专利名称：透射反射式二极管基板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示(以下称之为“LCD”)器件及其制造方法。更具体地，本发明涉及LCD器件的透射反射式二极管基板及其制造方法，其中该透射反射式二极管基板具有用作LCD器件的开关元件的二极管阵列。
背景技术：
通常，液晶显示器件通过控制液晶材料的透光率而显示图像。根据显示图像的光系统的种类，LCD通常可以分为两类。一类为通过采用来自设置在LCD面板背部的背光单元的光显示图像的透射型。另一类为通过反射诸如太阳光或者室内灯的环境光显示图形的反射型。和反射型相比，透射型具有更大的能耗。由于反射型依赖于环境光，因此其在昏暗环境下无法显示图像。
为了通过补偿二者的缺点解决上述问题，已经研究出一种复合型的透射反射(透射+反射)型LCD，对于用户而言采用背光单元的透射模式和采用环境光的反射模式是可选的。由于透射反射式LCD在环境光充足时以反射模式工作或者在环境光不足时以透射模式工作，因此该LCD具有较低能耗并且不受环境光亮度的限制。
通常，透射反射LC面板包括彼此结合并且其间具有液晶层的滤色片基板和薄膜晶体管(也称之为“TFT”)基板以及设置在TFT基板背部的背光单元。该透射反射式LCD面板的每个像素包括具有反射电极和像素电极的反射区，以及仅具有像素电极的透射区。
由于通过半导体制造工艺和多次掩模处理制造该透射反射式LCD，因此该制造工艺非常复杂，并且该复杂的制造工艺导致制造成本增加。
发明内容
本发明的目的在于提出具有用作开关元件的二极管的透射反射式二极管LCD器件的简化结构。此外，本发明的目的还在于提出一种具有用作开关元件的二极管的透射反射式二极管LCD器件的制造方法，在该方法中，该制造工艺得到简化。
为了实现上述目的，液晶显示器件的透射反射式二极管基板包括反射区域，该反射区域包含二极管、围绕二极管的有机图案，以及位于有机图案上方的反射电极，其中所述二极管具有扫描电极、位于该扫描电极上的绝缘图案和位于扫描电极上部的像素电极；以及与该反射电极相邻的透射区域；其中在反射区域和透射区域中形成像素电极。
此外，透射反射式二极管基板的二极管包括形成在第一扫描电极和像素电极之间的第一二极管；形成在第二扫描电极和像素电极之间的第二二极管；与第一扫描电极连接的第一扫描线；以及与第二扫描电极连接的第二扫描线。
此外，透射反射式二极管基板包括与扫描线连接的扫描焊盘；其中该扫描焊盘包括与扫描线连接的扫描焊盘下电极，和与扫描焊盘下电极连接并且位于其正上方的扫描焊盘上电极；并且其中有机图案设置在扫描焊盘下电极和扫描焊盘上电极之间，扫描焊盘下电极和扫描焊盘上电极通过贯穿有机图案并暴露扫描焊盘下电极的接触孔连接。
而且，透射反射式二极管基板包括具有与位于像素电极和反射电极之间的反射电极相同图案的保护图案。
一种用于制造液晶显示器件的透射反射式二极管基板的方法包括如下步骤，采用第一掩模在基板上形成扫描线、与该扫描线连接的扫描电极以及位于扫描线和扫描电极上的绝缘图案；采用第二掩模形成有机图案以及通过贯穿有机图案暴露绝缘图案的有机孔；采用第三掩模形成覆盖有机孔的像素电极、二极管以及反射电极，其中二极管包括扫描电极、绝缘图案以及像素电极，所述反射电极与有机图案重叠并且其间具有像素电极。
参照附图通过对于本发明的实施方式的如下详细描述将使得本发明的所述和其他目的显而易见。在附图中
图1简要示出根据本发明所述的透射反射式液晶显示面板的结构；图2为图1所示的透射反射式LCD面板的二极管基板的平面图；图3所示为沿图2中的透射反射式二极管基板的I-I’和II-II’线截取的截面图；图4A和4B分别为用于描述根据本发明的透射反射式二极管基板的制造方法的第一掩模工艺的平面图和截面图；图5A到5D为用于详细描述第一掩模工艺的截面图；图6A和6B为分别为用于描述根据本发明的透射反射式二极管基板的制造方法的第二掩模工艺的平面图和截面图；图7A和7B为用于详细描述第二掩模工艺的截面图；图8A和8B为分别为用于描述根据本发明的透射反射式二极管基板的制造方法的第三掩模工艺的平面图和截面图；以及图9A到9D为用于详细描述第三掩模工艺的截面图。
具体实施例方式
现在将参照图1到图9D的附图通过本发明的优选实施方式描述本发明的目的和优点。
参照图1，根据本发明所述的透射反射式LCD面板包括彼此结合滤色片基板110和二极管基板120，在二者之间设置有液晶材料124。该透射反射式的LCD面板的像素分为具有反射电极142的反射区域和没有反射电极142的透射区域。
滤色片基板110包括形成在上基板102上的黑矩阵104、滤色片106和数据线108。以网状设置在上基板102上的黑色材料构成的黑矩阵104将上基板102的可视区域划分为其中形成滤色片106的多个单元区域，并且防止相邻单元之间的光干涉以及环境光的反射。在单元区域以周期性重复R(红)、G(绿)和B(蓝)色材料的方式形成滤色片106，并发送光以显示彩色图像。数据线108与像素电极116相对从而构成驱动液晶材料124的电场。
二极管基板120包括扫描线114a和114b、形成在单元区域的二极管D1和D2以及像素电极116和形成在单元区域的反射区域并与像素电极116重叠的反射电极142。
图2为说明根据本发明的实施方式所述的透射反射式二极管基板的平面图。图3所示为沿图2中的I-I’和II-II’截线截取的透射反射式二极管基板的截面图。
参照图2和图3，本发明的透射反射式二极管基板包括像素电极116、扫描线114a和114b、反射电极142、二极管D1和D2以及分别与扫描线114a和114b连接的扫描焊盘144a和144b。将该透射反射式二极管基板的每个像素单元区域划分为具有反射电极142的反射区域和没有反射电极142的透射区域。
扫描线114a和114b通过扫描焊盘144a和144b与驱动器IC(图中没有示出)连接。扫描焊盘144a和144b由扫描线114a和114b延伸而形成的扫描焊盘下电极146a和146b以及与下电极146a和146b接触的扫描焊盘上电极148a和148b构成。在扫描焊盘下电极146a和146b和扫描焊盘上电极148a和148b之间，可以夹有有机图案138。在该情况下，与驱动器IC接触的扫描焊盘上电极148a和148b通过接触孔150a和150b与扫描焊盘下电极146a和146b接触。
在扫描线114a和114b的上部，直接覆盖绝缘图案130。在图2和图3中，每个像素单元具有两个二极管D1和D2。因此，存在两条扫描线，第一扫描线114a与像素电极116的第一侧靠近而第二扫描线114b与像素电极116的第二侧靠近。但是，如果一个像素单元只有一个二极管，则扫描线为一条。
在每个像素单元区域的反射区域形成有反射电极142以反射环境光。根据有机材料138的图案该反射电极142可以具有浮雕图案。该浮雕图案用于增强反射效果。
在该情况，让光路径经过反射区域以及透射区域中的液晶材料是至关重要的。这样，在透射区域，通过构图反射电极142和有机材料形成透射孔160从而暴露像素电极116。即，经过透射区域和液晶层的透射光的路径长度(TL)与经过反射区域和液晶层的反射光的路径长度(RL)相同。因此，反射模式和透射模式的透明效果相同。
像素电极116与形成在滤色片基板上的数据线形成电压差。通过该电压差，具有各向异性介电特性的液晶材料发生扭曲。因此，根据决定电压差的视频信号控制光透射率从而改变光亮度。
在像素电极116和反射电极142之间，可以附加形成保护图案140。
二极管D1和D2由彼此重叠且其间具有绝缘图案130的像素电极116和扫描电极134a和134b构成。扫描电极134a和134b分别沿扫描线114a和114b向像素单元区域延伸。像素电极116通过贯穿与扫描电极134a和134b重叠的有机图案138的有机孔152a和152b与绝缘图案130接触。因此，由于具有导体/绝缘体/导体的多层结构使得二极管D1和D2具有二极管开关特性。当分别通过扫描线114a和114b向二极管D1和D2施加超过阈值电压的电压时，二极管导通从而可以向像素电极施加视频信号。在施加导通电压后，如果二极管D1和D2处于截止状态，则施加给像素电极的视频信号保持在充电状态直到向该二极管施加下一驱动电压。因此，可以通过该充电电压驱动包括彼此面对且其间具有液晶层的像素电极116和数据线的液晶单元(C1c)。
形成用作开关元件的二极管D1和D2使得与第一扫描电极134a连接的第一二极管D1和与第二扫描电极134b连接的第二二极管D2对称设置。第一扫描电极134a与第一扫描线114a连接，而第二扫描电极134b与第二扫描线114b连接。分别通过第一扫描线114a和第二扫描线114b向第一二极管D1和第二二极管D2施加极性相反的电信号以驱动像素。这些二极管具有电压随着极性改变的反对称(anti-symmetric)特性。但是，由于施加相反极性电压的两个二极管D1和D2与一个像素电极连接，因此可以向像素电极116提供稳定的电压。从而，不会发生由于单独二极管的反对称特性导致的视频质量问题。
通过如下三轮掩模工艺形成具有根据本发明所述的上述结构的透射反射式二极管。
图4A和4B分别为用于描述根据本发明的透射反射式二极管基板的制造方法的第一掩模工艺的平面图和截面图。图5A到5D为用于详细描述第一掩模工艺的截面图。
参照图4A和4B，在第一掩模工艺中，扫描线114a和114b、分别与扫描线114a和114b连接的扫描焊盘下电极146a和146b以及扫描电极134a和134b均位于下基板112上。此外，绝缘图案130形成在扫描线114a和114b上。
参照图5A到5D，说明第一掩模工艺的详细过程。采用诸如溅射方法的沉积方法在下基板112上沉积诸如钼、钛、铜或者铝(钕)的扫描金属材料170。在该扫描金属材料170上，沉积诸如硅的氮化物(SiNx:H)的无机绝缘材料172。
在无机绝缘材料172上沉积光刻胶。然后，通过第一掩模251对该光刻胶进行曝光并显影。因此，如图5A所示形成第一和第二光刻胶图案202a和202b。
这里，第一掩模251为具有阻挡区域(P1)、半透射区域(P2)和透射区域(P3)的半色调掩模。采用第一掩模251曝光和显影光刻胶，在对应于阻挡区域(P1)的部分形成具有第一高度的第一光刻胶图案202a并在对应于半透射区域(P2)的部分形成具有低于第一高度的第二高度的第二光刻胶图案202b。最后，去除对应于透射区域(P3)部分的光刻胶从而暴露出无机绝缘材料172。
采用第一光刻胶图案202a和第二光刻胶图案202b，通过蚀刻工艺构图无机绝缘材料172和扫描金属材料170。如图5B所示，在下基板112上形成扫描线114a和114b、扫描电极134a和134b、扫描焊盘下电极146a和146b(在图4A中示出)。在扫描线和扫描焊盘下电极上形成绝缘图案130。
此后，对第一光刻胶202a和第二光刻胶图案202b进行灰化处理。然后，如图5C所示，第一光刻胶202a的高度降低并且第二光刻胶图案202b被去除。因此，暴露出位于第二光刻胶图案202b下的绝缘图案130。
采用通过灰化工艺降低其高度的第一光刻胶202a，再次构图暴露出的绝缘图案130。如图5D所示，暴露出扫描焊盘下电极146a。此后，如图5D所示，通过剥离工艺去除剩余的光刻胶202a。
这里，所述第一掩模251还可以是具有阻挡区域、折射区域和透射区域的折射掩模，而非半色调掩模。
图6A和6B为分别为用于描述根据本发明的透射反射式二极管基板的制造方法的第二掩模工艺的平面图和截面图。图7A和7B为用于详细描述第二掩模工艺的截面图。
参照图6A和6B，在像素单元区域的反射区域中形成具有浮雕表面的有机材料图案138。
参照图7A和7B，将描述第二掩模工艺的详细过程。采用旋转涂敷的方法在具有扫描线114a和114b、扫描焊盘下电极146a和146b和绝缘图案130的下基板112上沉积诸如压克力(acryl)的光敏有机材料176。
采用具有第二掩模252的光刻工艺，构图光敏有机材料176以形成有机图案138。对应于第二掩模252的透射区域(P3)的光敏有机材料176被去除。此外，在对应于透射区域(P3)的焊盘区域去除光敏有机材料176以形成暴露扫描焊盘下电极146a的接触孔150a。在对应于第二掩模252的透射区域(P3)的反射区域去除覆盖扫描电极134a和134b的光敏有机材料176。因此，在扫描电极134a和134b上形成暴露绝缘图案130的有机孔152a和152b。在第二掩模252中除了透射区域(P3)以外的其他区域(P4)具有阻挡部分和折射部分(或者半色调部分)交替设置的结构。因此，构图光敏有机材料176从而在对应于阻挡部分的部分形成凸起物并在对应于折射部分的部分形成凹陷。此后，硬化光敏有机材料176，在反射区域形成具有浮雕表面的有机图案138。
图8A和8B为分别为用于描述根据本发明的透射反射式二极管基板的制造方法的第三掩模工艺的平面图和截面图。图9A到9D为用于详细描述第三掩模工艺的截面图。
参照图8A和8B，通过第三掩模工艺在反射区域形成覆盖有机孔152a和152b的像素电极116以及反射电极142。此外，像素电极116和反射电极142之间可以形成保护图案140。
参照图9A至9D，说明第三掩模工艺的详细描述。采用溅射方法在有机图案138和下基板112上沉积诸如ITO、TO或者IZO的透明导电材料180和诸如AlNd的反射金属184。在沉积反射金属184以前，可以沉积诸如硅的氧化物(SiOx)和硅的氮化物(SiNx)的绝缘材料182。
在反射金属184上，沉积光刻胶。采用具有第三掩模253的光刻工艺，曝光并显影光刻胶。因此，如图9A所示形成第三和第四光刻胶图案204a和204b。
这里，第三掩模253为半色调掩模，其与如图5A中的第一掩模251一样具有阻挡区域(P1)、半透射区域(P2)和透射区域(P3)。采用第三掩模253曝光并显影光刻胶，如图9A所示形成彼此具有不同厚度的第三和第四光刻胶图案204a和204b。去除在对应于透射区域(P3)的部分沉积的光刻胶从而暴露出反射金属184。这里，第三光刻胶图案204a高于第四光刻胶图案204b。
采用第三和第四光刻胶图案204a和204b，在蚀刻工艺中构图无机绝缘材料182和透明导电材料180。如图9B所示形成像素电极116和扫描焊盘上电极148a。
此后，在灰化工艺中去除第四光刻胶图案204b从而第三光刻胶图案204a如图9C所示以降低的高度保留。处于第四光刻胶图案204b下的反射金属184被暴露出来。
采用剩余的第三光刻胶图案204a，蚀刻暴露出的反射金属184和无机绝缘材料182以形成反射电极142和保护膜图案140。此外，在透光区域，通孔160通过去除反射电极142和保护膜图案140暴露出像素电极116，同时扫描焊盘上电极148a也暴露出来。此后，通过如图9D所示的剥离工艺去除剩余的第三光刻胶图案204a。
所述第三掩模253还可以是具有阻挡部分、折射部分和透射部分的折射掩模，而非半色调掩模。
和薄膜晶体管基板相比，采用二电极元件的二极管作为开关元件的本发明可以简化基板结构以及制造开关基板的方法。本发明提出了一种包括三轮掩模工艺的透射反射式二极管的制造方法。因此，提高了制造透射反射式LCD面板的生产率。
此外，根据本发明所述的二极管基板和用于制造该二极管基板的方法具有并非数据线和扫描线在同一基板上交叉的结构而是将二者形成在不同基板上然后通过结合两个基板使二者相对。因此，可以防止重叠的数据线和扫描线之间的短路问题。
应该理解本发明不限于上述的实施方式。在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种变型和改进。因而，本发明的范围仅由所附权利要求书及其等同物决定。
权利要求
1.一种用于液晶显示器件的透射反射式二极管基板，包括反射区域，该反射区域包含二极管、围绕二极管的有机图案，以及位于有机图案上方的反射电极，其中所述二极管具有扫描电极、位于该扫描电极上的绝缘图案和位于扫描电极上方的像素电极；以及与该反射电极相邻的透射区域；其中所述像素电极形成在反射区域和透射区域中。
2.根据权利要求1所述的透射反射式二极管基板，其特征在于，所述二极管包括形成在第一扫描电极和像素电极之间的第一二极管；以及形成在第二扫描电极和像素电极之间的第二二极管。
3.根据权利要求2所述的透射反射式二极管基板，其特征在于，还包括与第一扫描电极连接的第一扫描线；以及与第二扫描电极连接的第二扫描线。
4.根据权利要求3所述的透射反射式二极管基板，其特征在于，还包括与扫描线连接的扫描焊盘；其中该扫描焊盘包括与扫描线连接的扫描焊盘下电极，和与扫描焊盘下电极连接并且位于其正上方的扫描焊盘上电极。
5.根据权利要求4所述的透射反射式二极管基板，其特征在于，所述有机图案设置在扫描焊盘下电极和扫描焊盘上电极之间；并且扫描焊盘下电极和扫描焊盘上电极通过贯穿有机图案并暴露扫描焊盘下电极的接触孔连接。
6.根据权利要求1所述的透射反射式二极管基板，其特征在于，还包括具有与位于像素电极和反射电极之间的反射电极相同图案的保护图案。
7.一种用于制造液晶显示器件的透射反射式二极管基板的方法，包括采用第一掩模在基板上形成扫描线、与该扫描线连接的扫描电极以及位于扫描线和扫描电极上的绝缘图案；采用第二掩模形成有机图案以及通过贯穿有机图案并且暴露出绝缘图案的有机孔；采用第三掩模形成覆盖有机孔的像素电极、二极管以及反射电极，其中所述二极管包括扫描电极、绝缘图案以及像素电极，所述反射电极与有机图案重叠且其间具有像素电极。
8.根据权利要求7所述的用于制造透射反射式二极管基板的方法，其特征在于，所述扫描线包括靠近像素电极的第一侧的第一扫描线和靠近像素电极的第二侧的第二扫描线；并且所述二极管包括与第一扫描线连接的第一二极管和与第二扫描线连接的第二二极管。
9.根据权利要求7所述的用于制造透射反射式二极管基板的方法，其特征在于，在所述采用第一掩模的形成步骤中还包括形成与所述扫描线连接的扫描焊盘下电极。
10.根据权利要求7所述的用于制造透射反射式二极管基板的方法，其特征在于，所述采用第一掩模的形成步骤包括在基板上顺序沉积扫描金属、无机材料和光刻胶；采用应用第一掩模的光刻工艺形成具有第一高度的第一光刻胶图案和具有低于第一高度的第二高度的第二光刻胶图案；构图无机绝缘材料和扫描金属以在对应于第一光刻胶图案的部分形成所述扫描线、扫描电极和绝缘图案，并在对应于第二光刻胶图案的部分形成扫描焊盘下电极和绝缘图案；灰化第一和第二光刻胶以暴露位于扫描焊盘下电极上的绝缘图案；蚀刻暴露出的绝缘图案以暴露出所述扫描焊盘下电极；以及采用剥离工艺去除剩余的光刻胶图案。
11.根据权利要求9所述的用于制造透射反射式二极管基板的方法，其特征在于，所述采用第三掩模的形成步骤还包括形成与所述扫描焊盘下电极连接的扫描焊盘上电极。
12.根据权利要求11所述的用于制造透射反射式二极管基板的方法，其特征在于，所述采用第二掩模的形成步骤还包括在扫描焊盘下电极和扫描焊盘上电极之间形成具有暴露出所述扫描焊盘下电极的接触孔的有机图案。
13.根据权利要求7所述的用于制造透射反射式二极管基板的方法，其特征在于，所述采用第三掩模的形成步骤还包括在所述像素电极和反射电极之间形成保护图案。
全文摘要
本发明涉及LCD器件的透射反射式二极管基板及其制造方法，其中该透射反射式二极管基板具有用作LCD器件开关元件的二极管阵列。液晶显示器件的透射反射式二极管基板包括反射区域，该反射区域包含二极管、围绕二极管的有机图案，以及位于有机图案上部的反射电极，其中二极管具有扫描电极、位于该扫描电极上的绝缘图案和位于扫描电极上方的像素电极；以及与该反射电极相邻的透射区域；其中在反射区域和透射区域中形成像素电极。
文档编号H01L27/02GK101075033SQ20071010702
公开日2007年11月21日 申请日期2007年5月17日 优先权日2006年5月17日
发明者申亨范, 金泓植 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社