液晶显示器的制作方法

专利名称：液晶显示器的制作方法
发明的背景发明的领域本发明涉及液晶显示器，特别涉及反射来自外部的入射光以设置显示光源和透射来自背面光源的光的半透射型液晶显示器。
有一种公知的反射型液晶显示器，其具有在内部的反射器并通过该反射器反射外部入射光以设置显示光源，由此不再需要作为光源的背光，还有一种带有背光作为光源的透射型液晶显示器。
由于反射型液晶显示器可设计成具有比透射型液晶显示器低的功耗、薄的厚度和轻的重量，因此主要用于便携式终端。这是因为当从外部输入的光在显示器中的反射器上被反射时，该光可用做显示光源，因此不再需要背光。透射型液晶显示器具有这样的特性，即在环境光很暗的情况下，其具有比反射型液晶显示器更好的可见度。
作为提高了反射型液晶显示器亮度的反射器，有这样一种显示器，例如其具有在光刻工艺中、在离开有机绝缘膜的反射器表面上形成的隔离凸起，并且层间膜设置在这些凸起上，由此形成了具有由凸起构成的波峰部分和其它部分或波谷部分的平滑波浪形状，因此在反射器的表面上形成波浪图形(见日本专利No.2825713)。
图29是表示形成在常规反射器中的波浪图形的例子的平面图。如图29所示，波浪图形是通过在隔离状态下在反射器1的表面上设置具有圆形平面形状的多个凸起2作为凸起图形或基底图形形成的。该波浪图形引起入射光的不规则反射，由此提高液晶显示器的亮度。
已有液晶显示器的基本结构包括TN(扭曲向列)型、单片偏振型、STN(超扭曲向列)型、GH(宾主)型、PDLC(聚合物弥散液晶)型、胆甾醇型(cholesteric)等的液晶；驱动液晶的开关元件和设置在液晶单元内部或外部的反射器或背光。这些普通的液晶显示器采用能实现高清晰度和高图像质量的有源矩阵驱动系统，并使用薄膜晶体管(TFT)或金属/绝缘膜/金属结构的二极管(MIM)作为开关元件，并且备有反射器或背光。
作为具有常规反射型液晶显示器和透射型液晶显示器的优点的液晶显示器，公开了一种半透射型液晶显示器(见日本专利No.2955277)，如图30所示，该液晶显示器具有围绕有源矩阵基板的像素电极3设置的、并互相垂直交叉的栅极内连线4和源极内连线5，并具有设置在像素电极3上的薄膜晶体管6，并且栅极内连线4和源极内连线5连接到薄膜晶体管6的栅极和源极，并且还具有形成在像素电极3中的金属膜的反射区7和ITO的透射区8。
由于在像素电极上设有反射区和透射区，因此在环境光很亮时背光关闭，以使该液晶显示器可用做反射型液晶显示器，并因此呈现低功耗，这是反射型液晶显示器的特性。当环境光很暗时，背光被打开，以便该液晶显示器用做透射型液晶显示器，因此在环境光很暗的情况下呈现提高的可见度，这是透射型液晶显示器的特性。以下将可用做反射型液晶显示器和透射型液晶显示器的液晶显示器称为半透射型液晶显示器。
然而，在日本专利No.2955277中所述的液晶显示器中，如图31所示，为了平面化而部分地除去了形成在有源矩阵基板上的波浪，并且像素电极上的透射区形成在有源矩阵基板的平坦部分上。设置形成在有源矩阵基板上的波浪以便有效地向使用者反射环境光。在减小波浪的区域以形成透射区、以便将该液晶显示器用做具有可关闭背光的反射型液晶显示器的情况下，出现亮度下降的问题。
日本专利特许公开No.2001-75091介绍了一种反射器，该反射器通过组合上述两个现有技术而具有形成在反射器表面上的隔离凸起，由此在反射器表面上形成波浪图形，并且该反射器具有形成在波浪图形顶部和底部中的开口，并用这些开口作为透射区。然而，由于凸起具有隔离的圆形形状，该反射器同时反射来自所有方向的入射光，而没有方向性，因此显示器亮度不合乎需要地被降低。
由于在该日本专利No.2955277中所述的液晶显示器中，将透射区与反射区分开是很简单的，因此很容易在对置基板上为不同区域形成具有不同厚度的滤色器。然而，由于日本专利特许公开No.2001-75091中所述的反射器具有混合在像素中的透射区和反射区，因此很难在对置基板上为不同区域形成不同厚度的滤色器。这就不可能一个区域一个区域地调整滤色器的厚度。因而，光以反射模式两次穿过形成在对置基板上的滤色器，而以透射模式一次穿过该滤色器。这就改变了透射模式和反射模式的色调(hue)，因此降低了亮度并且色调的改变使可见度减低。
发明概述因而，本发明的目的是设置在反射模式和透射模式时都具有优异可见度的半透射型液晶显示器。
根据本发明的液晶显示器包括内连线、薄膜晶体管和存储电容器形成在其上的器件基板；与器件基板相对设置的对置基板；夹在器件基板和对置基板之间的液晶层；设置在器件基板上的反射电极，该反射电极具有波浪形状，并且在反射电极表面上的法线方向上相对特定方位角是非平衡地分布的，并且其反射光强度取决于该方位角；和设置在反射电极的非有效区中的开口。
由于开口设置在反射电极中，因此由背光或来自器件基板相对侧的光源以透射模式将光照射到液晶层，允许光穿过用于液晶显示的液晶层，因此即使在黑暗环境下也能识别该显示。由于反射电极的法线方向相对特定方位角是不均匀分布的，因此反射器表面上的波浪形状的形成具有各向异性，并且反射光强度取决于该方位角，这可以提高在特性方位角上具有0度偏振角的反射器沿法线方向的反射光强度。这就增加了反射到观察者的光量。由此确保提高了使用该反射器的显示器的可见度。
根据本发明的另一方面的液晶显示器，包括内连线、薄膜晶体管和存储电容器形成在其上的器件基板；与器件基板相对设置的对置基板；夹在器件基板和对置基板之间的液晶层；形成在对置基板上的第一滤色器；形成在薄膜晶体管上的第二滤色器；形成在第二滤色器上并具有波浪形状的反射电极；和设置在反射电极的非有效区上的开口。
由于滤色器形成在对置基板和器件基板上，光以反射模式两次穿过对置基板一侧的滤色器，并以透射模式各穿过器件基板和对置基板上的滤色器一次。这就可以减少两种模式中颜色的改变。还可以分别设定透射模式和反射模式中的色调。
该液晶显示器可以这种方式构成反射电极表面上的法线方向相对特定方位角是不均匀分布的，并且在该方位角上的反射光强度的偏振角分布具有两个或更多个峰值。
因而，反射器表面上的波浪形状形成有各向异性，反射光强度取决于该方位角，并在该方位角上、在反射光强度的偏振角分布中呈现两个或更多个峰值。这就可以增加在特定方位角具有0度偏振角的反射器沿法线方向上的反射光强度。
可以以这样的方式设计该波浪形状，使其具有带由多个线状凸起图形形成的封闭外形形状的凹槽。
通过由凸起图形和绝缘层形成波浪形状和改变凸起图形的线宽、线长和厚度以及绝缘层的厚度，可以以这种方式设计波浪形状，以便最大化反射器的各向异性和法线方向的反射光强度。
例如，该液晶显示器的特征在于，开口设置在反射电极的非有效区上作为透射区，反射电极的有效区是反射区，并且施加于面对液晶层的器件基板表面的驱动电压和施加于面对液晶层的对置基板表面的驱动电压之间的电位差在透射区比在反射区的小。
由于施加于反射电极中的液晶层的驱动电压低于施加于透射区的液晶层的驱动电压，因此反射区中的液晶层的双折射的改变小于在透射区中的液晶层的双折射的改变。这就可以设定在每个反射模式和透射模式中双折射的最佳改变，因此两种模式中的输出光强度都是最佳的。
该液晶显示器的特征在于，非有效区具有例如0度到2度的倾斜角和/或10度或更大的倾斜角。
由于其中形成开口的非有效区具有0度到2度的倾斜角和/或10度或更大的倾斜角，因此非有效区不能有效地将从对置基板输入的光反射给观察者。因此，即使是在从对置基板输入的光在液晶显示器的反射电极以反射模式反射时，亮度也不会显著下降。
例如，该液晶显示器的特征在于，开口只形成在使光通过的、与器件基板的区域重叠的反射电极的区域中。
通过只在使光通过的器件基板的区域中形成开口，可减少不使光通过的开口的数量，由此提高了光的反射效率。
该液晶显示器可以按照这样的方式构成，即只在与内连线、薄膜晶体管和存储电容器重叠的反射电极的区域中不形成开口。
内连线、薄膜晶体管和存储电容器由不透明材料形成。因此，即使在与内连线、薄膜晶体管和存储电容器重叠的反射电极的那些区域中形成开口，也不可能使来自背光的光通过。如果在上述区域中形成开口，内连线、被薄膜晶体管反射的光和存储电容器将改变液晶的显示颜色。因此，在那些区域中不形成开口可以防止液晶显示颜色的改变。
可为每种显示颜色设定在像素中的开口数量。
由于像素中的开口数量可形成不同的显示颜色，因此可以改变透射模式显示中的彩色平衡。在反射模式最好的彩色平衡不同于透射模式中最好的彩色平衡的情况下，可以改变反射模式和透射模式中的彩色平衡。这就可以确保按照在两种模式中彩色平衡都变得最佳的方式进行液晶显示。
可为每种显示颜色设定像素中的开口面积。
由于该液晶显示器以像素中的开口面积根据显示颜色不同而不同，因此可改变透射模式显示中的彩色平衡。在反射模式的最好彩色平衡不同于透射模式中的最好彩色平衡的情况下，可以改变反射模式和透射模式中的彩色平衡。这就可以确保按照在两种模式中使彩色平衡变得最佳的方式进行液晶显示。
该液晶层的液晶分子定向的模式可以是均匀型(homogeneoustyope)、电极面垂直均匀型(homeotropic type)、TN型、HAN(混合定向向列，Hybrid Aligned Newatic)型和OCB(光学补偿弯曲)型。
不管液晶层的液晶分子定向的模式如何，都可以增强反射模式和透射模式中的液晶显示的亮度。因此可以根据用途和制造成本选择液晶模式。
可在其中存在反射电极的区域和用于每个区域的开口区域中设定液晶层的液晶分子定向的模式。
可通过设定反射模式中的液晶分子定向模式不同于透射模式中的液晶分子定向模式，改变在反射模式和透射模式中的液晶层的延迟。这就可以增强两种模式中的输出光强度。
该液晶显示器可按照这样的方式构成，即透明电极形成在器件基板上，反射电极形成在与透明电极相接触的液晶层一侧上。
由于反射电极形成在透明电极上，因此围绕每个开口的电场的方向可以稳定化。这就可以抑制液晶分子定向的干扰。
可在对置基板的液晶层一侧上设置四分之一波板。
在对置基板的液晶层一侧上设置四分之一波板可防止四分之一波板由于外部因素如紫外线和湿度等而退化，由此延长液晶显示器的寿命。由于四分之一波板本身由呈现液态结晶性定向的材料形成，因此不再需要使液晶层定向的定向膜的涂敷和摩擦工序。这可以缩短制造时间和降低制造成本。
该液晶显示器可按照这样的方式构成，即在面对开口的四分之一波板的区域中形成第二开口。
通过对反射模式液晶层的厚度进行最优化，在采用四分之一波板的透射模式中可获得比不采用四分之一波板的透射模式中更高的输出光强度。在面对开口的四分之一波板的区域中形成第二开口可以在透射模式中没有四分之一波板的情况下设置显示，因此可以增加透射模式中的亮度。
可以在与液晶层相反的器件基板的一侧上设置胆甾醇型液晶。
由于胆甾醇型液晶呈现出偏振片和四分之一波板组合在一起的特性，因此采用胆甾醇型液晶代替偏振片和四分之一波板可以缩短制造时间和降低制造成本。
可以在器件基板的液晶层一侧上设置第二四分之一波板。
在器件基板的液晶层一侧上设置四分之一波板可以防止四分之一波板由于外部因素如紫外线和湿度等而退化，由此可延长液晶显示器的寿命。由于四分之一波板本身由呈现液态结晶性定向的材料形成，因此不再需要使液晶层定向的定向膜的涂敷和摩擦工艺。这就可以缩短制造时间和降低制造成本。
可以在与液晶层相反的器件基板的一侧上设置胆甾醇型液晶，并在胆甾醇型液晶和器件基板之间设置第二四分之一波板。
由于胆甾醇型液晶和四分之一波板设置在与液晶层相反的器件基板的一侧上，因此可以增强反射模式和透射模式中的液晶显示的输出光强度。
附图的简要说明

图1是根据第一实施例的液晶显示器的截面图；图2A至2F是表示经过图1中所示的液晶显示器的制造方法各步骤的截面图；图3A和3B是表示输入光和反射光之间的关系的示意图；图4是反射器上的凸起图形的平面图；图5是凸起图形的截面图；图6是表示倾斜角分布的曲线；图7是用于形成开口的非有效区图形的平面图；图8是表示开口周围的电场的方向的示意图；图9是表示液晶显示器的一个像素结构的示意图；图10是表示在色度坐标中反射模式和透射模式中的彩色平衡的示意图；图11是表示反射器、偏振角和方位角的截面图；图12A和12B是表示在各向异性(anisotropic reflector)反射器上的输出光强度与方位角相关性的示意图；图13A和13B是表示以180度的方位角在各向异性反射器上提高了反射光强度的示意图；图14是根据第二实施例的液晶显示器截面图；图15A至15F是表示经过图14中所示的液晶显示器的制造方法各步骤的截面图；图16是根据第三实施例的液晶显示器的截面图；图17A至17F是表示经过图16中所示的液晶显示器的制造方法各步骤的截面图；图18A至18E是表示在液晶层各模式中液晶分子定向方向的示意图；图19A至19C是表示怎样产生透射部分和反射部分的液晶模式的示意图；图20是表示四分之一波板和偏振片以TN型布置的示意图；图21A至21I是表示四分之一波板和偏振片的可能布局的示意图；图22是表示其中去掉透射部分的四分之一波板的实施例的示意图；图23是液晶层13的厚度和在透射模式中的输出光强度的曲线；图24是表示其中在下基板上布置胆甾醇型液晶的实施例的示意图；图25是表示其中在下基板上布置胆甾醇型液晶和四分之一波板的实施例的示意图；图26是根据第九实施例的液晶显示器的截面图；图27是第九实施例的液晶显示器的等效电路图；图28A至28F是表示经过图26中所示的液晶显示器的制造方法各步骤的截面图；图29是表示形成在常规反射器上的凸起图形的例子的平面图；图30是表示常规半透射型液晶显示器的像素的示意图；和图31是常规半透射型液晶显示器的截面图。
最佳实施例的详细说明下面参照附图介绍本发明的实施例。图1是根据本发明第一实施例的半透射型液晶显示器的部分截面图。如图1所示，半透射型液晶显示器10在内部具有下基板11、与下基板11相对设置的对置基板12以及夹在下基板11和对置基板12之间的液晶层13。
半透射型液晶显示器10采用有源矩阵系统，该有源矩阵系统具有例如薄膜晶体管(TFT)作为像素与像素的开关元件。
下基板11具有绝缘基板14、绝缘保护膜15、TFT16、绝缘层17、凸起图形18、第二绝缘层19以及反射电极20。绝缘保护膜15淀积在绝缘基板14上，TFT16形成在绝缘保护膜15上。每个TFT16具有在绝缘基板14上的栅极16a、漏极16b、半导体层16c和源极16d，后面三个电极位于覆盖栅极16a的绝缘保护膜15上。
凸起图形18经过第一绝缘层17或TFT16的源极16d形成在绝缘保护膜15和TFT16上。第二绝缘层19覆盖凸起图形18、第一绝缘层17和源极16d设置。在第二绝缘层19中穿孔形成到达源极16d的接触孔21。
此外，反射电极20淀积并覆盖在接触孔21和第二绝缘层19上。反射电极20连接到TFT16的源极16d并具有作为反射器和像素电极的功能。凸起图形18和第二绝缘层19使反射电极20具有波浪形表面。从等效于顶部和底部的反射电极20的波浪形表面上的非有效区去掉反射电极20，由此在第二绝缘层19中形成开口27。这里所述的“非有效区”指的是其中难以有效地向观察者反射外部光的反射电极20的波浪形表面上的区域。
在绝缘基板14上的栅极端部22和在覆盖栅极端部22的绝缘保护膜15上的漏极端部23形成在设置在下基板11的周边部分中的端部区域中。
对置基板12具有从液晶层13一侧按顺序叠置的透明电极24、滤色器25和绝缘基板26。从绝缘基板26输入到对置基板12的入射光Li从对置基板12穿过液晶层13到达下基板11，并且在反射电极20被反射成为反射光Lr。该反射光Lr再次穿过液晶层13并从透明电极24离开对置基板12射出。
图2A至2F是表示在图1中所示的半透射型液晶显示器的制造工艺中的反射电极制造工艺的示意图。首先，如图2A所示，形成作为开关元件的TFT16。
在绝缘基板14上形成栅极16a，并淀积绝缘保护膜15。然后，在绝缘保护膜15上形成漏极16b、半导体层16c和源极16d。此外还，淀积覆盖TFT16的第一绝缘层17。
开关元件不限于TFT16，可为其它开关元件例如二极管制备的基板。
接着，如图2B所示，向第一绝缘层17施加有机树脂，之后，采用凸起图形形成的掩模进行曝光和显影工艺，以便形成用于在反射电极20的表面上形成波浪图形的多个凸起图形18。
然后，如图2C所示，烘焙有机树脂。该烘焙使有机树脂的边角部变圆。
接着，按照这样的方式施加有机树脂的层间膜以便覆盖凸起图形18，形成平滑的波浪形状。随后，进行曝光和显影工艺，以形成接触孔21。之后，烘焙层间膜以形成第二绝缘层19，如图2D所示。
接下来，如图2E所示，在与反射电极20的形成位置相关连的地方形成反射电极20，该反射电极是覆盖接触孔21和第二绝缘层19的铝(Al)薄膜。
此后，如图2F所示，利用对应反射电极20的波浪形表面的顶部和底部的掩模，采用光刻胶进行曝光和显影，以便去掉反射电极20的顶部和底部，由此形成开口27。
反射电极20的材料不限于Al，同样可采用其它导电材料，如Ag。由于反射电极20的波浪形表面的形状由凸起图形18的图形决定，因此在形成开口27时采用的掩模的图形是基于图2B中所用的形成掩模的凸起图形而产生的。
在反射电极制造工艺中，Al膜和TFT基板之间的有机层间膜(波浪形层)可以由单层代替两层形成。在图2F中形成开口27时，可部分地刻蚀掉围绕开口27的第二绝缘层19，因此可有效地使来自背光28的光通过。
下面讨论形成开口27的区域。图3A示意性地表示输入到其中未形成开口27的反射器1的光Li，和将由观察者看到的被反射器1反射的光Lr。让入射角Ti和反射角Tr是由入射光Li和反射光Lr相对于反射器1的法线方向形成的角度。由于入射角Ti在形成在波浪图形中的Al层上被凸起图形18和绝缘层反射，因此入射角Ti和反射角Tr是不同的值。
图3B是示意性地表示入射到具有波浪形的Al层上的一个点A的光的反射。为简便起见，图3B只示出了Al层和反射器1的表面形状。在入射光Li输入到波浪形上的点A的情况下，光在Al层的接触表面上的点A上反射，因此反射的光Lr以点A的法线方向作为对称轴反射。假定由Al层的接触表面和在点A的反射器1之间形成的角度定义为在点A的倾斜角q，入射光Li在反射方向的分布取决于Al层的波浪形的倾斜角q的分布。因此，按照观察者P主观评价反射器1的亮度并把反射认为是强反射的方式设计倾斜角q的分布是很重要的。
下面介绍在反射器1的表面上由凸起图形18和第二绝缘层19形成的波浪图形的设计情况。图4两维地表示形成在反射器上的凸起图形，图中的影线部分是形成凸起图形18的区域。实际上，以一定的粗糙度布置多个凸起图形，形成三角形布局。虽然该例表示了形成多个三角形的侧边的凸起图形，但是波浪图形可采用任何形式，只要多个线状凸起图形形成封闭图形，如矩形或椭圆形。
图5示意性地表示在图4中的两个点之间的凸起图形的截面图。假定L是凸起图形18的中心距离，W是凸起图形18的宽度，D是凸起图形18的高度，d是第二绝缘层19的高度变为最小值的高度，ΔD是第二绝缘层19的高度为最大值的点和绝缘层19的高度为最小值的点之间的高度差。
涂敷在第二绝缘层19上表面上的Al膜(反射电极20)非常薄，其厚度可以忽略并且未示出。
反射器1是通过多样地改变凸起图形18的参数L、W、D、d和ΔD的值而制备的，并用在在其中没有形成开口17的反射型液晶显示板中，并且观察者可以主观评价其亮度和干扰。图6表示关于在主观评价上具有好结果和具有坏结果的每个反射器的倾斜角分布的评价结果。曲线A是对于好结果的倾斜角的分布，并且在2度到10度范围内的倾斜角占50％或以上。曲线B是对于坏结果的倾斜角的分布，并且0度的倾斜角占15％或以上。
通过设定参数D、W、ΔD、d和L以控制倾斜角的分布，对于对光反射方向具有方向性的反射型液晶显示器，可提高朝向观察者P的方向的亮度。
倾斜角q介于0度至2度范围内的反射电极20的区域沿法线方向反射从反射器1的法线方向输入的光，因此使该光反射呈现为观察者P的的图像。这个区域对于液晶显示器的亮度的提高不起太大作用。倾斜角q介于10度或以上范围内的反射电极20的区域不可能向观察者P反射外部光，因此对液晶显示器的亮度的提高不起太大作用。在下面的说明中，倾斜角q在0至2度和10度或以上的区域称为非有效区。
由于开口27是通过去掉在非有效区中的反射电极20形成的，因此来自背光28的光穿过开口27。在这种情况下，第一绝缘层17、凸起图形18和第二绝缘层19由透明材料形成。
倾斜角q在0至2度的区域等效于波浪形表面的顶部和底部，倾斜角q等于或大于10度的区域等效于波浪形表面的极性改变部分。由于非有效区由参数D、W、ΔD、d和L确定，如图5所示，因此可以在图2B中使用的形成凸起图形的掩模的图形基础上产生对应非有效区的掩模图形。
如果凸起图形18是通过采用图4中所示的形成凸起图形的掩模形成的，则非有效区是由图7中的影线部分所指示的部分。因此，具有图7中的影线部分形状的掩模施加于反射器1上，并通过光刻胶和刻蚀去掉反射电极20的非有效区，由此形成开口27。由于过刻蚀工艺取决于刻蚀条件，因此通过刻蚀去掉反射电极20可以增加去除面积。关于这一点，希望对于倾斜角q为0至2度的区域和倾斜角q等于或大于10度的区域应该以具有图7中的影线部分的形状的掩模为目标。
用于在液晶层13产生电场的电极不存在于开口27中，因此可以干扰液晶层13的开口27周围的电场。但是，由于开口27的尺寸约为几微米，因此开口27周围的电场29的方向是有效地产生作用于反射电极20的端部和对置基板12的透明电极24之间的电场的方向，如图8所示。因此在非有效区中形成开口27不会使半透射型液晶显示器的显示特性显著降低。
下面讨论开口27的平面分布。图9是示意性地表示半透射型液晶显示器的一个像素的放大平面图，并表示半透射型液晶显示器的一个像素由栅极内连线4、漏极内连线37、TFT16和存储电容器30构成。存储电容器30是通过按照经过绝缘保护膜15互相面对的方式设置存储电容器内连线和漏极16b形成的电容部件，并用于抑制在它平行插入液晶时电压的变化。第一绝缘层17、凸起图形18、第二绝缘层19和反射电极20形成在像素区域中，如图8所示。虽然图9表示公共存储型布局，但是在不产生任何问题的情况下可以采用其它布局，如栅极存储层。
由于栅极内连线4、漏极内连线37、TFT16和构成存储电容器30的存储电容器内连线一般不是由透明材料形成的，因此，来自背光28的光不能透过。因此，即使开口27形成在反射电极20与栅极内连线4、漏极内连线37、TFT16和存储电容器30重叠的区域中，透射光的量不会增加。因此，制作掩模图形以便不在与栅极内连线4、漏极内连线37、TFT16和存储电容器30重叠的区域中形成开口27，并且采用该掩模图形进行光刻和刻蚀。应该注意，在存储电容器30由透明材料如ITO形成的情况下这不是必要的。
一般情况下，由于在对置基板12的滤色器25中采用红(R)、绿(G)或蓝(B)的滤色器，因此该液晶显示器可制成表示为RGB的彩色显示器。在上述半透射型液晶显示器中，RGB颜色的亮度平衡由反射模式确定，作为参考，该反射模式关闭背光28并用反射光提供显示。当形成在像素中的开口27的面积在RGB颜色中相同时，打开背光28并用透射光提供显示的TM中的RGB颜色的亮度平衡变得与反射模式中的亮度平衡相同。
然而，两种模式中的使用环境不同；例如，反射模式是在环境区域很亮时使用的，而透射模式是在环境区域很暗时使用的。因此，通过设定蓝(B)光的强度，以便设定透射模式平衡的色温高于反射模式平衡的色温，如图10中的色度坐标所示，而不是对于两种模式设定相同的RGB亮度平衡，由此可减少观察者P在观看液晶显示器时感觉到的疲劳。
因此，在形成开口27时，对于其中布置蓝(B)滤色器25的像素的反射电极20，增加一个开口27的面积或增加像素中的开口27的数量以调节来自背光28的要被透射的光的量，因此设定更高的色温。同样，也可以根据液晶显示器的使用环境调整红(R)或绿(G)色光的强度，并且该调节与增强蓝色(B)的情况基本上相同。
确定反射型液晶显示器的反射特性和在工业中成为标准的方法是这样一种方法在相对于反射器的法线方向的30度角输入光并测量偏振角和反射光强度之间的关系，其中偏振角是由入射光和反射器的法线方向确定的，其中的反射光强度是在以反射器的法线方向为中心的角度作为方位角情况下的反射光强度。从提高使用中的液晶显示器的可见度的观点看，需要以这样的方式设计反射器，以便在上述条件下增强在0度(法线方向)偏振角的反射光强度。
在光沿30度的偏振角的方向照射到其上形成具有以三角形作为图7中所示的基本图形的凸起图形18的反射器上之后，检测方位角和反射光强度之间的关系，可以看到反射光强度周期性地改变，如图12A和12B所示。下面将具有这种凸起图形以根据方位角改变反射光强度的反射器称为各向异性(anisotropic)反射器，而具有不根据方位角改变反射光强度的凸起图形的反射器被称为各向同性(isotropic)反射器。各向异性反射器在特定方向上增加反射光强度的原因是在反射器表面的波浪形状上沿法线方向的分布不均匀。
光沿30度偏振角和0度方位角的方向照射到其上形成具有以三角形作为基本图形的凸起图形18的反射器上，并且在相对于光源是水平的90度方位角和在与光源成180度方位角的方向上、采用OtsukaElectronic有限公司的光谱仪IMUC(LCD 7000)测量偏振角和反射光强度之间的关系。此时，光从一个基本三角形的一个顶点输入，并且每个三角形的一边设置成平行于该光谱仪。图13A示出了在180度的方位角的方向上测量的结果，图13B示出了在90度方位角的方向上测量的结果。可以看到在90度方位角方向的测量结果变为在30度偏振角处具有峰值的反射光强度的分布，在180度方位角方向上的测量结果变为在30度偏振角和5度偏振角附近具有峰值的反射光强度的分布。显然在0度偏振角时，在180度方位角上的反射光强度大于在90度方位角上的反射光强度。在180度方位角上测量时，似乎是图7中所示的各向异性反射特性引起反射光强度在5度偏振角附近具有峰值。
如上所述，由于反射光强度因各向异性的凸起图形而取决于方位角，所以反射光强度的偏振角相关性采用多个峰值。可以确信由于在0至10度偏振角附近出现峰值，因此可以提高在0度偏振角的反射光强度。
图14是根据本发明第二实施例的半透射型液晶显示器的部分截面图。如图14所示，半透射型液晶显示器10在内部具有下基板11、与下基板11面对设置的对置基板12、以及夹在下基板11和对置基板12之间的液晶层13。
下基板11具有绝缘基板14、绝缘保护膜15、TFT16、绝缘层17、凸起图形18、第二绝缘层19、反射电极20以及透明电极31。绝缘保护膜15淀积在绝缘基板14上，TFT16形成在绝缘保护膜15上。每个TFT16具有在绝缘基板14上的栅极16a、漏极16b、半导体层16c和源极16d，后三个电极位于覆盖栅极16a的绝缘保护膜15上。
凸起图形18经过第一绝缘层17或TFT16的源极16d形成在绝缘保护膜15和TFT16上。第二绝缘层19淀积并覆盖在凸起图形18、第一绝缘层17和源极16d上。在第二绝缘层19中形成到达源极16d的接触孔21。
此外，淀积透明淀电极31和反射电极20以便覆盖接触孔21和第二绝缘层19。反射电极20连接到TFT16的源极16d，并具有作为反射器和像素电极的功能。透明电极31是透明导电体，如ITO，并电连接到反射电极20，以便透明电极31用做像素电极。凸起图形18和第二绝缘层19使反射电极20具有波浪形表面。从等效于顶部和底部的反射电极20的波浪形表面上的非有效区去掉反射电极20，由此在存储电容器30中形成开口27。这里所述的“非有效区”是其中很难有效地向观察者反射外部光的反射电极20的波浪形表面上的区域。
在设置在下基板11的周边部分中的端部区域中，在绝缘基板14上形成栅极端部22，并在覆盖栅极端部22的绝缘保护膜15上形成漏极端部23。
对置基板12具有从液晶层13一侧按顺序叠置的透明电极24、滤色器25和绝缘基板26。从绝缘基板26输入到对置基板12的入射光Li从对置基板12穿过液晶层13到达下基板11，并在反射电极20反射，成为反射光Lr。反射光Lr再次穿过液晶层13并从透明电极24射出对置基板12。
图15A至15F是表示在制造图14中所示的半透射型液晶显示器的工艺中的反射电极制造工艺的示意图。如图15A所示，首先，形成作为开关元件的TFT16。
在绝缘基板14上形成栅极16a，并淀积绝缘保护膜15。然后，在绝缘保护膜15上形成漏极16b、半导体层16c和源极16d。此外，淀积第一绝缘层17以覆盖TFT16。
开关元件不限于TFT16，同样可制备采用其它开关元件如二极管等的基板。
接着，如图15B中所示，将有机树脂施加于第一绝缘层17上，之后采用凸起图形形成的掩模进行曝光和显影工艺，以便在反射电极20表面上形成波浪图形的多个凸起图形18。
随后，如图15C所示，焙烘有机树脂。该焙烘使有机树脂边角部变圆。
接下来，以覆盖凸起图形18产生平滑波浪形状的方式施加有机树脂的层间膜。之后，进行曝光和显影工艺以形成接触孔21。
随后，焙烘该层间膜以形成第二绝缘层19，如图15D所示。
接着，如图15E所示，在与反射电极20的形成位置相关的第二绝缘层19上形成ITO的透明电极31，之后形成覆盖接触孔21和第二绝缘层19的铝(Al)薄膜的反射电极20。
此后，如图15F所示，利用对应于反射电极20的波浪形表面的顶部和底部的掩模，采用光刻胶进行曝光和显影工艺，以便去掉反射电极20的顶部和底部，由此与第一实施例一样形成开口27。
由于具有像素电极功能的透明电极31通过开口27露出，因此甚至在液晶层13的开口27周围的电场也不会受到干扰，因而半透射型液晶显示器的显示特性不会退化。
图16表示根据本发明又一实施例的半透射型液晶显示器的部分截面图。如图16所示，半透射型液晶显示器10在内部具有下基板11、与下基板11面对设置的对置基板12、以及夹在下基板11和对置基板12之间的液晶层13。该半透射型液晶显示器10采用具有例如TFT作为像素与像素的开关元件的有源矩阵系统。
下基板11具有绝缘基板14、绝缘保护膜15、TFT16、绝缘层17、凸起图形18、第二绝缘层19、反射电极20以及滤色器25。绝缘保护膜15淀积在绝缘基板14上，TFT16形成在绝缘保护膜15上。每个TFT16具有在绝缘基板14上的栅极16a、漏极16b、半导体层16c和源极16d，后三个电极位于覆盖栅极16a的绝缘保护膜15上。
滤色器25经过第一绝缘层17或TFT16的源极16d淀积在绝缘保护膜15和TFT16上，凸起图形18形成在滤色器25上。第二绝缘层19淀积并覆盖在凸起图形18、第一绝缘层17、源极16d和滤色器25上。在第二绝缘层19和滤色器25中形成到达源极16d的接触孔21。
此外，淀积反射电极20以便覆盖接触孔21和第二绝缘层19。反射电极20连接到TFT16的源极16d，并具有作为反射器和像素电极的功能。凸起图形18和第二绝缘层19使反射电极20具有波浪形表面。从相当于顶部和底部的反射电极20的波浪形表面上的非有效区去掉反射电极20，由此在第二绝缘层19中形成开口27。这里所述的“非有效区”是其中很难有效地向观察者反射外部光的反射电极20的波浪形表面上的区域。在设置在下基板11的周边部分中的端部区域中形成在绝缘基板14上的栅极端部22，并在覆盖栅极端部22的绝缘保护膜15上形成漏极端部23。
对置基板12具有从液晶层13一侧按顺序叠置的透明电极24、滤色器25和绝缘基板26。从绝缘基板26输入到对置基板12的入射光Li从对置基板12穿过液晶层13到达下基板11，并在反射电极20反射，成为反射光Lr。反射光Lr再次穿过液晶层13并从透明电极24射出对置基板12。
图17A至17F是表示在制造图16中所示的半透射型液晶显示器的工艺中的反射电极制造工艺的各步骤的示意图。如图17A所示，首先，形成作为开关元件的TFT16。在绝缘基板14上形成栅极16a，并淀积绝缘保护膜15。然后，在绝缘保护膜15上形成漏极16b、半导体层16c和源极16d。此外，淀积第一绝缘层17以覆盖TFT16。然后，在第一绝缘层17上淀积滤色器25。开关元件不限于TFT16，同样可制备采用其它开关元件如二极管等的基板。
接着，如图17B中所示，将有机树脂施加于滤色器25上，之后采用凸起图形形成的掩模进行曝光和显影工艺，以便在反射电极20表面上形成波浪图形的多个凸起图形18。
随后，如图17C所示，焙烘有机树脂。该焙烘使有机树脂边角部变圆。
接下来，以覆盖凸起图形18产生平滑波浪形状的方式施加有机树脂的层间膜。之后，进行曝光和显影工艺以形成接触孔21。随后，焙烘该层间膜以形成第二绝缘层19，如图17D所示。
接着，如图17E所示，形成与反射电极20的形成位置相关、并覆盖接触孔21和第二绝缘层19的铝(Al)薄膜的反射电极20。
此后，如图17F所示，利用对应于反射电极20的波浪形表面的顶部和底部的掩模，采用光刻胶进行曝光和显影工艺，以便去掉反射电极20的顶部和底部，由此形成开口27。反射电极20的材料不限于Al，可同样采用其它导电材料，如Ag。由于反射电极20的波浪形表面的形状由凸起图形18的图形决定，因此在形成开口27时使用的掩模的图形是在图17B中所用的凸起图形形成的掩模基础上产生的。
在反射电极制造工艺中，Al膜和TFT基板之间的有机层间膜(波浪形层)可以由单层代替两层形成。在形成图17F中的开口27时，可以部分地刻蚀掉开口27周围的第二绝缘层19，以便来自背光28的光可以有效地通过。
在反射模式显示时，来自对置基板12的输入光两次通过设置在对置基板12上的滤色器25，直到变为输出光为止。在透射模式显示中，来自背光28的光通过设置在下基板11上的滤色器25和设置在对置基板12上的滤色器25，直到变为输出光。在反射和透射模式中，光两次通过滤色器，因此第三实施例的液晶显示器可以使两种模式中的颜色表达相同。还可以确定在透射模式和反射模式之间独立地显示的彩色平衡。
ECB(电控双折射)型、均匀(homogeneous)型、电极面垂直均匀(homeotropic)型、TN型、HAN型、OCB型等可用于根据第一实施例和第二实施例的液晶层13。
图18A至18E是表示液晶模式中的液晶分子的定向方向的示意图。那些液晶模式一般是通过在下基板11上形成图形层之后，在下基板11上涂敷定向膜和用布等在一个方向上摩擦该定向膜或者选择定向膜的类型而控制液晶分子的定向方向和预倾斜角来得到的。
在本发明中一起采用由反射电极反射的光和通过开口27透射的光的情况下，当输入光在反射器反射并成为输出光时，光在液晶层13中的传播距离是反射部分(反射电极20的区域)中的液晶层13厚度d的两倍，同时光在液晶层13中的传播距离等于透射部分(其中形成开口27的区域)中的液晶层13的厚度d，直到输入光变为输出光为止。反射部分和透射部分之间的光程差产生反射模式和透射模式之间的延迟差。由于液晶分子的定向方向不同，因此在上述液晶模式中折射率不同。通过利用该现象使反射电极20和开口27中的液晶分子的定向方向互相不同，消除了反射模式和透射模式之间的延迟差。
图19A至19C是表示制造液晶显示器的方法的示意图，其中使在反射电极20中的液晶分子的定向方向不同于开口27中的液晶分子的定向方向。如图19A中所示，提供接近90度的预倾斜角的聚酰亚胺定向膜32同时施加于下基板的反射电极20和开口27，并加热和烘干，而且从下基板11进行紫外线照射。由于存在反射电极，紫外线只照射在开口27上面的聚酰亚膜32上。紫外线照射使聚酰亚胺定向膜32的长链烷基分解，因此使展示预倾斜角的液晶部分消失从而使开口27上的预倾斜角变小。关于通过紫外线照射来改变预倾斜角的定向膜，即使在摩擦之后进行紫外线照射效果也相同，因此可以在紫外线照射之前进行摩擦。
如图19B中所示，紫外线照射之后，沿液晶定向的方向进行摩擦。紫外线不照射到反射电极20上的聚酰亚胺定向膜32上，因此预倾斜角预定的角度保持接近于90度。由于摩擦不会显著改变预倾斜角，因此定向是垂直的。由于紫外线照射使开口27上的聚酰亚胺定向膜32上的预倾斜角变小，因此摩擦设定水平定向。
如图19C所示，由于利用设置水平定向的定向膜加工对置基板12，并且该定向是通过摩擦设定为水平的，因此水平定向的部分变为均匀定向或TN定向，而垂直定向部分变为HAN定向。
由于通过采用图19A至19C中所示的方法改变反射电极20和开口27的液晶模式，因此通过采用由液晶模式引起的折射率差改变延迟(Δn·d)的值，从而甚至利用相同的单元厚度也可以在反射模式和透射模式中获得极高的亮度。
在第一实施例和第二实施例的半透射型液晶显示器中，在液晶层13的模式为TN模式的情况下，偏振片和四分之一波板设置在下基板11和对置基板12上。图20示出了根据本发明第五实施例的液晶显示器的截面图。
偏振片33设置在下基板11的绝缘基板14和背光28之间，四分之一波板34设置在绝缘基板14和第二绝缘层19之间。另一个四分之一波板34设置在对置基板的绝缘基板26的液晶层一侧表面上，另一偏振片33设置在绝缘基板26的与液晶层13相对的一侧表面上。下基板上的偏振片33和对置基板上的偏振片33的偏振方向设定成互相垂直。虽然未示出，在下基板的四分之一波板34上形成TFT16、绝缘保护膜15、栅极端部22和漏极端部23，透明电极24和滤色器25形成在对置基板上的四分之一波板34和液晶层13之间，如图1和2所示。
在反射模式的扭曲定向时，从对置基板外部输入的光通过偏振片33变为线性偏振光，然后通过四分之一波板34变为右旋圆偏振光。右旋圆偏振光的输入光通过处于扭曲定向中的液晶层13成为线性偏振光，线性偏振光的反射光通过扭曲定向的液晶层13，成为右旋圆偏振光。作为右旋圆偏振光的反射光通过四分之一波板34，成为线性偏振光，然后变为输出光。
在反射模式为垂直定向时，从对置基板外部输入的光通过偏振片33。成为线性偏振光，然后通过四分之一波板34，成为右旋圆偏振光。右旋圆偏振光的输入光通过以垂直定向的液晶层13，成为线性偏振光，并在反射电极20反射，成为相对右旋圆偏振光反向旋转的左旋偏振光的反射光。左旋圆偏振光的反射光通过以垂直定向的液晶层13、并通过四分之一波板，成为线性偏振光。由于这个线性偏振光的偏振方向不同于偏振片33的偏振方向，因此反射光不通过偏振片33。
在透射模式中扭曲定向时，从背光28输入的光通过偏振片33，成为线性偏振光，然后通过四分之一波板34，成为左旋圆偏振光。左旋圆偏振光的输入光通过以扭曲定向的液晶层13，成为相对左旋圆偏振光反向旋转的右旋圆偏振光的透射光。右旋圆偏振光的透射光通过四分之一波板34，成为线性偏振光，然后成为输出光。
在透射模式以垂直定向时，从背光28输入的光通过偏振片33，成为线性偏振光，然后通过四分之一波板34，成为左旋圆偏振光。左旋圆偏振光的输入光通过以垂直定向的液晶层13、并通过对置基板的四分之一波板34，成为线性偏振光。由于线性偏振光的偏振方向不同于偏振片33的偏振方向，因此透射光不通过偏振片33。
由于四分之一波板33比驱动电机14和绝缘基板24更靠近液晶层13设置，如图20所示，一次性制造的液晶显示器不会受到紫外线和湿度的影响，这在耐气候方面是有利的。即，紫外线不仅被偏振片33吸收，而且被厚玻璃或塑料基板的绝缘基板吸收，因此紫外线很难到达四分之一波板34。因此与四分之一波板34设置在液晶层13的相反一侧上的情况相比，可以明显地防止与紫外线相关的退化。此外，该液晶显示器不受湿度的影响。
将偏振片粘接到四分之一波板上的粘接剂经受可能的湿度一定向分离。在液晶层一侧上设置四分之一波板34不再需要在偏振片33和四分之一波板34之间的粘接剂。这就拓宽了四分之一波板34的材料选择范围，并且更容易提高其它性能，如透射率。
由于四分之一波板34本身是通过对呈现液体结晶性的材料进行定向形成的，因此有液晶材料定向的效果。因此，比透明电极24和反射电极20更靠近液晶层13设置四分之一波板34可不再需要定向膜和摩擦工艺。特别是，利用90度的扭曲结构，不需要在下基板和对置基板上进行定向工艺。此外，即使在HAN型中也不需要用于液晶定向的摩擦工艺。
偏振片33可以设置在液晶层一侧上。由于绝缘基板的厚度约为0.7mm，因此存在输出光经过绝缘基板从相邻像素射出来的可能性。偏振片33在液晶层一侧上的设置防止来自非显示状态中的像素的光到达绝缘基板。这减少了从相邻像素看到光的可能性并提高了可见度。图21A至21I表示四分之一波板、偏振片和绝缘基板的布局关系的组合。该图只示出了与绝缘基板的位置关系，而没有示出液晶显示器的其它结构元件。
在根据第一实施例和第二实施例的半透射型液晶显示器中，在液晶层13的模式为TN模式的情况下，偏振片和四分之一波板设置在对置基板12上，并且偏振片设置在下基板11上。在对应对置基板的透射部分的区域中省去了四分之一波板。图22表示根据本发明的第六实施例的液晶显示器的截面图。
偏振片33设置在下基板的绝缘基板14和背光28之间。四分之一波板34设置在对置基板的绝缘基板26的液晶层一侧上，另一偏振片33设置在与液晶层13相对的绝缘基板26的一侧表面上。下基板上的偏振片33和对置基板上的偏振片33的偏振方向设定成互相垂直。虽然未示出，TFT16、绝缘保护膜15、栅极端部22和漏极端部23形成在下基板上的四分之一波板34上，透明电极24和滤色器25形成在对置基板上的四分之一波板34和液晶层13之间，如图1和2中那样。
采用在形成反射电极20中的开口27时使用的掩摸，通过光刻工艺和刻蚀工艺去掉设置在对应开口27的对置基板上的四分之一波板34的那些区域。
在来自背光的光通过下基板的偏振片和四分之一波板、并通过液晶层和对置基板的四分之一波板和偏振片的情况下的输出光强度I由下式给出I＝1/2{(Γ/2)(1/X·sinX)}2其中是光的波长，Δn·d是液晶层的延迟，Γ＝2Δn·d/，X＝{φ2+(Γ/2)2}1/2，其中假设液晶分子以扭曲角φ均匀扭曲。
另一方面，在来自背光的光不通过下基板的四分之一波板但通过下基板的偏振片，并通过液晶层和对置基板的偏振片的情况下的输出光强度Ip由下式给出
Ip＝(1/2)(1/X·sinX)2[φ2·cos2φ+sin2φ(Γ/2)2]+sin2φcos2X-φsin2φcosX(1/X·sinX)。
图23表示在液晶层厚度基础上计算出在透射模式中已经通过四分之一波板的输出光强度I和没有通过四分之一波板的输出光强度Ip的结果的曲线。在反射模式中输出光的强度变为最大值的双折射(Δnd)为270nm。液晶的折射率为0.09，在反射模式中的液晶层的厚度约为3m。当以反射模式作为参考设计液晶显示器时，液晶层的厚度变为约3m。因此很显然在透射模式中，只通过偏振片的输出光的强度Ip大于存在四分之一波板情况下的输出光强度I。
因此，如图22所示，通过不在下基板上设置四分之一波板和去掉设置在面对透射部分的对置基板上的四分之一波板的区域，可增加在反射模式和透射模式中从液晶显示器输出的光强度。
图24是表示本发明的另一实施例，其中胆甾醇型液晶布置在与液晶层相对的下基板的一侧上。胆甾醇到液晶是具有有螺旋周期性结构的分子定向的液晶。在胆甾醇型液晶具有螺旋周期＝P、光平行于其螺旋轴入射的分子定向的情况下，只选择地反射具有在波长＝nP(其中n是液晶的平均折射率)周围的波长宽度Δ＝PΔn(其中Δn＝折射率的各向异性)的光，并且允许在该波长范围内的光通过。在左向胆甾醇型液晶的情况下，满足波长条件的光被分离成右旋圆偏振光和左旋圆偏振光，并且前者偏振光被反射，后者直接通过。在右向胆甾醇型液晶的情况下正相反。
胆甾醇型液晶35设置在下基板的绝缘基板14和背光之间。四分之一波板34设置在对置基板的绝缘基板26的液晶层一侧上，偏振片33设置在与液晶层13相对的绝缘基板的一侧上。虽然未示出，TFT16、绝缘保护膜15、栅极端部22和漏极端部23形成在下基板上，透明电极24和滤色器25形成在对置基板上的四分之一波板34和液晶层13之间，正如图1和2那样。胆甾醇型液晶35由具有对应RGB颜色波长的螺旋周期性和反射相同方向的圆偏振光的三层构成。
在第五实施例中，通过在下基板上设置胆甾醇型液晶35代替设置偏振片33和四分之一波板34可获得与第四实施例相同的优点。
图25是表示本发明的另一实施例的示意图，其中四分之一波板和胆甾醇型液晶设置在与液晶层相对的下基板的相对一侧上，并在对置基板上设置偏振片和四分之一波板。去掉在面对反射电极20中的开口27的对置基板上的四分之一波板的那些区域。
胆甾醇型液晶35设置在下基板的绝缘基板14和背光之间。四分之一波板34设置在背光28和胆甾醇型液晶35之间。该四分之一波板34设置在对置基板的绝缘基板26的液晶层一侧上，偏振片33设置在与液晶层13相对的绝缘基板26的相对侧上。虽然未示出，TFT16、绝缘保护膜15、栅极端部22和漏极端部23形成在下基板的四分之一波板34上，透明电极24和滤色器25形成在对置基板上的四分之一波板34和液晶层13之间，正如图1和2那样。
采用在形成反射电极20中的开口27时使用的掩摸，通过光刻工艺和刻蚀工艺去掉设置在对应开口27的对置基板上的四分之一波板34的那些区域。
通过在下基板上设置胆甾醇型液晶35和四分之一波形板34代替设置的偏振片33可增加根据第五实施例的在反射模式和透射模式中的液晶显示器的输出光强度。
下面介绍本发明的另一实施例。图26是以简化形式表示第九实施例的一部分下基板的截面图。在绝缘层17中形成到达TFT16的源极16d的接触孔21。淀积透明电极31、绝缘膜36和反射电极20并覆盖接触孔21和绝缘层17。透明电极31连接到TFT16的源极16d或漏极16b并具有用作像素电极的功能。SiO2等的透明绝缘膜36淀积在透明电极31和反射电极20之间。反射电极20经过绝缘膜36电连接到透明电极31，并具有用作反射器和像素电极的功能。
绝缘层17具有波浪形表面，形成在绝缘层17上的透明电极31和反射电极20也具有波浪形表面。在反射电极20的波浪形表面的顶部区域和底部区域的反射电极20和绝缘膜36被去掉，并以透明电极31接触液晶层13的方式形成开口27。
虽然未示出，淀积进行液晶分子定向的聚酰亚胺等的定向膜，并覆盖反射电极20和透明电极31。在摩擦定向膜时，确定液晶层13的液晶分子的定向方向。由于透明电极31经过接触孔21电连接到TFT16的源极16d，因此由TFT16提供的电位等于透明电极31的电位。然而，由于反射电极20经过绝缘膜36连接到透明电极31，因此反射电极20的电位低于透明电极31的电位。此时，由反射电极20、透明电极31和绝缘膜36形成电容器。
根据第九实施例的液晶显示器的等效电路变为图27中所示那样。如果把夹在下基板11和对置基板12之间的液晶层13的结构看作是电容器，则CLC1是在开口27中的透明电极31和对置基板12的组合，CLC2是反射电极20和对置基板12的组合，C1是经过绝缘膜36连接到透明电极31的反射电极20。由于两个电容器CLC2和C1串联连接在反射电极20的区域中，因此由TFT16施加的电压被容性地分割，以便施加于液晶层13的电压变为低于只施加于透明电极31的区域中的CLC1的电压。
都知道λ是用于显示的光的波长，当液晶层13的双折射(延迟)是λ/4时，反射型液晶显示器提供具有最大强度的输出光，而当双折射是λ/2时，透射型液晶显示器提供具有最大强度的输出光。还知道当施加于液晶层13的电压增加时，液晶层13的双折射单调地增加。因此，通过在透明电极31上淀积绝缘膜36以便设置如图27中所示的等效电路，该电路在透明电极31和反射电极20的表面之间产生电位差，可以使透射模式和反射模式中的液晶层13的双折射最佳化。用于绝缘膜21的可能的材料是有机材料，如SiN、SiO2、丙烯酸和arton。由于图27中的CLC1和CLCL2的电容根据液晶层13的材料和厚度而改变，因此施加电压和双折射之间的关系也根据液晶层13的材料而改变，然而，需要充分地调整绝缘膜36的材料和厚度。
图28A-28F是表示在图26中所示的半透射型液晶显示器的制造工艺中的下基板的制造工艺的截面图。首先，如图28A所示，在绝缘基板14上形成栅极16a，在栅极16a和漏极16b上淀积绝缘保护膜15，在绝缘保护膜15上形成半导体层16c和源极16d，由此形成作为开关元件的TFT16的基板。开关元件不限于TFT16，可同样制造采用其它开关元件如二极管的基板。
此外，淀积绝缘层17以覆盖TFT16。为在绝缘层17上形成波浪形表面，在淀积平坦的绝缘层17之后，利用光刻胶在绝缘层17上施加掩模并形成阶梯。然后，进行退火处理以使绝缘层17的阶梯的边角部变圆，因此形成的绝缘层17具有表面上平缓的波浪形状。
接着，如图28B所示，在绝缘层17中形成到达源极16d的接触孔21。然后，如图28C所示，通过溅射法淀积覆盖绝缘层17的ITO透明电极31，以便允许源极经过接触孔21电接触透明电极31。另外，如图28D所示，通过CVD法在透明电极31上淀积SiO2的绝缘膜36。然后，通过真空淀积法在绝缘膜36上形成Al膜的反射电极20。
在图28B中，基于在绝缘层17上形成波浪形状的工艺中使用的掩模，限定反射电极20的波浪形表面的顶部区域和底部区域。采用在对应该顶部区域和底部区域的位置具有开孔的掩摸，通过刻蚀和光刻胶去掉在顶部区域和底部区域的反射电极20和绝缘膜36，由此形成开口27。如图28F所示，在开口27处露出透明电极31。
反射电极20的材料不限于Al，也可使用其它导电材料。按上述方式制造下基板，并经过框架部件面对其上淀积滤色器和透明电极的对置基板12，并且在两个基板之间注入液晶层13，这就完成了液晶显示器的制造。
根据本发明，由于在反射电极中设置开口，因此由背光等从器件基板的相对侧以透射模式照射到液晶层上，允许光通过液晶显示器的液晶层，因而即使在黑暗的环境下也能识别显示。由于反射电极的法线方向不均匀地分布到特定的方位角，反射器表面的波浪形状形成有各向异性，并且反射光强度取决于该方位角，因此可以增加沿反射器法线方向在特定的方位角处具有0度偏振角的反射光强度。这就可以增加反射到观察者的光量，由此可保证提高使用该反射器的显示器的可见度。
由于在对置基板和器件基板上形成滤色器，光以反射模式两次通过对置基板侧上的滤色器，并以透射模式通过器件基板和对置基板上的滤色器各一次。这就可以减少两种模式中的颜色的变化。还可以分别设定透射模式和反射模式中的色调。此外，在滤色器上形成反射电极，改进了接触液晶层的器件基板的表面的平面化，可以有效地控制摩擦工艺中的定向方向。
反射器表面上的波浪形状形成有各向异性，反射光强度取决于方位角，并在该方位角的反射光强度的偏振角分布中出现两个或更多个峰值。这就可以增加沿反射器法线方向在特定方位角处具有0度偏振角的反射光强度。
通过由凸起图形和绝缘层上形成波浪形状以及改变凸起图形的线宽、线长和厚度及绝缘层的厚度，可以按照使反射器的各向异性和沿法线方向的反射光强度最大化的方式设计该波浪形状。
由于施加于反射电极中的液晶层的驱动电压低于施加于透射区域中的液晶层的驱动电压，因此反射区域中的液晶层的双折射的改变小于透射区域中的液晶层的双折射的改变。这就可以设定反射模式和透射模式中每种模式中的双折射的最佳改变，因此可以使两种模式中的输出光强度最佳化。
由于其中形成开口的非有效区具有0度至2度的倾斜角和/或10度或更大的倾斜角，因此非有效区不能有效地从对置基板向观察者反射输入光。因此，即使在从对置基板输入的光在液晶显示器的反射电极被反射的反射模式中，亮度也不会显著下降。
内连线、薄膜晶体管和存储电容器用不透明材料形成。因此，即使在与内连线、薄膜晶体管和存储电容器重叠的反射电极的那些区域中形成开口，也不能使来自背光的光通过。如果在上述区域中形成开口，内连线、被薄膜晶体管反射的光和存储电容器改变了液晶的显示颜色。因此，在那些区域中不形成开口可防止液晶显示器颜色的改变。
由于像素中的开口数量可以因显示颜色的不同而不同，因此可以改变透射模式显示中的彩色平衡。在反射模式中的最佳彩色平衡不同于透射模式中的最佳彩色平衡情况下，可以改变反射模式和透射模式中的彩色平衡。这就可以保证按照在两种模式中彩色平衡变为最佳状态的方式进行液晶显示。
不管液晶层的液晶分子定向的模式怎样，都可以增强反射模式和透射模式中的液晶显示器的亮度。因此可以根据用途和制造成本选择液晶模式。
通过设定反射模式中液晶分子定向的模式不同于透射模式，可以改变反射模式和透射模式中的液晶层的延迟。这就可以增强两种模式中的输出光强度。
由于反射电极形成在透明电极上，因此可以使每个开口周围的电场稳定化。这可以抑制液晶分子定向的干扰。
在对置基板的液晶层一侧上设置四分之一波板可防止四分之一波板由于外部因素如紫外线和湿度而引起的退化，由此可以延长液晶显示器的寿命。由于四分之一波板由呈现为液体结晶性的定向材料形成，可以不再需要涂敷定向膜和摩擦工艺以使液晶层定向。这可以缩短制造时间和降低制造成本。
利用对反射模式最佳化的液晶层厚度，可得到在采用四分之一波板的透射模式中比在不采用四分之一波板的透射模式中更高的输出光强度。在面对开口的四分之一波板的区域中形成第二开口，可以在透射模式中没有四分之一波板的情况下提供显示，这样可以提高透射模式中的亮度。
由于胆甾醇型液晶呈现为偏振片和四分之一波板组合在一起的特性，因此采用胆甾醇型液晶代替偏振片和四分之一波板可以缩短制造时间和降低制造成本。
由于胆甾醇型液晶和四分之一波板设置在器件基板的与液晶层相对的一侧上，因此可以增强反射模式和透射模式中的输出光强度。
权利要求
1.一种液晶显示器，包括器件基板，在其上形成内连线、薄膜晶体管和存储电容器；面对所述器件基板设置的对置基板；夹在所述器件基板和所述对置基板之间的液晶层；设置在所述器件基板上的反射电极，该反射电极具有波浪形状并且在所述反射电极表面上的法线方向不均匀地分布到特定的方位角，而且其反射光强度取决于所述方位角；和设置在所述反射电极的非有效区中的开口。
2.一种液晶显示器，包括器件基板，其上形成内连线、薄膜晶体管和存储电容器；面对所述器件基板设置的对置基板；夹在所述器件基板和所述对置基板之间的液晶层；形成在所述对置基板上的第一滤色器；形成在所述薄膜晶体管上的第二滤色器；形成在所述第二滤色器上并具有波浪形状的反射电极；和设置在所述反射电极的非有效区中的开口。
3.根据权利要求1的液晶显示器，其中所述反射电极的所述表面上的所述法线方向不均匀地分布到所述特定的方位角，并且在所述方位角处的反射光强度的偏振角分布具有两个或更多个峰值。
4.根据权利要求2的液晶显示器，其中所述反射电极的表面上的法线方向不均匀地分布到特定的方位角，并且在所述方位角处的反射光强度的偏振角分布具有两个或更多个峰值。
5.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中所述波浪形状具有凹槽，该凹槽具有由多个线形凸起图形形成的封闭外形形状。
6.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中所述开口设置在作为透射区的所述反射电极的所述非有效区中，所述反射电极的有效区是反射区，并且施加于面对所述液晶层的所述器件基板的表面的驱动电压和施加于面对所述液晶层的所述对置基板的表面的驱动电压之间的电位差在所述透射区中比在所述反射区中小。
7.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中所述非有效区具有0度至2度的倾斜角和/或10度或更大的倾斜角。
8.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中所述开口只设置在与使光通过的所述器件基板的区域重叠的所述反射电极的区域中。
9.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中只在与所述内连线、所述薄膜晶体管和所述存储电容器重叠的所述反射电极的区域中不设置所述开口。
10.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中在像素中设定用于每种显示颜色的一定数量的所述开口。
11.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中在像素中设定用于每种显示颜色的所述开口的区域。
12.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中所述液晶层的液晶分子定向的模式是均匀型、电极面垂直均匀型、TN型、HAN型和OCB型中的一种。
13.根据权利要求12的液晶显示器，其中在其中存在所述反射电极的区域中和在用于每个区域的所述开口的区域中设定所述液晶层的所述液晶分子定向的所述模式。
14.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中所述透明电极形成在所述器件基板上，所述反射电极的形成在所述液晶层的一侧上与所述透明电极相接触。
15.根据权利要求1至4中任一项的液晶显示器，其中在所述对置基板的液晶层一侧上设置四分之一波板。
16.根据权利要求15的液晶显示器，其中在面对所述开口的所述四分之一波板的区域中形成第二开口。
17.根据权利要求15的液晶显示器，其中在所述器件基板的与所述液晶层相对的一侧上提供胆甾醇型液晶。
18.根据权利要求15的液晶显示器，其中在所述器件基板的液晶层一侧上设置第二四分之一波板。
19.根据权利要求15或16的液晶显示器，其中在所述器件基板的与所述液晶层相对的一侧上设置胆甾醇型液晶，在所述胆甾醇型液晶和所述器件基板之间设置第二四分之一波板。
全文摘要
本发明涉及一种液晶显示器，其中反射电极具有波浪形状，并且其法线方向不均匀地分布到特定的方位角，其反射光强度取决于所述方位角。开口形成在具有0度至2度的倾斜角和/或10度或更大倾斜角的反射电极的区域中。通过使液晶分子定向模式在开口和反射电极之间不同而改变液晶层的延迟，因此可增加在反射模式和透射模式中的输出光强度。通过确定每种颜色的像素中的开口面积来确定在透射模式中显示的彩色平衡，并且色温设定为在透射模式中比在反射模式中高。这就设置了一种在反射模式和透射模式中都具有极佳可见度的半透射型液晶显示器。
文档编号G02B5/30GK1402056SQ0214200
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月22日 优先权日2001年8月22日
发明者池野英德, 铃木成嘉, 村山容一, 坂本道昭, 松野文彦, 吉川周宪, 山口裕一 申请人:日本电气株式会社