专利名称：液晶显示装置及其制备方法
技术领域：
本发明总地涉及一种显示装置，具体而言，本发明涉及具有光反射率改善的LCD装置及其制备方法。
背景技术：
液晶显示器(LCD)使一种广泛使用的平板显示装置类型。LCD包括提供有电场产生电极(即，像素电极和公共电极)的两块透明基板以及夹置在它们之间的液晶(LC)层。LCD通过对电场产生电极施加电压来在LC层中产生电场，该电场控制LC层中的LC分子的取向以影响通过该层的光的偏振。
根据LC层用来形成图像的光源，LCD可以分为以“透射模式”、“反射模式”、“透反模式”工作。透射模式LCD应用内部光源提供的光，比如显示装置内含有的“背光”组件。反射模式LCD应用外部光源所提供的光，即比如阳光的环境光或比如光源的环境室内光。透反模式LCD在环境光足够提供可用的显示图像时以反射模式工作或在环境光不足以提供可用的图像时以透射模式工作。所以，透反模式LCD具有低的功耗并且可以在低光环境中使用。
透反模式LCD和反射模式LCD具有不均匀和凹纹的表面的反射膜以反射外部光。通常，反射膜的不均匀和凹纹的表面通过是由低分子量的感光有机材料形成的下反射图案而形成的。反射图案是通过涂覆感光有机材料、将涂覆的材料曝光然后将曝光的材料显影(即光刻)而形成的。然而，该反射图案可能由于曝光工艺例如材料交联和由于显影工艺而变形。而且，有机材料的流动性阻碍了在反射图案之间形成平坦的表面，由此导致反射的光在反射图案之间干扰并且反射率减小。而且，形成反射图案通常需要多个光刻工艺步骤，这增加了制造成本和时间。
所以，需要光反射率改善的LCD及其制造方法。
发明内容
根据本文所述的本发明的实施例，本发明提供了一种光反射性质显著改善的用于LCD的显示面板。
在一个实施例中，显示面板包括具有多个像素区域的基板、多个薄膜晶体管、钝化层、多个反射图案、透明电极和反射膜。
每个像素区域被划分为透射区域和反射区域，薄膜晶体管形成在像素区域中。钝化层形成在薄膜晶体管上。反射图案和反射膜在对应于反射区域的区域中选择性地形成在钝化层上。
反射图案包括极性彼此不同的第一聚合物膜和第二聚合物膜。透明电极同形地形成在钝化层上。反射膜在对应于反射区域的区域中形成在透明电极上。
在另一个实施例中，LCD装置包括如前实施例的第一显示面板、面对第一显示面板的第二显示面板以及夹置在第一和第二显示面板之间的液晶层。
第二显示面板包括基板、形成在基板上的滤色器和形成在滤色器上的公共电极。
根据本发明的一个实施例的制造LCD的方法包括在基板上形成薄膜晶体管；在所述薄膜晶体管的上形成钝化层；在所述钝化层的上形成第一聚合物膜，其中所述第一聚合物膜具有与所述钝化层不同的极性；在所述第一聚合物膜上形成第二聚合物膜，其中所述第二聚合物膜具有与所述钝化层相同的极性；去除一部分的所述第一聚合物膜和第二聚合物膜来在钝化层中形成透射区域；加热所述第一聚合物膜和第二聚合物膜来形成多个反射图案；在所述反射图案上方形成透明电极；以及在对应于所述反射图案的区域中在透明电极上形成反射膜。
通过比如层转化(layer-inversion)的化学方法形成反射图案，不再需要对构图工艺并且简化了制造工艺。平坦表面形成在反射图案之间来防止反射光的干扰。另外，反射图案的形状和大小不规则增强了反射性。而且，反射图案不是由低分子量材料形成，由此减小了残像问题。
从下面本发明的示范性实施例的详细说明可以获得对本发明改进的LCD的上述以及许多其它的特征和优点的更好的理解，特别地，如果结合附图如上考虑，则在其它一幅或多幅附图中类似的标号用于指代类似的元件。
图1是根据本发明的LCD面板的实施例的平面图；图2是沿图1的显示面板的I-I’线截取的剖面图；图3是图2中虚线“A”围绕的部分的放大细节图；图4是根据本发明另一个实施例的显示面板的剖面图；图5是根据本发明的LCD的实施例的剖面图；图6是根据本发明的LCD的另一个实施例的剖面图；以及图7到图15显示形成根据本发明实施例的显示面板的各个工艺步骤的剖面图。
具体实施例方式
图1是根据本发明的LCD的显示面板100的实施例的部分平面图。图2是沿图1的I-I’截取的剖面图。
参考图1和图2，显示面板100包括基板110、多个薄膜晶体管(TFT)120、钝化层130、反射图案150、透明电极160、反射膜170。基板110是比如玻璃的透明基板。
多条第一信号线10和多条第二信号线20形成在基板110上。第一信号线10沿第一方向延伸并传递栅信号。第二信号线20沿第二方向延伸并传递数据信号。第一信号线10和第二信号线20界定了像素区域。
每个TFT 120包括栅电极121、绝缘层123、半导体或沟道层125、源电极127和漏电极129。栅电极121沿第二方向从第一信号线10延伸。绝缘层123形成在栅电极121和基板110上。半导体层125在对应于栅电极121的位置形成在绝缘层123上。半导体层125由非晶硅或多晶硅形成。
源电极127形成在半导体层125上并且从第二信号线20凸出。漏电极129也形成在半导体层125上并且从源电极127间隔开。
欧姆接触层(未示出)可以形成在源电极127和漏电极129与半导体层125之间以减少接触电阻。当栅极导通(gate-on)电压通过第一信号线10施加到栅电极121时，沟道形成在半导体层125表面上。从第二信号线20接收的数据信号通过该沟道施加到漏电极129。
钝化层130形成在基板110上并具有多个接触孔140以显露部分的漏电极129。钝化层130是由氮化硅或光敏有机材料形成。
反射图案150形成在钝化层130上，并且透明电极160同形地形成在反射图案150和部分钝化层130上。反射膜170同形地形成在透明电极160上以具有非均匀和凹纹的表面。
第一信号线10和第二信号线20界定的像素区域被划分为反射区域RF和透射区域TR。反射图案150和反射膜170选择性地形成在反射区域RF中。反射图案150在形状上呈非规则的半球形结构和环状曲线。反射图案150彼此分隔开以暴露它们之间的部分钝化层130，在它们之间具有平坦的表面。透明电极160由透明导体形成，比如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或非晶氧化铟锡(a-ITO)。反射膜170比如通过光刻由比如铝(Al)或铝合金的反射性导体而选择性地形成在反射区域RF中。透明电极160和反射膜170通过接触孔40电连接到漏电极129。配向液晶分子的配向膜(未示出)可以形成在反射膜以及部分钝化层130上。
图3是由图2中虚线“A”围绕的放大细节图。反射图案150由表面部分152和核心154构成。表面部分152包括第一聚合物膜或层，核心154包括第二聚合物膜或层。第一聚合物膜的极性不同于钝化层130的极性，而第二聚合物膜的极性与钝化层130的极性相同。在形成反射图案150的步骤中，第一聚合物膜首先沉积在基板110上，然后第二聚合物膜沉积在第一聚合物膜上。加热第一聚合物膜和第二聚合物膜使膜的位置颠倒，即层转化。也就是说，第一聚合物膜上升，而第二聚合物膜下沉。在位置转变期间，第一聚合物膜和第二聚合物膜中的张力使第一聚合物膜和第二聚合物膜分离，由此形成在其之间具有平坦表面的反射图案，而无需比如光刻的构图工艺。具体而言，钝化层130界定了第一聚合物膜的位置之间的平坦表面，因为作为表面张力导致的层转化期间第一聚合物膜和第二聚合物膜分离的结果，钝化层130通过第一聚合物膜的位置之间的空间而被显露。
在一个实施例中，第一聚合物由聚苯乙烯(PS)形成，第二聚合物由聚乙烯嘧啶(PVP)形成。而且，第一和第二聚合物可以在重复单元中包括光活化功能团和光活化交联团，它们反应来交联聚合物，由此将反射图案150牢固地附着到钝化层130。第一和第二聚合物最好是嵌段共聚物，因为嵌段共聚物可以在位置转变期间形成多种形状。
反射图案150的剖面在形状上基本上为半球形，并且表面部分152的厚度是不规则的。反射图案150在形状和大小方面是不规则的。由聚合物的化学性质(例如，通过热的位置转变)形成的反射图案150减小了光刻步骤的数量，由此减少了LCD的制造成本。另外，反射图案150在其之间具有平坦表面以减小来自相邻反射图案150的反射光的干扰。而且，用于反射图案的聚合物具有高的分子量以减少加热或交联工艺期间反射图案150的变形。
图4是另一个实施例显示面板200的部分剖面图，其除额外的钝化层230之外基本上等同于图1的显示面板100，钝化层230在对应于透射区域TR的位置具有开口235。将略过相同的说明。
显示面板200包括基板210、多个TFT 220、钝化层230、反射图案250、透明电极260、反射膜270。每个TFT 220包括栅电极221、绝缘层223、半导体层225、源电极227和漏电极229。钝化层230在对应于透射区域TR的区域具有开口235以显露绝缘层223。
反射图案250形成在钝化层230上，并且透明电极260形成在反射图案250和显露的绝缘层223上。反射膜270形成在透明电极260上以具有非均匀和凹纹的表面。反射图案250和反射膜270选择性地形成在反射区域RF中。
在透射区域中的液晶的单元间隙(未示出)比反射区域的大，因为钝化层230的厚度不同，由此减小了由于透射区域和反射区域之间光路差所导致的非均匀亮度。
图5是具有如图1和2所示的示范性显示面板500的LCD的部分剖面图。液晶显示面板500包括与图1和2所示的那些相同的显示面板100、相对面板或第二显示面板300、和夹置于它们之间的液晶层400。
显示面板100包括基板110、多个TFT 120、钝化层130、反射图案150、透明电极160、反射膜170。将略过重复的说明。
面对显示面板100的相对面板300包括上基板310、滤色器320和公共电极330。滤色器320形成在对应于显示面板100的透明电极160的区域中并且选择性地透射具有特定波长的光，即对应于红、绿和蓝(RGB)色的那些光。公共电极330形成在上基板310的整个表面上。
液晶(LC)层400夹置在显示面板100和相对面板300之间。LCD通过对透明电极160和公共电极320施加电压以在LC层400中产生电场来显示图像，所产生的电场控制了LC层400中的LC分子的取向来影响穿过或反射通过该层的光的偏振。
图6是具有如图4所示的示范性显示面板200的LCD 600的剖面图，其基本上等同于LCD 500。将略过重复的说明。LCD 600包括显示面板200，相对面板300和液晶(LC)层400。
显示面板200包括基板220、多个TFT 220、钝化层230、反射图案250、透明电极260、反射膜270。将略过重复的说明。钝化层230在对应于透射区域的区域中具有开口235。面对显示面板200的相对面板300包括上基板310、滤色器320和公共电极330。
反射区域中LC层400中的单元间隙H1小于透射区域中的单元间隙H2，由此减小了由于透射区域和反射区域中的光路差所导致的非均匀亮度。
下面将参考图7到图15说明根据本发明实施例的显示面板的制造方法。
图7是示出形成基板上的TFT的剖面图。通过沉积和构图金属膜在基板110上形成多条第一信号线(未示出)。从每条第一信号线突出的部分形成了栅电极121。由有机或无机材料制成的绝缘层123形成在栅电极121和基板110上。通过沉积和构图比如非晶硅或多晶硅的半导体材料，半导体层125形成在对应于栅电极121的区域的绝缘层123上。当栅极导通电压施加到栅电极121上时，沟道形成在半导体层125的表面上。
金属膜形成在具有半导体层125的整个基板上并且被构图来形成多条第二信号线(未示出)、从每条第二信号线突出的源电极127以及漏电极129。第二信号线与第一信号线相交并且传送数据信号。源电极127和漏电极129对沉积在相关的半导体层125上。栅电极121、半导体层125、源电极127和漏电极129对形成TFT 120。
图8是图示图7的步骤之后的步骤的剖面图。比如通过旋涂或狭缝涂敷，将钝化层130形成在整个基板上来覆盖TFT 120。钝化层130由氮化硅形成。在另一个实施例中，钝化层可以由包括正性或负性光致抗蚀剂的有机材料形成。
图9是图示图8的步骤之后的步骤的剖面图。第一聚合物膜142和第二聚合物膜144可以分别由聚苯乙烯(PS)和聚乙烯嘧啶(PVP)形成，它们连续地形成在钝化层130上。第一聚合物膜142和第二聚合物膜144可以包括嵌段聚合物，嵌段聚合物可以通过加热而自组装来形成各种形状，比如薄片形状、立方体或螺旋形。第一聚合物膜142的极性不同于钝化层130的极性，而第二聚合物膜144的极性与钝化层130的极性相同。第一聚合物膜142和第二聚合物膜144可以包括光活化功能团和光敏桥连剂。这使得重复单元与反射图案交联，导致牢固地附着到钝化层130。图10是图示图9的步骤之后的步骤的剖面图。使用光掩模50通过光刻对第一聚合物膜142和第二聚合物膜144以及钝化层130构图。光掩模50包括不透明部分A、具有多个狭缝54的半透明部分B、和透明部分C。在对应于部分A的区域中的第一聚合物膜142和第二聚合物膜144在将薄膜曝光和显影之后得以保留。在对应于部分B的区域，第一聚合物膜142和第二聚合物膜144被去除，钝化层130在曝光和显影之后得以保留，而在对应于区域C的区域中的第一聚合物膜142和第二聚合物膜144以及钝化层130被去除以形成接触孔140以显露部分漏电极129。
在另一个实施例中，半透明部分B可以由透明部分C取代以去除钝化层130，由此形成如图4所示的显示面板200。
图11是图示图10的步骤之后的步骤的剖面图。加热第一和第二聚合物膜142和144在膜142和144中引起张力，由此导致它们之间的位置转变，即第一聚合物膜142上升而第二聚合物膜144下沉以转换层。在位置转变期间，第一聚合物膜142分离为多个图案。第一聚合物膜142和第二聚合物膜144可以直接或通过基板110间接地被选择性加热。
图12是图示形成钝化层130上的反射图案的剖面图，图13是图12的虚线“B”围绕的反射图案的放大细节图。
多个反射图案150在对应于反射区域RF的区域中于聚合物膜的位置转变之后形成在钝化层130上。在相邻反射图案150之间形成平坦表面。反射图案150的剖面图形状上基本上为半球形。反射图案150的平面图是非规则的封闭环状曲线。反射图案150的大小和形状可以是多种多样和非规则的以增强光的反射率。
参考图11和图13，反射图案150包括表面部分152和核心154。图11的第一聚合物膜142上升并且分离为多个图案来形成表面部分152。图11的第二聚合物膜144下沉来形成核心154。非规则的位置转变导致表面部分152的厚度是非均匀的。
图14是图示图13的步骤之后的步骤的剖面图。比如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或非晶氧化铟锡(a-ITO)的透明导体同形地形成在钝化层130和反射图案上，并且被构图来形成透明电极160，即像素电极。透明电极160形成在透射区域和反射区域中，以及形成在接触孔140中来电连接到漏电极129。透明电极160具有与反射图案150的结构同形的非均匀和凹纹的表面。
图15是图示图14的步骤之后的步骤的剖面图。比如铝或其合金的反射导体同形地形成在透明电极160上，并且通过光刻构图来在反射区域RF中形成反射膜170。反射膜170具有与透明电极160的结构同形的非均匀和凹纹的表面。反射膜170可以形成在接触孔140中。因此，形成了根据本发明一个实施例的显示面板。
根据本文所述的本发明的实施例，通过具有不同极性的两种聚合物膜的位置转变来形成LCD装置的反射图案，由此减小了形成反射图案的光刻步骤的数量，因此减少了LCD装置的制造成本。而且，反射图案的形状和大小是非均匀的，并且在其之间具有平坦的表面，由此减小了反射光的干扰并增强了光反射。
如本领域的普通技术人员将理解的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明的材料、装置、构造和方法进行许多的改变、替代和变形。鉴于此，本发明的范围不应该限于这里所说明和图示的具体实施例，因为它们仅仅是示例性的，相反本发明的范围应该与权利要求及其等同特征的范围相一致。
权利要求
1.一种显示面板，包括基板，具有被划分为透射区域和反射区域的像素区域；薄膜晶体管，形成在所述像素区域中；钝化层，形成在所述薄膜晶体管上方；多个反射图案，在对应于所述反射区域的区域中形成在所述钝化层上方，其中所述反射图案包括具有不同极性的第一聚合物膜和第二聚合物膜；透明电极，形成在所述反射图案上方；以及反射膜，在对应于所述反射区域的区域中形成在透明电极上。
2.根据权利要求1的显示面板，其中所述反射图案具有半球形剖面。
3.根据权利要求2的显示面板，其中所述反射图案包括由所述第一聚合膜形成的表面部分和由所述第二聚合物膜形成的核心。
4.根据权利要求3的显示面板，其中所述第一聚合物的极性与所述钝化层相反，所述第二聚合物的极性与所述钝化层的相同。
5.根据权利要求3的显示面板，其中所述第一聚合物和第二聚合物形成嵌段聚合物。
6.根据权利要求3的显示面板，其中所述第一聚合物是聚苯乙烯，所述第二聚合物是聚乙烯嘧啶。
7.根据权利要求1的显示面板，其中所述反射图案具有非规则的封闭环状曲线形状或平面。
8.根据权利要求7的显示面板，其中所述反射图案的大小是非规则的。
9.根据权利要求1的显示面板，其中所述钝化层的部分没有由所述反射图案覆盖。
10.根据权利要求9的显示面板，其中所述部分是平坦的。
11.根据权利要求1的显示面板，其中在对应于所述透射区域的区域中的钝化层要薄于在对应于所述反射区域的区域中的钝化层。
12.一种液晶显示装置，包括第一显示面板，包括第一基板，具有多个像素区域；薄膜晶体管，形成在所述像素区域中，其中每个像素被划分为反射区域和透射区域；钝化层，形成在所述薄膜晶体管上方；多个反射图案形成在对应于所述反射区域的所述钝化层的部分上方，其中所述反射图案包括具有不同极性的第一聚合物膜和第二聚合物膜；透明电极，形成在所述反射图案上方；以及反射膜，形成在对应于所述反射区域的透明电极的部分上方；第二显示面板，面对所述第一显示面板并且包括第二基板、形成在所述第二基板上方的滤色器和形成在所述滤色器上方的公共电极；以及设置所述第一显示面板和第二显示面板之间的液晶层。
13.一种制造显示面板的方法，包括在基板上形成薄膜晶体管；在所述薄膜晶体管的上方形成钝化层；在所述钝化层的上方形成第一聚合物膜，其中所述第一聚合物膜具有与所述钝化层不同的极性；在所述第一聚合物膜上方形成第二聚合物膜，其中所述第二聚合物膜具有与所述钝化层相同的极性；在钝化层上方去除所述第一聚合物膜和第二聚合物膜的部分来形成透射区域；加热所述第一聚合物膜和第二聚合物膜来形成多个反射图案；在所述反射图案上方形成透明电极；以及在对应于所述反射图案的透明电极区域的上方形成反射膜。
14.根据权利要求13的方法，其中所述第一聚合膜和第二聚合物膜包括嵌段聚合物。
15.根据权利要求14的方法，其中所述嵌段聚合物在重复单元中包括光活化功能团和光活化交联基团。
16.根据权利要求13的方法，其中所述第一聚合膜和第二聚合物膜分别包括聚苯乙烯和聚乙烯嘧啶。
17.根据权利要求13的方法，其中所述第一聚合膜和第二聚合物膜的部分使用单个掩模的光刻去除。
全文摘要
本发明公开了一种LCD的显示面板及具有其的LCD装置及其制造方法。所述LCD显示面板包括基板、形成在所述像素区域上的薄膜晶体管、形成在所述薄膜晶体管上的钝化层、形成在钝化层上的多个反射图案、形成在所述反射图案上方的透明电极、以及形成在透明电极上的反射膜。反射图案和反射膜形成在钝化层的反射区域中。通过极性不同的两种聚合物膜的位置转变来形成反射图案。具有该反射图案的显示面板增加了光的反射性并减少了LCD的制造成本。
文档编号G03F7/20GK1896854SQ200610103080
公开日2007年1月17日 申请日期2006年7月10日 优先权日2005年7月13日
发明者金钟声 申请人:三星电子株式会社