造工序，在基板上形成驱动液晶用的电极，在电极上形成绝缘层，在绝缘层上涂敷包含1价银和感光性高分子媒体的混合物，用光照射涂敷的混合物，经光刻处理形成预定图形的反射层，在预定温度条件下加热反射层使银微粒在前述反射层的表面析出，在预定温度条件下加热反射层使银微粒在前述反射层的表面析出，形成了反射层的基板与别的透明基板面对面配置，在两基板之间夹持液晶层。
如果采用本发明的实施例，通过调整高分子媒体中的银量，能够使反射层制成导电性或非导电的，在制成导电性反射面的情况下，反射面可兼作液晶的驱动电极用。在制成非导电性反射面的情况下，反射面可兼作取向膜用。如果采用本发明的实施例，因为在反射层的材料中使用了混入银的感光性高分子媒体，所以使用光刻技术很容易实现反射层图形制作。如果采用本发明的实施例，推荐设置使反射光散射的散射膜。若取代散射膜，可在高分子媒体中适量混合非导电性微粒，在反射面上用该微粒产生凹凸，提高散射性。
图1是本发明的反射型液晶显示装置的实施例的概略剖面图。
图2是本发明的反射型液晶显示装置的另一实施例的概略剖面图。
图3是本发明的反射型液晶显示装置的其它实施例的概略剖面图。
图4是本发明的反射型彩色液晶显示装置的其它实施例的概略剖面图。
图5是本发明的反射型彩色液晶显示装置的其它实施例的概略剖面图。
图6是本发明的反射型液晶显示装置的其它实施例的概略剖面图。
图7是本发明的反射型液晶显示装置的其它实施例的概略剖面图。
图8是本发明的反射型液晶显示装置的其它实施例的概略剖面图。
图9是本发明的反射型彩色液晶显示装置的其它实施例的概略剖面图。
图10A和图10B是本发明的反射型TFT液晶显示装置的实施例的单位像素构造的平面图和剖面图。
图11A和11B是本发明的反射型TFT液晶显示装置的其它实施例的单位像素构造的平面图和剖面图。
图12A、12B、12C是本发明的反射型TFT液晶显示装置的其它实施例的像素构造的平面图和剖面图。
图13是本发明的反射型TFT液晶显示装置的实施例的有源元件的周边电路的构成和反射型TFT液晶显示装置的概略剖面图。
图1是本发明实施例的在液晶单元的内部配置光反射层的反射型液晶显示装置的剖面图。本实施例的反射型液晶显示装置包含一对玻璃基板3、3’，夹持在玻璃基板间的液晶层7，由配置在液晶层7和图的下侧基板3之间的高分子媒体构成的光反射层8。银微粒多数在光反射层8的表面析出(未图示)，银微粒使光反射。在这种情况下，混合物中银的含量达到这样的水平，即至少在光反射层8的表面上银微粒不会相互接触。这种情况的反射层8的表面形成非导电性。如果混合物中银含量多，大量银微粒密密析出使光反射层8的表面相互接触。这种情况的反射层8的表面形成导电层。
图1实施例的反射型液晶显示装置的反射层8的形成工序大致如以下所示。在基板3的表面上涂敷包含1价的银和感光性高分子媒体的混合物。使光照射到涂敷的混合物上，通过光刻处理形成具有预定图形的反射层8。在预定温度条件下加热反射层8，使银微粒在反射层8的表面上析出。
以下说明构成反射层8材料的混合物的制造方法，接着，具体地说明使用该混合物，实际制造图1所示的反射型液晶显示装置的次序。
首先，通过公知的处理技术在玻璃基板3的表面按照预定的图形形成由Cr材料制成的金属电报12。其次在图4的情况，滤色片13在平坦化层10之上形成。在图5的情况，滤色片在上侧基板3′和绝缘物9之间形成。
感光性高分子媒体能够通过光刻技术的光照射、蚀刻很容易地形成图形。此外，假定银微粒的含量大于12％，则由于在反射层表面析出的银微粒比内部析出的银微粒的颗粒大，它们相互之间接触形成导电性，所以能够兼作反射层和电极用。由于在这种情况下，高分子媒体也有感光性，所以通过光处理能够很容易获得所希望的电极形状。
要使反射层表面具有充分导电性，银微粒的含量为12～50重量％。为了使反射层的膜质不脆，最好为12～30重量％。在不使反射层为导电层的情况下，在12％以下就行了。
参照图7说明使用光散射膜的例子。
通过在感光性高分子媒体中含有非导电性微粒在反射层表面形成凸凹，能够赋与适度的扩散性。作为上述非导电性微粒希望耐热性或耐蚀性优良的例如SiO2微粒等。但是，当光在反射层上反射时，必须保持反射光的偏振光。使用光散射用微粒的实施例在后面说明。
此外，作为感光性高分子媒体，希望用感光性的聚酰亚胺系树脂。例如，可列举由均苯四酸衍生的感光性聚酰胺酸酯(参照特公昭49-11541号公极)、由聚酰胺酸和不饱和氨络物形成的感光性聚酰胺酸盐(参照特开昭54-145794号公报)等的负性型聚酰亚胺。
此外，可以列举具有硝基苯甲基(nitrobenzyl)的感光性聚酰胺酸酯(参照特公平1-59571号公报)、由聚酰胺酸和重氮萘醌磺酰酯衍生物构成的感光性耐热材料(参照特开平4-168441号公报，特开平4-204738号公报)、由侧型羰酸和重氮萘醌氨磺酰衍生物构成的感光性耐热材料(参照特愿平8-153918号公报)，由聚酰亚胺和脲型重氮萘醌磺酰酯衍生物构成的感光性耐热材料(参照特愿平9-16755号公报)等的正性型的聚酰亚胺。
上述举例示出的任一种聚酰亚胺的耐热性都是优良的，尤其是反射层兼作在液晶上加电场的电极的情况下，在用各向异性导电膜等热压接该电极和驱动用电路时，从热引起的性能劣化小这一点看是优良的。因此作为聚酰亚胺希望其玻璃转变温度比热压接时的加热温度还要高。
在该聚酰亚胺中含有的银微粒是通过聚酰亚胺中的1价银络合物加热使1价银络合物还原而在表面析出的。1价的银络合物在聚酰亚胺前体的清漆内混合，涂敷该清漆后，通过加热烧制，从该清漆构成的高分子媒体中1价银还原，而析出0价银，这种方法在(R.E.Sorthward等，Chemistry of Materials，第7卷p2171-2180(1995年)和R.E.Southward等，Chemistry of Materials，第9卷，p501-510(1997))中公开。
如上所述，把含有1价银络合物的感光性聚酰亚胺前体涂敷在基板上，经光照射、蚀刻形成所希望的图形后，加热烧制，形成反射层兼作电极，可以简单地制作反射型液晶显示装置。
在基板上形成用于在液晶上加驱动电压的电极和控制在该电极上所加电压的TFT等有源元件以及用于向有源元件传送驱动信号的信号配线层(源总线线路或门总线线路)。在反射层兼作电极的情况下常常在这些信号配线层和电极之间形成绝缘层。关于这种例子，参照在后面的图11，图12并予以说明。
其次，说明在本发明的反射型液晶显示装置中采用的反射层的制法的一个例子。
把乙酸银(1)和三氟乙酰丙酮在二甲酸乙酰胺内混合作为乙酸银溶液。混合比是摩尔比，希望1.5≤(三氟乙酰丙酮)/(乙酸银(1))≤2。此外，三氟乙酰丙酮和二甲酸乙酰胺的配合比例用等重量的比例就可以了。
把调制好的上述乙酸银溶液和取向膜用的聚酰亚胺前体清漆混合。希望两者的配合比例为乙酸银(1)加热烧制后还原，在聚酰亚胺中析出的银占全体的12重量％以上。
把调制好的乙酸银/聚酰亚胺前体溶液涂敷在液晶单元的基板上，通过加热除去溶剂。其后，通过光刻技术，经光照射、蚀刻形成所希望的图形后，进行加热烧制。加热温度及时间可以根据聚酰亚胺前体的种类、溶液中成分的浓度任意选择。
伴随着烧制，聚酰亚胺前体聚酰亚胺化，同时乙酸银(1)还原形成银(0)，在聚酰亚胺膜中及其表面析出。通过用布等摩擦膜表面，形成其反射率相对于标准扩散板为50-80％的程度。
图6以概略剖面图示出本发明的反射型液晶显示装置的一例。
首先1，2-萘醌-2叠氮基-5磺酰氯10.8g(40m摩尔)、4，4′二氨基二苯酯4.00g(20.0m摩尔)的二噁烷溶液(50ml)中在10℃滴下三乙胺6.7ml(120m摩尔)，在室温下搅拌3小时。过滤后，通过把滤液滴到1N盐酸水溶液(21)内，得到4，4′磷酸双酯(1，2萘酯-2叠氮基-5磺酰酯)二苯醚12.5g(94％)。使二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)12.3g(38.3m摩尔)和正丁醇12.0g(162m摩尔)的混合溶液回流下搅拌1小时。减压排除过剩量的正丁醇。添加苯50ml后，在室温下滴入亚硫酰二氯11.0g(46.0m摩尔)。使反应液回流下搅伴1小时，通过减压排除过剩量的亚硫酰二氯，得到对应的苯酮羰酸二丁基二氯代苯(BTD BuCl)的固体。
在得到的BTD BuCl的N-甲基-2吡咯烷酮(NMP)溶液(50ml)内边保持溶液在5℃以下边滴下二氨基二苯酯(DDE)3.06g(15.3m摩尔)，3，5二氨基安息香酸3.50g(23.0m摩尔)的NMP溶液(40ml)，在室温下搅伴30分钟。过滤后，通过把滤液滴入水中，得到具有苯酮羰酸二丁基甲苯骨架的聚酰胺酸酯的固体。
调制固体含量12重量％的聚酰胺酸酯的NMP溶液，添加占固体含量25重量％的4，4′磷酸双酯(1，2苯醌-2叠氮基-5磺酰酯)二苯醚，得到感光性树脂组成物溶液。
把上述感光性树脂组成物溶液通过滚筒印刷涂敷在一边的玻璃基板3上，对该玻璃基板在100℃下加热1小时除去溶剂。其次，通过电极图形的遮光性掩模，用高压水银灯光500mJ/cm2照射。在NMD3(2.38％氢氧化四甲铵)中80秒显像时可得到未曝光部分残留的归一化膜厚(残膜率)为85％的电极图形。
形成电极图形的玻璃基板3在340℃下烧制1小时，可以形成反射层兼电极14。
在玻璃基板3上以及在反射层兼电极14上形成绝缘膜9和取向膜5。绝缘膜9和取向膜5是绝缘膜兼取向膜也行。如果这种情况下作为绝缘膜兼取向膜用反射层的聚酰亚胺和类似成分的聚酰亚胺，则与反射层的粘接性好。
另一方面在形成上述反射层兼电极14的玻璃基板和对置的玻璃基板3′(图6的上侧基板)上形成透明电极4，在透明电极4上形成取向膜5。上述这一对基板3、3′通过隔垫6组合、夹持液晶层7。
在玻璃基板3′的外侧贴附相位板2及偏振光板1，制作反射型液晶显示装置。制作的反射板内藏型的反射型液晶显示装置，其反射层的反射率高，通过设置一个偏振光层，亮显示部分的亮度比传统的提高到1.2倍。该光散射滤光镜28也适用于图1～图4的实施例。
使反射层中非导电性的微粒分散、防止反射层成为镜面，可赋与适度的光散射性。
图8示出通过使反射层内含有非导电性微粒获得光散射效果的反射型液晶显示的装置的概略剖面图(未图示银微粒)。
与图6示出的反射型液晶显示装置的情形相同，调制乙酸银(1)/聚酰亚胺前体溶液后，其中作为非导电性微粒11采用分散的SiO2微粒。其后，与图6示出的反射型液晶显示装置相同，在玻璃基板3上涂敷分散了SiO2微粒11的感光性树脂组成物溶液，形成膜，通过光照射形成图形后，进行加热烧制而形成反射层兼电极14。在这里通过分散SiO2微粒在反射层表面形成凹凸，获得光散射性。
作为提供光散射性的微粒最好是在有机溶液中不劣化、通过加热烧制也不劣化的耐蚀性、耐热性优良的粒子，最好是和感光性树脂组成物的高分子媒体的折射率不同的材质。此外，通过凹凸入射的偏振光不散开是重要的。
反射层上的绝缘膜8也有作为平坦化膜的功能，能够抑制由于凹凸的形成产生的单元间隙(cell gap)。作为绝缘膜9在本实施例用氮化硅。
上述绝缘膜9不限于无机材料，用有机材料例如聚酰亚胺或苯环丁烯聚合物等也行。如果在绝缘膜9上用反射层和类似成分的聚酰亚胺，则最好采用更加提高反射层/绝缘膜粘接性的。此外，作为前述具有平坦化效果的绝缘膜，可以与取向膜相同。
图9示出反射板内藏型彩色液晶显示装置一例的概略剖面图。
调制乙酸银(1)/聚酰亚胺前体溶液，用滚筒印刷在玻璃基板3上涂敷，通过光刻技术的光照射和蚀刻，形成电极图形后，进行加热烧制，形成反射层兼电极14。
在反射层兼电极14上与图6的反射型液晶显示装置同样地形成绝缘膜9、取向膜5。
在形成反射层兼电极14的基板的对置基板3′上形成滤色片13、透明电极4，取向膜5，通过反射层兼电极附着的玻璃基板3和隔垫组合，在其间夹持液晶层7，制作反射板内藏型的彩色液晶显示装置。
由于用本发明的滤色片的反射板内藏型的彩色液晶显示装置的反射层和滤色片之间的间隙小，所以彩色显示中的色纯度高，显示品质优良。
用乙酸银(1)/聚酰亚胺前体溶液构图的电极兼反射层图形14’加热时在其表面析出银微粒粒，形成反射层20。因为该反射层20的银微子的密度高，所以形成导电性，可兼作电极用。同时，接触孔18也被析出的银微粒埋没，反射层兼电极20通过接触孔18与漏极17电接触。
图11A、11B是其它实施例的平面图和剖面图。图11B是图11A沿线XIB的剖面图。在该实施例，由于反射层20的两端部与相邻的源总线线路15重叠，所以在源总线线路15和反射层兼电极20之间设置绝缘用的绝缘层9。虽然未图示，也同样地设置了门总线线路15和反射层兼电极20之间的绝缘层。绝缘层9的材料用例如氮化硅。
图12A、12B、12C示出图11A、11B的像素构造为多个配置的状态。图12B是图12A沿线XIIB的剖面图。图12C是图11A沿线XIIC的剖面图。
此外，图13示出反射型TFT-LCD及其有源元件9、17-19、21、23以及周边电路24-26的构成，以及该反射型TFT-LCD的概略剖面图。图13是图12A沿XIII线的剖面。控制电路26控制共用电压供给电路24和扫描电压/信号电压电路25的信号产生定时等。
在图10A、10B及11A、11B所示的实施例，反射层是在由源总线线路15和门总线线路17包围的四方形区域上形成的。另一方面，请注意在图12A-12C所示的实施例，反射层14是在源总线线路15和门总线线路15交叉部正上方形成的。
即使在上述反射型TFT-LCD上，因为是反射板内藏型，所以与前述实施例相同地，由于在反射层和滤色片之间的间隙小，所以彩色显示的色纯度高，显示品质优良。
如果采用本发明，则能够提供低价、明亮的、显示品质优良的反射型液晶显示装置。
权利要求
1.一种反射型液晶显示装置，其特征在于包括至少有其中一个为透明的一对基板；夹持在该一对基板之间的液晶层；配置在该液晶层和该一对基板中的一个之间的光反射部，在前述光反射部上形成的、银微粒在其表面析出的高分子媒体层。
2.根据权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于前述高分子媒体层是含银的聚酰亚胺，在该聚酰亚胺中包含由1价银还原形成的前述银微粒。
3.根据权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于前述光反射部的高分子媒体表面对前述液晶层的液晶分子取向控制。
4.根据权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于还具有在前述基板的一面形成的电极层，前述光反射部在该电极层和前述液晶层之间形成。
5.根据权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于还具有在前述光反射部和前述液晶层之间形成的滤色片。
6.根据权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于还具有在与其上形成前述光反射部的基板相反一侧的另一基板和前述液晶层之间形成的滤色片。
7.根据权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于前述光反射部具有对含银的感光性高分子媒体光刻处理而形成的反射层，该反射层具有使得该反射层互相接触以提供导电通路的析出的银微粒。
8.根据权利要求7所述的反射型液晶显示装置，其特征在于前述感光性高分子媒体中的银含量在12-50重量％范围内。
9.根据权利要求8所述的反射型液晶显示装置，其特征在于前述反射层还兼作在前述液晶层上加电压的电极。
10.根据权利要求1、7、8中任一项所述的反射型液晶显示装置，其特征在于，还具有对前述光反射部反射的光赋与散射性的散射层。
11.根据权利要求1、7、8中任一项所述的反射型液晶显示装置，其特征在于前述光反射部在前述高分子媒体层上含有非导电性微粒，该非导电性微粒使得该高分子媒体层的表面具有光散射性。
12.根据权利要求11所述的反射型液晶显示装置，其特征在于前述非导电性微粒在前述银微粒在其上析出的前述高分子媒体层的表面上形成多个直径基本为10μm、高度为1μm的突起。
13.根据权利要求7或8所述的反射型液晶显示装置，其特征在于前述感光性高分子媒体包含感光性聚酰亚胺。
14.根据权利要求7或8所述的反射型液晶显示装置，其特征在于前述银微粒是通过在预定温度下加热使前述感光性高分子媒体中包含的1价银还原而在表面析出的。
15.根据权利要求7所述的反射型液晶显示装置，其特征在于还具有在与其上形成前述光反射部的基板相反一侧的另一基板和前述液晶层之间形成的滤色片。
16.根据权利要求9所述的反射型液晶显示装置，其特征在于还具有用于驱动前述电极的配线层，在前述反射部上形成有使前述配电层和前述电极之间电连接的导电通路。
17.根据权利要求9所述的反射型液晶显示装置，它还具有用于驱动前述电极的配线层和使前述配线层和前述电极之间绝缘的绝缘层。
18.一种反射型液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包含以下工序在基板上涂敷含有1价银和感光性高分子媒体的混合物；用光照射前述混合物，经光刻处理形成预定图形的反射层；对前述反射层在预定温度条件下过热，使银微粒在前述反射层表面析出；以及使形成前述反射层的基板和另一透明基板对向配置，把液晶层夹持在两基板之间。
19.一种反射型液晶显示装置的制造方法，其特征在于该制造方法包含以下工序在基板上形成驱动液晶用电极；在前述电极上形成绝缘层；在前述绝缘层上涂敷包含1价银和感光性高分子媒体的混合物；用光照射前述混合物，经光刻处理形成预定图形反射层；对前述反射层在预定温度条件下过热，在前述反射层表面析出银微粒；使形成前述反射层的基板和另一透明基板对向配置，把液晶层夹持在两基板之间。
20.根据权利要求19所述的制造方法，其特征在于前述光反射部的高分子媒体的表面对前述液晶层的液晶分子取向控制。
21.根据权利要求18或19所述的制造方法，其特征在于在前述反射层的表面析出的银微粒相互接触而形成导电通路。
22.根据权利要求21所述的制造方法，其特征在于前述感光性高分子媒体中银的含量在12-50重量％范围内。
23.根据权利要求21所述的制造方法，其特征在于前述反射层兼作在前述液晶层上加电压的电极，前述预定图形是该电极图形。
24.根据权利要求18或19所述的制造方法，其特征在于还包括散射层形成工序，该散射层对前述光反射部反射的光赋与散射性。
25.根据权利要求20所述的制造方法，其特征在于它还包含散射层形成工序，该散射层对前述光反射部反射的光赋与散射性。
26.根据权利要求18或19所述的制造方法，其特征在于前述高分子媒体包含对该高分子媒体的表面赋与光散射性的非导电性微粒。
27.根据权利要求24所述的制造方法，其特征在于还包括在前述基板上形成用于驱动前述电极的配线层的工序和在前述反射层上形成用于前述配线层和前述电极之间电连接的导电通路的工序。
28.根据权利要求24的制造方法，其特征在于还包括在前述反射层上形成用于驱动前述电极的配线层的工序和形成使前述配线层和前述电极之间绝缘的绝缘层的工序。
全文摘要
提供一种反射型液晶显示装置,包含至少其中一个为透明的一对基板、在一对基板之间夹持的液晶层、在液晶层和一对基板的一个之间配置的光反射部以及在光反射部上形成的银微粒在其表面析出的高分子媒体层。还提供了反射型液晶显示装置的制造方法。
文档编号G02F1/13GK1243264SQ99110369
公开日2000年2月2日 申请日期1999年7月15日 优先权日1998年7月15日
发明者香川博之, 小村真一, 近藤克己, 前川康成 申请人:株式会社日立制作所